Обеспечение эффективности спектрометрического гамма-каротажа при исследовании разрезов нефтегазовых скважин

Э. Г. Урманов 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ  
СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО 
ГАММА-КАРОТАЖА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ 
РАЗРЕЗОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН 
Учебно-методическое пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

 
УДК 550.835 
ББК 33.36 
У68 
 
 
Рецензенты: 
д. т. н., профессор кафедры нефтепромысловой геофизики  
Уфимского государственного нефтяного технического университета  
Коровин Валерий Михайлович; 
к. г.-м. н., доцент кафедры геофизики Башкирского государственного  
университета Ремеев Илдар Сагитович 
 
 
Урманов, Э. Г. 
У68   
Обеспечение эффективности спектрометрического гамма-каротажа 
при исследовании разрезов нефтегазовых скважин : учебно-методическое 
пособие / Э. Г. Урманов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 
136 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1098-4 
 
Рассмотрены технические и методические возможности повышения эффективности использования данных спектрометрического гамма-каротажа разрезов нефтегазовых скважин за счет совершенствования средств и регламентирования требований метрологического обеспечения, повышения точности обработки регистрируемой при каротаже информации и совершенствования методики интерпретации получаемых материалов, в том числе в совокупности с 
данными комплекса других геофизических методов исследования разрезов 
нефтегазовых скважин. Приводятся примеры решения задач нефтегазовой геологии при изучении разрезов сложнопостроенных отложений. 
Для студентов и аспирантов нефтегазовых специальностей. Может быть 
полезно специалистам нефтегазовой отрасли. 
 
УДК 550.835 
ББК 33.36 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1098-4 
” Урманов Э. Г., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 

 
Введение 
 
Спектрометрический гамма-каротаж (СГК) уже не один год относится к 
числу стандартных методов исследований разрезов нефтегазовых скважин. Он 
включен в обязательный комплекс исследований опорно-параметрических, 
структурных, поисковых, оценочных и разведочных скважин [22]. В зарубежной практике все связки скважинных приборов для исследований разрезов буровых скважин содержат модуль спектрометрического гамма-каротажа. Имеются также сведения об успешной работе модуля СГК в связке геофизических 
приборов при исследовании разрезов в процессе бурения [36]. 
СГК применяют для решения задач детальной стратиграфической корреляции разрезов, установления литотипа пород в различных фациях, количественной оценки глинистости пород, типа и содержания глинистых минералов 
и органогенного углерода; а также для выделения, при благоприятных условиях, высокопроницаемых и трещиноватых зон и обводненных интервалов в продуктивных пластах [18]. СГК дает необходимую информацию при контроле за 
разработкой нефтяных и газовых месторождений и при доразведке вышезалегающих от эксплуатируемых объектов отложений с использованием старого 
фонда обсаженных скважин. 
Ранее в нашей стране возможности СГК при исследовании разрезов нефтегазовых скважин не могли быть использованы в полной мере из-за отсутствия 
аппаратуры, необходимой для режима непрерывного каротажа, требуемой чувствительности и эксплуатационной надежности при воздействии повышенных 
температур и давления, в особенности в глубоких скважинах. 
 В настоящее время созданы высокочувствительные [2, 3], термобаростойкие [26] скважинные приборы СГК, позволяющие производить скважинные замеры со скоростью до 200 м/ч, в том числе и в модульном исполнении для работ в связке с приборами других методов каротажа, как на кабеле [27], так и автономные [30, 31]. Расширились и методические возможности использования 
3 
 

 
данных СГК при исследовании разрезов нефтегазовых скважин, в том числе в 
комплексе с другими геофизическими методами [32, 33]. 
Вместе с тем из-за разнобоя технических характеристик выпускаемой  
аппаратуры, в особенности её концентрационной чувствительности, недостаточного петрофизического обеспечения метода на местах проведения работ и 
отсутствия единообразия в метрологическом обеспечении измерений, обработке результатов и документировании получаемых материалов, данные СГК все 
еще слабо используются при детальном исследовании разрезов нефтегазовых 
скважин, в особенности при изучении характеристик основных объектов разработки - пластов-коллекторов. 
Методическое пособие разработано в лаборатории метрологии и стандартизации информационных технологий ФГУП ГНЦ РФ «ВНИИгеосистем»  
д. т. н. Урмановым Э. Г. при консультативной помощи д. т. н., профессора 
Блюменцева А. М. В редактировании и обсуждении материалов принимал участие к. т. н. Мельчук Б. Ю., в разработке программ обработки данных метрологических и скважинных измерений СГК принимали участие Грачёв В. Н. и 
Ширкин В. А. (НПП «ГЕРС»), программы интерпретации данных СГК - Мельчук А. Б. На основе обобщения результатов опробования метода при исследовании разнообразных по геолого-техническим условиям (ГТУ) объектов, в том 
числе глубоких и сверхглубоких (СГ-7) скважин [27], оно в настоящее время 
переработано и дополнено. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 

 
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 
 
Настоящее пособие устанавливает методические основы использования 
данных спектрометрического гамма-каротажа при исследовании разрезов 
нефтегазовых скважин и комплексной интерпретации материалов ГИС с его 
участием для решения оперативных задач и подсчета запасов углеводородного 
сырья и предназначено для инженеров-операторов и инженеров-интерпретаторов (петрофизиков), занимающихся исследованиями нефтегазовых скважин 
и обработкой геолого-геофизических материалов. Кроме того, регламентируются вопросы метрологического обеспечения, проведения скважинных измерений и обработки получаемых материалов СГК. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 

 
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 
 
В настоящем пособии приводятся ссылки на следующие стандарты и руководящие документы: 
ГОСТ 22609-77. Геофизические исследования в скважинах. Термины, 
определения и буквенные обозначения. 
Радиометры геофизические многоканальные. Ведомственная поверочная 
схема для средств измерений массовых долей естественных радиоактивных 
элементов. РД 41-06-124-90, Л., 1990. 
СТ ЕАГО-047-01. Геофизические исследования и работы в скважинах. 
Единицы физических величин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 

 
3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
 
В пособии в соответствии с упомянутыми в п. 2 нормативными документами применены следующие термины и определения: 
3.1. Гамма-каротаж, ГК: Радиоактивный каротаж, при котором определяют гамма-активность вскрытых скважиной горных пород. 
3.2. Спектрометрический гамма-каротаж, СГК: Гамма-каротаж, при котором по энергетическому спектру регистрируемого гамма-излучения горных 
пород определяют массовое содержание естественных радиоактивных элементов. 
3.3. Нейтронный каротаж, НК: Радиоактивный каротаж, основанный на 
измерении плотности потока тепловых (ННКт) и надтепловых (ННКнт) 
нейтронов или вторичных гамма-квантов (НГК), образующихся в результате 
облучения горных пород постоянно действующим изотопным (ампульным) источником нейтронов. 
3.4. Импульсный нейтронный каротаж, ИНК: Нейтронный каротаж, основанный на измерении нестационарной плотности потока нейтронов (ИННК) 
или гамма-квантов (ИНГК) при облучении горных пород импульсным источником быстрых нейтронов, и определении среднего времени жизни (IJ) или сечения захвата (Ȉа) тепловых нейтронов. 
3.5. Плотностной гамма-гамма-каротаж, ГГКп: Радиоактивный каротаж, основанный на измерении плотности потока рассеянного гамма-излучения 
при облучении горных пород постоянно действующим источником гаммаквантов и определении их плотности. 
3.6. Стандартные образцы естественных радиоактивных элементов, 
СО ЕРЭ: Модели пластов с известным содержанием естественных радиоактивных элементов, используемых для градуировки и калибровки аппаратуры СГК. 
3.7. Полевые калибровочные устройства естественных радиоактивных 
элементов, ПКУ-ЕРЭ: Ненасыщенные по гамма-излучению модели пластов с 
известным эквивалентным содержанием естественных радиоактивных элемен7 
 

 
тов, используемые для калибровки аппаратуры СГК на базе и в полевых условиях. 
3.8. Энергетическое разрешение детектора, R: Коэффициент, определяемый как отношение ширины пика в регистрируемом спектре гамма-излучения 
на его полувысоте к энергии пика. Для обеспечения единства измерений энергетическое разрешение детекторов определяют по пику излучения изотопа 
137Cs. 
3.9. Концентрационная чувствительность спектрометра, QЕРЭ: Коэффициент, определяющий величину скорости счета регистрируемого гаммаизлучения, приведенную к единичному содержанию ЕРЭ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 

 
4. СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 
 
В настоящих Рекомендациях применены следующие сокращения и обозначения (мнемоники): 
ЕРЭ - естественные радиоактивные элементы; 
THOR - диаграмма массового содержания тория; 
URAN - диаграмма массового содержания урана; 
POTA - диаграмма массового содержания калия; 
ppm - единица измерения массового содержания (тория, урана) в миллионной доле; 
TURA - относительный параметр - THOR/URAN; 
UPRA - относительный параметр - URAN/POTA; 
TPRA - относительный параметр - THOR/POTA; 
SGR - диаграмма интегрального ГК по СГК; 
CGR - диаграмма интегрального ГК за вычетом уранового компонента 
гамма-излучения; 
ГИС - геофизические исследования скважин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 

 
5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ СГК 
 
В соответствии с Ведомственной поверочной схемой [19] метрологическое 
обеспечение СГК предусматривает: градуировку аппаратуры, аттестацию 
(поверку) ее путем оценки основных относительных погрешностей определения массовых долей ЕРЭ в диапазоне измерений и контроль метрологических 
характеристик путем калибровки до и после скважинных измерений. 
Метрологическое обеспечение измерений при СГК в зависимости от заложенного в аппаратуру способа регистрации информационного сигнала (малоканальный, многоканальный) и обработки результатов отличается способами его 
реализации. Так, для обработки данных многоканальной аппаратуры СГК (путем передачи на поверхность всего регистрируемого сигнала) требуются эталонные («элементарные») спектры гамма-излучения, получаемые на моделях 
пластов с преимущественно «моноэлементным» составом и известным содержанием ЕРЭ [11]. Обработка результатов измерений малоканальной (3, 4, 5) аппаратурой АСГК производится с использованием матрицы спектральных коэффициентов, полученной по результатам измерений на моделях пластов с известным содержанием ЕРЭ [21, 24]. 
Модели пластов (стандартные образцы  СО), содержащие ЕРЭ, создают 
при соблюдении требований насыщенности по гамма-излучению [21] и геометрических условий измерений. Так, стандартные образцы ЕРЭ Центра метрологии, стандартизации и сертификации «Газпром Георесурс» (г. Раменское) изготовлены в виде стальных цилиндрических контейнеров диаметром 140 см, высотой 170 см с расположенной по оси цилиндрической трубой диаметром 20 см, 
имитирующей скважину. Внутренний объем между цилиндрами заполнен бетонной смесью со следующим содержанием ЕРЭ: 
 
 
 
 
10