Ядерно-магнитный метод (ЯММ)

При изучении коллекторских свойств пород особый интерес представляет не вся пористость, а ее часть, содержащая подвижный флюид. Между тем, нейтронные мето- ды каротажа не позволяют оценить водородосодержание, обусловленное только сво- бодной жидкостью. Поэтому связанная вода, очень вязкая нефть, твердые и другие по- лярные и высокомолекулярные углеводороды по данным этих методов, неотличимы от подвижной жидкости. Для устранения подобной неопределенности применяют ядерно-

магнитный метод, основанный на изучении искусственного электромагнитного поля, образующегося в результате взаимодействия импульсного магнитного поля с ядрами химических элементов (в литературе этот метод часто относят к ядерным).

Известно, что если на ядра элементов воздействовать магнитным полем НП с маг- нитным моментом, перпендикулярным к полю Земли Т, ядра, в силу наличия у них магнитного момента, будут ориентироваться в направлении этого поля, создавая сум- марный вектор ядерной намагниченности MS. В ЯММ импульсное магнитное поле соз- дают с помощью токовой рамки, помещенной в скважину. Это поле перпендикулярно к оси скважины и значительно (примерно в 100 раз) превышает земное поле Т.

После выключения поля амплитуда вектора MS начинает уменьшаться за счет прецессии ядер. В результате возникает спадающее переменное электромагнитное по- ле, индуцирующее в обесточенной к этому моменту рамке сигнал свободной прецес- сии. Из-за переходных процессов, протекающих в рамке при отключении тока, время наблюдения сигнала отделено от момента начала прецессии. Поэтому регистрируемы- ми на каротажных диаграммах параметрами являются значения огибающей сигнала (U1, U2, U3), обычно соответствующие временам 35, 50 и 70 мс после начала прецес- сии. По этим значениям счетно-решающее устройство вычисляет начальную амплитуду U0, которая также регистрируется.

Значения амплитуды U0 и время ее спада тем больше, чем больше отношение магнитного момента ядра М к его механическому моменту (спину) S, — гиромагнитное отношение. Из всех элементов, слагающих горные породы, только ядра водорода (про- тоны), входящие в состав свободной (подвижной) жидкости, обладают гиромагнитным отношением, достаточным, чтобы создать в рамке напряжение, превышающее уровень шумов.

Сигналы от ядер других элементов, в том числе связанного водорода, малы и спа- дают раньше, чем оканчиваются переходные процессы. Поэтому значение амплитуды U0 и время ее спада, определенные после завершения переходных процессов, пропор- циональны количеству подвижного флюида, содержащегося в породе.

Диаграммы U0 , U1, U2, U3 регистрируют в единицах индекса свободного флюида (ИСФ). Под ИСФ понимают относительный объем свободного флюида в породе, при- веденный по концентрации протонов к объему воды и измеренный в процентах. Значе- ниям ИСФ, равным нулю и 100 %, соответствуют начальные амплитуды сигнала, полу- ченные в отсутствии подвижного флюида и в чистой воде.

Диаграммы ЯММ симметричны относительно середины пласта. Границы пластов большой мощности определяют по точкам, соответствующим половине значения ам- плитуд. Аномальные значения амплитуд соответствуют породам, содержащим под- вижный флюид.

В настоящее время развитие получает модификация ЯММ, позволяющая оценить характер насыщения коллекторов. Суть ее в том, что время нарастания вектора намаг- ниченности М до значения, соответствующего насыщению, обусловлено типом флюи- да-порозаполнителя. Определяя U0 на разных задержках, можно оценить время нарас- тания и сделать вывод о характере флюида-порозаполнителя.

ЯММ применяют для выделения коллекторов и оценки характера их насыщения (нефть, газ, вода), а также для определения эффективной пористости. Метод может быть использован только в необсаженных скважинах. Наличие в породе примесей маг- нитных минералов, как правило, исключает его применение.