Термические методы исследования скважин (термокоратаж). СУРС Магнитные методы исследования скважин, страница 2

4) определение глубины нахождении закаченного под давлением цемента при цементаже скважины

5) определение зон гидроразрыва

6) определение зон закачки газа в пласт

Раздел.

Тема 6.1. СУРС Магнитные методы исследования скважин

1) Физические основы магнитных методов исследования скважин

2) Каротаж магнитной восприимчивости (КМВ)

3) Принципы и интерпретации результатов измерений

4) Геологические задачи решаемые с помощью метода КМВ

ТЕМА. ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ КАРОТАЖ (ЯМК)

ЯМК основан на изучении ядерно-магнитных свойств водорода, жидкостей заполняющих поры породы. Ядра атомов водорода обладают собственно механическим моментом (P) или спином и магнитным моментом (мю) оси которых совпадают. Спин характеризует собственно механический момент количества движения, которым обладают элементарные частицы. Он принимает только целые или полуцелые значения выраженные в единицах h/2π (h – постоянная Планка). ДОПИСАТЬ. При снятии внешнего магнитного поля происходит разрушения приобретенной ядерной намагниченности из-за беспорядочного теплового движения атомов и молекул вещества, т.к это происходит в магнитном поле земли то ядра атомов ориентируются вдоль этого поля, совершая при этом затухающие моменты вокруг его подобно волчку в поле силы тяжести с ларморовой частотой:

ф (6.1)

Наибольшее значение свойственно водороду, поэтому эффект ядерной намагниченности выражен у водорода, у всех других породообразующих элементов этот эффект очень мал.

Главной задачей ЯМК является регистрация эффектов свободной прецессии протонов ядер водорода в земном магнитном поле. С этой целью в скважину помещают глубинный прибор состав которого входит катушка, камутатор который попеременно подключает выводы катушек то к источнику постоянного тока, то к выходу усилится. При подключению катушки к источнику тока в окружающей среде создается поляризующие постоянное магнитное поля, при подключении катушки к усилитию наведенная в ней под действием прецессии ядер водорода ЭДС усиливается и подается по кабелю на поверхность к аппаратуре где регистрируется.

При отсутствии внешнего искусственного магнитного поля магнитные моменты ядер водорода ориентирование в направлении магнитного поля земли прецессирюя вокруг его вектора напряженности.

рис

При пропускании тока поляризации через поляризационную катушку в исследуемой среде возникает постоянное магнитное поле напряженности. Вектор этого поля составляет некоторый угол с вектором напряженности с полем земли и значительно превышает его по величине. Возникающий при этом вектор ядерной намагниченности ориентируется по результирующему вектору которое представляет сумму векторов напряженности внешнего поля и поля земли.

рис

Вектор ядерной намагниченности устанавливается не сразу после включения тока поляризации а в течении некоторого времени t1 – времени продольной релаксации которая характеризует скорость нарастания ядерной намагниченности по направлению приложенного поля поляризации.

После выключения поляризующего тока до величины остаточного в среде действует только магнитное поле земли и вектор ядерной намагниченности, прицесирует вокруг вектора напряженности земли марморавой частотой постепенно возвращаясь к своей первоначальной величине. рис

Вектор ядерной намагниченности по отношению к вектору земли может быть разложен на 2 составляющие: продольную – совпадающую с вектором напряженности земли и поперечную – перпендикулярную вектору земли.

рис

Под действием составляющей поперечной в катушке наводится поперечный синусоидальный сигнал – сигнал свободной прецессии (ССП), соответствующий амплитуде сигнала в момент времени t прошедшего от начала прецессии. Амплитуда сигнала свободной прецессии затухает по времени по экспоненциальному закону с постоянной времени поперечной релаксации. ф (6.2)

время Т2 – характеризует скорость затухания сигнала. За Т2 принимается время за которое начальная амплитуда уменьшается в 2,7 раза.

Наведенный в катушке сигнал ССП усиливается и передается по кабелю на дневную поверхность, где регистратором фиксируется амплитуда в каждый момент времени t. Амплитуда сигнала представляет собой огибающую ССП и может быть выражена:

ф (6.3)