Гамма-каротаж (ГК) (англ. Gamma Ray Log (GR)) показывает естественную радиоактивность (или гамма-активность) пород в скважине, образуемую за счёт радиоактивных изотопов глинистых минералов: полевого шпата, слюды, иллита и минералов группы фосфатов.
Данный метод ГИС является наиболее распространённым и доступным видом радиоактивного каротажа.
Сущность метода
Содержащиеся в литологической толще скважины радиоактивные минералы, излучают гамма-активность, которая регистрируется геофизическим прибором.
Рис. 1. Радиоактивные изотопы и минералы.
Помимо глин, значительной радиоактивностью обладают полимиктовые песчаники, при незначительной глинистости за счёт калийсодержащих минералов: полевого, шпата, глауконита, микроклина.
Для чего применяют гамма-каротаж?
С помощью кривой ГК можно:
- Оценивать литологию.
- Выделять интервалы коллекторов.
- Оценивать глинистость (лучший метод для определения глиносодержания)
- Производить привязку глубины при проведении прострелочно-взрывных работ.
Метод работает как в открытом стволе, так и в обсаженных колонной скважинах.
Интерпретация гамма-каротажа
Показания в глинах отклоняются вправо, в песчаниках и известняках – влево. Чем выше глиносодержание пород, тем более сильное отклонение вправо (исключение – полимиктовые песчаники даже при малой глинистости обладают значительной радиоактивностью и их показания ГК высокие). Крайнее правое
положение кривой ГК – линия глин, крайнее левое отклонение кривой ГК – линия песков. Показания российского метода выражаются интенсивностью гамма-излучения в мкр/час (микрорентген/час) или имп/мин (импульсы/минута). В зарубежной практике показания метода выражаются в условных единицах американского нефтяного института (API).
Рис. 2. Контроль перфорации после прострелочно-взрывных работ. Продуктивный пласт отмечается меньшей глинистостью и меньшими значениями гамма-каротажа.
Определение литологии с помощью гамма-каротажа
Основное назначение гамма-каротажа – это выделение глинистых отложений по их высокой радиоактивности. На рисунке 3 показано как различные литологические разности отображаются на кривой гамма каротажа. Глины и битуминозные глины показывают наиболее высокие значения гамма активности, а чистые песчаники, известняки, доломиты, уголь и ангидриты характеризуются наименьшими показаниями. Следует учитывать, что чистые (неглинистые) разности отложений могут содержать полевые шпаты (аркозовые песчаники), слюды, глауконит или тяжёлые минералы, которые увеличивают показания гамма каротажа по сравнению с чистыми разностями песчаников.
Рис. 3. Литологическое расчленение разреза по гамма каротажу.
Выделение интервалов коллекторов
Коллекторы выделяются по наименьшим показаниям гамма каротажа (отклонение кривой влево), соответствующим чистым неглинистым разностям пород. Следует учитывать, что плотные неглинистые породы (неколлекторы) также будут характеризоваться низкими значениями ГК.
Определение глинистости
Глинистость отложений позволяет судить об объёмном содержании глин в коллекторах и как следствии их качестве. Глинистость определяется (Кгл или V shale в зарубежной практике) следующим путём: сначала вычисляется относительная амплитуда интенсивности гамма излучения (I( или IGR) по формуле:
Рис. 4. Определение глинистости по гамма каротажу. I – показания ГК в интересующем нас интервале (GR log) Iп – показания ГК в чистых неглинистых породах (GR min) Iгл – показания ГК в глинах (GR max)
В упрощенном виде можно принять, что вычисленная I( (IGR) и есть коэффициент глинистости Кгл:
Более точные расчёты могут быть выполнены по эмпирической зависимости между Iγ глинистостью, определённой по лабораторному изучению керна или по зависимостям Ларионова.
Что влияет на показания?
- Толщина пласта – чем меньше толщина пласта, тем меньше показания гамма-каротажа. С помощью ГК можно выделять пласты мощностью порядка 30-40 см.
- Скважинные условия – в интервалах кавернообразования показания ГК занижены.