Аппаратурные факторы радиоактивных и нейтронных разрезов скважин

Чувствительность и изменения шкалы. Прибор может считаться чувствительным, если небольшое изменение измеряемой величины вызывает большое количественное изменение (или сдвиг в положении при графической записи) отсчетов. Однако согласно другому употреблению этого термина, чувствительным считается прибор очень высокой точности. Эти различные значения следует иметь в виду при интерпретации радиоактивных разрезов, так как кароттажные приборы снабжены приспособлением, с помощью которого можно изменять горизонтальный масштаб диаграмм по желанию оператора. Вследствие этого, сдвиги и длина выступов на кривой, возникающих в результате изменений в радиоактивности, могут, например, получаться большими на диаграммах, но это не повышает их точности, поскольку ошибки увеличиваются пропорционально истинным величинам.

Изменение горизонтального масштаба для кароттажных кривых может вызвать ошибочное представление о действительной радиоактивности пород. Это иллюстрируется рис. 20-1, на котором представлена корреляция на большое расстояние четырех радиоактивных разрезов в Оклахоме. Тот, кто не знаком с используемым масштабом, естественно, сделает вывод, что сланец Вудфорд (Woodford) обнаруживает меньшую радиоактивность в скважине на месторождении Фокс (Fox), чем в скважинах, расположенных на других площадях, так как действительная длина в дюймах сдвига, обусловленная сланцем Вудфорд, меньше в скважине на месторождении Фокс. Однако другие данные указывают на то, что радиоактивность сланца Вудфорд в скважине на месторождении Фокс в действительности больше, чем в скважинах, взятых для сравнения. Причинами этого является неисправность кароттажного прибора во время работ в скважине на месторождении Фокс, а также уменьшение горизонтального масштаба, произведенное оператором с целью снижения величины инструментальных ошибок, появившихся на диаграмме. В настоящее время подобные ошибки в интерпретации, являющиеся следствием изменений в масштабе, встречаются гораздо реже благодаря улучшению методов калибровки приборов и вычерчивания разрезов. Один из методов калибровки заключается в том, что против прибора устанавливают радиоактивный источник и отмечают отклонения. Эти отклонения используются для определения чувствительности приборов и записываются в заголовке диаграммы. Другой метод устранения ошибок при интерпретации, обусловленных изменением чувствительности прибора, состоит в записывании интенсивности гамма-лучей на абсолютной шкале (в единицах, известных как микрорентгены в час).

Постоянная времени. Приборы радиоактивного и нейтронного кароттажа снабжены приспособлением, при помощи которого выводится среднее время ионизации, что дает возможность измерить уменьшение или увеличение степени ионизации. Это время может быть названо «временной константой». Разумеется, точность результатов повышается с увеличением продолжительности временной константы, в результате того, что случайные отклонения и ошибки и среднем выравниваются. Однако при повышении точности таким путем теряются детали, так как все изменения в радиоактивности, встречающиеся в интервале временной константы, нивелируются. Отсюда следует, что чем больше временная константа, тем меньше на кривой изображается деталей. Самый тонкий пласт, который нужно точно исследовать, должен обладать мощностью, приблизительно равной расстоянию, которое проходит кароттажный инструмент за период временной константы.

Статистические колебания. Важным фактором, оказывающим влияние на радиоактивный и нейтронный кароттаж, проводящийся при помощи ионизационных камер и счетчиков, является количество ионных пар, образующихся в единицу времени. Это количество определяет скорость кароттажного исследования, а также влияет на продолжительность временной константы и длину ионизационной камеры. Если бы количество ионных пар, равнялось миллиарду в секунду, то случайные изменения в количестве, возникающие за 1 сек., хотя и выражающиеся большим абсолютным числом, будут составлять такой небольшой процент от общего числа пар, что эти случайные изменения оказали бы незначительное влияние на диаграмму. Ho при образовании всего лишь от 10 до 50 ионных пар в секунду нерегулярные изменения в их количестве могут привести к ошибкам на диаграммах в том случае, если временная константа не была столь продолжительной, чтобы выравнять эти случайные ошибки (известные как статистические колебания). Число эффективных ионных пар, на которых основывается измерение, может быть увеличено посредством продления временной константы и увеличения длины ионизационной камеры, но эти меры снижают возможность изображать тонкие пласты и другие детали разреза. Поэтому, во избежание потери деталей, необходимо ограничить скорость кароттажа с целью уменьшения величины статистических ошибок. Точность пропорциональна квадратному корню числа ионных пар, эффективно поглощенных за период временной константы. Таким образом, если число ионных пар, поглощенных за единицу времени, было увеличено в 9 раз, то кароттаж можно было бы провести в девять раз быстрее с такой же точностью, или такой же скоростью и со статическими колебаниями, равными 1/3.

Значение повторений. Ошибки, влияющие на радиоактивный и нейтронный разрезы, имеют два источника: обычные аппаратурные дефекты и статистические колебания. Тот, кому не известна величина статистических колебаний, может принять статистические колебания за настоящие изменения в ионизации, обусловленные влиянием литологии. Лучшим способом выяснения точности радиоактивных и нейтронных разрезов является повторение кароттажа на участке в 200 футов (60 м) и вычерчивание повторного и первичного разрезов на окончательной диаграмме, с тем, чтобы ею можно было пользоваться в будущем в качестве справочного материала. Случайные ошибки, обусловленные как статистическими колебаниями, так и аппаратурными дефектами, не будут повторяться на той же глубине, не считая отдельных случайных совпадений. Таким образом, размеры ошибок можно определить, выяснив, как близко обе кривые повторяют друг друга, и все изменения, не превышающие эти колебания, могут, игнорироваться при интерпретации.

Повторение нейтронного разреза изображено на рис. 20-2, взятом из работы Р. Фирона. Это повторение можно считать удовлетворительным, но сопоставление двух кривых показывает, что они никоим образом не являются идентичными. Изменчивость ионизации, обусловленная случайными ошибками, составляет около 0,2 ширины больших квадратов, и в соответствии с этим все колебания меньшей амплитуды не могут иметь значения для интерпретации.

Невозможно сравнить точность двух инструментов, наблюдая за тем, насколько одинаково они повторяют измерения, так как на точность повторений влияет также и временная константа. Увеличивая последнюю, можно уменьшить статистические колебания и заставить инструмент вычерчивать плавные кривые, которые им очень хорошо повторяются. Если, однако, кароттаж производился двумя инструментами при одинаковых скоростях и с одними и теми же временными константами, то точность повторений будет являться показателем относительной точности аппаратуры.