Глава XIII

МЕТОДЫ ИМПУЛЬСНОГО НЕЙТРОННОГО ПОЛЯ

Нейтронными методами исследования разрезов скважин с использованием стационарных ампульных источников нейтро­нов, когда горная порода непрерывно облучается потоком бы­стрых нейтронов, изучается постоянный во времени процесс взаимодействия нейтронов с породой, результаты которого фиксируются или по плотности надтепловых нейтронов ННМ-НТ, или по плотности тепловых нейтронов ННМ-Т, или по интенсивности гамма-излучения радиационного захвата НГМ. При этом теряется информация о поведении нейтронов или гамма-квантов во времени и, таким образом, затрудняется или почти полностью исключается возможность раздельного из­учения отдельных процессов взаимодействия исследуемых ча­стиц с горной породой. Это снижает общую информативность этих методов. От указанного недостатка свободны методы, ос­нованные на переменном (импульсном) нейтронном поле.

§57. Физические основы импульсных нейтронных методов

При импульсных нейтронных методах исследования сква­жин горная порода облучается кратковременными потоками бы­стрых нейтронов длительностью Дт, следующими один за дру­гим через определенные промежутки времени т (рис. 116). Че­

рез некоторое время т₃ (время задержки) после окончания гене­рируемого нейтронного импуль­са в течение времени Атзам (вре­менное окно) производится из­мерение плотности нейтронов п_Пх или продуктов их взаимо­действия с горной породой.

П

Рис. 116. Схема, поясняющая принцип измерений импульсными методами

не только пространственно-

оследовательно изменяя т₃ при постоянном ЛТзам. можно получить зависимость плотности нейтронов от интенсивности ра­диационного гамма-излучения от т₃. Таким образом, исследуется энергетическое, но и временное распределение нейтронов в скважине, пересекающей исследуемый пласт, после оконча­ния импульса быстрых нейтронов. Интерпретируя такого рода зависимости интенсивности исследуемых частиц от времени по соответствующим методикам, можно получить нейтронные ха­рактеристики пород по разрезу скважины.

При переменном нейтронном поле процессы замедления и диффузии нейтронов происходят, грубо говоря, последовательно и могут быть исследованы раздельно, в зависимости от времени задержки, прошедшего с момента испускания нейтронов источ­ником.

Время замедления быстрых нейтронов (10—10² мке) харак­теризует водородосодержание горных пород. Время диффузии тепловых нейтронов (10²— 10* мке) определяется водородосо- держаннем и наличием в среде ядер с большим сечением захвата тепловых нейтронов (в частности, содержанием хлора в пластовой жидкости).

В силу большого различия во временах замедления быстрых нейтронов и диффузии тепловых нейтронов с увеличением вре­мени задержки регистрируемая плотность тепловых нейтронов однозначно определяется только поглощающими нейтронными свойствами среды. При малых временах задержки плотность тепловых нейтронов определяется замедляющими нейтронными свойствами среды.

В зависимости от того, какие ядерные реакции взаимодей­ствия нейтронов с горной породой используются, какие при этом элементарные частицы регистрируются и при каких временных задержках исследуются импульсные нейтронные поля, разли­чают: импульсный нейтрон-нейтронный метод по надтепловым нейтронам (ИННМ-НТ), импульсный нейтрон-нейтронный ме­тод по тепловым нейтронам (ИННМ-Т), импульсный нейтрон­ный гамма-метод радиационного захвата (ИНГМ), спектромет­рический импульсный нейтронный гамма-метод радиационного захвата (ИНГМ-С), импульсный нейтронный гамма-метод

неупругого рассеяния нейтронов (ИНГМР), импульсный нейт­ронный гамма-метод наведенной активности (ИНГМ-НА), им­пульсный нейтрон-нейтронный метод резонансного поглощения тепловых нейтронов (ИННПМ-Т). Импульсный нейтрон-нейт­ронный метод по надтепловым нейтронам в практике геолого­разведочных работ не нашел применения.