27. Нейтронные методы – общая характеристика, виды нейтронного каротажа, условия применения

К нейтронным методам относятся: НГК – нейтронный гамма-каротаж (применяется индикатор излучения, расположенный в приборе на определенном расстоянии от источника нейтронов; получаемая кривая представляет кривую изменений вторичного γ-излучения при облучении пород источником нейтронов с глубиной), ННК – нейтрон-нейтронный каротаж, ИННК (индикатор плотности тепловых нейтронов) – импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, ГГК – гамма-гамма каротаж. Сущность нейтронного каротажа сводится к облучению г.п. быстрыми нейтронами и регистрации γ-излучения радиационного захвата нейтронов, а также характеристик надтепловых или тепловых нейтронов.

Исследование разрезов скважин нейтронными методами производится при помощи скважинного прибора, содержащего источник нейтронов и расположенный на некотором расстоянии от него индикатор γ-излучения ил нейтронов. Это расстояние – длина зонда. Источником нейтронов является помещенная в стеклянную ампулу смесь порошкообразного бериллия с радиоактивным элементом, обычно полонием. Нейтроны образуются в результате взаимодействия атомов бериллия с α-частицами, испускаемым полонием.

Результаты измерений нейтронными методами в основном определяются водосодержанием пород. Чем оно больше, тем меньшими показаниями отмечаются породы на диаграмме. В г.п. водород содержится в воде, нефти и углеводородных газах, заполняющих поры породы, а также в химически связанной воде, присутствующей в глинистых материалах, гипсе и др. наибольшее количество водорода находится в глинистых породах, поэтому глинистые осадки отмечаются минимальными показаниями на диаграммах. Плотные породы, содержащие мало воды вследствие низкой пористости, отмечаются максимальными показаниями.

Содержание водорода в нефти и воде примерно одинаково. Поэтому водо- и нефтеносные пласты с одинаковым литологическим составом и пористостью не различаются нейтронными методами. Исключения – сильно минерализованная пластовая вода. Тогда против водоносных пластов показания повышены на диаграммах НГК и понижены на ННК по сравнению с показаниями против нефтеносных пластов. Газоносные пласты отличаются высокими показаниями, близкими к показаниям против плотных пород, что связано с незначительным содержанием водорода в газе.

На результаты измерений сильно влияет среда, диаметр скважины, плотность БПР(с ростом последних двух показания ГГК улучшаются); а наличие обс.кол и цемента в кп резко ухудшают. Длина зонда не превышает 30-40 см. Большое влияние на показания оказывает глинистая корка, вызывающая отклонение прибора от стенки скважины.

28. НГК основан на измерении характеристик гамма-излучений, возникающих в процессе поглощения нейтронов в горных поро­дах при их облучении внешним источником тока. Общая интенсивность гамма-излучения, регистрируемая при НГК, слагается из трех компонент:

1) интенсивности гамма-излучения, возникающего в результате радиационного захвата нейтронов ядрами породы (радиационное или вторичное гамма-излучение),

2) гамма-излучения источника нейтронов, ко­торое воздействует на индикатор непосредственно или вслед­ствие облучения стенок скважины гамма-лучами, часть которых рассеивается породой в направлении индикатора; для ос­лабления непосредственного гамма-излучения от нейтронного источника между ним и индикатором устанавливается свинцо­вый экран;

3) естественного гамма-излучения обусловлен­ного естественной радиоактивностью породы. Влияние естест­венного гамма-излучения при количественных определениях учитывается по данным ГК. В общих чертах форма кривой НГМ обычно оказывается близкой к таковой для ННМ и определяется в первую очередь содержанием водорода в горной породе и в скважине: при больших зондах, приме­няемых обычно на практике, показания НГМ растут при уменьше­нии водородосодержания среды, окружающей скважинный прибор.

На втором месте по влиянию на показания НГМ после водорода стоят элементы, обладающие одновременно высоким сечением по­глощения тепловых нейтронов и аномально высокой (или аномально низкой) интенсивностью гамма-излучения радиационного захвата. В осадочных горных породах таким элементом является хлор, даю­щий при захвате одного нейтрона в среднем 2, 3 относительно высо­коэнергетических гамма-квантов.

При отсутствии хлора основное количество нейтронов в осадочных горных породах поглощается, как правило, водородом, дающим все­го один гамма-квант на каждый поглощенный нейтрон. Поэтому по­вышение концентрации хлора в горной породе сопровождается при равном водородосодержании увеличением среднего числа гамма-квантов на один нейтрон и, следовательно, ростом показаний НГМ. В частности, водоносные пласты, насыщенные высокоминерализо­ванной пластовой водой, отмечаются большими показаниями по срав­нению с нефтеносными пластами той же пористости. Хотя этот эф­фект невелик (обычно до 15 – 20 %), но в благоприятных условиях (вы­сокая минерализация пластовых вод и малые изменения пористости) он может использоваться для определения положения водонефтя­ного контакта в обсаженных скважинах.

Влияние скважины на показания НГМ в основном подобно ее вли­янию на показания ННМ, однако количественно оно несколько мень­ше. Наиболее существенно НГМ отличается от ННМ по влиянию ми­нерализации бурового раствора. Если показания ННМ-НТ не зависят от содержания хлора в растворе, а показания ННМ-Т уменьшаются с ростом минерализации, то показания НГМ при этом возрастают.

В нефтяных и газовых скважинах НГМ применяют для решения тех же задач, что и ННМ-Т, т. е. для расчленения пород, различаю­щихся водородосодержанием, количественного определения коэф­фициента пористости, а также установления газожидкостного и реже водонефтяного контактов в обсаженных скважинах.

В качестве стандартного при исследовании разрезов нефтяных и газовых скважин принят зонд размером 60 см. Реже применяют зон­ды размером 50 и 70 см.

Глубинность метода зависит от водородосод-я:в пористых 20см, в плотных 60см.

29. При нейтрон-нейт­ронном методе (ННМ) регистрируют либо тепловые нейтроны, либо надтепловые нейтроны, энергия которых несколько больше тепло­вой энергии (от нескольких десятых долей до единиц электрон-вольт). Соответственно эти две разновидности метода называются нейтрон-нейтронными методами по тепловым (ННМ-Т) и надтепловым (ННМ-НТ) нейтронам.