32. Виды и характеристики взаимодействия нейтронов с веществом горных пород.

3 виды взаимодействия нейтронов с веществом горных пород:

1. Упругое рассеивание

2. Неупругое рассеивание

3. Радиационный захват

Упругое рассеивание:

1. Нейтроны всегда взаимодействуют только с ядрами атомов вещества.

2. Взаимодействуют надтепловые нейтроны с энергией менее 100 МэВ.

Таким образом замедление (потеря энергии) зависит от массы ядра. Птеря энергии происходит при взаимодействии с легкими ядрами (ядра водорода), возможна полная потеря энергии.

Например, при взаимодействии я ядрами атомов кремния (атомная масса=28), потеря энергии =6%. А при взаимодействии с ядрами кислорода (атомная масса=16), потеря энергии=11%.

Таким образом потеря энергии зависит в первую очередь от водородосодержания.

Изучение распространения надтепловых нейтронов есть основа ННК-НТ (по надтепловым нейтронам). С помощью этого метода определяют коэффициент пористости.

Неупругое рассеивание:

1. Взаимодействуют быстрые нейтроны с энергией более 100 МэВ.

2. Взаимодействие происходит с тяжелыми элементами.

Часть энергии затрачивается на возбуждение ядра. Но через некоторое время ядро возвращается в стабильное состояние и испускает гамма-кванты, энергия которых индивидуальна для ядер атомов равных элементов.

Это основа НГК. Регистрируемое гамма-излучение – гамма—излучение для неупругого рассеивания (ГИНР).

Радиационный захват:

1. Происходит взаимодействие тепловых нейтронов с энергией менее 1 МэВ.

2. Нейтроны захватываются ядрами, и в процессе этого возникает вторичное гамма-излучение.

3. Аномалия поглотителя тепловых нейтронов – хлор (то, есть нейтроны чаще всего захватываются ядрами хлора), излучение гамма-квантов – гамма излучение радиационного захвата (ГИРЗ).

33. Схемы распространения и регистрации нейтронов. Регистрация нейтронов:

1. Газоразрядные счетчики (пропорциональные).

(порождаются ₊₂⁴ά или быстрые ₊₁¹р ,).

2. Сцинтиляционные счетчики (пропорциональные).

(сцинтиллятор – смесь сернистого цинка и соединения бора).

Конструкция счетчиков аналогична гамма-методу. Постоянная времени интегрирующей ячейки: τ = C*R – время накопления разрядов (сигнала) – дискретность записи диаграммы.

Зонды нейтронного метода позволяют регистрировать либо только тепловые, либо только надтпеловые нейтроны. Между источником и детектором – экран.

Расстояние между источником и детектором - L.

Точка записи – середина расстояния между источником и детектором.

Испускание источником быстрых нейтронов, в результате взаимодействия ядер элементов окружающей среды (горных пород) замедляются. Дальнейший процесс распространения тепловых нейтронов – диффузия. Диффузия заканчивается поглощением тепловых нейтронов и испусканием гамма-квантов.

34. Нейтронные параметры и их значения для различных сред

1. Длина замедления быстрых нейтронов , см - L_s (это среднее расстояние до источника, где нейтроны превращаются в тепловые )

2. Длина диффузии, см - L_d (это расстояние по прямой от места зарождения теплового нейтрона до его поглощения)

3. Время жизни тепловых нейтронов, мксек - τ (время жизни теплового нейтрона в данной среде)

поглотитель

замедлитель

замедлитель

35. метод ННМ – НТ . Закономерность изменения плотности регистрируемых нейтронов. Диаграмма ННМ – НТ в осадочном разрезе

Зонды длина которых R1 (около 10 см) называются «доинверсионные»

Зонды длина которых R1+R2 (20 – 30 см) - инверсионные

Зонды с длиной больше , чем R1+R2 - заинверсионные (обычно используют именно их)

Диаграмма. Закономерность изменения плотности

Длина замедления быстрых нейтронов уменьшается с ростов концентрации Н

с увеличением индекса Н (коэфф. пористости) уменьшается длина замедления быстрых нейтронов , т.е уменьшаются показатели ННм-НТ,

Таким образом, с уменьшением водородосодержания показания метода будут расти

Глины, содержащие наибольшее количество воды (связанной) имеют коэф. пористости до 40% отмечаются на кривых ННм-НТ мимнимальными показаниями

карбонатные породы , непористые известняки самыми высокими

промежуточные показатели отмечаются у пород с умеренной пористостью (5 – 30%) это песчаники и пористые известняки.

Для этих пород при прочих равных условиях показания метода напрямую связаны с изменением коэф. пористости , чем больше Кп , тем меньше показания метода

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДИФФУЗИОННО-АДСОРБЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА В СКВАЖИНЕ

Es = i (Rгл + Rп + Rc). ∆U = i Rc = = Es - i (Rгл + Rп ).