2.7.1 Імпульсний нейтрон-нейтронний каротаж (іннк)

Метод ІННК заснований на вимірюванні характеристик нестаціонарних нейтронних полів. Цим методом реєструють щільність теплових нейтронів при незмінній відстані між джерелом і індикатором і при декількох фіксованих затримках τ_з і тимчасових вікнах ∆τ.

Щільність теплових нейтронів залежить в загальному випадку від уповільнюючих і поглинаючих властивостей середовища і визначається довжиною уповільнення L_у, коефіцієнтом дифузії D і часом життя теплових нейтронів τ. Таким чином, дані імпульсного нейтрон-нейтронного каротажу несуть в собі інформацію про водневий вміст порід – через коефіцієнт дифузії D і довжину уповільнення L_у і про вміст в породах елементів із підвищеним перетином захоплення _з – через середній час життя теплових нейтронів .

Основною величиною, яка вимірюється, в імпульсному нейтрон-нейтронному каротажі є середній час життя теплових нейтронів . Встановлено, що змінюючи час затримки τ_з, можна отримати відмінності у величинах щільності нейтронів, що вимірюються проти нафтоносного та водоносного пластів. У цьому одна із основних переваг імпульсного нейтрон-нейтронного каротажу.

Радіус зони дослідження ІННК R_д визначається водневим вмістом середовища та часом затримки:

. (2.5)

Із збільшенням водневого вмісту середовища зменшується коефіцієнт дифузії теплових нейтронів і, відповідно, радіус дослідження. Глибинність ІННК безперервно зростає із збільшенням часу затримки. Однак, із збільшенням τ_з падає швидкість рахунку імпульсів, що приводить до великих статистичних похибок вимірювання.

У методі ІННК зазвичай застосовують час затримки τ_з=200-2000 мкс, тому густина теплових нейтронів, зареєстрованих приймачем практично не залежить від довжини уповільнення L_у і визначається тільки параметрами D і τ.

Таким чином, дані ІННК несуть інформацію про два нейтронні параметри гірських порід: коефіцієнт дифузії D, що залежить головним чином від водневого вмісту порід, і середнього часу життя теплових нейтронів τ, пов’язаним тільки з поглинаючою здатністю гірських порід. Величини τ і D визначають по характеру спаду кривої густини теплових нейтронів в часі: nτ = f(τ).

На покази методу негативно впливають каверни, великі зони проникнення і велика мінералізація бурового розчину. Однак, при достатньо великих часових затримках τ_з вплив свердловинних умов зводиться до мінімуму.

В імпульсному нейтронному методі використовується вимірювальна свердловинна установка, яка складається із імпульсного свердловинного генератора нейтронів і розміщеного на деякій фіксованій відстані (довжина зонда) від нього індикатора густини нейтронів або гамма-випромінювання.

Принцип роботи свердловинного генератора нейтронів наступний. Мішень, яка представляє собою один із легких елементів (дейтерій, тритій, берилій, літій та інші), бомбардується потоком прискорених заряджених частинок. Для даної мети найчастіше використовуються реакції ²D(d, n)³He і ³T(d, n)⁴He бомбардування потоком іонів дейтерію (дейтронів) або тритію (Рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Принципова схема генератора нейтронів

В ІННК, як і в інших методах радіометрії свердловин, форма кривих залежить від швидкості запису V і сталої інтегрування _к, тому при виборі даних величин керуються тими ж вимогами, що і при проведенні гамма-каротажу. Переважно на практиці ІННК V=100120 м/год при _к=12 с.

Імпульсний нейтрон-нейтронний каротаж використовується для літологічного розчленування розрізів свердловин, виділення корисних копалин, визначення характеру насичення порід-колекторів, відбивка водонафтового, газонафтового та газоводяного контактів.

На відміну від стаціонарних нейтронних методів імпульсний нейтрон-нейтронний каротаж по теплових нейтронах дозволяє вирішувати задачу щодо відбивки газорідинного та водонафтового контактів, навіть при пониженій мінералізації пластових вод (20-50 г/л).

При високій мінералізації пластових вод за даними ІННК можна визначати також коефіцієнт нафтонасиченості, а відповідно, відслідковувати процес розробки родовищ.

Таким чином, метод ІННК дозволяє:

• визначати літологічну характеристику розрізу, а саме по характеристиках τ і D, наприклад:

пісковики – τ=550-1000 мкс; D=(20-30)·10^-4 см²/с;

алевроліти – τ=320-560 мкс; D=(12-22)·10^-4 см²/с;

аргилліти – τ=220-450 мкс; D=(6-16)·10^-4 см²/с;

• можливе виділення пластів із вмістом солей, ангідридів, гіпсу, доломіту порід збагачених залізом, калієм, бором, рідкісними землями;

• визначати коефіцієнти нафто- і газонасиченості;

• розділяти водоносні пласти від нафтонасичених і від газонасичених(τ_вод=190 мкс; τ_нафт=250-360 мкс).