41Фізичні основи нгк,ннк-т,ннк-нт

При нейтронному каротажі вивчаються характеристики нейтронного і γ-випромінювання, що виникають при опромінюванні гірських порід джерелом нейтронів.

На практиці застосовують стаціонарні джерела випромінювань і нестаціонарні (імпульсні) джерела випромінювань нейтронів.

Результати вимірювань при нейтронному каротажі представляють у вигляді кривої зміни вторинного гамма-випромінювання (метод НГК) або густини теплових (надтеплових) нейтронів (ННК-Т або ННК-НТ) з глибиною. В свердловинному приладі, який використовується при нейтронному каротажі, міститься джерело нейтронів і індикатор γ-квантів (при НГК), або щільності нейтронів (при ННК-Т або ННК-НТ). Відстань між джерелом нейтронів і індикатором відповідає довжині зонда L_з.

42.Фізична суть методу нейтронний гамма-каротаж (нгк). Форма кривих. Задачі що вирішуються за допомогою даного методу.

Метод НГК базується на вимірюванні характеристик поля γ-випромінювання, яке виникає під впливом зовнішнього стаціонарного джерела нейтронів.

Загальна величина γ - випромінювання, яка реєструється при НГК, складається з трьох компонент:

• γ-випромінювання від радіаційного захоплення нейтрона ядрами атомів породи (вторинне випромінювання);

• γ-випромінювання від джерела нейтронів;

• γ-випромінювання від природної радіоактивності гірських порід.

Останню третю складову ми можемо врахувати якщо є гамма-каротаж по всьому розрізу свердловини. У загальному випадку на практиці перша складова є основною, і вона за своєю інтенсивністю значно перевищує другу і третю складові разом узяті.

Інтенсивність гамма-випромінювання радіаційного захоплення, в основному, залежить від кількості нейтронів, які поглинаються одиницею об’єму гірської породи та довжини зонда. Кількість нейтронів, які поглинаються одиницею об’єму породи, пропорційна густині теплових нейтронів, яка залежить від сповільнюючих і поглинаючих властивостей породи. Як згадувалось вище, дані дві властивості визначаються, в основному, водневим вмістом, а також вмістом елементів із високим перетином захоплення нейтронів у навколишньому середовищі.

Нейтронний гамма-каротаж проводиться за допомогою свердловинної установки, яка включає джерело нейтронів і розміщений на відстані довжини зонда L_n індикатор гамма-

На величину інтенсивності вторинного гамма-випромінювання суттєво впливає довжина зонда. При малих довжинах із збільшенням об’ємного водневого вмісту w гірських порід інтенсивність зростає, при великих зондах – спадає.

Зміна розміру зонда впливає на глибинність дослідження нейтронного гамма-каротажу. Із збільшенням розміру зонда глибинність зростає, потім досягає деякого максимального значення і починає зменшуватись. На практиці радіометричних робіт у якості стандартного зонда НГК переважно використовують заінверсійний зонд проміжного розміру – 60 см.

На результати НГК вказують вплив також елементи, що володіють високою здатністю захоплення теплових нейтронів: хлор, бор, літій, кадмій, кобальт та інші.

За нейтронними властивостями осадові породи діляться на дві групи – великого вмісту водню та малого вмісту.

До першої групи відносяться: глини, гіпс, пористі пісковики, пористі вапняки і виділяються вони на діаграмах НГК мінімумами.

До другої групи відносяться: мало пористі вапняки і доломіт, зцементовані пісковики і алевроліти, ангідрити і кам’яна сіль – вони виділяються на діаграмах НГК високими показами (максимумами).

Нафтоносні і водоносні пласти містять майже однакову кількість водню, тому за НГК нафтоносні і водоносні (слабомінералізовані) пласти позначаються однаково.

Газоносні пласти в обсадженій свердловині відмічаються за НГК більш високими показами ніж такі ж самі за літологією пласти, але заповнені нафтою або водою.

43. Фізична суть методу нейтрон-нейтронний каротаж по теплових нейтронах (ННК-Т). Задачі що вирішуються за допомогою даного методу.

Нейтрон-нейтронний каротаж по надтеплових нейтронах (ННК-НТ)

Метод щільності теплових нейтронів (ННК-Т) полягає в дослідженні інтенсивності теплових нейтронів у розрізі свердловин на заданій відстані (довжині зонда) від джерела швидких нейтронів, які в результаті сповільнення породоутворюючими елементами перетворились у теплові.Щільність теплових нейтронів визначається кількістю нейтронів, які сповільнились до теплової енергії, кількістю нейтронів, які поглинулись середовищем, а також довжиною зонда. Тому, як і в НГК, інтенсивність теплових нейтронів у ННК-Т залежить від сповільнюючої та поглинаючої властивостей гірської породи, тобто від водневого вмісту та наявності елементів з високим перетином захоплення теплових нейтронів. Вплив елементів з високим перетином захоплення теплових нейтронів обумовлений величиною перетином захоплення, а також концентрацією в гірських породах елементів, що поглинають, і не залежить від емісійної властивості останніх при захопленні теплових нейтронів. Завдяки цьому ННК-Т більш чутливий до вмісту елементів, що поглинають теплові нейтрони (хлор, бор, кадмій та інші), ніж НГК. При проведенні ННК-Т довжини зондів можуть бути до інверсійними, інверсійними та за інверсійними. Свердловинний прилад ННК-Т відрізняється від НГК тим, що у ньому в якості детектора використовується індикатор теплових нейтронів, а фільтром для ослаблення прямого гамма-випромінювання і нейтронного випромінювання джерела служить не один свинець, а речовини із більшим перетином захоплення швидких і теплових нейтронів, переважно використовується парафін-свинцевий екран висотою 10-15 см.

Метод щільності надтеплових нейтронів (ННК-НТ) базується на реєстрації інтенсивності надтеплових нейтронів по розрізу свердловини, які виникають при опроміненні гірської породи джерелом швидких нейтронів. Щільність надтеплових нейтронів визначається сповільнюючими властивостями середовища (водневим вмістом) і, практично, не залежить від поглинаючих властивостей (наявність елементів із високим перетином захоплення теплових нейтронів).Щільність надтеплових нейтронів залежить і від довжини зонда. Зонди, які використовуються в ННК-НТ, поділяються на доінверсійні, інверсійні та заінверсійні. Розміри до інверсійних та інверсійних зондів на небагато менші зондів ННК-Т. Це пояснюється тим, що в ННК-НТ залежність щільності надтеплових нейтронів від водневого вмісту при різних довжинах зондів визначається тільки довжиною сповільнення теплових нейтронів, у той час як в ННК-Т вона обумовлена, крім того, коефіцієнтом дифузії, довжиною дифузії та часом життя теплових нейтронів.Зв’язок щільності надтеплових нейтронів із водневим вмістом при різних довжинах зондів такий же, як і в НГК і ННК-Т.

Свердловинна вимірювальна апаратура ННК-НТ відрізняється від свердловинного приладу ННК-Т лічильником реєстрації нейтронів. Переважно при радіометричних дослідженнях розрізів свердловин використовуються за інверсійні зонди (25-40 см). Радіус дослідження ННК-НТ менший ніж в НГК і ННК-Т, тому свердловинні умови ще в більшій степені впливають на інтенсивність надтеплових нейтронів, яка реєструється.

Методи ННК-Т і ННК-НТ вільні від впливу природного γ-випромінювання та від γ-випромінювання джерела нейтронів.

ЗАДАЧІ Нейтронні методи із стаціонарним джерелом дають можливість виділяти в розрізі свердловини: глини, щільні породи і ділянки підвищеної пористості. У експлуатаційних обсаджених свердловинах нейтронні методи застосовуються для визначення місцеположення газорідинного і водонафтового контактів.

У обсаджених свердловинах ефективність нейтронних методів знижується. Покази методу значно залежать також від мінералізації промивної рідини.

44. Фізичні основи імпульсного нейтрон-нейтронний каротаж (ІННК). Задачі що вирішуються за допомогою даного методу.

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.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:

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. 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.

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

Таким чином, метод ІННК дозволяє:

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

• 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).