29. Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым и надтепловым нейтронам. Физические основы, технология работ, принципы интерпретации, решаемые задачи.
В данном методе породу облучают постоянным потоком нейтронов, в ответ тоже регистрируют ответный поток нейтронов. Последние могут быть двух видов: тепловые (со сравнительно низкой энергией) и надтепловые (с повышенной энергией). Поэтому различают два вида ННК:
• ННК-Т — нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам
• ННК-НТ — нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам
При проведении ННК-Т измеряют изменившуюся плотность потока тепловых нейтронов, вылетевших из зонда. Эта плотность зависит и от замедляющих нейтроны свойств среды, и от поглощающих их свойств. Фактически это означает, что ННК-Т измеряет водородосодержание среды и наличие элементов-поглотителей, у которых высокое сечение захвата тепловых нейтронов. Поэтому ННК-Т выдаёт такие же результаты, как и НГК.
ННК-НТ заключается в измерении плотности потока надтепловых нейтронов (у них энергия от 0,5 эВ до 20 кэВ). Эта плотность уже практически не зависит от поглощающих свойств среды и ей можно определять только водородосодержание. Это основное преимущество ННК-НТ. Некоторое время каротаж по надтепловым нейтроном считался технически невозможным из-за того, что надтепловые нейтроны сложно фиксировать отдельно от тепловых, если они идут в одном потоке. Решение данной проблемы оказалось простым: в геофизическом зонде для ННК-НТ помещают детектор не надтепловых нейтронов, а тепловых, но помещают его в оболочку из парафина. Так как парафин имеет очень высокое водородосодержание, он непреодолим для тепловых нейтронов, если они идут в одном потоке с надтепловыми. Поэтому через парафиновый заслон проходят только надтепловые нейтроны из среды, а тепловые в детектор попасть не могут. При этом прошедшие надтепловые нейтроны замедляются в парафине и превращаются в обычные тепловые, которые детектор и регистрирует. Благодаря этому, измеряя поток более простых тепловых нейтронов, фактически регистрируют количество надтепловых нейтронов, так как зарегистрированные тепловые нейтроны «только что» были надтепловыми.
Где ℇз-эффективное макроскопическое сечение захвата n, выражающее способность среды поглощать n.
Решаемые задачи ННК:
литологичсекое расчленение разреза;
определение Кп;
отбивка ГВК и ГНК;
выделение газонасыщенной части пласта в необсаженных скважинах и после расформирования ЗП в обсаженных.
30. Нейтронный-гамма-каротаж (нгк). Физические основы, технология работ, принципы интерпретации, решаемые задачи.
Нейтронный гамма-каротаж - метод исследований скважин, основанный на облучении г. п. быстрыми нейтронами и регистрации гамма-излучения, возникающего при захвате тепловых нейтронов в г. п.
Породу облучают постоянным потоком нейтронов, а в ответ регистрируют образовавшееся гамма-излучение. Соответственно геофизический зонд состоит из источника нейтронов (Po-Be с выходом нейтронов 4...10*106 n/сек), а также детектора гамма-квантов (сцинтилляционный счётчик с кристаллом NaI(Tl)).
Быстрые нейтроны, после многочисленных соударений с атомами лёгких элементов, теряют часть своей энергии и замедляются до тепловых энергий (около 0,025 эВ). Показания метода, по этой причине, в основном зависят от содержания водорода в исследуемой среде. Это свойство позволяет детектировать как нефть, так и воду в коллекторах. Вдобавок, НГК позволяет отчасти измерять минерализацию пластовых вод, так как они содержат хлор, который повышает вторичное гамма-излучение. Также метод подходит для литологического расчленения скважины и определения мощности пластов.
С
ледует
упомянуть реакцию НГК на глины. Несмотря
на то, что глина — классический водоупор,
который практически не пропускает воду,
в ней присутствует огромное количество
субкапиллярных пор, которые уже заполнены
так называемой связанной водой, которая
не в состоянии покинуть глину из-за
поверхностного натяжения, водородных
связей и других факторов. По этой причине
внешне практически сухая глина даёт
аномально низкие показания.
Схематическая диаграмма НГК. I — наблюдённая кривая, II — теоретическое поле. Породы: 1 — глины; 2 — песчаник; 3 — известняк. В глине всегда содержится большое количество связанной воды в порах (до 44%). В плотном известняке воды и других содержащих водород веществ практически нет.
Где ℇз-эффективное макроскопическое сечение захвата n, выражающее способность среды поглощать n.
Скважинный прибор состоит из источника быстрых нейтронов (т.н. изотопного c постоянным потоком нейтронов или импульсного) и удалённого от него на расстояние 40-80 см одного или неск. детекторов гамма-излучения (газоразрядного, сцинтилляционного, полу- проводникового). При использовании изотопного источника между ним и детектором помещают фильтр, поглощающий прямое излучение (металл, парафин и т.п.). НГК в интегральной модификации широко применяется для выделения и оценки нефте-, водо- и газонасыщенности коллекторов, пластов угля в разрезе необсаженных и обсаженных скважин, т.к. показания НГК существенно зависят от содержания в г. п. ядер атомов водорода (аномально сильного замедлителя быстрых н ейтронов), a также углерода. Для подсчёта открытой пористости г. п. учитывается, по др. данным, доля водорода, входящего в состав связанной воды. НГК спектрометрич. модификации применяется для определения содержаний в г. п. железа, хрома и др. элементов, ядра которых при захвате нейтронов излучают гамма-кванты c характерными энергиями. Импульсный НГК (ИНГК) применяется для разделения пластов, насыщенных нефтью и минерализованной водой (≥10-20 г/л NaCl), для оценки концентраций бора, ртути, солей хлора, редких земель, имеющих большие сечения захвата нейтронов. ИНГК за счёт импульсного (пульсирующего) источника обладает повышенной помехоустойчивостью и эффективно применяется для определения положения BHK и ГНК в скважинах co сложной конструкцией, в т.ч. в обсаженных, оборудованных насосно- компрессорной арматурой. ИНГК используется при контроле за разработкой и при доразведке м-ний нефти и газа.