3. Индивидуальное задание (№п (вариант): 1-3столбец – № в зачетке):
3.1. Физические основы метода; решаемые задачи!!!
Нейтронный каротаж (ННКТ, ННКН, НГК). Физические основы.
Регистрируемые параметр, единица измерения, технические особенности,
область применения, интерпретация данных каротажа.
Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Это обусловлено тем, что, являясь незаряженными частицами, нейтроны не взаимодействуют с электронными оболочками атомов и не отталкиваются кулоновским полем ядра.
Так же как и гамма-кванты, нейтроны характеризуются энергией Е, которая в этом случае связана с их скоростью. Различают быстрые нейтроны с энергией 1-15 МэВ, промежуточные - 1 МэВ - 10 эВ, медленные, или надтепловые - 10-0,1 эВ и тепловые нейтроны со средней энергией 0,025 эВ. Взаимодействие нейтронов с веществом заключается в упругом столкновении с ядром с потерей части энергии, т. е. в замедлении нейтрона, и захвате нейтрона ядром. Для нейтронов с энергией от нескольких МэВ до 0,1 эВ основным видом взаимодействия является упругое рассеяние. При упругом рассеянии нейтронов величина потерь энергии на соударение определяется только массой ядра: чем меньше масса ядра, тем больше потеря энергии. Наибольшая потеря энергии происходит при столкновении с ядром атома водорода.
При столкновении с ядрами всех остальных эле ментов потери значительно меньше. Поэтому замедляющая способность горных пород определяется их водородосодержанием. При наличии в породах даже небольшого количества воды или нефти - 5- 7 % замедление происходит в основном на ядрах водорода.
Разновидности нейтронных методов
Зонд нейтронных методов содержит источник нейтронов и расположенный выше него индикатор. Расстояние между источником и индикатором называют длиной зонда L и выбирают в пределах 50-60 см. Источником нейтронов обычно служит смесь полония с порошкообразным бериллием. Смесь помещена в запаянную ампулу. Полоний является радиоактивным элементом, излучающим а-частицы. При взаимодействии а-частиц с бериллием образуются ядра углерода. Эта реакция сопровождается излучением нейтрона и гамма-кванта: 4Ве9 + 2Не4 --> 6СI2 + 0nl + γ. Средняя энергия получаемых при этом нейтронов равна 4 МэБ. Период полураспада полония 138 дней, поэтому в течение нескольких месяцев мощность источника снижается до небольшой величины, при которой он уже практически не может быть использован.
Существуют следующие разновидности нейтронных методов:
- нейтронный гамма-метод НГМ;
- нейтрон-нейтронный метод по надтепловым нейтронам ННМ-НТ;
- нейтрон-нейтронный метод по тепловым нейтронам ННМ-Т
Непосредственно при нейтронном каротаже определяется скорость счета имп/мин, результаты измерения представляются в условных единицах. За условную единицу принимаются показания, соответствующие воде. Цену условной единицы определяют по измерениям в баке с пресной водой.
В нефтяных и газовых скважинах нейтронный каротаж проводится для выделения коллекторов и оценки их пористости. Чаще применяется метод НГМ. Метод НГМ применяется при низкой минерализации пластовых вод из-за большого влияния хлора на его показания. Метод ННМ-НТ имеет небольшой радиус исследования и поэтому применяется редко. Это связано с тем, что область распространения надтепловых нейтронов меньше, чем тепловых.