4.2. Нейтронный каротаж (стационарные нейтронные методы)

При нейтронном каротаже изучаются характеристики нейтронного и γ-излучений, возникающих при облучении горных пород источником нейтронов. В промышленности применяются стационарные и импульсные нейтронные методы исследования скважин. К стационарным относятся: нейтронный гамма-каротаж (НГК), нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым (НК-Т) и надтепловым (НК-Н) нейтронам.

4.2.1. Нейтронный гамма-каротаж (нгк)

Радиоактивный каротаж основан на измерении характеристик поля γ-излучения, возникающего под действием внешнего источника нейтронов. Общая величина γ-излучения, регистрируемая при НГК, слагается из трех компонентов:

1) интенсивности γ-излучения Ιнгк, возникающего в результате радиационного захвата ядрами породы;

2) γ-излучения Ιггк источника нейтронов, которое воздействует на индикатор непосредственно или вследствие облучения стенок скважины γ-лучами, часть которых рассеивается породой в направлении индикатора;

3) естественного γ-излучения Ιгк, обусловленного естественной радиоактивностью породы.

При исследованиях зондами, длина которых L3 более 40 см, плотность нейтронов в среде с большим водородосодержанием в зоне размещения индикатора мала, поскольку в такой среде нейтроны замедляются и поглощаются в основном вблизи источника. В результате породы с высоким водородосодержанием отмечаются на диаграммах НГК низкими показаниями.

В малопористых породах с низким водородосодержанием плотность нейтронов вблизи индикатора увеличивается, что вызывает повышение интенсивности показаний НГК. По нейтронным свойствам осадочные горные породы можно разделить на две группы - большого и малого водородосодержания. К первой группе относятся: глины, характеризующиеся высокой влагоемкостью (пористостью) и содержащие значительное количество минералов с химически связанной водой (водные алюмосиликаты), гипсы, отличающиеся малой пористостью, а также некоторые очень пористые и проницаемые песчаники и карбонатные породы. При измерениях большими зондами (L₃≥40см) на диаграммах эти породы отмечаются низкими показаниями. Во вторую группу пород входят - плотные известняки и доломиты, сцементированные песчаники и алевролиты, на диаграммах нейтронного гамма-каротажа эти породы выделяются высокими показаниями. Против других осадочных пород (песков, песчаников, пористых карбонатов) показания НГК зависят от их глинистости и содержания в них водорода (насыщенности водой, нефтью и газом). Нефть и вода содержат почти одинаковое количество водорода, поэтому нефтеносные и водоносные пласты с малым содержанием хлора отмечаются приблизительно одинаковыми значениями НГК. Газоносные пласты в обсаженной скважине отмечаются на кривой НГК более высокими показаниями, чем такие же по литологии и пористости нефтенасыщенные пласты.

4.2.2. Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым (ннк-т) и надтепловым нейтронам (ннк-н)

Нейтрон-нейтронный каротаж основан на измерении характеристик полей нейтронного излучения в горных породах при облучении их внешним источником нейтронов. На диаграммах нейтронного каротажа по тепловым нейтронам, водородосодержащие пласты выделяются так же как и на кривых НГК, низкими значениями, малопористые пласты – более высокими значениями. Однако на показания ННК-Т значительное влияние оказывают элементы, обладающие большим сечением захвата тепловых нейтронов, поэтому ННК-Т весьма чувствителен к содержанию хлора и получаемые результаты сильно зависят от минерализации промывочной жидкости и пластовой воды.

Показания ННК-Н практически не зависят от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора. Они определяются главным образом замедляющими свойствами среды - водородосодержанием. Следовательно, показания ННК-Н более тесно связаны с содержанием водорода в породе, чем показания НГК и ННК-Т. Методы ННК-Т и ННК-Н имеют преимущество перед НГК в том, что их показания свободны от влияния естественного γ-излучения и γ-излучения источников нейтронов. Длина зондов при ННК-Т и ННК-Н выбирается равной 0.4-0.5 м.

Обсадная колонна поглощает тепловые и надтепловые нейтроны, занижая данные ННК-Т и ННК-Н: 1- поглощением колонной значительной части γ-излучений, поступающих из породы.