Фізичні основи нейтронних методів:

НГК, ННК-НТ, ННК-Т

Нейтронний гамма-каротаж

Суть нейтронного гамма-каротажу полягає в дослідженні штучного гамма-поля, яке утворюється в результаті поглинання теплових нейтронів породоутворюючими елементами.

Інтенсивність гамма-випромінювання радіаційного захоплення, в основному, залежить від числа 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 сповільнюючи і поглинаючих властивостей породи. Як згадувалось вище, дані дві властивості визначаються, в основному, водневим вмістом, а також вмістом елементів із високим січенням 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-випромінювання (Рис. 104).

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 за інверсійний зонд проміжного розміру – 60 см.

Глибинність дослідження нейтронного гамма-каротажу невелика – 20-40см, причому вона зменшується із підвищенням об’ємного водневого вмісту гірських порід і вмісту в них елементів з аномально високим січенням радіаційного захоплення теплових нейтронів.

Нейтрон-нейтронний каротаж по теплових нейтронах

Метод густини теплових нейтронів 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.

Густина теплових нейтронів визначається числом нейтронів, які сповільнились до теплової енергії, числом 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 січенням захоплення теплових нейтронів. Вплив елементів з високим січенням захоплення теплових нейтронів обумовлений величиною січення 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 доінверсійними, інверсійними та заінверсійними.

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 січенням захоплення швидких і теплових нейтронів, переважно використовується парафін-свинцевий екран висотою 10-15 см.

У якості індикатора густини теплових нейтронів використовують пропорційні газорозрядні або сцинтиляційні лічильники із цинку збагаченого сіркою – ZnS(Cu) або ZnS(Ag).

Покази зондів ННК-Т залежать від водневого вмісту та за глибиною дослідження вони аналогічні зондам НГК. Оптимальною довжиною зонда ННК-Т при вивченні нафтових і газових свердловин вважається 30-40 см; вона визначає глибину дослідження 20-30 см.