Области применения ИННМ-Т и решаемые им геологические задачи

Урок

МЕТОДЫ ИМПУЛЬСНОГО НЕЙТРОННОГО ПОЛЯ

В нейтронных методах с использованием стационарных ампульных источников нейтронов, (когда горная порода непрерывно облучается потоком быстрых нейтронов) изучается постоянный во времени процесс взаимодействия нейтронов с породой, результаты которого фиксируются или по плотности надтепловых нейтронов ННМ-НТ, или по плотности тепловых нейтронов ННМ-Т, или по интенсивности гамма-излучения радиационного захвата НГМ. При этом теряется информация о поведении нейтронов или гамма-квантов во времени и, таким образом, затрудняется или почти полностью исключается возможность раздельного изучения отдельных процессов взаимодействия исследуемых частиц с горной породой. Это снижает общую информативность этих методов. От указанного недостатка свободны методы, основанные на переменном (импульсном) нейтронном поле.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНЫХ НЕЙТРОННЫХ МЕТОДОВ

При импульсных нейтронных методах исследования скважин горная порода облучается кратковременными потоками быстрых нейтронов длительностью , следующими один за другим через определенные промежутки времени (рис. 116). Через некоторое время 3 (время задержки) после окончания генерируемого нейтронного импульса в течение времени _зам (временное окно) производится измерение плотности нейтронов n_n_т продуктов их взаимодействия с горной породой.

Последовательно изменяя 3 при постоянном _зам , можно получить зависимость плотности нейтронов от интенсивности радиационного гамма-излучения от

Рис.16 Схема, поясняющая принцип измерений импульсными методами

з. Таким образом, исследуется не только пространственно-энергетическое, но и временное распределение нейтронов в скважине, пересекающей исследуемый пласт, после окончания импульса быстрых нейтронов. Интерпретируя такого рода зависимости интенсивности исследуемых частиц от времени по соответствующим методикам, можно получить нейтронные характеристики пород по разрезу скважины.

При переменном нейтронном поле процессы замедления и диффузии нейтронов происходят, грубо говоря, последовательно и могут быть исследованы раздельно, в зависимости от времени задержки, прошедшего с момента испускания нейтронов источником.

Время замедления быстрых нейтронов (10—10² мкс) характеризует водородосодержание горных пород. Время поглощения тепловых нейтронов (10²—10⁴ мкс) определяется водородосодержанием и наличием в среде ядер с большим сечением захвата тепловых нейтронов (в частности, содержанием хлора в пластовой жидкости).

Поэтому при малых временах задержки плотность тепловых нейтронов определяется замедляющими нейтронными свойствами среды. С увеличением времени задержки регистрируемая плотность тепловых нейтронов однозначно определяется только поглощающими нейтронными свойствами среды.

В зависимости от того, какие ядерные реакции взаимодействия нейтронов с горной породой используются, какие при этом элементарные частицы регистрируются и при каких временных задержках исследуются импульсные нейтронные поля, различают: импульсный нейтрон-нейтронный метод по надтепловым нейтронам (ИННМ-НТ), импульсный нейтрон-нейтронный метод по тепловым нейтронам (ИННМ-Т), импульсный нейтронный гамма-метод радиационного захвата (ИНГМ), спектрометрический импульсный нейтронный гамма-метод радиационного захвата (ИНГМ-С), импульсный нейтронный гамма-метод неупругого рассеяния нейтронов (ИНГМР), импульсный нейтронный гамма-метод наведенной активности (ИНГМ-НА), импульсный нейтрон-нейтронный метод резонансного поглощения тепловых нейтронов (ИННПМ-Т). Импульсный нейтрон-нейтронный метод по надтепловым нейтронам в практике геологоразведочных работ не нашел применения.

ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОН-НЕЙТРОННЫЙ МЕТОД ПО ТЕПЛОВЫМ НЕЙТРОНАМ

Наиболее широко применяется импульсный нейтрон-нейтронный метод, при котором регистрируется плотность тепловых нейтронов.

Пространственно-временное распределение плотности тепловых нейтронов от импульсного источника быстрых нейтронов определяется нейтронными параметрами исследуемой среды, зависящими как от коэффициента диффузии горных пород D и среднего времени жизни тепловых нейтронов 3, так и от длины замедления L ₃₍ длина замедления до тепловой энергии₎, характеризующей их замедляющие свойства. Таким образом, данные ИННК несут в себе информацию о водородосодержании пород—через коэффициент диффузии и длину замедления, а о содержании в породах элементов с повышенными сечениями захвата Qз — через среднее время жизни тепловых нейтронов.

Основной замеряемой величиной в ИННМ-Т является среднее время жизни тепловых нейтронов. Из формулы (116) следует, что, изменяя время задержки, можно получить сколь угодно различающиеся значения плотности нейтронов (рис. 117) против нефтеносного и водоносного пластов. В этом одно из основных преимуществ импульсного нейтрон-нейтронного метода.

Рис. 117. Определение ВНК в песчаном коллекторе по диаграммам ИННМ-Т и ННМ-Т с разными задержками.

/ — нефтеносный песчаник; 2 — водоносный песчаник. Штриховые кривые — контрольные замеры ,

Радиус зоны исследования ИННМ-Т Кис зависит от водородосодержания среды и времени задержки:

С повышением водородосодержания среды уменьшается коэффициент диффузии тепловых нейтронов и, следовательно, радиус исследования. С увеличением времени задержки непрерывно возрастает глубинность ИННМ-Т, но падает скорость счета импульсов, что приводит к большим статистическим погрешностям измерений.

Благодаря большой энергии нейтронов, испускаемых скважинным генератором нейтронов (до 14 МэВ), при соответствующем выборе времени задержки (1000—1200 мкс) радиус исследования ИННМ-Т (60—80 см) намного превышает глубинность нейтронных методов с ампульными нейтронными источниками. В этом существенное преимущество ИННМ-Т.

Размер зонда оказывает влияние на расчленяющую способность ИННМ-Т против маломощных пластов и точность определения среднего времени жизни тепловых нейтронов. Длина зонда равна расстоянию от мишени генератора нейтронов до середины индикатора. Точка записи условно относится к мишени прибора. При работе в нефтяных скважинах используется зонд длиной , в газовых скважинах—зонд с

Влияние на величину плотности тепловых нейтронов в ИННМ-Т положения прибора в скважине относительно ее оси, обсадной стальной колонны и цементного кольца зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости и других факторов подчинено примерно тем же законам, что и в стандартной модификации ННМ-Т. Однако при достаточно больших временах задержки на характере временного распределения плотности тепловых нейтронов скважинные условия почти не сказываются.

Области применения ИННМ-Т и решаемые им геологические задачи

ИННК-Т применяется для 1)литологического расчленения разрезов скважин, 2) выделения полезных ископаемых, 3) определения характера насыщения и пористости пород, 4) положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов.

1) Для литологического расчленения разреза скважин используют среднее время жизни тепловых нейтронов, определяющее поглощающие свойства горных пород, так как коэффициент их диффузии варьирует в относительно небольших пределах. Наиболее высокими значениями п характеризуются такие основные породообразующие минералы, как кварц (1065 мкс), доломит (956 мкс) и кальцит (630 мкс). Из осадочных горных пород повышенные значения п и характерны для существенно кварцевых песчаников, низкопористых разностей известняков и доломитов (около 800 мкс), пониженные — для глинистых и полимиктовых песчаников и глинистых пород (300—330 мкс),

а также хлорсодержащих солей, горных пород, обогащенных элементами с аномально высокими сечениями захвата нейтронов (В, Li, С d и др.), и горных пород, содержащих марганец, железо, титан. Достаточно контрастно выделяются повышенными значениями Тэт п угольные пласты.

Пониженными значениями Тэтп отличаются пласты-коллекторы. Однако они более уверенно выделяются в комплексе с другими методами промысловой геофизики.

3) Определение характера насыщения коллекторов и установление ВНК, ГВК и ГНК основаны на различном водородосодержании и хлоросодержании продуктивных и водоносных пластов (см. рис. 117). Различное водородосодержание фиксируется величинами D и τ_п, а хлоросодержание — только - τ_п Однако в отличие от стационарных нейтронных методов импульсный нейтронный метод по тепловым нейтронам позволяет решать эти задачи даже при пониженной минерализации пластовых вод (20—50 г/л).

При высокой минерализации пластовых вод ИННМ-Т можно определить также коэффициент нефтенасыщения коллекторов, а следовательно, следить за текущим нефтенасыщением разрабатываемых месторождений.

Импульсный нейтрон-нейтронный метод по тепловым нейтронам дает положительные результаты при поиске и разведке промышленных скоплений ртути, марганца, меди и железа, обладающих высоким сечением поглощения тепловых нейтронов.

Вопросы по изученному материалу:

1. Сущность метода ИННК.

2. Что такое время жизни тепловых нейтронов?

3. В чем преимущество импульсных нейтронных методов.

4. Что такое временное окно, время задержки .

5. Как понимаете выражение «Замедляющие и поглощающие свойства среды»

6. Отчего зависят показания метода ИННК?

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 133; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!