Logowanie neutronów. Cóż, metody logowania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Logowanie neutronów i jego odmiany należą do radiacyjnych metod badań geofizycznych. W zależności od rodzaju wykrywanego promieniowania (neutrony lub fotony gamma) istnieje kilka modyfikacji tej technologii. Sprzęt wiertniczy ma podobny układ. Rejestracja neutronów umożliwia wyznaczenie jednego z najważniejszych wskaźników formacji roponośnej i gazonośnej – współczynnika porowatości, a także podział zbiorników ze względu na rodzaj zawartych w nich płynów.

Metody badań geofizycznych

W geofizyce stosuje się kilka metod badania skał, które można podzielić na 2 duże grupy: elektryczną (elektromagnetyczną) i nieelektryczną. Pierwsza grupa obejmuje następujące metody:

• Badania z użyciem sond bez ogniskowania: o metoda pozornej rezystywności; o mikrosondowanie; o rezystywność; o bieżące logowanie.
• Metody sondy skupionej: orejestrowanie boczne; o rozbieżne rejestrowanie.
• Techniki elektromagnetyczne: o rejestracja indukcyjna; o rejestracja fal elektromagnetycznych; o metoda fal radiowych wgłębnych.
• Metody pomiaru aktywności elektrochemicznej: o metoda potencjału spontanicznej orientacji; o metoda potencjałów elektrod; o metoda potencjału wywołanego.

Druga grupa obejmuje następujące technologie:

• Metody sejsmoakustyczne: o rejestracja akustyczna (w tym metoda fali odbitej); o profilowanie studni pionowych; o transiluminacja akustyczna krzyżowa; o sejsmiczne.
• Metody fizyki jądrowej.
• Rejestracja termiczna.
• Metody badań magnetycznych: o poszukiwania magnetyczne otworów wiertniczych; o rejestrowanie podatności magnetycznej; o rejestracja magnetyczna jądrowa.
• Eksploracja grawitacji wgłębnej.
• Mechaniczna i gazowa rejestracja.

Metody radiometryczne

Metody badawcze fizyki jądrowej obejmują dużą grupę technologii:

• rejestrowanie promieni gamma (pomiar naturalnej radioaktywności);
• gamma-gamma-metoda;
• metody neutronowe;
• tagged atom technology;
• metoda aktywacji gamma.

Te metody są potężnym narzędziem do badania formacji geologicznych przecinanych studnią. Polegają na pomiarze parametrów promieniowania jonizującego emitowanego przez jądra atomów substancji zawartych w skale. Podobnie jak rejestracja akustyczna, metody radiometrycznemożna podzielić na metody pomiaru pól naturalnych i sztucznych (promieniowania). Jako cząstki radioaktywne stosuje się te, które mają największą moc penetracji - neutrony (n) i kwanty gamma.

Istota technologii neutronowych

Logowanie neutronów to jedna z metod badań geofizycznych, która opiera się na oddziaływaniu strumienia prędkich neutronów. W rezultacie są spowalniane, rozpraszane i wchłaniane w skałę.

Sondy wgłębne do rejestracji neutronów zawierają następujące jednostki główne:

• źródło promieniowania radioaktywnego;
• licznik cząstek (n lub kwanty gamma);
• filtry, które wykluczają bezpośrednie promieniowanie ze źródła do detektora.

Właściwości neutronowe skał

Uderzając w skały, szybkie neutrony zwalniają i tracą energię w wyniku interakcji z atomami. W tym stanie rozpraszają się w materii i są wychwytywane przez jądra atomów pierwiastków chemicznych w ułamkach milisekund.

Najbardziej intensywnym moderatorem jest wodór. Krótka droga, jaką pokonuje neutron przed osiągnięciem stanu termicznego, jest charakterystyczna dla skał o wysokiej zawartości wodoru (zbiorniki nasycone ropą i wodą, minerały zawierające dużo wody krystalizacyjnej).

Wyróżnia się następujące właściwości neutronowe skał:

1. Sposób na szybkie spowolnienieneutrony do stanu termicznego (w którym energia cząstki zbliża się do wartości średniej energii kinetycznej ruchu termicznego cząsteczek i atomów skały).
2. Długość dyfuzji (droga od miejsca pojawienia się neutronu termicznego do jego absorpcji).
3. Czas życia cząstek w stanie termicznym.
4. Wskaźnik rozproszenia w skale.
5. Długość migracji cząstek (całkowita odległość przebyta podczas zwalniania i dyfuzji).

W praktyce te właściwości są oceniane przy użyciu warunkowego współczynnika porowatości neutronów.

Odmiany

Logowanie neutronów obejmuje kilka rodzajów ankiet, które różnią się 2 głównymi kryteriami:

• Tryb działania źródła promieniowania: o metody stacjonarne; o metody impulsowe (stosowane głównie po zabudowie studni).
• Charakter zarejestrowanego promieniowania wtórnego: o rejestracja n-neutronów (zmierz liczbę n substancji skalnych rozproszonych przez jądra atomowe); o metoda gamma neutronów (promieniowanie powstałe w wyniku wychwycenia n); o rejestrowanie aktywacji neutronów (ɣ-promieniowanie sztucznych radionuklidów uwalnianych podczas absorpcji n).

Modyfikacja rejestracji zależy głównie od typu detektora (hel, scyntylacja, liczniki półprzewodnikowe) i otaczających filtrów. Metody stacjonarne wchodzą w skład zestawu obowiązkowych badań przy wierceniu otworów poszukiwawczych.

Technika neutronowo-neutronowa

Ta metoda badań geofizycznych opiera się na pierwszymcharakterystyka neutronowa skał i ma 2 odmiany: rejestracja neutronów termicznych lub epitermalnych. Energia tych ostatnich jest nieco większa niż energia cieplna atomów.

Wodór wśród wszystkich pierwiastków jest anomalny nie tylko pod względem geometrii rozpraszania, ale także pod względem utraty energii neutronu po zderzeniu z nim. Zbiorniki gazu charakteryzują się wyższymi odczytami niż zbiorniki nasycone wodą i ropą, ponieważ zawartość w nich wodoru jest właściwa.

Im większa porowatość złoża ropy i gazu, tym niższe odczyty metody epitermicznej n. Dane uzyskane podczas rejestracji neutronowo-neutronowej pozwalają na obliczenie współczynnika porowatości. Ze względu na zmniejszoną czułość liczników cząstek epitermicznych metoda ta ma niższą dokładność statystyczną.

Neutrony termiczne są usuwane ze źródła promieniotwórczego na dłuższą drogę niż te epitermiczne, a ich średnia żywotność jest określana przez odwrotnie proporcjonalną zależność w odniesieniu do zawartości chloru, boru i pierwiastków ziem rzadkich. Chlor jest obecny w wodach formacji o dużym zasoleniu. Skały roponośne i gazonośne charakteryzują się dłuższym istnieniem cząstek termicznych. Ta właściwość jest podstawą zasady pomiaru neutronowo-neutronowego metodą termiczną n.

Rejestrowanie neutronów gamma

Badanie neutronowego promieniowania gamma mierzy promieniowanie gamma, które powstaje podczas wychwytywania termicznego n. Warstwy wodonośne wyróżniają się większymi odczytami w porównaniu z roponośnymi o 15-20%(o tej samej porowatości). Istotną różnicą w stosunku do poprzednich metod jest to, że odczyty tej technologii rosną wraz ze wzrostem zasolenia płuczki wiertniczej.

Ponieważ rejestracja neutronów gamma rejestruje również naturalne radioaktywne tło w skałach, w celu interpretacji wyników wprowadza się współczynniki korekcyjne. W odwiertach naftowych i gazowych metoda ta jest wykorzystywana do tych samych celów, co technika neutronowo-neutronowa - rozdzielanie skał według różnej zawartości wodoru, wyznaczanie współczynnika porowatości, identyfikacja kontaktu gaz-ciecz i woda-olej w obudowa dobrze. Istnieją również metody łączone, które wykrywają promieniowanie n i gamma, co poprawia dokładność pomiarów.

Technologia impulsowa

Rejestrowanie impulsów to rodzaj metody badania neutronów opartej na emisji neutronów w krótkich odstępach czasu (100-200 mikrosekund). Istnieją również 2 modyfikacje tej technologii:

• rejestracja termiczna n;
• pomiar ɣ-kwantów wychwytywania promieniowania.

Rejestrując jeden z tych parametrów dla 2 wartości czasowych, uzyskuje się średni czas życia neutronów termicznych w skałach zbiornikowych. Pozwala to ocenić obecność niektórych pierwiastków chemicznych. Warstwy wodonośne mają znacznie niższe odczyty dla dłuższych opóźnień czasowych niż złoża ropy i gazu.