Нейтронды тіркеу. Ұңғымаларды каротаждау әдістері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Нейтронды каротаж және оның сорттары геофизикалық зерттеулердің радиациялық әдістеріне жатады. Анықталған сәулелену түріне байланысты (нейтрондар немесе гамма фотондар) бұл технологияның бірнеше модификациялары бар. Ұңғылық жабдықтардың ұқсас орналасуы бар. Нейтронды каротаж мұнай-газ қабатының маңызды көрсеткіштерінің бірі – кеуектілік коэффициентін анықтауға, сондай-ақ қабаттарды құрамындағы сұйықтықтардың түріне қарай бөлуге мүмкіндік береді.

Геофизикалық зерттеулердің әдістері

Геофизикада тау жыныстарын зерттеудің бірнеше әдістері қолданылады, оларды 2 үлкен топқа бөлуге болады: электрлік (электромагниттік) және электрлік емес. Бірінші топқа келесі әдістер кіреді:

• Фокусты емес зондтармен зерттеу: o көрінетін кедергі әдісі; o микрозондтау; o қарсылық; o ағымдағы журнал.
• Фокусталған зонд әдістері: oбүйірлік ағаш кесу; o дивергентті журнал жүргізу.
• Электромагниттік әдістер: o индукциялық журнал; o толқынды электромагниттік каротаж; o ұңғымадағы радиотолқын әдісі.
• Электрохимиялық белсенділікті өлшеу әдістері: o спонтанды бағдарлау потенциалы әдісі; o электродтық потенциалдар әдісі; o шақырылған әлеуетті әдіс.

Екінші топқа келесі технологиялар кіреді:

• Сейсмоакустикалық әдістер: o акустикалық каротаж (шағылған толқын әдісін қоса); o ұңғыманың тік профилін жасау; o аралық акустикалық трансиллюминация; o сейсмикалық.
• Ядролық физика әдістері.
• Термиялық журнал.
• Магниттік зерттеу әдістері: o ұңғымаларды магниттік барлау; o магниттік сезімталдықты тіркеу; o ядролық магниттік каротаж.
• Ұңғыманың гравитациясын барлау.
• Газ және механикалық каротаж.

Радиометриялық әдістер

Ядролық физиканы зерттеу әдістері технологиялардың үлкен тобын қамтиды:

• гамма-сәулелерді тіркеу (табиғи радиоактивтілікті өлшеу);
• гамма-гамма-әдісі;
• нейтронды әдістер;
• тегтелген атом технологиясы;
• белсендіру гамма әдісі.

Бұл әдістер ұңғымамен қиылысатын геологиялық түзілімдерді зерттеудің қуатты құралы болып табылады. Олар тау жыныстарының құрамындағы заттардың атомдарының ядролары шығаратын иондаушы сәулеленудің параметрлерін өлшеуге негізделген. Акустикалық каротаж, радиометриялық әдістер сияқтытабиғи және жасанды өрістерді (радиация) өлшейтін әдістерге бөлуге болады. Радиоактивті бөлшектер ретінде ең жоғары енетіндер пайдаланылады - нейтрондар (n) және гамма кванттар.

Нейтрондық технологиялардың мәні

Нейтронды каротаж – жылдам нейтрон ағынының әсер етуіне негізделген геофизикалық зерттеу әдістерінің бірі. Нәтижесінде олар баяулайды, шашырап, тасқа сіңеді.

Нейтрондарды тіркеуге арналған ұңғы зондтары келесі негізгі блоктарды қамтиды:

• радиоактивті сәулелену көзі;
• бөлшектерді санауыш (n немесе гамма кванттар);
• көзден детекторға тікелей сәулеленуді болдырмайтын сүзгілер.

Тау жыныстарының нейтрондық сипаттамалары

Тастарға соқтығысқан кезде жылдам нейтрондар атомдармен әрекеттесуіне байланысты баяулайды және энергиясын жоғалтады. Бұл күйде олар затта таралады және миллисекундтардың үлесінде химиялық элементтер атомдарының ядроларымен ұсталады.

Ең қарқынды модератор - сутегі. Нейтронның термиялық күйге жеткенге дейінгі қысқа жолы сутегі мөлшері жоғары тау жыныстарына (мұнайға және суға қаныққан қабаттарға, кристалдану суы көп минералдарға) тән.

Тау жыныстарының келесі нейтрондық сипаттамалары ажыратылады:

1. Тез баяулаудың жолынейтрондар жылулық күйге (бөлшек энергиясы тау жыныстарының молекулалары мен атомдарының жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының мәніне жақындайды).
2. Диффузияның ұзындығы (жылу нейтронының пайда болу орнынан оның сіңірілуіне дейінгі жол).
3. Термиялық күйдегі бөлшектердің өмір сүру ұзақтығы.
4. Тастағы шашырау индексі.
5. Бөлшектердің миграциясының ұзақтығы (баяулау және диффузия кезінде жүріп өткен жалпы қашықтық).

Тәжірибеде бұл қасиеттер шартты нейтронды кеуектілік коэффициенті арқылы бағаланады.

Сұрттар

Нейтронды тіркеу 2 негізгі критерий бойынша ерекшеленетін бірнеше сауалнаманы қамтиды:

• Сәулелену көзінің жұмыс режимі: o стационарлық әдістер; o импульстік әдістер (негізінен ұңғымаларды қаптағаннан кейін қолданылады).
• Тіркелген қайталама сәулеленудің табиғаты: o n-нейтронды каротаж (атом ядроларымен шашыраған тау жыныстарының n санын өлшеу); o нейтрондық гамма әдісі (ɣ n-ді басып алу нәтижесінде пайда болатын сәулелену); o нейтронды белсендіру журналы (ɣ-n жұту кезінде бөлінетін жасанды радионуклидтердің сәулеленуі).

Тіркеуді өзгерту негізінен детектор түріне (гелий, сцинтилляция, жартылай өткізгіш есептегіштер) және қоршаған сүзгілерге байланысты. Стационарлық әдістер барлау ұңғымаларын бұрғылау кезінде міндетті зерттеулер кешеніне кіреді.

Нейтрон-нейтрон техникасы

Бұл геофизикалық зерттеу әдісі біріншіге негізделгентау жыныстарының нейтрондық сипаттамалары және 2 түрі бар: термиялық немесе эпитермиялық нейтрондарды тіркеу. Соңғысының энергиясы атомдардың жылу энергиясынан біршама артық.

Барлық элементтердің ішіндегі сутегі тек шашырау геометриясы бойынша ғана емес, сонымен бірге нейтронмен соқтығысқан кездегі энергияны жоғалтуы жағынан да аномальді. Газ қабаттары суға және мұнайға қаныққан қабаттарға қарағанда жоғары көрсеткіштермен сипатталады, өйткені олардағы сутегі үлестік мөлшері төмен.

Мұнай және газ қабатының кеуектілігі неғұрлым көп болса, эпитермиялық n әдісінің көрсеткіштері төмен болады. Нейтронды-нейтронды тіркеу кезінде алынған мәліметтер кеуектілік коэффициентін есептеуге мүмкіндік береді. Эпитермиялық бөлшектер санауыштарының сезімталдығының төмендеуіне байланысты бұл әдістің статистикалық дәлдігі төмен.

Термиялық нейтрондар радиоактивті көзден эпитермиялықтарға қарағанда ұзағырақ жолға шығарылады және олардың орташа өмір сүру ұзақтығы хлор, бор және сирек жер элементтерінің мазмұнына кері пропорционалды қатынаспен анықталады. Хлор тұздылығы жоғары қабат суларында болады. Мұнай және газы бар тау жыныстары жылу бөлшектерінің ұзағырақ болуымен сипатталады. Бұл қасиет термиялық n арқылы өлшеудің нейтронды-нейтрондық әдісі принципінің негізі болып табылады.

Нейтрондық гамма-сәулелерді тіркеу

Нейтрондық гамма-сәулелерді зерттеу гамма-сәулеленуді өлшейді, ол жылулық n-ді түсіру кезінде пайда болады. Сулы горизонттар мұнайлылармен салыстырғанда 15-20% үлкен көрсеткіштермен ерекшеленеді.(бірдей кеуектілікпен). Бұрынғы әдістерден айтарлықтай айырмашылығы - бұл технологияның көрсеткіштері бұрғылау сұйықтығының тұздылығы жоғарылаған сайын артады.

Нейтронды-гамма-каротаж тау жыныстарындағы табиғи радиоактивті фонды да тіркейтіндіктен, нәтижелерді түсіндіру үшін түзету факторлары енгізіледі. Мұнай және газ ұңғымаларында бұл әдіс нейтронды-нейтронды әдіспен бірдей мақсаттарда қолданылады - әртүрлі сутегінің мөлшері бойынша тау жыныстарын бөлу, кеуектілік коэффициентін анықтау, газ-сұйықтық және су-мұнай байланысын анықтау. қапталған құдық. Сондай-ақ өлшемдердің дәлдігін жақсартатын n және гамма-сәулеленуді анықтайтын аралас әдістер бар.

Импульстік технология

Импульсті тіркеу – қысқа уақыт аралықтарында (100-200 микросекунд) нейтрондардың эмиссиясына негізделген нейтрондарды зерттеу әдістерінің бір түрі. Бұл технологияның 2 модификациясы да бар:

• жылу n тіркеу;
• сәулеленуді ұстаудың ɣ-кванттарын өлшеу.

Осы параметрлердің бірін 2 уақыт мәніне тіркей отырып, бірі қабат жыныстарындағы жылу нейтрондарының орташа өмір сүру ұзақтығын алады. Бұл белгілі бір химиялық элементтердің болуын бағалауға мүмкіндік береді. Мұнай және газ қабаттарына қарағанда, сулы горизонттардың ұзақ уақыт кешігуі үшін көрсеткіштері айтарлықтай төмен.