Нейтронный каротаж

Нейтронный каротаж (далее Н) метод геофизических исследований, основанный на взаимодействии нейтронов с веществом горных пород. В скважину опускают толстостенную стальную гильзу, содержащую нейтронный источник и регистрирующий вторичное излучение. Последнее возникает в результате взаимодействия нейтронов с ядрами породы (см. Нейтронные детекторы). Между источником и устанавливается фильтр из парафина, или , препятствующий прямому попаданию нейтронов из источника в Сигналы усиленные и сформированные с помощью электронных устройств, передаются по кабелю наверх для регистрации и анализа. Перемещая гильзу вдоль скважины (рис.), записывают каротажную диаграмму — зависимость скорости счета сигналов от глубины. Н был впервые осуществлен в США (Б. М. Понтекорво, 1941), в СССР развитие Н связано с именами Б. Б. Лапука и Г. Н. Флерова.

Существует около 10 вариантов Н, отличающихся типом нейтронного источника, видом вторичного излучения, а также характером получаемой информации. В случае нейтрон-нейтронного каротажа регистрируются тепловые нейтроны, образующиеся в результате замедления в горной породе быстрых нейтронов источника (см. Замедление нейтронов). При нейтронном g-каротаже регистрируются g-кванты, возникающие при захвате медленных нейтронов ядрами (см. Медленные нейтроны). В этих вариантах Н с источником непрерывного действия определяется относительное количество в пластах. Так как — наиболее эффективный замедлитель нейтронов, то в породах с порами, заполненными водой или нефтью, нейтроны замедляются уже на небольших расстояниях от источника. Например, в песчанике с 20%-ной пористостью расстояние, в котором около 60% нейтронов источника (с энергией 5 Мэв) становятся тепловыми, — порядка нескольких см. Число тепловых нейтронов (или g-квантов радиационного захвата), достигающих при этом невелико, так как расстояние до него существенно больше (30—50 см). С уменьшением содержания в пласте длина замедления растет, нейтроны становятся тепловыми в области, более близкой к и число его отсчетов увеличивается. Т. о., минимумы на каротажной диаграмме соответствуют пластам с повышенным содержанием
Кроме пористых пластов (песчаника, известняка) с водой или нефтью, диаграммы Н дают возможность выделить более плотные пласты, границы пластов, глинистые прослойки, а также границы между жидкостью и газом, что дает возможность применять Н при поисках месторождений газа.

Н с источником непрерывного действия не дает, однако, возможности надежно отличать пласты, насыщенные водой и нефтью, так как они как замедлители нейтронов неразличимы. Для этой цели эффективнее оказался Н с импульсным источником (импульсный Н). Пластовая вода обычно содержит минеральные соли, например , в то время как в нефти они отсутствуют. Из-за поглощения нейтронов в время жизни t тепловых нейтронов в пласте, содержащем воду, меньше, чем в нефтяном пласте. В импульсном Н нейтроны испускаются в течение коротких интервалов времени — от 1 до 10 мксек, а регистрируются лишь те сигналы от которые приходят через время t > t после нейтронного импульса. При этом число регистрируемых сигналов будет зависеть от t. В пласте, содержащем воду, для которого t невелико, к моменту t остается мало нейтронов и интенсивность регистрации мала. В пласте же, насыщенном нефтью, t больше и нейтронов остается больше. В районах с сильной минерализацией пластовых вод (200 г на 1 л) достигаются десятикратные различия в показателях прибора против нефте- и водонасыщенных участков пласта. Импульсный Н получил распространение после создания малогабаритных импульсных нейтронных генераторов.

В Н с регистрацией g-квантов применяются сцинтилляционный счетчик и полупроводниковые детекторы, обладающие высокой разрешающей способностью. Измерение спектра g-квантов радиационного захвата позволяет осуществлять элементный анализ горных пород. Используя при этом импульсный Н, удается определять и спектр g-лучей, возникающих при неупругом рассеянии нейтронов на ядрах. Такой вариант Н сулит возможность выделения нефтеносных пластов по содержанию С, т. е. независимо от наличия солей в пластовых водах.

В СССР Н входит в комплекс обязательных геофизических работ, проводимых на всех скважинах, вводимых в строй. Н применяется также для поиска пропущенных нефтяных горизонтов в старых скважинах.

После облучения породы нейтронами в ней возникает радиоактивность, измерение которой дает также информацию о составе породы (нейтронно-активационный каротаж). Основанные на этом методы Н применяются при поиске полезных ископаемых и в др. геологических исследованиях.

Лит.: Pontecorvo В., Neutron well logging new geological method based on nuclear physics, "Oil and Gas Journal", 1941/42, v. 40, № 18; Филиппов Е. М., Прикладная ядерная геофизика, М., 1973; Основы импульсного нейтрон-нейтронного каротажа, М., 1965; Арцыбашев В. А., Ядерно-геофизическая разведка, М., 1972.

Б. Г. Ерозолимский.

	Copyright © 1999-2017 Oval.ru, All Rights Reserved.