Нейтронные методы ГИС и их модификации

М-д основан на облуч-и г.п. потоком быст-х н-ов и рег-и тепл-х н-в, надтепл-х н-в или γ-квантов радиац-го захвата

Петрофизические основы НК

Н-ны не имеют электрич заряда, не ионизируют среду и не теряют эн-и при взаим-и с электр зарядами элек-в и ядер. Отсюда их высокая проник спос-ть. Масса н-рона близка к массе протона. Н-рон - частица с массовым числом, равным ед-це, и с зарядом=0. Быстрые 1-15 МэВ, промежуточные- 1 МэВ-10 эВ, медленные или надтепловые- 10-0,1 эВ и тепловые 0,025 эВ. Единств фак-р, влияющ на дв-е н-ов, - их столкн-е с ядрами атомов, кот прояв-ся в виде рассеяния н-ов и захвата их ядрами атомов. В рез-те происх умен-е эн-и н-ов и изм-е напр-я его движения. Показ-я НМ-ов зав-т от замедл-х, погл-х и излучаю-х св-в г.п..

Длина замедления нейтронов L_s опр-ся Кп, т.е. связана с их водородсод-ем; влияние лит-и сущ-но меньше. Они обусл-ны не только разными замедляющ св-ми эл-ов, входящих в минералы, но и разл-ем пл-тей.

В г.п., поры кот-х насыщены в,н,г, общее сод-е Н2 оценивают водородным индексом (ВИ), кот = отношению объемной конц-и водорода в данной среде к его конц-и в пресной воде при н.у. L, кроме водор-сод-я, пл-ти и хим состава зависит в некот ст-и от тем-ры и дав-я, влияющих на пл-ть компонент, а также в еще меньшей мере от стр-ры породы.

Ср время жизни тепл-х н-нов τ. С увел-ем сод-я эл-ов с высоким сечением поглощения τ снижается. Ан-но низк зн-я τ хар-ны для хлоридов, низкие - для мин-ов железа, сульфатов, КПШ, железосод-х глинистых мин-ов, а также минералов, сод-щих В, Hg, Li, Au, Mn, Cd, редкие земли. Ан-ным поглот-лем явл-ся хлор и пластовые воды нефтегаз-х мест-ний, кот отлич-ся высоким хлорсод-ем. Для нефтегазонас-х г.п. τ выше, чем для г.п., насыщ-х сол водой.

Коэф-т диф-и тепловых нейтр-в D зависит в 1ую очередь от водородсод-я среды, уменьш по мере его роста.

Длина диффузии тепл-х н-нов - функция D и τ; зависит как от замедл-х, так и от поглощ-х св-в среды. С ростом сод-я Н2 и числа эл-в с высоким сечением поглощ-я величина снижается.

Излучающая спос-ть г.п. - ср число γ-квантов, образ-хся при радиац-м захвате 1 н-на.

Модификации. ННК-НТ, ННК-Т, интеграл НГК и спектрометрич СНГК. также имп модиф-и: ИННК, ИНГК.

Скв-е приборы НМов аналогичны. В общем случае сод-т: хвостовик 1 с ампульным ист-м быстрых н-нов; исключ-е прямое облуч-е детектора экран-замедл-ль 3 из водородсод-го материала и экран-поглотитель 4 из Pb; дет-р 5 н-нов или γ-кв-ов; дет-р 6 γ-кв-ов ест-го изл-я; электрон схему 7. В СКВ опускают снаряд, в нижней части кот нах-ся ист-к н-нов, выше кот распол-н экран, защ-щий инд-р γ-изл-я от ист-ка. Ист-к испускает быстр н-ны, кот взаимод-ют с атомными ядрами окр. среды (диф-я, рас-е, захват), теряют свою эн-ю и ск-ть и превращ в тепл н-ны, кот захв-ся ядрами окр среды. В рез-те обр-ся ядро промеж-го эл-та, кот нах-ся в возб-м сост-и и изб-к этой эн-и излуч-ся в виде одного или неск-х γ-квантов. Эн-я этого изл-я колеб-ся в высоких пределах. Наиб замедл сп-тью обладают ядра атома Н2, т.е. замедляю спос-ть г.п. опр-ся их водородосод-ем. На диаграммах НГК такие г.п. отмеч-ся низкими показ-ми. Инт-ть вызв-го γ-изл-я зависит от расст-я м\ду ист-ком и индик-м, т.е. длины зонда.

Гр-цы пластов опр-ся по точкам ½ I γ, либо посередине склона кривой либо по формуле

Min показ-ям НГК присваив-ся сод-е водорода 100%, а max-нулевое водородосод-е.

На осн-и изуч-я объемной влагоемкости:. Кп=W-Kгл*Wгл; Кгл=0,63ΔInγ

К НК со стационарными источниками нейтронов относятся: НГК, ННКТ, ННКН. На диаграммах ННКТ, получ-х с помощью длинных зондов, водородсод-е пласты выд-ся так же, как и на кривых НГК, низк знач-ми, мало пористые пласты - более высок знач-ми. Но на пок-я ННКТ знач влияние оказ-ют эл-ты, облад-е большим сечением захвата -чувствителен к сод-нию хлора и рез-ты сильно зав-т от минер-и ПЖ и пл воды

Показания ННКН прак-ки не зависят от сод-я в окр-щей среде эл-ов с большим сеч-ем захвата, тепловых н-нов, в т.ч. хлора. Они опр-тся замед-ми св-ми среды – водород содержанием.

ИННК - изуч процесс спада плот-ти тепл-х н-нов во t при неск-х фикс-х задержках t_a в теч-е t и неизм длине зонда L.

Пл-ть тепл-х н-нов зависит от замедл-х и погл-х св-в среды и опр-ся длиной замед-я L_s, коэф-м диф-и D и t жизни тепл н-нов.

При ИНГК рег-ся изм-е по разрезу скважины инт-ти γ-изл-я радиац-го захвата тепл н-нов в теч-е t на неизм-м расстоянии L. При ИНГК, как и при ИННК, ведущ процессами переноса явл-ся нестац-я диф-я и погл-е медленных нейтронов. Инт-ть гамма – изл-я рад-го захвата, как и в случае ИННК, пропорц-на плотности нейтронов.

ИННК ед м-д, позволяющий в обс СКВ-не уст-ть тек ВНК.

Спектрометрический СНГК осн на изуч-и спектра гамма-изл-я радиац-го захвата. С помощью СНГК опр-ют эл-ты, имеющие сравн-но жесткий спектр и высок макроск-е сеч-е захвата (Fe, Ni, Cr, Ti, Cl, Mn, Cu, S, Hg и др). Прим-е СНГК затр-но влиянием влаж-ти, вкладом сопутс-х эл-ов, облад-х большими сеч-ми захвата теп-х н-нов. Влияние вод-я снижают, применяя инв-ные зонды. В целом методы НГК предназ-ны для выд-я кол-в, опр-я их пор-ти по водор-сод-ю, уст-е ВНК.

Акустический каротаж.

АК - метод из-я св-в ГП по измер-м в скв. хар-к упр-х волн звуковой и ультразв-й частоты (выше 20кГц), возбуждаемых в скв-не акуст-м излуч-м. По типу регистр-х параметров выделяют следующие модификации АК: АК по скорости – осн на изуч-и ск-ти распр-я упр-х волн в г.п. путём изм-я интервала времени. При АК рег-ся прелом-е волны.

АК по затуханию – основан на изуч-и хар-к затухания упр волн.

База зонда АК- расст-е между эл-ми одного назн-я (между 2-мя П, либо между 2-мя И)

Показания 3-х электродного зонда не зависят от влияния скв.

Ап-ра АК дает возм-ть одновременно зарегистрировать:

1)t1 t2-t прихода головной волны

Dt= t1-t2—инте время

Vинт=DS/Dt

2)частоты колебаний f1 f2

3)амплитуды

4)коэффициент поглощения aак

5)фазокорелляце диаграммы.

Типы акуст-х преобр-ей (изл-лей)

1) Пьезоэл-й преобр-ль, основан на явл-и пьезоэффекта (кристаллы кварца)

2) Магнитострикционный преобр-ль (изм-ет свою форму и размеры под действием переем-го тока. Изгот-ся из сплава кобальта с железом. Расширение сплава при его намагнич-и переем-м эл. током создают имп-сы упр-х кол-й f 20-50кГц

3)Электрогидравлические излучатели, основаны на принципе взаимодействия искрового заряда с жидкостью (с глицерином) -.обезвоживание

4 )Пьезокерамические преобразователи титлнат-бария с Ca или Co BaTiO₃; цирконат титоната свинца.

Интерпретация

Стандартные иссл-я АК выполняются стандартной ап-рой СПАК в не обс-х СКВ-х. Исследования проводят при частоте упругих импульсов 25-30 кГц. Глубина иссл-я увел-ся с увеличением плотности пород.

Осн пар-ры

1) инт-е t пробега прод волны

2)амплитуды волн, их коэффиц. ослабления продольной волны aр

3)Видимый период колебаний

4)коэффициент поглощения.

Границы пластов по ∆t находятся на расстоянии DS/2 от начала отхода кривой Dt до уровня вмещающих пород.Интервальное время и коэф.ослабления использ. Для литолог.расчл-я в комплексе с др-ми методами ГИС.

Кроме 3-х элем. Зонда АК существует еще 2-х элементный зонд и 4-х элементный зонд многоэлементные зонды, кот. Позволяют исслед-ть распред-е поля не только во времени, но и вдоль оси скважины при данном полож-и излучателя. В тер-м разрезе max значение интерв.времени и коэф.ослабл. соответств.глинам, min плотным песчаникам и алевролитам. В карб-м плотные известняки. Кп АК широко применяют на всех стадиях горногеологического процесса. Основные из решаемых им на промышл. уровне задач- получение данных для интерпретации сейсмор-ки (пластовые скорости), литологического расчленения разреза, оценка прочностных свойств пород, выделение коллекторов, определение их пористости и типа, порового пространства, изучение качества обсадки скважины и др.