Zapis nevtronov. Metode sečevanja vodnjakov

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Nevtronska karotaža in njene sorte sodijo med sevalne metode geofizikalnih raziskav. Glede na vrsto zaznanega sevanja (nevtroni ali gama fotoni) obstaja več modifikacij te tehnologije. Oprema za vdolbino ima podobno razporeditev. Nevtronska karotaža omogoča določitev enega najpomembnejših kazalcev naftno-plinonosne formacije - koeficienta poroznosti, pa tudi razdelitev rezervoarjev glede na vrsto tekočin, ki jih vsebujejo.

Metode geofizikalnih raziskav

V geofiziki se uporablja več metod za preučevanje kamnin, ki jih lahko razdelimo v 2 veliki skupini: električne (elektromagnetne) in neelektrične. Prva skupina vključuje naslednje metode:

• Raziskave z neosredotočenimi sondami: o metoda navideznega upora; o mikrosondiranje; o upornost; o trenutno beleženje.
• Metode fokusirane sonde: obočna sečnja; o divergentno beleženje.
• Elektromagnetne tehnike: o indukcijsko karotanje; o valovno elektromagnetno beleženje; o metoda radijskih valov v vrtini.
• Metode za merjenje elektrokemijske aktivnosti: o metoda spontanega orientacijskega potenciala; o metoda elektrodnih potencialov; o metoda izzvanega potenciala.

Druga skupina vključuje naslednje tehnologije:

• Seizmoakustične metode: o akustična karotaža (vključno z metodo odbitih valov); o vertikalno profiliranje vrtine; o akustična transiluminacija navzkrižne vrtine; o potresno.
• Metode jedrske fizike.
• Toplotna sečnja.
• Magnetne raziskovalne metode: o magnetno iskanje vrtin; o beleženje magnetne občutljivosti; o jedrsko magnetno beleženje.
• Raziskovanje gravitacije v luknji.
• Plinska in mehanska sečnja.

Radiometrične metode

Raziskovalne metode jedrske fizike vključujejo veliko skupino tehnologij:

• karotaža gama žarkov (meritev naravne radioaktivnosti);
• gama-gama-metoda;
• nevtronske metode;
• označena atomska tehnologija;
• aktivacija gama metoda.

Te metode so močno orodje za preučevanje geoloških formacij, ki jih seka vodnjak. Temeljijo na merjenju parametrov ionizirajočega sevanja, ki ga oddajajo jedra atomov snovi, ki jih vsebuje kamnina. Tako kot akustično beleženje, radiometrične metodelahko razdelimo na metode, ki merijo naravna in umetna polja (sevanje). Kot radioaktivni delci se uporabljajo tisti, ki imajo največjo prodorno moč - nevtroni (n) in gama kvanti.

Bistvo nevtronskih tehnologij

Nevtronska karotaža je ena od metod geofizikalnega raziskovanja, ki temelji na vplivu hitrega nevtronskega toka. Posledično se upočasnijo, razpršijo in absorbirajo v skalo.

Downhole sonde za nevtronsko beleženje vsebujejo naslednje glavne enote:

• vir radioaktivnega sevanja;
• števec delcev (n ali gama kvanti);
• filtri, ki izključujejo neposredno sevanje od vira do detektorja.

Nevtronske značilnosti kamnin

Pri udarjanju v kamenje se hitri nevtroni upočasnijo in izgubijo energijo zaradi interakcije z atomi. V tem stanju se razpršijo v snovi in jih zajamejo jedra atomov kemičnih elementov v delcih milisekund.

Najintenzivnejši moderator je vodik. Kratka pot, ki jo prepotuje nevtron, preden doseže toplotno stanje, je značilna za kamnine z visoko vsebnostjo vodika (z nafto in vodo nasičeni rezervoarji, minerali, ki vsebujejo veliko kristalizacijske vode).

Ločimo naslednje nevtronske značilnosti kamnin:

1. Način, kako hitro upočasnitinevtrone v toplotno stanje (v katerem se energija delca približa vrednosti povprečne kinetične energije toplotnega gibanja molekul in atomov kamnine).
2. Difuzijska dolžina (pot od mesta pojava toplotnega nevtrona do njegove absorpcije).
3. Življenjska doba delcev v termičnem stanju.
4. Indeks razpršenosti v kamnini.
5. dolžina migracije delcev (skupna prevožena razdalja med pojemkom in difuzijo).

V praksi se te lastnosti ocenjujejo s pogojnim koeficientom nevtronske poroznosti.

Sorte

Nevtronsko beleženje vključuje več vrst raziskav, ki se razlikujejo po dveh glavnih merilih:

• Način delovanja vira sevanja: o stacionarne metode; o impulzne metode (uporabljajo se predvsem po ohišju vrtine).
• Narava zabeleženega sekundarnega sevanja: o n-nevtronska karotaža (izmerite število n kamnitih snovi, razpršenih po atomskih jedrih); o nevtronska gama metoda (ɣ sevanje, ki je posledica zajetja n); o nevtronsko aktivacijsko beleženje (ɣ-sevanje umetnih radionuklidov, sproščenih med absorpcijo n).

Sprememba beleženja je odvisna predvsem od vrste detektorja (helijski, scintilacijski, polprevodniški števci) in okoliških filtrov. Stacionarne metode so vključene v kompleks obveznih študij pri vrtanju raziskovalnih vrtin.

nevtronsko-nevtronska tehnika

Ta metoda geofizikalnega raziskovanja temelji na prvinevtronske značilnosti kamnin in ima 2 različici: registracijo toplotnih ali epitermalnih nevtronov. Energija slednjega je nekoliko večja od toplotne energije atomov.

Vodik med vsemi elementi ni anomalen ne le v smislu geometrije sipanja, ampak tudi v smislu izgube energije nevtrona ob trku z njim. Za plinske rezervoarje so značilni višji odčitki kot za rezervoarje, nasičene z vodo in oljem, saj je specifična vsebnost vodika v njih nižja.

Večja kot je poroznost rezervoarja nafte in plina, nižji so odčitki epitermalne n metode. Podatki, pridobljeni med nevtronsko-nevtronsko karoteko, vam omogočajo izračun faktorja poroznosti. Zaradi zmanjšane občutljivosti epitermalnih števcev delcev ima ta metoda nižjo statistično natančnost.

Toplotni nevtroni se odstranijo iz radioaktivnega vira za daljšo pot kot epitermalni, njihova povprečna življenjska doba pa je določena z obratno sorazmernim razmerjem glede na vsebnost klora, bora in elementov redkih zemelj. Klor je prisoten v formacijskih vodah z visoko slanostjo. Za kamnine, ki vsebujejo nafto in plin, je značilen daljši obstoj toplotnih delcev. Ta lastnost je osnova principa nevtronsko-nevtronske metode meritev s toplotnim n.

Zapis nevtronskih gama žarkov

Raziskave z nevtronskimi gama žarki merijo sevanje gama, ki nastane pri zajemanju toplotnega n. Vodonosnike odlikujejo večji odčitki v primerjavi z naftonosnimi, za 15-20%(z enako poroznostjo). Bistvena razlika od prejšnjih metod je v tem, da se odčitki te tehnologije povečujejo s povečanjem slanosti vrtalne tekočine.

Ker se z nevtronsko-gama karotezo registrira tudi naravno radioaktivno ozadje v kamninah, so za interpretacijo rezultatov uvedeni korekcijski faktorji. V naftnih in plinskih vrtinah se ta metoda uporablja za enake namene kot nevtronsko-nevtronska tehnika - ločevanje kamnin glede na različno vsebnost vodika, določanje koeficienta poroznosti, identifikacija stika plin-tekočina in voda-nafta v zaprt vodnjak. Obstajajo tudi kombinirane metode, ki zaznavajo n in gama sevanje, kar izboljša natančnost meritev.

Pulzna tehnologija

Logiranje impulzov je vrsta raziskovalnih metod nevtronov, ki temeljijo na emisiji nevtronov v kratkih časovnih intervalih (100-200 mikrosekund). Obstajata tudi 2 modifikaciji te tehnologije:

• registracija termičnega n;
• meritev ɣ-kvant zajetja sevanja.

Če enega od teh parametrov registriramo za 2 časovni vrednosti, dobimo povprečno življenjsko dobo toplotnih nevtronov v kamninah rezervoarja. To vam omogoča, da ocenite prisotnost določenih kemičnih elementov. Vodonosniki imajo bistveno nižje odčitke za daljše časovne zamude kot rezervoarji nafte in plina.