Нейтронный каротаж

(a. Neutron logging. Н. Neutronenlog, Neutronenmessung. Ф. Diagraphie aux neutrons. И. Carotaje neutronico, carotaje de neutron) - общее название нейтронных методов изучения разреза и контроля техн. Состояния скважин при поисках и разведке м-ний полезных ископаемых (нефти, газа, угля, руд железа, хрома и др.). H. К. Предложен в 1941 Б. M. Понтекорво, в CCCP начал разрабатываться в кон. 40-x гг. По инициативе И. B. Курчатова и H. K. Байбакова под науч. Руководством Г. H. Флёрова. При проведении H. К. В измерительный скважинный прибор помещается источник c постоянным или импульсным потоком быстрых нейтронов (энергия нейтронов E≥106 эB) и на нек-ром фиксированном расстоянии от него - один или неск. Детекторов медленных (тепловых) нейтронов или гамма-излучения, возбуждённого в г.

П. Нейтронами. Первоначально в течение 10-6 c нейтроны замедляются до энергии теплового движения атомов (Eт - 10-2 эB) за счёт упругого и неупругого взаимодействия c их ядрами. При упругом взаимодействии потеря энергии y нейтронов тем больше, чем меньше масса ядра. Аномально сильным замедлителем являются ядра водорода, c увеличением концентрации к-рого (Cн) в г. П. Уменьшается cp. Расстояние, на к-ром быстрые нейтроны замедляются (cp. Длина замедления, L3). Неупругое замедление нейтронов сопровождается излучением гамма-квантов и не зависит от Cн. После замедления тепловые нейтроны дифундируют в г. П. И постепенно захватываются ядрами атомов. Длительность процесса диффузии 10-3 - 10-2 c. Cp. Время жизни тепловых нейтронов (П„) определяется наличием ядер c большим сечением захвата (B, Cl, Hg, редкие земли).

Коэфф. Диффузии тепловых нейтронов D зависит от Cн. Cp. Пробег тепловых нейтронов до поглощения характеризуется cp. Длиной диффузии (Lg). Захватывая тепловые нейтроны, ядра излучают Оі-кванты c характерной для каждого изотопа энергией и периодом полураспада (напр., T1/2 для 28Al 2,5 мин, 24Na 14 ч).B CCCP разработаны разл. Модификации H. К., основанные на использовании импульсных и постоянных источников нейтронов, на регистрации надтепловых (E - 0,1 эB) нейтронов (Нейтрон-нейтронный каротаж, HHK-H), тепловых нейтронов (нейтрон-нейтронный и импульсный нейтрон-нейтронный каротаж HHK-T, ИННК-T) и вторичных гамма-квантов (Нейтронный гамма-каротаж, НГК, и Нейтронно-активационный каротаж). Радиус (глубина) исследования прискважинной зоны для ИНГК и ИННК - 50 см.

Для НГК - 20 см, для HHK-H - 10 см. Методика измерений осуществляется таким образом, чтобы результат определялся к.-л. Одним процессом. Напр., для выявления нефтеносных или водоносных коллекторов исследуют зависимость L3 от концентрации водорода Cн путём спец. Подбора расстояний (r) между источником и детектором. Для коллекторов характерны уменьшение L3 (c 25 до 15 см), более интенсивное замедление нейтронов вблизи источника и уменьшение проникновения нейтронов на расстояния r ≥ 2L3. Для изучения концентраций элементов c большим сечением захвата тепловых нейтронов разработаны методики, основанные на изучении процесса диффузии и захвата нейтронов (ИННК, ИНГК). Для многоэлементного анализа г. П. Применяют гамма-спектрометрич.

Модификации НГК (в импульсном варианте отдельно регистрируют излучения при неупругом замедлении быстрых нейтронов и захвате тепловых нейтронов). Для определения концентрации Al, O, Na, F и др. Используют нейтронно-активационный каротаж. Разра- батываются динамич. Модификации H. К. (повторные наблюдения одного и того же объекта в процессе естественного и искусственно вызванного изменения, напр. В прискважинной зоне коллекторов). H. К. Широко применяется в CCCP и за рубежом. Создана серийная техника, разработан петрофиз. И матем. Аппарат для геол. Интерпретации результатов, разработана техника безопасности работы c нейтронными источниками.Литература. Скважинная ядерная геофизика. Справочник геофизика, M., 1978. Кожевников Д. A., Нейтронные характеристики горных пород и их использование в нефтегазопромысловой геологии, 2 изд., M., 1982.

Резванов P. A., Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин, M., 1982. Теория нейтронных методов исследования скважин, M., 1985.O. Л. Кузнецов, Ю. C. Шимелевич..