Neutronite logimine. Kaevude logimise meetodid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Neutroniraie ja selle sordid kuuluvad geofüüsikaliste uuringute kiirgusmeetodite hulka. Olenev alt tuvastatud kiirguse tüübist (neutronid või gammafootonid) on sellel tehnoloogial mitmeid modifikatsioone. Kaevude varustus on sarnase paigutusega. Neutronite logimine võimaldab määrata nafta- ja gaasilaagri moodustumise ühe olulisema näitaja - poorsuse koefitsiendi, samuti jagada reservuaarid neis sisalduvate vedelike tüübi järgi.

Geofüüsikaliste uuringute meetodid

Geofüüsikas kasutatakse kivimite uurimiseks mitmeid meetodeid, mida saab jagada 2 suurde rühma: elektrilised (elektromagnetilised) ja mitteelektrilised. Esimene rühm sisaldab järgmisi meetodeid:

• Uuringud fokuseerimata sondidega: o näilise takistuse meetod; o mikrosondeerimine; o takistus; o praegune logimine.
• Fokuseeritud sondimeetodid: okülgmine metsaraie; o lahknev logimine.
• Elektromagnetilised tehnikad: o induktsioonlogimine; o laine elektromagnetiline logimine; o raadiolaine meetod.
• Elektrokeemilise aktiivsuse mõõtmise meetodid: o spontaanse orientatsiooni potentsiaali meetod; o elektroodide potentsiaalide meetod; o esilekutsutud potentsiaali meetod.

Teine rühm sisaldab järgmisi tehnoloogiaid:

• Seismoakustilised meetodid: o akustiline logimine (sh peegeldunud laine meetod); o kaevu vertikaalprofileerimine; o ristkaevu akustiline läbivalgustus; o seismiline.
• Tuumafüüsika meetodid.
• Termiline logimine.
• Magnetilised uurimismeetodid: o puuraugu magnetuuringud; o magnetilise vastuvõtlikkuse logimine; o tuumamagnetiline logimine.
• Downhole gravitatsiooniuuring.
• Gaasi ja mehaaniline logimine.

Radiomeetrilised meetodid

Tuumafüüsika uurimismeetodid hõlmavad suurt hulka tehnoloogiaid:

• gammakiirguse logimine (loodusliku radioaktiivsuse mõõtmine);
• gamma-gamma-meetod;
• neutronmeetodid;
• sildiga aatomitehnoloogia;
• aktiveerimise gammameetod.

Need meetodid on võimas vahend kaevuga ristuvate geoloogiliste moodustiste uurimiseks. Need põhinevad kivimis sisalduvate ainete aatomite tuumade poolt kiiratava ioniseeriva kiirguse parameetrite mõõtmisel. Nagu akustiline logimine, radiomeetrilised meetodidvõib jagada looduslikke ja tehisvälju (kiirgust) mõõtvateks meetoditeks. Radioaktiivsete osakestena kasutatakse neid, millel on suurim läbitungimisvõime – neutronid (n) ja gamma kvantid.

Neutrontehnoloogia põhiolemus

Neutronite logimine on üks geofüüsikaliste uuringute meetoditest, mis põhineb kiire neutronivoo mõjul. Selle tulemusel need aeglustuvad, hajuvad ja neelduvad kivis.

Neutronite logimise jaoks mõeldud auku sondid sisaldavad järgmisi põhiühikuid:

• radioaktiivne kiirgusallikas;
• osakeste loendur (n või gammakvant);
• filtrid, mis välistavad otsekiirguse allikast detektorisse.

Kivimite neutronite omadused

Kivimid tabades aeglustuvad kiired neutronid ja kaotavad energiat interaktsiooni tõttu aatomitega. Sellises olekus hajuvad nad aines ja keemiliste elementide aatomite tuumad hõivavad need millisekundite murdosa jooksul.

Kõige intensiivsem moderaator on vesinik. Lühike tee, mille neutron läbib enne termilise oleku saavutamist, on iseloomulik kõrge vesinikusisaldusega kivimitele (õliga ja veega küllastunud reservuaarid, mineraalid, mis sisaldavad palju kristallisatsioonivett).

Kivimitel eristatakse järgmisi neutronite omadusi:

1. Viis kiiresti aeglustadaneutronid soojusolekusse (milles osakese energia läheneb kivimi molekulide ja aatomite soojusliikumise keskmise kineetilise energia väärtusele).
2. Difusiooni pikkus (tee termilise neutroni ilmumiskohast selle neeldumiseni).
3. Osakeste eluiga termilises olekus.
4. Hajumisindeks kivimites.
5. Osakeste migratsiooni pikkus (aeglustamise ja difusiooni ajal läbitud kogukaugus).

Praktikas hinnatakse neid omadusi tingimusliku neutronite poorsuse koefitsiendi abil.

Sordid

Neutronite logimine sisaldab mitut tüüpi uuringuid, mis erinevad kahe peamise kriteeriumi poolest:

• Kiirgusallika töörežiim: o statsionaarsed meetodid; o impulssmeetodid (kasutatakse peamiselt pärast kaevu katmist).
• Salvestatud sekundaarse kiirguse olemus: o n-neutronite logimine (mõõda aatomituumade poolt hajutatud kivimiainete arv n); o neutrongamma meetod (ɣ kiirgus, mis tuleneb n kinnipüüdmisest); o neutronite aktiveerimise logimine (n-i neeldumisel vabanevate tehislike radionukliidide ɣ-kiirgus).

Logimise muudatus sõltub peamiselt detektori tüübist (heelium, stsintillatsioon, pooljuhtloendurid) ja ümbritsevatest filtritest. Statsionaarsed meetodid kuuluvad uuringukaevude puurimisel kohustuslike uuringute kompleksi.

Neutron-neutron tehnika

See geofüüsikalise uurimistöö meetod põhineb esimeselkivimite neutronite omadused ja sellel on 2 sorti: termiliste või epitermiliste neutronite registreerimine. Viimaste energia on mõnevõrra suurem kui aatomite soojusenergia.

Vesinik kõigi elementide hulgas on anomaalne mitte ainult hajumise geomeetria, vaid ka neutroni energiakao poolest sellega kokkupõrkel. Gaasireservuaaridele on iseloomulikud kõrgemad näidud kui veega ja õliga küllastunud reservuaaridel, kuna nende vesiniku erisisaldus on madalam.

Mida suurem on nafta- ja gaasimahuti poorsus, seda väiksemad on epitermilise n meetodi näidud. Neutroni-neutroni logimise käigus saadud andmed võimaldavad teil arvutada poorsusteguri. Epitermiliste osakeste loendurite vähenenud tundlikkuse tõttu on sellel meetodil väiksem statistiline täpsus.

Termilised neutronid eemaldatakse radioaktiivsest allikast pikemaks teekonnaks kui epitermilised ning nende keskmine eluiga määratakse pöördvõrdelise suhtega kloori, boori ja haruldaste muldmetallide elementide sisalduse suhtes. Kloori leidub kõrge soolsusega moodustistes. Nafta ja gaasi sisaldavaid kivimeid iseloomustab termiliste osakeste pikem olemasolu. See omadus on neutron-neutron termilise n-i mõõtmise meetodi aluseks.

Neutrongammakiirguse logimine

Neutronite gammakiirguse uuringud mõõdavad gammakiirgust, mis tekib termilise n kinnipüüdmisel. Veekihid eristuvad õlisisaldusega võrreldes 15-20% suuremate näitude poolest.(sama poorsusega). Oluline erinevus varasematest meetoditest on see, et selle tehnoloogia näidud suurenevad puurimisvedeliku soolsuse suurenemisega.

Kuna neutron-gamma-raie registreerib ka kivimite looduslikku radioaktiivset fooni, võetakse tulemuste tõlgendamiseks kasutusele parandustegurid. Nafta- ja gaasipuuraukudes kasutatakse seda meetodit samadel eesmärkidel nagu neutron-neutron tehnikat - kivimite eraldamine erineva vesinikusisalduse järgi, poorsuskoefitsiendi määramine, gaasi-vedeliku ja vee-õli kontakti tuvastamine. ümbrisega kaev. Samuti on kombineeritud meetodid, mis tuvastavad n- ja gammakiirgust, mis parandab mõõtmiste täpsust.

Pulsstehnoloogia

Impulsi logimine on teatud tüüpi neutronite uurimismeetodid, mis põhinevad neutronite emissioonil lühikeste ajavahemike järel (100–200 mikrosekundit). Sellel tehnoloogial on ka 2 modifikatsiooni:

• termilise n registreerimine;
• kiirguse püüdmise ɣ-kvanti mõõtmine.

Kui registreerida üks neist parameetritest kahe ajaväärtuse jaoks, saadakse termiliste neutronite keskmine eluiga reservuaari kivimites. See võimaldab hinnata teatud keemiliste elementide olemasolu. Põhjaveekihtidel on pikema aja viivituse jaoks oluliselt madalam näit kui nafta- ja gaasireservuaaridel.