Zapis neutrona. Metode snimanja bušotina

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Neutronska karotaža i njene varijante spadaju u radijacijske metode geofizičkih istraživanja. U zavisnosti od vrste detektiranog zračenja (neutroni ili gama fotoni), postoji nekoliko modifikacija ove tehnologije. Oprema za bušotine ima sličan raspored. Neutronska karotaža omogućava određivanje jednog od najvažnijih pokazatelja formacije koja sadrži naftu i gas - koeficijenta poroznosti, kao i podjelu rezervoara prema vrsti fluida koji se u njima nalazi.

Metode geofizičkih istraživanja

U geofizici se koristi nekoliko metoda za proučavanje stijena koje se mogu podijeliti u 2 velike grupe: električne (elektromagnetne) i neelektrične. Prva grupa uključuje sljedeće metode:

• Istraživanje sa nefokusiranim sondama: o metoda prividnog otpora; o mikroprobiranje; o otpornost; o trenutno evidentiranje.
• Metode fokusirane sonde: obočna sječa; o divergentno evidentiranje.
• Elektromagnetne tehnike: o indukcijska karotaža; o talasno elektromagnetno snimanje; o radiotalasna metoda u bušotini.
• Metode za mjerenje elektrohemijske aktivnosti: o metoda spontanog orijentacijskog potencijala; o metoda elektrodnih potencijala; o metoda izazvanog potencijala.

Druga grupa uključuje sljedeće tehnologije:

• Seizmoakustičke metode: o akustično snimanje (uključujući metodu reflektovanog talasa); o vertikalno profilisanje bunara; o unakrsna akustična transiluminacija; o seizmički.
• Metode nuklearne fizike.
• Termičko snimanje.
• Magnetske metode istraživanja: o magnetna prospekcija bušotina; o evidentiranje magnetske osjetljivosti; o nuklearno magnetsko snimanje.
• Istraživanje gravitacije u bušotini.
• Plinska i mehanička sječa.

Radometrijske metode

Metode istraživanja nuklearne fizike uključuju veliku grupu tehnologija:

• gama zračenje (mjerenje prirodne radioaktivnosti);
• gamma-gamma-method;
• neutronske metode;
• tagged atom technology;
• aktivacija gama metoda.

Ove metode su moćan alat za proučavanje geoloških formacija ispresijecanih bušotinom. Zasnivaju se na mjerenju parametara jonizujućeg zračenja koje emituju jezgra atoma tvari sadržanih u stijeni. Kao akustična karotaža, radiometrijske metodemogu se podijeliti na metode koje mjere prirodna i umjetna polja (zračenje). Kao radioaktivne čestice koriste se one koje imaju najveću prodornu moć - neutroni (n) i gama kvanti.

Suština neutronskih tehnologija

Neutronska karotaža je jedna od metoda geofizičkih istraživanja, koja se zasniva na uticaju fluksa brzih neutrona. Kao rezultat toga, oni se usporavaju, raspršuju i apsorbiraju u stijeni.

Downhole sonde za snimanje neutrona sadrže sljedeće glavne jedinice:

• izvor radioaktivnog zračenja;
• brojač čestica (n ili gama kvanti);
• filteri koji isključuju direktno zračenje od izvora do detektora.

Neutronske karakteristike stijena

Kada udaraju o kamenje, brzi neutroni usporavaju i gube energiju zbog interakcije s atomima. U ovom stanju, oni se raspršuju u materiji i zarobljavaju ih jezgra atoma hemijskih elemenata u delićima milisekundi.

Najintenzivniji moderator je vodonik. Kratak put koji neutron prođe prije nego što dostigne termičko stanje karakterističan je za stijene s visokim sadržajem vodonika (rezervoari zasićeni naftom i vodom, minerali, koji sadrže dosta kristalizacijske vode).

Razlikuju se sljedeće neutronske karakteristike stijena:

1. Način da brzo usporiteneutrone u termičko stanje (u kojem se energija čestice približava vrijednosti prosječne kinetičke energije toplotnog kretanja molekula i atoma stijene).
2. Dužina difuzije (put od mjesta pojave termalnog neutrona do njegove apsorpcije).
3. Vek trajanja čestica u termičkom stanju.
4. Indeks raspršivanja u stijeni.
5. Dužina migracije čestica (ukupna udaljenost prijeđena tokom usporavanja i difuzije).

U praksi, ova svojstva se procjenjuju korištenjem koeficijenta uslovne neutronske poroznosti.

Varieties

Neutronska karotaža uključuje nekoliko tipova istraživanja koja se razlikuju po 2 glavna kriterija:

• Režim rada izvora zračenja: o stacionarne metode; o impulsne metode (koriste se uglavnom nakon oblaganja bunara).
• Priroda snimljenog sekundarnog zračenja: o n-neutronska karotaža (izmjeriti broj n stijenskih supstanci rasutih atomskim jezgrama); o neutronska gama metoda (ɣ zračenje koje je rezultat hvatanja n); o evidentiranje neutronske aktivacije (ɣ-zračenje vještačkih radionuklida oslobođenih tokom apsorpcije n).

Modifikacija logiranja zavisi uglavnom od tipa detektora (helijumski, scintilacioni, poluprovodnički brojači) i okolnih filtera. Stacionarne metode su uključene u kompleks obaveznih studija prilikom bušenja istražnih bušotina.

Neutron-neutron tehnika

Ova metoda geofizičkog istraživanja zasnovana je na prvomneutronske karakteristike stijena i ima 2 varijante: registraciju termičkih ili epitermalnih neutrona. Energija potonjeg je nešto veća od toplotne energije atoma.

Vodonik među svim elementima je anomalan ne samo u smislu geometrije raspršenja, već iu smislu gubitka energije neutrona pri sudaru s njim. Rezervoari plina se odlikuju višim očitanjima od rezervoara zasićenih vodom i naftom, jer je specifični sadržaj vodonika u njima manji.

Što je veća poroznost rezervoara nafte i gasa, to su niža očitanja epitermalne n metode. Podaci dobijeni tokom neutronsko-neutronske karotaže omogućavaju vam da izračunate faktor poroznosti. Zbog smanjene osjetljivosti epitermalnih brojača čestica, ova metoda ima nižu statističku tačnost.

Termalni neutroni se uklanjaju iz radioaktivnog izvora na duži put od epitermalnih, a njihov prosječni vijek trajanja je određen obrnuto proporcionalnim odnosom u odnosu na sadržaj hlora, bora i rijetkih zemalja. Klor je prisutan u formacijskim vodama visokog saliniteta. Stene koje sadrže naftu i gas karakteriše duže postojanje termičkih čestica. Ovo svojstvo je osnova principa neutron-neutronske metode mjerenja termičkim n.

Zapis neutronskih gama zraka

Istraživanje neutronskih gama zraka mjeri gama zračenje, koje nastaje tokom hvatanja termalnog n. Vodonosnici se razlikuju po većim očitanjima, u poređenju sa naftonosnim, za 15-20%(sa istom poroznošću). Značajna razlika u odnosu na prethodne metode je u tome što se očitavanja ove tehnologije povećavaju s povećanjem saliniteta bušaće tekućine.

Pošto neutronsko-gama karotaža takođe registruje prirodnu radioaktivnu pozadinu u stenama, uvedeni su faktori korekcije da bi se interpretirali rezultati. U naftnim i plinskim bušotinama ova metoda se koristi u iste svrhe kao i neutronsko-neutronska tehnika - odvajanje stijena prema različitom sadržaju vodonika, određivanje koeficijenta poroznosti, identifikacija kontakta plin-tečnost i voda-nafta u obložen bunar. Postoje i kombinovane metode koje detektuju n i gama zračenje, što poboljšava tačnost merenja.

Pulsna tehnologija

Logiranje impulsa je vrsta metoda istraživanja neutrona zasnovanih na emisiji neutrona u kratkim vremenskim intervalima (100-200 mikrosekundi). Postoje i 2 modifikacije ove tehnologije:

• registracija termalnog n;
• mjerenje ɣ-kvanta hvatanja radijacije.

Registrovanjem jednog od ovih parametara za 2 vremenske vrijednosti, dobija se prosječni vijek trajanja termalnih neutrona u stijenama rezervoara. Ovo vam omogućava da procenite prisustvo određenih hemijskih elemenata. Akviferi imaju znatno niža očitanja za duža vremenska kašnjenja nego rezervoari nafte i plina.