Данная курсовая работа предусмотрена учебным планом VI семестра. Она рассматривает один из методов радиометрии, основанный на регистрации нейтронов. Целью курсовой работы является изучение места ИННК в комплексе ГИС. Для достижения цели предусмотрено рассмотрение следующих вопросов:

1 Основные положения импульсного нейтронного каротажа

2 Физические основы импульсных нейтронных методов

3 Импульсный нейтрон-нейтронный метод

4 Аппаратура и методика исследования ИННК

5 Области применения ИННК и решаемые им задачи

Методы при которых горная порода облучается нейтронами, носят название нейтронных. Нейтронные методы различаются видом регистрируемого вторичного излучения, вызванного взаимодействием на породу первичных нейтронов источника, а также режимом источника. В данном случае источник импульсный, т.е нейтроны испускаются в течение небольших интервалов времени, между которыми источник выключен.

Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж основан на многомерной регистрации нестационарных потоков тепловых нейтронов одновременно на двух зондах в скважинах любых категорий. За счет применения импульсных генераторов нейтронов измеряется пространственно-временное распределение тепловых нейтронов в скважинах, в результате чего достигается повышенная достоверность и однозначность решения традиционных задач нефтепромысловой и нефтеразведочной геофизики.

1. Основные положения импульсного нейтрон-нейтронного каротажа

Технические особенности:

- применение в обсаженных и необсаженных скважинах с любым типом раствора;
- диапазон измерения спада интенсивности тепловых нейтронов - 300-2560 мкс;
- наиболее благоприятные условия измерения - минерализация пластовой воды >100г/л при пористости 20%;
- высокая эффективность при проведении измерений по методике закачки в пласт растворов разной минерализации;
- возможность изучения свойств дальней и ближней зоны пласта;
- масштаб глубины 1:200;
- применение генераторов нейтронов с выходом 108 нейтрон/с.

Применение:

- определение характера насыщения пластов;
- определение ГВК, ВНК;
- определение коэффициента текущей нефтенасыщенности пластов;
- определение пористости пластов.

2. Физические основы импульсных нейтронных метдов

Нейтронными методами исследования разрезов скважин с использованием стационарных ампульных источников нейтронов, когда горная порода непрерывно облучается потоком быстрых нейтронов, называется постоянный во времени процесс взаимодействия нейтронов с породой, результаты которого фиксируются или по плотности надтепловых нейтронов в ННМ-НТ, или по плотности тепловых нейтронов в ННМ-Т, или по интенсивности гамма-излучения радиационного захвата в НГМ. При этом теряется информация о поведении нейтронов или гамма-квантов во времени и, таким образом, затрудняется или почти полностью исключается возможность раздельного изучения отдельных процессов взаимодействия исследуемых частиц с горной породой. Это снижает общую информативность этих методов. От указанного недостатка свободны импульсные нейтронные методы.

При импульсных нейтронных методах исследования скважин горная порода облучается кратковременными потоками быстрых нейтронов длительностью ∆τ, следующими один за другим через определенные промежутки нейтронного времени τ (рис.1).

Рис1. Форма импульсов в нейтронных методах

Через некоторое время τз (время задержки) после окончания генерируемого импульса в течении времени ∆τзам производится измерение плотности нейтронов nт или продуктов их взаимодействия с горной породой.

Последовательно изменяя τз при постоянном ∆τ, можно получить зависимость плотности нейтронов или интенсивности радиационного гамма-излучения от τз и таким образом изучить процесс уменьшения исследуемых частиц в горной породе от времени после окончания импульса быстрых нейтронов.

Интерпретируя такого рода зависимости интенсивности исследуемых частиц от времени по соответствующим методикам, можно получить нейтронные характеристики пород по разрезу скважины.

В зависимости от того, какие элементарные частицы регистрируются и при каких временных задержках τз исследуются нейтронные поля, различают следующие методы: импульсный нейтрон-нейтронный метод по тепловым нейтронам ИННМ, импульсный нейтрон-нейтронный гамма-метод ИНГМ, импульсный метод гамма-излучения неупругого рассеяния ИНГМР.

3. Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж

Наиболее широко применяется импульсно нейтрон-нейтронный каротаж, при котором регистрируется плотность тепловых нейтронов. Пространственно-временное распределение плотности тепловых нейтронов от импульсного источника быстрых нейтронов определяется нейтронными параметрами исследуемой среды, зависящих как от диффузионных характеристик горных пород D и τn так и от длины замедления Lз, характеризующей их замедляющее свойства. Таким образом, данные импульсного нейтрон-нейтронного каротажа несут в себе информацию о водородосодержании пород – через коэффициент диффузии D и длину Lз и о содержании в породах элементов с повышенными сечениями захвата – через среднее время жизни тепловых нейтронов τn .

Величина коэффициента диффузии различных пород варьирует в относительно небольших пределах (0,4∙10-5 - 3∙10-5 см2/с), зависит главным образом от водородосодержания и не зависит от минерализации пластовых вод.

Величина среднего времени жизни тепловых нейтронов горных пород определяется их поглощающими свойствами и изменяется в значительно больших пределах (4,6 – 1065 мкс), чем коэффициент диффузии.

В общем случае двух сред с разным водородосодержанием (D1D2) с разными поглощающими свойствами, т.е. среднее время жизни тепловых нейтронов первой среды τ не равно τn2, второй среды на заданном расстоянии от источника, отношение плотностей тепловых нейтронов этих сред

[n1(τ) и n2(τ)].

n1(τ) / n2(τ) (D1D2) exp [τs((1/ τn1) – (1/ τn2))] (1)

Величина n1 /n2 в большей степени зависит от поглощающих свойств гордых пород, чем от замедляющих, что и находит свое отражение при использовании ИННК для изучения разрезов скважин .

Основной измеряемой величиной в импульсно нейтрон-нейтронном каротаже является среднее время жизни тепловых нейтронов τn. Из формулы (1) следует, что, изменяя время задержки τs можно получить сколь угодно большие различия в величинах измеряемых плотностей нейтронов против нефтеносного и водоносного пластов. В этом одно из основных преимуществ импульсного нейтрон-нейтронного каротажа.

Радиус зоны исследования ИННК Rис определяется водородосодержанием среды и временем задержки:

С увеличением водородосодержания среды уменьшается коэффициент диффузии тепловых нейтронов и, следовательно, радиус исследования. Глубинность ИННК непрерывно возрастает с увеличением времени задержки. Однако с увеличением τ3 падает скорость счета импульсов, что приводит к большим статистическим погрешностям измерений.

В силу большой энергии нейтронов, испускаемых скважинным генератором нейтронов (до 14 МэВ), при соответствующем выборе времени задержки (τs = 1000 – 12000 мкс) радиус исследования ИННК (60-80 см) намного превышает глубинность нейтронных методов с ампульными нейтронными источниками. В этом существенное преимущество импульсного нейтрон-нейтронного каротажа.

Размер зонда оказывает влияние на расчленяющую способность ИННК против маломощных пластов и точность определения среднего времени жизни тепловых нейтронов. Длина зонда обуславливается расстоянием от мишени генератора нейтронов до середины индикатора. Точка записи условно относится к мишени прибора. При работе в нефтяных скважинах используется зонд длинной Ln=30 см, в газовых скважинах – зонд с Ln = 50.

Страницы: 1, 2