Влияние на величину плотности тепловых нейтронов в ИННК положения прибора в скважине относительно ее оси, стальной обсадочной колонны и цементного кольца, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости и других факторов подчинено примерно тем же законом, что и в стандартной модификации ННМ-Т. Однако при достаточно больших временах задержки на характере временного распределения плотности тепловых нейтронов скважинные условия почти не сказываются. Импульсы источника повторяются через небольшое время (обычно 10-400 раз в 1 с) и при ИННК регистрируется интенсивность тепловых нейтронов для некоторого значения времени задержки, усредненная по большому числу импульсов источника.
В ИННК применяется измерительная скважинная установка, состоящая из импульсного скважинного генератора нейтронов и расположенного на некотором фиксированном расстоянии (длина зонда) от него детектора нейтронов. Модель скважинного прибора для работ методом ИННК представлена на рисунке.
Принцип работы скважинного генератора нейтронов следующий. Мишень, представляющая собой один из легких элементов( дейтерий, тритий, бериллий, литий и др.),бомбардируется потоком ускоренных заряженных реакций 2D( d,n) 3He и 3T(d,n) 4He бомбардировки потоком ионов дейтерия (дейтонов) или трития.
Основными конструктивными узлами генератора нейтронов являются ускорительная трубка и источник питания высокого напряжения (рис.). Ускорительная трубка представляет собой стеклянный баллон, заполненный дейтерием (изотопом водорода 2Н).
Рис2. Ускорительная трубка генератора нейтронов
Ионизация дейтерия осуществляется электронами, эмиссируемыми накаленным вольфрамовым катодом электроны ускоряются цилиндрическим анодом и под действием продольного магнитного поля, образованного катушкой, перемещаются вдоль него по спиральным траекториям. Высоковольтный электрод, в котором расположена мишень, питается переменным синусоидальным напряжением с вторичной обмотки высоковольтного трансформатора Тр. При отрицательном потенциале на электроде электроны, не доходя до конца цилиндрического анода, отражаются и таким образом совершают внутри цилиндра колебательные движения, ионизирующие дейтерий. В это же время образовавшиеся положительно заряженные дейтроны ускоряются и, бомбардируя мишень 6 из циркония или титана, насыщенных тритием, генерируют нейтроны с энергией до 14 МэВ.
Расход дейтерия в ускорительной трубке восполняется с помощью натекателя, который представляет собой спираль из титановой проволоки, насыщенной дейтерием. При работе генератора натекатель нагревается током, и сорбированный дейтерий выходит из него в объем трубки.
Генератор нейтронов может работать в непрерывном и импульсном режимах. Импульсный режим работы осуществляется подачей положительного потенциала. На цилиндрический анод подается переменное напряжение в виде прямоугольных импульсов требуемой длительности от специального генератора, синхронизированного с высоковольтным трансформатором Тр. Имеются и другие конструкции генераторов нейтронов.
Существуют два варианта скважинных измерений ИННК – непрерывная запись и запись по точкам.
При точечной записи ИННК получают более точные значения среднего времени жизни тепловых нейтронов а пласте. Его определяют по графикам спада плотности тепловых нейтронов в эталонных скважинах.
Точки замеров выбираются по дифференциациальным кривым ИННК (при фиксированном окне и на различных задержках). Расстояния между точками измерений в однородных нефтеносных пластах большей мощности должны быть 0,6-0,8 м, в литологически неоднородных пластах малой мощности 0,4-0,5 м, в водоносных пластах 0,8-1,0 м. Время замера в каждой точке должно обеспечивать скорость счета в интегральном канале (105-106) импульсов.
Среднее время жизни тепловых нейтронов в пласте можно определить и по непрерывным кривым ИННК, записанным при различном фиксированном временном окне, хотя погрешность измерений в этом случае больше.
При выборе времени задержки и временного окна должно соблюдаться условие τ > τn > τз.
С целью уменьшения статистических погрешностей измерения при записи кривых ИННК в нефтяных и газовых скважинах ограничиваются задержками τз=1000 – 1200 мкс.
С увеличением временного окна ∆τз при выбранной задержке повышается скорость счета в канале, а следовательно, уменьшается погрешности измерений. Учитывая диапазон измерения в продуктивных пластах, ∆τ для газоносных пластов следует брать больше, чем для нефтеносных пластов. Обычно при изучении продуктивных пластов принимают ∆τз=200 мкс.
Масштабы записи кривых ИННК выбираются таким, чтобы в исследуемом интервале разреза скважины была максимальная дифференциация пластов в пределах ширины диаграммной ленты.
В методе ИННК, как и в других методах радиометрии скважин, от скорости записи V и постоянной интегрирования τя зависит статистическая точность измерений и влияние на форму кривых инерционности аппаратуры, поэтому при выборе этих величин руководствуются теми же требованиями, что и при проведении гамма-метода. Обычно в практике ИННК V=100-120 м/ч при τя =12 с.
Наиболее близкие к истинным значениям исследуемых пород коэффициент диффузии D и среднее время жизни нейтронов τn получают при достаточно больших временах задержки τз и при условии (время жизни тепловых нейтронов в пласте и скважине), когда характер связи n=f(τ) перестает зависеть от параметров скважины. В первый момент после действия импульса быстрых нейтронов в скважине плотность тепловых нейтронов в ней становится выше, чем в пласте, следовательно, диффузия нейтронов направлена преимущественно из скважины в пласт. В следующий момент времени тепловых нейтронов быстрее поглощаются в скважине, так как .
Затем наступает момент, когда плотность тепловых нейтронов в пласте становиться выше, чем в скважине, и тепловые нейтроны диффундируют, наоборот, в скважину. Регистрируемая плотность тепловых нейтронов в этот момент времени будет пропорциональна плотности нейтронов в горной породе, т.е. будет отражать нейтронные характеристики исследуемых пластов.
В случае , промывочная жидкость в скважине должна быть заменена более минерализованной, чтобы выполнялось неравенство.
Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж применяется для литологического расчленения разрезов скважин, выделения полезных ископаемых, определения характера насыщения и пористости пород, водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов.
Для литологического расчленения разреза скважин используют среднее время жизни тепловых нейтронов, определяющее поглощающие свойства горных пород, так как коэффициент их диффузии варьирует в относительно небольших пределах.
Наиболее высокими значениями τn характеризуются такие основные породообразующие минералы, как кварц (1065 мкс), доломит (956 мкс) и кальцит (630 мкс).
Из осадочных горных пород повышенными значениями обладают существенно кварцевые песчаники, низкопористые разности известняков и доломитов (около 800 мкс), пониженными – глинистые и полимиктовые песчаники и глинистые породы (300-330 мкс), а также хлоросодержащие соли и горные породы, обогащенные элементами с аномально высокими сечениями захвата нейтронов (B, Li ,Cd и др.), и горные породы, содержащие марганец, железо, титан.
Достаточно контрастно выделяются повышенным значениями угольные пласты.
Пониженным значениями τnn пласты – коллекторы. Однако они более уверенно выделяются в комплексе с другими методами промысловой геофизики.
Определение характера насыщения коллектора и установление ВНК, ГВК и ГНК основано на различном водосодержании и хлоросодержании продуктивных и водоносных пластов. Различное водородосодержание фиксируется величинами D и τn. В отличие от стационарных нейтронных методов импульсный нейтронный метод по тепловым нейтронам позволяет решать эти задачи даже при пониженной минерализации пластовых вод (20-50 г/л).
При высокой минерализации пластовых вод ИННК можно определить также коэффициент нефтенасащения коллекторов, а, следовательно, следить за текущим нефтенасыщением разрабатываемых месторождений.
Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж относится к активным методам регистрации излучений, возникающих при облучении специальными источниками, помещенными в скважинном приборе.
В настоящее время разработана аппаратура для непрерывного вычисления в процессе замеров и получения непосредственно диаграмм изменения по стволу скважины. В случае измерений на точках (с неподвижным прибором) интенсивность нейтронов обычно определяют при большом числе значений времени задержки. И строят график зависимости логарифма показаний ln I от τ (рис.4).
Рис3. Зависимость показаний ln I при ИННК от времени задержки в пластах.
Такой график позволяет точнее определить значение как величину, обратную коэффициенту наклона кривой ln I = f(τ) при больших τ.
При малых временах задержки наклон кривой зависит также от диаметра скважины и свойств среды, заполняющей скважину. При больших значения τ такое влияние постепенно исчезает, что является преимуществом импульсных методов. Другое их преимущество заключается в большей по сравнению со стационарными методами чувствительности к содержанию элементов, сильно поглощающих нейтроны. В нефтяных и газовых скважинах это позволяет различать продуктивные и водоносные пласты при сравнительно малой минерализации пластовых вод (20-30 г/л). При большой минерализации вод решение этой задачи возможно даже по результатам при одном значении времени задержки. При прочих равных условиях водоносные пласты отмечаются гораздо меньшими показаниями ИННК при больших временах задержки по сравнению с нефтеносными пластами.
1. Итенбер С.С., Дахкильгов Т.Д. Геофизичеккие исследования в скважинах. М. Недра,1982
2.Дьяков Д.И., Леонтьев Б.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М., Недра,1984
3. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин. М. Недра,1973.
Страницы: 1, 2
