Физ.основы импульсных нейтронных методов. Аппаратура для проведения ИНМ

Применяется импульсный генератор n, при котором порода облучается кратковременными во времени потоками быстрых n через определенное время Т.

Т=10^-1-10^-3 1/c

В однородной среде непосредственно после излучения импульса быстрых n они взаимодействуют с породой, теряют свою Е, превращаются в тепловые. Плотность тепловых n вначале возрастает, через некоторое время t₀ настигает теплового равновесия (мах), затем начинают поглощаться. n_t=n_t0e^-t/τ, t – время задержки, t₀ – время мах плотности тепловых n, τ – среднее время жизни. λ=1/ τ – декремент затухания. Плотности тепловых n изменяются во времени по экспот. закону, т.е. на каждые t секунд плотность n уменьшается в е раз.

ИНГМИзмеряют плотность γ-излучения радиационного захвата. Уменьшение γ-квантов радиационного захвата во времени происходит по тому же самому закону. Последовательно изменяя t_γ, можно получить зависимости n_t=f(t_з) и I_nγ=f(t_з). Интерпретация этих зависимостей позволяет определить n сво-ва г.п.: τ, Σз.

ИННМРегистрируем плотность тепловых n при неизменном расстоянии между мишенью генератора n и индикатором и при нескольких фиксированных величинах t_γ и Δt_замера. Плотность тепловых n зависит от замедляющих и поглощающих свойств среды. Замедляющие сво-ва хар-ся параметрами Д, Ls; поглощающие – τ.

Замедл-ие быстрых n и превращение их в тепловые происходит в течение нескольких единиц и первых десятков мкс. Пр-сы диффузии и захвата тепловых n длятся сотки мкс, поэтому в ИННМ время задержки t_з выбирают от нескольких сотен до 2000 мкс. В течение времени можно охватить весь период жизни тепловых n. Поскольку обычно t_з>500 мкс, плотность не зависит от Ls. Д в г.п. изменяется в небольших пределах 0.4*10^-5-3*10^-5 см²/с. Он зависит от Н-содержания пород и практически не зависит от С_в (от Сl-содержания). τ в г.п. изменяется 4.6-1065 мкс.

В ИНМ время испускания импульсов Δt и Δt_замера выбирают как можно больше, чтобы увеличить скорость счета, но эти величины не должны превышать τ в исследуемых породах 100-200 мкс. Скорость регистрации диаграмм определяется величиной постоянной времени интегрирующей ячейки τ_я, мин толщиной пласта и скоростью счета, и составляет 100-200 м/час. Располагая 2 замерами n_t, проведенных через t₁ и t₂ можно определить τ и Σз.

n_t1=n_t0e^-t1/τ, n_t2=n_t0e^-t2/τ, n_t1/n_t2= e^-t1/τ/e^-t2/τ => 1/τ=(lnn_t1-lnn_t2)/(t₂-t₁)=λ. τ=1/ Σзv => Σз==(lnn_t1-lnn_t2)/v(t₂-t₁).

Времена задержек t₁ и t₂ выбирают с таким расчетом, чтобы основная часть захвата n приходилась на породу, а раннее влияние скв было исключено. В общем случае для двух сред с разным Н-содержанием, когда Д1≠Д2, и с разными поглощающими сво-вами, когда τ1≠ τ2, отношение плотности тепловых n для этих сред определяется:

Если взять 2 пласта в одинаковой пористостью, т.е. Д1=Д2, но с разным хар-ром насыщения, то .

Если t_з à∞, то n_н/n_вà∞. По техническим причинам t_з<=2000 мкс и для породы с К_п=20% n_н/n_в=10-50. В стац. нейтр методах n_н/n_в=2-3.

2 варианта записи диаграмм НМ: непрерывная запись (получают непрерывные диаграммы для 2-3 каналов с разными значениями t_з. Расчет микроскоп.сечения захвата или τ проводят аналог.образом) и запись по точкам (с неподвижным прибором в 1 точке производят измерение интенсивности при разных t_з)график., определяют τ по углу наклона. τ =(t₂-t₁)/(lnI₁-lnI₂). Характер зависимости n_t= f(t_з) различен в породах с разным Сl-содержанием.

(d от линии генератора n до индикатора =L_з).

Особенность ИНМ, что R_и зависит от Д и t_з. Д связан с Н-содержанием, причем связь Д и Н-содержание (W) меньше, чем Н-содержание, тем> R_и. поэтому для реальных условий R_и =60-70см. ИНМ имеют большие R_и по сравнению со стац. НМ – 2-ая особ-ть. Расчленяющая способность зависит ИНМ от длины зонда d мишени генератора n до индикатора. L_з=30см(нефт.скв); L_з=50см(газ.скв).

По данным ИНМ можно выд-ть прослои от 30 см и выше – пололжит.кач-во ИНМ.

Точки записи кривых условно относятся к миним.влияниям различных ф-ров на показания импульс. n метода. Таких как положение прибора в скв, обсад.колонны, цементного камня, ЗП фильтрата, подчинено тем же законам, что и в стац. НМ. Однако при достаточно больших t_з влияние скв условий на характер временного распределения плотности тепл. n гораздо меньше, чем в стац.НМ.

Влияние факторов: 1. d_скв: с увеличением d_скв диф-ция и глубинность метода изменяется. 2. Проникновения фильтрата: если глубина проникновения >R_и, то определение n параметров пласта искажается. Благоприятный ф-р, когда τ_п>τ_с, т.е. в этом случае опред-ся n-поглощающие св-ва пласта, а в противном случае, т.е. τ_п<τ_с мы определяем св-ва скв и определение ИНМ мало информативно.

3. Минерализация промывочной ж-ти.

Минерализация явл экраном для потока тепл n, направляемых из пласта в скв, т.е. влияние р-ра в этом случае можно отождествить с влиянием колонны.

Аппаратура ИНМВ скваж-ом приборе размещ-ся импульсный генератор n, индикатор тепловых n (или γ - квантов) и другие блоки, имеющиеся во всех радиометрах. Наземная часть аппаратуры включает источники питания и панель управления с временным анализатором. Источн. быстрых n является ускорит-ая трубка, в которой для получ-ия быстрых нейтронов используется яд. р-ия в мишени трития Т (сверхтяжелого изотопа водорода ³Н), бомбардир-ой ускоренными ядрами дейтерия D (тяж.изотопа водорода ²Н). При этом осущ.синтез ядер гелия ⁴Не (альфа-частиц), сопровождаемый испусканием нейтронов с энергией 22.6*10^-13Дж. В настоящее время для исследования нефтяных и газовых скв.импульсным нейтронным каротажем применяется несколько типов аппаратуры ИГН-6, ИГН-4, «СЯГА» и др.