Нейтрон-нейтронний каротаж по надтеплових нейтронах

Метод густини надтеплових нейтронів (ННК-НТ)базується на реєстрації інтенсивності надтеплових нейтронів по розрізу свердловини, які виникають при опроміненні гірської породи джерелом швидких нейтронів.

Густина надтеплових нейтронів визначається сповільнюючими властивостями (водневим вмістом) середовища і практично не залежить від поглинаючих властивостей (наявність елементів із високим січенням захоплення теплових нейтронів). У цьому є переваги даного методу над іншими нейтронними методами дослідження свердловин.

Густина надтеплових нейтронів визначається і довжиною зонда. Зонди, які використовуються в ННК-НТ, поділяються на доінверсійні, інверсійні та заінверсійні. Розміри доінверсійних та інверсійних зондів на небагато менші зондів ННК-Т. Це пояснюється тим, що в ННК-НТ залежність густини надтеплових нейтронів від водневого вмісту при різних довжинах зондів визначається тільки довжиною сповільнення теплових нейтронів, у той час як в ННК-Т вона обумовлена, крім того, коефіцієнтом дифузії, довжиною дифузії та часом життя теплових нейтронів.

Зв’язок густини надтеплових нейтронів із водневим вмістом при різних довжинах зондів такий же, як і в НГК і ННК-Т.

Свердловинна вимірювальна установка ННК-НТ відрізняється від свердловинного приладу ННК-Т лічильником реєстрації частинок. Індикаторами надтеплових нейтронів служать пропорційні борфторові газорозрядні лічильники та сцинтиляційні лічильники теплових нейтронів (люмінофори типу ЛДН), оточені ззовні парафін-кадмієвим або парафін-борним фільтром. Принцип роботи таких лічильників полягає в наступному. Із навколишнього середовища на свердловинний прилад надходять нейтрони теплових і надтеплових енергій. Теплові нейтрони поглинаються кадмієм або бором, який є зовнішнім покриттям таких індикаторів. Надтеплові нейтрони, безперешкодно пройшовши зовнішній екран, сповільнюються парафіном до теплових енергій та реєструються індикатором, так само як і в ННК-Т.

Переважно при радіометричних дослідженнях розрізів свердловин використовуються за інверсійні зонди (25-40 см). Радіус дослідження ННК-НТ менший ніж в НГК і ННК-Т, тому свердловинні умови ще в більшій степені впивають на інтенсивність надтеплових нейтронів, яка реєструється.

 

Задачі, які вирішуються за даними НГК, ННК-Т, ННК-НТ

Нейтронні методи використовуються для вирішення наступних задач:

1. літологічне розчленування геологічних розрізів;

2. стратиграфічна прив’язка відкладів;

3. виділення пластів-колекторів;

4. визначення коефіцієнта пористості;

5. відбивка газорідинного та водонафтового контактів;

6. виявлення елементів з високим січенням захоплення теплових нейтронів (бору, ртуті, хлору, вольфраму та інших).

 

Джерела швидких нейтронів

Джерелом швидких нейтронів є порошкоподібна суміш альфа-випромінювання (полоній, плутоній або радій) і мішені (берилій або бор), запаковану в герметично запаяну ампулу, яка захищення латунним кожухом.

Утворення нейтронів відбувається за наступним принципом. Ядро берилію, яке використовується в якості мішені, взаємодіючи з альфа-частинкою (⁴₂He), перетворюється в ядро вуглецю. При цьому утворюється нейтрон:

 

.

 

За складом суміші мішені та випромінювання розрізняють наступні джерела швидких нейтронів: плутоній-берилієві (Pu+Be), полоній-берилієві (Pо+Be), радій-берилієві (Ra+Be), радій-борні (Ra+B), полоній-борні (Pо+B).

Суттєвий недолік радієвих джерел – висока інтенсивність гамма-випромінювання, що супроводжується виходом кожного нейтрона. На практиці радіометричних досліджень свердловин переважно використовують полонієві-берилієві джерела, вихід супроводжуючого гамма-випромінювання в яких на чотири порядки нижчий, ніж у радій-берилієвих. З цієї точки зору ще більш перспективно використовувати плутонієві джерела, в яких гамма-фон практично відсутній.

Ампульні нейтронні джерела мають і інші недоліки, які понижують ефективність радіометричних досліджень свердловин: загроза опромінення обслуговуючого персоналу, немонохроматичність енергетичного спектру і відносно мала енергія випромінюючих нейтронів, зміна виходу нейтронів у часі, складність створення в свердловині нестаціонарних нейтронних полів.

На практиці промислових геофізичних досліджень свердловин у якості джерел швидких нейтронів використовують свердловинні генератори нейтронів.