Záznam neutrónov. Metódy ťažby studní

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Neutrónová ťažba dreva a jej odrody patria medzi radiačné metódy geofyzikálneho výskumu. V závislosti od typu detekovaného žiarenia (neutróny alebo gama fotóny) existuje niekoľko modifikácií tejto technológie. Záchytné zariadenie má podobné usporiadanie. Neutrónový záznam umožňuje určiť jeden z najdôležitejších ukazovateľov tvorby ropných a plynových ložísk - koeficient pórovitosti, ako aj rozdeliť zásobníky podľa typu tekutín v nich obsiahnutých.

Metódy geofyzikálnych prieskumov

V geofyzike sa používa niekoľko metód na štúdium hornín, ktoré možno rozdeliť do 2 veľkých skupín: elektrické (elektromagnetické) a neelektrické. Prvá skupina zahŕňa nasledujúce metódy:

• Výskum s nezaostrenými sondami: o metóda zdanlivého odporu; o mikrosondovanie; o odpor; o aktuálne protokolovanie.
• Metódy fokusovanej sondy: obočná ťažba dreva; o divergentné protokolovanie.
• Elektromagnetické techniky: o indukčný záznam; o vlnový elektromagnetický záznam; o metóda rádiových vĺn v hĺbke.
• Metódy merania elektrochemickej aktivity: o metóda spontánneho orientačného potenciálu; o metóda elektródových potenciálov; o metóda vyvolaného potenciálu.

Druhá skupina zahŕňa nasledujúce technológie:

• Seizmoakustické metódy: o akustický záznam (vrátane metódy odrazených vĺn); o vertikálne profilovanie studne; o akustické presvetlenie krížovej jamky; o seizmické.
• Metódy jadrovej fyziky.
• Tepelná ťažba dreva.
• Metódy magnetického výskumu: o magnetická prospekcia vrtu; o zaznamenávanie magnetickej susceptibility; o jadrová magnetická ťažba dreva.
• Pravidlá gravitácie.
• Produkcia plynu a mechanická ťažba dreva.

Rádiometrické metódy

Metódy výskumu jadrovej fyziky zahŕňajú veľkú skupinu technológií:

• záznam gama žiarenia (meranie prirodzenej rádioaktivity);
• gamma-gamma-method;
• neutrónové metódy;
• tagged atom technology;
• aktivácia gama metódy.

Tieto metódy sú účinným nástrojom na štúdium geologických útvarov pretínaných studňou. Sú založené na meraní parametrov ionizujúceho žiarenia, ktoré vyžarujú jadrá atómov látok obsiahnutých v hornine. Ako akustická ťažba dreva, rádiometrické metódymožno rozdeliť na metódy, ktoré merajú prirodzené a umelé polia (žiarenie). Ako rádioaktívne častice sa používajú tie, ktoré majú najväčšiu penetračnú silu - neutróny (n) a gama kvantá.

Podstata neutrónových technológií

Logovanie neutrónov je jednou z metód geofyzikálneho výskumu, ktorý je založený na vplyve rýchleho toku neutrónov. V dôsledku toho sú spomalené, rozptýlené a absorbované v hornine.

Downhole sondy na zaznamenávanie neutrónov obsahujú nasledujúce hlavné jednotky:

• zdroj rádioaktívneho žiarenia;
• počítadlo častíc (n alebo gama kvantá);
• filtre, ktoré vylučujú priame žiarenie zo zdroja do detektora.

Neutrónové charakteristiky hornín

Pri náraze na kamene sa rýchle neutróny spomaľujú a strácajú energiu v dôsledku interakcie s atómami. V tomto stave sa rozptýlia v hmote a sú zachytené jadrami atómov chemických prvkov v zlomkoch milisekúnd.

Najintenzívnejším moderátorom je vodík. Krátka dráha, ktorú neutrón prejde pred dosiahnutím tepelného stavu, je charakteristická pre horniny s vysokým obsahom vodíka (ropou a vodou nasýtené nádrže, minerály, ktoré obsahujú veľa kryštalickej vody).

Rozlišujú sa tieto neutrónové charakteristiky hornín:

1. Spôsob, ako rýchlo spomaliťneutrónov do tepelného stavu (v ktorom sa energia častice blíži hodnote priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl a atómov horniny).
2. Dĺžka difúzie (cesta od miesta výskytu tepelného neutrónu k jeho absorpcii).
3. Životnosť častíc v tepelnom stave.
4. Index rozptylu v skale.
5. Dĺžka migrácie častíc (celková vzdialenosť prejdená počas spomalenia a difúzie).

V praxi sa tieto vlastnosti hodnotia pomocou koeficientu podmienenej neutrónovej pórovitosti.

Odrody

Neutrónové protokolovanie zahŕňa niekoľko typov prieskumov, ktoré sa líšia v 2 hlavných kritériách:

• Prevádzkový režim zdroja žiarenia: o stacionárne metódy; o impulzné metódy (používané hlavne po kryte vrtu).
• Povaha zaznamenaného sekundárneho žiarenia: o n-neutrónový záznam (zmerajte počet n horninových látok rozptýlených atómovými jadrami); o neutrónová gama metóda (ɣ žiarenie vyplývajúce zo záchytu n); o záznam aktivácie neutrónov (ɣ-žiarenie umelých rádionuklidov uvoľnených počas absorpcie n).

Úprava protokolovania závisí hlavne od typu detektora (héliový, scintilačný, polovodičové čítače) a okolitých filtrov. Stacionárne metódy sú zahrnuté v komplexe povinných štúdií pri vŕtaní prieskumných vrtov.

Neutrónovo-neutrónová technika

Táto metóda geofyzikálneho výskumu je založená na prvejneutrónové charakteristiky hornín a má 2 odrody: registráciu tepelných alebo epitermálnych neutrónov. Energia druhého z nich je o niečo väčšia ako tepelná energia atómov.

Vodík spomedzi všetkých prvkov je anomálny nielen z hľadiska geometrie rozptylu, ale aj z hľadiska straty energie neutrónu pri zrážke s ním. Zásobníky plynu sa vyznačujú vyššími hodnotami ako zásobníky nasýtené vodou a olejom, pretože špecifický obsah vodíka v nich je nižší.

Čím väčšia je pórovitosť ložiska ropy a plynu, tým nižšie sú hodnoty epitermálnej n metódy. Údaje získané počas zaznamenávania neutrón-neutrón vám umožňujú vypočítať faktor pórovitosti. Vzhľadom na zníženú citlivosť počítadiel epitermálnych častíc má táto metóda nižšiu štatistickú presnosť.

Tepelné neutróny sa odstraňujú z rádioaktívneho zdroja na dlhšiu dráhu ako epitermálne a ich priemerná životnosť je určená nepriamo úmerným vzťahom s ohľadom na obsah chlóru, bóru a prvkov vzácnych zemín. Chlór je prítomný vo vodách s vysokou salinitou. Ropné a plynonosné horniny sa vyznačujú dlhšou existenciou tepelných častíc. Táto vlastnosť je základom princípu neutrónovo-neutrónovej metódy merania tepelným n.

Záznam neutrónového gama žiarenia

Výskum neutrónového gama žiarenia meria gama žiarenie, ktoré vzniká pri zachytávaní termálnych n. Zvodnené vrstvy sa vyznačujú väčšími hodnotami v porovnaní s ropnými o 15 – 20 %(s rovnakou pórovitosťou). Významným rozdielom od predchádzajúcich metód je, že hodnoty tejto technológie sa zvyšujú so zvyšujúcou sa salinitou vrtnej kvapaliny.

Keďže neutrónovo-gama protokolovanie registruje aj prirodzené rádioaktívne pozadie v horninách, na interpretáciu výsledkov sa zavádzajú korekčné faktory. V ropných a plynových vrtoch sa táto metóda používa na rovnaké účely ako neutrónovo-neutrónová technika - oddeľovanie hornín podľa rôzneho obsahu vodíka, stanovenie koeficientu pórovitosti, identifikácia kontaktu plyn-kvapalina a voda-olej v opláštená studňa. Existujú aj kombinované metódy, ktoré detegujú n a gama žiarenie, čo zlepšuje presnosť meraní.

Pulzná technológia

Zaznamenávanie impulzov je typ metódy výskumu neutrónov založených na emisii neutrónov v krátkych časových intervaloch (100 – 200 mikrosekúnd). Existujú aj 2 modifikácie tejto technológie:

• registrácia termálneho n;
• meranie ɣ-kvantov zachytenia žiarenia.

Zaregistrovaním jedného z týchto parametrov pre 2 časové hodnoty sa získa priemerná životnosť tepelných neutrónov v horninách zásobníka. To vám umožňuje posúdiť prítomnosť určitých chemických prvkov. Zvodnené vrstvy majú výrazne nižšie hodnoty pre dlhšie časové oneskorenia ako ložiská ropy a plynu.