Нейтронный гамма каротаж

1. Нейтронный гамма каротаж

Подготовил студент группы:
РЭМ 441
Ахметкалиев Арслан

2.

ВВЕДЕНИЕ
Нейтронный гамма-каротаж (НГК) основан на регистрации
искусственно вызванного излучения γ-лучей, которое возникает
при поглощении тепловых нейтронов ядрами химических
элементов, входящих в состав той или иной горной породы,
залегающей на данной глубине. Чем ниже плотность нейтронов,
тем ниже регистрируемое вторичное γ-излучение.
Основное влияние на показание
метода оказывает
водородосодержание пород
(количество воды), которое тем выше,
чем больше пористость пород.
Основное правило: чем выше
водородосодержание (пористость), тем
меньше показания метода и наоборот
(для наиболее широко используемых
послеинверсионных зондов).
Показания метода выражаются
интенсивностью γ-излучения в
имп/мин (импульсы/минута) или
условных единицах индекса
нейтронной пористости.

3. Физические основы нейтронного гамма каротажа

Быстрые нейтроны, после многочисленных соударений с атомами
лёгких элементов, теряют часть своей энергии и замедляются до
тепловых энергий (около 0,025 эВ). Показания метода, по этой
причине, в основном зависят от содержания водорода в
исследуемой среде. Это свойство позволяет детектировать как
нефть, так и воду в коллекторах. Вдобавок, НГК позволяет
отчасти измерять минерализацию пластовых вод, так как они
содержат хлор, который повышает вторичное гамма-излучение.
Также метод подходит для литологического расчленения
скважины и определения мощности пластов.
Следует упомянуть реакцию НГК на глины. Несмотря на то, что
глина — классический водоупор, который практически не
пропускает воду, в ней присутствует огромное количество
субкапиллярных пор, которые уже заполнены так называемой
связанной водой, которая не в состоянии покинуть глину из-за
поверхностного натяжения, водородных связей и других
факторов. По этой причине внешне практически сухая глина
даёт аномально низкие показания.

4. Область применения нейтронного гамма каротажа

НГК в интегральной модификации широко применяется для выделения и оценки
нефте-, водо- и газонасыщенности коллекторов, пластов угля
в разрезе необсаженных и обсаженных скважин, т.к. показания НГК существенно
зависят от содержания в горных породах ядер атомов водорода (аномально сильного
замедлителя быстрых нейтронов), а также углерода. Для подсчёта
открытой пористости горной породы учитывается, по другим данным, доля
водорода, входящего в состав связанной воды. НГК спектрометрической
модификации применяется для определения содержаний в горной
породе железа, хрома и других элементов, ядра которых при захвате нейтронов
излучают гамма-кванты с характерными энергиями. Импульсный НГК (ИНГК)
применяется для разделения пластов, насыщенных нефтью и
минерализованной водой (>=10-20 г/л NaCl), для оценки концентраций бора, ртути,
солей хлора, редких земель, имеющих большие сечения захвата нейтронов. ИНГК за
счёт импульсного (пульсирующего) источника обладает повышенной
помехоустойчивостью и эффективно применяется для определения
положения водонефтяного контакта и газонефтяного контакта в скважинах со
сложной конструкцией, в т.ч. в обсаженных, оборудованных насосно-компрессорной
арматурой.
С помощью кривой нейтронного гамма-каротажа можно определять:
1)Интервалы коллекторов.
2)Насыщение и перемещение ВНК, ГНК, ГВК.
3)Пористость.
4)Литологию.

5. Недостатки нейтронного гамма каротажа

Процессы окаменения пород приводят
к увеличению τ и Ls в соответствии с
уменьшением пористости.
Масштаб регистрации кривых НГК –
0,1 или 0,2 усл.ед/см. Масштаб глубин
1:200, 1:500м.
К недостаткам можно отнести
облучение персонала партии
стационарным источником нейтронов
(источником Pu+Be). Малый радиус
исследования (50-60 см), что
затрудняет оценку характера
насыщения коллектора за счет
большого влияния промытой зоны.
В современных устройствах для
радиометрии скважин нейтронное и
естественное гамма-излучение
измеряют одновременно.
Радиоактивный каротаж проводится
аппаратурой СП-62, ДРСТ-3, РКС-3,
СРК, СРК-М, ДИНА-РК, РКМТ.

6. Что влияет на показания нейтронного гамма каротажа

1)Глинистая корка – снижает показания.
2)Промывочная жидкость — минерализованный раствор
увеличивает показания за счёт хлора.
3)Зона проникновения сильно уменьшает показания в
газоносных коллекторах.
4)Диаметр скважины – чем больше диаметр, тем меньше
дифференциация кривой.

7. Устройство для нейтронного гамма-каротажа

Устройство для нейтронного гамма-каротажа, включающее
скважинный прибор, имеющий нейтронный генератор со
встроенным детектором альфа-частиц, включенным
последовательно с соответствующим усилителем, детектор
гамма-квантов, включенный последовательно с
соответствующим усилителем, отличающееся тем, что
устройство содержит аналога-цифровой преобразователь,
входом соединенный с усилителем детектора гамма-квантов,
микропроцессор, первым входом соединенный с выходом
аналого-цифрового преобразователя, вторым входом
соединенный с выходом усилителя детектора альфа-частиц
и выходом соединенный с индикатором, а встроенный
детектор альфа-частиц нейтронного генератора расположен
так, что контролируемый конус вылета нейтронов имеет
угол разлета 30° и перпендикулярен к оси скважинного
прибора

8. Аппаратура нейтронного гамма каротаж

При НГК исследования ведутся с
помощью скважинного прибора,
содержащего источник нейтронов
и детектор гамма-излучений.
Точка записи – середина
расстояния между источником и
детектором для однозондовых
приборов и середина между
двумя детекторами для
компенсированных
(двухзондовых) приборов

9. Особенности иследований нейтронного гамма каратажа

Способ нейтронного гамма-каротажа, включающий облучение скважинной среды нейтронами,
сгенерированными нейтронным генератором со встроенным детектором альфа-частиц,
регистрацию альфа-частиц, образовавшихся в результате реакции и вылетевших из мишени
в направлении, противоположном направлению вылета быстрого нейтрона, регистрацию
индуцированного нейтронами гамма-излучения неупругого рассеяния, отличающийся тем, что,
с целью получения информации о составе среды в скважине, качестве обсадки, толщине и
составе глинистой корки, размере зоны проникновения скважинного флюида и происходящих в
ней изменениях химического состава, а также о составе неизмененной породы в дальней зоне
от скважины, размеры и расположение детектора альфа-частиц в нейтронном генераторе
выбирают такими, чтобы контролируемый конус вылета нейтронов имел угол разлета 30° и был
перпендикулярен к оси скважинного прибора, сигнал детектора гамма-квантов регистрируют
непрерывно во времени с помощью аналога-цифрового преобразователя с дискретностью
0,1…0,3 наносекунды и непрерывно записывают в память микропроцессора, который при
появлении импульса от альфа-частицы со встроенного в генератор детектора альфа-частиц
продолжает запись сигнала детектора гамма-квантов в течение заданного интервала времени,
по окончанию которого определяет наличие импульса от детектора гамма-квантов, его
амплитуду и время прихода относительно момента рождения нейтрона в заранее заданном
интервале, селектирует импульсы от гамма-квантов, совпадающие с энергиями нерассеянного
гамма-излучения неупругого рассеяния нейтронов элементов Ca, Si, C, O, Fe, Mg, Al, Ti и S,
формирует из них временные распределения, рассчитывает координаты границ
цилиндрических зон, окружающих скважину, и концентрацию в них элементов Ca, Si, C, O, Fe,
Mg, Al, Ti и S путем подбора параметров заранее заданной модели околоскважинного
пространства до наилучшего совпадения с результатами измеренных временных
распределений.

10. Диаграммы нейтронного гамма каратажа

11. Заключение

Таким образом, метод НГК является индикатором количества
водорода (воды и нефти) в горных породах. А так как
жидкость содержится в основном в порах пород, то НТК дает
возможность оценивать пористость пород