5.4. Общие сведения о нейтронном каротаже

Нейтронный каротаж (НК) проводится при помощи скважинного прибора, содержащего источник нейтронов и расположенный на некотором расстоянии от него детектор гамма-излучения или нейтронов (см. рис. 1). Это расстояние, отсчитанное до середины детектора, называют длиной зонда.

Источником нейтронов является помещенная в ампулу смесь порошкообразного бериллия с радиоактивным элементом, обычно полонием (или плутонием). Нейтроны образуются в результате взаимодействия ядер атомов бериллия с альфа-частицами, испускаемыми полонием. Испускаемые источником нейтроны обладают скоростью свыше 10⁹ см/с. Такие нейтроны называют быстрыми. При движении в среде, окружающей источник, нейтроны благодаря отсутствию у них электрических зарядов свободно проникают через электронные оболочки атомов среды и взаимодействуют с ядрами атомов. Это взаимодействие происходит последовательно в виде рассеяния, диффузии и захвата нейтронов ядрами атомов среды.

Нейтронный гамма-каротаж (НГК). При НГК измеряют интенсивность вторичного гамма-излучения Jnγ возникающего при облучении пород нейтронами. При измерениях с величиной Jnγ суммируются естественное гамма-излучение пород Jγ и гамма-излучение источника нейтронов J_Ф, которое достигает детектора прямо, а также после рассеяния породами.

Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ННКТ или НКТ). В этом методе измеряют плотность тепловых нейтронов на заданном расстоянии от источника нейтронов. Аппаратура, применяемая при измерениях ННКТ, такая же, как других радиоактивных методов, только в качестве детектора вместо счетчиков гамма-квантов используют счетчики тепловых нейтронов. Под действием, тепловых нейтронов, попавших в цилиндр этого счетчика, возникают электрические импульсы. Число импульсов в единицу времени характеризует плотность тепловых нейтронов. Для защиты счетчика от прямого воздействия нейтронов источника между ними устанавливается экран, состоящий из стали и водородосодержащего материала (пластмассы и т. п.).

Показания ННКТ в основном соответствуют показаниям НГК. На диаграммах ННКТ пористые породы отмечаются низкими показаниями, а плотные породы с незначительным содержанием водорода — высокими. В отличие от НГК показания ННКТ уменьшаются с ростом содержания хлора в породах и промывочной жидкости.

5.5. Форма кривых радиоактивных методов против пластов различной мощности

Точкой записи кривых радиоактивных методов является середина индикатора (ГК) или середина зонда (ГГК, нейтронные методы). Регистрируемая при радиометрии скважин кривая по форме отличается от кривой, показывающей фактическое изменение радиоактивных и нейтронных свойств пластов по разрезу. Это объясняется, во-первых, усреднением излучения из объема среды, соответствующего радиусу исследования метода. На кривых радиоактивных методов границы отмечаются в виде участков постепенного перехода от минимальных показаний к максимальным (рис. 3). На форму кривой существенно влияет наличие в цепи детектора излучения интегрирующей ячейки, вызывающей большую инерцию измерительного канала.

Вследствие вероятностного характера ядерных процессов измеряемая интенсивность излучения не остается постоянной, а колеблется около среднего значения J_ср, вследствие чего на кривой появляются отклонения, не связанные с изменением свойств пород. Эти колебания называются статистическими флуктуациями.

Рис. 3. Кривые гамма-каротажа против одиночных пластов

ΔJγ = ΔJγ.пл- ΔJγ.вм — приращение регистрируемой интенсивности гамма-излучении против пласта Jγ.пл относительно интенсивности гамма-излучения против вмещающих пород Jγ.вм, ΔJγ^∞— то же, против пласта неограниченной мощности. Шифр кривых – vτ (произведение скорости записи на постоянную времени интегрирующей ячейки)