Neutronlogning. Brøndlogningsmetoder

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Neutronlogning og dens varianter hører til strålingsmetoderne for geofysisk forskning. Afhængigt af typen af detekteret stråling (neutroner eller gammafotoner) er der flere modifikationer af denne teknologi. Borehullsudstyr har et lignende layout. Neutronlogning gør det muligt at bestemme en af de vigtigste indikatorer for en olie- og gasbærende formation - porøsitetskoefficienten, samt at opdele reservoirer efter typen af væsker, der er indeholdt i dem.

Metoder til geofysiske undersøgelser

I geofysikken bruges flere metoder til at studere bjergarter, som kan opdeles i 2 store grupper: elektriske (elektromagnetiske) og ikke-elektriske. Den første gruppe inkluderer følgende metoder:

• Forskning med ufokuserede prober: o tilsyneladende resistivitetsmetode; o mikroprobing; o resistivitet; o aktuel logning.
• Fokuserede sondemetoder: olateral logning; o divergerende logning.
• Elektromagnetiske teknikker: o induktionslogning; o bølge elektromagnetisk logning; o radiobølgemetode nede i borehullet.
• Metoder til måling af elektrokemisk aktivitet: o metode til spontan orienteringspotentiale; o metode til elektrodepotentialer; o fremkaldt potentiel metode.

Den anden gruppe omfatter følgende teknologier:

• Seismoakustiske metoder: o akustisk logning (inklusive reflekteret bølgemetode); o vertikal brøndprofilering; o krydsbrønd akustisk gennemlysning; o seismisk.
• Kernefysikmetoder.
• Termisk logning.
• Magnetiske forskningsmetoder: o magnetisk borehulsundersøgelse; o magnetisk følsomhedslogning; o nuklear magnetisk logning.
• Tyngekraftsudforskning i borehullet.
• Gas og mekanisk logning.

Radiometriske metoder

Kernefysikforskningsmetoder omfatter en stor gruppe teknologier:

• gammastrålelogning (måling af naturlig radioaktivitet);
• gamma-gamma-metode;
• neutronmetoder;
• mærket atomteknologi;
• aktiveringsgammametode.

Disse metoder er et kraftfuldt værktøj til at studere de geologiske formationer gennemskåret af en brønd. De er baseret på måling af parametrene for ioniserende stråling udsendt af kernerne af atomer af stoffer indeholdt i klippen. Ligesom akustisk logning, radiometriske metoderkan opdeles i metoder, der måler naturlige og kunstige felter (stråling). Som radioaktive partikler bruges dem, der har den højeste gennemtrængende kraft - neutroner (n) og gammakvanter.

Essensen af neutronteknologier

Neutronlogning er en af metoderne til geofysisk forskning, som er baseret på virkningen af en hurtig neutronflux. Som et resultat bliver de bremset, spredt og absorberet i klippen.

Downhole-sonder til neutronlogning indeholder følgende hovedenheder:

• radioaktiv strålingskilde;
• partikeltæller (n eller gammakvanta);
• filtre, der udelukker direkte stråling fra kilden til detektoren.

Neutronkarakteristika for klipper

Når de rammer sten, sænker hurtige neutroner farten og mister energi på grund af interaktion med atomer. I denne tilstand forsvinder de i stoffet og fanges af kernerne af atomer af kemiske grundstoffer i brøkdele af millisekunder.

Den mest intense moderator er brint. Den korte vej, som en neutron går, før den når en termisk tilstand, er karakteristisk for bjergarter med et højt hydrogenindhold (olie- og vandmættede reservoirer, mineraler, som indeholder meget krystallisationsvand).

Der skelnes mellem følgende neutronkarakteristika for bjergarter:

1. Måden til at sænke farten hurtigtneutroner til en termisk tilstand (hvor energien af en partikel nærmer sig værdien af den gennemsnitlige kinetiske energi af den termiske bevægelse af molekyler og atomer i bjergarten).
2. Diffusionslængde (vejen fra stedet for fremkomsten af en termisk neutron til dens absorption).
3. Partiklers levetid i termisk tilstand.
4. Spredningsindeks i sten.
5. Partikelmigreringslængde (samlet tilbagelagt afstand under deceleration og diffusion).

I praksis vurderes disse egenskaber ved hjælp af den betingede neutronporøsitetskoefficient.

varianter

Neutronlogning omfatter flere typer undersøgelser, der adskiller sig i 2 hovedkriterier:

• Strålingskildedriftstilstand: o stationære metoder; o impulsmetoder (anvendes hovedsageligt efter brøndforingsrør).
• Beskaffenheden af den registrerede sekundære stråling: o n-neutronlogning (mål antallet n af stenstoffer spredt af atomkerner); o neutron-gamma-metode (ɣ-stråling som følge af indfangning af n); o neutronaktiveringslogning (ɣ-stråling af kunstige radionuklider frigivet under absorption af n).

Logningsændring afhænger hovedsageligt af typen af detektor (helium, scintillation, halvledertællere) og omgivende filtre. Stationære metoder er inkluderet i komplekset af obligatoriske undersøgelser ved boring af efterforskningsbrønde.

Neutron-neutronteknik

Denne metode til geofysisk forskning er baseret på den førsteneutronegenskaber for bjergarter og har 2 varianter: registrering af termiske eller epitermiske neutroner. Sidstnævntes energi er noget større end atomernes termiske energi.

Brint blandt alle elementer er unorm alt, ikke kun med hensyn til spredningsgeometrien, men også med hensyn til energitabet af en neutron ved kollision med den. Gasreservoirer er karakteriseret ved højere aflæsninger end vand- og oliemættede reservoirer, da det specifikke brintindhold i dem er lavere.

Jo større porøsiteten af olie- og gasreservoiret er, jo lavere er aflæsningerne af den epitermiske n-metode. Dataene opnået under neutron-neutron-logningen giver dig mulighed for at beregne porøsitetsfaktoren. På grund af den reducerede følsomhed af epitermiske partikeltællere har denne metode en lavere statistisk nøjagtighed.

Termiske neutroner fjernes fra en radioaktiv kilde over en længere vej end epitermiske, og deres gennemsnitlige levetid bestemmes af et omvendt proportion alt forhold med hensyn til indholdet af klor, bor og sjældne jordarters grundstoffer. Klor er til stede i formationsvand med høj s altholdighed. Olie- og gasholdige bjergarter er karakteriseret ved en længere eksistens af termiske partikler. Denne egenskab er grundlaget for princippet om neutron-neutron-metoden for måling af termisk n.

Neutron gammastrålelogning

Neutron gammastråleforskning måler gammastråling, som dannes under indfangning af termisk n. Akviferer er kendetegnet ved større aflæsninger sammenlignet med olieførende, med 15-20 %(med samme porøsitet). En væsentlig forskel fra tidligere metoder er, at aflæsningerne af denne teknologi stiger med en stigning i borevæskens s altholdighed.

Da neutron-gamma-logning også registrerer naturlig radioaktiv baggrund i klipper, introduceres korrektionsfaktorer for at fortolke resultaterne. I olie- og gasbrønde bruges denne metode til samme formål som neutron-neutron-teknikken - adskillelse af bjergarter efter forskelligt brintindhold, bestemmelse af porøsitetskoefficienten, identifikation af gas-væske og vand-olie kontakt i en beklædt brønd. Der findes også kombinerede metoder, der detekterer n- og gammastråling, hvilket forbedrer målingernes nøjagtighed.

Pulse-teknologi

Pulslogning er en type neutronforskningsmetoder baseret på emission af neutroner over korte tidsintervaller (100-200 mikrosekunder). Der er også 2 modifikationer af denne teknologi:

• registrering af termisk n;
• måling af ɣ-kvanta for strålingsfangst.

Registrering af en af disse parametre for 2 tidsværdier, opnår den gennemsnitlige levetid for termiske neutroner i reservoirbjergarterne. Dette giver dig mulighed for at bedømme tilstedeværelsen af visse kemiske elementer. Akviferer har væsentligt lavere aflæsninger for længere tidsforsinkelser end olie- og gasreservoirer.