Нейтронный гамма каротаж Гареев Ринат 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 γизлучения в имп/мин (импульсы/минута) или условных единицах индекса нейтронной пористости. 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. 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. 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. 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. 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 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 Диаграммы нейтронного гамма каратажа 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
