4. Наличие γ-фона источников, снижающего  общий коэффициент дифференциации  кривых нейтронных методов, в  которых регистрируется  γ-излучение, возникающее при взаимодействии нейтронов с горными породами.    

    5. Трудность создания в скважинах  нестационарных нейтронных полей.   

          2.2.2 Генераторы нейтронов      

    В основе работы генераторов лежит  бомбардировка мишени из легких элементов (дейтерий, тритий, бериллий) потоком  ускоренных заряженных частиц. Для  этих целей чаще всего используются реакции 3Н(d, n)4Не и 2Н(d, n)3Не бомбардировки  потоком ионов дейтерия (дейтонов) или трития. Нейтроны, вылетающие в результате этих реакций, имеют энергию, соответственно 14 и 2,5 МэВ.    

    Основной  элемент генератора нейтронов - ускорительная  нейтронная трубка, содержащая катод, анод и мишень (рис.3)                                              

     

     1-корпус; 2-высоковольтный электрод; 3-мишень; 4-катод; 5- анод; 6-обмотка электромагнита; 7-хранилище дейтерия.

     Рисунок 3. Нейтронная трубка для скважинного генератора нейтронов 

     Трубка  представляет собой стеклянный баллон, заполненный дейтерием. Электроны, эмиссируемые катодом, ускоряются разностью потенциалов в несколько сот вольт, приложенной между катодом и анодом, и производят ионизацию дейтерия в трубке. Для удлинения пути электронов и усиления их ионизирующего действия на трубку надета катушка, создающая продольное магнитное поле, которое совместно с электрическим полем заставляет электроны двигаться по спиралям. Образовавшиеся ионы дейтерия притягиваются мишенью, находящейся под высоким отрицательным напряжением. При бомбардировке ими ядер мишени, насыщенной тритием образуются нейтроны с энергией 14 МэВ.

     По  сравнению с радионуклидными источниками нейтронов генераторы имеют ряд преимуществ. Они заключаются в моноэнергетичности нейтронов, достаточно высокой энергии, возможности реализации импульсного режима измерений. Кроме того, следует подчеркнуть абсолютную радиационную безопасность генератора в выключенном состоянии. Последнее обстоятельство делает генератор легко транспортабельным.

     Наряду  с достоинствами генераторный принцип  получения нейтронов имеет недостатки, связанные с небольшим сроком службы мишеней, нестабильностью выхода нейтронов.

     Повышение выхода нейтронов, увеличение срока  службы трубок и уменьшение их габаритов  и являются основными направлениями  дальнейшего совершенствования  скважинных генераторов нейтронов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           3   Аппаратура нейтронных методов

          3.1 Модули компенсированного нейтронного каротажа 

     Двухзондовый модуль нейтронного каротажа обеспечивает проведение плотностного каротажа с компенсацией влияния окружающей среды, в заполненных буровым раствором необсаженных скважинах. Для скважин, заполненных воздухом/газом, предлагается конфигурация с надтепловыми

детекторами. Конструкция скважинного инструмента  оптимизирована для обеспечения  хороших рабочих характеристик на приемлемых скоростях каротажа, при использовании относительно небольшого источника 241 Am-Be мощностью 92 Гбк. Он может быть использован в одной спуско-подъемной операции совместно с прибором плотностного каротажа литологического разреза, и с прибором двухзондового индукционного каротажа.

     Принцип измерения: для выполнения измерений с помощью двухзондового модуля нейтронного каротажа используются два пропорциональных детектора и герметичный нейтронный источник с боковым отверстием. Излучаемые источником быстрые нейтроны рассеиваются и замедляются легкими элементами (главным образом, водородом) в геологической среде. Доля нейтронного потока, достигающего детекторов, зависит от водородного показателя пористости геологической среды.

     На  результаты измерений пористости с  помощью нейтронного источника влияют скважинные условия. Эти влияния компенсируются в программном обеспечении с помощью алгоритмов, рассчитываемых путем статистического моделирования.

    Модуль  нейтронного каротажа по тепловым нейтронам 2ННК-Т (АМК МАГИС

    Предназначен для измерения водонасыщенной пористости горных пород. Область применения: необсаженные скважины диаметром от 146 до 300 мм, в том числе со спуском модуля через буровой инструмент, обсаженные скважины с внутренним диаметром колонны от 125 до 300 мм.

      Комплект поставки:один скважинный модуль. Модуль 2ННК - Т может эксплуатироваться как самостоятельно, так и в комплексной сборке с другими модулями (ГК, ГК-С, ГГК - ЛП, МАК - 7), входящими в состав комплекса МАГИС. Модуль работает на трехжильном каротажном кабеле длиной до 5000м с компьютеризированной каротажной станцией СКС-5КК. Тип источника нейтронов: плутоний-бериллиевый с выходом 1*10000000н/с.

     Основные  технические характеристики: 
Диапазон измерения водонасыщенной пористости,%(абс)...1-40  
Пределы основной относительной погрешности измерения водонасыщенной пористости,%(абс)...±[4+2,3(40/W-1)]  
Питание постоянным током 50 В, 60 мА  
Тип телеметрической системы..."Манчестер - 2"  
Диапазон рабочих температур модуля,°С...5-120  
Допустимое гидростатическое давление,МПа...80  
Габаритные размеры модуля, мм: 
- длина...1900 
- диаметр...73  
Масса модуля,кг...не более 30  
Скорость каротажа,м/час...800 

    Модуль  нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам 2ННК-НТ (АМК МАГИС)

    Предназначен для исследования поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин. Область применения: необсажинные скважины диаметром от 146 до 300 мм. Комплект поставки: один скважинный модуль. Модуль 2ННК-НТ входит в состав программно-управляемого аппаратурно-методического комплекса МАГИС, предназначенного для ГИС бурящихся нефтегазовых скважин. Модуль 2ННК-НТ может эксплуатироваться как самостоятельно, так и в комплексной сборке с другими модулями: ГК-С, ГГК-ЛП, МАК-7, входящими в состав комплекса МАГИС. Модуль работает на трехжильном каротажном кабеле длиной до 5000 м с компьютеризованной каротажной станцией.

     Тип источника нейтронов: плутоний-бериллиевый ИБН 8-5 с выходом 1*10000000 н/с. 
       Основные технические характеристики: 
Диапазон измерения водонасыщенной пористости горных пород,%...1-40  
Предел допускаемых значений основной относительной погрешности (в зависимости от значения водонасыщенной пористости Кп),%...+/-(4+2(40/Kn-1))  
Диапазон рабочих температур,°С...5 – 120  
Допустимое гидростатическое давление,МПа...80  
Габаритные размеры модуля,мм 
- Длина...1860 
- Диаметр...73  
Масса модуля,кг...50  
Скорость проведения измерений, м/ч, не более: 
- детальных...400 
- обзорных...600  
        Модуль нейтронного гамма-каротажа НГК-60

    Предназначен  для исследования поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин. Область применения: необсаженные скважины диаметром от 146 до 300 мм. Комплект поставки: один скважинный модуль. Модуль НГК-60 входит в состав программно-управляемого аппаратурно-методического комплекса МАГИС, предназначенного для ГИС бурящихся нефтегазовых скважин. Модуль НГК-60 может эксплуатироваться как самостоятельно, так и в комплексной сборке с другими модулями ГК, ГК-С, ГГК-ЛП, МАК-7, входящими в состав комплекса МАГИС. 
Модуль работает на трехжильном каротажном кабеле длиной до 5000 м. с компьютеризированной каротажной станцией. Тип источника нейтронов: плутоний-бериллиевый ИБН 8-5 с выходом 1*107н/с. 
        Основные технические характеристики: 
Диапазон измерений водонасыщеной пористости горных пород,%...1-40  
Предел допускаемых значений основной относительной погрешности (в зависимости от значения водонасыщенной пористости Кп),%...+/-[4+2(40/Kn-1)]  
Диапазон рабочих температур,°С...5-120  
Допустимое гидростатическое давление,МПа...80  
Габаритные размеры модуля,мм 
Длина...2100 
Диаметр...73  
Масса модуля,кг...50  
Скорость проведения измерений,м/ч, не более: 
детальных...400 
обзорных...600  
 

     3.2 Сдвоенный и одинарный зонды нейтронного каротажа 

     Точно откалиброванный сдвоенный зонд нейтронного каротажа обеспечивает измерение пористости по данным нейтронного каротажа в заполненных буровым раствором скважинах, с компенсацией влияния скважины. Этот зонд хорошо подходит для количественного анализа комплекса «горная порода-флюид», включая разведку нефти и газа на малых глубинах. Неоткалиброванный зонд нейтронного каротажа с одним датчиком подходит для качественного каротажа пористости в условиях большинства скважин, включая исследования через стальную или пластмассовую обсадную колонну, а также через бурильную трубу.

     Принцип измерения: при выполнении измерений сдвоенным зондом нейтронного каротажа используются два пропорциональныхдетектора с , и отсоединяемый герметичный нейтронный источник. Излучаемые источником быстрые нейтроны рассеиваются и замедляются легкими элементами (главным образом, содержащимся в горной породе водородом) до тех пор, пока не достигнут уровней тепловой энергии. Доля потока тепловых нейтронов, достигающих ближнего и дальнего детекторов, зависит от величины водородного показателя и пористости. Использование двух детекторов и метода отношений обеспечивает измерение пористости, которая не зависит от размера скважины в широком диапазоне диаметров ствола скважины.

     Конструктивные  особенности: широкий диапазон пористости (от 0 до 60% эквивалента песчаника). Компенсация влияния диаметра скважины благодаря использованию двух детекторов. Измерение пористости в реальном времени при помощи систем Videologger и Micrologger.

     Измеряемые  параметры:

     Компенсированная  пористость (сдвоенный зонд нейтронного каротажа)

     Нейтронное  излучение (одинарный зонд нейтронного каротажа)

     Естественное  гамма-излучение

     Исходное  нейтронное излучение, измеренное дальним детектором

     Исходное  нейтронное излучение, измеренное ближним детектором

     Соотношение числа отсчетов

     Локатор муфт обсадной колонны (CCL) SP/SPR (предлагается как опция на одинарном зонде нейтронного каротажа).

                               

   3.3 Зондовые устройства НГМ 

   Зонды НГМ подразделяются на доинверсионные и инверсионные и заинверсионные. Однако размеры L_nγ доинверсионных и инверсионных зондов больше размеров зондов ННМ-Т (метод плотности тепловых нейтронов), так как кроме всех факторов, определяющих L_nT, следует учитывать свободный пробег вторичных γ-квантов, образовавшихся при радиационном захвате тепловых нейтронов. При работе с заинверсионными зондами показания нейтронного гамма-метода находятся в обратной зависимости от водородсодержания, близкой к экспоненциальной. В тех случаях, когда поровое пространство горных пород заполнено минерализованной жидкостью, изменение их объемного водородсодержания сопровождается одновременным изменением содержания в породах и водорода, и хлора, что отражается на характере связи I_nγ = f (ω). На величину I_nγ в этом случае основное влияние оказывает изменение хлоросодержания пород, пропорционального при данной минерализации пластовых вод коэффициенту открытой пористости.

   Таким образом, показания НГМ зависят  и от водородсодержания, и от хлорсодержания, причем по-разному: при повышении водородсодержания I_nγ уменьшается, а при повышении хлорсодержания – увеличивается. Это обстоятельство необходимо учитывать при интерпретации данных НГМ.

   Изменение размера зонда влияет на глубинность исследования НГМ: с увеличением размера глубинность возрастает, затем достигает некоторого максимального значения и начинает уменьшается. При изучении терригенных отложений используют зонды максимальной глубинности длиной 45 – 50 см, карбонатных отложений - длиной 60 – 70 см. В практике радиометрических работ в качестве стандартного зонда НГМ обычно используется заинверсионный зонд с L_nγ = 60 см.

       3.4 Аппаратура ИННК

 

       В ИННК применяется измерительная скважинная установка, состоящая из импульсного скважинного генератора нейтронов и расположенного на некотором фиксированном расстоянии (длина зонда) от него детектора нейтронов.  Модель скважинного прибора для работ методом ИННК представлена на рисунке.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Принцип работы скважинного генератора нейтронов  следующий. Мишень, представляющая собой  один из легких элементов( дейтерий, тритий, бериллий, литий и др.),бомбардируется потоком ускоренных заряженных реакций  ²D( d,n) ³He и ³T(d,n) ⁴He бомбардировки потоком ионов дейтерия (дейтонов) или трития.