Neutronen loggen. Methoden voor goed loggen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Neutronenkap en zijn varianten behoren tot de stralingsmethoden van geofysisch onderzoek. Afhankelijk van het type gedetecteerde straling (neutronen of gammafotonen) zijn er verschillende modificaties van deze technologie. Downhole-apparatuur heeft een vergelijkbare lay-out. Neutronenregistratie maakt het mogelijk om een van de belangrijkste indicatoren van een olie- en gashoudende formatie te bepalen - de porositeitscoëfficiënt, en om reservoirs te verdelen op basis van het type vloeistoffen dat ze bevatten.

Methoden van geofysisch onderzoek

In de geofysica worden verschillende methoden voor het bestuderen van gesteenten gebruikt, die in 2 grote groepen kunnen worden verdeeld: elektrisch (elektromagnetisch) en niet-elektrisch. De eerste groep omvat de volgende methoden:

• Onderzoek met ongerichte sondes: o schijnbare weerstandsmethode; o microsonde; weerstand; o huidige logging.
• Gerichte sondemethoden: olaterale houtkap; o afwijkende logging.
• Elektromagnetische technieken: o inductieregistratie; o elektromagnetische golfregistratie; o radiogolfmethode in het boorgat.
• Methoden voor het meten van elektrochemische activiteit: o methode voor spontane oriëntatiepotentiaal; o methode van elektrodepotentialen; o evoked potentiële methode.

De tweede groep omvat de volgende technologieën:

• Seismo-akoestische methoden: o akoestische logging (inclusief gereflecteerde golfmethode); o verticale putprofilering; o cross-well akoestische transilluminatie; o seismisch.
• Kernfysica-methoden.
• Thermische houtkap.
• Magnetische onderzoeksmethoden: o magnetische prospectie van boorgaten; o magnetische gevoeligheidsregistratie; o nucleaire magnetische logging.
• Downhole zwaartekrachtverkenning.
• Gas- en mechanische houtkap.

Radiometrische methoden

Kernfysica-onderzoeksmethoden omvatten een grote groep technologieën:

• gamma ray logging (meting van natuurlijke radioactiviteit);
• gamma-gamma-methode;
• neutronenmethoden;
• tagged atoomtechnologie;
• activatie gamma methode.

Deze methoden zijn een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de geologische formaties die door een put worden doorsneden. Ze zijn gebaseerd op het meten van de parameters van ioniserende straling die wordt uitgezonden door de kernen van atomen van stoffen in het gesteente. Zoals akoestische logging, radiometrische methodenkunnen worden onderverdeeld in methoden die natuurlijke en kunstmatige velden (straling) meten. Als radioactieve deeltjes worden die met het hoogste doordringende vermogen gebruikt - neutronen (n) en gammaquanta.

Essentie van neutronentechnologieën

Neutronenkap is een van de methoden van geofysisch onderzoek, dat gebaseerd is op de impact van een snelle neutronenflux. Als gevolg hiervan worden ze afgeremd, verspreid en opgenomen in de rots.

Downhole-sondes voor neutronenregistratie bevatten de volgende hoofdeenheden:

• radioactieve stralingsbron;
• deeltjesteller (n of gammaquanta);
• filters die directe straling van de bron naar de detector uitsluiten.

Neutronenkenmerken van gesteenten

Bij het raken van rotsen vertragen snelle neutronen en verliezen ze energie door interactie met atomen. In deze toestand verdwijnen ze in de materie en worden ze in fracties van milliseconden opgevangen door de kernen van atomen van chemische elementen.

De meest intense moderator is waterstof. Het korte pad dat een neutron aflegt voordat het een thermische toestand bereikt, is kenmerkend voor gesteenten met een hoog waterstofgeh alte (met olie en water verzadigde reservoirs, mineralen, die veel kristalwater bevatten).

De volgende neutronenkenmerken van gesteenten worden onderscheiden:

1. De manier om snel te vertragenneutronen naar een thermische toestand (waarin de energie van een deeltje de waarde benadert van de gemiddelde kinetische energie van de thermische beweging van moleculen en atomen van het gesteente).
2. Diffusielengte (het pad van de plaats van verschijning van een thermisch neutron tot zijn absorptie).
3. De levensduur van deeltjes in thermische toestand.
4. Verstrooiingsindex in steen.
5. Migratielengte van de deeltjes (totale afgelegde afstand tijdens vertraging en diffusie).

In de praktijk worden deze eigenschappen geëvalueerd met behulp van de conditionele neutronenporositeitscoëfficiënt.

Rassen

Neutron-logging omvat verschillende soorten onderzoeken die verschillen in 2 hoofdcriteria:

• Bedrijfsmodus stralingsbron: o stationaire methoden; o impulsmethodes (voornamelijk gebruikt na putmantel).
• De aard van de geregistreerde secundaire straling: o n-neutronenregistratie (meet het aantal n gesteentesubstanties dat door atoomkernen wordt verspreid); o neutronen-gamma-methode (ɣ-straling als gevolg van de vangst van n); o neutronenactiveringsregistratie (ɣ-straling van kunstmatige radionucliden die vrijkomen bij absorptie van n).

De modificatie van loggen hangt voornamelijk af van het type detector (helium, scintillatie, halfgeleidertellers) en omringende filters. Stationaire methoden zijn opgenomen in het complex van verplichte studies bij het boren van exploratieputten.

Neutron-neutronentechniek

Deze methode van geofysisch onderzoek is gebaseerd op de eersteneutronenkenmerken van gesteenten en kent 2 varianten: registratie van thermische of epithermische neutronen. De energie van de laatste is iets groter dan de thermische energie van atomen.

Waterstof onder alle elementen is abnormaal, niet alleen in termen van de verstrooiingsgeometrie, maar ook in termen van het energieverlies van een neutron bij een botsing ermee. Gasreservoirs worden gekenmerkt door hogere meetwaarden dan met water en olie verzadigde reservoirs, omdat het specifieke waterstofgeh alte daarin lager is.

Hoe groter de porositeit van het olie- en gasreservoir, hoe lager de meetwaarden van de epithermische n-methode. Met de gegevens die zijn verkregen tijdens de neutronen-neutronenregistratie, kunt u de porositeitsfactor berekenen. Door de verminderde gevoeligheid van epithermische deeltjestellers heeft deze methode een lagere statistische nauwkeurigheid.

Thermische neutronen worden over een langere weg uit een radioactieve bron verwijderd dan epithermische, en hun gemiddelde levensduur wordt bepaald door een omgekeerd evenredig verband met het geh alte aan chloor, boor en zeldzame aardelementen. Chloor is aanwezig in formatiewateren met een hoog zoutgeh alte. Olie- en gashoudende gesteenten worden gekenmerkt door een langer bestaan van thermische deeltjes. Deze eigenschap is de basis van het principe van de neutron-neutronenmethode voor metingen door thermische n.

Neutronen gammastraling registreren

Neutron-gammastralingsonderzoek meet gammastraling, die wordt gevormd tijdens de opname van thermische n. Aquifers onderscheiden zich door 15-20% hogere waarden dan oliehoudende watervoerende lagen(met dezelfde porositeit). Een significant verschil met eerdere methoden is dat de meetwaarden van deze technologie toenemen met een toename van het zoutgeh alte van de boorvloeistof.

Aangezien neutronen-gamma-logging ook natuurlijke radioactieve achtergrond in gesteenten registreert, worden correctiefactoren geïntroduceerd om de resultaten te interpreteren. In olie- en gasbronnen wordt deze methode voor dezelfde doeleinden gebruikt als de neutronen-neutronentechniek - de scheiding van gesteenten op basis van het verschillende waterstofgeh alte, de bepaling van de porositeitscoëfficiënt, de identificatie van gas-vloeistof- en water-oliecontact in een omhulde put. Er zijn ook gecombineerde methoden die n- en gammastraling detecteren, wat de nauwkeurigheid van metingen verbetert.

Pulstechnologie

Pulsregistratie is een soort neutronenonderzoeksmethode gebaseerd op de emissie van neutronen over korte tijdsintervallen (100-200 microseconden). Er zijn ook 2 modificaties van deze technologie:

• registratie van thermische n;
• meting van ɣ-quanta van stralingsvangst.

Door een van deze parameters te registreren voor 2 tijdwaarden, verkrijgt men de gemiddelde levensduur van thermische neutronen in de reservoirgesteenten. Hiermee kunt u de aanwezigheid van bepaalde chemische elementen beoordelen. Watervoerende lagen hebben aanzienlijk lagere waarden voor langere vertragingen dan olie- en gasreservoirs.