Нейтронно гамма каротаж

    

    1 – люминатор, 2 – корпус, 3 – отражатель,4 – фотоны, 5 – корпус ФЭУ, 6 – фотокатод, 7 – фокусирующий динод, 8 – диноды, 9 – анод

    Рисунок 6 Принципиальная схема сцинтилляционного счетчика 

    Принцип работы сцинтилляционного счётчика

    Сцинтилляционный  счетчик представляет собой сочетание  сцинтиллятора (фосфора) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). В комплект счетчика входят также источник электрического питания ФЭУ и радиотехническая аппаратура, обеспечивающая усиление и регистрацию импульсов ФЭУ. Иногда сочетание фосфора с ФЭУ  производится через специальную  оптическую систему (светопровод).

    Принцип действия сцинтилляционного счётчика состоит в следующем: заряженная частица, проходя через сцинтиллятор, наряду с ионизацией атомов и молекул  возбуждает их. Возвращаясь в невозбуждённое (основное) состояние, атомы испускают  фотоны. Излученный свет собирается – в спектральном диапазоне сцинтиллятора – на фотоприёмник. В качестве последнего часто служит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

    Фотоэлектронный умножитель представляет собой стеклянный цилиндр, откаченный до остаточного  давления не выше 10^-6 мм рт. ст., в торце которого расположено прозрачное плоское окно, на поверхность которого со стороны эвакуируемого объёма нанесён тонкий слой вещества с малой работой выхода электронов (фотокатод), обычно на основе сурьмы и цезия. Далее в эвакуированном пространстве располагается серия электродов – динодов, на которые с помощью делителя напряжения от источника электропитания подаётся последовательно возрастающая разность потенциалов. Диноды ФЭУ изготавливаются из вещества также с малой работой выхода электронов. Они способны при бомбардировке их электронами испускать вторичные электроны в количествах, превышающих число первичных в несколько раз. Последний динод является анодом ФЭУ. Основным параметром ФЭУ является коэффициент усиления при определённом режиме питания. Обычно ФЭУ содержит девять и более динодов и усиление первичного тока достигает для различных умножителей величин 10⁵ – 10¹⁰ раз, что позволяет получать электрические сигналы амплитудой от вольт до десятков вольт.

    Фотоны, попадая на фотокатод ФЭУ, в результате фотоэффекта выбивают электроны, в результате чего на аноде ФЭУ возникает электрический импульс, который далее усиливается динодной системы за счёт механизма вторичной электронной эмиссии. Анодный токовый сигнал ФЭУ – через усилитель или непосредственно - подается на вход измерительного прибора – счетчика импульсов, осциллографа, аналого- цифрового преобразователя и т.п. Амплитуда и длительность импульса на выходе определяются свойствами, как сцинтиллятора, так и ФЭУ.

    В ряде случаев на выходе усилителя  наблюдается большое число импульсов (обычно малых по амплитуде), не связанных  с регистрацией ядерных частиц, а  именно, импульсов собственных шумов  ФЭУ и ускорителя. Для устранения шумов между усилителем и счётчиком  импульсов включается интегральный амплитудный дискриминатор, пропускающий лишь те импульсы, амплитуды которых  больше некоторого значения порогового напряжения.

    Детектирование  нейтральных частиц (нейтронов, γ-квантов) происходит по вторичным заряженным частицам, образующимся при взаимодействии нейтронов и γ-квантов с атомами сцинтиллятора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3 Применение нейтронно-гамма метода на нефтяных месторождениях. 

  Коэффициент открытой пористости межзерновых коллекторов определяют по данным метода сопротивлений, межзерновых терригенных коллекторов при наличии благоприятных условий — по данным метода собственных потенциалов. Коэффициент общей пористости устанавливают по результатам стационарного нейтронного метода НГМ , метода рассеянного излучения в коллекторах мономинерального состава как межзерновых, так и со сложным строением пор — в общем случае трещинно-кавернозно-межзерновых.

  Коэффициент общей пористости коллекторов сложного минерального состава находят, комплексируя методы нейтронный и гамма-гамма-метод, нейтронный и акустический, гамма-гамма-метод и акустический.

  Коэффициент трещиноватости в сложных карбонатных и терригенных коллекторах определяют по данным специальных исследований методом сопротивлений при заполнении ствола скважины двумя растворами различной минерализации (метод двух растворов). Коэффициент общей пористости разделяют на компоненты — коэффициент вторичной (эффективной) пористости и коэффициент межзерновой пористости матрицы в сложных карбонатных коллекторах, комплексируя методы ядерные, акустические и сопротивления.

  По  данным нейтронно-гамма метода определяют объемное водосодержание w_n терригенных и карбонатных пород, коллекторов и неколлекторов с любой структурой по-рового пространства. В породе, не содержащей в скелете минералов с химически связанной (кристаллизационной) водой, объемное водосодержание равно коэффициенту общей пористости w=k_{n общ} В породах, содержащих в скелете химически связанную воду, к _п,_общ меньше w_n на величину объемного содержания в породе химически связанной воды. Типичные примеры пород, содержащих химически связанную воду, — терригенные глинистые породы, карбонатные породы, содержащие нерастворимый остаток, часть которого представлена глинистыми минералами, гипс. Для глинистых терригенных пород к_{п общ} рассчитывают по формуле

  к _{п, общ} =w_п-w_гл к _{гл                                                              (10)}

где w_n — объемное содержание химически связанной воды в глине данного минерального состава; к_гл — коэффициент объемной глинистости породы.

  Для карбонатных пород, содержащих нерастворимый  остаток, к_{п общ} вычисляют по формуле

  к _{п, общ} =w_п-w_но к_{но                                                              (11)}

где w _но — объемное содержание химически связанной воды в нерастворимом остатке; к_но — коэффициент объемного содержания нерастворимого остатка.

  Для карбонатных пород, содержащих гипс, к_п,общ вычисляют по формуле

  к _{п, общ} =w_п-w_гипс к _{гипс                                                          (12)}

где параметры w_гипс и к_гипс имеют смысл, аналогичный изложенному для формул (1V.18), (IV. 19), но применительно к гипсу.

  Величины w_гл, w_но определяют в лаборатории на пробах глинистого цемента или нерастворимого остатка из образцов керна изучаемых пород либо вычисляют по уравнениям (VI.18) и (VI.19) относительно этих величин, используя коэффициент к _{п, общ} найденный по данным другого геофизического метода. Значение w_гипс берут из таблиц. Коэффициенты к _гл, к_но находят по диаграммам методов СП или ГМ, коэффициент к _гипс — по данным комплексной интерпретации ННМ-Т и ГГМ или по результатам петрографического анализа представительного керна.

  Коэффициент к _{п, общ} по данным НГМ определяют по следующей схеме.

  В пласте, выделенном в разрезе для  исследования, находят w_n. Кривую

I_ny=f(w) или I_nn=f(w) в зависимости от того, диаграмма какого метода используется, выбирают по альбому палеток с учетом типа скважинного радиометра, диаметра скважины и состава жидкости, заполняющей ее, минерального состава скелета породы.

  При отсутствии в породе минеральных  компонентов с химически связанной  водой полагают к_{п общ} = w_п. При наличии в породе таких компонентов величину к_{п общ} вычисляют по одной из приведенных выше формул, соответствующей изучаемой породе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение 

    Ядерно-геофизические методы разведки являются средством анализа горных пород в широком смысле этого слова, их помощью можно определять вещественный состав горных пород и полезных ископаемых, а также такие свойства, как плотность, влажность, пористость и некоторые другие. Ядерно-физические методы применяют при поисках и разведке самых различных полезных ископаемых. По своей сути и по занимаемому положению они являются частью геофизических методов разведки и органически входят в геологоразведочное производство. Ядерно-геофизические методы разведки основаны на использовании излучений естественных и искусственных радиоактивных элементов. Методы изучения естественной радиоактивности - радиометрия - исторически развивались обособленно и в настоящее время разработаны более детально, чем методы искусственной радиоактивности. Обычно под ядерно-геофизической разведкой снимают методы, основанные на использовании искусственных источников ионизирующих излучений.

    Существует несколько десятков ядерно-геофизических методов, но практическое применение нашли не все. Они условно делятся на две группы: γ-методы, основанные на использовании источников γ-излучения и изучении γ-полей, и нейтронные методы, в которых изучают поля нейтронов или связанное с нейтронным полем γ-излучения. Ядерно-геофизические методы в настоящее время широко применяются при разведке угольных, нефтяных и рудных месторождений.

  Разработаны геофизические методы определения коэффициентов пористости и нефтегазонасыщения продуктивных коллекторов. Коэффициент пористости находят по данным индивидуальной интерпретации отдельных геофизических методов для простых коллекторов и по данным комплексной интерпретации геофизических методов в коллекторах, имеющих сложную структуру порового пространства или сложный минеральный состав. Коэффициент нефтегазонасыщения получают в основном по данным метода сопротивлений. Раздельно коэффициенты нефте- и газонасыщения определяют по данным нейтронных методов или путем комплексирования метода сопротивлений со стационарными нейтронными методами.

    Ядерно-физические методы дают возможность изучать  химический состав нерадиоактивных  руд и пород в обнажениях, горных выработках, скважинах или в отбитой  массе с высокой точностью, не уступающей сложным лабораторным химическим анализам.

    Собственно  ядерногеофизические методы, составляющие главный арсенал современных средств ядерной геофизики и основанные на многообразных эффектах взаимодействия ядерных излучений с земным веществом, возникли несколько позднее 
 

    Список  использованных источников 

    

1. Пак Ю. Н. «Курс лекции по ядерной геофизике». Часть 1..
2. В.В. Нагля, Л.И. Овчинников. Радиометрические и геофизические методы разведки. Изд-во «Недра», 1982.
3. В. А. Мейер, П. А. Ваганов, Г. А. Пшеничный. Методы ядерной геофизики. Изд-во « Ленингр. Ун-ра», 1988.
4. В.М. Добрынин . Б.Ю. Вендельдштейн. Р.А. Резванов. А.Н. Африкян. «Геофизические исследования скважин »Изд-во «Нефть и газ» 2004

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Содержание

Введение……………………………………………………………………………

1 Теоретические основы метода газа ……………………………………………

1.1.1 Взаимодействие  нейтронов с веществом…………………………………..

1.1.2 Взаимодействие  гамма излучения с веществом…………………………...