Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ннк), физические основы, назначение метода, решаемые задачи.
Быстрые нейтроны, вылетающие из источника замедляются при столкновениях с легкими ядрами. Чем больше водорода в пластах, тем быстрее нейтроны станут тепловыми. Будет высокая концентрация нейтронов с тепловой энергией. Измерительная установка состоит из источника и детектора, м/у ними экран. Рис.
(1-парафиносодержащий слой,2-кадмий содержащий слой,3-свинцовый слой,4-детектор тепловых нейтронов,5-источник быстрых нейтронов,6-детектор гамма метода). Длина зонда определяется как расстояние от середины источника до середины детектора ННМ. По длине зонда различают: зонды доинверсионные, инверсионные, заинверсионные. В Западной Сибири применяются заинверсионные зонды. Количество тепловых нейтронов в горной породе зависит: 1)от водородосодержания (чем больше водородосодержания, тем больше тепловых нейтронов 2)от хлоросодержания, тепловые нейтроны диффундируя по горной породе захватываются ядрами хлора. В нефтяных пластах водородосодержание такое же, как и в водоносных пластах при одинаковой пористости. Расчеты показывают различие в водородосодержании в водоносных и в нефтеносных пластах всего на 3% (это в пределах погрешности). Но отличия хлоросодержания в водоносном пласте несколько раз больше, поэтому плотность тепловых нейтронов в нефтеносном пласте будет высокая, а в водоносном – низкая. Форма кривой аналогична кривой гамма-метода. Приемы интерпретации идентичны. ННМ по тепловым нейтронам позволяет решать следующие задачи: 1)определять границы пластов 2)литологию пластов 3)выделять нефтеносные пласты.
Зависимость показаний метода ннк от свойств пород (водородосодержания, пористости, плотности).
ННК используется для расчленения геологического разреза по содержанию водорода. Поскольку при работе с зондами большой длины (заинверсионными) наблюдается обратная связь InHT с водородосодержанием, породы, имеющие в своем составе большое количество водорода, отмечаются низкими показателями ННК, а породы с малым водородосодержанием – высокими показателями. Нейтронное поле зависит от плотности среды так же, как γ-поле. В частности, скорость счета, измеренная доинверсионным зондом, растет с увеличением плотности. При изучении влажности грунтов в условиях неполного влагонасыщения результаты измерений будут зависеть от плотности скелета грунта. Если погрешность измерения влажности принять равной ∆m = 0,005, то допустимые колебания плотности скелета грунта составят ∆ρc = 0,02-0,05 г/см3. При значительных колебаниях плотности грунта в измерения влажности следует вносить поправку. Целесообразно сочетать измерения влажности ННМ с измерениями плотности ГГМ-П. Принципиальная возможность определения пористости пород с помощью ННМ основана на изменении водородсодержания вследствие уменьшения или увеличения количества заполняющих поры водородсодержащих жидкостей (воды, нефти) или газа (углеводорода). Подчиненный эффект вызывается изменением плотности породы. Применение ННМ для определения коэффициентов пористости и газонасыщенности на нефтяных и газовых месторождениях имеет свои особенности. Используют только каротажный вариант метода (ННК-Т и ННК-НТ). Если поры горной породы насыщены водой, коэффициент пористости равен объемной влажности (kn = m). С увеличением пористости растет водородсодержание и уменьшается плотность. Для заинверсионного зонда увеличение влажности вызывает уменьшение потока нейтронов, а уменьшение плотности, наоборот, приводит к росту потока. Определяющим является влияние влажности, поэтому нейтронное поле затухает.
Как расчеты, так и многочисленные эксперименты показывают, что в ограниченном диапазоне kп наблюдается линейная зависимость между потоком нейтронов и логарифмом коэффициента пористости:
N = a + b ln kп,
где а и b - постоянные коэффициенты. Линейность нарушается в области малых значений пористости (kп < 0,05-0,1) вследствие влияния области инверсии (даже для зондов большой длины) и в области высоких пористостей (kп > 0,4-0,5).