Импульсные нейтронные методы

При импульсных нейтронных методах источник испускает ней­троны в течение сравнительно коротких интервалов времени Δt = 100÷200 мкс (рис. 44, а). Такие импульсы источника пов­торяются периодически с периодом Т = 10^-3—10^-1 с^-1т. е. 10-10³ раз в 1 с. С помощью специальной схемы — временного анализатора регистрация излучения осуществляется не непре­рывно, а лишь в некоторые (специально выбранные) интервалы времени.

В настоящее время получили применение две модификации импульсных нейтронных методов — с регистрацией тепло­вых нейтронов (ИННМ) и гамма-квантов радиа­ционного захвата (ИНГМ). Регистрация нейтронов (и гамма-квантов) в этих методах осуществляется в интервале между двумя импульсами источника через некоторое время за­держки t после каждого импульса, составляющее от нескольких сотен до двух-трех тысяч микросекунд (см. рис. 44, а).

Быстрые нейтроны, испускаемые импульсным источником, замедляются до тепловой энергии в среднем за время, составляющее не более нескольких десятков микросекунд, и при даль­нейшей диффузии поглощаются ядрами среды. После оконча­ния процесса замедления плотности нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата уменьшаются во времени примерно по закону

, (II.11)

т. е. на каждые τ с уменьшаются в е раз.

Регистрируя тепловые нейтроны (ИННМ) или гамма-кванты (ИНГМ) при двух значениях времени задержки или более, можно определить среднее время жизни тепловых нейтронов в горной породе τ, которое, как указывалось выше, позволяет судить о концентрации элементов, имеющих высокое сечение поглощения тепловых нейтронов.

Рис. 44. Распределение плотностей тепловых нейтронов n_т во времени при ИННМ (а) и пример обработки его результатов (б).

Заштрихован импульс источника

Импульсы источника повторяются через небольшое - время (обычно 10—400 раз в 1 с) и при ИНЫМ (ИНГМ) регистриру­ется интенсивность тепловых нейтронов (гамма-квантов) дли некоторого значения времени задержки t, усредненная по боль­шому числу импульсов источника. Измерения при ИННМ (ИНГМ) выполняют либо при движении прибора по стволу скважины (и в результате получают непрерывные диаграммы для двух-трех каналов с различными значениями времени за­держки), либо иногда при неподвижном приборе (на точках) для повышения точности.

В первом случае о значении τ судят по отношению показа­ний на двух каналах: чем меньше τ, тем больше различаются эти показания. Количественное определение τ получают по фор­муле (предполагается, что ширина «окон» Δt в обоих каналах одинакова)

(II.12)

где t₁ и t₂ — время задержки для двух каналов; I₁ и I₂ — пока­зания (скорость счета) для тех же каналов.

В настоящее время разработана аппаратура для не­прерывного вычисления τ в процессе замеров и получе­ния непосредственно диаграмм изменения τ по стволу скважи­ны. В случае измерений на точках (с неподвижным прибором) интенсивность нейтронов или гамма-квантов обычно определя­ют при большом числе значений времени задержки t_i (i = 1, 2, ...) и строят график зависимости логарифма показаний lnI от t (рис. 44, б). Такой график позволяет точнее определить значение τ как величину, обратную коэффициенту накло­на кривой lnI от f(t) при больших t.

При малых временах задержки t наклон кривой зависит (кроме τ) также от диаметра скважины и свойств среды, за­полняющей скважину. При больших значениях t такое влияние постепенно исчезает, что является преимуществом импульсных методов. Другое их преимущество заключается в большей по сравнению со стационарными методами чувствительности к со­держанию элементов, сильно поглощающих нейтроны. В нефтя­ных и газовых скважинах это позволяет различать продуктив­ные и водоносные пласты при сравнительно малой минерализа­ции пластовых вод (от 20—30 г/л). При большей минерализа­ции вод решение этой задачи возможно даже по результатам измерения при одном значении времени задержки. При прочих равных условиях водоносные пласты отмечаются гораздо мень­шими показаниями ИННМ при больших временах задержки t по сравнению с нефтеносными пластами.

Оба импульсных метода дают примерно одинаковые резуль­таты. При ИНГМ влияние скважины несколько меньше, чем при ИННМ, но преимуществом последнего является отсутствие влияния естественного гамма-излучения, доля которого при ИНГМ на больших временах задержки значительна. Точка записи зонда ИННМ и ИНГМ совпадает с серединой детек­тора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: