Registrazione dei neutroni. Ben metodi di registrazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il disboscamento di neutroni e le sue varietà appartengono ai metodi di radiazione della ricerca geofisica. A seconda del tipo di radiazione rilevata (neutroni o fotoni gamma), ci sono diverse modifiche di questa tecnologia. L'attrezzatura da fondo pozzo ha un layout simile. La registrazione dei neutroni consente di determinare uno degli indicatori più importanti di una formazione di petrolio e gas: il coefficiente di porosità, nonché di dividere i giacimenti per il tipo di fluidi in essi contenuti.

Metodi di rilevamento geofisico

In geofisica vengono utilizzati diversi metodi per lo studio delle rocce, che possono essere divisi in 2 grandi gruppi: elettrici (elettromagnetici) e non elettrici. Il primo gruppo include i seguenti metodi:

• Ricerca con sonde sfocate: o metodo della resistività apparente; o microsondaggio; o resistività; o registrazione corrente.
• Metodi sonda focalizzata: oregistrazione laterale; o registrazione divergente.
• Tecniche elettromagnetiche: o registrazione a induzione; o registrazione elettromagnetica delle onde; o Metodo delle onde radio a fondo pozzo.
• Metodi per la misurazione dell'attività elettrochimica: o metodo del potenziale di orientamento spontaneo; o metodo dei potenziali degli elettrodi; o metodo del potenziale evocato.

Il secondo gruppo include le seguenti tecnologie:

• Metodi sismoacustici: o registrazione acustica (compreso il metodo dell'onda riflessa); o profilatura verticale del pozzo; o transilluminazione acustica cross-well; o sismico.
• Metodi di fisica nucleare.
• Registrazione termica.
• Metodi di ricerca magnetica: o prospezione magnetica di trivellazione; o registrazione della suscettibilità magnetica; o registrazione magnetica nucleare.
• Esplorazione gravitazionale in profondità.
• Registrazione di gas e meccanica.

Metodi radiometrici

I metodi di ricerca in fisica nucleare includono un ampio gruppo di tecnologie:

• Registrazione dei raggi gamma (misurazione della radioattività naturale);
• metodo-gamma-gamma;
• metodi neutronici;
• tecnologia atomica con tag;
• metodo gamma di attivazione.

Questi metodi sono un potente strumento per studiare le formazioni geologiche intersecate da un pozzo. Si basano sulla misurazione dei parametri delle radiazioni ionizzanti emesse dai nuclei degli atomi delle sostanze contenute nella roccia. Come la registrazione acustica, i metodi radiometricipuò essere suddiviso in metodi che misurano i campi naturali e artificiali (radiazioni). Come particelle radioattive, vengono utilizzate quelle che hanno il più alto potere di penetrazione: neutroni (n) e quanti gamma.

Essenza delle tecnologie dei neutroni

La registrazione dei neutroni è uno dei metodi di ricerca geofisica, che si basa sull'impatto di un flusso di neutroni veloce. Di conseguenza, vengono rallentati, dispersi e assorbiti nella roccia.

Le sonde downhole per la registrazione dei neutroni contengono le seguenti unità principali:

• sorgente di radiazioni radioattive;
• contatore di particelle (n o gamma quanti);
• filtri che escludono la radiazione diretta dalla sorgente al rivelatore.

Caratteristiche dei neutroni delle rocce

Quando colpiscono le rocce, i neutroni veloci rallentano e perdono energia a causa dell'interazione con gli atomi. In questo stato, si dissipano nella materia e vengono catturati dai nuclei degli atomi degli elementi chimici in frazioni di millisecondo.

Il moderatore più intenso è l'idrogeno. Il breve percorso che un neutrone compie prima di raggiungere uno stato termico è caratteristico delle rocce ad alto contenuto di idrogeno (serbatoi saturi di olio e acqua, minerali, che contengono molta acqua di cristallizzazione).

Si distinguono le seguenti caratteristiche dei neutroni delle rocce:

1. Il modo per rallentare velocementeneutroni ad uno stato termico (in cui l'energia di una particella si avvicina al valore dell'energia cinetica media del moto termico delle molecole e degli atomi della roccia).
2. Lunghezza di diffusione (il percorso dal luogo di apparizione di un neutrone termico al suo assorbimento).
3. La durata delle particelle in uno stato termico.
4. Indice di dispersione nel rock.
5. Lunghezza di migrazione delle particelle (distanza totale percorsa durante la decelerazione e la diffusione).

In pratica, queste proprietà vengono valutate utilizzando il coefficiente di porosità del neutrone condizionale.

Varietà

La registrazione dei neutroni include diversi tipi di sondaggi che differiscono in 2 criteri principali:

• Modalità di funzionamento della sorgente di radiazioni: o metodi stazionari; o metodi ad impulso (usati principalmente dopo l'intelaiatura del pozzo).
• La natura della radiazione secondaria registrata: o registrazione di n-neutroni (misurare il numero n di sostanze rocciose sparse dai nuclei atomici); o metodo dei neutroni gamma (ɣ radiazione risultante dalla cattura di n); o registrazione dell'attivazione dei neutroni (ɣ-radiazioni di radionuclidi artificiali rilasciati durante l'assorbimento di n).

Le modifiche alla registrazione dipendono principalmente dal tipo di rivelatore (elio, scintillazione, contatori a semiconduttore) e dai filtri circostanti. I metodi stazionari sono inclusi nel complesso degli studi obbligatori durante la perforazione di pozzi esplorativi.

Tecnica neutrone-neutrone

Questo metodo di ricerca geofisica si basa sul primocaratteristiche dei neutroni delle rocce e ha 2 varietà: registrazione dei neutroni termici o epitermici. L'energia di quest'ultimo è leggermente maggiore dell'energia termica degli atomi.

L'idrogeno tra tutti gli elementi è anomalo non solo in termini di geometria di scattering, ma anche in termini di perdita di energia di un neutrone in caso di collisione con esso. I serbatoi di gas sono caratterizzati da letture più elevate rispetto ai serbatoi saturi di acqua e olio, poiché il contenuto specifico di idrogeno in essi contenuto è inferiore.

Maggiore è la porosità del giacimento di petrolio e gas, minori saranno le letture del metodo n epitermico. I dati ottenuti durante la registrazione neutrone-neutrone, consentono di calcolare il fattore di porosità. A causa della ridotta sensibilità dei contatori di particelle epitermiche, questo metodo ha una precisione statistica inferiore.

I neutroni termici vengono rimossi da una sorgente radioattiva per un percorso più lungo rispetto a quelli epitermici e la loro vita media è determinata da una relazione inversamente proporzionale rispetto al contenuto di cloro, boro e terre rare. Il cloro è presente nelle acque di formazione ad alta salinità. Le rocce contenenti petrolio e gas sono caratterizzate da un'esistenza più lunga di particelle termiche. Questa proprietà è alla base del principio del metodo di misura neutrone-neutrone mediante termica n.

Registrazione dei raggi gamma di neutroni

La ricerca sui raggi gamma di neutroni misura la radiazione gamma, che si forma durante la cattura del n. Le falde acquifere si distinguono per letture maggiori, rispetto a quelle petrolifere, del 15-20%(con la stessa porosità). Una differenza significativa rispetto ai metodi precedenti è che le letture di questa tecnologia aumentano con l'aumento della salinità del fluido di perforazione.

Poiché la registrazione della gamma di neutroni registra anche il fondo radioattivo naturale nelle rocce, vengono introdotti fattori di correzione per interpretare i risultati. Nei pozzi di petrolio e gas, questo metodo viene utilizzato per gli stessi scopi della tecnica neutrone-neutrone: la separazione delle rocce in base al diverso contenuto di idrogeno, la determinazione del coefficiente di porosità, l'identificazione del contatto gas-liquido e acqua-olio in un pozzo. Esistono anche metodi combinati che rilevano le radiazioni n e gamma, il che migliora l'accuratezza delle misurazioni.

Tecnologia a impulsi

La registrazione degli impulsi è un tipo di metodo di ricerca sui neutroni basato sull'emissione di neutroni in brevi intervalli di tempo (100-200 microsecondi). Ci sono anche 2 modifiche di questa tecnologia:

• registrazione termica n;
• misurazione di ɣ-quanta di cattura delle radiazioni.

Registrando uno di questi parametri per 2 valori temporali, si ottiene la vita media dei neutroni termici nelle rocce serbatoio. Ciò consente di giudicare la presenza di determinati elementi chimici. Le falde acquifere hanno letture significativamente più basse per ritardi più lunghi rispetto ai giacimenti di petrolio e gas.