НЕЙТРОННЫЙ КАРОТАЖ
метод геофизических
исследований, основанный на взаимодействии нейтронов с веществом горных
пород. В скважину опускают толстостенную стальную гильзу, содержащую нейтронный
источник и детектор, регистрирующий вторичное излучение. Последнее
возникает в результате взаимодействия нейтронов с атомными ядрами породы
(см. Нейтронные детекторы). Между источником и детектором устанавливается
фильтр из парафина, Pb или Bi, препятствующий прямому попаданию нейтронов
из источника в детектор. Сигналы детектора, усиленные я сформированные
с помощью электронных устройств, передаются по кабелю наверх для регистрации
и анализа. Перемещая гильзу вдоль скважины (рис.), записывают каротажную
диаграмму - зависимость скорости счёта сигналов or глубины. H. к. был впервые
осуществлён в США (Б. M. Понтекорво, 1941), в СССР развитие H. к.
связано с именами Б. Б. Лапука и Г. H. Флёрова.
Существует ок. 10 вариантов H. к.,
отличающихся типом нейтронного источника, видом вторичного излучения, а
также характером получаемой информации. В случае нейтрон-нейтронного каротажа
регистрируются тепловые нейгроны, образующиеся в результате замедления
в горной породе быстрых нейтронов источника (см. Замедление нейтронов).
При
нейтронном
-каротаже регистрируются--кванты,
возникающие при захвате медленных нейтронов ядрами (см. Медленные нейтроны).
В
этих вариантах H. к. с источником непрерывного действия определяется относит,
количество водорода в пластах. T. к. водород - наиболее эффективный замедлитель
нейтронов, то в породах с порами, заполненными водой или нефтью, нейтроны
замедляются уже на небольших расстояниях от источника. Напр., в песчанике
с 20%-ной пористостью расстояние, в к-ром ок. 60% нейтронов источника (с
энергией 5 Мэв) становятся тепловыми,- порядка неск.
см. Число
тепловых нейтронов (или-квантов
радиационного
захвата), достигающих при этом детектора, невелико, т. к. расстояние
до него существенно больше (30-50 см).
С уменьшением содержания водорода
в пласте длина замедления растёт, нейтроны становятся тепловыми в области,
более близкой к детектору, и число его отсчётов увеличивается. T. о., минимумы
на каротажной диаграмме соответствуют пластам с повыш. содержанием водорода.
Кроме пористых пластов (песчаника,
известняка) с водой или нефтью, диаграммы H. к. дают возможность выделить
более плотные пласты, границы пластов, глинистые прослойки, а также границы
между жидкостью и газом, что даёт возможность применять H. к. при поисках
месторождений газа.
H. к. с источником непрерывного действия
не даёт, однако, возможности надёжно отличать пласты, насыщенные водой
и нефтью, т. к. они как замедлители нейтронов неразличимы. Для этой цели
эффективнее оказался H. к. с импульсным источником (импульсный H. к.).
Пластовая вода обычно содержит минеральные соли, напр. NaCl, в то время
как в нефти они отсутствуют. Из-за поглощения нейтронов в Cl время жизни
тепловых нейтронов в пласте, содержащем воду, меньше, чем в нефтяном пласте.
В импульсном H. к. нейтроны испускаются в течение коротких интервалов времени
- от 1 до 10 мксек, а регистрируются лишь те сигналы от детектора,
к-рые приходят через время t> после нейтронного
импульса. При этом число регистрируемых сигналов будет зависеть от.
B пласте, содержащем воду, для к-рого.
невелико, к моменту t остаётся мало нейтронов и интенсивность регистрации
мала. В пласте же, насыщенном нефтью,
больше и нейтронов остаётся больше. В районах с сильной минерализацией
пластовых вод (200 г NaCl на 1 л) достигаются десятикратные различия
в показателях прибора против нефте-и водонасыщенных участков пласта. Импульсный
H. к. получил распространение после создания малогабаритных импульсных
нейтронных генераторов.
В H. к. с регистрацией-квантов
применяются сцинтилляционный счётчик и полупроводниковые детекторы,
обладающие высокой разрешающей способностью. Измерение спектра-квантов
радиационного захвата позволяет осущрст-влять элементный анализ горных
пород. Используя при этом импульсный H. к., удаётся определять и спектр-лучей,
возникающих при неупругом рассеянии нейтронов на ядрах. Такой вариант H.
к. сулит возможность выделения нефтеносных пластов по содержанию С, т.
е. независимо от наличия солей в пластовых водах.
В СССР H. к. входит в комплекс обязательных
геофизич. работ, проводимых на всех скважинах, вводимых в строй. H. к.
применяется также для поиска пропущенных нефтяных горизонтов в старых скважинах.
После облучения породы нейтронами в
ней возникает радиоактивность, измерение к-рой даёт также информацию о
составе породы (нейтронно-активационный каротаж). Основанные на этом методы
H. к. применяются при поиске полезных ископаемых и в др. геологич исследованиях.
Лит.: Pontecorvo В., Neutron
well logging new geological method based on nuclear physics, "Oil and Gas
Journal", 1941/42, v. 40, № 18; Филиппов E. M., Прикладная ядерная геофизика,
M-, 1973; Основы импульсного нейтрон-нейтронного каротажа, M., 1965; А
р ц ы б а ш е в В. А., Ядерно-геофизическая разведка, M., 1972.
Б. Г. Ерозолимский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я