Геофизические методы исследования скважин - Курсовая работа

Геофизические методы - сравнительно молодые методы поисков и разведки полезных ископаемых, но в связи с их большой глубинностью и высокой производительностью они развивались быстрыми темпами. Среди геофизических методов для обследования скважин различного типа существуют ядерные методы, которые являются высоко эффективными методами исследования скважин для определения целого ряда параметров (плотность, пористость, содержание водорода, зольность углей). Ядерные методы имеют большое преимущество перед электрическими, так как раскрывают больший спектр возможностей для обследования скважин как с открытом, так и с закрытым стволом. Например, принципиально не может существовать альфа-каротаж в скважине, так как у альфа-частиц крайне низкая проникающая способность (свободный пробег ввоздухе составляет около 10 см , в листе фольги - меньше микрона ).Суть метода отражена в его названии (буквы НГ): породу, а именно стенки скважины облучают постоянным потоком нейтронов, а в ответ регистрируют образовавшееся гамма-излучение.Так же, мы выяснили, что природного нейтронного излучения не существует, поэтому необходимо искусственно облучать вещество источником. К источникам нейтронного излучения, применяемым в нейтронных методах, предъявляется ряд требований: достаточно постоянный выход нейтронов в течение длительного времени; низкий уровень побочного гамма-излучения; небольшая стоимость и минимальные затраты на обслуживание; небольшие габариты. Наряду с ампульными источниками, нейтронными источниками служат ускоритель заряженных частиц, ядерные реакторы и термоядерные установки. Нейтроны получаются за счет бомбардировки ядер легких элементов (мишени) потоком элементарных частиц. Вне зависимости от типа излучателя и материала мишени нейтронные источники различаются по энергетическому составу нейтронов, по скорости распада, по природе и интенсивности сопровождающего излучения, по общему выходу нейтронов.Нейтроны являются одними из частиц, находящихся в ядрах атомов и могут быть испущены при их делении или при ядерных реакциях; что и происходит благодаря источнику нейтронного излучения, который находится в приборе.Нейтроны не имеют электрического заряда, а значит, при движении в веществе не взаимодействуют с электронными оболочками атомов, поэтому проникающая способность нейтронов очень велика. В результате соударения нейтронов с ядрами вещества природа последних не изменяется, а сами нейтроны рассеиваются на атомных ядрах. Если нейтрон ударяется о ядро атома мишени, масса которого намного больше, чем он сам, он отскакивает от мишени, как мячик для крикета отскочивший рикошетом от чего-либо, и теряет очень мало энергии. Аналогично, если нейтрон сталкивается с мишенью, которая меньше, чем он сам, мишень будет вытолкнута, как мячик для крикета отталкивает мячик для настольного тенниса, и очень малая часть энергии теряется нейтроном. Однако, если нейтрон соударяется с протоном или нейтроном, энергия падающего нейтрона делиться между частицей-мишенью и нейтроном.Действие всех детекторов ядерного излучения, в том числе и детекторов гамма-излучения, основано на эффектах ионизации или возбуждения атомов вещества детектора заряженными частицами, образующимися в процессах взаимодействия регистрируемого излучения с веществом детектора.Сцинтилляционный счетчик - прибор для регистрации ядерных излучений и элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов, гамма-квантов, мезонов и т. д.), основными элементами которого являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)Ионизирующая частица, попавшая детектор, производит пары электрон-дырка, которые собираются электрическим полем, приложенным к электродам детектора. Величина соответствующего электрического импульса пропорциональна энергии, потерянной частицей или гамма-квантом в детекторе.Прибор для проведения нейронного гамма-каротажа представляет собой стальную гильзу, которая может весить от десятка килограмм, до более сотни, в зависимости от типа модуля. Диаметр гильзы, естественно должен быть такой, чтобы прибор спокойной проходил в стенках скважины, но был не далеко от них. Основную часть всего прибора составляет зонд. Зонд - это расстояние от детектора излучения до источника нейтронов; так же это называют длинной зонда (L). Находится источник внутри прибора, но внедряется туда каждый раз перед началом исследований.Ядерный, как и любой другой каротаж, зависит от скорости спуска-подъема геофизического зонда. Если зонд имеет слишком большую скорость перемещения, он может просто не успевать измерять меняющиеся параметры, а для ядерных методов это особенно актуально, так как многие ядерные реакции идут часами. Более того, нашли свое применение и раздельные измерения, когда второе измерение проводят в той же самой скважине, тем же самым прибором с той же самой скоростью, но спустя довольно продолжительное время, пока не завершатся все инициированные под землей ядерные реакции.Рисунок 4.1.1наглядно показывает зависимость с

Содержание

Введение

1. Физические основы

1.1 Источник нейтронов

1.2 Взаимодействие нейтронов с веществом

2. Детекторы

2.1 Сцинтилляционный счетчик

2.2 Полупроводниковые детекторы

3. Оборудование

4. Интерпретация

4.1 Факторы, влияющие на показания НГК

4.2 Литологическое расчленение разрезов

4.3 Определение границ мощностей пластов

4.4 Определение коэффициента пористости

5. Области применения и вывод

Список использованной литературы

Геофизические методы - сравнительно молодые методы поисков и разведки полезных ископаемых, но в связи с их большой глубинностью и высокой производительностью они развивались быстрыми темпами. В настоящее время геофизические методы стали неотъемлемой частью геологического картирования, поисков и разведки полезных ископаемых, решения инженерно - геологических и гидрогеологических задач.

Среди геофизических методов для обследования скважин различного типа существуют ядерные методы, которые являются высоко эффективными методами исследования скважин для определения целого ряда параметров (плотность, пористость, содержание водорода, зольность углей). Ядерные методы имеют большое преимущество перед электрическими, так как раскрывают больший спектр возможностей для обследования скважин как с открытом, так и с закрытым стволом. В то время, как электрические методы принципиально невозможно применить в обсаженных колоннах.

Ядерные методы, по понятным причинам, используют не все виды ядерных реакций. Например, принципиально не может существовать альфа-каротаж в скважине, так как у альфа-частиц крайне низкая проникающая способность (свободный пробег ввоздухе составляет около 10 см , в листе фольги - меньше микрона ). Бета-каротаж тоже практически неприменим, так-как и убета-частиц низкая проникающая способность. В силу этого, реальное распространение получили реакции, связанные только снейтронами и гамма-квантами , которые имеют огромную проникающую способность. Самыми распространенными являются методы: ГК, ГГК, НГК, ННК, ИННК и их разновидности, однако существуют и могут применяться и другие. Среди них можно встретить такие виды каротажа: НАК (нейтронно-активационный), ГНК (гамма-нейтронный), рентгенорадиометрический и другие.

Естественного природного нейтронного излучения не существует. Поэтому простого нейтронного каротажа, аналогичного гамма-каротажу, тоже не существуют. Нейтронные виды каротажа работают только с помощью искусственно созданного нейтронного излучения. В данной работе мною будет рассмотрен нейтронный гамма-каротаж (НГК).[10]