SU351145A1 - Способ анализа горных пород - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области исследовани  геологического разреза сквал ин и может быть использовано дл  определени  содержани  в породе элементов с апомальны. сечением захвата тепловых нейтронов, в частности , дл  разделени  нефтеносных и водоносных нород по содержанию в них хлора.

Дл  определени  содержани  элементов с аномальным сечением поглощени  нейтронов в насто щее врем  примен ют различные модификации нейтронного метода: импульсный нейтрон-нейтронный (ИННМ) и импульсный нейтронный-гамма (ИНГм)-методы. При этом породу облучают импульсным источником нейтронов и измер ют плотность тепловых нейтронов или гамма-квантов радиационного захвата через онределенное врем  после импульса нсточпика. Отношение показаний при двух временных задержках св зано со средним временем жизни нейтронов, а последнее в основном определ етс  концентрацией в породе элементов с высоким сечением поглощени  нейтронов и водорода, присутствующего обычно во всех породах.

Недостатком этих методов  вл етс  сильное вли ние колебаний концентрации водорода, затрудн ющее определение других элементов с высоким сечением поглощени  нейтронов. Особенно существенно это влн ние при дифференцировании нефтеносных и водоносных

пластов, когда из-за сравнительно низкой концентрации хлора и значительных колебащп водородсодержани  (иористости) изменени  последнего создают значительный эффект.

Цель изобретени  - уменьгненпе вли ни  на гюказанн  ИННМ и ИНГМ колебани водородсодержани  нород.

Цель достигаетс  тем, что но предлагаемому способу регистрируют отношение показаний двух детекторов, расположенных па различном удаленни от источника нейтронов, причем ближний к источнику детектор определ ет плотность нейтронов (гамма-квантов) при большом временн задержки, а дальиий детектор - при малом времени задержки после импульса источиика.

За исключением самых малых значений времени задержкгу t п длины зонда / завнснмость показаний HI HIM и ННГМ от f п I может быть с достаточным приближением описана формулой

(

N .(1)

где А - коэффициент, не завис щий от / и /. /о - размер инверсионного зонда; т - среднее врем  жизни тенловых нейтронов в горной иороде - убываюи;а  функци  водородсодержанн , определ ема  выражением - - 1/(/га -f ;/г;а;) :у., V consi где п и Я; - соответственно коицентрацни атомов водорода и других элементов в нороде, а а и а; - нх сеченн  ноглош.еии ; ос Уа, Ег л,-а;. Подставл   (2) в (1), нолучают формулу Л ,(3) Измер емое при существуюнхнх методах отнои ение ноказаний ири одиом значении / и прн двух значени х времени задержки t и tz равио N ,.i(t,-i,) b(t,-i,) N, т. e. в равной стенени зависит от содержани  как водорода, так и других ноглощаюндих элементов . Сущность изобретени  заключаетс  в измерении отношени  ноказаний, нолученных нрн двух снециально подобранных сочета И1ЯХ ( /1, /2) и (/2, 2), причем и . NI -i(l,-l;)-J.n(t,-t. -b(t,-t,} N Специальным подбором 1, 1-, t, и /2 можно добитьс  того, чтобы нервый сомножитель в правой части последней формулы нри колебанн х водородсодержани  нласта мен етс  значительно меньше соответствуюн1.его ему нервого сомнол ител  формулы (4). Если бы величина а лииейно зависела от п, то прн значени х /1, /2, /1, t-2, подчин ющихс  соотиощению достигалась полна  компенсаци  вли ии  водородсодержанн  (здесь с - угловой коэффициент линейной зависимости а от  ). Реально зависимость а от п ие совсем линейна , но в определенных границах изменени  последнего она может быть достаточно приближеиа к линейной, поэтому не удаетс  полностью исключить вли ние водорода. ОдfiaKO нри выборе 1, /2, i, /2 так, чтобы удовt t - - летвор лосьсоотноше1Н1еугловой коэффициеит зависимости а (п в наиболее типичной области значении п, изменени  первого сомножител  правой части (5) станов тс  несравненно меньшими, чем изменени  соответствующего сомножител  формулы (4). Это означает значительно меньшую чувствительность предлагаемого метода к колебаии м концентрации водорода но сравнению -с существуюишмн методами. Совпадение вторых сомножителей правых частей формул (4) и (5), описывающих зависимость от коицеитрации других элементов, ноказывает, что чувствительность предлагаемого метода к содержанию других э.тементов сохраи етс  такой же, как и чувствительность существующих методов. Значени  а и с, вход щих в формулу (6), несколько завис т от конструкции скважины и прибора, и нх следует уточи ть дл  каждой конструкции теоретически или замерами в нластах с разлнчным водородсодержаннем прн нескольких значени х а и с. Формула (1)  вл етс  лишь приближенной. В действнтельности коэффициенты а. и А, хот  и слабо, но завис т от t, а коэффициеит А также от п. Более точные формулы имеютс  в работах по нейтронной физике и теории ИНЫМ. Исход  из них, можно расшифровать зависимость ее и Л от / и и. Тогда значени  /ь 1-2, ti и /2 следует выбирать так, чтобы они удовлетвор ли условию: г ) - «2() - л ( г п17 , - и.) где /ZT - типичное значение п. Однако теоретическое рассмотрение показывает , что ири не слишком больщих изменение оптимальных значений параметров /;, -г при таком уточиении не очень велико, так что можно иолучить удовлетворительную компенсацию вли ни  водорода и при определении этих нараметров по формуле (6). Тогда пор док выбора /1, /2, /1, 4 может быть, например, следующим . Значени  /i н /2 выбирают исход  из тех же соображений, что и ири ИИИМ с одним детектором обычно необходимо брать /i«0,5; /2«sl 2 мсек. Значение /2 выбирают так, чтобы при зависимость Л от / была близка к эксионенциальиой; обычно дл  этого достаточно вз ть . Далее использу  значени  a,lC, полученные теоретически или экспериментально как указано выше по формуле (6) онредел ют величину /i. При желании получить очень высокую точность величина /i может быть уточнена далее следуюни1м образом. Измер ют отношение показаний против двух пластов, водородсодержапие которых отличаетс  в 1,5-2 раза, причем наиболее тииичное значение последнего находитс  между его значени ми дл  двух пластов. Указанное отношение измер ют трижды: при значении /i, полученном оиисанным выще путем, н при его зиачени х на 10-15 см больше и меньще этого значени . Построив по этнм данным зависимость рассматриваемого отношени  от /i, интерпол цией или иногда экстранол цней наход т значенне 1, прн котором это отношепие равно 1. Практически иногда нроще носле расчета /i провести три таких замера при /i const, iHo с различными

ней, дающей равные показани  в нластах разной пористостн (водородсодержанн ).

При этом предполагают, что поглош,аюн111е свойства этих двух пластов одпнаковы.

Лример. Пусть при ИНЫМ нужно скомпенсировать вли ние изменений водородсодержани  (пористости) в пределах 10-20% ДЛЯ водоносного песчаника. В случае, когда вли ние скважнны мало и распределени  иейтронов почти такое же, как и в однородной среде ,

У 14 + Dt

где Lf - длина замедлени ;

D - коэффициент диффузии. Примем /1 0,5, ,5 мсек, /2 30 слг. Дл  Пластов пористостью и 20%, и 15 слг, ) 1,44-10 и соответствеппо. Отсюда

с (п.) -(п.) 0,00123 и

П1

0,00110 смг на 1% изменени  пористости (при /I и /2 соответственно).

Пебольшое расхождение значени  с при /i и /2 говорит о том, что пренебрежение зависимостью а от и использование приближенной формулы (6) вместо более точной не может привести к большим погрешност м в определении оптимальных параметров. Использу  среднее значение с 0,0011 и значение се/с- на 1% пористости (штрих при а как раз и указывает на то, что его значение расчитано не на один атом водорода, как в формуле (5), а на 1% пористости, получим

/,/ + y(4-.) 30-f

44

. 10-3 ..- 70 см

0,0011

Предмет изобретени 

Способ анализа горных пород, содержапи1Х эле.менты с высоким сечением поглогцепи  нейтронов , заключающийс  в нмпульсном облучении породы потоком нейтронов и иоследуюш,ей регистрации плотности потока тепловых нейтронов или гамма-квантов радиационного захвата при двух временных задержках после импульса облучени , отлича1О1Ц11йс  тем, что, с целью уменьшени  влн ни  колебаниГ водородсодержани  породы на результат анализа, регистрацию производ т в двух точках простраиства , расположенных на одной пр мой с источником нейтронов на разных рассто ни х от него, причем после меньшего времени задержкн регнстрацию производ т в точке, наход и1ейс  иа больпгем рассто нии от источника , а после большего времени задержки - на меньшем рассто нии, а рассто ни  выбирают в соответствии с соотношением

А/ -/,-/.- - (4 - ,). с

где А/ - рассто ние между точками измерени ;

/2 - рассто ни  от источника до точек измерени ,

2 - времена задержки,

с - изменени  декрементов затухани  плотности излучени  соответственно

при увеличении времени задержки и при увеличении длины зонда, вызываемые одним и тем же изменением водородсодержани  породы.