Способ нестационарного каротажа на тепловых нейтронах с ампульным стационарным источником

 

407260

Союз Советсюа

Социалистических

Республик

НИЕ

ИЗОбРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15Л.1965 (М 939196/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.Х1.1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 10.IV.1974

M. Кл. G Olv 5/00

Е 21Ь 47/00

Гасударственный комитет

Савета Министрае СССР па делам изабретений и аткрытий

УДК 550.835(088.8) Авторы изобретения

Е. Б. Бланков и Ю. В. Кормильцев

Заявитель

СПОСОБ НЕСТАЦИОНАРНО ГО КАРОТАЖА HA ТЕПЛОВЫХ

НЕЙТРОНАХ С АМПУЛЬНЫМ СТАЦИОНАРНЫМ

ИСТОЧНИКОМ

Способ относится к области промысловой геофизики и может быть использован при исследовании скважин с целью определения нейтронных параметров пройденных скважиной горных пород.

B известном способе определения нейтронных параметров горных пород для создания нестационарного процесса диффузии . тепловых нейтронов используют импульсные источники нейтронов, основанные на применении ускорителей элементарных частиц, которые, наряду с известными преимуществами, имеют по сравнению со стационарными ампульными источниками нейтронов ряд недоставков: а) невозможность на современном техническом уровне в условиях скважины добиться высокой стабильности выхода нейтронов, что снижает точность производимых измерений; б) относительно низкая надежность скважинных высоковольтных источников питания уокорительных трубок; в) трудность изготовления скважинных приборов малых габаритов, пригодных для работы в насосно- компрессорных трубках диаметром 1 — 1,5 дюйма.

Целью изобретения является увеличение глубинности и чувствительности измерений до величин, характерных для импульсных нейтронных методов, а также определение времени жизни тепловых нейтронов и других нестацио нарных нейтронных параметров пород при сохранении надежности и стабильности, присущих способам, опирающимся на использование ампульных стационарных источни5 ков нейтронов. Это достигается тем, что регистрируют акты вылета быстрых нейтронов из ампульного источника и замедлившиеся в породе и продиффундировавшие из породы в скважину тепловые нейтроны, измеряют функ10 цию корреляции между этими зарегистрированными величинами в двух равных временных интервалах, не превышающих существенно минимального времени жизни тепловых нейтронов в породе и разделенных регулируе15 мым временным интервалом, меняющимся от нуля до величины, существенно превышающей максимальное время жизни тепловых нейтронов в породе, меняют величину временного интервала, разделяющего коррелируе20 мые интервалы, снова измеряют функцию корреляции и определяют закон спада функции корреляции со временем, по которому определяют время жизни тепловых нейтронов в породе.

2S На фиг. 1 приведена схема измерительной установки для осуществления данного способа; на фиг. 2 — схематическая диаграмма временных измерений.

Предлагаемый способ нестационарного

Зо нейтронного каротажа основан на использо407260

3 вании статистической корреляционной связи между моментами вылета нейтронов из стационарного источника (моментами их рождения) и моментами поглощения тепловых нейтронов в среде (моментами их смерти).

Флюктуации количества нейтронов, испущенных стационарным источником, подчиняющиеся распределению Пуассона, в известной степени определяют последующие флюктуации количества актов поглощения тепловых нейтронов в среде. Теснота статистической связи между флюктуациями выхода нейтронов из источника и флюктуациями в количестве нейтронов, поглощающихся в среде, определяемая функцией корреляции, ослабляется с увеличением времени, разделяющего коррел. лируемые временные интервалы по закону, опрвделяющему зависимость вероятности поглощения теплового нейтрона от времени его жизни, т. е. идентична зависимости плотности тепловых нейтронов от временной задержии, которая имеет место при использовании импульсных источников нейтронов.

Идентичность кривых спада плотности теплавых нейтронов, получаемых с использованием импульсных нейтронных источи иков, и кривых спада функции корреляции, получаемых со стационарными источниками нейтронов, позволяет получить всю информацию, обеспечиваемую при импульсном нейтронном карстаже, данным методом с использованием стационарного источника.

Для определения функции корреляции при разных временных сдвигах коррелируемых интервалов выполняют следующий .комплекс измерений. Одним из возможных способов, например по сопутствующему гамма-излучению или протонам отдачи, регистрируют момента вылета нейтронов из источника. Мо,менты поглощения нейтронов могут регистрироваться либо по гамма-квантам радиационного захвата, либо по тепловым нейтронам. Все время измерения разбивают на большое число одинаковых интервалов (5) длительностью того же порядка, что и среднее время жизни тепловых нейтронов в среде. Тогда функция корреляции вычисляется по формуле

Ф = а,п, (T) — и, и, (T), где усреднение производится по числу интервалов (S), п1 вЂ,количесгво импульсов в одном интервале канала регистрации моментов вылета нейтронов из источника;

n>(T) — количество импульсов канала регистрации моментов поглощения тепловых нейтронов в одном интервале, сдвинутом на время Т по отношению .к соответствующему интервалу первото канала.

При данном способе нейтронного каротажа по тепловым нейтронам с применением стационарного источника зависимость функции корреляции от временного сдвига (Т) коррелируемых интервалов та кой же, как и за висимость плотности тепловых нейтронов от времени задержки измерительного окна в импульсный источник нейтронов, Функция корреляции определяется формулой, аналогичной соотношению для плотности тепловых нейтронов при импульсном нейтрон-нейтронном каротаже, g>,, + д у g 4(Л1+ D T)/

lo Х exp — — +D,й Т

l5 где Z — длина зонда, определяемая расстоянием между источником нейтронов и счетчиком, регистрирующим моменты поглощения тепловых нейтронов;

Хь Х вЂ”,квадраты длин замедления быстрых

20 нейтронов в скважине и в пласте;

Й вЂ” поправочный коэффициент, определяемый радиусом скважины;

D>, D> — соответственно коэффициенты диффузии тепловых нейтронов в скважине

25 и в пласте; т1, x> — средние времена жизни тепловых нейтронов в скважине и в пласте; в, е — эффективности соответственно канала регистрации моментов рождения и ка30 нала моментов их смерти;

Т вЂ” время сдвига двух коррелируемых интервалов; т1о, т о — соответственно количество нейтронов, испущенных источником за время

35 Мь и нейтронов, поглотившихся за время Л1з.

Способ осуществляется следующим образом.

Расположенным в скважинном приборе 1

4р (см. фиг. 1) сцинтилляционным счетчиком 2 с кристаллом NaI (Tl) 3 регистрируют по гамма-,квантам (4,4 Мэв) моменты вылета нейтронов из рядом расположенного P, — В, источника 4. Другим сцинтилляционным счет45 чиком, состоящим также из кристалла

Na1 (Тl) 5 и фотоумножителя 6, регистрируют по гамма-квантам радиационного захвата моменты поглощения тепловых нейтронов. Для экранирования второго счетчика от прямого

5о излучения нейтронного источника между счетчиками (между источником и вторым счетчиком) располагают свинцовый экран 7 толщиной 25 см. Импульсы от обоих счетных каналов подаются на вход коррелирующей элек55 трояно-счетной машины 8. Для корреляции используют импульсы от обоих ка налов, пропущенные лишь в опдельных интервалах At и Л4 (фиг. 2) шириной 100 — 200 мксек. Время между интервалами пропускания порядка бо 2000 мксек. Интервалы пропускания второго ка нала, регистрирующего моменты поглощения тепловых нейтронов, смещаются на время

t,„no отношению к соответствующим интервалам первого канала. Машиной 8 произво65 дится вычисление суммы Z п1 п (4„), необ407260

g nina (tcM)

Ф=

S.« » <г + n*(tc )

S S

f мккк

4 2

Риг. 2

Составитель И. Трофимова

Техред Т. Миронова

Редактор Т, Юрчнкова

Корректор И. Аук

Заказ 783/18 Изд. № 1044 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография пр. Сапунова, 2 ходимой для определения функции корреляции

Счет Х, пь Х, ггпу (4,„), S осуществляется пересчетными установками 9 — 12.

Одновременно с функцией корреляции может вычисляться относительный параметр

ning (tc<) 1 cgcqm mq

nl nâ (tcM) e mq sqmq

Если считать значения эффективностей счетных каналов вг и е2 постоянными в течение времени измерения, то определенный по формуле параметр К оказывается независимым от вг и е и, следовательно, от используемой аппаратуры.

Предмет изобретения

Способ нестационарного каротажа на тепловых нейтронах с ампульным стационарным источником, основанный на определении функции корреляции между двумя последовательнос г я ми хаотически распределенных импульсов, от гггчающийся тем, что, с целью увеличения глубинности и чувствительности

5 измерений и определения нестационарных нейтронных параметров пород при сохранении надежности и стабильности измерений, регистрируют акты вылета быстрых нейтронов из ампульного источника и замедлившиеся в по10 роде и продиффундировавшие из породы в скважину тепловые нейтроны, измеряют функцию корреляции между этими зарегистрированными величинами в двух равных временных интервалах, не превышающих минималь15 ного времени жизни тепловых нейтронов в породе и разделенных регулируемым временным интервалом, меняющимся от нуля до величины, существенно превышающей максимальное время жизни тепловых нейтронов в

20 породе, меняют величину временного интервала, разделяющего коррелируемые интервалы и определяют закон спада функции корреляции со временем, по которому определяют время жизни тепловых нейтронов в породе.