Нейтронний гамма-каротаж (НГК)

Метод НГК базується на вимірюванні характеристик поля γ-випромінювання, яке виникає під впливом зовнішнього стаціонарного джерела нейтронів.

Загальна величина γ - випромінювання, яка реєструється при НГК, складається з трьох компонент:

а - γ-випромінювання від радіаційного захоплення нейтрона ядрами атомів породи (вторинне випромінювання);

б - γ-випромінювання від джерела нейтронів;

в - γ-випромінювання від природної радіоактивності гірських порід.

Останню третю складову ми можемо врахувати якщо є гамма-каротаж по всьому розрізу свердловини. У загальному випадку на практиці перша складова є основною, і вона за своєю інтенсивністю значно перевищує другу і третю складові разом узяті.

Інтенсивність гамма-випромінювання радіаційного захоплення, в основному, залежить від кількості нейтронів, які поглинаються одиницею об’єму гірської породи та довжини зонда. Кількість нейтронів, які поглинаються одиницею об’єму породи, пропорційна густині теплових нейтронів, яка залежить від сповільнюючих і поглинаючих властивостей породи. Як згадувалось вище, дані дві властивості визначаються, в основному, водневим вмістом, а також вмістом елементів із високим перетином захоплення нейтронів у навколишньому середовищі.

Нейтронний гамма-каротаж проводиться за допомогою свердловинної установки, яка включає джерело нейтронів і розміщений на відстані довжини зонда L_ng індикатор гамма-випромінювання (Рис. 2.1).

Р – радіометр; О – точка запису; L_ng – довжина зонда;

1 – індикатор; 2 – джерело; 3 – свинцевий екран;

4 – парафіновий екран

Рисунок 2.1 – Схема свердловинного пристрою нейтронного гамма-каротажу

На величину інтенсивності вторинного гамма-випромінювання суттєво впливає довжина зонда. При малих довжинах із збільшенням об’ємного водневого вмісту w гірських порід інтенсивність зростає, при великих зондах – спадає.

Зміна розміру зонда впливає на глибинність дослідження нейтронного гамма-каротажу. Із збільшенням розміру зонда глибинність зростає, потім досягає деякого максимального значення і починає зменшуватись. На практиці радіометричних робіт у якості стандартного зонда НГК переважно використовують заінверсійний зонд проміжного розміру – 60 см.

Глибинність дослідження нейтронного гамма-каротажу невелика – 20-40 см, причому вона зменшується із підвищенням об’ємного водневого вмісту гірських порід і вмісту в них елементів з аномально високим перетином радіаційного захоплення теплових нейтронів.

На результати НГК вказують вплив також елементи, що володіють високою здатністю захоплення теплових нейтронів: хлор, бор, літій, кадмій, кобальт та інші.

За нейтронними властивостями осадові породи діляться на дві групи – великого вмісту водню та малого вмісту.

До першої групи відносяться: глини, гіпс, пористі пісковики, пористі вапняки і виділяються вони на діаграмах НГК мінімумами.

До другої групи відносяться: мало пористі вапняки і доломіт, зцементовані пісковики і алевроліти, ангідрити і кам’яна сіль – вони виділяються на діаграмах НГК високими показами (максимумами).

Нафтоносні і водоносні пласти містять майже однакову кількість водню, тому за НГК нафтоносні і водоносні (слабомінералізовані) пласти позначаються однаково.

Газоносні пласти в обсадженій свердловині відмічаються за НГК більш високими показами ніж такі ж самі за літологією пласти, але заповнені нафтою або водою.