Способ определения концентрации элементов при каротаже скважин

Способ определения концентрации элементов при каротаже скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 434834 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.05.72 (21) 1791302/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень №5 (45) Дата опубликования описания 09.06.77 (51) М. Кл.

G01 Ч 5/00

Гааударстаеиный »ам»тат

Саватв Миииатраа СССР аа делам изааретвиий и аткрыти» (53) УДК

Ь639.2.053 (088.8) Е. И. Крапивский, А. А, Брем, Э. В. Егоров и Е. А. Соколов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский инсппут разведочной геофизики (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

ПРИ КАРОТАЖЕ СКВАЖИН

Изобретение относится к способам определения концентрации элементов, обладающих свойством радиационюго захвата медленных нейтронов, импульсным нейтронным методом.

Известен способ импульсного нейтронного ка- 6 ротажа, основанный на облучении горной породы окружающей скважину, импульсным потоком нейтронов от генератора и измерении излучения в промежутках времени между импульсами.

При таком способе быстрые нейтроны генератора, обладающие энергией 14 Мэв, в процессе взаимодействия с ядрами элементов горной породы, замедпятотся до тепловых энергий и с большой вероятностью захватываются ядрами поглощающего нейтроны элемента. Захват нейтронов сопро- 1б вождается мгновенным гамма-излучением. Горную породу облучают импульсами нейтронов. В промежутках времени между импульсами измеряют интенсивность гамма-излучения резонансного захвата нейтронов. По интенсивности гамма — иэлу. 20 чеиия судят о концентрации нейтроно — поглощаяяцеаз элемента в горной породе.

Цель изобретения — повытйение чувствительности определения- элементов, обладающих аномптывым- сечением радиационного захвата,медлен- 26 ных нейтронов {например, ртути, никеля, хрома, меди, кадмия) .

Это достигается тем, что проводят одновременное измерение интенсивюсти гамма — излучения радиационного захвата медленных нейтронов и плотности потока медленных нейтронов при разном времени задержки после импульса. Время задержки при измерении интенсивности гамма — излучения выбирают таким, при котором с увеличением концентрации анализируемого элементе максимально увеличивается интенсивность гамма — излучения (0,1 — 0,5 времени жизни тепловых нейтронов в среде без определяемого элемента) . Время задержки при измерении плотюсти потока тепловых нейтронов должно быль больше, чем время жизни в среде без определяемого элемента.

Отношение указанных величин измеряют. По совокупным данным судят о концентрации элемента в горной породе.

Рассмотрим более подробно суппюсть предлагаемого способа.

При радиационном захвате медленных нейтронов ядрами элеь..ентов возникает мгновенное гамма — излучение. Для целого ряда элементов наиболее интенсивные линии гамма — излучения радиацион434834

J, отн. ед. отн. ед. 3/Й

Содержание ртути, вес.% о

Последовательность операции по предложенному способу следующая.

По результатам исследований на моделях определяют оптимальное время задержки после нейтронного импульса при измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата, ширину временного окна, дИапазон измеряемых энергий. Затем устанавливают оптимальное время задержки после нейтронного ймпульса н ширину вреькнного окна при измерении плотности потока тепловых нейтронов.,Далее опреде ляют зависимость отношения этих двухпотоков от концентрации определяемого элемента и скважинах.

После этого проводят в скважине йзмереш1е,интенсивностии гамма- и злу ения радиационного захвата и плотности потока тепловых нейтронов при выбранных временах задержки и определяют по результатам измерений в скважине концентрацию элемента. В качестве исходного параметра при количественной инПредложенный::. сааб -;: позволяет исключить

N. влияние на" результаты измерений нестабильности выхода потснса нейтронов, достигакяцей 50 — 100%, существенно уменьшить влияние переменной влажности среды при анализе ртутных руд в естественном залегании и влияние переменного диаметра

55 скважины на показания метода. ного захвата приурочены к определенным интервалам энергий. У таких элементов,как ртуть, никель, железо, хром, кадмий наиболее интенсивное гаммаизлуч:ние, имеет энергию 3 — 9 Мэв. В связи с этим регистрация гамма-излучения высоких энергий (более 3 Мэв) позволяет в значичельной мере избавиться от влияния радиационного гаммаиэлучения водорода (2,3 Мэв) и естественной радиоактивности. о

Исследованиями установлено, что при определенном времени задержки (примерно 50 — 150 мксек) увеличение концентрации нейтронопоглощающего элемента в горной породе приводит к практически линейному росту гамма — излучения радиационного захвата нейтронов. С дальнейшим увеличением времени задержки уменьшается интенсивность гамма — излучения с ростом концентрации нейтронопоглощающего элемента. Такой характер зависимости интенсивности захватного гаммаизлучения t объясняется по — видимому особенностями энергетического состава нейтронного излучения при разном времени задержки после импульса. Так, понижение интенсивности захватного гамма — излучения при большем времени задержки связано, вероятно, с резким уменьшением плотности потока тепловых нейтронов.

При времени задержки большем времени жизни тепловых нейтронов в среде без определяемого элемента с увеличением. концентрации элемента уменьшается плотность нотока тепловых. нейтронов.

Таким образом,:отношение интенсивности гамма — излучения радиационного захвата:тепловых нейтронов,1ри времени задержки после импульса

0,1 — 0,5 времени жизни тепловых нейтронов к плотности потока тепловых нейтронов при времени задержки после импульса, большем времени жизни тепловых нейтронов, резко возрастает с увеличением концентрации определяемого элемента в горной породе. терпретации используют отношение интенсивности гамма-излучения и плотности потока тепловых нейтронов.

В таблице приведены данные о зависимости интенсивности радиационного гамма-излучения f (время задержки t-- 100мксек, ширина временного окна

50 мксек,интервал энергий 3 — 5 Мэв) и плотность потока тепловых нейтронов N (время задержки 800 мк сек, ширина временного окна 200 мксек) от концен1О грации ртути в горнон породе.

0 1,0 1 0 1,0

0,2 1,21 0,7 1,73

0,4 1,36 0,45 3,03

gp Таблица получена на основании измерений на ртутнпх моделях с опытным образцом генератора нейтронов (выход 1 ° 10, диаметр скважинного

8 прибора 70 мм, детектор гамма — квантовйоХ (Te), детектор нейтронов счетчика СНМ-16) и на осноИ ванин математического моделирования (метод

Монте — Карло) .

Иэ таблицы видно, что отношение ф4 обладает существенно большей чувствительностью к изменению концентрапии определяемого элемента, чем J

30 ий.

Исследования показали, что при определении концентрации ртути в скважинах типа Хайдарканского меетор6ждення цедесообразно использовать генератор иейтоонов (энерго ия. 14 Мэв, выход ней35 тронов 5 х 10 ",нейтрон/ерем:,. диаметр скважинного прибора 40 мм, длийа:зонина:20 — 50 см) . Выход

5 х 10 нейтрон/сек обеспечивает. достаточную

8 статистическую точность измереннВ.

40 Первое время задержки cocle нейтронного импульса 50 — 100 мксек при ширине временного окна 50 мксек, второе время задержки

500 800мксек при ширине окна 50-200мксек.

Энергетический интервал регистрируемого гамма—

45 излучения 3 — 5 Мэв. Детекторы — Na3(Te) и гелиевый счетчик нейтронов, измерители — амплитудный и временный анализатор.

Таким образом, предложенный способ по.сравнению с известным позволяет существеяю повысить чувствительность определения концентраций ртути, никеля, железа и других элементов.

434834

Составитель И Трофимова

Техред И. Асгалош коРРектоР С. 1йекааар

Редактор И. Грузова

Заказ 654-661/110 Тираж . 722 Подпи.мое

Ш4ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Узкгород. ул. Паоектная, 4

Формула изобретения

Способ определения концентрации элементов при каротаже скважин, основанный на облучении горной породы импульсным потоком нейтронов и измерении излучения в промежутках времени вежду импульсами, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности определения элементов, обладающих аномальным сечением радиационного захвата медленных нейтронов, измеряют интенсивность гамма — излучения радиаци- ф онного захвата нейтронов при времени задержки

0,1-0,5 времени жизни тепловых нейтронов в среде определяемого элемента, при котором с увеличением концентрации анализируемого элемента максимально увеличивается интенсивность гаммаизлучания и плотность потока медленных нейтронов при времени задержки, большем времени жиэHH тепловых нейтронов в среде без определяемого элемента, и по отношению измеренных величин судят о концентрации элемента.