Registro de nêutrons. Métodos de registro de poço

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A extração de nêutrons e suas variedades pertencem aos métodos de radiação da pesquisa geofísica. Dependendo do tipo de radiação detectada (nêutrons ou fótons gama), existem várias modificações dessa tecnologia. O equipamento de fundo de poço tem um layout semelhante. A perfilagem de nêutrons permite determinar um dos indicadores mais importantes de uma formação de petróleo e gás - o coeficiente de porosidade, bem como dividir os reservatórios pelo tipo de fluido neles contido.

Métodos de levantamentos geofísicos

Em geofísica são utilizados diversos métodos de estudo de rochas, que podem ser divididos em 2 grandes grupos: elétricos (eletromagnéticos) e não elétricos. O primeiro grupo inclui os seguintes métodos:

• Pesquisa com sondas não focalizadas: o método de resistividade aparente; o microssondagem; o resistividade; o registro atual.
• Métodos de sonda focada: operfilagem lateral; o registro divergente.
• Técnicas eletromagnéticas: o perfilagem por indução; o perfilagem eletromagnética de ondas; o método de ondas de rádio de fundo de poço.
• Métodos de medição da atividade eletroquímica: o método do potencial de orientação espontânea; o método dos potenciais de eletrodo; o método do potencial evocado.

O segundo grupo inclui as seguintes tecnologias:

• Métodos sismoacústicos: o perfilagem acústica (incluindo método de onda refletida); o perfilamento de poços verticais; o transiluminação acústica de poço cruzado; o sísmica.
• Métodos de física nuclear.
• Registro térmico.
• Métodos de pesquisa magnética: o prospecção magnética de poços; o perfilagem de suscetibilidade magnética; o registro magnético nuclear.
• Exploração gravitacional de fundo de poço.
• Gás e perfilagem mecânica.

Métodos radiométricos

Os métodos de pesquisa em física nuclear incluem um grande grupo de tecnologias:

• registro de raios gama (medição de radioatividade natural);
• gamma-gamma-method;
• métodos de nêutrons;
• tecnologia atômica marcada;
• método gama de ativação.

Esses métodos são uma ferramenta poderosa para estudar as formações geológicas interceptadas por um poço. Eles se baseiam na medição dos parâmetros da radiação ionizante emitida pelos núcleos dos átomos das substâncias contidas na rocha. Assim como a perfilagem acústica, os métodos radiométricospodem ser divididos em métodos que medem campos naturais e artificiais (radiação). Como partículas radioativas, são utilizadas aquelas que possuem maior poder de penetração - nêutrons (n) e gama quanta.

Essência das tecnologias de nêutrons

A perfilagem de nêutrons é um dos métodos de pesquisa geofísica, que se baseia no impacto de um fluxo rápido de nêutrons. Como resultado, eles são retardados, espalhados e absorvidos na rocha.

As sondas de fundo de poço para registro de nêutrons contêm as seguintes unidades principais:

• fonte de radiação radioativa;
• contador de partículas (n ou gama quanta);
• filtros que excluem a radiação direta da fonte para o detector.

Características dos nêutrons das rochas

Ao atingir rochas, os nêutrons rápidos desaceleram e perdem energia devido à interação com os átomos. Nesse estado, eles se dissipam na matéria e são capturados pelos núcleos dos átomos dos elementos químicos em frações de milissegundos.

O moderador mais intenso é o hidrogênio. O caminho curto que um nêutron percorre antes de atingir um estado térmico é característico de rochas com alto teor de hidrogênio (reservatórios saturados de óleo e água, minerais, que contêm muita água de cristalização).

As seguintes características de nêutrons das rochas são distinguidas:

1. A maneira de desacelerar rápidonêutrons para um estado térmico (no qual a energia de uma partícula se aproxima do valor da energia cinética média do movimento térmico das moléculas e átomos da rocha).
2. Comprimento de difusão (o caminho do local de aparecimento de um nêutron térmico até sua absorção).
3. O tempo de vida das partículas em um estado térmico.
4. Índice de espalhamento na rocha.
5. Comprimento de migração da partícula (distância total percorrida durante a desaceleração e difusão).

Na prática, essas propriedades são avaliadas usando o coeficiente de porosidade condicional de nêutrons.

Variedades

O registro Neutron inclui vários tipos de pesquisas que diferem em 2 critérios principais:

• Modo de operação da fonte de radiação: o métodos estacionários; o métodos de impulso (usados principalmente após o revestimento do poço).
• A natureza da radiação secundária registrada: o registro de n-nêutrons (medir o número n de substâncias rochosas espalhadas por núcleos atômicos); o método gama de nêutrons (radiação ɣ resultante da captura de n); o registro de ativação de nêutrons (ɣ-radiação de radionuclídeos artificiais liberados durante a absorção de n).

A modificação do registro depende principalmente do tipo de detector (hélio, cintilação, contadores de semicondutores) e filtros circundantes. Os métodos estacionários estão incluídos no complexo de estudos obrigatórios na perfuração de poços exploratórios.

Técnica nêutron-nêutron

Este método de pesquisa geofísica é baseado no primeirocaracterísticas de nêutrons de rochas e tem 2 variedades: registro de nêutrons térmicos ou epitermais. A energia deste último é um pouco maior que a energia térmica dos átomos.

O hidrogênio entre todos os elementos é anômalo não apenas em termos de geometria de espalhamento, mas também em termos de perda de energia de um nêutron ao colidir com ele. Reservatórios de gás são caracterizados por leituras mais altas do que reservatórios saturados de água e óleo, pois o conteúdo específico de hidrogênio neles é menor.

Quanto maior a porosidade do reservatório de óleo e gás, menores serão as leituras do método n epitérmico. Os dados obtidos durante o registro de nêutron-nêutron permitem calcular o fator de porosidade. Devido à sensibilidade reduzida dos contadores de partículas epitérmicas, este método tem uma precisão estatística menor.

Nêutrons térmicos são removidos de uma fonte radioativa por um caminho mais longo do que os epitérmicos, e sua vida útil média é determinada por uma relação inversamente proporcional em relação ao conteúdo de cloro, boro e elementos de terras raras. O cloro está presente nas águas de formação de alta salinidade. Rochas contendo petróleo e gás são caracterizadas por uma existência mais longa de partículas térmicas. Esta propriedade é a base do princípio do método nêutron-nêutron de medições por n. térmica.

Registro de raios gama de nêutrons

A pesquisa de raios gama de nêutrons mede a radiação gama, que é formada durante a captura de n térmico. Os aquíferos distinguem-se por maiores leituras, em comparação com os petrolíferos, em 15-20%(com a mesma porosidade). Uma diferença significativa em relação aos métodos anteriores é que as leituras desta tecnologia aumentam com o aumento da salinidade do fluido de perfuração.

Como o registro de nêutron-gama também registra o fundo radioativo natural nas rochas, fatores de correção são introduzidos para interpretar os resultados. Em poços de petróleo e gás, este método é utilizado para os mesmos fins da técnica nêutron-nêutron - a separação de rochas de acordo com diferentes teores de hidrogênio, a determinação do coeficiente de porosidade, a identificação do contato gás-líquido e água-óleo em um poço revestido. Existem também métodos combinados que detectam radiação n e gama, o que melhora a precisão das medições.

Tecnologia de pulso

Pulse logging é um tipo de método de pesquisa de nêutrons baseado na emissão de nêutrons em intervalos de tempo curtos (100-200 microssegundos). Existem também 2 modificações desta tecnologia:

• registro de térmica n;
• medição de ɣ-quanta de captura de radiação.

Registrando um desses parâmetros para 2 valores de tempo, obtém-se o tempo de vida médio dos nêutrons térmicos nas rochas reservatório. Isso permite que você julgue a presença de certos elementos químicos. Os aquíferos têm leituras significativamente mais baixas para atrasos de tempo mais longos do que os reservatórios de petróleo e gás.