Способ определения концентрации элементов при каротаже скважин

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)М, Кл,1 Ч Гасударственный поинт Воватв Министров ССС по делам нзобретвнийн открыт(53) У юллетен 639.2.053 (088. Ь) Дата опубликования описания 09.06,7 72) Авторы изобретения Е, А, Сокол Е. И. Крапивский, А, А, Брем, Э. В. Е 1) Заявитель Всесоюзный научно-исааедовательский разведочн СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТО ПРИ КАРОТАЖЕ СКВАЖИНнейтронов (нап ртути, никеля, хром ко нцентрацни элеме те медленных нейтроникает мгновенное гамяда элементов наиболееэлучения радиацион. Изобретение относится к способам определениянцентрации элементов, обладающих свойствомрадиационюго захвата медленных нейтронов,импульсным нейтронным методом,Известен способ импульсного нейтронного ка 6ротажа, основанный на облучении горной породыокружвнпцей скважину, импульсным потоком нейтронов от генератора и измерении излучения впромежутках времени между импульсами,При таком способе быстрые нейтроны генерато. 10ра, обладающие энергией 14 Мэв, в процессе взаимодействия с ядрами элементов горной породы,замедляЬтся до тепловых энергий и с большойвероятностью захватываются ядрами поглощающего нейтроны элемента. Захват нейтронов сопровождается мгновенным гамма-излучением, Горнуюпороду облучают импульсами нейтронов, В промежутках времени между импульсами измеряютинтенсивность гамма-излучения резонансного захвата иеитронов. По интенсивности гамма - излу 20чения судят о концентрации нейтроно - поглоща.нянею элемента в горной породе.Цель изобретения - повытйение чувствитель.ности определения элементов, обладающих аномаывым сечением радиационного захвата,медлен 26 меди, кадмия).Это достигается тем, что проводят одновремен. ное измерение интенсивюсти гамма - излучения радиационного захвата медпенных 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 уве. личивается интенсивность гамма - излучения (0,1 - 0,5 времени жизни тепловых нейтронов в среде без определяемого элемента), Время задерж. ки прн 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 ко н та в горной породе,Рассмотрим более подробю суппюсть предла. гаемого способа.Прн радиационном захванов ядрами элеь.ентов возма - излучение. Дпя целого ринтенсивные линии гамма - иного захвата приурочены к определенным интервалам энергий. У таких элементов,как ртуть, никель, железо, хром, кадмий наиболее интенсивное гамма. излуч: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 гамма. излучения 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 - излучерия радиационного захвата нейтронов. С дальнейшим увеличением времени задержки уменьшается интен. сивность гамма - излучения с ростом концентрации нейтронопоглощающего элемента, Такой характер зависимости интенсивности захватного гамма. излучения ) объясняется по - видимому особен ностями энергетического состава нейтронного излу. чения при разном времени задержки после импуль. са, 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 потока тейловых. нейтронов.Таким образом отношение интенсивности гам ма - излучения радиационного захвата:тепловых нейтронов 1 ри 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 гор.ной породе. оПоследовательность операции по предложенному способу следующая.По результатам исследований на моделяхопределяют оптимальное время задержки после нейтронного импульса при измерении интенсивности гамма-излуче. ния 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 реджинах. После этого проводят в скважине йзмереще,интенсивности гамма- излучения 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 интерпретации используют отношение интенсивности гамма. излучения и плотности потока тепловых ней. тронов.В таблице приведены данные о зависимости интенсивности радиационного гамма. излучения(время задержки т= 100 мксек, ширина временного окна 50 мксек,интервал энергий 3 - 5 Мэв) и плотность по. тока тепловых нейтронов й (время задержки 800 мк сек, ширина временного окна 200 мксек) от концен грации ртути в горнон породе. С З 1 Таблица получена на основании измерений нартутнпх моделях с опытным образцом генератора нейтронов (выход 110, диаметр скважинного 8 прибора 70 мм, детектор гамма - квантовйоХ (Те),детектор нейтронов счетчика СНМ) и на осноИ ванин матемйтиче ского моделирования (метод Монте - Карло),Иэ таблицы видно, что отношение фй обладает существенно большей чувствительностью к измене. нию концентрапии определяемого элемента, чему 30 ий.Исследования показали, что при определенииконцентрации ртути в скважинах типа Хайдарканского месторождения .целесообразно использоватьгенератор нейнов (энергоия. 14 Мэв, выход ней 3 тронов сч 5 х 10 ",нейтронЬк,. диаметр скважин"ного прибора 40 мм, длийа зонДа: 20 - 50 см), Выход5 х 10 нейтрон/сек обеспечивает. достаточную8статистическую точность измеренвг40 Первое время задержки после нейтронногоимпульса 50 - 100 мксек при ширине временногоокна 50 мксек, второе времязадержки500-800 мксек при ширине окна 50-200 мксек.Энергетический интервал регистрируемого гамма -43 излучения 3 - 5 Мэв, Детекторы - Май(Те) и гелие.вый счетчик нейтронов, измерители - амплитудныйи временный анализатор,Предложенный:. анщоб: позволяет исключить60. влияние на" реэуяьацы измерений нестабильностивыхода потока нейтронов,достигаЮцей.50 - 100%,сущвственно уменьшить влияние переменной влажности среды при анализе ртутных руд в естествен.ном залегании и влияние переменного диаметра65 скважины на показания метода,Таким образом, предложенный способ по,сравнению с известным позволяет существещю повысить чувствитетьность определения концентрацийртути, никеля, железа и других элементов,434834 Составитель И. ТроФимоваТехред И. Асталош КОРРектоР С. Юекааар Редактор И, Грузова Заказ 654-661/110 Тираж . 722 Подпи.мое ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Паоектная, 4 формула изобретенияСпособ определения концентрации элементовпри каротаже скважин, основанный на облучениигорной породы импульсным потоком нейтронов иизмерении излучения в промежутках времени ям:жду импульсами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения чувствительности определенияэлементов, обладающих аномальным сечениемрадиационного захвата медленных нейтронов,измеряют интенсивность гамма - излучения радиаци 10 онного захватанейтронов при времени задержки 0,1-0,5 времени жизни тепловых нейтронов в среде определяемого элемента, при котором с увеличе. вием концентрации анализируемого элемента мак. симально увеличивается интенсивность гамма. излучения и плотность потока медленных нейтро. нов при времени задержки, большем времени жиэ. ви тепловых нейтронов в среде без определяемого элемента, и по отношению измеренных величин судят о концентрации элемента.