Нейтронно-активационный каротаж

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ КАРОТАЖ (а. neutron-activity logging; н. Neutronenaktivierungslog; ф. diagraphie d'activation neutronique; и. carotaje de activacion neutronica, carotaje de intencificacion neutronica) — метод исследований в скважинах, основанный на изучении излучения ядер атомов горных пород, активированных нейтронами. Применяется для количественного определения элементного (изотопного) состава горных пород и насыщающих их флюидов в разрезе скважин. Предложен и разработан в CCCP в 1950-51 под руководством Г. Н. Флёрова, а также Б. Б. Лапука, Ю. П. Булашевича, Ю. С. Шимелевича и др., широкое применение получил с 1961.

В качестве источников нейтронов используют т.н. изотопные источники — смеси Po+Be, Pu+Be, Po+В, генераторы нейтронов (импульсные и циклические). Скважинные приборы содержат источник нейтронов и детектор, регистрирующий плотность потока гамма-излучения. В случае изотопного источника детектор удалён от него на расстояние (2 м), достаточное для ослабления гамма-излучения радиационного захвата, при импульсном источнике измерения проводят в период между импульсами облучения. Для изучения короткоживущих изотопов (период полураспада порядка нескольких минут) применяют непрерывные измерения движущимися по стволу скважины источником и детектором (непрерывный каротаж), при исследовании долгоживущих — дискретные измерения. Поскольку периоды полураспада изменяются в широких пределах, выбор оптимального времени облучения и "остывания" часто позволяет уменьшить или исключить влияние других изотопов (радионуклидов), дающих вклад в активационный эффект. Регистрируемая наведённая активность зависит от длины зонда (L) и скорости перемещения зонда (V); показания достигают максимальной величины, если скорость связана с длиной зонда и периодом полураспада (Т1/2) определяемого радионуклида соотношением: V = 0,693/Т1/2 L.

В ядерных реакциях с участием нейтронов различных энергий могут образовываться (в результате различных реакций и с различных ядрами) одни и те же радионуклиды или обладающие близкими периодами полураспада (интерферирующие реакции). В таких случаях для определения моноэлементных компонентов результирующего активационного эффекта посредством выделения в нём "тепловой" и "быстрой" составляющих применяют специальные способы (двух источников с различными спектрами). Измерение гамма-спектра и определение периодов полураспада позволяет идентифицировать радионуклиды, а интенсивность излучений — их концентрации.

Нейтронно-активационный каротаж применяется для количественного определения содержания Al, Li, Mn, Cu (в комплексе с нейтрон-нейтронным каротажем — Ca, Mg, S и др.); для установления границы подвижной и застойной воды в эксплуатационных скважинах, выделения притока воды из перфорационных отверстий и нарушений обсадной колонны, выявления интервалов затрубной циркуляции, а также выявления полезных ископаемых, обеднённых кислородом, — каменного угля, сульфидов, флюорита и др.