Enregistrement des neutrons. Méthodes de diagraphie de puits

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La diagraphie neutronique et ses variétés font partie des méthodes de rayonnement de la recherche géophysique. Selon le type de rayonnement détecté (neutrons ou photons gamma), il existe plusieurs modifications de cette technologie. L'équipement de fond de trou a une disposition similaire. La diagraphie neutronique permet de déterminer l'un des indicateurs les plus importants d'une formation pétrolifère et gazière - le coefficient de porosité, ainsi que de diviser les réservoirs par le type de fluides qu'ils contiennent.

Méthodes de levés géophysiques

En géophysique, plusieurs méthodes d'étude des roches sont utilisées, qui peuvent être divisées en 2 grands groupes: électrique (électromagnétique) et non électrique. Le premier groupe comprend les méthodes suivantes:

• Recherche avec des sondes non focalisées: o méthode de résistivité apparente; o microsondage; o résistivité; o journalisation en cours.
• Méthodes de sondage focalisé: oexploitation forestière latérale; o journalisation divergente.
• Techniques électromagnétiques: o diagraphie par induction; o diagraphie électromagnétique des ondes; o méthode par ondes radio de fond.
• Méthodes de mesure de l'activité électrochimique: o méthode du potentiel d'orientation spontanée; o méthode des potentiels d'électrodes; o méthode des potentiels évoqués.

Le deuxième groupe comprend les technologies suivantes:

• Méthodes sismoacoustiques: o diagraphie acoustique (y compris la méthode des ondes réfléchies); o profilage vertical des puits; o transillumination acoustique cross-well; o sismique.
• Méthodes de physique nucléaire.
• Enregistrement thermique.
• Méthodes de recherche magnétique: o prospection magnétique en forage; o diagraphie de susceptibilité magnétique; o diagraphie magnétique nucléaire.
• Exploration gravimétrique en fond de trou.
• Enregistrement gaz et mécanique.

Méthodes radiométriques

Les méthodes de recherche en physique nucléaire incluent un grand nombre de technologies:

• gamma ray logging (mesure de la radioactivité naturelle);
• méthode gamma-gamma;
• méthodes neutroniques;
• technologie des atomes tagués;
• méthode gamma d'activation.

Ces méthodes sont un outil puissant pour étudier les formations géologiques recoupées par un puits. Ils reposent sur la mesure des paramètres des rayonnements ionisants émis par les noyaux des atomes des substances contenues dans la roche. Comme la diagraphie acoustique, les méthodes radiométriquespeuvent être divisés en méthodes qui mesurent les champs naturels et artificiels (rayonnement). En tant que particules radioactives, on utilise celles qui ont le pouvoir de pénétration le plus élevé - les neutrons (n) et les quanta gamma.

Essence des technologies neutroniques

La diagraphie neutronique est l'une des méthodes de recherche géophysique basée sur l'impact d'un flux de neutrons rapides. En conséquence, ils sont ralentis, dispersés et absorbés dans la roche.

Les sondes de fond de trou pour la diagraphie neutronique contiennent les unités principales suivantes:

• source de rayonnement radioactif;
• compteur de particules (quanta n ou gamma);
• filtres qui excluent le rayonnement direct de la source vers le détecteur.

Caractéristiques neutroniques des roches

Lorsqu'ils heurtent des rochers, les neutrons rapides ralentissent et perdent de l'énergie en raison de l'interaction avec les atomes. Dans cet état, ils se dissipent dans la matière et sont capturés par les noyaux des atomes des éléments chimiques en quelques fractions de millisecondes.

Le modérateur le plus intense est l'hydrogène. Le court chemin parcouru par un neutron avant d'atteindre un état thermique est caractéristique des roches à forte teneur en hydrogène (réservoirs saturés d'huile et d'eau, minéraux, qui contiennent beaucoup d'eau de cristallisation).

Les caractéristiques neutroniques suivantes des roches sont distinguées:

1. La façon de ralentir rapidementneutrons à un état thermique (dans lequel l'énergie d'une particule se rapproche de la valeur de l'énergie cinétique moyenne du mouvement thermique des molécules et des atomes de la roche).
2. Longueur de diffusion (chemin entre le lieu d'apparition d'un neutron thermique et son absorption).
3. La durée de vie des particules dans un état thermique.
4. Indice de diffusion dans la roche.
5. Longueur de migration des particules (distance totale parcourue pendant la décélération et la diffusion).

En pratique, ces propriétés sont évaluées à l'aide du coefficient conditionnel de porosité neutronique.

Variétés

La diagraphie neutronique comprend plusieurs types d'enquêtes qui se différencient par 2 critères principaux:

• Mode de fonctionnement de la source de rayonnement: o méthodes stationnaires; o méthodes d'impulsion (utilisées principalement après le tubage du puits).
• La nature du rayonnement secondaire enregistré: o n-neutron logging (mesure le nombre n de substances rocheuses diffusées par les noyaux atomiques); o méthode gamma neutronique (rayonnement ɣ résultant de la capture de n); o diagraphie par activation neutronique (rayonnement ɣ des radionucléides artificiels libérés lors de l'absorption de n).

La modification de la journalisation dépend principalement du type de détecteur (hélium, scintillation, compteurs à semi-conducteur) et des filtres environnants. Les méthodes stationnaires sont incluses dans le complexe d'études obligatoires lors du forage de puits d'exploration.

Technique neutron-neutron

Cette méthode de recherche géophysique est basée sur la premièrecaractéristiques neutroniques des roches et a 2 variétés: enregistrement des neutrons thermiques ou épithermiques. L'énergie de ce dernier est quelque peu supérieure à l'énergie thermique des atomes.

L'hydrogène parmi tous les éléments est anormal non seulement en termes de géométrie de diffusion, mais aussi en termes de perte d'énergie d'un neutron lors d'une collision avec lui. Les réservoirs de gaz se caractérisent par des lectures plus élevées que les réservoirs saturés d'eau et d'huile, car leur teneur spécifique en hydrogène est plus faible.

Plus la porosité du réservoir de pétrole et de gaz est grande, plus les lectures de la méthode épithermale n sont faibles. Les données obtenues lors de la diagraphie neutron-neutron, permettent de calculer le facteur de porosité. En raison de la sensibilité réduite des compteurs de particules épithermiques, cette méthode a une précision statistique inférieure.

Les neutrons thermiques sont retirés d'une source radioactive sur un trajet plus long que les neutrons épithermiques, et leur durée de vie moyenne est déterminée par une relation inversement proportionnelle par rapport à la teneur en chlore, bore et terres rares. Le chlore est présent dans les eaux de formation à haute salinité. Les roches pétrolifères et gazeuses se caractérisent par une existence plus longue de particules thermiques. Cette propriété est à la base du principe de la méthode neutron-neutron de mesures par thermique n.

Enregistrement des rayons gamma neutroniques

La recherche sur les rayons gamma des neutrons mesure le rayonnement gamma, qui se forme lors de la capture du n thermique. Les aquifères se distinguent par des lectures plus élevées, par rapport à celles pétrolifères, de 15 à 20%(avec la même porosité). Une différence significative par rapport aux méthodes précédentes est que les lectures de cette technologie augmentent avec une augmentation de la salinité du fluide de forage.

Étant donné que la diagraphie neutron-gamma enregistre également le fond radioactif naturel dans les roches, des facteurs de correction sont introduits pour interpréter les résultats. Dans les puits de pétrole et de gaz, cette méthode est utilisée aux mêmes fins que la technique neutron-neutron - la séparation des roches selon différentes teneurs en hydrogène, la détermination du coefficient de porosité, l'identification du contact gaz-liquide et eau-huile dans un puits tubé. Il existe également des méthodes combinées qui détectent les rayonnements n et gamma, ce qui améliore la précision des mesures.

Technologie Pulse

L'enregistrement d'impulsions est un type de méthode de recherche neutronique basée sur l'émission de neutrons sur de courts intervalles de temps (100-200 microsecondes). Il existe également 2 modifications de cette technologie:

• enregistrement de thermique n;
• mesure des ɣ-quanta de capture de rayonnement.

En enregistrant un de ces paramètres pour 2 valeurs temporelles, on obtient la durée de vie moyenne des neutrons thermiques dans les roches réservoirs. Cela permet de juger de la présence de certains éléments chimiques. Les aquifères ont des lectures nettement inférieures pour des délais plus longs que les réservoirs de pétrole et de gaz.