Registro de neutrones. Métodos de registro de pozos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El registro de neutrones y sus variedades pertenecen a los métodos de radiación de la investigación geofísica. Dependiendo del tipo de radiación detectada (neutrones o fotones gamma), existen varias modificaciones de esta tecnología. El equipo de fondo de pozo tiene un diseño similar. El registro de neutrones permite determinar uno de los indicadores más importantes de una formación que contiene petróleo y gas: el coeficiente de porosidad, así como dividir los yacimientos por el tipo de fluidos que contienen.

Métodos de estudios geofísicos

En geofísica se utilizan varios métodos para el estudio de las rocas, los cuales se pueden dividir en 2 grandes grupos: eléctricos (electromagnéticos) y no eléctricos. El primer grupo incluye los siguientes métodos:

• Investigación con palpadores no focalizados: o método de resistividad aparente; o microsondeo; o resistividad; o registro actual.
• Métodos de sondeo enfocado: otala lateral; o registro divergente.
• Técnicas electromagnéticas: o registro por inducción; o registro electromagnético de ondas; o método de ondas de radio de fondo de pozo.
• Métodos para medir la actividad electroquímica: o método del potencial de orientación espontánea; o método de potenciales de electrodo; o método de los potenciales evocados.

El segundo grupo incluye las siguientes tecnologías:

• Seismométodos acústicos: o registro acústico (incluido el método de ondas reflejadas); o perfilado de pozos verticales; o transiluminación acústica entre pozos; o sísmica.
• Métodos de física nuclear.
• Registro térmico.
• Métodos de investigación magnética: o prospección magnética de pozos; o registro de susceptibilidad magnética; o registro magnético nuclear.
• Exploración de la gravedad en el fondo del pozo.
• Registro mecánico y de gas.

Métodos radiométricos

Los métodos de investigación en física nuclear incluyen un amplio grupo de tecnologías:

• registro de rayos gamma (medición de la radiactividad natural);
• gamma-gamma-método;
• métodos de neutrones;
• tecnología atómica etiquetada;
• método gamma de activación.

Estos métodos son una poderosa herramienta para estudiar las formaciones geológicas atravesadas por un pozo. Se basan en medir los parámetros de las radiaciones ionizantes emitidas por los núcleos de los átomos de las sustancias contenidas en la roca. Como registros acústicos, métodos radiométricosse pueden dividir en métodos que miden campos naturales y artificiales (radiación). Como partículas radiactivas, se utilizan aquellas que tienen el mayor poder de penetración: los neutrones (n) y los cuantos gamma.

Esencia de las tecnologías de neutrones

El registro de neutrones es uno de los métodos de investigación geofísica, que se basa en el impacto de un flujo rápido de neutrones. Como resultado, se ralentizan, dispersan y absorben en la roca.

Las sondas de fondo de pozo para el registro de neutrones contienen las siguientes unidades principales:

• fuente de radiación radiactiva;
• contador de partículas (n o cuantos gamma);
• filtros que excluyen la radiación directa de la fuente al detector.

Características de los neutrones de las rocas

Al golpear rocas, los neutrones rápidos se ralentizan y pierden energía debido a la interacción con los átomos. En este estado, se disipan en la materia y son captados por los núcleos de los átomos de los elementos químicos en fracciones de milisegundos.

El moderador más intenso es el hidrógeno. El corto camino que recorre un neutrón antes de alcanzar un estado térmico es característico de rocas con alto contenido de hidrógeno (yacimientos saturados de petróleo y agua, minerales, que contienen mucha agua de cristalización).

Se distinguen las siguientes características neutrónicas de las rocas:

1. La forma de reducir la velocidad rápidoneutrones a un estado térmico (en el que la energía de una partícula se aproxima al valor de la energía cinética media del movimiento térmico de las moléculas y átomos de la roca).
2. Longitud de difusión (el camino desde el lugar de aparición de un neutrón térmico hasta su absorción).
3. La vida útil de las partículas en un estado térmico.
4. Índice de dispersión en roca.
5. Longitud de migración de partículas (distancia total recorrida durante la desaceleración y difusión).

En la práctica, estas propiedades se evalúan utilizando el coeficiente de porosidad de neutrones condicional.

Variedades

El registro de neutrones incluye varios tipos de encuestas que difieren en 2 criterios principales:

• Modo de funcionamiento de la fuente de radiación: o métodos estacionarios; o Métodos de impulso (utilizados principalmente después del revestimiento de pozos).
• La naturaleza de la radiación secundaria registrada: registro de on-neutrones (medir el número n de sustancias de roca dispersadas por núcleos atómicos); o método gamma de neutrones (radiación ɣ resultante de la captura de n); o registro de activación de neutrones (ɣ-radiación de radionúclidos artificiales liberados durante la absorción de n).

La modificación del registro depende principalmente del tipo de detector (helio, centelleo, contadores de semiconductores) y los filtros circundantes. Los métodos estacionarios se incluyen en el complejo de estudios obligatorios cuando se perforan pozos exploratorios.

Técnica neutrón-neutrón

Este método de investigación geofísica se basa en la primeraneutrones caracteristicas de las rocas y tiene 2 variedades: registro de neutrones termicos o epitermales. La energía de este último es algo mayor que la energía térmica de los átomos.

El hidrógeno entre todos los elementos es anómalo no solo en términos de la geometría de dispersión, sino también en términos de la pérdida de energía de un neutrón al colisionar con él. Los yacimientos de gas se caracterizan por lecturas más altas que los yacimientos saturados de agua y petróleo, ya que el contenido específico de hidrógeno en ellos es menor.

Cuanto mayor sea la porosidad del yacimiento de petróleo y gas, menores serán las lecturas del método epitermal n. Los datos obtenidos durante el registro neutrón-neutrón le permiten calcular el factor de porosidad. Debido a la sensibilidad reducida de los contadores de partículas epitermales, este método tiene una menor precisión estadística.

Los neutrones térmicos se extraen de una fuente radiactiva durante un trayecto más largo que los epitermales, y su vida media está determinada por una relación inversamente proporcional con respecto al contenido de cloro, boro y elementos de tierras raras. El cloro está presente en aguas de formación de alta salinidad. Las rocas que contienen petróleo y gas se caracterizan por una existencia más prolongada de partículas térmicas. Esta propiedad es la base del principio del método de medición neutrón-neutrón por n. térmico

Registro de rayos gamma de neutrones

La investigación de rayos gamma de neutrones mide la radiación gamma, que se forma durante la captura de n térmico. Los acuíferos se distinguen por lecturas mayores, en comparación con los que contienen petróleo, en un 15-20%(con la misma porosidad). Una diferencia significativa con los métodos anteriores es que las lecturas de esta tecnología aumentan con el aumento de la salinidad del fluido de perforación.

Dado que el registro gamma de neutrones también registra el fondo radiactivo natural en las rocas, se introducen factores de corrección para interpretar los resultados. En pozos de petróleo y gas, este método se utiliza para los mismos propósitos que la técnica de neutrones-neutrones: la separación de rocas según diferentes contenidos de hidrógeno, la determinación del coeficiente de porosidad, la identificación del contacto gas-líquido y agua-petróleo en un pozo entubado. También existen métodos combinados que detectan la radiación gamma y n, lo que mejora la precisión de las mediciones.

Tecnología de pulsos

El registro de pulsos es un tipo de método de investigación de neutrones basado en la emisión de neutrones en intervalos de tiempo cortos (100-200 microsegundos). También hay 2 modificaciones de esta tecnología:

• registro de térmica n;
• medida de ɣ-quanta de captura de radiación.

Al registrar uno de estos parámetros para 2 valores de tiempo, se obtiene el tiempo de vida promedio de los neutrones térmicos en las rocas del yacimiento. Esto le permite juzgar la presencia de ciertos elementos químicos. Los acuíferos tienen lecturas significativamente más bajas para demoras de tiempo más largas que los yacimientos de petróleo y gas.