Способ измерения концентрации нейтроно-поглощающих элементов Советский патент 1977 года по МПК G01V5/00 G01N23/00 

Иаобретечие относится к способам измерения импульсным нейтронным методом элементов, обладающих свойством аномального поглощения медленных нейтроной. Известен способ импульсного нейтронног каротажа, основанный на облучении горной породы, окружающей скважину, импульсами нейтронов от генератора плотности нейтронов от генератора и измерении плотности нетронов в интервалах межцу импульсами. При этом на горную породу воздействуют импульсами быстрых нейтронов (14 Мэв), которые, взаимодействуя с ядрами горной породы, окружающей скважину, замедляются до тепловых энергий и с большой вероятное тью захватываются ядрами элементов, обладающих аномальной способностью поглощения медленных нейтронов. Измеряют плотности потока медленных и тепловых нейтронов в интервалах между импульсами быстрых нейтронов и по соотношению нейтронных потоков судят о концентрации нейтронопоглощающего элемента в горной породе. Недостатки известного способа заключаются в том, что на результаты измерений оказывает существенное нестабильность выхода нейтрО}1ов из ускорительной трубки, а также нейтронные свойства и геометрия среды, в которой производят ггзмерения. Например, при постоянной концентрации определяемого элемента в горной породе результаты импульсного нейтрон-нейтронного каротажа зависят от влажности горной породы и диаметра скважины. Поэтому точность определения концентрации элементов в известном способе недостаточна для промышленности. Предложенный способ не имеет отмеченных недостатков благодаря тому, что измеряют плотность потока тепловых нейтронов при времени задержки после импульса, большем времени замедления нейтронов до энергии верхней границы теплового спектра, но меньшем времени установления теплового равновесия нейтронов со средой, и при времени задержки иосле импульса, большем времени жизни тепловых нейтронов в той же среде, а затем определяют отношение плотностей. Сущность изобретения заключаются в том, что при малых временах задержки после импульса {100-200 мксек) изменение концентрации не1 тронопоглощающего элемента в горной породе привод к сравнительно слабому изменению скорости счета тепловых нейтронов, С увеличением времени задержки увеличивается градиент зависимости скорасти счета медленных нейтронов от концентрации нейтронопоглощающего элемента в горной породе, особенно при небольших его концентрациях. Экспериментально установлено, что от- ношение плотностей потоков медленных нейт ронов при двух соответствующим образом вы бранных временах задержки слабо зависит о влажности горной породы, нестабильности вы хода потока нейтронов из ускорительной трубкн и в то же время чувствительно к измене нию концентрации нейтронопоглощающего эле мента в горной породе. Например, изменение весовой влажности песка от 1 до 10/6 приводит к изменению отношения плотностей по токов иейтронов всего иа 20%, тогда как изменение весовой влажности песка в тех же пределах приводит к изменению пло7ности потока тепловых нейтронов на 300% при времени задержки после импульса 20О мксек и 270% при времени задержки 600 мксек. Анализ результатов показывает, что незначительное уменьшение чувствительности при изменении отношения плотностей вполне компенсируется существенным з лучщением п ом ех оус т ойч ив ос ти сп ос о ба. Послецовательпость операций при измере нии концентрации нейтронологлощающих элементов предложенным способом следующая. Но результатам исследований на моделях определяют оптпмальнь е времена задержки после импульса и щирину временного окна. Определяют зависимость плотности потока тепловых нейтронов от концентрации нейтронопоглощающего элемента в горной породе при выбранных временах задержки и ширинах временного окна. Измеряют (в скважинах) плотность потоков тепловых нейтронов при двух выбранных временах задержки и отношение плотностей. По результатам измерений в скважине определяют концентрацию анализируемого элемента. В качестве исходного параметра при количественной интерпретации используют отношение скоростей счета тепловых нейтронов при двух выбранных временах задержки после импульса. Например при измерении концентрации ртути первое время задержки после импульса 100-200 мкеек, ширина временного окна 50-1ОО мксек, второе время задержки 50О-1000 мксек, ширина временного окна 5О-100 мксек. Предложенный способ позволяет существенно улучшить помехоустойчивость импульсного нейтронного каротажа при определении концентрации ртути, кадмия, индия, бора, лития и других нейтронопоглощаюших элементов. и 3 о б р е т е н и о р м у л Способ измерения концентрации нейтронооглощающих элементов, основан1 ь Й на обучении контролируемой среды, например горой породы, импульсами нейтронов и измереии плотности потока тепловых нейтронов в нтервалах между импульсами при двух разичных временах задержки после нейтронноо импульса, отличающийся тем, то, с целью уменьшения влияния состава реды и скважины на результаты измерения, ервое время задержки выбирают больше вреени замедления быстрых нейтронов до энерии верхней границы теплового спектра, но еньше времени установления теилового равовесия нейтронов в среде.