Нейтронный активационный анализ
(метод наведенной активности)
Метод наведенной активности (МНА) основан на изучении искусственной радиоактивности, возникающей при облучении горных пород нейтронами. По периоду полураспада Т1/2 искусственно радиоактивных ядер и энергии их гамма-излучения определяют возникший радиоактивный изотоп, а следовательно, и исходный изотоп горной породы, из которого он образовался. По интенсивности гамма-излучения радиоактивных ядер находят концентрацию соответствующих исходных элементов в горной породе. Активация ядер может осуществляться как быстрыми, так и особенно медленными нейтронами. В первом случае активация происходит обычно в результате реакций (n, p) и (n, α), во втором (n, γ). В разрезе нефтяных и газовых месторождений наиболее типичны реакции: 27Аl (n, γ) 28Al (T1/2 = 2,3 мин); 23Na (n, γ) 24Na (T1/2 = 15 ч); 16О (n, γ) 16N (T1/2 = 7,4 с); 28Si (n, p) 28Аl. В обсаженных скважинах существенны также реакции в материале колонны 56Fe (n , p) 56Mn (T1/2 = 2,5 ч) и 56Мn (n, γ) 56Mn. В методе наведенной активности используют установку содержащую источник нейтронов и детектор гамма-излучения, удаленный от источника на большое расстояние (1,5—2 м), достаточное для того, чтобы интенсивностью гамма-излучения радиационного захвата у детектора (эффектом НГМ) можно было пренебречь. В зависимости от периода полураспада изотопа, определяемого при МНА, исследования проводят при непрерывном движении прибора по скважине (для изотопов с периодом полураспада, исчисляемым секундами и первыми минутами) или на точках (при значении Т1/2 в несколько минут и более). В первом случае источник находится впереди и «наводит» искусственную радиоактивность, а индикатор движется за источником и регистрирует наведенную радиоактивность. Скорость движения прибора поддерживается строго постоянной. Точку записи относят к середине детектора. Такой способ применим лишь при наведении в породе преимущественно одного изотопа с небольшим значением T1/2, например 28Аl. При образовании в породе нескольких изотопов в сравнимых количествах, а также в случае одного изотопа с периодом полураспада порядка нескольких минут и более проводят исследования при неподвижном приборе — по точкам. Скважинный прибор опускают на такую глубину, чтобы источник расположился против точки, намеченной к исследованию. После некоторого времени, достаточного для активации интересующих нас изотопов, прибор быстро перемещают на расстояние, равное интервалу между источником и индикатором, и последний устанавливают точно против облученной точки. Далее измеряют интенсивность гамма-излучения при нескольких значениях времени задержки после конца облучения либо непрерывно регистрируют изменение во времени наведенной активности с помощью регистратора. Измерения продолжают в течение времени, равного примерно периоду полураспада наиболее долго живущего из определяемых изотопов. Примерно таким же берут обычно и время облучения: При исследовании на точках данные об интенсивности наведенной активности (после вычитания естественной гамма-активности) обычно подвергают дальнейшей обработке с целью определения периода полураспада и активности всех изотопов, активирующихся в заметной степени. Для этого часто используют графический способ. Строят кривую спада активности, представляющую зависимость наведенной активности (в логарифмическом масштабе) от времени (в арифметическом масштабе) (рис. 45).
При наличии в породе одного активного изотопа такая кривая представляет прямую с наклоном, равным постоянной распада этого изотопа (кривые 1 и 2 на. рис. 45). Но и при активации нескольких изотопов (если проводить измерения в течение достаточно большого времени) к концу измерений обычно остается лишь один, наиболее долго живущий из активированных изотопов. Соответственно правая часть кривой спада активности будет иметь вид прямой линии с угловым коэффициентом, равным постоянной распада для этого изотопа. Продолжая эту прямую влево до пересечения с осью ординат, получают кривую спада активности наиболее долго живущего изотопа для любого момента времени (см. рис. 45). Вычитая активность этого изотопа в разные моменты времени из суммарной активности, получают кривую спада активности остальных активных изотопов. Проводя, как и прежде, асимптоту к правой части этой кривой, будем иметь кривую спада активности следующего изотопа, а по наклону кривой — его период полураспада. Поступая и далее подобным образом, всю кривую расчленяют на прямолинейные (в полулогарифмической системе координат) кривые спада отдельных изотопов, сумма активности которых и измеряется при МНА. В качестве величины, характеризующей активность изотопов, берут их активность к концу облучения, т. е. ординату пересечения с осью ординат соответствующих прямых для отдельных изотопов. Эту величину далее делят на мощность источника и пересчитывают на бесконечное время облучения. Переход от значений начальных активностей изотопов к концентрации элементов горной породы осуществляют на основании переходных коэффициентов, полученных по данным исследований моделей пластов с известной концентрацией элементов и с конструкцией скважины, совпадающей с конструкцией исследуемых скважин. Результаты исследований зависят (кроме конструкции скважины) от содержания в породе водорода и среднего времени жизни нейтронов. Поправку за их влияние вводят по результатам измерений другими нейтронными методами. В настоящее время МНА применяют в основном для выделения в разрезе скважины руд и оценки концентрации таких элементов, как алюминий, медь, марганец, фтор (флюорит). При применении источников высокоэнергетических нейтронов (генераторов нейтронов) удается получить достаточно интенсивную активацию кислорода по реакции 16О (n, p) l6N (Т1/2 = 7,4 с). По изменению активности этого изотопа по стволу скважины можно выделить в разрезе скважины полезные ископаемые, бедные кислородом (каменный уголь, самородную серу, иногда нефтеносные пласты), а также изучить содержание углеводородов в жидкости, заполняющей скважину, что важно при контроле за разработкой нефтяных месторождений (см. гл. X).
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (513)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |