170521. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fúrólyuk környezetében lévő talajrétegek radiológiai vizsgálatára

3 170521 4 nevezni. A rugalmatlan gamma sugarak spektrumának azt a részét, amely jellemző az oxigén és szén magok rugalmatlan szórási kölcsönhatására, ezen elemek relatív mennyiségének kimutatására használjuk fel a fúrólyukat körülvevő kőzetekben. Ennek a módszernek alkalmazása azonban a legújabb időkig akadályokba ütközött, mivel a szén és oxigén rugalmatlan szórási hatáskeresztmetszete csak nagyenergiájú neutronok esetén számottevő. Régebben nem volt ismeretes olyan módszer, amely kellő mennyiségben szolgáltatta volna a szükséges nagyenergiájú neutronokat az ilyen fajta szelvényezési módszerhez. Az impulzusüzemben működő neutrongenerátorok kifejlesztése azonban lehetővé tette a gyorsneutronokkal besugárzott kőzetrétegek rugalmatlan szórási gamma spektrumának mérését. Próbálkozások történtek a szén és oxigén rugalmatlan szórási kölcsönhatásainak vizsgálatára 14 MeV energiájú gyorsneutronokkal, amelyeket fúrólyukban alkalmazható impulzusüzemű, deutérium-tricium magreakciót alkalmazó neutrongenerátorokkal állítottak elő. Eddig azonban az eme elvet alkalmazó egyik módszer sem bizonyult megbízhatónak. Az eddigi sikertelenség egyik fő oka, hogy a szén jelentős mennyiségben van jelen a földkéregben. Sőt a mészkő, márvány, kréta, stb. többé kevésbé tiszta kalciumkarbonát. így aztán vizet tartalmazó mészkő rétegek sokkal több, a szénre jellemző rugalmatlan szórási kölcsönhatásban keletkező gamma sugarat eredményeznek, mint kőolajjal átitatott kvarchomok vagy olajjal telített palaréteg. Ráadásul a kőzetrétegek szén/oxigén aránya függ még a kőzetréteg porózitásától is. A következőkben ismertetett szén/oxigén arány meghatározási módszerrel pontosan lehet mérni a kőzetrétegek vízzel való telítettségét. Azonban még ha a jelenlegi legjobb impulzusüzemű neutronforrást alkalmazzuk is, az impulzosok tartama alatt keletkező neutronok számát korlátozni kell aránylag kis értékre, hogy az impulzus tartama alatt detektált rugalmatlan gamma fotonok száma a mérőberendezés felbontóképessége által megszabott határ alatt maradjon. A berendezés véges számlálási sebessége az elektronikus áramkörök véges működési sebességéből és a szelvényezésnél hasznait kábel véges frekvenciasávjából következik. A neutronforrás és a gamma detektor közötti távolság szintén befolyásolja a detektálási sebességet, és így ennek változtatásával be lehet állítani a kívánt számlálási sebességet. így a rugalmatlan szórási folyamatok statisztikus pontosságának növelésére (ez általában függvénye az ossz beütésszámnak) a detektor-neutrongenerátor távolságot és a neutronforrás impulzusfrekvenciáját optimális értékre lehet beállítani. Az impulzusfrekvencia növelése szükségessé teszi a lehető legrövidebb időtartamú neutron impulzusok előállítását (5 mikrosecundum). Ezeket a rövid impulzusokat használva, lehetséges olyan neutronforrás-gamma detektor távolságot és impulzus ismétlődési frekvenciát használni, amely a lehető legnagyobb ossz beütésszámot biztosítja úgy, hogy azért a rugalmatlan szórási gamma mérési időtartama alatt (amely természetesen egybeesik a neutron impulzus tartamával), a pillanatnyi számlálási sebesség a berendezés által megszabott felső határt ne haladja meg. A neutron impulzus hosszának a lehető legrövidebbre való választása a termikus neutronok befo-5 gásából származó és szintén detektált események számát csökkenti. Ez a kívánatos hatás azáltal jön létre, hogy ilyen rövid idő nem elegendő a gyorsneutronoknak termikus neutronokká történő lelassulásához. Azonban a neutron impulzosok is-10 métlési frekvenciájának növelésével az impulzosok közötti időintervallum csökken, ezért a rugalmatlan gamma sugárzás mérési időtartama alatt jelentős nagyságú, az előző neutron impulzusból származó termikus neutron található a szelvényezésre hasz-15 nált detektor környezetében. Jelen találmány hatásos módszereket ad bármilyen termikus neutron háttérnek a szén/oxigén szelvényezési mérőberendezés számlálási statisztikájából való kiküszöbölésére aránylag tiszta vizet tartalmazó kőzetrétegekben 20 történő kőolaj meghatározás céljára. Akik járatosak a szakmában, azok számára nyilvánvaló, hogy az előbbiekben tárgyalt paraméterek, amelyeknek változtatásával az optimális szelvényezési sebesség és a rugalmatlan neutron szórási szel-25 vényezés számlálási statisztikája javítható nemcsak egymással vannak kölcsönös kapcsolatban, de a vizsgálandó fúrólyuk fizikai paramétereivel is. Például a fúrólyuk átmérője, a bevonat relatív vastagsága, a fúrólyukfolyadék típusa, illetve anyagi mi-30 nősége, mind hatással lehetnek a rugalmatlan gamma sugárzás számlálási sebességére. Azért, hogy ésszerű számlálási sebességet kapjunk, azaz reális neutronforrás-detektor távolság mellett, de még a detektor felbontóképességén belül úgy kapjunk 35 számlálható gamma impulzusokat, hogy az impulzusok egymásra halmozódása komolyabb mértékben ne torzítsa el a detektor feszültségimpulzusait, kívánatos a nagy neutronimpulzus ismétlési frekvencia. 40 Ezek szerint jelen találmány tárgya olyan továbbfejlesztett berendezés, amely alkalmas kőolaj jelenlétének kimutatására alacsony sótartalmú kőzetrétegekben és amelyben e célból rugalmatlan neutron szóródási méréseket alkalmazunk. 45 További tárgya a találmánynak olyan új továbbfejlesztett eljárás és berendezés, a szén/oxigén arány meghatározására fúrólyukak mentén, amelyben gyorsan ismétlődő neutron impulzusokat és rugalmatlan neutronszóródási méréseket alkalmaz-50 nak. A találmány olyan lyukszelvényezési berendezést biztosít, amely indikálja a kőzetrétegekben levő kőolajat, függetlenül az esetleg jelenlevő termikus neutron befogási gamma háttérsugárzástól. 55 Mindezek az előnyös tulajdonságok biztosíthatók egy impulzus üzemű neutron lyukszelvényezési módszerrel. A berendezés négy gamma sugárzás energiaintervallumot (ablak, sáv, stb.) választ ki a gamma spektrumból. Két kapuáramkör időben kü-60 löníti el a rugalmatlan neutronszóródásból származó gamma sugarakat az előző neutron impulzusból származó termikus neutronok befogásából származó gamma sugaraktól. A négy energia ablak helyzete és szélessége úgy van megválasztva, hogy a 65 szén, oxigén, szilicium és kalcium rugalmatlan 2