№ 6. Стационарные источники нейтронов.

Используют смесь порошков бериллия с радиоактивным веществом, испускающим аль­фа-частицы (например, полоний, плутоний). При бомбардиров­ке ядер атомов бериллия альфа-частицами радиоактивного вещества происходит ядерная реакция: , где через ₀¹n обозначен нейтрон. Эти источники представляют герметические ампулы и называются ампульными, дают быстрые нейтро­ны с энергией 11 МэВ; максимумы распределения по энергии приходятся на 3 и 5 МэВ. Интенсивность таких источников составляет не менее (3 ± 4)•10^-6 нейтр./с, для чего ак­тивность Ро или Ри должна быть порядка 10¹¹ Бк.

Нейтронный источник другого типа - генератор нейтронов. Титановая или циркониевая мишень с растворенным в ней изотопом водорода тритием (₁³H) бомбардируется дейтонами (ядрами тяжелого водоро­да ₁²H), ускоренными линейным ускорителем под напряжением око­ло 10⁵В. По реакции образуются нейтроны с энергией 14 МэВ. Более высокая энергия ней­тронов и монохроматизм излучения являются преимуществом таких генераторов. Другое преимущество — возможность выключения ис­точника, что повышает безопасность работ и позволяет доводить его интенсивность до 10⁸—10⁹ нейтр./с.

Источники третьего типа — некоторые изотопы трансурановых элементов, например, калифорния (²⁵²Cf), претерпевающие интен­сивное самопроизвольное деление ядер с испусканием нейтронов.

Будучи электрически нейтральными, нейтроны не испытывают действия электронной оболочки и заряда ядра, поэтому обладают большой проникающей способностью. Кроме того, при соударении с ядрами они вызывают разнообразные ядерные реакции, что делает их весьма полезными при изучении ядерного, а, следовательно, и хи­мического состава горных пород. Реакции с участием нейтронов раз­деляются на две группы: рассеяние (упругое и неупругое) и поглощение нейтронов

№ 45. Метод меченых атомов: применяемые модификации, физические основы, методика применения, область применения.

В буровой раствор вводят радиоактивный изотоп и продви­жение такого меченого раствора прослеживают путем измерения гамма-излучения по стволу скважины. Наибольший интерес представляет обнаружение коллекторов по повышению их радиоактивности в резуль­тате проникновения в них активированного бурового раствора или его фильтрата. Такие исследования проводят как в необсаженных, так и в обсаженных скважинах, например, для определения зон поглощения в нагнетательных скважинах. Другое применение метода — разделение водо- и нефтенасыщенных пород путем закачки активированного ра­створа, преимущественно проникающего либо в водоносные (например, раствор на водной основе), либо в нефтеносные пласты (раствор на нефтяной основе). Довольно широко этот метод используют при изучении технического состояния скважин.

Работы с радиоактивными изотопами проводят в следующей пос­ледовательности: а) исследуют разрез скважины гамма-методом («фоновый» замер) б) вводят радиоактивный изотоп в буровой ра­створ, заполняющий ствол скважины в) выжидают время, необхо­димое для проникновения меченного раствора в пласты, пройденные скважиной (во многих случаях, особенно при малой плотности ра­створа, осуществляют искусственное «продавливание» раствора, после этого ствол скважины промывают для удаления остатков ра­диоактивного вещества) г) повторяют измерения гамма-методом д) сопоставляя два замера ГМ, обнаруживают интервалы, радиоак­тивность которых существенно изменилась между двумя замерами.

Для активирования раствора применяют радиоактивные вещества, хорошо растворимые в буровом растворе. Иногда используют взвеси порошкообразных веществ, обогащенных радиоактивным изотопом. Чтобы уменьшить срок радиоактивного заражения скважины, пери­од полураспада изотопа следует брать небольшим. Наиболее широко применяются изотопы ⁵³Fe (Т_1/2 = 45 дней), ¹³¹I (8 дней) и ⁹³Zr(65 дней). Активность раствора обычно порядка 108 Бк на 1 м³ раствора.

Для обеспечения безопасности работ вводить радиоактивный пре­парат в раствор следует в стволе скважины. Лучше всего вводить изотопы с помощью специальных инжекторов — глубинных прибо­ров, в которых размещены камеры для отдельных порций радиоактивного вещества и устройство, позволяющее вводить это вещество в раствор на любой заданной глубине.

Помехами при применении метода радиоактивных изотопов является сорбция радиоактивных соединений непроницаемыми поро­дами, особенно глинами, а в обсаженных скважинах — обсадной ко­лонной. Благодаря этому наблюдается некоторое повышение пока­заний ГМ почти по всему стволу скважины. Кроме того, возможны ложные аномалии на забое (вследствие скопления активных осад­ков) и на верхней границе нефти или эмульсии в стволе скважины (из-за сорбции нефтью радиоактивного изотопа и других причин). Поскольку при работе методом изотопов происходит радио­активное загрязнение скважинного прибора из-за сорбции ра­диоактивного вещества его корпусом, такие приборы не следует при­менять при обычном ГМ.

Работы с использованием открытых радиоактивных изотопов от­носятся к числу весьма опасных и требуют исключительно тщатель­ного соблюдения установленных мер техники безопасности. Указан­ные недостатки метода изотопов стимулируют разработку способов решения тех же задач с применением растворов, меченных неради­оактивными веществами, к которым чувствителен тот или иной ме­тод исследования скважин. Среди них важное место занимают ве­щества с высоким сечением поглощения нейтронов и частично ве­щества, хорошо активирующиеся нейтронами. Пути движения таких растворов определяют с помощью соответственно импульсных ней­тронных методов и метода наведенной активности. Совокупность таких методов, применяющих меченые вещества (включая и метод изотопов), называют методом индикаторных ве­ществ.