Техника - молодёжи 1962-05, страница 11

в кишащую толпу протонов, «беглецы» вынуждены сразу же сбавить ход. Правда, от этого они не перестают суетиться, однако их движения становятся намного «ленивее». Их бег приобретает хаотический характер. Нелегко таким замедленным нейтронам пробиться сквозь толпу протонов, но наиболее юркие из них, описывая замысловатые траектории, отскакивая от встречных протонов, огибают свинцовую защиту, пробиваются к счетчику и засекаются им. Чем гуще толпа встречных протонов, чем больше водорода в пласте, тем реже щелкает счетчик. Подсчитывая количество таких замедленных и отраженных породой нейтронов, можно узнать, какие слои проходит прибор. Описанный метод называется нейтронным каротажем.

Вот кривая нейтронного каротажа, вычерчиваемая дрожащей стрелкой на ленте самопишущего прибора, образовала изгиб, похожий на седловину. «Ага, — тотчас же смекнул геолог, — прибор прошел слои с богатым содержанием водорода: либо нефтеносные, либо водоносные пласты. Но какие именно? Ведь нас интересует не вода, а нефть, хотя та и другая содержат приблизительно одинаковое количество водорода. Где граница между водой и нефтью?»

На этот вопрос отвечает видоизмененный вариант нейтронного каротажа.

Вода содержит, как правило, хлористые соли. А ядра хлора обладают свойством жадно заглатывать замедленные породой нейтроны. В результате ядерной реакции природный изотоп хлора С1³⁵, «проглотивший» нейтрон, превращается в своего тезку— С1³⁶, а тот обладает мощным гамма-«голосом», или, как выразится радиохимик, испускает «жесткое» гамма-излучение. Оно-то и отличает воду от нефти, которая хлора не содержит. В итоге на карту геологического разреза ложится рубеж между водоносным и нефтеносным пластом. Описанная разновидность метода носит название нейтронного гамма-каротажа.

К сожалению, у всех этих вариантов нейтронного каротажа есть своя «ахиллесова пята». Кажется, как все просто и хорошо: погрузил в скважину крошечную атомную «лабораторию» — и сиди наверху, наблюдай за показаниями прибора. Однако на практике дело обстоит куда сложнее. Особенно много хлопот доставляет геологам присутствие в скважине воды. Она заполняет всю скважину снизу доверху. Поди попробуй разобрать, регистрирует прибор прохождение водоносного пласта или же это заявляет о своем присутствии скважинная вода.

Как же быть?

Для устранения помех от скважин-ной воды можно использовать импульсный нейтронный каротаж.

НЕЙТРОННЫЙ «ЛОКАТОР» СЛУШАЕТ СОБСТВЕННОЕ ЭХО

Принцип метода тот же, что и а случае радиолокации. Теперь нейтроны из источника испускаются не непрерывно, как при обычном нейтронном каротаже, а порциями. В первый момент передышки, которая наступает сразу же после нейтронного «залпа», почти невозможно отличить, отражены нейтроны от скважинной еоды или от более далеких водоносных пластов. Зато по прошествии ничтожного промежутка времени (он исчисляется десятитысячными долями секунды) проступает четкое различие между скважинной и пластовой водой, а тем более между водой и нефтью. Дело в том, что нейтронное «эхо» от близлежащих слоев воды замирает быстрее, чем от более удаленных.

Что же касается различия между водой и нефтью, то оно проступает еще отчетливее. Нейтронные «волны», отхлынувшие от нефти, в десятки раз более мощны, чем «волны», отраженные водой. Всему виной тот же хлор, содержащийся в минерализованной воде. Он действует на манер хорошей мышеловки для замедленных нейтронов. Если нейтроны попадают в воду, то там они через короткий промежуток времени почти полностью оказываются • ловушке. Между тем нейтроны, очутившиеся а нефти, живут гораздо дольше. Эти более живучие нейтроны и создают то «эхо», которое слышит нейтронный локатор. И чем больше пауза между «залпами», тем заметнее разница в гулкости нейтронного «эха». И если нейтронному гаммэ-каротажу по плечу разведка лишь тех скважин, где условия особенно благоприятны, то импульсный нейтронный каротаж способен исследовать любые скважины. В этом смысле он, несомненно, более универсален. В итоге уменьшается вэроят-ность дорогостоящих ошибок, свойственных обычным видам нейтронного каротажа.

Эта оригинальная идея, несмотря на пленяющую простоту, была, по словам ее автора — Георгия Николаевича Флерова, плодом многолетних и многотрудных научных поисков и раздумий. А сколько еще пред

стояло сделать, чтобы новорожденный метод вышел из лабораторной «колыбели»!

Главной заботой ученых было обеспечить прерывистость нейтронного обстрела породы. Ведь длительность «залпов», равно как и пауз, должна измеряться исчезающе малыми долями секунды! Даже объектив фотоаппарата при выдержке в '/гооо сек. защелкивается шторкой

ПРИНПИII ИД/1ЬНЯЧ

СХЕ/11/t и/ипчльсноги

ГЕНЕРАТОР/1 НЕЙТРОНОВ

импчльсиыи

ИОНИЗАТОР

/мишки»

1ТРИТПМ

стеклянная

вел к А

звна

УСМРЕНИЯ

Стеклянная колба заполнена газообразным дейтерием DI². Импульсный ионизатор сообщает нейтральным атомам Di² положительный заряд. Заряженные атомы DI² разгоняются электрическим полем и наталкиваются на мишень из трития Т i³. Происходит ядерная реакция, в результате которой рождаются ядра гелия и быстрые нейтроны:

£.² + 7V Не г⁴ + л о¹-Стеклянная колба вместе с электрическими приспособлениями и счетчик замедленных нейтронов смонтированы в скважинном приборе размером со школьный пенал (слева).

в десятки раз медленней. А ведь на пути всепроникающего нейтронного пучка не поставишь легкую шторку. От нейтронов защищаются массивными экранами из графита или парафина толщиной в десятки сантиметров. Разве удастся вместить все это в узкую скважину? Абсурдность такого решения была очевидной. Но ученые нашли выход.

Для получения мгновенных нейтронных импульсов была разработана конструкция миниатюрного ускорителя, опускаемого в скважину. Прибор уже изготовлен и испытан сотрудниками Института геологии и разработки горючих ископаемых Академии наук СССР совместно с Институтом ядерной физики Сибирского отделения Академии наук СССР.

9