16-маъруза. Таъсирланган (наведенная) активлик (фаоллик) усули. Унинг физик моҳияти ва ечадиган вазифалари. Импулс нейтрон-нейтрон усуллари (ИННК). Унинг моҳияти ва ечадиган вазифалари.

Таъсирланган активлик усулида тоғ жинслари нейтрон оқими билан нурлатиладилар ва сўнгра ҳосил бўлган суний радиоактивлик Igа ни ўлчайдилар. Нейтрон оқими билан суний радиоактивлаш нейтронларнинг турли энергияда бўлишидан қатъий назар содир бўлади. Тез, юқори энергияли нейтронлар билан қуйидаги элементлар активлашади: O, Mg, Al, Si, Mn, Cl ва бошқалар, иссиқлик энергиясидаги нейтронлар билан: Al, Si, Mn, Cl, F, Na, K, V, Cu, Cd ва бошқа элементлар активлашади. Иссиқлик энергиясидаги нейтронларда (n, g) реакцияси кузатилади, тез, юқори энергияли нейтронларда (n,p) ва (n,a) реакциялари кузатилади. Қуйида келтирилган жадвал 16.1 да  айрим элементларда кузатиладиган таъсирланган активликни кузатишимиз мумкин.

Жадвал 16.1

Бирламчи элемент (бошланғич)	Реакция тури	Ҳосил бўлган элемент	Ярим парчаланиш даври	Гамма нурларининг энергияси
O816 F919 Na1123 Na1123 Mg1224 Al1327 Mg1226 Al1327 Al1327	n,p n,g n,a n, g n, p n, a n, g n, p n, g	N716 F920 F920 Na1124 Na1124 Na1124 Mg1227 Mg1227 Al1328	7.5 c. 12c. 12c. 14.87 соат 14.87 соат 14.87 соат 10.2 минут 10.2 минут 2.3 минут	6.2 MэB 2.2 МэВ 2.2 МэВ 1.4; 2.8 МэВ 1.4; 2.8 МэВ 1.4; 2.8 МэВ 0.64;0.84;1.02 МэВ 0.64;0.84;1.02 МэВ 1.8; 2.3 МэВ

Жадвалдан кўриниб туриптики, ҳар хил бошланғич элементлардан, масалан F₉¹⁹ элементидан иссиқлик энергиясидаги нейтронлар билан нурлатганда (n, g) реакциясида натижасида F₉²⁰ радиоактив изотопи ҳосил бўлади, худди шу F₉²⁰ изотопи бошланғич Na₁₁²³ изотопини тез, катта энергияли нейтронлар билан нурлатганда (n, a) реакцияси натижасида ҳам ҳосил бўлади. Аксинча, бирҳил  Na₁₁²³ элементини иссиқлик энергиясидаги нейтронлар билан нурлатганда содир бўладиган (n, g) реакциясида Na₁₁²⁴ изотопи, тез, катта энергияли нейтронлар билан нурлатилганда (n, a) реакциясида F₉²⁰ изотопи ҳосил бўлади. Шунинг учун таъсирланган активлик усулини ўтказишда қандай реакция туфайли радиоактив изотоплар ҳосил бўлаётганини билиш лозимдир.

Жадвалдан яна бир нарса кўзга яққол ташланиб турипти. Бу ҳосил бўлаётган радиоактив изотопларнинг парчаланиш ярим даври ва изотопларнинг парчаланишларида ҳосил бўладиган g-нурлар энергиясининг турличалигидир. Бу фарқ усулни ўтказишда харбир қидирилаётган элемент учун турлича усулни ўтказишни талаб этади.

Агарда изотопларнинг парчаланиш ярим даврлари кичкина бўлса, диаграммаларни узлуксиз равишда ёзиб олишга тўғри келади, агарда парчаланиш ярим даври катта, масалан, Na₁₁²⁴ изотопи учун 14.87 соат, диаграммаларни харбир нуқтада, зондни тўхтатиб қўйиб, нуқтани нурлатиб бўлгандан кейин, 3-4 соат ўтгандан кейин ёзилади.

Таъсирланган активлик усули руда ва нефт геологияси вазифаларини ечишда қўлланилади. Нефт қудуқларида сув ва нефт чегараларини аниқлаш ва конни ишлатишда бу чегараларни силжишини текширишда ишлатилади. Бунинг учун усулни натрий-24, ёки хлор-38 изотопи бўйича ўтказиш мумкин. Натрий изотопи билан усул қуйидагича ўтказилади. Зонд ўрганилиши керак чуқурликка туширилади ва 4 соат давомида ушбу нуқта нейтрон оқими билан нурлатилади. Сўнгра шу нуқтага зонднинг ҳисоблагич нуқтаси жойлаштирилиб 4 соат давомида йўналтирилган активлик Iga  ўлчанилади. Демак бир нуқтада усулни ўтказиш учун 8 соат вақт кетади. Сув ва нефт чегарасини аниқлаш учун камида учта нуқтада ўлчов ишларини олиб бориш керак. Шунинг учун бу усул кўп вақт талаб қиладиган усуллар қаторига киради ва бошқа усуллар билан бу вазифанини ечишга ҳаракат қилинади.  Агарда усул хлор изотопи билан ўтказилса, нуқта 40 мин. давомида нурлатилади ва 2 соат давомида Iga ўлчанилади.

Руда конларида флюорит (F-изотопи бўйича), бокситлар (Al-изотопи бўйича), марганец ва мис каби фойдали қазилмалар қидириш ва уларнинг заҳираларини ҳисоблашда қўлланилади.

Импулс нейтрон генераторларини манбаъ сифатида қўллаб кислородни активлаш ва бирнеча сония парчаланиш ярим даврига эга N₇¹⁶ изотопини ҳосил қилиш мумкин, бу эса сув таркибидаги кислородни аниқлаш, сув ва нефт чегарасини аниқлаш имконини яратади.

Импулс нейтрон-нейтрон усуллари.Уларнинг физик моҳияти ва ечадиган вазифалари. 

Нейтронларнинг импулс усулларида тоғ жинслари давомати қисқа бўлган Dt (одатда 100-300 мкс.) вақт ичида юқори энергияли нейтронлар билан нурлатадилар ва бу нурлатишлар бир-биридан t вақт ўтгандан сўнг қайтарилаверади (расм 16.1). Нурлатиш тугаганидан сўнг t_з-ушланиш (кутиш) вақти ( 1000-1200 мкс. бўлиши мумкин) ўтади ва ундан кейин t_зам -ўлчаш вақти оралиғида иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t `ёки уларнинг ютилиши туфайли ҳосил бўлган нурлар ўлчанилади Одатда иссиқлик нейтронларининг зичлиги ўлчанилади ва бу усулни импулс нейтрон-нейтрон усули ёки ИННК деб аталади.

Расм 16.1

Иссиқлик нейтронларининг зичлиги ИННК усулида тоғ жинсларининг нейтронларни секинлаштириш ва ютиш қобилиятига боғлиқ бўлиб, секинлаштириш узунлиги Ls водороднинг миқдорига, ютишилиши ёки иссиқлик нейтронларининг яшаш вақти t_n -хлор миқдорига боғлиқдир. Лекин кутиш вақти t_з катта бўлса, яъни 2000>t_з>1000 мкс ИННК да ўлчанаётган иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t тоғ жинсларининг таркибидаги водород миқдорига боғлиқ катталик L_s га боғлиқ бўлмайди ва фақат диффузия коэффициенти D ва иссиқлик нейтронларининг яшаш вақти t_п га боғлиқ бўлади. Бу кўрсаткичлар эса ўлчанаётган муҳитда хлорнинг миқдорига боғлиқдир.

Агарда иссиқлик нейтронларининг яшаш вақтлари ҳарҳил бўлган икки муҳитни олсак ИННК нинг кўрсаткичларининг нисбати:

n₁¤ n₂= e^{-tз ( 1¤ tп1-1¤ tп2)}                                                  (16.1)

Формулада: n₁ ва n₂ -биринчи ва иккинчи муҳитда ўлчанаётган иссиқлик нейтронларининг зичлиги;

t_з-кутиш вақти;

t_п1 ва t_п2-биринчи ва иккинчи муҳитлардаги нейтронларнинг яшаш вақти.

Агарда бу муҳитлардан бири нефтли, иккинчиси сувли қатлам бўлса, буларда Кп =20% бўлганида t_п1=630 мкс, иккинчисида (200 г¤ л NaCl) t_п2=225 мкс. Оддий нейтрон усулларида бу шароитда n₁¤n₂ нисбати 2-3 ташкил этса, импулс нейтрон-нейтрон усулида бу нисбат t_з=1000 мкс. бўлганида 10 га тенг бўлади. Қанча t_з кўп бўлса, шунча нефтли ва сувли қатлам орасидаги фарқ катта бўлади.

ИННК нинг ўрганиш радиуси R қуйидаги формула орқали топилади:

R»2.1ÖDt_з                                                           (16.2)

Формуладан ўрганиш радиуси кутиш вақти t_з тўғри пропорционал бўлиб, у ошган сари R ҳам ошиб боради. Кутиш вақти 1000-1200 мкс бўлганида R = 60-80 см. бўлиб, оддий нейтрон усулларидан бирнеча баровар кўпдир.

 

Расм 16.2

ИННК қудуқ кесимларини бўлаклаш, тоғ жинсларини литологиясини аниқлаш, қатламларнинг қандай флюид билан тўйинганликларини аниқлаш учун ишлатиладилар. Тоғ жинсларининг литологияси аниқлаш учун уларнинг t_п ларидан фойдаланадилар. Энг катта t_п га кварцлар (1065 мкс.), доломитлар (956 мкс.) ва калцитлар (630 мкс.) эгадирлар.  Расм 16.4 ИННК да сув-нефт чегарасини аниқлаш имкони кўрсатилган. Бу чегара тахминан 1618 м чуқурликда ётган экан. Бу расмда ИННК уч ҳил t_з да ўлчанганлигини кўрамиз. Қанча t_з катта бўлса чегара аниқроқ, фарқлироқ намоён бўлган. Солиштириш учун оддий стационар НГК диаграммалари келтирилган. Бу диаграммаларда нефт ва сув қатламларида кўрсаткичкичлари деярли бирҳилдир. ИННК нинг оддий нейтрон усулларидан афзалликлари бу мисолдан яхши кўриниб турибди.

катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан

15-маъруза. Нейтрон гамма усули НГК. Физик моҳияти ва ечадиган вазифалари.

Нейтрон гамма усулида тоғ жинси ташкил қилувчи элемент ядроларининг иссиқлик нейтронларининг ютиши натижасида ҳосил бўлган g-нурлар интенсивлиги ўлчанади. Юқорида (олдинги маърузаларда) кўрганимиздек иссиқлик нейтронлари элмент ядролари томонидан ютилади ва реакция қуйидагича давом этади:

Х_z^A+n_t=(Х_z^{A +1})*®Х_z^A+1+g                            (15.1)

Нейтрон-гамма реакция туфайли ҳосил бўлган g-нурларнинг интенсивлиги Ing- бир ҳажм бирлигидаги тоғ жинсининг ютган нейтрон миқдорига ва зонд узунлиги Lng га боғлиқ бўлади. Ютилган нейтронлар миқдори ўз навбатида иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t га боғлиқдир. Маъруза 14 да кўрганимиздек n_t тоғ жинсининг нейтронларни секинлаштириш Ls ва ютиш Ld, t хусусиятларига ва бу эса ўз навбатида водород ва хлорнинг тоғ жинслари таркибидаги миқдорига боғлиқ бўлади.

Бироқ иссиқлик нейтронлари ютилганда ҳарҳил элементлардан ҳарҳил миқдорда g-нурлар чиқади. Масалан, водород, кислород, углерод битта нейтрон ютса битта g-нурларини чиқаради, натрий, хлор эса, битта нейтрон ютса 3.09 ва 2.36 g-нурларини чиқаради. Бундан ташқари ютилганда пайдо бўлган g-нурлар ўзларининг энергиялари билан ҳам ажралиб турадилар, Масалан, борли тоғ жинслари нейтронларни ютса, юмшоқ энергияли (Еg» 0.5 МэВ) ҳосил бўлади ва ўлчанаётган Ing камаяди, аксинча, хлор, кадмий, марганец каби элементлар нейтронларни ютса юқори  энергияли g-нурлар ҳосил бўлади ва ўлчанаётган Ing ортади. Демак ютиш қобилияти катта бўлган элементлар ННК-Т усулида иссиқлик нейтронларининг зичлигини фақат камайтирса, НГК усулида бу элементларнинг бир ҳиллари (Cl, Mn, Cd) Ing оширади, бир ҳиллари (В) камайтиради.

Расм 15.1 НГК усулининг ёзиб оладиган зонди кўрсатилган.

Бунда: 1-g-нурлар ҳисоблагичи; 2-нейтрон тарқатувчи манбаъ; 3-қўрғошин тўсиғи 4-парафин тўсиғи; Lng-зонд узунлиги; о-ёзув нуқтаси; р-радиометр.

НГК диаграммаларига зонд узунлиги Lng таъсири каттадир. ННК каби НГК зондининг узунлиги инверсион зонд узунлигидан катта бўлади, шунинг учун водород миқдорининг кўпайиши Ing -нейтрон-гамма нурларининг камайишига олиб келади.

                   Расм 15.1                               Расм 15.2

Одатда НГК зонд узунлиги 60 см.ни ташкил этади.

НГК усулининг ўрганиш радиуси тахминан 20-40 см. ни ташкил этиб, водород  ҳамда хлор миқдори ошган сари бу кўрсаткич камайиб боради. Демак усулнинг ўрганиш радиуси ўзгарувчан катталикдир ва тоза кичкина ғовакли қумтошлар, зич оҳактошлар, газли қатламларда катта, юқори ғовакка эга, сув, нефтга тўйинган қатламлар, гил ва гипсларда кичкина бўлади.

Расм 15.2.а да НГК кўрсаткичлари билан тоғ жинслари таркибидаги водороднинг миқдори орасижаги боғлиқлик кўрсатилган ва бу боғлиқлик водороднинг ортиши билан Ing нинг камайишини кўрсатаятипти. Агарда ғоваклар орасида юқори минерализацияга эга сувлар бўлса, бунда НГК кўрсаткичларига водорд билан бир қаторда хлор ҳам таъсир ўтказади (расм 15.2.б). Расмдан кўриниб туриптики, водороднинг ошиши Ing камайтиради, хлорнинг ошиши Ing ни оширади, айниқса, минерализация 250 г¤ л бўлганда, Ing нинг ортиши яққол кўриниб турипти.

НГК усулининг ўрганиш радиуси катта бўлмаганлиги туфайли, бу усулга сингиш зонасининг таъсири катта бўлади. Сингиш зонасининг таъсирини камайтириш мақсадида НГК, одатда, қудуқларга мустаҳкамловчи қувурлар туширилгандан сўнг ўтказилади. Бунда сингиш зонасини тўлдириб турган бурғи қоришмасининг суюқ қисми (филтрат) ўрнини қайтадан қатлам суюқликлари эгаллашлари мумкин.

НГК усули қудуқ кесимларида тоғ жинсларини литологик бўлаклаш, коллектор қатламларни ажратиш, уларни ғовакликликларини аниқлаш, сув ва нефт (ВНК), сув ва газ (ГВК), нефт ва газ (ГНК) чегара (контакт) ларини аниқлаш учун ишлатилади.

Литологик бўлаклаш тоғ жинсларида водород миқдорининг турличалигига асослангандир. Энг кўп водород миқдори чўкинди тоғ жинсларининг ичида гиллар таркибида бўлади ва шунинг учун гиллар Ing диаграммаларида энг кичкина кўрсаткич билан ажралиб турадилар. Энг кам водород миқдори ангидритларда бўлади, шунинг учун бу тоғ жинслари Ing диаграммаларида энг катта қийматга эга бўладилар. Бу қатламларни таянч қатламлар деб саналади ва улар қаршисидаги Ing кўрсаткичларини Ing^min ВА Ing^max  билан белгиланади.  Қолган чўкинди тоғ жинслари ғоваклик коэффициентларининг қийматларига қараб гил ва ангидрит кўрсаткичлари ораларида бўладилар. Қанча Кп лар кўп бўлса кўрсаткичлари шунча  гилларга яқин бўлади. Расм 15.3 да қудуқ кесими қуйидаги тоғ жинсларидан ташкил топган бўлиб, улар қуйидагича шартли белгилар билан белгиланган: 1-газли қумтошлар; 2-нефтли қумтошлар; 3-сувли қумтошлар; 4-гиллар; 5-қумли гиллар.

1500 м. гача ва 1560 м. дан чуқурроқда ётган гиллар НГК (НГМ) диаграммасида Ing нинг энг кичик қийматлари билан ажралиб турганини кўрамиз. 1500-1560 м. оралиқда ғовакли қумтошлар ётипди. Қумтош юқори қисмида газга тўйинган, унинг Ing кўрсаткичи пастда нефт ва сувга тўйинган қисмидаги Ing кўрсаткичидан анча катта, чунки газли қатламларда водороднинг миқдори сув ва нефтга нисбатан сезиларли даражада кам. Нефт ва сувга тўйинган қисмида Ing кўрсаткичлари деярли бирҳил, бунинг сабаби нефт ва сув бирҳил водород миқдорига эга (нефтда водороднинг миқдори сувга нисбатан атиги 3% гагина ортиқ). Бу икки қатламни биз электр усули диаграммасига қараб ажратдик. Нефтли қатламнинг солиштирма қаршилиги сувли қатламнинг солиштирма қаршилигидан анча катта. Сув таркибидаги хлорнинг таъсири Ing диаграммалари кузатилмади. Бунинг сабаби, хлорнинг миқдори кам, ёки сингиш зонасининг диаметри катта бўлиши мумкин. Нефт ва сувли қатламларни бир-биридан янглишмасдан ажратиш учун, сувдаги тузларнинг минерализацияси 100-150 г¤ л дан ортиқ бўлиши керак. Сингиш зонасининг таъсирини камайтириш учун, НГК усулини мустаҳкамловчи қувурлар туширилган қудуқларда ўтказиш мақсадга мувофиқдир.

Ғоваклик коэффициенти Кп ни аниқлашда расм 15.2.а келтирилган DIng=¦(w) боғлиқликдан фойдаланишимиз мумкин. Бунда:

DIng=(Ing^max-Ing^x)¤ (Ing^max-Ing^min)                             (15.2)

Ing^max-таянч қатлам-ангидрит қаршисидаги НГК нинг кўрсаткичи;

Ing^min- таянч қатлам-гил қаршисидаги НГК нинг кўрсаткичи;

Ing^x - ғоваклиги аниқланувчи қатлам қаршисидаги НГК нинг кўрсаткичи;

w-қатламлардаги водороднинг миқдори % да.

Агарда қатламлар тоза (гилсиз ва гипссиз) бўлсалар расм 15.2.а дан топилган w қатламнинг ғоваклик коэффициентини беради. Қатлам гилли ва гипсли бўлса, Кп ни аниқлаётганда уларга махсус тузатмалар киритилади.

НГК усулини кўмир конларида ҳам қўллаш яхши натижалар берган.

НГК ни гидрогелогик мақсадларда қазилган қудуқларда сувли қатламлани ажратиш ва уларни ғоваклик коэффициенти Кп ни аниқлашда ишлатиш мумкин.

 катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан

14-маъруза. Нейтрон-нейтрон усули (ННК). Нейтрон-нейтрон усулининг иссиқлик нейтронларининг зичлигини ўлчаш (ННК-Т). Усулнинг физик моҳияти ва ечадиган вазифалари. Юқори иссиқлиқ нейтронларининг зичлигини ўлчовчи (ННК-НТ) услуби.

Нейтрон-нейтрон усулининг иссиқлик нейтронларинг зичлигини ўлчаш услуби (ННК-Т) да иссиқлик нейтронларининг зичлиги ўлчанади. Иссиқлик нейтронлари олдинги маърузадан маълумки-улар 0.025 эВ энергияга, 2200 м¤ с тезликка эга нейтронлардир. Иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t қудуқларда қуйидаги (расм 14.1) схема орқали ўлчанилади. Зонд қуйидаги элементлардан ташкил топган: 1-иссиқлик нейтронларининг индикатори; 2-нейтрон тарқатувчи манбаъ; 3-қўрғошин тўсиқ; 4-парафин тўсиқ; о-ёзув нуқтаси.    Манбаъ 1 сифатида Ро+Ве ампулали, ёки нейтрон генераторлари ишлатилиши мумкин. Бу манбаълар ўзларидан катта энергияга ва катта тезликка эга нейтронларни чиқаришади. Бу нейтронларнинг индикатор 2 га тўғридан-тўғри таъсири қўрошин 3 ва парафин 4 тўсиқлар (экранлар) орқали йўқотилади. Индикатор 1 га келаётган нейтронлар тоғ жинси ва қудуқдаги бурғи

эритмаси таркибидаги элемент ядролари билан ўзаро таъсирда бўлиб, энергияларини камайтириб келадилар. Индикатор 1 сифатида бор-фтор пропорционал ҳисоблагичлар ишлатилади. Бор ядроларининг иссиқлик нейтронларини ютиш қобиляти жуда каттадир. Шунинг учун индикатор 1 га келган иссиқлик нейтронлари бор орқали ютилади ва ҳисоблагичда a-нурлар қуйида келтирилган схема орқали пайдо бўладилар:

В₅¹⁰ +n₀¹=Li₃⁷+He₂⁴                                        (14.1)

Алфа нурлар гелий атомларинг ядролари катта ионлаштириш қобилиятига эгадир ва улар ҳисоблагичдаги газларни ионлаштиради. Сўнгра бу ионлар ҳисоблагичда Гейгер-Мюллер ҳисоблагичида ўтган жароёнлар каби ток импулсини ҳосил қилади.

Демак ўлчанилаётган ток импулсларининг миқдори ҳисоблагичга тушаётган иссиқлик нейтронларининг зичлигига тўғри пропорционал бўлар экан.

Манбаъ 1 дан индикатор 2 нинг ўртасигача бўлган масофа зонд узунлиги деб аталади ва уни Lnn билан белгилаймиз (расм 14.1).

ННК-Т усулида ўлчанилаётган иссиқлик нейтронларининг зичлиги тоғ жинсларининг тез нейтронларни секинлаштириш хусусиятини белгиловчи катталик Ls-секинлашиш узунлиги, иссиқлик нейтронларини ютиш қобилиётини белгиловчи катталик Ld- диффузия узунлиги ва зонд узунлиги Lnn га боғлиқ бўлади. Агарда ютиш қобилиятини белгиловчи хлорни ҳисобга олмасак, чўкинди тоғ жинслари учун Ls  ва Ld фақат водороднинг миқдори билан белгиланади. Тоғ жинсларида водороднинг миқдори ўз навбатида улар таркибидаги сув, нефт, газнинг миқори билан, яъни тоғ жинсларининг  ғовакликлари Кп билан белгиланади.

Агарда биз ННК-Т кўрсаткичлари билан зонд узунлиги Lnn орасидаги боғлиқликни ўрганадиган бўлсак -бу боғлик расм 14.2 да келтирилган, иссиқлик нейтронларининг зичлиги зонд узунлиги ортабориши билан экспоненциал қонинуятга бўйинсинган ҳолатда камайиб боради. Лекин бу камайиш, водород миқдори ҳарҳил бўлган тоғ жинсларида бўлакча бўлиб, катта ғовакликка Кп=40% эга бўлган тоғ жинсларида, кичкина ғовакликка Кп=10% га нисбатан камайиш кескин бўлади. Расм 14.2 да n_t ва  Lnn орасидаги боғлиқлик шартли равишда уч бўлакка бўлинган. Биринчи оралиқ кичкина зонд узунлигига (0-15 см) тегишли бўлиб, бунда иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t билан ғоваклик коэффициенти Кп ўртасида тўғри пропорционаллик кузатилади, яъни Кп катта бўлса n_t ҳам катта, ва аксинча кичкина Кп эга бўлган тоғ жинсларида кичкина иссиқлик нейтронларининг зичлиги кузатилади. Иккинчи оралиқ ўртача зонд узунлигига (15-25 см) тегишли бўлиб, бунда иссиқлик нейтронларнинг зичлиги n_t тоғ жинсларининг ғовакликлари Кп га боғлиқ бўлмайдилар. Бундай зондларни инверсион зондлар деб аталади. Учинчи оралиқ катта зонд узунлигига (25-50 см) тегишли бўлиб, бунда n_t ва Кп ораларида тескари пропорционаллик кузатилади, яъни катта ғоваклик коэффициенти Кп бўлган, водород миқдори кўп бўлган тоғ жинсларида кичкина иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t кузатилади ва аксинча, зич, кичкина Кп,водород миқдори жуда кам бўлган тоғ жинсларида эса катта n_t кузатилади.

 Расм 14.2

Одатда ННК-Т  30-40 см узунликдаги зондлар билан ўтказилади. Шунинг учун катта зичликка, таркибида кам водород сақлайдиган тоғ жинслари ангидритларда n_t нинг энг катта кўрсаткичи кузатилади. Гиллар, чўкинди тоғ жинсларининг ичида энг кўп водород сақлайдиган тоғ жинси ҳисобланади. Улар таркибидаги водороднинг миқдори, 40% ғовакликка эга бўлган тоғ жинслари эгалик қилган водород миқдорига тенг ҳисобланади. Шунинг учун гилларда n_t нинг энг кичкина қиймати кузатилади. Қолган тоғ жинслари қаршисида n_t ангидрит ва гил кўрсаткичлари оралиғида бўлади, ва қанча ғоваклиги юқори бўлса, шунча гилга яқин кўрсаткичга эга бўлади. Демак, ННК-Т усули қудуқ кесимларини қатламларнинг ғовакликлари (таркибдаги водород миқдори) га қараб бўлаклайдилар. Бу ҳол эса қудуқларда коллекторларни ажратиш ва уларнинг коллектор хусусиятларини ННК-Т усули билан аниқлаш имконини беради.

ННК-Т усулига фақат водород таъсирини ўргандик. Лекин бу усулга иссиқлик нейтронларини ядроларда ютилиши ҳам катта таъсир ўтказади. Иссиқлик нейтронларини яхши ютувчи элементлар Cd, B, Li, Cl лардан қудуқларда учрайдигани Cl дир. Cl бурғи қоришмасида, қатлам сувларида NaCl таркибида бўладилар. Хлорнинг бўлиши иссиқлик нейтронларининг зичлиги n_t ни камайтиради. Бу ҳолат нефтга ва шўр сувларга тўйинган қатламларни бир-биридан ажратиш имконини яратади. Демак, ННК-Т усули минерализацияси 150-200 г¤ л бўлган сувлар билан тўйинган қатламларни нефтга тўйинган қатламлардан ажратиш имконини беради. Бу фарқланиш мустаҳкамловчи қувурлар туширилган қудуқларда янада катта бўлади. Нефтли қатламлар сувли қатламга нисбатан n_t нинг юқори қийматига эга бўладилар.

Лекин бурғи эритмасидаги хлорнинг таъсири n_t диаграммаларида қатламларни  бир-биридан ажратишда анча қийинчилик туғдиради, чунки водороди ҳарҳил қатламлардаги фарқлар, нейтронларнинг ютилиши туфайли, сийқаллашади. Бу ҳолатни йўқотиш учун энергияси 0.025 эВ га тенг иссиқлик нейтронлари эмас, балки энергияси 0.025 эВ дан юқори ва 1эВ дан кам энергияга эга бўлган юқори иссиқлик нейтронларини қайд қилувчи ННК-НТ услуни қўллаш мақсадга мувофиқдир.

Юқори иссиқлик нейтронларининг зичлиги ННК-НТ услуби

Бу усулда энергияси 0.025 эВ дан юқори ва 1 эВ паст энергияли нейтронлар зичлиги ўлчанади. Бунинг учун расм 14.1 даги даги индикатор 1 устида кадмий қопламаси ва ички қисмида парафин қопламаси билан ўралади. Кадмийнинг  иссиқлик нейтронларини ютиш қобилияти юқори, шунинг учун иссиқлик нейтронлари ҳисоблагич 1 га етиб бормай, кадмий қопламасида ютиладилар. Юқори иссиқлик нейтронлари эса кадмийдан ютилмасдан ҳисоблагич 1 га ўтадилар, лекин ҳисоблагичга тушишдан олдин парафин қопламасидан ўтаётганларида, парафинда водороднинг кўплиги туфайли, бу нейтронлар иссиқлик нейтронлари энергияси даражасигача ўз энергияларини камайтирадилар, сўнгра ҳисоблагич 1 орқали қайд қилинадилар. Бу усул тоғ жинсларининг нейтронларни секинлаштириш хусусияти Ls га, яъни тоғ жинслари таркибидаги водороднинг миқдорига боғлиқ бўлади. Умуман бу услубда ҳам ННК-Т услуби ечган геологик вазифалар ечилади. ННК-Т дан авзаллиги хлорнинг ёзиб олинаётган диаграммаларга таъсирининг йўқлиги ва  шу сабабли бу усулда ғоваклик коэффициенти Кп аниқроқ топилади.

Руда конларида ННК-НТ усули борга бой (6-7%) тоғ жинсларини ўрганишда қўлланилади. Борнинг миқдори паст (1.0-1.5%) бўлган ҳолларда қудуқ кесимини ўрганишда ННК-Т усули самара беради.

 катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан

13-маъруза. Қудуқларни ўрганишнинг нейтрон усуллари. Нейтрон манбалар. Нейтронларнинг модда билан ўзаро таъсири.Тоғ жинсларининг нейтрон хусусиятлари.

Нейтрон усулларида нейтронлар билан моддаларнинг ўзаро таъсири ўрганилади. Нейтронлар зарядланмаган заррачалар бўлиб, массалари 1.6747·10^{-24 г. ни ташкил қилади. Нейтронларнинг массалари электрон ёки} позитрон массаларидан 1840 марта кичик ва протон массасига ёки водород ядросининг массасига яқин бўлади.

Нейтронлар энергияларига қараб, бир неча гуруҳларга бўлинадилар (жадвал 13.1)

Жадвал 13.1

Нейтронлар	Энергияси Еn, эВ	Температура Т, К	Тезлиги vn , см/ с	Тўлқин узунлиги l
Совуқ Иссиқлик Секин Тез	0.001 0.025 0.5 2.05·105-2·107	11.6 295 1.16·104 1.16·1010	4.37·104 2.2·105 1.39·106 1.39·109	9.04·10-8 1.80·10-8 2.86·10-9 2.86·10-12

Нейтронларнинг энергиялари Еn ва уларнинг тезликлари v_n  орасидаги боғлиқлик қуйидаги формула (13.1) орқали аниқланади:

v_n  1.38·10⁶Еn^0.5                                        (13.1)

Нейтрон манбаълари сифатида геофизик ишларда ампулали ёки нейтрон генераторлари ишлатилади.

Ампулали манбаълар алфа нур тарқатувчи полоний- Ро, плутоний- Рu ёки радий- Ra лар билан бериллий- Ве ёки бор- В лар бирикмасидан иборатдир.

Нейтронларнинг ҳосил бўлиши қуйидаги схема орқали амалга ошади:

Ве₄⁹+ He₂⁴® C₆¹² +n₀¹ +g                              (13.2)

Амалиётда Ро+Ве манбаълари ишлатилади. бунинг сабаби бу манбаълар Ra+Ве манбаъларга нисбатан бирнеча барова кам g-нурлар тарқатадилар.

Нейтрон генераторлари (расм 13.1) нейтрон трубкаси ва юқори кучланишдаги ток манбаъидан иборат бўладилар.

Нейтрон трубкаси шиша балон бўлиб, унинг ичига 5·10^{-4 мм симоб устуни босимида дейтерий Н}₁² тўлғизилган. Трубканинг диаметри 60 мм, узунлиги эса 300  мм ни ташкил этади.

Расм13.1

Нейтрон трубканинг вазифаси балон ичидаги дейтерийни ионлаштириш, ҳосил бўлган дейтонларни тезланишини таъминлаш, тритий- Н₁³ нишонини бомбардировка қилишдир.

Дейтерийни ионлаштириш қуйидагича кечади. Трубкадаги волфрам катоди 2 га (расм 13.1) кучланиш берилганда катоддан электронлар эмиссия қилади. Бу электронлар цилиндрик анод-4 туфайли тезланадилар ва ғалтак-3 ҳосил қилган бўйлама магнит майдони сабабли анод электроди бўйлаб спирал траектория бўйича ҳаракатда бўладилар. Тритий билан тўйинтирилган ва цирконий ёки титандан тайёрланган нишон-6 юқори кучланишли электрод-5 га ўрнатилган. Бу электрод трансформатор Тр нинг иккиламчи ўрамидан юқори кучланишга эга бўлган синусоидал ўзгарувчи ток билан таъминланади. Агарда электрод-5 потенциали манфий бўлса, электронлар цилиндрик аноднинг ичида тебранма ҳаракатда бўлиб, дейтерийни ионлаштиришни давом этираверадилар. Ионлаштириш туфайли ҳосил бўлган мусбат зарядли дейтонлар электрод-5 томон тезланиб, унда жойлашган тритий нишони бомбардировка қиладилар. Бомбардировка натижасида трубка 14 МэВ гача энергияси бўлган нейтронларни чиқарабошлайди. Агарда электрод-5 нинг потенциали анод-4 потенциалидан юқори бўлса, электронларнинг тебранма ҳаракати тўхтайди ва улар электрод-5 томон тезланадилар. Бунда трубка кенотрон вазифасини бажаради.

Дейтерий билан тўйинтирилган спирал-1 нейтрон трубкаси ичидаги дейтерининг босимини керакли даражада ушлаб туради. Иш давомида трубка ичидаги дейтерийнинг камайишини, спирал-1 ни қиздириш билан тўлдириш мумкин.

Нейтрон генераторлари узлуксиз ва импулс шаклида нейтронларни чиқариши мумкин.  Генераторларнинг нейтронларни импулс шаклида чиқариши учун унинг анодига махсус ток манбаъидан тўғри бурчакли, мусбат зарядли, исталган давомликдаги ток импулси берилади

Нейтрон генераторларининг ампулали манбаълардан бирқанча авзалликлари мавжуддир:

1. Манбалар билан ишлаётган ходимларни нурлатмайди.

2. Бир хил энергияли нейтронлар тарқатади.

3. Нейтрон энергияларининг юқорилиги ва сабали улар билан ишлаганда нейтрон усулларининг ўрганиш чуқурлиги ошади.

4. Генераторлар гамма нур тарқатмайдилар.

5. Вақт давомида нейтронларнинг чиқиш миқдори ўзгармайди.

6. Нейтронларни импулс шаклида чиқариш имкони.

Нейтронларнинг моддалар билан ўзаро таъсири.

Нейтронлар зарядсиз заррачалар бўлганликлари учун улар моддалар билан ўзаро таъсирда бўлганда , бевосита модда элементларининг ядролари билан муносабатда бўладилар. Нейтрон манбаъларидан чиққан нейтронлар катта энергия ва катта тезликка эга бўладилар. Улар элемент ядролари билан тўқнашганда бир қисм энергияларини ядрога бериб, энергиялари камайган ҳолда йўналишларини ўзгартириб ҳаракатларини давом эттирадилар. Нейтронларнинг энергияларининг камайиши қуйидаги формула билан изоҳланиши мумкин:

Е₂ ¤ Е₁=0.5·[ (1+a)+(1-a)·cosq]                           (13.3)

Формулада: Е₁-нейтроннинг тўқнашувгача бўлган энергияси;

Е₂ -нейтроннинг тўқнашувдан кейинги энергияси;

a =(А-1) ¤ (А+1)   А- секинлаштирувчи элемент ядроларининг масса сони.

Агарда q=0 бўлса, Е₂ ¤ Е₁=1 бўлади, демак нейтрон энергиясини йўқотмайди. Энг кўп энергия йўқотиш q=p бўлганда кузатилади. Бунда Е₂ ¤ Е₁=a ёки Е₂=aЕ₁ ва нейтронларнинг бир марта тўқнашувида йўқотадиган максимал нисбий энергияси:

(Е₁-Е₂) ¤ Е₁=(Е₁-aЕ₁) ¤ Е₁=1- a                              (13.4)

Демак энг кўп энергияни нейтронлар енгил элементлар билан тўқнашганда йўқотар эканлар. Водород учун a @0, шунинг учун нейтрон водород ядроси билан тўқнашганда ярим энергиясини ҳам йўқотиши мумкин.

Нейтронлар ядролар билан бирнеча тўқнашувдан кейин энергиялари 0.025 эВ гача, тезликлари эса 2200 м ¤ с гача камаяди. Бундай энергияли нейтронларни иссиқлик нейтронлари деб аталади Иссиқлик нейтронлари эса элемент ядролари томонидан ютиладилар ва бу реакция қуйидаги схема остида кечади:

Х_z^A+ n₀¹=(C _z^A+1)* ®C _z^A+1+g                               (13.5)

Бошланғич элемент Х ядросининг заряди z масса сони А нейтронларни ютса, унинг масса сони бир бирликка ошиб қўзғалган ҳолатга тушади ва ўзининг асосий, мўътадил ҳолатига g-нур тарқатив қайтади. Демак ядроларнинг нейтронларни ютиши g-нур тарқатишга олиб келади. Шунинг учун бу реакцияни нейтронларни радиацион ютилиш реакцияси деб аталади.

Тоғ жинсларининг нейтрон хусусиятлари

Юқорида кўриб чиққанимиздек нейтронларни секинлаштирувчи элемент-энг енгил элемент бу водороддир. Тоғ жинси таркибида Н қанча кўп бўлса, шунча нейтронлар тез, узоқ масофа ўтмасдан энергияларини йўқотадилар ва иссиқлик нейтронларига айланадилар. Водород тоғ жинслари таркибида сувда, нефтда ва газда бўлиб, уларнинг миқдори тоғ жинсларининг ғовакликлари (Кп) га боғлиқ бўлади. Бундан ташқари водород гипсда, гилларда  бўлганлиги учун тоғ жинслари гипслашган, гилли бўлсалар улар ҳам водородли тоғ жинслари қаторига кирадилар.

Демак нейтрон кўрсаткичлардан бири L_s-секинлаштириш узунлиги-бу нейтрон манбаъсидан нейтроннинг иссиқлик нейтронига айланган нуқтагача бўлган ўртача см да ўлчанган масофа, тоғ жинслари таркибидаги водороднинг миқдорига боғлиқ бўлади. Кейинги нейтрон кўрсаткичи Ld-диффузия узунлиги-бу нейтронларнинг иссиқлик нейтронига айланган нуқтасидан тўғри чизиқ бўйича нейтронларнинг ютилган нуқтасигача см да бўлган масофа. Бу кўрсаткич эса тоғ жинслари таркибида водороднинг миқдори билан бир қаторда иссиқлик нейтронларини ютиш қобилияти юқори бўлган элементлар Cl, Cd,B, Li ларнинг миқдорига ҳам боғлиқ бўлади. Нефт ва газ конлари қудуқ кесимларида бу элементлардан Cl сув таркибида NaCl туз эритмаларида кўпроқ учрайди. Демак Ld, асосан Cl миқдорига боғлиқ бўлар экан. Яна нейтрон кўрсаткичлардан бири иссиқлик нейтронларининг яшаш даври t-бу иссиқлик нейтронларининг пайдо бўлганларидан то ларнинг ютилгунча ўтган вақти. Асосий бу кўрсаткичга таъсир қилувчи элемент Сl. Қуйида келтирилган жадвал 13.2 да тоғ жинсларининг юқорида келтирилган хусусиятлари кўрсатилган.

Жадвал 13.2

Тоғ жинслари	Таркиби	Зичлиги г ¤ см3	Ls cм.	Ld см.	t 106 сек.
Ангидрит Гипс Доломит Кальцит Галит Кварц Сув Қум (намлиги 25%) Гил (намлиги40%) Нефть	CaSO4 CaSO4·2H2o CaMg(CO3)2 CaCO3 NaCl SiO2 H2O - - C-86%,H-14%	2.92 2.3 2.85 2.72 2.15 2.65 1	27 11 - 35 - 37 7.7 - - -	8.97 3.6 12.8 10.4 1.2 19.1 2.4 - 4 -	350 268 910 650 6.1 1138 207 506 414 182

Жадвал 13.2 кўрсатилишича тоғ жинслари нейтрон хусусиятлари бўйича бир-бирларидан яққол ажралиб турадилар, шунинг учун нейтрон усуллари билан қудуқ кесимларини ўрганиш яхши самара беради.

катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан