Пространственное распределение надтепловых, тепловых нейтронов и гамма-излучения радиационного захвата нейтронов в однородной среде и системе скважина-пласт.

Прямая задача теории радиоактивных методов сводится к изучению показаний измерительных приборов в зависимости от состава и свойств горных пород, состава, свойств и геометрии скважинной среды, особенностей используемого источника, детектора излучения. Наиболее сложной, в значительной мере самостоятельной частью этой задачи является исследование пространственно-временного и энергетического распределений плотности излучения при известных данных о составе и геометрии сред, включая среды как окружающие измерительный прибор, так и входящие в его конструкцию.

Результаты решения прямых задач нейтронного каротажа

Аналитическим путем прямые задачи нейтронного каротажа решены лишь для однородной среды. Для реальных условий соответствующие пространственные распределения найдены методами натурного или численного моделирования.

Каждый из методов решения прямых задач радиоактивного каротажа имеет определенные преимущества и недостатки, что заставляет в разных случаях использовать различные подходы или комплексировать несколько методов.

Преимуществом аналитических методов, если они не слишком громоздки, является возможность быстрого получения общих результатов, описывающих изучаемый процесс в широком интервале изменения независимых переменных, что облегчает установление основных закономерностей и масштаба явлений. Если аналитические методы приводят к громоздким не наглядным формулам, требующим расчета на ЭВМ, то такие методы пригодны лишь в случае, когда точность их сравнима с точностью численных методов, а время расчета значительно меньше. С учетом приведенного выше собственно аналитические методы в настоящее время используются в основном для качественного, иногда полуколичественного описания распределения ядерных излучений в однородных средах. Однако на базе аналитических методов в сочетании с обобщением результатов экспериментальных и численных методов можно предложить полуаналитические методы (экспоненциальное приближение, принцип эквивалентности сред по нейтронным и g-лучевым свойствам и др.), позволяющие достаточно точно решать задачи для некоторых случаев на основе точных данных для сред с близкими свойствами. По существу, эти методы являются методами обоснованного переноса результатов для одних случаев на другие, близкие им в том или ином смысле.

Экспериментальные методы являются наиболее надежными, а в ряде случаев, когда для решения интересующей нас задачи могут быть использованы уже существующие модели пластов, и достаточно экспрессными и малотрудоемкими. Однако, как правило, решение новых задач связано с созданием ранее не известных моделей, что является весьма кропотливым и дорогостоящим.

Преимущества экспериментальных данных — простота учета (автоматический учет) особенностей измерительного прибора (диаметр и толщина корпуса, размеры и материал экрана), а также независимость от степени изученности законов взаимодействия излучений с атомами, входящими в данную среду, поскольку их особенности учитываются автоматически.

Поэтому эксперимент хотя бы в ограниченном объеме необходим как средство контроля результатов численных расчетов. Он также желателен при получении окончательных интерпретационных палеток для серийных образцов приборов.

Численные методы занимают промежуточное положение между аналитическими и экспериментальными. С экспериментальными методами (особенно методы Монте-Карло) их сближает возможность получения результатов высокой точности для сложных геометрических условий и конкретность результатов: при расчетах получается не формула, описывающая явление в широком диапазоне условий, а численные данные для конкретных сред, определенной схемы измерений и т. п. В то же время численные методы, как и аналитические, зависят от степени изученности сечений и других законов элементарных актов взаимодействия излучений с веществом.

Значение аналитических методов наиболее важно на начальной стадии разработки ядерных методов исследования скважин, когда общность метода, наглядность получаемых в виде формул результатов окупают в определенной степени их приближенный характер и применимость в основном в однородной среде. На следующем этапе более детальной разработки ядерных методов большее место занимают численные методы, сначала менее трудоемкие, хотя и менее точные разностные методы, а в дальнейшем для получения более точных данных в ограниченном числе случаев — методы Монте-Карло. На конечном этапе разработки ядерных методов, особенно при получении палеток для серийных приборов, главным в настоящее время является эксперимент или расчет методом Монте-Карло, при необходимости корректируемый по данным экспериментов, проведенных для небольшого числа важнейших случаев.