شبيه سازي سيستم چاه نگاري نوتروني با استفاده از كد MCNP

Simulation of Neutron Well Logging System by MCNP Code

حفاري چاه‌‍‌هاي نفت و گاز، يكي از مراحل اصلي و جزء لاينفك توليد و استخراج سيالات هيدروكربني است. ابزارهاي چاه نگاري هسته اي، بسيار در اين زمينه كاربرد دارند. مي دانيم ابزارهاي چاه نگاري هسته اي به دو نوع ابزارهاي نوتروني و ابزارهاي گاما دسته بندي مي شوند كه از اين دو، ابزارهاي نوتروني به مراتب پركاربردتر مي باشند. البته اين ابزارها به تكنولوژي هاي پيچيده اي نياز دارند و از لحاظ اقتصادي نيز بسيار گران قيمت مي باشند. از آنجاييكه در صنعت نفت ايران نيز به اين ابزارها نياز هست، ما در اين پروژه به شبيه سازي و طراحي ابزار نوتروني جبران شده مي پردازيم. در اين ابزار از چشمه نوتروني Am-Be با انرژي MeV 5/4 و فعاليت 18 كوري استفاده شده است. هم چنين آشكارسازهايي كه به شمارش نوترون هاي حرارتي مي پردازند، دو آشكارساز 3He مي-باشند كه در فواصل دور و نزديك از آشكارساز قرار گرفته اند. طرز كار ابزار به اين صورت است كه نوترون هاي سريع از چشمه گسيل مي شوند و با سازند برخورد كرده، سپس در اثر اندركنش هايي با اتم هاي سازند به نوترون حرارتي تبديل شده و توسط آشكارسازها ثبت مي شوند. حال در اين ميان پارامترهاي متفاوتي بر روي اندازه گيري ابزار تاثيرگذار است كه ما به بررسي هر يك از اين عوامل مي پردازيم. در حقيقت، با استفاده از كد MCNP به طراحي و شبيه-سازي يك ابزار نوتروني جبران شده بهينه مي پردازيم كه از لحاظ عملكرد در مقايسه با نمونه خارجي تفاوتي نداشته باشد. هم چنين تغييراتي را نيز در نوع چشمه و نوع آشكارسازها لحاظ كرديم و شاهد نتايج بسيار خوبي بوديم.

Drilling oil and gas wells is one of the main stages and an integral part of the production and extraction of hydrocarbon fluids. Nuclear well drilling tools are widely used in this field. We know that nuclear well drilling tools are classified into two types of neutron tools and gamma tools, of which the neutron tools are far more widely used. Of course, these tools require tremendous technology and are very economical. Since these tools are also needed in the Iranian oil industry, in this project we will simulate and design a compensated neutron tool. In this instrument, Am-Be neutron source with 4.5 MeV energy and 18-core activity is used. Also, the detectors that count thermal neutrons are two 3He detectors located at close distances from the detector. The way the instrument works is that fast neutrons are emitted from the source and collide with the formation, then due to interactions with the atoms of the formation, they are converted into thermal neutrons and recorded by detectors. In the meantime, different parameters affect the measurement of the instrument, and we examine each of these factors. In fact, we use MCNP code to design and simulate an optimally compensated neutron instrument that is not functionally different from the external sample. We also made changes to the type of springs and the type of detectors, and we saw very good results.