Modelowanie komputerowe transportu neutronów w zagadnieniach jądrowej geofizyki otworowej

Podobne dokumenty
Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków.

ZAŁĄCZNIK 2 AUTOREFERAT. z dnia Dr inż. Urszula Wiącek. Instytut Fizyki Jądrowej PAN ul. Radzikowskiego Kraków

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków

Wybór prac związanych tematycznie z jądrową geofizyką poszukiwawczą opublikowanych w zespołach badawczych IFJ

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków

3. Składowe wektora indukcji (lub wektora natężenia) pola magnetycznego Ziemi

NZ54: Zakład Fizyki Transportu Promieniowania

Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków.

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków.

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów I roku studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2016/2017

Bełchatów w rejonie linii NS wzdłuż przekroju geologicznego 58 NS Wyznaczenie efektu. grawitacyjnego złoża

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2014/2015

Oddziaływanie cząstek z materią

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2017/2018

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

NATURALNY REAKTOR JĄDROWY

BAZA DANYCH ORAZ SZCZEGÓŁOWY 3D MODEL GEOLOGICZNY DLA PODZIEMNEJ SEKWESTRACJI CO 2 REJONU BEŁCHATOWA NA PRZYKŁADZIE STRUKTURY BUDZISZEWIC - ZAOSIA

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, Kraków

Kierunek: Geofizyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Atmosfera ziemska w obserwacjach promieni kosmicznych najwyższych energii. Jan Pękala Instytut Fizyki Jądrowej PAN

Modelowanie zjawisk elektryczno-cieplnych w ultrafioletowej diodzie elektroluminescencyjnej

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

ZASTOSOWANIE METOD GEOELEKTRYCZNYCH W ROZPOZNAWANIU BUDOWY PODŁOŻA CZWARTORZĘDOWEGO.

Monte Carlo. Modelowanie matematyczne procesów zbyt złożonych, aby można było przewidzieć ich wyniki za pomocą podejścia analitycznego.

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ im. Henryka Niewodniczańskiego ul. Radzikowskiego 152, Kraków.

Doświadczenie nr 6 Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji elektronów komptonowskich.

Fizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

J8 - Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

Niskie dawki poza obszarem napromieniania: symulacje Monte Carlo, pomiar i odpowiedź radiobiologiczna in vitro komórek

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Spektrometr XRF THICK 800A

Ochładzanie dyfuzyjne impulsowego strumienia neutronów termicznych w małych układach dwustrefowych. Symulacje metodą Monte Carlo

γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego

Neutronowe przekroje czynne dla reaktorów IV generacji badania przy urządzeniu n_tof w CERN

RAPORT Z POMIARÓW PORÓWNAWCZYCH STĘŻENIA RADONU Rn-222 W PRÓBKACH GAZOWYCH METODĄ DETEKTORÓW PASYWNYCH

WARUNKI HYDRAULICZNE PRZEPŁYWU WODY W PRZEPŁAWKACH BLISKICH NATURZE

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

Kierunek: Geofizyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

C5: BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β W POWIETRZU oraz w ABSORBERACH

Badania laboratoryjne

Kierunek studiów. Opiekun projektu. dr hab. inż. Janusz Madej, prof. AGH. 1. Geofizyka. 2. Geofizyka. prof. AGH. 3. Geofizyka. prof. AGH. 4.

Kontrola stanu technicznego. przy zastosowaniu metod geofizyki otworowej

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: STC OS-s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

Wyznaczanie profilu wiązki promieniowania używanego do cechowania tomografu PET

WYKORZYSTANIE CIEKÓW POWIERZCHNIOWYCH W MONITOROWANIU JAKOŚCI EKSPLOATOWANYCH ZBIORNIKÓW WÓD PODZIEMNYCH

Symulacje Monte-Carlo transportu neutronów Wstęp do energetyki jądrowej MPJ 1 / 49

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Porównanie statystyk. ~1/(e x -1) ~e -x ~1/(e x +1) x=( - )/kt. - potencjał chemiczny

METODYKA POSZUKIWAŃ ZLÓŻ ROPY NAFTOWEJ I GAZU ZIEMNEGO

Wykonawca: APIS GEO Iwona Kacprzak Ul. Turowska Kobyłka Zleceniodawca: Jacobs Polska Sp. z o. o. Al. Niepodległości Warszawa

Analiza niepewności określania zasobów złóż węglowodorów, na przykładzie złoża gazowokondensatowego

Ćwiczenie 9. Pomiar bezwględnej aktywności źródeł promieniotwórczych.

Do obliczeń można wykorzystywać rozmaite algorytmy wykorzystujące najprostszych należą przedstawione niżej:

J7 - Badanie zawartości manganu w stali metodą analizy aktywacyjnej

Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze MARIA (Etap 14, 5.1.

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

GOSPODARKA ZŁÓŻ SUROWCÓW MINERALNYCH i ICH OCHRONA

Pracownia Jądrowa. dr Urszula Majewska. Spektrometria scyntylacyjna promieniowania γ.

ĆWICZENIE 2. BADANIE CHARAKTERYSTYK SOND PROMIENIOWANIA γ

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

Konferencja. Ograniczanie strat energii w elektroenergetycznych liniach przesyłowych w wyniku zastosowania nowych nisko-stratnych przewodów

Narzędzia do geometrycznej charakteryzacji granic ziaren. K. Głowioski

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

Wykorzystanie programu COMSOL do analizy zmiennych pól p l temperatury. Tomasz Bujok promotor: dr hab. Jerzy Bodzenta, prof. Politechniki Śląskiej

Pomiar strumienia termicznych neutronów w podziemnym laboratorium w Gran Sasso. Karol Jędrzejczak IPJ P-VII Łódź

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Badania relaksacyjne b surowicy krwi II

Planowanie i kontrola zabiegów regeneracji i rekonstrukcji studni głębinowych przy użyciu metod geofizycznych

Zastosowanie programu DICTRA do symulacji numerycznej przemian fazowych w stopach technicznych kontrolowanych procesem dyfuzji" Roman Kuziak

SZACOWANIE STOPNIA ZANIECZYSZCZENIA GLEB NA PODSTAWIE POMIARÓW ICH PODATNOŚCI MAGNETYCZNEJ

Potencjał dla poszukiwań złóŝ gazu ziemnego w łupkach dolnego paleozoiku (shale gas) w Polsce

Doświadczenie nr 7. Określenie średniego czasu życia mionu.

J6 - Pomiar absorpcji promieniowania γ

Ćwiczenie LP2. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 25 października 2009

Oprócz podstawowej działalności produkcyjnej, jesteśmy operatorem największego

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. w sprawie dokumentacji geologicznej złoża kopaliny

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Transkrypt:

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ IM. HENRYKA NIEWODNICZAŃSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK W KRAKOWIE Modelowanie komputerowe transportu neutronów w zagadnieniach jądrowej geofizyki otworowej dr inż. Urszula Wiącek Zakład Fizyki Transportu Promieniowania NZ61 Kraków, 07.03.2019

Plan referatu Wprowadzenie Transport neutronów w ośrodku Pomiar neutronowy metoda Czubka kalibracji sond neutronowych Metody Monte Carlo Najważniejsze wybrane analizowane zagadnienia Podsumowanie U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 2

Rozpoznanie geologiczne Wiercenie próbki rdzenia (kosztowne i czasochłonne) Pomiar wzdłuż otworu - geofizyka otworowa U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 3

Rozpoznanie geologiczne geofizyka otworowa Główny cel: wyznaczenie fizycznych własności skał w warunkach ich naturalnego zalegania na określonej głębokości. Rodzaje pomiarów: Np.: Elektryczne Akustyczne Magnetyczny rezonans jądrowy Jądrowe - neutronowe - gamma - promieniotwórczość naturalna ( ) Ośrodek Detektory Źródło neutronów Otwór Sonda Zestaw pomiarów pozwala na przeprowadzenie kompleksowej interpretacji, której celem jest uzyskanie jak najbardziej wiarygodnej informacji o ośrodku geologicznym U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 4

Neutrony w geofizyce jądrowej 1932 Sir James Chadwick: odkrycie neutronu 1938 Robert E. Fearon: pierwszy patent dotyczący zastosowania neutronów do badań litologicznych (European Patent No. 0232584) 1941 Bruno Pontecorvo: Neutron Well Logging Oil and Gas Journal, Vol. 40, p. 32-33 1949 Firma poszukiwawcza Schlumberger inwestuje 2 mln $ w rozwój metod neutronowych dla geofizyki otworowej U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 5

Fizyka transportu neutronów w materii Sonda neutron-neutron pomiar liczby neutronów Sonda neutron-gamma pomiar energii kwantów gamma U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 6

Równanie Boltzmana bilansu neutronów Liczba neutronów produkowanych w elemencie objętości przestrzeni przez źródła w nim się znajdujące Usunięcie neutronu z elementu dv na skutek jego absorpcji lub rozproszenia poza element objętości dv Zmiana liczby neutronów w elemencie objetości dv (zmiana gęstości neutronów) w jednostce czasu gęstość neutronów i ' - prędkości neutronów Liczba neutronów w elemencie objętości dv, które w wyniku rozpraszania zmieniły kierunek i energię z ' i E' na i E - całkowity makroskopowym przekrojem czynnym zjawiska a gdzie a oznacza absorpcję a s rozpraszanie Liczba neutronów opuszczających element objętości dv w wyniku istniejącego (możliwego) gradientu strumienia U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 7

Równanie Boltzmana - rozwiązanie Metody analityczne - tylko w przypadku prostych geometrii i układów monoenergetycznych. Metody numeryczne rozwiązuje się poprzez bezpośrednie oszacowanie przyczynków widniejących po prawej stronie równania. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 8

Pomiar neutronowy w geofizyce otworowej Neutrony docierające do detektorów sondy dostarczają kompleksową, złożoną informację o właściwościach ośrodka skalnego. Transport neutronów w ośrodku skalnym jest silnie a3, L s3, L d3 zależny od parametrów neutronowych ośrodka np: L s - długość spowalniania L d - długość dyfuzji a - przekrój czynny na absorpcję neutronu termicznego Otwór Ośrodek skalny Detektory Pomiar neutronowy może dawać informację o porowatości i nasyceniu skały wodór w ośrodku. a2, L s2, L d2 a1, L s1, L d1 Źródło neutronów Liczba zliczeń detektora w kolejnych położeniach sondy (imp/s) U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 9

Ilościowe profilowanie neutronowe Kalibracja sondy Wyznaczenie porowatości na podstawie zmierzonej liczby zliczeń detektora I = f porowatość wypełnienie porów średnica otworu wypełnienie otworu litologia U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 10

Metoda Czubka kalibracji sond neutronowych Metoda Czubka półempiryczej kalibracji sond neutronowych pozwala na uzyskanie korelacji odpowiedzi sondy z tzw. generalnym parametrem neutronowym, GNP i w kolejnym kroku z porowatością badanego ośrodka. Generalny Parametr Neutronowy GNP - Integralny parametr opisujący właściwości neutronowe ośrodka skalnego przeciętego otworem wraz z umieszczoną w nim sondą. GNP = f litologia porowatość wypełnienie porów wypełnienie otworu średnica otworu rozmiary i geometria sondy (analityczna) Czubek, J.A.; Nucl. Geophys. 6 (1992) 4. Czubek J.A.; Nucl. Geophys., 8 (1994) 3. A, B, C różne średnice otworu U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 11

Metoda Czubka kalibracji sond neutronowych W konsekwencji GNP jest funkcją parametrów neutronowych złożonego układu składającego się z ośrodka skalnego, otworu i sondy wyrażonych poprzez: GNP = f(l s, L d, a, P) L s długość spowalniania L d długość dyfuzji a przekrój czynny na absorpcję neutronów termicznych P prawdopodobieństwo uniknięcia absorpcji neutronu prędkiego Czubek, J.A.; Nucl. Geophys. 6 (1992) 4. Czubek J.A.; Nucl. Geophys., 8 (1994) 3. A, B, C różne średnice otworu U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 12

Metoda Czubka kalibracji sond neutronowych - ograniczenia GNP = f(ls, Ld, a, P) Ls długość spowalniania Ld długość dyfuzji a przekrój czynny na absorpcję neutronów termicznych P prawdopodobieństwo uniknięcia absorpcji neutronu prędkiego a1, L s1, L d1 Dla ośrodka jednorodnego Dla ośrodka złożonego z warstw granica Cienkie warstwy U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 13

Metoda Czubka kalibracji sond neutronowych - ograniczenia GNP = f(ls, Ld, a, P) Ls długość spowalniania Ld długość dyfuzji a przekrój czynny na absorpcję neutronów termicznych P prawdopodobieństwo uniknięcia absorpcji neutronu prędkiego a1, L s1, L d1 Dla ośrodka jednorodnego Dla ośrodka złożonego z warstw granica Cienkie warstwy a2, L s2, L d2 krzywa częstości zliczeń detektora - anomalia U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 14

Metoda Czubka kalibracji sond neutronowych - ograniczenia GNP = f(ls, Ld, a, P) Ls długość spowalniania Ld długość dyfuzji a przekrój czynny na absorpcję neutronów termicznych P prawdopodobieństwo uniknięcia absorpcji neutronu prędkiego a1, L s1, L d1 Dla ośrodka jednorodnego Dla ośrodka złożonego z warstw granica Cienkie warstwy a2, L s2, L d2 U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 15

MCNP/MCNPX - Monte Carlo N-Particle Transport Code, Los Alamos National Laboratory, USA Statystyczne próbkowanie prawdopodobieństwa zajścia zdarzenia Dane wejściowe: Metody numeryczne Monte Carlo Opis źródła promieniowania Geometria układu Materiały (skład chemiczny, gęstość) Parametry symulacji Tryb obliczeń Przekroje czynne - są funkcją położenia przestrzennego (definiującą obecność konkretnego pierwiastka na drodze neutronu, czy kwantu gamma) oraz energii i kąta rozpraszania rozważanego promieniowania. Idealny eksperyment fizyczny - historia każdej cząstki jest na bieżąco śledzona od momentu jej powstania w źródle aż do momentu zakończenia jej istnienia. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 16

Wybrane przykłady modelowania transportu neutronów metodą Monte Carlo do analizy i interpretacji pomiarów wykonywanych sondami neutronowymi w złożonych formacjach geologicznych U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 17

Sonda neutronowa NNTE (Neutron-Neutron Termiczne-Epitermiczne) Sonda NNTE współpraca AGH Kraków i Geofizyka Kraków. Bter detektor bliski neutronów termicznych Bepi detektor bliski neutronów epitermicznych Depi detektor daleki neutronów epitermicznych A. Drabina, T. Zorski, U. Woźnicka; Raport IFJ Nr 1926/AP. (2003). A. Drabina, T. Zorski; Mat. Konfer.Nauk.-Techn. Geopetrol 2006, Prace Nr 137 INiG, Kraków,(2006). U. Wiącek, U. Woźnicka; Geology, Geoph. & Environ.,42, 365-383, (2016); U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 18

Wybrane przykłady modelowania Monte Carlo Zgodność obliczeń numerycznych odpowiedzi detektorów sondy neutronowej z wynikami rzeczywistych eksperymentów. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w modelowych jednorodnych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w warstwowych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Analiza przebiegu anomalii. Wpływ grubości warstwy. Wpływ kąta nachylenia warstwy. Obecność artefaktów. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 19

Wybrane przykłady modelowania Monte Carlo Zgodność obliczeń numerycznych odpowiedzi detektorów sondy neutronowej z wynikami rzeczywistych eksperymentów. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w modelowych jednorodnych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w warstwowych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Analiza przebiegu anomalii. Wpływ grubości warstwy. Wpływ kąta nachylenia warstwy. Obecność artefaktów. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 20

MCNP vs eksperyment Stanowisko kalibracyjne w Zielonej Górze A. Drabina, T. Zorski, U. Woźnicka; Raport IFJ Nr 1926/AP. (2003). A. Drabina, T. Zorski; Mat. Konfer.Nauk.-Techn. Geopetrol 2006, Prace Nr 137 INiG, Kraków,(2006). U. Wiącek, U. Woźnicka; Geology, Geoph. & Environ.,42, 365-383, (2016); U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 21

MCNP vs eksperyment Pomiary sondą NNTE były wykonane w blokach skalnych stanowiska kalibracyjnego w Zielonej Górze. U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 22

MCNP vs eksperyment Pomiary sondą NNTE były wykonane w blokach skalnych stanowiska kalibracyjnego w Zielonej Górze. U. Wiącek, U. Woźnicka; Geology, Geoph. & Environ.,42, 365-383, (2016) U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 23

Wybrane przykłady modelowania Monte Carlo Zgodność obliczeń numerycznych odpowiedzi detektorów sondy neutronowej z wynikami rzeczywistych eksperymentów. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w modelowych jednorodnych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w warstwowych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Analiza przebiegu anomalii. Wpływ grubości warstwy. Wpływ kąta nachylenia warstwy. Obecność artefaktów. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 24

Ośrodki jednorodne Skład szkieletu skalnego, typowego dla formacji mioceńskich przedgórza Karpat. Gęstość szkieletowa, ρ = 2.63 g/cm 3 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO K 2 O H 2 O CO a mat = 7.75 c.u. 2 % wag. 72.5 7.0 2.0 7.5 1.8 1.2 8.0 Ośrodek skalny Porowatość [%] Przekrój czynny na absorpcję matrycy a mat [c.u.] M-1 7.5 15 M-2 7.5 40 M-3 20.0 15 M-4 20.0 40 M-5 45.0 15 M-6 45.0 40 c.u. - capture unit (1 c.u. = 10-3 cm- 1 ) U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski; Monografia, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, (2012) U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 25

Ośrodki jednorodne Rozkłady energetyczne neutronów: docierających do detektora zaabsorbowanych w detektorze Bter ~ 0.4 ev U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 26

Ośrodki jednorodne Rozkłady energetyczne neutronów: docierających do detektora zaabsorbowanych w detektorze Bepi U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 27

Ośrodki jednorodne Rozkłady energetyczne neutronów: docierających do detektora zaabsorbowanych w detektorze Depi U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 28

Opracowanie metody obrazowania odpowiedzi detektorów sondy NNTE Odpowiedzi detektorów sondy NNTE można przestawić w postaci mapy zasięgu. Pozwalają na określenie z jakiego obszaru ośrodka docierają do detektorów sondy neutrony, które są w ich objętościach zaabsorbowane pozwalają na określenie zasięgu sondy. Tally f4 (średni strumień neutronów w wyróżnionej objętości detektora) fm (Tally multiplier card) cf (cel flagging) a) przekrój pionowy b) przekrój poziomy Jedna mapa informacja z 2418 voxeli. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 29

Obrazowanie pól neutronowych ośrodek jednorodny a mat = 40 c.u. = 7.5 % M2 Ośrodek skalny odwiert U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 30

Obrazowanie pól neutronowych ośrodek jednorodny a mat = 15 c.u. = 20 % Ośrodek skalny odwiert U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 31

Wybrane przykłady modelowania Monte Carlo Zgodność obliczeń numerycznych odpowiedzi detektorów sondy neutronowej z wynikami rzeczywistych eksperymentów. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w modelowych jednorodnych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Odpowiedź detektorów sondy neutronowej w warstwowych ośrodkach skalnych. Rozkład energetyczny neutronów docierających do detektorów. Metody obrazowania pól neutronowych. Analiza przebiegu anomalii. Wpływ grubości warstwy. Wpływ kąta nachylenia warstwy. Obecność artefaktów. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 32

Obrazowanie pól neutronowych ośrodek warstwowy otoczenie Grubość warstwy: 50 cm Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % warstwa Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % otwór otoczenie U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 33

Rozkłady energetyczne neutronów absorbowanych w detektorze Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: a mat = 40 c.u. = 45 % otoczenie warstwa otoczenie otoczenie warstwa otoczenie 50 cm U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków, 2018 U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 34

Problemy interpretacyjne w układach warstwowanych Cienkie warstwy - o grubości mniejszej niż odległość źródło detektor, (dla detektorów sondy NNTE to ok. 50 cm) Obniżanie amplitudy anomalii. Lupek 2 100 cm 100 cm 100 cm 1 5cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 7,5cm 100 cm 1 5cm 1 00cm U. Wiącek, T. Zorski; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2016, Wyd. IGNG (2016). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 35

Problemy interpretacyjne w układach warstwowanych Cienkie warstwy - o grubości mniejszej niż odległość źródło detektor, (dla detektorów sondy NNTE to ok. 50 cm) Obniżanie amplitudy anomalii. Fałszywe sygnały - artefakty Lupek 2 100 cm 100 cm 100 cm 1 5cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 100 cm 7,5cm 100 cm 1 5cm 1 00cm U. Wiącek, T. Zorski; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2016, Wyd. IGNG (2016). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 36

Problemy interpretacyjne w układach warstwowanych Cienkie warstwy - o grubości mniejszej niż odległość źródło detektor, 100 cm Lupek 2 (dla detektorów sondy NNTE to ok. 50 cm) Obniżanie amplitudy anomalii. Fałszywe sygnały - artefakty 100 cm 7,5cm 100 cm 1 5cm 1 00cm U. Wiącek, T. Zorski; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2016, Wyd. IGNG (2016). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 37

Wpływ grubości warstwy na przebieg anomalii Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: a mat = 40 c.u. = 45 % otoczenie warstwa otoczenie Obniżenie amplitudy anomalii dla warstw o grubości w zakresie < 50 cm. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 38

Wpływ kąta nachylenia warstwy na przebieg anomalii Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: a mat = 40 c.u. = 45 % Im większy kąt nachylenia warstwy w stosunku do osi otworu, tym większe obniżenie amplitudy krzywej odpowiedzi. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 39

Metoda korekty zaniżonej amplitudy anomalii GNP Surround ΔA = f( GNP Surround GNP Layer ) GNP Layer GNP Surround ΔA U. Woźnicka, U. Wiącek; Appl. Rad. Isotopes 142, 211-219, 2018 U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 40

Liczba zliczeń Liczba zliczeń Problem transportu neutronów na granicy warstw Artefakty a1 >> a2 L s1 >> L s2 Ośrodek 1 Ośrodek 2 Ośrodek 1 Ośrodek 2 a1 << a2 L s1 << L s2 a1, L s1 a2, L s2 a1, L s1 a2, L s2 Oczekiwane Oczekiwane Położenie Położenie U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 41

Artefakty Otoczenie M-2 : a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % Silnie zaburzony przebieg anomalii niezależnie od grubości warstwy dla detektora Bter. otoczenie warstwa otoczenie U. Wiącek, D. Dworak; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 42

Artefakty Przebieg typowy Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: a mat = 40 c.u. = 45 % Przebieg z artefaktem otoczenie Otoczenie M-2 : a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % warstwa otoczenie U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 43

Artefakty Rozkłady energetyczne neutronów absorbowanych w detektorze Przebieg typowy Przebieg z artefaktem otoczenie warstwa Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: Otoczenie: a mat = M-1 40 c.u. = 45 % a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-6 a mat = 40 c.u. = 45 % Otoczenie M-2 : a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % otoczenie Warstwa 50 cm Warstwa 50 cm U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 44

Przebieg typowy Otoczeni: M-1: a mat = 15 c.u. = 7.5 % Warstwa M-6: a mat = 40 c.u. = 45 % Artefakty Przebieg z artefaktem Otoczenie M-2 : a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % otoczenie warstwa otoczenie U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 45

Artefakty Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % 46 U. Wiącek, D. Dworak; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2018, Wyd. IGNG (2018). U. Wiącek, Monografia, Wydawnictwo IFJ PAN Kraków (2018). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 46

Analiza odpowiedzi detektora Bter w położeniu P1 Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 47

Analiza odpowiedzi detektora Bter w położeniu P2 Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 48

Analiza odpowiedzi detektora Bter w położeniu P3 Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 49

Analiza odpowiedzi detektora Bter w położeniu P4 Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 50

Analiza odpowiedzi detektora Bter w położeniu P5 Otoczenie: M-2 a mat = 40 c.u. = 7.5 % Warstwa: M-3 a mat = 15 c.u. = 20 % U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 51

Podsumowanie Transport neutronów w złożonym ośrodku materialnym. Sonda neutronowa a ośrodki warstwowe. Problemy interpretacji : odpowiedzi detektorów od cienkich warstw artefakty przy granicach ośrodków o bardzo różnych własnościach neutronowych Komercyjne sondy neutronowe a pomiary w układach warstwowych. The development of horizontal well interpretation has lagged behind the drilling technology. We have not yet fully grasped the interpretation challenge. We still face many of the challenges outlined more than a decade ago Passey Q. R., Yin H., Rendeiro C. M., and Fitz D.E. (2005): Overview of High-angle and Horizontal Well Formation Evaluation: Issues, Learnings, and Future Directions. SPWLA 46th Annual Logging Symposium, June 26-29, 2005, Paper A. 10 cm U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 52

Literatura U. Woźnicka, U. Wiącek; Amplitude degradation of thin layer in neutron borehole logging, Appl. Rad. Isotopes 142, 211-219, (2018). U Wiącek, U Woźnicka; Wpływ ograniczonej miąższości warstw na amplitudę anomalii w profilowaniach neutronowych; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2018, Instytut Nafty I Gazu (2018). U. Wiącek, D. Dworak; Wstępna analiza artefaktów pojawiających się na krzywych odpowiedzi sondy NNTE na granicy warstw dwóch ośrodków skalnych; Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2018, Instytut Nafty I Gazu (2018). U. Wiącek; Zasięg i rozkład energetyczny pól neutronowych docierających do detektorów sondy neutronowej w ośrodkach jednorodnych i w cienkich warstwach; Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2018, Instytut Nafty I Gazu (2018). U. Wiącek, T. Zorski; Symulacja Monte Carlo odpowiedzi otworowej sondy geofizycznej typu neutron-neutron dla trzech konfiguracji układu źródło-detektor w modelowym ośrodku skalnym, Mat. Konf. Naukowo- Technicznej GEOPETROL 2016, Instytut Nafty I Gazu (2016). U. Wiącek, U. Woźnicka; Feasibility of the Monte Carlo modelling for the neutronneutron logging tool response in specific geological models, Geology, Geoph. & Environ., 42, 365-383, (2016). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 53

Literatura U. Wiącek; Symulacja Monte-Carlo odpowiedzi otworowej sondy geofizycznej neutron neutron w ceramicznym ośrodku modelowym stanowiska kalibracyjnego w Zielonej Górze, IFJ Report, 2086/AP, (2015). U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski; Możliwości modelowań numerycznych na przykładzie odpowiedzi sond neutronowych w otworach cienkowarstwowych nachylonych do osi odwiertu, Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu 2012 nr 182 wyd. konferencyjne 535 539 Mat. Konf. Naukowo-Technicznej GEOPETROL 2012, Instytut Górnictwa naftowego i Gazownictwa (2012). U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski; Geofizyczne profilowania neutronowe w asymetrycznych formacjach cienkowarstwowych. Symulacje komputerowe na przykładzie sondy NNTE, Monografia, Instytut Fizyki Jądrowej PAN, ISBN 978-83-934248-7-0, (2012). U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski; Neutron well- logging profiles in sloped thin layer formations simulated by Monte Carlo Method, Proc. Geosciences and Engineering, A Publication of the University of Miskolc Vol. 1, Number 2 (2012) 173-178. Miskolc University Press 2012 HU ISSN 2063-6997, (2012). U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski; Symulacje numeryczne odpowiedzi głębokościowej sondy NNTE w formacjach cienkowarstwowych nachylonych do osi odwiertu. Założenia i obliczenia wstępne metodą Monte Carlo, IFJ Report, 2050/AP, (2011). U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 54

Projekty Program NCBiR oraz Agencji Rozwoju Przemysłu S.A, Projekt Blue Gas - Polski Gaz Łupkowy. Wsparcie rozwoju technologii związanych z wydobyciem gazu łupkowego. Czas trwania projektu: 2013-2017. Udział w ramach współpracy z AGH Kraków. Projekt MNiSzW Nr NN 525 337238: Określenie zależności sygnału sondy neutronowej od asymetrii kątowej otworu wiertniczego dla przypadku nachylenia warstw; Kierownik projektu: prof. dr hab. U. Woźnicka, Czas trwania: 2010 2012. Projekt MNiSzW Nr NN1 P03B 164 29: Nowe aspekty metody Czubka pomiaru Sigma_a analizowane metodą symulacji Monte Carlo impulsowych eksperymentów neutronowych; Kierownik projektu: dr E. Krynicka; Czas trwania: 2005 2007. Projekt MNiSzW Nr W4 T12B 048 28: Rozwiązania kompleksowej interpretacji profilowań geofizyki otworowej w skomplikowanych warunkach geologiczno-złożowych; Kierownik projektu: prof. dr hab. U. Woźnicka; Czas trwania: 2005 2006. U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 55

Podziękowania Zakład Fizyki Transportu Promieniowania IFJ PAN Prof. Urszula Woźnicka Dominik Dworak Katedra Geofizyki, WGGiOŚ, AGH Prof. Jadwiga Jarzyna Dr Tomasz Zorski Prof. Krzysztof Drozdowicz Dr hab. Wojciech Królas, prof. IFJ U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 56

Dziękuję za uwagę U. Wiącek, IFJ PAN, 07.03.2019 57