脉冲中子测井

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1、矿场地球物理西安石油大学石油工程学院高辉2009.9矿场地球物理(GeophysicsWellLogging)121§第10章　脉冲中子测井(Pulsedneutronlogging)10.1中子寿命测井10.2非弹性散射伽马能谱测井10.3中子活化测井脉冲中子测井22110.1中子寿命测井（NLL）中子寿命测井也叫热中子衰减时间测井（TDT），通过测量热中子在地层中的寿命，研究地层对热中子的俘获性质，从而认识地层的一种中子测井方法。脉冲中子测井一、中子寿命测井的基本原理10.1中子寿命测井由井下仪器的脉冲中子源在井内向地

2、层发射14Mev的快中子，经过和地层的原子核发生非弹性散射和弹性散射逐渐减速成为热中子，直至被俘获产生伽马射线。321热中子寿命的长短和物质的宏观俘获界面有关，地层介质的宏观俘获界面大，热中子将迅速被俘获，热中子寿命就短，岩石的宏观俘获界面是岩石中各个核素的微观俘获截面总和。沉积岩中，除硼外，氯核素的微观俘获界面比其他核素大得多，所以岩石的宏观俘获截面的大小主要取决于氯的含量，即主要取决于地层水的矿化度。地层水的含盐量越大，则其俘获截面越大，热中子寿命就越短。脉冲中子测井10.1中子寿命测井421记录热中子寿命或岩石的俘获

3、截面能反映地层中含氯量的多少。盐水层比油层含氯量大，因此，盐水层有比油层宏观俘获截面大得多和热中子寿命小得多的特点。可用来划分盐水层。快中子变成热中子以后，热中子开始向周围扩散。在地层内的扩散中，地层中某点的热中子密度N随时间按指数衰减：N0—开始衰减时的热中子密度；N—经过时间T的热中子密度；—岩石的热中子寿命。脉冲中子测井10.1中子寿命测井521测量俘获伽马射线强度或热中子密度，都可以求得地层的热中子寿命或者岩石的宏观俘获截面。在两次发射脉冲中子之间，在俘获伽马射线强度随时间按指数规律衰减的时间范围内，选取两个适当的

4、延迟时间T1和T2，分别在T1和T2时间段内（T1和T2测量时间门），测量热中子被俘获所放出来的俘获伽马射线强度，T1时刻和T2时刻的俘获伽马射线计数率分别为：脉冲中子测井10.1中子寿命测井621脉冲中子测井10.1中子寿命测井实际上测井中不测热中子密度而只测量与n1,n2成正比的俘获γ射线的计数率N1，N2。n—热中子密度721整理后得：T1、T2已知，测量得到N1、N2再由中子寿命测井仪的专用计算线路，计算得到热中子寿命或宏观俘获截面。提升仪器沿井身连续测量则会得到热中子寿命或宏观俘获截面曲线。脉冲中子测井10.1中

5、子寿命测井821二、中子寿命测井的应用1、划分油水层矿化度较高的水层有比油层大的俘获截面（或较小的中子寿命），可用中子寿命测井曲线，划分油层和盐水层。2、观察油水或气水界面变化采油过程中含水饱和度不断变化，油水界面向上移动。在地层水矿化度较大的情况下，利用不同时间测的宏观俘获截面或中子寿命曲线，可以了解油水或气水界面向上移动速度，井身由浅到深，中子寿命曲线在油水或气水界面处由高值变为较低值。脉冲中子测井10.1中子寿命测井921脉冲中子测井10.1中子寿命测井10213、求含水饱和度在地层孔隙度比较大，且地层水矿化度比较高

6、的情况下，可以由中子寿命测井的宏观俘获截面求含水饱和度纯地层情况下的地层宏观俘获截面为：含泥质地层用的含水饱和度为：脉冲中子测井10.1中子寿命测井1121§第10章　脉冲中子测井(Pulsedneutronlogging)10.1中子寿命测井10.2非弹性散射伽马能谱测井10.3中子活化测井脉冲中子测井122110.2非弹性散射伽马能谱测井一、非弹性散射伽马能谱测井基本原理非弹性散射伽马能谱测井是利用脉冲中子源向地层发射14MeV高能中子，测量这些快中子与地层物质的核素发生非弹性散射放出的伽马射线能谱的一种测井方法。1、

7、概念2、原理由于快中子与地层中不同核素发生非弹性散射放出具有不同特征能量的伽马射线，通过对非弹性散射伽马射线进行能量分析，分别测量各种能量的非弹性散射伽马射线强度，就可以确定地层中存在某种核素和它们各自的浓度。根据不同核反应的时间分布，按照时间先后仪器开有脉冲门、俘获门等测量门、分别接收非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线。利用多道脉冲幅度分析器进行伽马能谱分析，分别测量不同能量的非弹性散射伽马射线强度和俘获伽马射线强度。脉冲中子测井10.2非弹性散射伽马能谱测井1321二、非弹性散射伽马能谱测井的应用岩石内常见的核素中，C1

8、2和O16都具有较大的快中子非弹性散射截面，并且所产生的非弹性散射伽马射线均有较高的能量。C12和O16分别为油、气和水的很好指示核素。所以非弹性散射伽马能谱测井选择测量地层中的碳和氧所产生的非弹性散射伽马能谱，取其计数率比值（C/O），来确定储层的含油饱和度，称为碳氧能谱测井。脉冲中子测井10.2非弹