应用脉冲中子实现热中子孔隙度测量.pdf

《应用脉冲中子实现热中子孔隙度测量.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、石油仪器·48·PETRoLEUMINSTRUMENIS2014年2月·仪器设备·应用脉冲中子实现热中子孔隙度测量刘蕊刘富华王滨涛(大庆测井公司地球物理所黑龙江大庆)摘要：文章主要介绍一种用脉冲中子发生器测得数据计算等效热中子孔隙度的方法。此方法使用中子减速长度，俘获截面和密度来预测使用化学源的传统热中子仪器测量的计数率。该算法的核心是将脉冲中子发生器测得的中子减速长度转化为便于解释的等同于镅-铍源测得的中子减速长度的形式。关键词：孔隙度；热中子；超热中子；PNG；减速长度；镅；铍中图法分类号：P631．81文献标识码：B文章编号：1004—9134(2014)01·00

2、48-03散，直到被俘获。对于有两个探测器的仪器，则使用0引言近端探测器和远端探测器获得的计数率的比值来计算热中子孔隙度。近／远端探测器的计数比值取决于快热中子孔隙度测量一直以来广泛应用于油气工业。传统的测量方法可以实现同一口井的连续性比中子减速长度和地层热中子宏观俘获截面。具体的解释如图1所示，传统热中子孔隙度仪器的近／远计较，以及井间的比较，同时也可以通过中子和密度交数比模型被绘制为和镅一铍源产生中子的减速长度有叉作为识别油气的手段。热中子对热吸收剂的敏感程关的函数：度则可以作为判定页岩的指标。通常情况下，这些测Ⅳ，(1)rE—r1-r2量都是由使用化学源的仪器来完成

3、的，大多使用的都“是镅-铍源。由于对安全和环境的国际关注使化学源此图中的近／远计数比是利用MCNP模型计算出的使用逐步受到限制，镅-铍源的可用性在油田产业来的。减速长度通过SNUPAR计算出来。结果显示中越来越有限许多企业相继开始选择脉冲中子发生各种石灰石的孔隙度、纯粘土矿，和纯的无水矿物。器(PNG)来代替传统中子源，相比于传统源来说，图示非常清晰地显示出，计数率响应主要取决于快中它能产生更高速和高能的中子。同时由于PNG是用子减速长度。因此可以利用快中子减速长度来求取中电子控制开关的源，因此也不会面临化学源污染等问子孔隙度。题。1热中子计数率、减速长度、俘获截面及密度

4、间关系本文主要介绍的方法是使用基于PNG的仪器测得的数据来获得与化学源等效的热中子孔隙度。传统的热中子孔隙度仪器的设计方法通常都包含一个连续发射的中子源如镅一铍源，一个或多个沿轴向分布的热中子探测器。探测器用以响应中子与井内流体和地层中的元素原子核相互作用后在探测器出产生的中子通量的冲击。源所释放的高能中子到达探测器前与地图1近／远计数比模型对照减速长度层中的原子核相互作用并由于弹性散射释放热能量而仅由快中子减速长度得出的热中子孔隙度与近／减速。引起这种减速过程的主要是氢核，另外存在一远计数比直接得出的数据并不会完全吻合，尽管图1个特定的减速长度￡s，该长度主要取决于中子

5、的原始中的粘土矿的数据位于石灰岩趋势线的附近，但还是能量和地层的成分。热中子的能量在通过地层时扩第一作者简介：刘蕊，女，1985年生，助理工程师，2008年毕业于哈尔滨师范大学电子信息科学与技术专业，现工作于大庆钻探工程公司测井公司研究一所。邮编：1634532014年第28卷第1期刘蕊等：应用脉冲中子实现热中子孔隙度测量有些比较明显的偏差。产生此种偏差的原因主要是热部分。高于44p．u．部分的吻合度可以通过一个简单中子俘获效应。这些矿物的俘获截面聊具有相同减的密度校正来改进。图4显示应用此校正后获得的结速长度的石灰石的俘获截面有所不同。珊对较高的果。函数计算和模拟的结果

6、在孔隙度较高时吻合的事矿物位于石灰岩趋势线的上方，对较低的矿物则实证实密度p，在热中子孔隙度计算响应中起重要作用。位于下方。合并中子减速长度和的函数能改进此种imes~therminerals1．2计算热中子孔隙度的方法。依赖于快中子减速长度的／．／近／远计数比和通过模拟计算确定。近／远计数比用铁％泥石一／／‘’MCNP计算，中子减速长度和瑚过MCNP程序建立●霪0’，‘膏一。／‘。起的地层模型应用SNUPAR来计算。模拟整个孔隙0．高岭土^●^·’I．。度范围内的石灰岩、砂岩、白云岩地层如上所述，营o．伊利石，，快中子减速长度主要取决于模拟地层的氢含量。不同重o．i一孔

7、隙的地层建模涵盖了近／远计数比在中子减速长度O．0方面的相关性。只改变岩石骨架的而不改变中子减0．00．20．40．60．81．01．2速长度可以得出近／远计数比的影响。s和三计算出的孔隙度图2中，把石灰岩和砂岩在不同减速长度情况下图3热中子孔隙度建模同Ls和∑派生出的结果比较图的计算结果用的函数形式表示出来。图中显示，近／1．2远计数比在减速长度减少时迅速上升。同时也显示出lmeS校正／一／~ther瑚inerals在艘得非常大的情况下，近／远计数比增加的很慢。1·铁绿泥，—，／／’这些特征都和传统孔隙度求取方法保持一致，近