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1、李维彦地球物理与石油资源学院第十三章中子测井①快中子En>0.5mev②中能中子En=(0.1~0.5)mev③慢中子En=(0~0.1)mev超热中子为0.2~10ev热中子为0.025ev即热中子与吸收物质处于平衡状态,同时热中子速度慢,很容易与吸收物质发生反应,被物质吸收(俘获),并放射出伽马射线(中子伽马射线)以中子与地层介质相互作用为基础的测井方法称中子测井。超热中子测井连续中子源热中子测井中子伽马测井中子测井：中子寿命测井脉冲中子源C/O能谱测井本章主要内容1:岩石的中子特性2:连续中子源的中子测井3
2、:脉冲中子源的中子测井需要掌握的内容:1:岩石的减速特性和俘获特性2:中子测井曲线的应用第一节中子源及岩石的中子特性一中子源中子测井需要向地层发射快中子，通过中子与地层介质发生多种核反应来探测地层的减速特性和俘获特性。如:镅-铍中子源二岩石的中子特性1快中子进入地层后的两个过程①减速过程中子源发射的快中子进入地层后首先要不断与原子核发生碰撞,使其速度减慢,能量降低,先是变为超热中子最后变为热中子,这样的过程称为减速过程.②俘获过程热中子在地层介质中作热运动,由密度大的地方向密度小的地方扩散,其能量不再降低,由于速
3、度慢,很容易与物质原子核发生反应,被物质吸收(俘获),并放射出伽马射线(中子伽马射线),这一过程称为俘获过程.2岩石的中子特性地层岩石减速快中子的特性称为地层岩石的减速特性,俘获热中子的特性称为地层岩石的俘获特性.地层岩石的减速特性和俘获特性通常称为岩石的中子特性①减速特性的描述描述减速特性的参数有②俘获特性的描述快中子变为热中子后与地层介质主要有扩散和被俘获两种作用中子在介质中从变为热中子的瞬间起到被吸收的时刻止经过的平均时间称为热中子寿命热中子从产生位量到被吸收的位量直线距离称热中子的扩散距离rt描述地层介质
4、俘获特性的参数:沉积岩中常见元素热中子俘获截面元素俘获截面(巴)元素俘获截面(巴)氢0.332硫0.49碳0.0045氯31.6氧0.0016钾3.8钠0.5钙0.43镁0.40铁2.43铝0.215硅0.13显然地层中的俘获截面大的元素越多,宏观俘获截面越大,热中子扩散长度越小,热中子的寿命越小,而氯的俘获截面是氢的100倍,因此地层介质的俘获特性主要取决于氯的含量.3:含氢指数1)含氢量：单位体积中氢原子数2)含氢指数H一立方厘米介质中氢核数与单位体积淡水中氢核数的比值讨论:3)与有效孔隙度无关的含氢指数a:
5、泥质粘土矿物具有结晶水泥质孔隙孔道中含束缚水，所以泥质有很大的含氢指数，一般为30%b:石膏（CaSO4.2H2O）H=49%c:岩性中子测井仪器所石灰岩为标准进行刻度，其他岩性岩石显示为一定数值等效含氢指数。第二节利用连续中子源的中子测井超热中子测井连续中子源热中子测井中子伽马测井一井壁中子测井井壁中子测井（SNP）探测超热中子也称超热中子测井。1：超热中子通量的空间分布单位体积中的中子数称中子密度单位时间通过单位截面的中子数称为中子通量Ф。在均匀无限大介质中，距离点状快中子源r处的超热中子通量。其中Q:源强（
6、中子/秒）r:源强Le：由快中子减速为超速热中子的减速长度De：快中子的扩散系数。孔隙度减速长度扩散系数3.017.891.410.015.586.011.413.785.422.611.580.433.810.577.050.09.173.6100.07.068.8砂岩超热中子参数(淡水)由此可见Фe(r)与孔隙度有关2井壁中子测井曲线①贴井壁测量②记录GR，d和Фsnp③曲线以石灰岩孔隙度为单位二补偿中子测井（CNL）补偿中子测井（CNL）是双源距热中子测井，它探测热中子也称热中子测井。1热中子通量的空间分布
7、均匀无限大介质中其中：Lt,Dt:热中子扩散长度和扩散之数取决于热中子俘获特性Le：热中子减速长度由此可见，热中子通量不仅取决于底层减速特性也取决于俘获特性。2测量原理热中子测井有两种类型测井仪器，即（1）一个热中子探测器（GNT）（2）两个热中子探测器(CNL)3CNL曲线测量ФCNL三中子伽马测井中子伽马测井（NG）是沿井与记录中子伽马射线强度的测井方法，NG一般与GR同时测量。中子源造成的中子伽马射线强度空间分布比较复杂，主要与地层减速特性，俘获特性以及仪器参数有关。四中子测井曲线及其应用1：比较SNPCN
8、LNG影响因素少中多探测范围低高低计数效率低高低2：应用1)划分岩性2)确定孔隙度总孔隙度（含氢指数）要经过岩性，油气和天然气”挖掘效应”校正。a:岩性校正岩性影响是指中子测井仪用石灰岩作为刻度标准而引入的影响。b:泥质和油气影响校正泥质含氢指数大，含泥岩石总孔隙度ФN大于岩层有效孔隙度。c:天然气“挖掘”效应70年代初，经数学研究表明，在井眼附近地层中的天然气对中子测井
