中子测井.ppt
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第八章-中子测井PPT课件
同位素中子源（连续，产生快中子）：
95 A2m 4 19N 3 2p372H4(ea)
平均能量为5MeV
4B9 e2H4 e6C12 0n1Q(5.70M 1)ev
加速器中子源（脉冲，产生高能中子）：
D T 2H4 e0n11.7 58 M 8ev
•3
第一节 中子测井的核物理基础
二、中子和物质的作用
任何物质单位体积（1立方厘米）的氢核数与同样体积淡水氢核数 的比值。
根据规定，将淡水含氢指数定义为1，而任何其他物质的含氢指数 将与其单位体积内的氢核数成正比。
即： H K x
M
式中：ρ——介质密度，g/cm3；
x——介质分子中的氢原子数；
M——介质的分子量；
K——比例常数。 对于水：ρ=1，x=2，M=18 (水分子)，规定其
含氢指数为1，解得K=9
•19
第二节 超热中子测井
(1)饱和淡水纯石灰岩的含氢指数
孔隙度为φ的石灰岩，则含氢指数为：
H=Hma(1-φ)+Hwφ 中子孔隙度测井仪在饱和淡水的纯石灰岩刻度井中进行含 氢指数刻度，使它测量的含氢指数即为饱和淡水纯石灰岩的 φ。这里，也就人为的将岩石骨架的含氢指数定为0，也就是 没有考虑石灰岩骨架的减速能力。若孔隙度为φ，则含氢指 数为：φ×Hw=φ×1=φ，将中子孔隙度测井得到的含氢指 数记为φN ，并称为中子孔隙度，其单位是石灰岩孔隙度单 位。
决于岩石的含H量。
•7
第一节 中子测井的核物理基础
•散射截面： 微观散射截面σs：一个中子与一个原子核发生弹性散射的几 率，单位1b=10-24cm2； 宏观散射截面Εs：单位体积物质中的原子核的微观散射截面 之和，单位cm-1 结论：氢是岩石中最主要的减速元素，岩石对快中子的减速 能力取决于岩石的含H量，纯岩石的宏观减速能力基本上决 定于纯岩石的孔隙度(含淡水条件)。 用中子测井估算孔隙 度的物理基础。
第四章核测井—中子测井
(四)热中子扩散与被俘获 形成热中子后, 中子不再减速, 热中子与周围介质的 原子核处于热平衡状态，热中子不停地运动着，中子与物 质的作用进入扩散与被俘获阶段。 1.热中子的扩散 热中子在介质中的扩散与气体分子的扩散相似，即从 热中子密度大的地方向密度小的地方扩散，一直到被原子 核俘获为止。 2.俘获核反应 靶核俘获一个热中子而变为处于激发态的复核，恢复到 基态时，以辐射射线方式释放能量，这种反应叫做辐射俘 获反应，或称（n,γ）反应。
由地层对中子减速和俘获的两个特性可知，中子- 伽马 射线强度决定于岩层的含氢量和含氯量，其中含氢量多少 反映岩层的孔隙度大小，含氯量反映地层水的矿化度高低。 这就是中子－伽马测井研究煤层特性的原理。
二、中子-伽马射线与源距的关系 由于计算公式较复杂，通常采用实验的办法来定量研 究，下面讨论不同源ห้องสมุดไป่ตู้的情况下，中子-伽马射线的特点。
(二)中子源 由于自由中子的平均寿命较短，自然界中往往不存在 自由中子 ,所以必须通过核反应获得中子。 比较简单的中子核反应有(α,n)、(d,n)、(p,n) 及(γ,n) 等。 1.中子源的主要性质 通常选用一些轻原子核作为靶核，这是因为带电粒 子轰击靶核要受到库仑力的排斥，它们与轻核反应时能 量不需要太高，较易实现。测井中所用的中子源常选用 9 3 4 Be和1 H作靶材料。 描述中子源主要特性除了本篇第三章第一节已讲的 活度、半衰期、能量外，还经常用到“产额”这个概念。 所谓产额，就是每个轰击粒子在靶上产生的中子数。
线称为次生活化伽马射线。 对测井有实际意义的活化核反应有硅化核反应和铝 化核反应，称为硅、铝测井, 用以识别岩性和测定泥质 含量。
(三)快中子的弹性散射和减速过程 1.快中子的弹性散射 快中子由中子源发射出来后，在与原子核发生1～2 次 非弹性散射中，很快就失去很大的能量而不能发生非弹 性碰撞和(n,p)核反应，这时中子与原子核的作用转入了 以弹性碰撞为主散射过程。
地球物理测#(第三章)中子测井
中子测井的优缺点分析
优点
能够测量地层的孔隙度、含油饱 和度等参数，不受地层水矿化度 影响，测量精度较高。
缺点
对地层岩性敏感度较低，不适用 于所有地层，且对放射性同位素 源依赖较大。
03
中子测井的实际应用
油气勘探中的中子测井
确定地层孔隙度
中子测井通过测量地层中热中子的衰 减程度，可以推算出地层的孔隙度， 进而评估油气储量。
智能化和自动化
利用人工智能和机器学习技术，实现中子测井数据的自动解释和异常 检测。
中子测井与其他地球物理方法的结合
与电阻率测井结合
利用中子测井和电阻率测井的互补性，提高对地层性质的识别精 度。
与地震勘探结合
将中子测井与地震勘探数据相结合，提高对地下构造和油气藏的探 测精度。
与磁力勘探结合
利用中子测井与磁力勘探的联合测量，实现对地层和油气藏的全方 位探测。
中子源的选择与使用
放射性同位素源
常用的有镅-241和铯-137等，具有稳定、安全、 寿命长的特点，但需定期更换。
加速器源
能够产生高能中子，适用于深井和复杂地层，但 设备成本和维护成本较高。
混合源
结合同位素源和加速器源的特点，具有较好的综 合性能。
中子探测器的设计与选择
01
02
03
探测器材料
常用有锗、硅等半导体材 料，要求具有高灵敏度、 低噪音和稳定性。
识别油气层
确定地层岩性
中子测井通过测量地层中热中子的速 度和扩散系数，可以推断地层的岩性 和矿物组成，进而评估油气勘探的潜 力。
中子测井能够检测到地层中的油气层， 通过测量地层中氢的含量和分布，判 断油气层的存在和分布情况。
煤田勘探中的中子测井
脉冲中子测井剖析课件
01
脉冲中子测井实例 分析
油气田勘探实例
总结词
油气田勘探实例展示了脉冲中子测井在石油和天然气勘探中的重要应用。
详细描述
通过分析油气田的岩石、矿石和流体性质，利用脉冲中子测井技术可以确定油气的存在和分布情况。具体而言， 通过测量地层中氢原子对快中子的慢化作用和热中子的俘获反应，可以获取地层中油气的含量和饱和度，为油气 田的勘探和开发提供重要依据。
脉冲中子测井剖析课 件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 脉冲中子测井概述 • 脉冲中子测井技术原理 • 脉冲中子测井的应用 • 脉冲中子测井的优缺点 • 脉冲中子测井实例分析 • 脉冲中子测井的发展趋势与展望
01
脉冲中子测井概述
定义与原理
01
脉冲中子测井的应 用
油气识别与评价
油气识别
通过测量地层中油气的中子-地层相互作用，可以确定地层中油气的存在和分布 情况。
油气评价
结合其他测井数据，可以对油气储层的产能、含油饱和度等进行评估，为油田开 发提供依据。
含水层分析
含水层识别
通过测量地层水的中子-地层相互作用，可以确定含水层的分 布和厚度。
改进方向
提高探测深度和分辨率
通过改进仪器和技术参数，提高脉冲中子测 井的探测深度和分辨率。
简化数据处理流程
通过研发自动化和智能化的数据处理系统， 简化数据处理流程，提高处理效率。
降低环境因素的影响
通过改进数据处理方法和技术，降低环境因 素对脉冲中子测井的影响。
降低仪器成本
通过优化仪器设计和制造工艺，降低脉冲中 子测井的仪器成本。
01
脉冲中子测井技术 原理
第三章 中子测井
第三章 中子测井 概述中子测井利用中子与地层物质相互作用的各种效应，测量地层特性的测井方法的总称。
根据中子测井仪器记录的对象不同可以分为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧—伽马能谱测井—中子—伽马测井—中子—超热中子测井—中子—热中子测井—中子按仪器结构特征的不同，可以分为普通中子测井，贴井壁中子测井，补偿中子测井等。
从中子源发出的高能中子与地层物质的原子核发生各种作用，其结果是高能中子逐步减弱为超热中子和热中子，或被原子核吸收，发生核反应。
中子与物质相互作用的类型有：非弹性散射；弹性散射；核俘获引起的核反应等。
探测仪器记录的低能中子的数量或原子核俘获中子发出的伽马射线的强度与地层对中子的减速能力和吸收特性有关。
中子测井正是利用了这些特性对地层进行探测的。
1）中子测井测量地层孔隙度的原理氢核与中子的质量几乎相等，是最强的减速物质。
因此，中子测井的结果将反映地层的含氢量。
在油层或水层中，储集空间中被含氢核的油或水充填，这样储集体中含氢量的多少反映岩石孔隙度的大小。
因此，中子测井是一种孔隙度测井方法。
2）油层和气层对中子的减速能力的差异非常明显，因此中子测井也是一种指示油气层的测井方法。
3）氯是地层中重要的中子吸收物质，氯是大多数地层水的主要离子成分，可见中子测井对于划分油水层也有重要作用。
4）中子与地层中的原子核发生非弹性散射，使原子核处于激发态，在退激时发出伽马射线。
这些伽马射线的能量，反映靶原子核的能级结构。
因不同的原子核其能级结构是不同的，因此发出的伽马射线的能量也是不同的。
我们把这种不同原子核发生的伽马射线称为特征伽马射线。
测量地层发射的伽马射线的能谱，就可以分析地层中元素的成分。
例如：碳核的特征伽马射线为Mev Er 43.4=氧核的特征伽马射线为 Mev Er 13.6=对于给定的中子源，中子与地层中的碳核和氧核发生非弹性散射次数的多少，取决于地层中相应核素的多少，取决于地层中相应的核素的丰度。
即特征伽马射线的强度取决于地层中碳核、氧核的数目。
测井原理11-中子测井_图文
3 CNL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
影响
SNP CNL NG
少中
多
探测范围 低 高
测井原理11-中子测井_图文.ppt
主要内容 1 岩石的中子特性 2 连续中子源的中子测井 3 脉冲中子源的中子测井
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
二 岩石的中子特性 1 中子的分类 ①快中子 En>0.5mev ②中能中子 En=(0.1~0.5)mev
把充满气的孔隙用岩石骨架代替的假设下进行计算的, 计算表明 ，当附加的岩石骨架被挖掘并用气来代替地层具有较小的中子 特性减速，中子测井这种计算差异叫“挖掘效应”，
3)判断气层 在气层含氢指数远小于具有相同孔隙度的含油（水）层
，因此在气层中子伽马曲线显示高值，在中子孔隙度 显示低值
4)划分油水界面 高矿化度地层水时，油水中的氯 含量不同，含水NG高于含油。
二 曲线应用
1：划分油水层
2：监视油水或气水界面的移动
H=49%
c:岩性 中子测井仪器以石灰岩为标准进行刻度，其他岩性 岩石显示为一定数值井壁中子测井（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。
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
影响
SNP CNL NG
少中
多
探测范围 低 高
测井原理11-中子测井_图文.ppt
主要内容 1 岩石的中子特性 2 连续中子源的中子测井 3 脉冲中子源的中子测井
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
二 岩石的中子特性 1 中子的分类 ①快中子 En>0.5mev ②中能中子 En=(0.1~0.5)mev
把充满气的孔隙用岩石骨架代替的假设下进行计算的, 计算表明 ，当附加的岩石骨架被挖掘并用气来代替地层具有较小的中子 特性减速，中子测井这种计算差异叫“挖掘效应”，
3)判断气层 在气层含氢指数远小于具有相同孔隙度的含油（水）层
，因此在气层中子伽马曲线显示高值，在中子孔隙度 显示低值
4)划分油水界面 高矿化度地层水时，油水中的氯 含量不同，含水NG高于含油。
二 曲线应用
1：划分油水层
2：监视油水或气水界面的移动
H=49%
c:岩性 中子测井仪器以石灰岩为标准进行刻度，其他岩性 岩石显示为一定数值井壁中子测井（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。
地球物理测井.中子测井.ppt
有元素中氢的减速能力最强。
2)扩散长度Ld 物质对热中子俘获能力越强，扩散长度就越短。
3)宏观俘获截面Σ 岩石含氯量越高，岩石俘获截面越大，则俘获产生的中
子伽马射线强度越大。
3)宏观俘获截面Σ
沉积岩中氯元素的最大，地层含氯，地 层的取决于含氯量。
地层不含氯和其它较高的元素，H的相 对较高，地层的在一定程度上反映含H量。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
三、补偿中子测井CNL
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
CNL通过长、短两源距探测器所测得的热中子计 数率之比来减小地层俘获性能和消除井参数的影响， 以较好地反映地层的含氢量。
地球物理测井—放射性测井 三、补偿中子测井CNL
中子测井
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
中子源 快中子 地层介质
热中子
热中子探测器：含硼盖革计数管 闪烁计数器（晶体含硼、锂）
超热中子探测器：利用含氢介质减速，再用镉过滤器 去掉热中子。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
一、中子测井基础
4、描述中子与物质相互作用各阶段的物理量
1)减速长度Ls Ls最短（减速能力最强） 含氢越多的物质，减速长度就越小，减速能力就越强。所
地球物理测井—放射性测井
中子测井
中子测井原理：
中子源向地层发射快中子，快中子在地层中运 动与地层物质的原子核发生各种作用，探测器将探 测超热中子、热中子或次生伽马射线的强度，用来 研究地层孔隙度、岩性以及孔隙流体性质等。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
二、超热中子测井(SNP，Sidewall Neutron Porosity Tool) 测井原理：
在快中子源附近，超热中子和热中子的计数率在含氢量高 的地层中都比在含氢量低的地层中高； 当与源之间的距离增加到某一临界值（Lo）时，含氢量不 同的地层具有相同的超热中子和热中子计数率； 之后，继续增大与源之间的距离，超热中子和热中子的通量 在含氢量高的地层中都将比在含氢量低的地层中低。
2)扩散长度Ld 物质对热中子俘获能力越强，扩散长度就越短。
3)宏观俘获截面Σ 岩石含氯量越高，岩石俘获截面越大，则俘获产生的中
子伽马射线强度越大。
3)宏观俘获截面Σ
沉积岩中氯元素的最大，地层含氯，地 层的取决于含氯量。
地层不含氯和其它较高的元素，H的相 对较高，地层的在一定程度上反映含H量。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
三、补偿中子测井CNL
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
CNL通过长、短两源距探测器所测得的热中子计 数率之比来减小地层俘获性能和消除井参数的影响， 以较好地反映地层的含氢量。
地球物理测井—放射性测井 三、补偿中子测井CNL
中子测井
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
中子源 快中子 地层介质
热中子
热中子探测器：含硼盖革计数管 闪烁计数器（晶体含硼、锂）
超热中子探测器：利用含氢介质减速，再用镉过滤器 去掉热中子。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
一、中子测井基础
4、描述中子与物质相互作用各阶段的物理量
1)减速长度Ls Ls最短（减速能力最强） 含氢越多的物质，减速长度就越小，减速能力就越强。所
地球物理测井—放射性测井
中子测井
中子测井原理：
中子源向地层发射快中子，快中子在地层中运 动与地层物质的原子核发生各种作用，探测器将探 测超热中子、热中子或次生伽马射线的强度，用来 研究地层孔隙度、岩性以及孔隙流体性质等。
地球物理测井—放射性测井
中子测井
二、超热中子测井(SNP，Sidewall Neutron Porosity Tool) 测井原理：
在快中子源附近，超热中子和热中子的计数率在含氢量高 的地层中都比在含氢量低的地层中高； 当与源之间的距离增加到某一临界值（Lo）时，含氢量不 同的地层具有相同的超热中子和热中子计数率； 之后，继续增大与源之间的距离，超热中子和热中子的通量 在含氢量高的地层中都将比在含氢量低的地层中低。
中子孔隙测井PPT课件
/cm-2 /cm-2
0.01
3.0x10-3
3%
1E-3
33.8%
3%
100%
33.8%
1E-4
2.0x10-3
100%
1E-5
1E-6
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0.0
1E-9 0
10
20
30
40
50
60
r/cm
0
2
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6
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10
r/cm
不同孔隙度砂岩地层超热中子计数与源距的关系
第27页/共104页
第11页/共104页
• （5）孔隙性纯岩石地层的含氢指数
• 孔隙度为φ、充满淡水的纯岩石含氢指数表达式为：
H Hma (1) HW
• 中子测井时测得的孔隙度实质上就是等效含氢指数；
刻度条件：使饱含淡水石灰岩地层的含氢指数等于
充淡水孔隙度，则石灰岩地层
Hma 0
H
• 其他岩性地层，需要进行岩性校正；只有岩性、孔
36.8~37.1
2.4
8.8~9.2
第14页/共104页
• 挖掘效应的大小与岩性、孔隙度、含水饱和度及 天然气的含氢指数有关，天然气的含氢指数越小， 气占的孔隙体积越大，挖掘效应的作用就越强。
第15页/共104页
• 3、扩散理论 • （1）中子注量和中子注量率 • 中子注量：在空间一定点上，在一段时间间隔
第30页/共104页
• （2）源距选择 • 在负源距区：计数率高，含氢指数高的地层统计精
度高，但源距短探测深度浅，受井壁条件影响大， 且中子源和探测器之间必须加屏蔽体，致使负源距 的尺寸靠近零源距，几乎不具备对含氢指数的分辨 能力。
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地球物理测井
第三章 核测井（中子测井）
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
地球物理测井—核测井
中子测井
中子测井也是一种核测井方法，它主要利用中子射线 与地层的相互作用来划分储集层和确定地层孔隙度， 其次还能用于区分气层。
中子测井可分为：
中子－伽马测井、中子－热中子测井、超热中子测井等
目前，主要用补偿中子测井和超热中子测 井确定地层孔隙度。
3、中子密度测井曲线重叠法确定岩性 4、估计油气密度
5、定性指示高孔隙度含气层
地球物理测井—核测井
视石灰岩孔隙度φ：
n nf
nma nma
中子测井
石灰岩的φ nma=0 白云岩的φ nma=0.05
砂岩的φ nma= -0.035
用石灰岩的φ nma=0算出的孔隙度是视石灰岩孔隙度。 而用岩石本身的骨架孔隙度算出的φ为真φ
3、长、短、零源距与计数间的关系
零源距：计数率不随含H量的变化而变化。 长源距：大于零源距的源距。计数率与含H量成反比 短源距：小于零源距的源距。计数率与含H量成正比
中子
含H体积10%
伽马
含H体积30%
射线
的强
度
计数率
地球物理测井—核测井
中子测井
（二）超热中子曲线的应用 1、确定岩层的孔隙度
2、交会图法确定岩性、孔隙度、骨架成分
地球物理测井—核Байду номын сангаас井
中子测井
测井原理：
中子源向地层发射快中子，快中子在地层中运 动与地层物质的原子核发生各种作用，探测器将探 测超热中子、热中子或次生伽马射线的强度，用来 研究地层孔隙度、岩性以及孔隙流体性质等。
地球物理测井—核测井
中子测井
一、中子测井基础
1、中子源
以某种方式给原子核以能量，引起核反应，把中 子从原子核中释放出来的装置。
连续中子源（核衰变产生 轰击离子，然后，轰击其 它元素产生中子）人不可 控制
中子伽马测井
脉冲中子源（用氘轰击氚 产生中子）人可控制
中子寿命测井
地球物理测井—核测井
2、中子和物质的相互作用 1）快中子非弹性散射阶段 快n 碰撞 基态原 子核
中子测井
n’ 激发态原子核 （获得内能）
放出伽马射线（此 生伽马射线）
优点： 减小地层俘获性能的影响，补偿井参数含氯量的影响。 利用两个不同源距探测器所测得的计数率之比来减小地 层俘获性能的影响。
地球物理测井—核测井
中子测井
含氢指数—单位体积岩石和纯水的含氢量之比。
如果地层含气，由于气的含氢指数非常小，会导致中 子测井所测得的地层孔隙度低于地层真实孔隙度。
2、用途（与SNP相同）
例：一砂岩的φ n=17.2,求该岩层的真φ ？ φ真=20%
地球物理测井—核测井
中子测井
视石灰岩孔隙度：
以含淡水纯石灰岩为标准来刻度的孔隙度。
中子测井： N
n nf
nma nma
密度测井： D
ma b ma f
例题：如砂岩的孔隙度φ＝20%，ρma＝2.65g/cm3，
地球物理测井—核测井
中子测井
二、超热中子测井SNP
（一） 超热中子测井的基本原理（贴井壁测量） 1、孔隙度与减速长度间的关系
同--不同元素组成不同岩性的岩层---减速长度不同 中100%含水-- --- 地层的减速能力--减速长度 2、超热中子的空间分布 φ不同、岩性不同----超热中子在中子源周围的分 布不同。
地球物理测井—核测井
中子测井
φ --含H --L S --超热中子在源附近分布 --
L源小，计数率高
L源大，计数率低
φ --含H --L S --超热中子在源附近分布 --
L源小，计数率低
L源大，计数率高
总结： 小源距：含氢量与记数率成正比 大源距：含氢量与记数率成反比
地球物理测井—核测井
中子测井
地球物理测井—核测井
中子测井
总结： 掌握中子测井的相关概念以及应用
特别：中子测井曲线对应气层有何显示，它如何 与密度曲线配合识别气层。
求该砂岩的密度测井视石灰岩孔隙度。
地球物理测井—核测井
地层密度测井
地球物理测井—核测井
中子测井
三、补偿中子测井CNL
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
补偿中子的探测器测得的计数率送至地面仪，经 过适当的模拟装置自动把计数率的比值转换为相 应的含H指数，最终输出一条含氢指数曲线，也即 常见的视石灰岩孔隙度曲线。
地球物理测井—核测井
中子测井
2）弹性散射阶段
快n
基态原子核
n’能量 降低
该过程的能量是守恒的
激发态原子核 （获得动能）
每次弹性碰撞的平均能量损失：E=2AER/（1+A）2
A越小--- E大， A越大--- E小，元素周期表中， H的A 最小，物质含H多，弹性散射时间短，减速能力 强。
地球物理测井—核测井
3） 热中子扩散阶段
热n
原子核 俘获
中子测井
激发态原子核 （获得内能）
回至
放出伽马射线（次生伽 马射线）
地球物理测井—核测井
中子测井
3、描述中子与物质相互作用各阶段的物理量
1)减速长度Ls Ls最短（减速能力最强）
含氢越多的物质，减速长度就越小，减速能力就越 强。所有元素中氢的减速能力最强。（P165表3-7） 2)扩散长度Ld 物质对热中子俘获能力越强，扩散长度就越短。 3)宏观俘获截面Σ 岩石含氯量越高，岩石俘获截面越大，则俘获产生 的中子伽马射线强度越大。
第三章 核测井（中子测井）
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
地球物理测井—核测井
中子测井
中子测井也是一种核测井方法，它主要利用中子射线 与地层的相互作用来划分储集层和确定地层孔隙度， 其次还能用于区分气层。
中子测井可分为：
中子－伽马测井、中子－热中子测井、超热中子测井等
目前，主要用补偿中子测井和超热中子测 井确定地层孔隙度。
3、中子密度测井曲线重叠法确定岩性 4、估计油气密度
5、定性指示高孔隙度含气层
地球物理测井—核测井
视石灰岩孔隙度φ：
n nf
nma nma
中子测井
石灰岩的φ nma=0 白云岩的φ nma=0.05
砂岩的φ nma= -0.035
用石灰岩的φ nma=0算出的孔隙度是视石灰岩孔隙度。 而用岩石本身的骨架孔隙度算出的φ为真φ
3、长、短、零源距与计数间的关系
零源距：计数率不随含H量的变化而变化。 长源距：大于零源距的源距。计数率与含H量成反比 短源距：小于零源距的源距。计数率与含H量成正比
中子
含H体积10%
伽马
含H体积30%
射线
的强
度
计数率
地球物理测井—核测井
中子测井
（二）超热中子曲线的应用 1、确定岩层的孔隙度
2、交会图法确定岩性、孔隙度、骨架成分
地球物理测井—核Байду номын сангаас井
中子测井
测井原理：
中子源向地层发射快中子，快中子在地层中运 动与地层物质的原子核发生各种作用，探测器将探 测超热中子、热中子或次生伽马射线的强度，用来 研究地层孔隙度、岩性以及孔隙流体性质等。
地球物理测井—核测井
中子测井
一、中子测井基础
1、中子源
以某种方式给原子核以能量，引起核反应，把中 子从原子核中释放出来的装置。
连续中子源（核衰变产生 轰击离子，然后，轰击其 它元素产生中子）人不可 控制
中子伽马测井
脉冲中子源（用氘轰击氚 产生中子）人可控制
中子寿命测井
地球物理测井—核测井
2、中子和物质的相互作用 1）快中子非弹性散射阶段 快n 碰撞 基态原 子核
中子测井
n’ 激发态原子核 （获得内能）
放出伽马射线（此 生伽马射线）
优点： 减小地层俘获性能的影响，补偿井参数含氯量的影响。 利用两个不同源距探测器所测得的计数率之比来减小地 层俘获性能的影响。
地球物理测井—核测井
中子测井
含氢指数—单位体积岩石和纯水的含氢量之比。
如果地层含气，由于气的含氢指数非常小，会导致中 子测井所测得的地层孔隙度低于地层真实孔隙度。
2、用途（与SNP相同）
例：一砂岩的φ n=17.2,求该岩层的真φ ？ φ真=20%
地球物理测井—核测井
中子测井
视石灰岩孔隙度：
以含淡水纯石灰岩为标准来刻度的孔隙度。
中子测井： N
n nf
nma nma
密度测井： D
ma b ma f
例题：如砂岩的孔隙度φ＝20%，ρma＝2.65g/cm3，
地球物理测井—核测井
中子测井
二、超热中子测井SNP
（一） 超热中子测井的基本原理（贴井壁测量） 1、孔隙度与减速长度间的关系
同--不同元素组成不同岩性的岩层---减速长度不同 中100%含水-- --- 地层的减速能力--减速长度 2、超热中子的空间分布 φ不同、岩性不同----超热中子在中子源周围的分 布不同。
地球物理测井—核测井
中子测井
φ --含H --L S --超热中子在源附近分布 --
L源小，计数率高
L源大，计数率低
φ --含H --L S --超热中子在源附近分布 --
L源小，计数率低
L源大，计数率高
总结： 小源距：含氢量与记数率成正比 大源距：含氢量与记数率成反比
地球物理测井—核测井
中子测井
地球物理测井—核测井
中子测井
总结： 掌握中子测井的相关概念以及应用
特别：中子测井曲线对应气层有何显示，它如何 与密度曲线配合识别气层。
求该砂岩的密度测井视石灰岩孔隙度。
地球物理测井—核测井
地层密度测井
地球物理测井—核测井
中子测井
三、补偿中子测井CNL
1、补偿中子测井的原理 （探测热中子密度）
补偿中子的探测器测得的计数率送至地面仪，经 过适当的模拟装置自动把计数率的比值转换为相 应的含H指数，最终输出一条含氢指数曲线，也即 常见的视石灰岩孔隙度曲线。
地球物理测井—核测井
中子测井
2）弹性散射阶段
快n
基态原子核
n’能量 降低
该过程的能量是守恒的
激发态原子核 （获得动能）
每次弹性碰撞的平均能量损失：E=2AER/（1+A）2
A越小--- E大， A越大--- E小，元素周期表中， H的A 最小，物质含H多，弹性散射时间短，减速能力 强。
地球物理测井—核测井
3） 热中子扩散阶段
热n
原子核 俘获
中子测井
激发态原子核 （获得内能）
回至
放出伽马射线（次生伽 马射线）
地球物理测井—核测井
中子测井
3、描述中子与物质相互作用各阶段的物理量
1)减速长度Ls Ls最短（减速能力最强）
含氢越多的物质，减速长度就越小，减速能力就越 强。所有元素中氢的减速能力最强。（P165表3-7） 2)扩散长度Ld 物质对热中子俘获能力越强，扩散长度就越短。 3)宏观俘获截面Σ 岩石含氯量越高，岩石俘获截面越大，则俘获产生 的中子伽马射线强度越大。