脉冲中子孔隙度测井
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
D—T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟
时对 地 层 孔 隙度 的灵 敏度 降低 ， 相 同源 距 条 件 下 探 测 深 度 几 乎 不 变 。 以上 结 果 提 示 ， 用 Ｄ Ｔ 脉 冲 中 子 而 利 －
４ ０％ ，ｔ ｅｒ ｔｏ ｏ ｈ ｒ ｌ ｅ ｔｏ ｏ ｎ ｅ ｅ ａ ｅ ｙＤ－ ｐ ｌｅ ｅ ｔｏ ｏ ｒ ｅｗａ ｃ ｈ ａｉ ｆｔ ｅ ｍａ ｕ ｒ ｎ ｃ ｕ ｔｇ ｎ ｒ ｔ ｄｂ Ｔ ｕ ｓ ｄｎ ｕ ｒ ｎ ｓ ｕ ｃ ｓｍｕ ｈ ｎ
ｌ ｒ ｒ ｔ ｎ ｔ ｔｇｅ ｒ ｔ ｄ ｂｙ ａ ｇｅ ｈａ ｈａ ｎｅ ａ ｅ Ａｍ— ｕ ｒ ｎ ｓ ｒ ｅ，ａ ｔ ｓ ｒｂ ｉ ａ Ｂｅ ｎｅ ｔ ｏ ｏｕ ｃ ｎｄ ｉｓ ｄｉｔ ｉ ｕｔｏｎ ｒ ｎｇｅ ｗａ — ｓ ｗｉ
中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ． ； Ｌ ｌ ６１８ Ｔ ８６ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ０ ７ １ （ ０ ０ ０ — ０ ５０ １ ０ —５ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐ ｎ ａ ｅ ｕ ｒ ｎ Ｐｏ ｏ ｉｙ Ｌｏ ｇ ｎ ｎ ｅ Ｃａ ｌ ｉ ｌ ｔｏ ｎ Ｃｏ ｅ ｓ ｔ ｄ Ｎｅ ｔ ｏ ｒ ｓｔ ｇ ｉ ｇ
Ｑｉ ｇｄ ｏ ２ ６ ５ ，Ｃ ｉ ａ； ｎ ａ ６ ５ ５ ｈｎ
２ ．Ｄｏ ｇ ｉ ｌＲｅ ｏ ｅ ｙ Ｐｌ ｎ ，ＳＩ ＯＰＥＣ ｅ ｇｌ Ｏｉ Ｆｉ ｌ ｍｐ ｎ ｎ ｘ ｎ Ｏｉ ｃｖ ｒ ａ ｔ Ｎ Ｓｈ ｎ ｉ ｌ ｅ ｄ Ｃｏ ａ ｙ，Ｄｏ ｇ ｉ ｇ ２ ７ ９ ，Ｃ ｉ ａ ｎ ｙｎ ５ ０ ４ ｈｎ ）
脉冲中子测试技术在老井挖掘中的应用
2017年09月脉冲中子测试技术在老井挖掘中的应用刘勇（中油辽河油田公司兴隆台公用事业处，辽宁盘锦124000）摘要：脉冲中子是在中子寿命测井技术上发展而来的测井方法,能在已经套管完井的油井中探测地层。
通过该技术对老井进行重新测试，来重新认识各储层的油水分布,从而重新储层含油饱和度、划分水淹级别，可以对油井潜力进行重新认识，对老井进行二次解释，根据认识结果可以对潜力层进行射孔，封堵高水淹层，是油田老区储量动用评价、确定油水关系的可靠手段。
为剩余油挖潜提供了新的测试手段，具有一定的推广意义。
关键词：脉冲中子测试；潜力重新认识；剩余油挖潜油田进入开发中后期，高含水问题严重，老井剩余油挖潜难度大。
一方面老井潜力层均射开，剩余未射开层均为高水淹或低潜力层，另一方面需要掌握单井区域上的储层剩余油分布，寻找潜力油层，调整作业方案。
部分油井处于停产边缘，给开发中后期的剩余油挖潜工作带来难度，为此，研究引进了脉冲中子测试技术。
1技术原理脉冲中子测试技术是一种新的储层剩余油饱和度测井技术[1]，是脉冲中子—中子仪器的简称，使用中子发生器向地层发射14MeV 的快中子，经过一系列的非弹性碰撞（10-8—10-7s ）和弹性碰撞（10-6—10-3s ），当中子的能量与组成地层的原子处于热平衡状态时，中子处于热中子能量级，此时它的能量是0.025eV 左右，速度2.2×105cm/s ，直到被地层俘获。
PNN 仪器利用两个探测器（即长、短源距探测器）记录从快中子束发射30μs 后的1800μs 时间内的热中子记数率，每个探测器均将其时谱记录分成60道，每道30μs ，根据各道记录的热中子记数生成热中子时间衰减谱，从而可以有效地求取地层的宏观俘获截面。
同时利用两个中子探测器上得到的中子记数的比值就可以计算储层含氢指数。
据此在低矿化度地层水条件下，分辨近井地带的油水分布，计算含油饱和度、划分水淹级别、求取储层孔隙度、计算储层内泥质含量及主要矿物含量等等[2]。
第七章脉冲中子能谱测井
第七章脉冲中子能谱测井由脉冲中子发生器产生的高能中子进入地层后，与地层中的原子核发生非弹性散射、弹性散射、辐射俘获等核反应，产生超热中子、热中子和各种次生γ射线。
脉冲中子能谱测井就是通过测量和分析这些射线场的时间和空间分布，来确定地层的岩性、孔隙度、流体饱和度及油田开发动态测试。
通常有两种脉冲中子能谱测井方法可以完成过套管进行储层评价和饱和度监测。
一种是测量热中子衰减时间，即中子寿命测井。
一种是测量非弹性散射γ能谱来确定地层中C和O的相对含量，即C/O能谱测井。
其中，C/O测井方法的研究始于20世纪50年代，十多年后，出现了第一代C/O测井仪器（Tittman，Nelligan，Culver等人），但此时所用的中子源不是脉冲中子源。
20世纪60年代首先出现了脉冲中子寿命测井仪（Youmans等人），并应用于石油行业。
1970年，由Culver等人把中子寿命测井仪器的脉冲中子发射系统应用于C/O仪器，并成功投入现场实践。
在这以后，由于生产上的需要，脉冲中子测井技术进入了快速发展期。
各大石油公司都相继推出了各自的脉冲中子测井仪器。
哈里伯顿公司1982年推出了多门热中子衰减时间测井仪TMD（直径43mm）。
1990年推出大直径的脉冲能谱γ测井仪PSGT，采用先进探头设计和资料处理，使得C/O仪器在较大的孔隙度范围内及不同的井眼条件下能取得准确的含油饱和度。
1994年推出的TMDL是在原有TMD技术的基础上，增加了远程探测器进行能谱测量的能力，这些能谱数据能够提供岩性信息，其本底测量的数据可用于氧活化水流速度测量。
但是，中子寿命测井只有在高化度环境才能取得很好的结果，当低矿化度地层或未知地层矿化度的情况下，中子寿命测井资料无法进行解释；而这时C/O能谱测井却能取得可靠的结果。
如果把这两种脉冲中子能谱测井方法相结合，将会取得很好的效果，还可以获得一些其它方面的有用信息。
另一方面，为了满足大直径仪器测井施工的要求，通常需要关井和拔出生产油管，这限制了大直径脉冲中子仪器的应用。
脉冲中子孔隙度测井
达拉斯,德克萨斯美孚研发公司 文摘 脉冲中子孔隙度 (PNP)测井是一种通过测定超热中子发射脉冲中子随 时间的衰减来确定地层孔隙度的新方法。 脉冲中子技术相比于稳态 中子孔隙度测井可以提供很好的孔隙度灵敏度和减少岩性依赖。 一个 PNP 型模本测井仪已经被制造和测试。这套仪器包含一个脉冲控制 14-MeV 中子生产的中子管,一个超热中子探测器(3He 覆盖着 Gd 箔), 和一个关于生产中子探测脉冲，探测超热中子的时间分析器。超热中 子形成于脉冲生产中,然后以一个随地层孔隙度变化的速率衰减。其 孔隙度灵敏度优于现有的声波、密度、补偿中子技术。 现场测试的一些油井展示了优秀的可重复性。 相比于中子补偿和井壁 超热中子测井显示了类似的测井特点,但在一些区域有差异,显示了很 好的岩心孔隙度，显然是减少和降低页岩岩性依赖反应有关。 引言 使用核技术的孔隙度测井巳开展多年。 早期的井下仪包括密封的
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中子源及单个伽马和热中子探测器。 由这些仪器测定孔隙度常常很不 理想，因为除地层的孔隙度之外，还有许多变量影响测量。井壁中子 孔隙度仪(Tittman 等 .1966)使这些问题得以减少， 它是将源和探测器 固定在与井壁接触的压紧装置上，测定超热中子。但低计数率和无法 统计规律的揉皱孔隙仍是一个的问题,然而， （Allen 等，1967)建议使 用两种热中子探测器在不同间距从源头补偿钻孔扰动。 这种中子补偿 系统(Alger 等.,1971)在今天仍被广泛使用。这套系统有两个热中子探 测器或者两个超热中子探测器 (Davis 等,1981)。 最近,使用中子产生加 速 器 连 续 输 出 模 式 系 统 已 经 被 开 发 出 来 (Gartner,Schnoor, 和 Sinclair,1986)。更换胶囊放射源中子发生器的系统因为放射源可以关 闭而使操作更加安全,以及当它开启时的更强烈的中子通量。 本文介绍一种新型的中子孔隙度仪。它带有一个脉冲中子发生器， 探测超热中子随时间的衰减。这种脉冲中子孔隙度 (PNP)仪是基于以 下原理工作:超热中子总数(Mills, 1978)的衰减率主要是中子与氢的相 互作用，且很少依赖于地层的岩性。PNP 法的随时间而变化的测量较 之稳态法减小了岩性效应，提高了固有孔隙的灵敏度。尤其，PNP 法 优于岩性效应较小的井壁中子孔隙度法， 并能由观测的超热中子衰减 获得偏距校正。脉冲中子俘获(PNC)也使用中子脉冲。但不应将 PNP 测井方法与 PNC 混为一谈。PNP 是孔隙度测量，它探测超热中子，且 使用较快的脉冲率。另一方面，PNP 主要确定孔隙度的生成、水饱和 和流体的盐度。PNC 测量由热中子俘获(主要在氯中)产生的γ射线，
(整理)第10章脉冲中子测井
第十章脉冲中子测井第九章讲了中子测井，希望同学们掌握中子与地层相互作用，即中子测井的核物理基础；掌握中子孔隙度测井的有关内容，即超热中子测井和热中子测井，希望大家着重弄清楚补偿中子孔隙度测井及其应用。
脉冲中子测井主要内容:脉冲中子测井：所谓脉冲中子指的是中子源每隔一定时间发射一定宽度的中子，照射地层，通过研究中子与地层的相互作用，以研究地层性质。
脉冲中子测井的主要内容1 中子寿命测井2 非弹性散射伽马能谱测井3中子活化测井§1 中子寿命测井（NLL）一、中子寿命测井中子寿命测井（neutron lifetime log, NLL）也叫热中子衰减时间测井(Thermal Decay Time Log)，是最早投入使用的一种脉冲中子测井。
测井时，利用脉冲中子源发射高能快中子（14Mev ），脉冲照射地层，用伽马探测器探测经地层慢化产生的热中子被俘获放出的伽马射线，根据计数率随时间的衰减，进而计算热中子寿命和地层的热中子的宏观俘获截面，从而研究地层性质（特别是含油性）的一种测井方法。
（？）在地层中，宏观俘获截面和热中子寿命主要与氯的含量有关，与地层水矿化度有关。
二、热中子寿命与地层对热中子宏观俘获截面的关系1、热中子寿命τ热中子寿命τ，是指热中子从产生的瞬间起到被俘获的时刻所经历的平均时间。
计算时，它等于热中子中的63.2%被俘获所经过的时间：)exp()(0τt N t N -= 当τ=t ,368.0/)(0≈N t N 2、宏观俘获截面Σ单位体积介质中所有原子核的微观俘获截面之和，单位1-cm ，一般定义一个基本的宏观俘获截面单位为1310--cm ，称作俘获单位并记作c.u.。
3、τ与Σ的关系τ——表示地层的热中子寿命，单位us ；Σ——表示地层对热中子的宏观俘获截面，单位cm -1；∑=∑=v A 1τ； 其中A 为某一待定的常数ν1=A ，v 为热中子速度。
也就是说，热中子寿命与地层对热中子的宏观俘获截面成反比关系，即地层的宏观俘获截面越大，热中子寿命越小。
PNN测井
PNN（脉冲中子中子）剩余油气饱和度测井
1、独特热中子探测：解决低孔隙度、低矿化度难题。
2、独特的高温设计：工作环境可高达150°。
3、独特的记录方式：记录热中子衰竭时间谱。
4、独特的成像技术：可直观消除井眼影响。
5、高精度评价技术：寻找出水点和剩余油。
6、独特的测量方法克服了标准中子寿命测量仪器中存在的，在低矿化度情况下，不能有效区分油水层位的问题。
7、施工作业简单，可以在油管内测量，大大减少作业成本。
8、完全可以在水平井中测量，解决水平井中找水的难题。
9、可以在新井和老井中测量，为原油开采提供客观、准确的依据。
10、在地层孔隙度8%的情况下有很好的应用实例。
11、在地层水矿化度1000ppm的情况下有很好的应用实例。
PNN与其它脉冲中子测井方法的比较表。
第13讲脉冲中子能谱测井
处于比基态高的能量状态。
1.中子测井物理基础 非弹性散射 快中子先被靶核（原子核）吸收形成复核，然 后放出一个较低能量的中子，而靶核处于较高能 级的激发态；中子与靶核的作用为非弹性散射。 激发态的靶核通常以发射伽马光子的形式释放 出能量回到基态，为非弹性散射伽玛射线。 非弹性散射（微观）截面：一个中子与单位面 积上的一个靶核发生非弹性散射的几率。
非弹性散射
1.中子测井物理基础 激发态靶核
n’nγ源自基态靶核基态靶核1.中子测井物理基础
非弹性散射的几个特点 只有快中子才能产生非弹性散射。14MeV的高
能快中子发生非弹性散射的几率大，5MeV快 中子发生非弹性散射的几率小。 发生在中子发射后的10-8-10-7s时间间隔内。 非弹性散射伽马射线能量取决于靶核的能级特 征，大小反映靶核的性质。可以通过对非弹性 散射伽马射线能谱测量来进行元素分析，为非 弹性散射伽马射线能谱（如C/O）测井基础。
《测井新方法》
第13讲 脉冲中子能谱测井
张元中 地球物理与信息工程学院测井系
《测井新方法》
主要内容
1、中子测井物理基础 2、RMT原理与应用 3、ECS原理与应用
1.中子测井物理基础
中子测井：利用中子源照射地层（向地层发射 中子），根据中子与地层的相互作用来研究地层 性质的一类测井方法。
以写成：
t 4.55 a
1.中子测井物理基础
核测井关心的地层元素 几乎所有元素周期表中的元素都能在地层中找 到，但主要的地层元素O、Si、Al、Fe、Ca、Na、 K、Mg和C、H总量占地壳总量的98.13%以上。 核辐射测井所关心的就是这些元素。
核辐射测井中，通常用1~3种元素作为某种地层 矿物的指示元素。如Si作为石英的指示元素，Ca 作为石灰岩的指示元素，Mg和Ca为白云岩的指 示元素，Si、Al和K作为钾长石的指示元素等。
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较好接触的中子探侧器。 因为 PNP 资料由衰减谱而不是像稳态中子孔 隙度仪中的单个计数率组成,所以有可能根据它对衰减谱形状的影响 确定仪器的间隙。 仪器间隙使初始与井孔有关的衰减较之以后与地层 有关的衰减增大。 确定谱形状变化的算法也可能对计算的孔隙度进行 合适的修正。 泥桨 在 Mobil 砂包模型上检验了钻孔和间隙中钻探泥浆效应。 对于零间隙, 钻孔中为水和泥浆测定的孔隙度没有多大差别。同样注意,对于钻孔 中的水和泥浆,孔径改变的影响不大。孔径对测量的孔隙度影响小表 明,中子探测器之后的聚乙烯屏蔽使它们充分免受钻孔信号的干扰。 孔径 在地层模型上,检验了仪器对 35.6cm 以下孔径的灵敏度。 模型中孔径 变化的影响在测定的孔隙度中不产生可识别的变化,因此表明孔径影 响小
脉冲时间分析器 当相对于中子循环开始产生探测超热中子时,测井仪中的脉冲时间分 析器开始记录。 含中子脉冲的 200µS 的循环周期被细分成 200 个时间
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道,每道 1µS。当在某一给定时间探测一个中子时,存储器中相应道的 计数增加 1。 200µS 的循环被重复多次,直到接收到来自井口的停止累 积和传送数据的指令。
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最终能量所需的平均碰撞数。 假示如下:
式中:r2 为无限均匀介质中离点源的均方慢化距离; Σs,0 为源中子的散射截面; Σs,i 为对数能量损失间隔 i 的平均散射截面,n 为对应于最终最低能 中子散射的间距, A 为散射核的原子质量,f 为平均慢化时间,vi 为对数能量损失间隔 i 的平均中子速度。从 14MeV 到 1MeV, Σs,i 一般变化约一个级次。对于主要影响慢化过程的氢而言, Σs,0< Σs,1<…<Σs,n 这样,对r2 的大部分贡献是在接近高能时,这时其它元素 有很大的影响。相反,对于慢化时间关系而言,从 14Mev 到 1ev, vi,变 化 4xl03 倍。因为对 t 的最大贡献是由于viΣs,i 小,越靠近低能端,其 权越大。由于是低能端的加权,这时氢以中子散射和能量损失过程为 主,这对于诸如 PNP 之类的随时间变化的测量,使孔隙度灵敏度提高, 而降低了随岩性的变化。
数据分析技术 测井仪的资料由 200 道组成,所含的计数是根据中子源的重复脉冲以 连续 1µS 的时间间距累积的。图 5 是 PNP 标定数据的实例,是衰减之 后源脉冲期间积累的计数。 正好在脉冲之后 22 一 29 道中的瞬发衰减 主要受探测器包装中聚乙烯的影响,其次是受井孔流体的影响,因而 未用于分析。对确定地层孔隙度有价值的超热中子衰减始于 30 道, 结束于 39 到大约 125 道,这取决于衰减的速率。 进入探测器的热中子 衰变减慢,这在更高道是很明显的。 我们现有的数据分析算法是在减去热中子背景值之后从实验数据中 提取超热中子衰减参数。 这种计算极快,且易于在测井时以实时进行。 力矩法的计算速度优于标准的最小二乘拟合法。然后,通过在已知孔 隙度的地层模型中进行的测量,确定提取的超热中子寿命与地层孔隙 度的关系。
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实验室实验 使用饱水小盒岩石的实验室实验证实,不同岩类(砂岩、 石灰岩和白云 岩)的 PNP 测量结果十分一致,说明这种方法与岩性的关系很小。 而且, 超热中子衰减对源检距的灵敏度实验表明,不同源检距对测定的超热 中子寿命似乎无多大影响。
原型测井仪 测井仪包括一个中子管和产生 14MeV 中子的脉冲控制,一个超热中子 探测器系统,一个脉冲时间分析器用于确定中子探测相对于中子生成 脉冲的时间,和带有地面设备的数字通信系统。图 3 是测井仪及其某 些组成部分的示意图。γ探测器安装在测井仪的顶部,监测与测井仪 中中子源无关的来自地层的天然幅射。 该测井仪直径 9.52cm,长度 5m。 在中子源和探侧器系统附近有一个弓形弹簧。
式中.Vth:为热中子的速度(2200m/s), Σa 为介质的宏观热中子吸收截面, T 为中子脉冲 Φm(v)为热中子的归一化麦克斯韦通量谱。 观测的探测器响应将是 Repi (t)和 Rth(t)之和。 脉冲一稳态中子技术 与时间有关的 PNP 技术和稳态技术(例如补偿中子)在被测定的地层 的基本中子性质方面不同。事实上,稳态法测定均方慢化距离,而 PNP 法测定平均慢化时间。慢化时间提供的是灵敏度更高的孔隙度测量。 根据等对数能量损失间隔的中子慢化过程的离散模型,已对稳态和随 时间变化的测量进行了半定量对比。 间隔数取为将中子能量从源降至
式中: Φ( v, t)为依赖于中子速度 v 和时间 t 的超热中子通量 Q 为从源的脉冲中发射的中子数， β,γ为中子物质常数，它们是存在的元素类型和含量所特有的; Γ(2/γ)为伽马函数。
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反应截面为Σｒ(v)的非扰动中子探测器的超热中子响应为:
探测器主要探测超热中子时,对热中子的灵敏度就低。假定被饱和的 是寿命长得多的热中子数,可将热中子响应写为:
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中子源及单个伽马和热中子探测器。 由这些仪器测定孔隙度常常很不 理想，因为除地层的孔隙度之外，还有许多变量影响测量。井壁中子 孔隙度仪(Tittman 等 .1966)使这些问题得以减少， 它是将源和探测器 固定在与井壁接触的压紧装置上，测定超热中子。但低计数率和无法 统计规律的揉皱孔隙仍是一个的问题,然而， （Allen 等，1967)建议使 用两种热中子探测器在不同间距从源头补偿钻孔扰动。 这种中子补偿 系统(Alger 等.,1971)在今天仍被广泛使用。这套系统有两个热中子探 测器或者两个超热中子探测器 (Davis 等,1981)。 最近,使用中子产生加 速 器 连 续 输 出 模 式 系 统 已 经 被 开 发 出 来 (Gartner,Schnoor, 和 Sinclair,1986)。更换胶囊放射源中子发生器的系统因为放射源可以关 闭而使操作更加安全,以及当它开启时的更强烈的中子通量。 本文介绍一种新型的中子孔隙度仪。它带有一个脉冲中子发生器， 探测超热中子随时间的衰减。这种脉冲中子孔隙度 (PNP)仪是基于以 下原理工作:超热中子总数(Mills, 1978)的衰减率主要是中子与氢的相 互作用，且很少依赖于地层的岩性。PNP 法的随时间而变化的测量较 之稳态法减小了岩性效应，提高了固有孔隙的灵敏度。尤其，PNP 法 优于岩性效应较小的井壁中子孔隙度法， 并能由观测的超热中子衰减 获得偏距校正。脉冲中子俘获(PNC)也使用中子脉冲。但不应将 PNP 测井方法与 PNC 混为一谈。PNP 是孔隙度测量，它探测超热中子，且 使用较快的脉冲率。另一方面，PNP 主要确定孔隙度的生成、水饱和 和流体的盐度。PNC 测量由热中子俘获(主要在氯中)产生的γ射线，
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且脉冲率低。 图 1 是 PNP 测量结果的时间变化， 为其中子的脉冲/中子生成脉冲 测定的超热中子响应在中子生成脉冲之后， 超热中子寿命取决于孔隙 度和探测的超热中子的衰减。高能量中子的脉冲由井下仪发射。中子 主要通过与地层中氢的作用被慢化到较低的能量。 返回到井下仪中探 测的超热中子相对于中子脉冲作为时间的函数被记录下来。 测量的超 热中子响应随地层的孔隙度相应变化。低孔隙度的地层产生的超热 中子衰减慢于高孔隙度的地层。当在井下仪附近只有水存在(100%的 孔隙度)时，衰减最快。 理论 已经证明 , 在与空间无关的情况下 , 超热中子通量具有以下渐近形式 (Mills, Allen, and Stromswold, 1988):
标定 德克萨斯州休斯顿美国石油学会(API)和 Mobil 已知孔隙度的地层模 型上获得的资料,提供了一种标定 PNP 系统的孔隙度的方法。图 6 是
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这些模型上测得的超热中子寿命倒数值随孔隙度的变化曲线,其不确 定度不超出符合的大小。图 7 是 PNP、补偿中子、声和密度法的固有 孔隙度灵敏度的对比。图中绘出的是固有物理参数,已相对于 40%孔 隙度时的值进行了归一化。PNP 的固有物理参数为超热中子寿命, 图中所用的补偿中子的固有物理参数是修改的迁移长度。 声和密度的 固有物理参数分别是速度和地层的体密度。 已使用石灰岩基质计算补 偿中子、声和密度法的灵敏度。正如图 6 中曲线的斜率所表明的,四 种方法中 PNP 法提供的固有孔隙度灵敏度最好。 很难对这四种测井方 法的绝对精度比较,因为这涉及仪器设计、系统误差和随机误差等的 详细考虑。
井孔和地层效应 当在不同于标定时的条件下收集野外数据时,计算的孔隙度可受到畸 变。孔径、孔中的流体(水或泥浆)、地层流体(烃或水及其盐度)、仪 器离井壁的间隙和岩性可大大改变仪器对地层孔隙度的响应。 通常使 用离差曲线或修正系数来改善结果,以消除标定和测井条件之间的差 别。已通过仪器在地层模型上工作,检验了许多这些条件下 PNP 系统 的灵敏度。 间隙 间隙是由仪器的夹紧隔板形成的。 隔板在仪器和地层之间形成 0.64cm 和 1.3cm 的间隙,以后的最好 PNP 式样可能是以薄垫套来与井壁保持
课程报告
课 程 名 称 ： 核物理基础 专 业 班 级 ： 测 井 （ 基 ） 11201 学生姓名： 学 号： 张立胜 李硕
201200873 201200810
成
绩：
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《脉冲中子孔隙度测井》
翻译人：44 张立胜 18 李硕 翻译序号：14 W. R. Mills, D. C. Stromswold, L. S. Allen 测井（基）11201
中子发生 测井仪中的一个加速器通过中子管中的 D 一 1 反应产生 14MeV 的中子。 中子输出的校准是在井下仪微处理机的控制下,通过监测中子管的靶 电流,然后调整气体 补充器的电流。 因为控制孔隙度测量的是超热中子衰减率而不是绝对 计数,所以不需要对中子输出进行高度校准。
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长江大学
通过控制应用于中子管的电离电势来达到中子脉冲发生。 对于超热中 子衰减,重要的是在迅速关断中子发生之后,能尽快监测与地层作用 的中子衰减。PNP 中 子发生器以 16µS 的中子脉冲工作,大约 1µS 后完全关断。 中子脉冲以 每 200µS 重复。 探测井系统 使用 3 个用钆密封的 3He 探测器探测中子。这些探测器大小为 1.3× 15cm(直径× 长度),它们充填有 10atm 的 3He。 用 0.015cm 厚的钆 箔密封探测器,以便使超热中子到达探测器时吸收掉热中子。使用钆 而不是镉是因为钆能使更低能(0.1 一 0.2eV)的中子到达探测器,这 样产生更长的超热中子寿命(对于给定的地层孔隙度),从而更易于用 测井仪中的定时电子设备测量。此外,Gd 的截止能低,因此能观测到 与超热中子相互作用的氢分子的约束效应。(Mills, 1981)如图 4 所 示,三个中子探测器并排安装,且它们是平行接电的。 这些探测器位于 测井仪的一侧附近,在探测器后面,为涂硼的聚乙烯,以减少探测来自 钻孔的中子。中子源和探测器邻近端之间的距离是 25cm。涂硼的聚 乙烯(5cm 厚)位于源和探测器之间。