第十二章中子测井
医学专题第10章脉冲中子测井3444
到各种条件的限制，一般认为测井得到的中子寿命 和地层的宏观俘获
截面 称为视值，而不是真值。
第十五页，共三十九页。
四 中子寿命(shòumìng)测井测量 和 的方法
1、固定门测量法
中子的脉冲宽度、发射频率、各个计数门的延迟时间和
宽度都不变。
(1)中子脉冲宽度50us；每2500us发射一次中子脉冲；
其中： Σk —油气(yóuqì)的宏观俘获截面； 整理得：
SW
ma (ma h ) (W h )
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六 中子(zhōngzǐ)寿命测井的应用
式中： Σma——岩石的宏观(hóngguān)俘获截面；
Σw——水的宏观俘获截面； ф ——孔隙度 （上述值均可查表求得） (2) 含泥质地层中：
后200～300us才开始计数，则空间所有的快中子都变成了热
中子，因而，在下次脉冲来之前，热中子的产生率为0。
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三 中子(zhōngzǐ)寿命测井的基本原理
泄漏率是指进出某一体积内的中子数相抵消后造成的 中子密度的变化率。在离源较近的区域，进的少而出 去(chū qù)得多，对于较远区域，则是进得多而出去(chū qù) 的少，选择合适的源距，则可使泄漏率为零。则中子 密度的变化率只取决于吸收率
测得的，长虚线；
TDT3——投产三年后又停产四个 月测得的，为小点线。
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六 中子寿命(shòumìng)测井的应 用
3. 求孔隙度
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。
中子孔隙度测井概述共106页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
中子孔隙度测井概述
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
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。
第9章关于中子测井的一些介绍
第9章关于中子测井的一些介绍中子测井是一种油气勘探和生产中常用的测井技术之一，通过测量中子的反射和散射特性，来确定地层中的含水量、孔隙度和渗透率等参数。
本文将介绍中子测井的原理、仪器和应用。
中子测井的原理是利用了中子与物质之间的相互作用。
中子是一种中性粒子，相对于其他测井方法，它具有更好的穿透能力。
当中子穿过地层时，会与地层中的原子核发生相互作用，主要包括散射和吸收两种过程。
散射是中子与原子核碰撞后方向改变而不被吸收，而吸收是中子与原子核碰撞后被完全吸收。
通过测量中子的散射和吸收，可以推导出地层中的物性参数。
中子测井的仪器主要包括中子发生器、探测器和数据处理系统。
中子发生器是产生中子束的关键部分，常用的有放射性源和电子束发生器两种。
放射性源一般采用241Am-Be(铀-铍)源或14C-12C(碳-碳)源，它们能够以一定速率释放出中子。
电子束发生器则是通过加速器产生高能电子束，通过与靶材相互作用产生中子。
探测器用于测量中子与地层相互作用后的信号，主要包括散射中子探测器和吸收中子探测器。
散射中子探测器一般采用晶体闪烁体或气体探测器，可以测量散射中子的能量和方向。
吸收中子探测器一般采用掺镍的晶体闪烁体，可以测量被吸收的中子强度。
数据处理系统用于采集、处理和分析中子测井数据，得出地层的相关参数。
中子测井在油气勘探和生产中具有广泛的应用。
首先，中子测井可以提供地层的含水量和孔隙度信息。
中子与水之间的相互作用较强，而与岩石矿物之间的相互作用较弱，因此可以通过测量中子的吸收和散射来确定地层中的含水饱和度和孔隙度。
其次，中子测井可以提供地层的渗透率信息。
中子与地层中的原子核碰撞后会发生散射，散射角度的大小与地层的渗透性直接相关。
通过测量中子的散射角度，可以推导出渗透率的大小。
此外，中子测井还可用于确定地层中矿物含量、岩石类型和压力等参数。
通过综合分析中子测井数据，可以为油气勘探和生产提供可靠的地层参数。
总之，中子测井是一种重要的油气勘探和生产工具，通过测量中子与地层的相互作用来分析地层的物性参数。
第十二章电缆地层测试
第十二章电缆地层测试电缆地层测试是一种测井作业项目，但所录取的资料是储层的纵向压力分布和储层流体样品，其资料解释分析属于压力动态分析。
电缆地层测试，对于确定储层内流体的分布，判断产层水动力系统的连续性具有独特的作用，所取流体样品对测井解释有重要的辅助诊断作用。
第一套电缆地层测试器是1955年斯伦贝谢(Shlumkerger)测井公司研制成功的，其功能是抽取地层流体样品。
60年代发展的电缆地层测试器增加了测压功能。
1974年斯伦贝谢公司生产的重复地层测试器(Repeat Formation Tester，简称RFT)其性能又有改进，一次下井可以进行多点测压并可取得两个地层流体样品。
同类产品还有多次地层测试器(Formation Multi—Tester简称FMT)，和选择式地层测试器(Selective Formation Tester)简称SFTJ。
80年代，电缆地层测试技术的发展主要有两点：(1)加强了测试器对各种地层的适应性。
如：研制了长探针和大探针，大面积封隔器，同时出现了双探针RFT测试器等，从而电缆地层测试在松软地层，硬地层及裂缝性灰岩中都能进行，(2)应用高精度压力计使所测压力资料更加精确，同时在中低渗透率地层中有可能获得合格的压力恢复曲线，使不稳定试井在电缆地层测试中的应用成为现实。
电缆地层测试的主要特点是：①由电缆起下，主要在探井及评价井的裸眼中进行。
②快速，经济。
每测一点，全部作业时间仅需几个小时，纯测试时间仅几十秒钟。
③一次下井可以进行多点测压并取得两个地层流体样品。
④安全。
全部作业在泥浆压井情况下进行，测试全过程无流体到达地面。
电缆地层测试可以直接获得地层压力及压力剖面，压力恢复曲线，地层流体抽汲压降等三项资料。
这三项资料中最有价值的是一，三两项，从地层压力剖面可以获得许多有用的地层流体分布信息。
虽然从压力恢复曲线可以解释出渗透率及表皮系数，但是，合格的压力恢复曲线只有在合适范围的渗透性地层中才有可能获得。
《地球物理测井方法》第九章中子测井
《地球物理测井方法》第九章中子测井中子测井是地球物理测井中一种常用的方法，通过测量自然放射性中子在地下岩石中的吸收和散射情况，给出含氢量，从而判断岩石的岩性和含水性质。
本章主要介绍中子测井的原理、测井曲线的解释和应用。
9.1中子测井的原理中子测井通过探测和测量中子在地下岩石中的吸收和散射情况，来确定地层的物性参数。
中子测井一般使用两种中子源：放射性核素源和中子发生器。
9.1.1放射性核素源放射性核素源一般采用锶-90/钇-90和铯-137源。
当源辐射中子进入地层时，与地层中的核与原子进行散射、吸收和成为散裂中子，从而改变中子的传输规律。
通过测量地层中散射中子和散裂中子的比例，可以确定地层的平均原子质量和中子俘获截面。
9.1.2中子发生器中子发生器一般采用贝里利钠源。
中子发生器产生高速中子，通过地层的散射和核反应，快速减速并且散射成热中子。
测量地层中的散射中子可以得到地层的平均原子质量。
9.2中子测井曲线的解释中子测井曲线是通过记录和测量地下岩石中散射和吸收中子的响应，从而得到岩石的物性参数。
9.2.1中子通量曲线中子测井中，中子源发射的中子流经地层时会发生吸收和散射，散射到测井仪器的中子将与原子核发生散射反应。
记录和测量测井仪器接收到的中子数目，可以得到中子的通量曲线。
中子通量曲线反映了地层中散射和吸收中子的情况，从而可以判断地层的物性参数。
9.2.2归一化中子通量曲线为了消除不同测井工具之间的差异，通常会将中子通量曲线归一化。
将测井仪器接收到的中子数目除以源活度和测井仪器的响应系数，得到归一化的中子通量曲线。
9.2.3中子测井曲线的解释根据中子测井曲线的形态和变化，可以判断地层的物性参数。
当地层中的含水量较高时，中子通量较高，因为水对中子的吸收较强。
而当地层中的含水量较低时，中子通量较低。
通过测量中子测井曲线的斜率，还可以得到地层的氢指数，从而判断地层的岩性。
9.3中子测井的应用中子测井可以用于判断地层的物性参数，从而对地层进行岩性和含水性质的判断。
第四章核测井-中子测井1
2.斯伦贝谢公司（GST）
输出的各种比值曲线及其意义
比值
测量性质
参数名称
符号 其它意义
C/O
非弹性射散射
指示油气
COR Φ ,岩性
Cl/H
俘获
指示含盐量比值 SIR Φ、Sw Vsh
H/(Si+Ca) 俘获
指示孔隙度比值 PIR 岩性， Φ
Fe/(Si+Ca) Si/ (Si+Ca)
俘获
指示铁含量比值 IIR
俘获及非弹性射散 指示岩性的比值 LIR 射
Vsh、获及非弹性射散 指示硬石膏含量 AIR
射
的比值
岩性
元素俘获ECS测井简介
(ECS:Elemental Capture Spectroscopy )
1.仪器结构和测量原理:
AmBe中子源,发射5Mev的中子
锗酸铋 BGO闪烁晶体探测器(对高能的伽马 光子探测效率高),记录非弹性散射伽马和俘获 伽马能谱 解非弹性散射伽马（占15%）谱,得到 C,O,Si,Ca,Fe等元素的含量 解俘获伽马（占85%）谱,得到 H,Cl,Si,Ca,S,Fe,Ti,Gd,K等元素的含量
H K Na x
M
1 cm3物质中的氢原子核数
H K Na x
M
式中： x ——每个分子中的氢原子数 K ——待定系数
淡水：H=1，x=2，＝１，M=18， 代入得：H=kNa2/18=1，kNa＝９
H 9x
M
3.油气的含氢指数
油气的分子式为：CHx 分子量为：12+x 密度为：h
中子寿命测井：发射快中子，测量俘获伽马 计数率
三、中子的探测
5 B10 0 n1 3 Li7 α 2.792MeV 3 Li6 0 n1 1 H3 α 4.780MeV
第九章中子测井
三、 中子的探测
目前主要用于慢中子探测的核反应有：
5
B 0 n 3 Li α 2.792MeV
10 1 7
3
Li 0 n 1 H
6 1
3 1 3
3
α 4.780MeV
He 0 n 1 H p 0.765MeV 2
利用以上反应产生的α或p粒子使探测器的计数 管气体电离形成电脉冲信号，或使探测器的闪 烁体形成闪烁荧光产生电脉冲信号，记录中子。
中子测井仪是在饱含淡水的纯石灰岩刻度井 中将热中子或者超热中子计数率刻度为孔隙度， 记为N，常称中子孔隙度（即含氢指数）: 对饱含淡水的纯石灰岩： N = 对饱含淡水的纯砂岩： N < 对饱含淡水的白云岩： N >
5.与有效孔隙度无关的含氢指数 （1）泥质：因含束缚水和结晶水，因而有很 高的含指数。大小由泥质孔隙体积和矿物成分 决定。 （2）石膏： CaSO
V1（石灰岩）
V1( 石灰岩）
V2 （石灰岩）
V3（水）
V2(气)
V3(水)
N= V3 Hw= 3
N< V3 Hw= 3
二、补偿中子孔隙度测井 1.仪器 同位素中子源：产生5MeV快中子
近探测器（35 40cm）
远探测器（50 60cm） API单位
比值
得到热中子计数率
中子孔隙度
H S xo H w (1 S xo ) H h
但测井时会出现 ：
N SXO=XO
也就是说：当Hh=0,即把含天然气的孔隙体积当 做岩石骨架处理时N还小于XO，这说明天然 气对快中子的减速能力比石灰岩骨架还低，所 以显示为负的含氢指数，把天然气对中子测井 的这种影响称为挖掘效应。
地球物理测#(第三章)中子测井
N
n nma nf 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， 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
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，即常见的视石灰岩孔隙度曲线。
1)减速长度Ls：中子减速为热中子所移动的直线距离 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。 2)扩散长度Ld：从热中子产生至其被俘获所移动的直线距离 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：1cm3物质中原子核俘获中子的几率之和 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。
碰撞 快n
基态原 子核
中子测井
n’能量降低 激发态原子核 （获得内能）
放出伽马射线（次生 伽马射线）
中子测井
3）快中子弹性散射阶段（非弹性散射结束后）
快n
基态原子核
n’能量降低
该过程的能量是守恒的