脉冲中子孔隙度测井.docxVIP

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： 张立胜 李硕 学 号： 201200873 201200810 成绩：《脉冲中子孔隙度测井》翻译人：44张立胜 18 李硕 测井（基）11201 翻译序号：14W. R. Mills, D. C. Stromswold, L. S. Allen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，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):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。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: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最终能量所需的平均碰撞数。假定在任意给定的对数能量损失间隔内,散射截面是常数。其对