第10章脉冲中子测井.ppt

第十章 脉冲中子测井 第一节 中子寿命测井（NLL） 第二节 非弹性散射伽马能谱测井 第三节 中子活化测井 第一节 中子寿命测井（NLL） 一、中子寿命测井 二、热中子寿命与地层对热中子宏观俘获截面的关系 三、中子寿命测井的基本原理 四、中子寿命测井的应用 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 热中子寿命，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，单位是us。计算时，它等于热中子中的63.2%被俘获所经过的时间： 二 热中子寿命与地层对热中子宏观俘获截面的关系 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； 二 热中子寿命与地层对热中子宏观俘获截面的关系 4、岩石的热中子寿命和宏观俘获截面 常见岩石的主要矿物的俘获截面都很小，热中子寿命都很长，而孔隙流体的热中子俘获截面比大部分骨架矿物的大很多，因此，Σ受到孔隙度的影响。(硼、汞等宏观俘获截面特别大，因此，微量的硼、汞就能使Σ增大，目前的硼中子测井就是利用了硼的这种性质。） 三 中子寿命测井的基本原理 中子从其产生，经过和地层原子核发生非弹性散射，弹性散射，逐渐减速为热中子，热中子被俘获产生俘获伽马射线。 1. 热中子寿命（τ） 热中子从其产生到它被吸收为止经历的平均时间指的是统计概念，即热中子从其产生到被吸收经历的时间有长、有短，我们讲的τ是一种平均值。 三 中子寿命测井的基本原理 2.中子寿命测井的依据 空间某一体积中子密度随时间的变化率为 三 中子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，进的少而出去得多，对于较远区域，则是进得多而出去的少，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 三 中子寿命测井的基本原理 设t=0时，n = n0，则K=n0。 三 中子寿命测井的基本原理 3.不同时间热中子的变化 热中子产生后，它在地层中发生扩散，地层中某点的热中子密度按指数规律随时间衰减： 三 中子寿命测井的基本原理 4. 热中子寿命的测量原理 任何时刻存在的俘获伽马射线的强度与仪器周围中子密度成正比。因此刻度后，我们记录（测量）俘获伽马射线强度，可以求得（计算出）热中子的寿命（或地层宏观俘获截面Σ）。 T1时刻：探测器记录的俘获伽马射线的计数率N1； 三 中子寿命测井的基本原理 T2时刻：探测器记录的俘获伽马射线的计数率； 三 中子寿命测井的基本原理 5. 用常用对数换算自然对数得： 三 中子寿命测井的基本原理 6. 地层的宏观截面 三 中子寿命测井的基本原理 实际测井中N1和N2不可避免的要受到自然伽马计数率的影响，因此，中子寿命测井采用了三个计数门，分别记录N1、N2和Nb，因此，实际上中子寿命的测量时的N1、N2应分别对应的是N1-Nb、N2-Nb。 热中子密度的变化不仅是时间的函数，而且也是空间的函数。我们只是选择了特定的源距后，进行上述讨论的。图10-13给出了?与源距的关系。当源距大于5～20in，?随源距的增大而增大，当源距为30in时，等于?的真值，而源距再大，则?偏大。一般对于常见的储层，源距选45cm较好，而且由于受到各种条件的限制，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。 四 中子寿命测井测量?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； (2)基本延时（发射脉冲－1门计数），淡水泥浆选400us；盐水泥浆选200us； (3)设一个积分道和四个微分道。积分道记录总的伽马计数；门I II III IV宽度200us，前三个依次测量，而第四个延时2200us，记录本底；利用门I、II确定?和? ； 四 中子寿命测井测量?和?的方法 缺点： (1) 中子的脉冲宽