中子寿命测井.ppt

* 2004年 中子寿命测井 庞巨丰 教授 西安石油大学 Xi’an Shiyou University 优 点 和 特 点 11、中子寿命测井优点： （1）为油井措施提供可靠的剩余油分布资料 （2）适合于高、低矿化度油田的剩余油监测 22、中子寿命测井特点：????? （1）适合于裸眼井和套管井 （2）过油管或在油管中测井??????? （3）双探测器??????? （4）测-渗-测硼中子寿命测井不受岩性、温度等因素的影响 （5）测-渗-测硼中子寿命测井应用于低矿化度油田剩余油饱和度评价。 中子寿命测井原理 中子寿命测井（NLL）也称热中子衰减时间测井（TDT），仪器中子源重复发射高能脉冲中子，每次发射后中子在井眼和地层中迅速减速达到热中子速度。然后热中子被原子核俘获并伴随放出伽马射线，伽马射线探测器记录介质中的热中子数的相对变化。测量阶段热中子数以指数形式衰减，这种衰减反映了热中子的俘获，俘获过程是热中子衰减的最重要过程。中子寿命测井在裸眼井和套管井中都能分辨油、气、水层。 一、热中子寿命和宏观俘获截面的关系 中子寿命? 是指热中子从产生的瞬时起，到被吸收的时刻止，所经过的平均时间。由计算知，它等于热中子已被俘获了63.2%，剩下的热中子数目只有原来的36.8%所经过的时间。 热中子寿命? 与宏观俘获截面? 的关系： 为热中子的速度。 中子寿命测井原理(续) 热中子速度 与地层的绝对温度T的关系： 当温度为25℃ 时， = 2.2×105 cm/s 若? 以μs 为单位，并将25 ℃ 时的 值代入，则： 式中，? 的单位为cm-1。 在测井中常用10–3 cm–1作为宏观俘获截面的单位，称俘获单位，记作c.u.。1c.u.= 10–3 cm–1。则： 中子寿命测井原理(续) 物质的热中子宏观俘获截面? — 1cm3体积中该物质所有原子核的微观俘获截面σi 之和。 1、单一化合物组成的物质 单一化合物组成的物质热中子宏观俘获截面为： 式中：Σ为以c.u.表示的宏观俘获截面；ρ为该物质的密度g/cm3；M为该物质的摩尔质量g/克分子；Ci为每个分子中第I种核的个数；σi为第i种原子核的热中子微观俘获截面，b(10― 24 cm2)；n为该物质的分子是由n种原子核组成的。602是由阿佛加德罗常数及Σ和σ的单位决定的。 σ i由物理手册查得。 下面举两个例子计算： 中子寿命测井原理(续) （1）水（H2O） ρ =1g/cm3；H原子量为1；H2O中有两个H原子； σH=0.33b(0.33×10-24 cm2)；O原子量为16； H2O中有一个O原子； σO=0.0002b ；则M= 2+16=18 故 （2）石英（SiO2） 则石英的热中子寿命为： 同样，可计算出其它矿物的? 值和? 值。将几种纯矿物等的? 值和? 值列于下表： 中子寿命测井原理(续) 矿 物 分 子 式 ?，c.u. ?，?s 石 英 方解石 白云石 硬石膏 硼 砂 盐 岩 钾 盐 黄铁矿 菱铁矿 海绿石 绿泥石 纯 水 SiO2 CaCO3 CaCO3MgCO3 CaSO4 Na2B4O7.10H2ONaCl KCl FeS2 FeCO3 ? ?H2O 4.25 7.3 4.8 13 9000 770 580 90 52 25?5 25?10 22.1 1070 623 948 350 0.5 6 8 51 58 152―228 114―455 205 Σ和τ的理论值 中子寿命测井原理(续) 2、岩石骨架的Σ 值 岩石的骨架和孔隙流体都不是纯化合物，而是多种化合物的混合物。计算这类混合物的Σ 值的方法为（1）已知混合物的矿物成分，则可根据各种矿物的Σ和体积含量求出总的宏观俘获截面；（2）已知每立方厘米体积中各种元素的含量，则可由各种核的微观俘获截面求Σ值。 实际的岩石骨架不是由纯矿物组成，而是含有某些杂质，这些杂质使岩石骨架的热中子宏观俘获截面增大。如石灰岩骨架仅由方解石组成，则Σ=7.2c.u.，含有杂质时Σ=7.5—9.3c.u.,其变化范围增大了。 视俘获截面