俘获辐射和热中子活化核反应脉冲中子测井.PPT

2.俘获伽马Σ模式工作时序 当地层水矿化度高且较稳定时，可选用俘获伽马Σ模式求含水饱和度。用源距不同的两个伽马射线探测器同时采集俘获伽马计数时间谱，处理这两个时间谱，就可得到井眼和地层的热中子宏观俘获截面Σ，进而可识别地层中的油、气、水并估算其饱和度。 ①第一时间段：包括重复28次的中子发射一伽马全谱测量时间门G1，门宽均为1000μs，共占28ms。在G1时间门内：0～60μs发射中子；0～1000μs内每10us为一道，采集100道伽马时间谱；G2时间门设在200～1000μs，采集64道俘获伽马幅度谱。G1门采集的时间谱，可用于热中子衰减时间分析，重复28次可提高统计精度。在采集到的道计数中需要扣除本底贡献。 ②第二时间段：G3为本底时间门，门宽4000us，200us为一道，共20道。测得的本底计数经折算从衰减时间谱中扣除。 PNC模式时序示意图 设第一个时窗对应的时刻是t1,俘获伽马净计数率为N1；而第二个时窗对应的时刻是t2，俘获伽马净计数率为N2 ，则有：  两式取对数，合并后经整理可得热中子寿命： 而宏观俘获截面为： 在地层区开两个时窗，在本底区开一个时窗，用地层区两个时窗扣除本底后的计数率求中子寿命。 中子寿命的计算 4.热中子俘获(∑)模式的应用 早期的中子寿命测井仪器只有一个伽马射线探测器，在计数率衰减曲线的地层区开两个时间门，能给出门Ⅰ、门Ⅱ净计数率曲线和Σ或τ曲线。而后发展为双源距或三源距中子寿命测井仪。 可输出下列曲线： ① 短源距探测器地层门I、门II和本底门III计数率N1、N2、N3以及算出的Σ或τ曲线； ② 长源距探测器地层门I、门II和本底门III计数率F1、F2和F3； ③ 两个探测器门I净计数率的比值R＝N1／F1。 4.热中子俘获(∑)模式的应用 C和孔隙度、孔隙水∑w的关系见下图。在有利条件下，即C＞0.5时，才做定量解释，否则只做定性解释。 中子寿命测井Σ测量值的可信度C可由下式计算： 从左图可以看出： 最上部为100％含油时地层热中子寿命为τ1=τ的N1衰减线，当含油饱和度降低时，地层热中子寿命τ1~τ6逐一减小，斜率逐一增大。在孔隙度和饱和度相同的条件下，地层水矿化度越高，地层中子寿命越短，与饱含油的地层差别越大，分辨能力越好，反之亦然。时窗越靠后中子寿命不同的地层计数率差别越大。 计数率衰减曲线与地层中子寿命的关系 时窗1 时窗2 （1）定量解释方法 纯地层： 含泥质地层： 源距越小，测量范围越靠近源区，中子扩散主要从测量范围内流出，Σ本征值越小，其测量值比本征值越大；源距增大时，测量范围增大，中子扩散从测量范围内流出量降低，Σ测量值逐渐接近本征值。 ②扩散影响： 当地层Σ本征值增大时，中子密度随源距增大而降低的速度加大，在均匀无限介质中，若俘获截面等于或大于20c.u.，对任何源距扩散效应均可忽略。 不同源距Σ测量值与本征值的关系 若井眼和地层之间的热中子扩散和俘获过程相互独立，测到的计数率曲线应是两个指数衰减曲线的叠加。当井眼流体中子寿命τ1比地层寿命τ2小很多时，井眼计数衰减很快，对时间谱地层区计数的影响可忽略；而τ1增大时，井眼计数对地层区计数影响增大。 通常井眼∑比地层高，开始时井内中子密度高，中子由井眼向外扩散；但密度梯度很快逆转，中子由地层向井眼反向扩散，地层计数衰减率偏大，致使∑测量值偏高。井径增大，扩散效应加强。当地层∑高于井眼∑时，衰减曲线后段反映的是井眼∑而不是地层∑。 ③井眼影响： ①矿化度为零时。地层Σ1=25c.u.，Σ测量值与本征值近似相等；当地层Σ1＜25c.u.时，Σ的测量值大于本征值；当地层Σ1＞25c.u.时，Σ的测量值小于本征值；当地层Σ1＞40c.u.时，Σ测量值大约仅为32c.u.，比本征值小很多。 ④井液影响： ③矿化度为200×103mg/L时.。在图示范围内地层Σ的测量值均大于本征值。 ②矿化度为100×103mg/L时。Σ1=60c.u.，Σ1的测量值与本征值相等；当Σ1≤60c.u.时，Σ测量值大于本征值；当Σ1＞60c.u.时，Σ1的测量值小于本征值。 井液对地层Σ测量值与本征值关系的影响 厚层砂岩双探测器中子寿命测井综合图 【实例1】 第四道中绘出了F