地球物理測井：第06章 中子測井

1、中國石油大學（華東） 2021-7-311 p 中子孔隙度測井：中子孔隙度測井：是重要的是重要的巖性巖性- -孔隙度測井方法之一，主要利用了地層孔隙度測井方法之一，主要利用了地層 對快中子的減速能力。對快中子的減速能力。包括井壁中子包括井壁中子SNPSNP和補償中子和補償中子CNLCNL兩種；兩種； p 中子伽馬測井：主要利用了熱中子的俘獲效應，可用于區(qū)分油水、指示中子伽馬測井：主要利用了熱中子的俘獲效應，可用于區(qū)分油水、指示 氣層或估算孔隙度等；氣層或估算孔隙度等； p 中子壽命中子壽命測井：是一種重要的套管井地層評價方法，用于區(qū)分油水、計測井：是一種重要的套管井地層評價方法，用于區(qū)分油水、

2、計 算飽和度等；算飽和度等； p 非彈性散射伽馬能譜測井：主要通過測量快中子的非彈性散射產(chǎn)生的伽非彈性散射伽馬能譜測井：主要通過測量快中子的非彈性散射產(chǎn)生的伽 馬射線，反映地層中核素的含量。用于區(qū)分油水、判斷巖性等；馬射線，反映地層中核素的含量。用于區(qū)分油水、判斷巖性等； p 中子活化測井：利用中子的活化核反應測量地層核素組成，用于巖性識中子活化測井：利用中子的活化核反應測量地層核素組成，用于巖性識 別等。別等。 第六章第六章 中子測井中子測井 是利用人工中子源發(fā)射的快中子與地層的各種相互作用，來研究是利用人工中子源發(fā)射的快中子與地層的各種相互作用，來研究 鉆井剖面地層性質(zhì)的一類測井方法。包括

3、的方法較多：鉆井剖面地層性質(zhì)的一類測井方法。包括的方法較多： 中國石油大學（華東） 2021-7-312 6.1 6.1 中子測井的核物理基礎中子測井的核物理基礎 6.2 6.2 中子孔隙度測井中子孔隙度測井 6.3 6.3 中子壽命測井中子壽命測井 6.4 6.4 其它脈沖中子測井其它脈沖中子測井 第六章第六章 中子測井中子測井 中國石油大學（華東） 2021-7-313 6.1 6.1 中子測井的核物理基礎中子測井的核物理基礎 p 中子測井需要提供中子源，根據(jù)中子與地層的相互作用研究地層中子測井需要提供中子源，根據(jù)中子與地層的相互作用研究地層 性質(zhì)。中子源分兩種：性質(zhì)。中子源分兩種： 同位

4、素同位素( (連續(xù)連續(xù)) )中子源：一般為中子源：一般為Am-BeAm-Be源，發(fā)射中子能量源，發(fā)射中子能量5MeV;5MeV; 加速器加速器( (脈沖脈沖) )中子源：一般為中子源：一般為D-TD-T源，發(fā)射中子能量源，發(fā)射中子能量14MeV14MeV。 1. 1. 中子與中子源：中子與中子源： p 按中子能量將中子分類：按中子能量將中子分類： 快中子：快中子：E 0.5 MeVE 0.5 MeV 中能中子：中能中子：1 KeV E 0.5 Mev1 KeV E 0.5 Mev 慢中子：慢中子：E 1 KevE 真 真 N N 石灰?guī)r：石灰?guī)r： D D 真 真 N N 白云巖：白云巖： D

5、D 真 真 N N p 石灰?guī)r孔隙度曲線石灰?guī)r孔隙度曲線 D D N N重疊，定性判斷氣層重疊，定性判斷氣層 天然氣使天然氣使 D D增大增大( ( b b減小減小) )， N N減小。（聲波時差增大）減小。（聲波時差增大） 【注意總結(jié)天然氣的測井響應特征注意總結(jié)天然氣的測井響應特征】 中國石油大學（華東） 2021-7-3116 中子與密度測井曲線中子與密度測井曲線 重疊法劃分巖性重疊法劃分巖性 中國石油大學（華東） 2021-7-3117 幾個判斷巖性的例子幾個判斷巖性的例子 灰?guī)r灰?guī)r 砂巖砂巖 泥巖泥巖 中國石油大學（華東） 2021-7-3118 6. 6. 中子伽馬測井中子伽馬測井

6、p熱中子被俘獲，產(chǎn)生伽馬射線，稱為俘獲伽馬或中子伽馬，熱中子被俘獲，產(chǎn)生伽馬射線，稱為俘獲伽馬或中子伽馬， 記錄此射線強度的測井就是中子伽馬測井；記錄此射線強度的測井就是中子伽馬測井； p是最早使用的核測井方法之一，測量簡單方便（不貼井是最早使用的核測井方法之一，測量簡單方便（不貼井 壁），定性應用較有效，目前仍有使用。壁），定性應用較有效，目前仍有使用。 p主要應用：主要應用： 劃分氣層：氣層比油水層顯示更高的中子伽馬計數(shù)率；劃分氣層：氣層比油水層顯示更高的中子伽馬計數(shù)率； 確定油水界面：高礦化度水層的中子伽馬計數(shù)率明顯大于確定油水界面：高礦化度水層的中子伽馬計數(shù)率明顯大于 油層；油層； 估

7、算孔隙度：利用經(jīng)驗公式。估算孔隙度：利用經(jīng)驗公式。 中國石油大學（華東） 2021-7-3119 中國石油大學（華東） 2021-7-3120 6.1 6.1 中子測井的核物理基礎中子測井的核物理基礎 6.2 6.2 中子孔隙度測井中子孔隙度測井 6.3 6.3 中子壽命測井中子壽命測井 6.4 6.4 其它脈沖中子測井其它脈沖中子測井 第六章第六章 中子測井中子測井 中國石油大學（華東） 2021-7-3121 中子壽命中子壽命：熱中子從生成到被俘獲吸收為止經(jīng)歷的平均時間。也稱：熱中子從生成到被俘獲吸收為止經(jīng)歷的平均時間。也稱 為熱中子衰減時間（為熱中子衰減時間（TDTTDT）。）。 快中子

8、減速變?yōu)闊嶂凶拥倪^程主要跟地層中的快中子減速變?yōu)闊嶂凶拥倪^程主要跟地層中的含氫量含氫量有關，而熱中有關，而熱中 子被俘獲則主要與地層中子被俘獲則主要與地層中含氯量含氯量有關。有關。 1. 1. 中子壽命中子壽命 2. 2. 測井原理測井原理 熱中子擴散方程：熱中子擴散方程： 由由T T1 1、T T2 2時刻計數(shù)率對數(shù)的比值可得到中子壽命時刻計數(shù)率對數(shù)的比值可得到中子壽命 ： 取一定時間間隔取一定時間間隔TT（時窗）（時窗）, ,由由N N1 1、N N2 2即可算出即可算出 或或 。 0 ( T NN e 為為中中子子壽壽命命） 2121 1212 0.4343() ln(/)lglg TT

9、TT NNNN 1 2 10 20 T T NN e NN e 6.3 6.3 中子壽命測井中子壽命測井 中國石油大學（華東） 2021-7-3122 3. 3. 測井曲線測井曲線 p 測井得到測井得到 或或 曲線；曲線； p 探測范圍約為探測范圍約為 353550cm50cm。 中國石油大學（華東） 2021-7-3123 中子壽命測井主要用來區(qū)分油水層：鹽中子壽命測井主要用來區(qū)分油水層：鹽 水層（高礦化度水層）比油層的含氯量水層（高礦化度水層）比油層的含氯量 大，因此比油層的宏觀俘獲截面大，而大，因此比油層的宏觀俘獲截面大，而 中子壽命?。恢凶訅勖?； 可以求含水飽和度可以求含水飽和度S

10、Sw w，特別是地層水含，特別是地層水含 鹽量較高時效果較好。是套管井中地層鹽量較高時效果較好。是套管井中地層 評價的主要方法之一：評價的主要方法之一： 中子壽命測井中子壽命測井 確定油水界面變化的實例確定油水界面變化的實例 (1)(1) mawwwh SS 4. 4. 資料應用資料應用 中國石油大學（華東） 2021-7-3124 6.1 6.1 中子測井的核物理基礎中子測井的核物理基礎 6.2 6.2 中子孔隙度測井中子孔隙度測井 6.3 6.3 中子壽命測井中子壽命測井 6.4 6.4 其它脈沖中子測井其它脈沖中子測井 第六章第六章 中子測井中子測井 中國石油大學（華東） 2021-7-

11、3125 1. 1. 碳氧比測井（碳氧比測井（C/OC/O） 是非彈性散射伽馬能譜測井的一種；是非彈性散射伽馬能譜測井的一種； 巖石常見的核素中，巖石常見的核素中，C C12 12和 和OO16 16都具有較大的快中子非彈性散 都具有較大的快中子非彈性散 射截面，產(chǎn)生的次生伽馬射線能量較高；射截面，產(chǎn)生的次生伽馬射線能量較高； C C12 12和 和OO16 16分別為油、氣和水的很好的指示核素； 分別為油、氣和水的很好的指示核素； 選擇測量地層中碳和氧產(chǎn)生的次生伽馬能譜，取其比值，稱選擇測量地層中碳和氧產(chǎn)生的次生伽馬能譜，取其比值，稱 碳氧比能譜測井；碳氧比能譜測井； 可用來確定含油飽和度、劃分水淹層等，是水淹層測井評價可用來確定含油飽和度、劃分水淹層等，是水淹層測井評價 的重要方法之一。的重要方法之一。 6.4 6.4 其它脈沖中子測井其它脈沖中子測井 中國石油大學（華東） 2021-7-3126 C/OC/O實驗室刻度確定飽和度實驗室刻度確定飽和度C/OC/O能譜測井判斷水淹層實例能譜測井判斷水淹層實例 中國石油大學（華東） 2021-7-3127 2. 2. 中子活化測井中子活化測井 巖石常見核素中，巖石常見核素中，硅硅SiSi28 28、 、鈣鈣CaCa48 48、 、鋁鋁AlAl27 27和 和氯氯ClCl37 37等可分 等可分 別做為砂巖