第九章++中子测井ppt课件.ppt
病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第九章第九章 中子测井中子测井 中子测井的核物理基础中子测井的核物理基础超热中子测井超热中子测井热中子测井热中子测井中子伽马测井中子伽马测井内容小结内容小结思考题思考题病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、中子和中子源一、中子和中子源 1 1、中子、中子 中中子子是是组组成成原原子子核核不不带带电电的的微微小小粒粒子子，其其质质量量约约为为一一个个氢氢原原子子核核的的质质量量，与与质质子子以以很很强强的核力结合在一起，形成稳定的原子核。的核力结合在一起，形成稳定的原子核。第一节第一节 中子测井的核物理基础中子测井的核物理基础病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程中能中子中能中子（1 keV-0.5MeV1 keV-0.5MeV）；）；快中子（快中子（能量大于能量大于0.5MeV0.5MeV）根据中子能量的大小，将中子分为根据中子能量的大小，将中子分为 慢中子慢中子（0-1keV0-1keV）病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 以某种方式，给原子核以能量，引起核以某种方式，给原子核以能量，引起核反应，把中子从原子核中释放出来的装置反应，把中子从原子核中释放出来的装置叫中子源。叫中子源。测井使用两类中子源：测井使用两类中子源：同位素中源同位素中源和和加速器中子源加速器中子源。2 2、中子源、中子源病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程同位素中子源（镅铍中子源）：同位素中子源（镅铍中子源）：加速器（脉冲）中子源（加速器（脉冲）中子源（D DT T中子源）：中子源）：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、中子与物质的作用二、中子与物质的作用 根根据据入入射射中中子子的的能能量量，中中子子与与物物质质的的作作用用分分为：为：1 1、快中子非弹性散射、快中子非弹性散射 快快中中子子先先被被靶靶核核吸吸收收形形成成复复核核，而而后后再再放放出出一一个个能能量量较较低低的的中中子子，靶靶核核处处于于较较高高能能级级的的激激发发态态，激激发发态态的的靶靶核核以以伽伽马马射射线线的的形形式式释释放放出出能能量量以以回回到到基基态态，释释放放出出的的伽伽马马射射线线为为非非弹弹性性散射伽马射线，散射伽马射线，此作用为非弹性散射。此作用为非弹性散射。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 结果：结果：1 1）、）、快中子能量降低；快中子能量降低；2 2）、）、产生非弹性散射伽马射线；产生非弹性散射伽马射线；3 3）、快快中中子子与与不不同同靶靶核核产产生生的的非非弹弹性性散射伽马射线的能量不同散射伽马射线的能量不同产生的几率与中子能量有关，中子能量越产生的几率与中子能量有关，中子能量越高，产生的几率越大。高，产生的几率越大。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 2、快中子对原子核的活化、快中子对原子核的活化 快中子与稳定的原子核作用会发生（快中子与稳定的原子核作用会发生（n n，）、（）、（n n，p p）核反应。生成新的放射性核）核反应。生成新的放射性核素。此作用为活化核反应。素。此作用为活化核反应。特点：活化形成的新核素，油一定的半衰期，特点：活化形成的新核素，油一定的半衰期，其衰变产生的伽马射线为活化伽马射线。其衰变产生的伽马射线为活化伽马射线。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程如如，衰变放射出伽马射线衰变式为衰变放射出伽马射线衰变式为病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3 3、快中子的弹性散射、快中子的弹性散射 快快中中子子撞撞击击一一个个原原子子核核，撞撞击击后后中中子子和和靶靶核核组组成成的的系系统统的的总总动动能能不不变变，中中子子能能量量降降低低，靶靶核核仍仍处于基态，此作用为弹性散射。处于基态，此作用为弹性散射。快中子经多次弹性散射后，能量逐渐减小，快中子经多次弹性散射后，能量逐渐减小，最后变为超热中子和热中子。最后变为超热中子和热中子。快中子与不同靶核发生弹性散射时，快中子快中子与不同靶核发生弹性散射时，快中子变为超热中子或热中子所需时间不同。变为超热中子或热中子所需时间不同。1)特点：特点：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程宏观弹性散射截面宏观弹性散射截面 ：1 1立方厘米物质原子核立方厘米物质原子核的微观弹性散射截面之和。的微观弹性散射截面之和。2)描述此过程的参数：描述此过程的参数：微观弹性散射截面微观弹性散射截面 ：一个快中子和一个原子：一个快中子和一个原子核发生弹性散射的几率，单位为巴核发生弹性散射的几率，单位为巴病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程减速长度减速长度 ：介质对快中子的减速长度与减速：介质对快中子的减速长度与减速距离有关，其关系如式（距离有关，其关系如式（9 91 1）所示）所示。（9 91 1）其中：其中：为减速距离，为快中子减速为热中子为减速距离，为快中子减速为热中子所移动的直线距离。所移动的直线距离。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程表表9-19-1氢核素是最好的快中子减速核。氢核素是最好的快中子减速核。物质对快中子的减速能力取决于物质所含核素的物质对快中子的减速能力取决于物质所含核素的种类及数量。单位体积介质所含氢核素的个数越种类及数量。单位体积介质所含氢核素的个数越多，其减速能力越强。多，其减速能力越强。由表由表9 91 1得出：得出：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4 4、热中子的俘获、热中子的俘获 热热中中子子的的俘俘获获：热热中中子子形形成成后后，有有高高密密度度区区向向低低密密度度区区扩扩散散，在在扩扩散散过过程程中中，被被靶靶核核俘俘获获，形形成成复复核核，处处于于激激发发态态的的复复核核以以伽伽马马射射线线的的形形式式放放出出多多余余的的能能量量，靶靶核核回回到到基基态态。释释放放的的伽伽马马射射线线叫俘获伽马射线。叫俘获伽马射线。描述靶核俘获热中子能力的参数为：描述靶核俘获热中子能力的参数为：扩散长扩散长度、宏观俘获截面和热中子寿命。度、宏观俘获截面和热中子寿命。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微观俘获截面微观俘获截面：一个原子核俘获热中子的几：一个原子核俘获热中子的几率叫该原子核的微观俘获截面。率叫该原子核的微观俘获截面。宏观俘获截面宏观俘获截面：1 1立方厘米物质原子核的微观立方厘米物质原子核的微观俘获截面之和叫宏观俘获截面。俘获截面之和叫宏观俘获截面。扩散长度扩散长度：从热中子产生到被俘获，热中子：从热中子产生到被俘获，热中子移动的直线距离为移动的直线距离为 ，则扩散长度定义为：，则扩散长度定义为：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程表表9-2 9-2 几种核素的微观俘获截面几种核素的微观俘获截面 其中：镉、硼核对热中子的俘获截面最大，氯核其中：镉、硼核对热中子的俘获截面最大，氯核对热中子的俘获截面也比较大。对热中子的俘获截面也比较大。的微观俘获截面的微观俘获截面49000 49000。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程热中子寿命热中子寿命：从热中子生成到它被俘获吸收为止所经：从热中子生成到它被俘获吸收为止所经过的平均时间。它与宏观俘获截面过的平均时间。它与宏观俘获截面 的关系为：的关系为：其中：其中：v为热中子移动速度，常温下，为热中子移动速度，常温下，v=0.22cm/s。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程注：注：1 1、地层对快中子的弹性散射截面越大，则对地层对快中子的弹性散射截面越大，则对快中子的减速能力越强，快中子的减速距离越短。快中子的减速能力越强，快中子的减速距离越短。氢核素的减速能力强氢核素的减速能力强。地层中的氢地层中的氢:1、地层水（孔隙，泥质）、地层水（孔隙，泥质）2、石油及天然气。、石油及天然气。地层中的氯：地层水（地层水矿化度）地层中的氯：地层水（地层水矿化度）2、地层对热中子的俘获截面越大，则对热中子的俘地层对热中子的俘获截面越大，则对热中子的俘获能力越强，热中子扩散距离及寿命越短。获能力越强，热中子扩散距离及寿命越短。氯核素的氯核素的俘获能力强。俘获能力强。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、中子探测器三、中子探测器中中子子探探测测器器：利利用用超超热热中中子子、热热中中子子和和探探测测器器物物质质的的原原子子核核发发生生反反应应，放放出出电电离离能能力力很很强强的的带带电电离子以记录中子的装置。离子以记录中子的装置。硼探测器、锂探测器、氦三（硼探测器、锂探测器、氦三（）探测器，）探测器，它们的核反应分别为：它们的核反应分别为：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第二节第二节 超热中子测井超热中子测井一、超热中子测井的基本原理一、超热中子测井的基本原理 1、基本概念基本概念源距源距：快中子源和超热中子探测器之间的距离。快中子源和超热中子探测器之间的距离。零零源源距距：超超热热中中子子探探测测器器的的计计数数率率不不随随地地层层减减速速能能力力的变化而变化的变化而变化。正正源源距距：大大于于零零源源距距的的源源距距。此此时时，超超热热中中子子探探测测器器的计数率随地层减速能力的增强而减小。的计数率随地层减速能力的增强而减小。中子测井一般采用正源距。中子测井一般采用正源距。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、超热中子测井仪超热中子测井仪 超热中子测井仪有快中子源和超热中子探超热中子测井仪有快中子源和超热中子探测器组成。快中子源和超热中子探测器之间的测器组成。快中子源和超热中子探测器之间的距离为源距，一般使用同位素中子源及采用正距离为源距，一般使用同位素中子源及采用正源距。为减小井眼影响，测井时，快中子源和源距。为减小井眼影响，测井时，快中子源和超热中子探测器贴靠井壁。如图超热中子探测器贴靠井壁。如图9-1所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、测量原理测量原理 由快中子源发出的快中子在地层中运动，与由快中子源发出的快中子在地层中运动，与地层中的各核素发生弹性散射，能量逐渐减小，地层中的各核素发生弹性散射，能量逐渐减小，速度降低，成为超热中子，其减速过程的长短与速度降低，成为超热中子，其减速过程的长短与地层中的核素类型及数量有关。不同岩性含水地层中的核素类型及数量有关。不同岩性含水地层的减速长度与孔隙度的关系如图地层的减速长度与孔隙度的关系如图9-2所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-1、井壁中子测井仪示意图、井壁中子测井仪示意图探测器井眼中子源地层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-29-2：孔隙度相孔隙度相同时，白云岩、同时，白云岩、石灰岩、砂岩的减石灰岩、砂岩的减速长度依次增加；速长度依次增加；岩性相同，随含水岩性相同，随含水孔隙度的增加，减孔隙度的增加，减速长度减小，减速速长度减小，减速能力增加。能力增加。图图9-2 减速长度与孔隙度的关系（饱含水纯地层）减速长度与孔隙度的关系（饱含水纯地层）减速长度砂岩白云岩石灰岩孔隙度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 超超热热中中子子在在空空间间的的分分布布规规律律：以以源源为为球球心心，呈呈对对称称分分布布，即即超超热热中中子子密密度度在在整整个个球球面面上上是是相相同同的的。距距源源某某一一距距离离处处，超超热热中中子子密密度度与与介介质质的的减减速速能能力力有有关关，减减速速距距离离越越短短，则则在在源源附附近近的的超超热中子密度越大；反之，在远处超热中子密度大。热中子密度越大；反之，在远处超热中子密度大。源距的选择原则：源距的选择原则：测井时一般选择长源距测井时一般选择长源距（正源距）。即在此源距下，超热中子计数率随（正源距）。即在此源距下，超热中子计数率随地层减速能力的增加而减小地层减速能力的增加而减小。超热中子计数率与。超热中子计数率与减速能力的关系曲线如图减速能力的关系曲线如图9-3所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图9-3、计数计数率与率与含水含水孔隙孔隙度的度的关系关系曲线曲线 计数率孔隙度砂岩石灰岩白云岩病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、超热中子测井资料应用二、超热中子测井资料应用1、测井资料的刻度测井资料的刻度 中子测井仪器一级裸眼井刻度是在淡水饱和的中子测井仪器一级裸眼井刻度是在淡水饱和的实验室标准井眼中进行的。其条件为：井径实验室标准井眼中进行的。其条件为：井径7-7/8英英寸，井内充满淡水，无泥饼且仪器贴井壁，地层处寸，井内充满淡水，无泥饼且仪器贴井壁，地层处于于1大气压和大气压和75 的条件下。的条件下。其标准岩性地层包括：石灰岩、砂岩和白云岩。其标准岩性地层包括：石灰岩、砂岩和白云岩。实验井提供三个石灰岩孔隙度点，孔隙度分别为实验井提供三个石灰岩孔隙度点，孔隙度分别为26%、19%及及1.9%。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 2、超热中子测井的输出超热中子测井的输出 超热中子测井的输出为用完全含水纯超热中子测井的输出为用完全含水纯石灰岩地层刻度的石灰岩中子孔隙度。石灰岩地层刻度的石灰岩中子孔隙度。如图如图9-49-4所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-49-4、超热中子超热中子测井曲线测井曲线 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、测井资料的应用、测井资料的应用 1）、泥饼影响）、泥饼影响 由于井壁中子测井仪为贴井壁测量，因此，测量结由于井壁中子测井仪为贴井壁测量，因此，测量结果不受井内介质的影响，但与泥饼有关。果不受井内介质的影响，但与泥饼有关。泥饼密度为泥饼密度为1.4 时：时：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程泥饼密度为2.5 其中：其中：-泥饼厚度（英寸）；泥饼厚度（英寸）；-超热中子孔隙度测井仪测量的视石超热中子孔隙度测井仪测量的视石灰岩孔隙度。灰岩孔隙度。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2）、应用 （1）、确定地层孔隙度超热中子测井得到的地层孔隙度为视石灰岩孔隙度，其大小反映地层相对于方解石对快中子的减速能力。因此，其大小与地层岩性、孔隙流体性质有关。A、岩性：孔隙度为零的纯砂岩和白云岩，其视石灰岩孔隙度分别为-3.5%和5%。另外，石膏和泥岩的视石灰岩孔隙度比较大，前者为45%，后者大约为35%。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程B、孔隙流体性质：由于不同浓度的盐水、石油及天然气与淡水的减速能力不同，因此，当地层内含有这些流体时，测量的视石灰岩孔隙度与它们在孔隙内的相对含量有关。特别是当孔隙内含有天然气时，由于天然气的减速能力特别弱，致使测量的视石灰岩孔隙度特别低，即由“挖掘效应”所致。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程岩性影响校正图版如图岩性影响校正图版如图9-5所示，所示，砂岩：砂岩：白云岩：白云岩：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-5、超热中超热中子测井子测井孔隙度孔隙度岩性校岩性校正图版正图版 井壁中子测井孔隙度井壁中子测井孔隙度已已知知岩岩性性的的真真孔孔隙隙度度砂岩白云岩石灰岩病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程孔隙流体影响的校正公式：孔隙流体影响的校正公式：其中：其中：P-泥浆矿化度；泥浆矿化度；。测井响应与校正量之和等于地层孔隙度测井响应与校正量之和等于地层孔隙度。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-6 超超热中热中子子-密度密度测井测井交会交会图图 井壁中子孔隙度井壁中子孔隙度体体积积密密度度白云岩石灰岩砂岩天然气校正方向病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）、确定地层孔隙度和岩性）、确定地层孔隙度和岩性 中子孔隙度与声波时差或密度测井组合构成交中子孔隙度与声波时差或密度测井组合构成交会图，可以确定地层岩性及孔隙度。如图会图，可以确定地层岩性及孔隙度。如图9-6所示。所示。（3）、估计油气密度）、估计油气密度当地层含有天然气时，地层密度减小，密度孔隙度当地层含有天然气时，地层密度减小，密度孔隙度增加，而井壁中子孔隙度减小。应用二者比与油气增加，而井壁中子孔隙度减小。应用二者比与油气饱和度及油气密度的关系，即可估计油气密度。如饱和度及油气密度的关系，即可估计油气密度。如图图9-7所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图9-7、用 估计油气密度图版油气饱和度油气密度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（4）、定性指示高孔隙度气层）、定性指示高孔隙度气层当当地地层层含含有有天天然然气气时时，地地层层密密度度减减小小，密密度度孔孔隙隙度度增增加加，而而井井壁壁中中子子孔孔隙隙度度减减小小。由由此此，在在含含气气高高孔孔隙隙地地层层，两两条条曲曲线线出出现现明明显显的的分分离离，如如图图9-8所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图9-8、与 曲线重叠显示气层 高孔隙度无侵入低孔隙度无侵入高孔隙度被侵入低孔隙度被侵入泥质砂岩密度孔隙度中子孔隙度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第三节第三节 补偿中子测井补偿中子测井一、补偿中子测井的补偿原理一、补偿中子测井的补偿原理 补补偿偿中中子子测测井井一一是是通通过过测测量量热热中中子子计计数数率率，确确定定地地层层的的减减速速能能力力，判判断断地地层层岩岩性和计算地层孔隙度的一种测井方法。性和计算地层孔隙度的一种测井方法。方解石方解石 淡水淡水石英石英白云石白云石泥岩泥岩石膏石膏硬石膏硬石膏常见介质对快中子常见介质对快中子 的相对减速能力的相对减速能力病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程影响热中子计数率的因素影响热中子计数率的因素：1 1）、源距）、源距 源距一定的热中子探测器测量的热中子数与热中子源距一定的热中子探测器测量的热中子数与热中子在地层中的分布有关。在地层中的分布有关。（正源距）（正源距）2 2）、地层对快中子的减速能力。）、地层对快中子的减速能力。地层减速能力越强，接收器的热中子计数率越低。地层减速能力越强，接收器的热中子计数率越低。3 3）、地层对热中子的俘获能力。）、地层对热中子的俘获能力。地层对热中子的俘获能力越高，地层对热中子的俘获能力越高，接收器的热中子计接收器的热中子计数率越低。数率越低。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-9 补偿中子测井示意图补偿中子测井示意图 减速阶段热运动阶段地层井眼长源距探测器短源距探测器中子源病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1、井下仪、井下仪 补偿中子测井仪如图补偿中子测井仪如图9-9所示。一个快中子源、两所示。一个快中子源、两个距源不同距离的热中子探测器。测井时仪器居中个距源不同距离的热中子探测器。测井时仪器居中测量。测量。2、补偿原理、补偿原理 测井时，快中子源产生快中子，快中子打入地测井时，快中子源产生快中子，快中子打入地层后，与地层中的各种核素产生弹性散射，能量逐层后，与地层中的各种核素产生弹性散射，能量逐渐减弱，变为超热中子和热中子。在均匀无限介质渐减弱，变为超热中子和热中子。在均匀无限介质中，点状快中子源产生的热中子的分布为：中，点状快中子源产生的热中子的分布为：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程其其中中：-热热中中子子计计数数率率；r-探探测测器器到到中中子子源的距离（源距）；源的距离（源距）；D-扩散系数；扩散系数；、-分别为减速长度和扩散长度；分别为减速长度和扩散长度；K-与仪器有关的系数。与仪器有关的系数。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 表9-3 实验及计算的中子参数 L、D分别为减速长度和扩散长度分别为减速长度和扩散长度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程从表从表9-3知：知：超热中子的减速长度小于扩散长度超热中子的减速长度小于扩散长度(L D)；热中子的减速长度大于扩散长度热中子的减速长度大于扩散长度(L D)。当源距足够大时，两个探测器热中子计数率之比当源距足够大时，两个探测器热中子计数率之比仅于地层的减速能力有关。仅于地层的减速能力有关。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程、补偿中子测井的输出、补偿中子测井的输出 补偿中子测井的输出补偿中子测井的输出为用饱含水的石灰岩刻度为用饱含水的石灰岩刻度的石灰岩孔隙度的石灰岩孔隙度 。方解石方解石 淡水淡水石英石英白云石白云石泥岩泥岩石膏石膏硬石膏硬石膏地层对快中子的减速能力越强地层对快中子的减速能力越强,其值越大其值越大.与地层岩性、孔隙流体性质、孔隙度有关。与地层岩性、孔隙流体性质、孔隙度有关。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-10 9-10 补偿中补偿中子测井子测井曲线曲线中子孔隙度（%）石灰岩骨架病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程补偿中子测井曲线补偿中子测井曲线病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程补偿中子测井曲线补偿中子测井曲线病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、含氢指数二、含氢指数 1 1、含氢指数定义、含氢指数定义 规定：淡水的含氢指数等于规定：淡水的含氢指数等于1 1。K K9 9 2、地层含氢指数、地层含氢指数 地层含氢指数大小与地层岩性、孔隙度及孔隙流地层含氢指数大小与地层岩性、孔隙度及孔隙流体性质有关。体性质有关。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程地层含氢指数越大，其中子孔隙度越高。地层含氢指数越大，其中子孔隙度越高。当用含水纯灰岩刻度中子测井仪时，认为方当用含水纯灰岩刻度中子测井仪时，认为方解石的含氢指数等于零。石英的含氢指数小于解石的含氢指数等于零。石英的含氢指数小于方解石的含氢指数。白云石的含氢指数大于方方解石的含氢指数。白云石的含氢指数大于方解石的含氢指数。解石的含氢指数。泥岩的含氢指数比较大。（泥岩的含氢指数比较大。（0.30.4）相同体积的流体，天然气的含氢指数最小。相同体积的流体，天然气的含氢指数最小。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程含水纯地层含水纯地层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程含油气纯地层含油气纯地层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程含水泥质地层含水泥质地层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程含油气泥质地层含油气泥质地层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、补偿中子测井的应用三、补偿中子测井的应用 1、中子测井的探测深度、中子测井的探测深度 中子测井的探测深度指从中子源出发又能到达探中子测井的探测深度指从中子源出发又能到达探测器的中子，在地层中所渗入的平均深度测器的中子，在地层中所渗入的平均深度。它与孔隙它与孔隙度、骨架岩性、中子源能量、强热中子吸收剂浓度、度、骨架岩性、中子源能量、强热中子吸收剂浓度、地层的含氢指数及源距有关。地层的含氢指数及源距有关。一般而言，对孔隙性地一般而言，对孔隙性地层，补偿中子测井响应对离井壁层，补偿中子测井响应对离井壁8-10英寸内的地层英寸内的地层灵敏。若其他因素相同，仪器探测的地层体积随含氢灵敏。若其他因素相同，仪器探测的地层体积随含氢指数的降低而增加。补偿中子的探测深度大于井壁中指数的降低而增加。补偿中子的探测深度大于井壁中子的探测深度，如图子的探测深度，如图9-11所示。所示。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-11 9-11 中子和密中子和密度测井的度测井的探测深度探测深度（孔隙度（孔隙度为为35%35%的的砂岩）砂岩）密度补偿中子井壁中子砂岩孔隙度35%深度（in)相对频率病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、补偿中子测井响应的校正、补偿中子测井响应的校正 补偿中子仪的刻度条件：仪器偏心，井径补偿中子仪的刻度条件：仪器偏心，井径7-7/8英寸，井眼和地层内充淡水，无泥饼或仪器与井壁英寸，井眼和地层内充淡水，无泥饼或仪器与井壁间的间隙，温度间的间隙，温度75，一大气压。若实际测井时偏离，一大气压。若实际测井时偏离这些条件，则需进行校正。这些条件，则需进行校正。其中：D-井径（英寸）。1）、井径影响）、井径影响井径影响的校正公式为：井径影响的校正公式为：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2）、泥饼的影响）、泥饼的影响 其中：其中：为泥饼厚度（英寸）。为泥饼厚度（英寸）。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3 3）、矿化度影响）、矿化度影响井内流体及地层流体含盐量对补偿中井内流体及地层流体含盐量对补偿中子测井读数具有一定的影响。子测井读数具有一定的影响。（1）井内流体：）井内流体：100,000ppm 氯化钠溶液氯化钠溶液病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程井内流体井内流体250,000ppm 氯化钠溶液氯化钠溶液2）地层流体：地层流体：100,000ppm 氯化钠溶液氯化钠溶液 地层流体：地层流体：250,000ppm 氯化钠溶液氯化钠溶液 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4）、岩性影响）、岩性影响（含水纯地层）（含水纯地层）砂岩砂岩：例例:含水纯砂岩地层的中子测井值含水纯砂岩地层的中子测井值15%.求地层孔隙度求地层孔隙度.解解:根据岩性校正公式根据岩性校正公式,得地层孔隙度得地层孔隙度:所以所以,地层孔隙度为地层孔隙度为19%.病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程白云岩：白云岩：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例例:已知两层含水白云岩地层的中子孔隙度分别为已知两层含水白云岩地层的中子孔隙度分别为13%、9%；求其孔隙度。；求其孔隙度。解：解：1、2、所以所以,地层孔隙度分别为地层孔隙度分别为%、3.3%。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程5）、油气影响）、油气影响 外部条件（压力、温度）相同时，天然气对快外部条件（压力、温度）相同时，天然气对快中子的减速能力小于同等体积水和石油的减速中子的减速能力小于同等体积水和石油的减速能力。能力。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程此处，此处，的最大值限于的最大值限于0.7。P-泥浆滤液矿化度泥浆滤液矿化度()。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程6）、泥质影响）、泥质影响 由于泥质的含氢指数大，当地层含泥质时，由于泥质的含氢指数大，当地层含泥质时，中子孔隙度增大。中子孔隙度增大。其中：其中：为邻近泥岩层的中子孔隙度测为邻近泥岩层的中子孔隙度测井响应。井响应。泥质含水地层：泥质含水地层：泥质含烃地层：泥质含烃地层：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、补偿中子测井的应用、补偿中子测井的应用 补补偿偿中中子子测测井井的的应应用用的的应应用用与与超超热热中中子子测测井井资资料的应用基本相同。料的应用基本相同。1）、确定地层孔隙度）、确定地层孔隙度 2）、与与声声波波时时差差或或密密度度测测井井组组合合形形成成双双孔孔隙隙度度交会图，确定地层岩性及孔隙度。交会图，确定地层岩性及孔隙度。3）、与密度曲线重叠）、与密度曲线重叠，判断气层。如图判断气层。如图9-12所所示。示。在水层两条曲线基本重合。从左到右，密度刻在水层两条曲线基本重合。从左到右，密度刻度值增加；中子刻度值减小。在气层，两条曲线明度值增加；中子刻度值减小。在气层，两条曲线明显分离。显分离。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图图9-12 密密度与度与补偿补偿中子中子曲线曲线重叠重叠识别识别气层气层图图 中子孔隙度密度孔隙度井径GR病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1、根据、根据GR曲线划曲线划分渗透层（低分渗透层（低GR）2、根据泥浆侵入特、根据泥浆侵入特征，确定油、气、征，确定油、气、水层。水层。3、根据中子、密度、根据中子、密度曲线的关系，识别曲线的关系，识别气层。（低密度、气层。（低密度、低中子孔隙度）低中子孔隙度）病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 两条曲线两条曲线不重合不重合气层气层两条曲线两条曲线差异较小差异较小油层油层病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程水层、气层的中子孔隙度与密度孔隙度关系水层、气层的中子孔隙度与密度孔隙度关系病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第四节第四节 中子伽马测井中子伽马测井一、测井原理一、测井原理 1、井下仪、井下仪井下仪由快中子源和伽马光子探测器组成。井下仪由快中子源和伽马光子探测器组成。2、测量原理、测量原理 快中子源产生快中子，快中子进入地层后，与快中子源产生快中子，快中子进入地层后，与地层中的各种核素发生弹性散射，中子能量降低，地层中的各种核素发生弹性散射，中子能量降低，直至成为超热中子和热中子，形成的热中子进行扩直至成为超热中子和热中子，形成的热中子进行扩散，并被地层中的靶核俘获，产生俘获伽马射线，散，并被地层中的靶核俘获，产生俘获伽马射线，中子伽马测井就是记录俘获伽马射线的强度，以对中子伽马测井就是记录俘获伽马射线的强度，以对地层作进一步的解释。地层作进一步的解释。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程30 俘获伽马射线的空间分布与地层的含氢指数、地层俘获伽马射线的空间分布与地层的含氢指数、地层对热中子的俘获能力有关。而记录到的俘获伽马射线对热中子的俘获能力有关。而记录到的俘获伽马射线强度与俘获伽马射线的空间分布、源距有关。图强度与俘获伽马射线的空间分布、源距有关。图9-13为俘获伽马射线计数率与源距的关系曲线。为俘获伽马射线计数率与源距的关系曲线。图图9-13俘俘获伽马射获伽马射线计数率线计数率与源距的与源距的关系曲线关系曲线 计数率源距（cm)1淡水2盐水3-=0，10，20%的岩石2110%20%病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 源距相同，淡水中的俘获伽马射线计数率低于源距相同，淡水中
