补偿中子测井仪器讲

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仪器测量原理
这些热中子部分进入探测器，撞击He-3核，
引起核反应，产生H3(氚)子，该质子使其它一部
分He-3电离，产生带电的离子和电子，在高压电
场的作用下，电子向阳极运动，产生一负脉冲，
该脉冲被电子线路放大并记录下来，探测器接受
中子的多少直接反映了地层中氢原子的多少。因
此He-3探测器及其电子线路组成的下井仪可以测
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仪器测量原理
仪器具有两道探测器来探测地层的热中子。
其中离放射源距离较远的叫长源距探测器，较近 的叫短远距探测器。短源距探测器的灵敏度低， 由于它离放射源较近，所以探测深度较浅。它主 要探测来自井眼的热中子分布信息。长源距探测 器的灵敏度较高，探测深度较深，它主要探测来 自地层的热中子分布信息。长源距探测器探测的 热中子也受井眼的影响。这个影响可以利用短源 距探测器探测到的井眼影响信息来进行补偿。补 偿中子的概念由此而来。
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仪器探测器
探测器简介 探测器结构示意图 探测器特点 探测器性能测试原理 探测器工作坪的概念 探测器调试使用注意事项
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仪器探测器
目前国内外补偿中子测井仪均采用He-3正 比计数管作热中子探测器，它在正常工作情况 下输出负极性电脉冲，脉冲幅度在0.5uv--1.5mv 范围内连续分布，脉冲宽度小于5us，为随机信 号，He-3管的外形结构为圆柱形，在圆柱的轴 心，有一根在理论上视为无限小的金属丝，圆 柱内充满若干个大气压的He-3气体，气压的大 小对其灵敏度有关。
射及减速 能量为：0.025ev,速度为
2.2×105厘米/秒的热中子。 中子
探测器吸收
脉冲信号
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仪器测量原理
根据碰撞学说，中子碰撞中的能量 损失与被碰撞物质的质量和入射角有 关，与中子质量相当的物质碰撞(弹性 碰撞)，中子损失的能量最大。在地层 中，氢原子具有与中子非常接近的质 量，因此地层对快中子的减速能力主 要决定于地层的含氢量含氢量高的地 层宏观减速能力强，减速长度小。
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仪器构成
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仪器技术指标
仪器最大外压：100Mpa 仪器最大测速：560m/h测速与源强有关。 仪器使用电缆长度7000m 仪器测量范围：0100P.u. 仪器耐温：155
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仪器测量精度
当地层孔隙度为： 0 10 P.u. 时， 仪器误差为：1P.u.
当地层孔隙度为：10 45 P.u. 时， 仪器误差为：3P.u.
为了减少井眼套管泥饼对测量的影响，下井仪将两个灵敏度 不同的He-3探测器布置在离中子源距离不同的位置上，用它们的 两个计数率的比值来反映地层孔隙度的大小，提高了测量精度。
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仪器测量原理
补偿中子测井仪上装载着20居里的Am-Be中 子源，能量约为几百万电子伏特。每秒钟将产 生4107 个快中子，这些快中子射入地层，与地 层的物质发生一系列的核反应。其中包括：快 中子的非弹性散射、快中子对原子核的活化、 快中子的弹性散射及减速。快中子经过一系列 的非弹性碰撞及弹性碰撞，能量逐渐减小，最 后当中子能量与地层的原子处于热平衡状态时， 中子不再减速。这种能量状态的中子叫热中子。
补偿中子测井仪
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仪器简介 仪器原理 仪器探测器 电路简介 仪器刻度
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目录
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仪器用途 仪器特点 仪器技术指标
仪器简介
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确定地层孔隙度 判断岩性 确定泥质含量
仪器用途
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仪器特点
仪器特有的推靠器： 仪器的重量相对轻： 由于中子射线可以很容易穿透钢管， 因此补偿中子测井仪不仅可以在裸眼井 中测量，还可以在套管井中测量。 自然界存在伽马射线，但不存在中子射 线，所以仪器在正常情况下，本底为零。
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仪器测量原理
标准热中子的能量为：0.025ev,速度为 2.2×105厘米/秒。根据碰撞学说，中子碰撞
中的能量损失与被碰撞物质的质量和入射角 有关，与中子质量相当的物质碰撞(弹性碰撞)
，中子损失的能量最大。在地层中，氢原子 具有与中子非常接近的质量，因此地层对快 中子的减速能力主要决定于地层的含氢量含 氢量高的地层宏观减速能力强，减速长度小 。经过几次碰撞后，快中子将被减速，能量 从快中子的平均能量5.6MeV衰减到0.025eV的 热中子。
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仪器测量原理
地层孔隙是充满流体的细微空间，在 这些空间里充满了水及碳氢化合物。这些 物质中含有较多的氢原子，无油地层与矿 岩中极少或根本没有氢。这样地层的含氢 量基本上反映了充满流体的地层的细微空 间，即孔隙度。
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仪器测量原理
在井眼里充满了含氢较高的泥浆。这 对来自地层的热中子信号的影响较大。由 于中子仪器的源距较长，同时由于放大电 路不能远离探测器。所以，仪器需要将整 支仪器推靠井壁，无法象密度、微球仪器 那样采用电动推靠器。因此，井眼对中子 仪器测井的影响较明显。 为了克服井眼影响，仪器采用了补偿的概 念。
当地层孔隙度：> 45 P.u. 时， 仪 器误差为：7P.u.
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仪器外观 补偿中子测井仪器
源室
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仪器结构
补偿中子线 路板180mm
补偿中子长 源距探测器 φ57*234
补偿中子短 源距探测器 φ25.4*130
补偿中 子源室 268mm
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仪器测量原理
中子测井核物理基础 中子从发射到吸收的具体过程 热中子为什么带有地层的含氢量
量地层中的含氢量。地层孔隙是充满流体的细微
空间，水及碳氢化合物中含有氢原子，无油地层
与矿岩中极少或根本没有氢。这样仪器的相应基
本上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔隙
度。
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仪器测量原理
20居里的Am—Be中子源
4107
个快中子、能量约为几百万电子伏
特。快中子 非弹性散射、快中子
对原子核的活化、快中子的弹性散
信息 含氢量与地层孔隙度之间的关系 中子射线的探测原理
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仪器测量原理
概述
补偿中子测井仪是一种具有两道热中子探测器的放射性强度 测井仪器，它与地面计算机测井系统配套，可以测定裸眼井或套 管井的地层结构的孔隙度以及判断岩性和确定泥质含量，是三大 孔隙度测井项目中必不可少的测井仪器。该仪器吸收了国内外同 类仪器的优点，采用高稳定的电子放大线路和进口的高灵敏度热 中子探测器（He-3正比计数管）。