第十二章中子测井

第三章 中子测井 概述中子测井利用中子与地层物质相互作用的各种效应，测量地层特性的测井方法的总称。

根据中子测井仪器记录的对象不同可以分为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧—伽马能谱测井—中子—伽马测井—中子—超热中子测井—中子—热中子测井—中子按仪器结构特征的不同，可以分为普通中子测井，贴井壁中子测井，补偿中子测井等。

从中子源发出的高能中子与地层物质的原子核发生各种作用，其结果是高能中子逐步减弱为超热中子和热中子，或被原子核吸收，发生核反应。

中子与物质相互作用的类型有：非弹性散射；弹性散射；核俘获引起的核反应等。

探测仪器记录的低能中子的数量或原子核俘获中子发出的伽马射线的强度与地层对中子的减速能力和吸收特性有关。

中子测井正是利用了这些特性对地层进行探测的。

1）中子测井测量地层孔隙度的原理氢核与中子的质量几乎相等，是最强的减速物质。

因此，中子测井的结果将反映地层的含氢量。

在油层或水层中，储集空间中被含氢核的油或水充填，这样储集体中含氢量的多少反映岩石孔隙度的大小。

因此，中子测井是一种孔隙度测井方法。

2）油层和气层对中子的减速能力的差异非常明显，因此中子测井也是一种指示油气层的测井方法。

3）氯是地层中重要的中子吸收物质，氯是大多数地层水的主要离子成分，可见中子测井对于划分油水层也有重要作用。

4）中子与地层中的原子核发生非弹性散射，使原子核处于激发态，在退激时发出伽马射线。

这些伽马射线的能量，反映靶原子核的能级结构。

因不同的原子核其能级结构是不同的，因此发出的伽马射线的能量也是不同的。

我们把这种不同原子核发生的伽马射线称为特征伽马射线。

测量地层发射的伽马射线的能谱，就可以分析地层中元素的成分。

例如：碳核的特征伽马射线为Mev Er 43.4=氧核的特征伽马射线为 Mev Er 13.6=对于给定的中子源，中子与地层中的碳核和氧核发生非弹性散射次数的多少，取决于地层中相应核素的多少，取决于地层中相应的核素的丰度。

即特征伽马射线的强度取决于地层中碳核、氧核的数目。

第9章关于中子测井的一些介绍中子测井是一种油气勘探和生产中常用的测井技术之一，通过测量中子的反射和散射特性，来确定地层中的含水量、孔隙度和渗透率等参数。

本文将介绍中子测井的原理、仪器和应用。

中子测井的原理是利用了中子与物质之间的相互作用。

中子是一种中性粒子，相对于其他测井方法，它具有更好的穿透能力。

当中子穿过地层时，会与地层中的原子核发生相互作用，主要包括散射和吸收两种过程。

散射是中子与原子核碰撞后方向改变而不被吸收，而吸收是中子与原子核碰撞后被完全吸收。

通过测量中子的散射和吸收，可以推导出地层中的物性参数。

中子测井的仪器主要包括中子发生器、探测器和数据处理系统。

中子发生器是产生中子束的关键部分，常用的有放射性源和电子束发生器两种。

放射性源一般采用241Am-Be(铀-铍)源或14C-12C(碳-碳)源，它们能够以一定速率释放出中子。

电子束发生器则是通过加速器产生高能电子束，通过与靶材相互作用产生中子。

探测器用于测量中子与地层相互作用后的信号，主要包括散射中子探测器和吸收中子探测器。

散射中子探测器一般采用晶体闪烁体或气体探测器，可以测量散射中子的能量和方向。

吸收中子探测器一般采用掺镍的晶体闪烁体，可以测量被吸收的中子强度。

数据处理系统用于采集、处理和分析中子测井数据，得出地层的相关参数。

中子测井在油气勘探和生产中具有广泛的应用。

首先，中子测井可以提供地层的含水量和孔隙度信息。

中子与水之间的相互作用较强，而与岩石矿物之间的相互作用较弱，因此可以通过测量中子的吸收和散射来确定地层中的含水饱和度和孔隙度。

其次，中子测井可以提供地层的渗透率信息。

中子与地层中的原子核碰撞后会发生散射，散射角度的大小与地层的渗透性直接相关。

通过测量中子的散射角度，可以推导出渗透率的大小。

此外，中子测井还可用于确定地层中矿物含量、岩石类型和压力等参数。

通过综合分析中子测井数据，可以为油气勘探和生产提供可靠的地层参数。

总之，中子测井是一种重要的油气勘探和生产工具，通过测量中子与地层的相互作用来分析地层的物性参数。

第十二章电缆地层测试电缆地层测试是一种测井作业项目，但所录取的资料是储层的纵向压力分布和储层流体样品，其资料解释分析属于压力动态分析。

电缆地层测试，对于确定储层内流体的分布，判断产层水动力系统的连续性具有独特的作用，所取流体样品对测井解释有重要的辅助诊断作用。

第一套电缆地层测试器是1955年斯伦贝谢(Shlumkerger)测井公司研制成功的，其功能是抽取地层流体样品。

60年代发展的电缆地层测试器增加了测压功能。

1974年斯伦贝谢公司生产的重复地层测试器(Repeat Formation Tester，简称RFT)其性能又有改进，一次下井可以进行多点测压并可取得两个地层流体样品。

同类产品还有多次地层测试器(Formation Multi—Tester简称FMT)，和选择式地层测试器(Selective Formation Tester)简称SFTJ。

80年代，电缆地层测试技术的发展主要有两点：(1)加强了测试器对各种地层的适应性。

如：研制了长探针和大探针，大面积封隔器，同时出现了双探针RFT测试器等，从而电缆地层测试在松软地层，硬地层及裂缝性灰岩中都能进行，(2)应用高精度压力计使所测压力资料更加精确，同时在中低渗透率地层中有可能获得合格的压力恢复曲线，使不稳定试井在电缆地层测试中的应用成为现实。

电缆地层测试的主要特点是：①由电缆起下，主要在探井及评价井的裸眼中进行。

②快速，经济。

每测一点，全部作业时间仅需几个小时，纯测试时间仅几十秒钟。

③一次下井可以进行多点测压并取得两个地层流体样品。

④安全。

全部作业在泥浆压井情况下进行，测试全过程无流体到达地面。

电缆地层测试可以直接获得地层压力及压力剖面，压力恢复曲线，地层流体抽汲压降等三项资料。

这三项资料中最有价值的是一，三两项，从地层压力剖面可以获得许多有用的地层流体分布信息。

虽然从压力恢复曲线可以解释出渗透率及表皮系数，但是，合格的压力恢复曲线只有在合适范围的渗透性地层中才有可能获得。

《地球物理测井方法》第九章中子测井中子测井是地球物理测井中一种常用的方法，通过测量自然放射性中子在地下岩石中的吸收和散射情况，给出含氢量，从而判断岩石的岩性和含水性质。

本章主要介绍中子测井的原理、测井曲线的解释和应用。

9.1中子测井的原理中子测井通过探测和测量中子在地下岩石中的吸收和散射情况，来确定地层的物性参数。

中子测井一般使用两种中子源：放射性核素源和中子发生器。

9.1.1放射性核素源放射性核素源一般采用锶-90/钇-90和铯-137源。

当源辐射中子进入地层时，与地层中的核与原子进行散射、吸收和成为散裂中子，从而改变中子的传输规律。

通过测量地层中散射中子和散裂中子的比例，可以确定地层的平均原子质量和中子俘获截面。

9.1.2中子发生器中子发生器一般采用贝里利钠源。

中子发生器产生高速中子，通过地层的散射和核反应，快速减速并且散射成热中子。

测量地层中的散射中子可以得到地层的平均原子质量。

9.2中子测井曲线的解释中子测井曲线是通过记录和测量地下岩石中散射和吸收中子的响应，从而得到岩石的物性参数。

9.2.1中子通量曲线中子测井中，中子源发射的中子流经地层时会发生吸收和散射，散射到测井仪器的中子将与原子核发生散射反应。

记录和测量测井仪器接收到的中子数目，可以得到中子的通量曲线。

中子通量曲线反映了地层中散射和吸收中子的情况，从而可以判断地层的物性参数。

9.2.2归一化中子通量曲线为了消除不同测井工具之间的差异，通常会将中子通量曲线归一化。

将测井仪器接收到的中子数目除以源活度和测井仪器的响应系数，得到归一化的中子通量曲线。

9.2.3中子测井曲线的解释根据中子测井曲线的形态和变化，可以判断地层的物性参数。

当地层中的含水量较高时，中子通量较高，因为水对中子的吸收较强。

而当地层中的含水量较低时，中子通量较低。

通过测量中子测井曲线的斜率，还可以得到地层的氢指数，从而判断地层的岩性。

9.3中子测井的应用中子测井可以用于判断地层的物性参数，从而对地层进行岩性和含水性质的判断。