中子测井

中子测井是把装有中子源和探测器的下井仪器放入井内,由于中子源发射的快中子按球状向外迁移,在穿过井孔介质进入岩层的过程中,高能量中子与物质的原子核相互作用而减速,扩散和被吸收,其能量不断损失或减弱。采用两个不同源距探测器来测量热中子计数率的比值,以反映地层中的中子密度随源距衰减的速率。将探测结果通过电缆输送到地面仪器,经过计算处理记录曲线。

由于探测器记录的中子数量或原子俘获热中子的吸收特性,主要是与岩石的含氢量有关,而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度,所以含氢量的多少将反映岩层的孔隙度大小。

测井时选用不同源距的探测器,可以测量俘获伽马射线和热中子以及超热中子。而记录中子被俘获之前的热中子和超热中子的量叫做中子测井。记录中子被俘获之后产生核反应放射出的伽马射线的方法叫做中子伽马测井。

中子测井分类

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。按照中子测井仪器的对象不同,可分为热中子测井、超热中子测井、伽马测井、伽马能谱测井。

中子测井装置

中子源

中子源是能释放中子的装置,中子测井需要向地层发射快中子,通过中子与地层介质发生多种核反应来探测地层的减速特性和俘获特性。中子源 通常采用点状连续中子源,如Am—Be中子源,中子源照射地层后,在地层中形成稳定的空间分布。中子测井测量地层减速后的超热中子、或热中子、或中子伽马射线。

探测器

  1. 超热中子探测器:测量经地层减速后的超热中子相应的仪器称为超热中子测井仪器。
  2. 热中子探测器:测量经地层减速后的热中子相应的仪器称为热中子测井仪器。
  3. 伽马探测器:测量中子射入地层后产生的伽马射线强度或能谱,相应的仪器称为中子—伽马测井仪器或中子伽马能谱测井仪器。

中子测井基本原理

普通中子测井是利用地层中氢核对快中子的减速能力测量地层的含氢指数,进而确定地层孔隙度的测井方法。自然界中,对中子减速能力最强的核素是氢核,岩石中的氢核的多少就决定了地层对中子的主要减速能力。

中子测井的作用

  1. 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。