1、中子孔隙度测井,中子孔隙度,中子孔隙度测井,利用中子与地层相互作用的各种效应，来研究钻井地质剖面的一类测井方法统称中子测井。 它是利用岩石的另一种特性，即岩石中的含氢量来研究岩石性质和孔隙度等地质问题。 这种测井方法在于将装有中子源和探测器的井下仪器下入井中，由中子源中子进入岩层, 同物质的原子核发生碰撞将产生减速、扩散和被俘获几个过程，到达探测器。 在这些过程中，探测器周围的中子分布状况，以及中子被俘获后所放出的伽马射线强度，与仪器周围的岩石性质，特别是岩石的含氢量有关。 而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度，因此，中子测井是目前广泛使用的一种孔隙度测井。,物理基础,中子 中子是组成原子核不带
2、电的微小粒子，其质量约为一个氢原子核的质量，与质子以很强的核力结合在一起，形成稳定的原子核。 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叫中子源。,高能快中子：能量大于10万电子伏特； 中能中子：能量在100电子伏特10万电子伏特之间； 慢中子：能量小于100电子伏特； 其中0.1100电子伏特的中子为超热中子； 能量等于0.025电子伏特的中子为热中子。,中子源 测井使用两类中子源：同位素中源和加速器中子源。 同位素中子源：如镅铍（Am-Be）中子源，利用镅衰变产生的粒子去轰击铍原子核，发生核反应而放出中子。产生的中子的平均能量约5MeV。该类中子源的特点是连续发
3、射中子。加速器中子源：（亦称脉冲中子源），如D-T加速器中子源，用加速器加速氘核（D）去轰击氚核（T）产生快中子，其能量是14MeV。该类中子源的特点是人为控制脉冲式发射中子。,中子与物质作用方式,（1）非弹性作用：高能快中子与原子核碰撞 （2）弹性散射：高能快中子经一、二次非弹性散射后，能量降低，继续碰撞原子，降低能量和运动速度，而总能量不变，经多次碰撞，能量损失，速度降低，最后变为热中子。 （3）辐射俘获：能量低的热中子在其他物质附近漫游，很容易被其他物质俘获而被吸收，其他物质由于俘获中子后则处于激发态，在由激发态向稳定态转变时，则易放出r射线。,氢是所有元素中最强的中子减速剂，这是中子测
4、井法测定地层含氢量及解决与含氢量有关的各种地质问题的依据。 当岩石中有氯元素存在时，测得的热中子数将显著减少，但测得的俘获伽马射线却又会普遍增高。,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。 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。 氢核素的减速能力强。 1、地层水（孔隙，泥质） 2、石油及天然气。,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。 氯核素的俘获能力强。 地层水（地层水矿化度）,中子测井的类别,超热中子测井（SNP）井壁中子测井 由快中子源发出的快中子在地层中运
5、动，与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地层中的核素类型及数量有关。 探测探测器周围中子变为热中子之前的超热中子密度，以反映地层的中子减速特性，进而计算储层孔隙度和对储集层进行评价。,由于超热中子被元素俘获的截面非常小，所以超热中子的空间分布不受岩层含氯量的影响(即地层水矿化度的影响)，所以能够较好地反映氢含量的多少，即较好地反映岩层孔隙度的大小。,热中子测井（CNL）补偿中子测井 由中子源发出的快中子在周围介质中减速成热中子，探测热中子密度的测井方法叫热中子测井。 补偿中子测井一是通过测量热中子计数率，确定地层的减速能力，判断地层岩性和计算地
6、层孔隙度的一种测井方法。补偿中子测井CNL是较好的一种热中子测井方法。,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。 地层含氢指数越大，其中子孔隙度越高。,中子伽马测井 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，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，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。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。 确定气层和油水界面,水合物方面的测井应用,祁连山,Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well,The East Casey fault zone at Keathley Canyon in the Gulf of Mexico,非中子方法测孔隙度-EPT,NMR,中子测井反映的是地层中含氢指数，因此天然气水合物中子测井响应取决于单位体积的氢原子数。当水合物形成时，要从相邻地层中吸收大量淡水，同时单位体积水合物中有20%的水为固态甲烷所取代，这就导致一单位体积沉积物内的含氢量大大增加。即便因水合物形成引起的沉积物密度降低会减少沉积物的含氢量，但最终还是会导致单位体积内沉积物的含氢量增加，从而导致中子孔隙度增加。,
