脈沖中子孔隙度測井

《脈沖中子孔隙度測井》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、長江大學(xué)課程報(bào)告課程名稱：核物理基礎(chǔ)專業(yè)班級(jí)：測井（基）11201學(xué)生姓名：張立勝李碩學(xué)號(hào)：201200873201200810成績：第25頁長江大學(xué)《脈沖中子孔隙度測井》翻譯人：44張立勝18李碩測井（基）11201翻譯序號(hào)：14W.R.Mills,D.C.Stromswold,L.S.Allen達(dá)拉斯,德克薩斯美孚研發(fā)公司文摘脈沖中子孔隙度(PNP)測井是一種通過測定超熱中子發(fā)射脈沖中子隨時(shí)間的衰減來確定地層孔隙度的新方法。脈沖中子技術(shù)相比于穩(wěn)態(tài)中子孔隙度測井可以提供很好的孔隙度靈敏度和減少巖性依賴。一個(gè)PNP型模本測井儀已經(jīng)被制造和測試。這套儀器包含一個(gè)脈沖控

2、制14-MeV中子生產(chǎn)的中子管,一個(gè)超熱中子探測器(3He覆蓋著Gd箔),和一個(gè)關(guān)于生產(chǎn)中子探測脈沖，探測超熱中子的時(shí)間分析器。超熱中子形成于脈沖生產(chǎn)中,然后以一個(gè)隨地層孔隙度變化的速率衰減。其孔隙度靈敏度優(yōu)于現(xiàn)有的聲波、密度、補(bǔ)償中子技術(shù)?，F(xiàn)場測試的一些油井展示了優(yōu)秀的可重復(fù)性。相比于中子補(bǔ)償和井壁超熱中子測井顯示了類似的測井特點(diǎn),但在一些區(qū)域有差異,顯示了很好的巖心孔隙度，顯然是減少和降低頁巖巖性依賴反應(yīng)有關(guān)。引言使用核技術(shù)的孔隙度測井巳開展多年。早期的井下儀包括密封的第25頁長江大學(xué)中子源及單個(gè)伽馬和熱中子探測器。由這些儀器測定孔隙度常常很不理想，因?yàn)槌貙拥?/p>

3、孔隙度之外，還有許多變量影響測量。井壁中子孔隙度儀(Tittman等.1966)使這些問題得以減少，它是將源和探測器固定在與井壁接觸的壓緊裝置上，測定超熱中子。但低計(jì)數(shù)率和無法統(tǒng)計(jì)規(guī)律的揉皺孔隙仍是一個(gè)的問題,然而，（Allen等，1967)建議使用兩種熱中子探測器在不同間距從源頭補(bǔ)償鉆孔擾動(dòng)。這種中子補(bǔ)償系統(tǒng)(Alger等.,1971)在今天仍被廣泛使用。這套系統(tǒng)有兩個(gè)熱中子探測器或者兩個(gè)超熱中子探測器(Davis等,1981)。最近,使用中子產(chǎn)生加速器連續(xù)輸出模式系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)出來(Gartner,Schnoor,和Sinclair,1986)。更換膠囊放射源中

4、子發(fā)生器的系統(tǒng)因?yàn)榉派湓纯梢躁P(guān)閉而使操作更加安全,以及當(dāng)它開啟時(shí)的更強(qiáng)烈的中子通量。本文介紹一種新型的中子孔隙度儀。它帶有一個(gè)脈沖中子發(fā)生器，探測超熱中子隨時(shí)間的衰減。這種脈沖中子孔隙度(PNP)儀是基于以下原理工作:超熱中子總數(shù)(Mills,1978)的衰減率主要是中子與氫的相互作用，且很少依賴于地層的巖性。PNP法的隨時(shí)間而變化的測量較之穩(wěn)態(tài)法減小了巖性效應(yīng)，提高了固有孔隙的靈敏度。尤其，PNP法優(yōu)于巖性效應(yīng)較小的井壁中子孔隙度法，并能由觀測的超熱中子衰減獲得偏距校正。脈沖中子俘獲(PNC)也使用中子脈沖。但不應(yīng)將PNP測井方法與PNC混為一談。PNP是孔隙度測

5、量，它探測超熱中子，且使用較快的脈沖率。另一方面，PNP主要確定孔隙度的生成、水飽和和流體的鹽度。PNC測量由熱中子俘獲(主要在氯中)產(chǎn)生的γ射線，第25頁長江大學(xué)且脈沖率低。圖1是PNP測量結(jié)果的時(shí)間變化，為其中子的脈沖/中子生成脈沖測定的超熱中子響應(yīng)在中子生成脈沖之后，超熱中子壽命取決于孔隙度和探測的超熱中子的衰減。高能量中子的脈沖由井下儀發(fā)射。中子主要通過與地層中氫的作用被慢化到較低的能量。返回到井下儀中探測的超熱中子相對于中子脈沖作為時(shí)間的函數(shù)被記錄下來。測量的超熱中子響應(yīng)隨地層的孔隙度相應(yīng)變化。低孔隙度的地層產(chǎn)生的超熱中子衰減慢于高孔隙度的地層。當(dāng)在井下儀

6、附近只有水存在(100%的孔隙度)時(shí)，衰減最快。理論已經(jīng)證明,在與空間無關(guān)的情況下,超熱中子通量具有以下漸近形式(Mills,Allen,andStromswold,1988):式中:Φ(v,t)為依賴于中子速度v和時(shí)間t的超熱中子通量Q為從源的脈沖中發(fā)射的中子數(shù)，β,γ為中子物質(zhì)常數(shù)，它們是存在的元素類型和含量所特有的;Γ(2/γ)為伽馬函數(shù)。第25頁長江大學(xué)反應(yīng)截面為Σｒ(v)的非擾動(dòng)中子探測器的超熱中子響應(yīng)為:探測器主要探測超熱中子時(shí),對熱中子的靈敏度就低。假定被飽和的是壽命長得多的熱中子數(shù),可將熱中子響應(yīng)寫為:式中.Vth:為熱中子的速度(2200m/s),

7、Σa為介質(zhì)的宏觀熱中子吸收截面,T為中子脈沖Φm(v)為熱中子的歸一化麥克斯韋通量譜。觀測的探測器響應(yīng)將是Repi(t)和Rth(t)之和。脈沖一穩(wěn)態(tài)中子技術(shù)與時(shí)間有關(guān)的PNP技術(shù)和穩(wěn)態(tài)技術(shù)(例如補(bǔ)償中子)在被測定的地層的基本中子性質(zhì)方面不同。事實(shí)上,穩(wěn)態(tài)法測定均方慢化距離,而PNP法測定平均慢化時(shí)間。慢化時(shí)間提供的是靈敏度更高的孔隙度測量。根據(jù)等對數(shù)能量損失間隔的中子慢化過程的離散模型,已對穩(wěn)態(tài)和隨時(shí)間變化的測量進(jìn)行了半定量對比。間隔數(shù)取為將中子能量從源降至第25頁長江大學(xué)最終能量所需的平均碰撞數(shù)。假定在任意給定的對數(shù)能量損失間隔內(nèi),散射截面是常數(shù)。其對比表示