利用碳氧比测井数据获得岩性不相关孔隙度指数
PND测井技术
7.48
4.78 12.30 19.40 1.08 1.54 762.36 214.90 22.2 760
PND-S的特点
1、两种脉冲发射方式
短脉冲发射(窄脉冲发射)以1428HZ的固定频率发 射中子，发射宽度为70微秒，发射周期为700微秒。 主要主要用于非弹性散射和井筒流体的测量。 长脉冲发射（又称宽脉冲发射或SERVO发射）主 要用于俘获截面的测量。测井时依据地层τ值的变 化，改变发射频率（200Hz—1000Hz），发射周期为 10τ，同时改变发射宽度（100us—500us）、测量 窗口（1000 us—5000 us）记录时间。以获得更多 的地层信息，提高测量精度。
CATO与C/O相比的优点
第三，适用于孔隙度大于10%的任何地层。 而C/O比测井要求地层孔隙度必须大于20%。 第四，提高了测井速度。PND-S的测速是8英尺/ 分，而C/O测速是2英尺/分。 第五，仪器直径小（42.8mm）可过油管测量。而C/O 仪器直径大（89mm），必须起出油管。 第六,对井眼条件要求不高，不用洗井，而C/O 比测井受井眼影响严重，测前 15 7t 8t
N S 16 9t S S 1 5 S S 2 5 S S 3 5 S S 4 5 10 t
N S 9 1
N S 9 2
>1.6MeV
S S 1 1 S S 2 1 S S 3 1 S S 4 1
S S 1 2 S S 2 2 S S 3 2 S S 4 2
>2.4MeV
>3.4MeV
>4.4MeV
pnd. ppt
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PND-S的特点
2、双探头接收
（1)近探头 1″×4″的长方形NaI晶体 （2 )远探头 1″×6″的长方形NaI晶体 3、双孔隙度指示 （ 1 ） RPHI— 由 俘 获 数 据 求 得 的 中 子 孔 隙 度 （近、远探头计数率比值） （ 2 ） IPHI— 非 弹 性 散 射 数 据 求 得 的 孔 隙 度 （类似于裸眼井的密度孔隙度）
利用双源距碳氧比能谱测井信息解释泥质体积分数与孔隙度
摘
要 ： 对 利 用 双 源距 碳 氧 比能 谱 测 井 信息 解 释 地 层 泥 质 体 积 分 数 、 隙 度 方 法 很 少 ， 法 对 缺 少 隙 度 测 井 信 针 孔 无 Ｌ
息 的 老井 进 行 定 量 评 价 难 题 ， 过 理 论 分 析 与 曲线 对 比 ， 出 ６种有 效 的 泥 质 指 示 曲 线 ， 中 ， 钙 比 、 性 指 示 曲 线 与 通 给 其 硅 岩 泥 质 体积 分 数 曲线 的 对 比 效果 最 好 ， 立 了 １ 建 ２种确 定 泥 质 体 积 分数 方 法 ．基 于 中子 的扩 散 理 论 和 扩 散 方程 、 速 长 度 与 减
碳 氧 比能谱 测井 是 目前 广泛使 用 的监测套 管井 含油饱 和 度 的方法 之 一 ， 具有 不 受地 层 水 的矿 化度 影 响 的优点 ．但 在现场 应用 中 ， 常要利 用裸 眼井测 井资料 求取储 层 的泥质体 积 分数 和 孔 隙度 ， 用碳 氧 ］ 通 利 比测井资料 求取 饱和 度不利 于现 场快速 给 出解 释结 论 ， 同时 ， 于无 孔 隙度 测井 信 息 的老 井 ， 法 对 其进 对 无 行定 量评价 ， 双源距 碳氧 比能谱 测 井 提供 了丰 富信 息 ．如何 利 用 这些 信 息 解决 上 述 问题 ， 要深 入 研 而 需 究 ．赵彦 超 等 对利用 双源距 碳 氧 比能谱 测井 信息解 释地 层泥 质 体积 分数 、Ｌ 孑 隙度 方 法方 面进 行研 究 ， 取 得 了一定 认识 ， 但方 法很少 、 系统 ， 不 缺少理 论依 据 ．针对 目前 利 用 双源 距 碳 氧 比能谱 测 井 信息 解 释地 层 泥质体 积分 数 、Ｌ 孑 隙度方 法很 少 ， 法对缺 少孔 隙度测 井信 息 的老 井进 行 定量 评 价难 题 ， 者通 过 理论 无 笔 分 析与 曲线 对 比 ， 出有效 的泥质 和孔 隙度指 示 曲线 ， 立泥 质体 积 分数 和 孔 隙度 确定 方 法 ， 而 实现 双 给 建 从
碳氧比测井解释培训教材
碳氧比测井解释培训教材碳氧比测井解释技术编写:李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒２0千赫兹（ＫHｚ)脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev)中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层,让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。
而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ｃa,套管指示元素Fe,由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。
测量碳氧的非弹性散射伽马射线（４.43 Mｅv和6.1３Mev)，从而确定地层的C/O值。
能量为１4．1Mev的中子轰击地层时,还有热中子在地层中扩散吸收,同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。
C/O测井对地层中常见的四种元素Ｃ１2、O1６、Ｓi2８、Cａ４0反映敏感。
这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。
碳氧比测井资料中的C／O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Ｓi曲线用于指示地层的岩性；CI、ＣIM2、ＦCC 是好的孔隙度指示曲线,与补偿中子曲线很相似,可用于确定地层总孔隙度。
碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏１5０度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。
利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度１5％以上的地层定量解释、对孔隙度1０％-１５％的差产层半定量解释。
定量解释的含油饱和度计算误差小于6%、半定量解释的含油饱和度计算误差小于１2%，定量解释的产水率计算误差小于1０％、半定量解释的产水率计算误差小于20%。
碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差,因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素,这是碳氧比能谱测井名称的由来。
地球物理测井自己的总结
周波跳跃：对于疏松砂岩气层或压裂发育地层，由于地层声吸收大，声衰变严重，声波时差增大，在声波时差曲线上出现“忽大忽小”的幅度急剧变化的现象称为~。
泥浆侵入在钻井过程中, 通常保持泥浆柱压力稍微大于地层压力,在压力差作用下,泥浆滤液向渗透层侵入,泥浆滤液替换地层孔隙所含的液体而形成侵入带,同时泥浆中的颗粒附在井壁上形成泥饼,这种现象叫~.标准测井：是一种最简单的综合测井,是各油田或油区为了粗略划分岩性和油气、水层，并进行井间地层对比，对每口井从井口到井底都必须测量的一套综合测井方法。
因它常用于地层对比，故又称对比测井。
3.影响自然电位测井的因素有哪些？1.Cw/Cmf影响（地层水矿化度/泥浆滤液矿化度）当Cw>Cmf：（Rmf>Rw,E<0）负异常（淡水泥浆）.当Cw<Cmf：（Rmf<Rw,E>0）正异常（咸水泥浆）当Cw=Cmf：（Rmf=Rw, E=0）无异常，自然电位测井失效2 .岩性影响砂泥岩剖面泥岩(纯泥岩)——基线纯砂岩——SSP(h>4d)当储层Vsh 增大，自然电位幅度△USP（变小）<SSP 靠近泥岩基线3..温度影响温度对离子运动，离子扩散速率有影响不同深度地层温度不同4.地层水、泥浆滤液中含盐性质影响（溶液中离子类型不同，迁移速率不同，直接影响Kd、Kda）5.地层电阻率影响（当地层电阻率较大时，其影响不容忽视。
识别油水层）6.厚度影响当h>4d时，SP=SSP; 当h<4d时，SP<SSP 7.井径变化影响扩径：△USP减小缩径：△USP增大8、自然伽马射线与物质的作用形式有哪些？并简要叙述其物理过程：自然伽马测井是用伽马射线探测器测量岩石总的自然伽马射线强度，以研究井剖面地层性质的测井方法。
由于伽马射线能量不同,与物质的作用不同1）光电效应：当伽马射线能量较小时(能量大约在0.01MeV～0.1MeV)，它与原子中的电子碰撞，将全部能量传给一个电子，使电子脱离原子而运动，而伽马光子本身被完全吸收。
13碳氧比能谱测井详解
(2)快中子非弹性散射γ射线
②非弹性散射γ射线仪器谱
地层快中子非弹性散射γ射线计数，主要包括碳、氧、硅、钙的贡献。 下图分别给出能量为14 MeV的中子与12C、160、28Si、40Ca发生非弹性散射产 生的γ射线谱，谱图是用NaI(TI)闪烁计数γ谱仪测定的。
图中所示 碳和氧的能谱 图中可明显地 看到各自的全 能峰、单逃逸 峰和双逃逸峰， 而硅和钙的谱 图特征峰不够 显著。
在实际解释中是用模型井得出的经验公式。
SO
C / O (C / O)W (C / O)O (C / O)W
式中(C/O)W为水层中的碳氧比值；
(C/O)O为油层中的碳氧比值；
C/O为目的层测得的碳氧比值。
4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型
(2)含油饱和度解释模型
SO
C / O (C / O)W (C / O)O (C / O)W
1.方法特点
石油是碳氢化合物，不含氧元素；而水是氢氧化合物，不含碳 元素。故在含油岩层中碳的含量比含水岩层要多，而含水岩层中氧 的含量比含油岩层多。因此可选取碳元素及氧元素分别作为油和水 的指示元素。
当快中子与碳元素和氧元素原子核发生非弹性散射时，这两种 元素不但具有较大的宏观非弹性散射截面，而且放射出非弹性散射 伽马射线能量较高，差别也较大(碳的散射伽马射线能量4.43MeV， 氧的散射伽马射线能量为6.13MeV)，有利于作能谱分析。
3.伽马能谱的数据采集和处理
(1) 源距选择和谱数据的采集
右图为用MCNP程序(Monte Carlo中子一伽马输运程序)模拟碳 氧比能谱测井得出的C/O与源距的 关系（模拟模型为高1m的均质地层 等）。
从图中①、②和③三条曲线可以 看出：
碳氧比测井
X A zX
应用：中子与靶核发生非弹性散射，使靶核处于 激发态，在退激时要发出γ射线。 由于这些γ射线的能量反映靶核的能级特性。 而靶核能级又决定靶核的性质，这些γ射线叫做特 征γ射线。特征γ射线与靶核的性质有关。 利用特征γ射线可以研究核的能级结构。反过 来，若已知核素的特征γ射线能量，就可以利用中 子非弹性后靶核发出的γ射线分析靶物质中所含的 核素的多少（元素）。
4. 碳氧比测井仪器
碳氧比测井仪器的发展：
仪器的试验，国外是从20世纪50年代开始的。我 国是从20世纪60年代开始才对该方法进行研究。 大庆测井公司先后研制了NP-4、NP-5、NP-6、 NP-7、SNP．1、SNP．2等型号的碳氧比能谱测井仪 及高精度碳氧比能谱测井仪、双探头碳氧比测井仪、 伴随粒子碳氧比测井仪和小井眼碳氧比测井仪。仪器 经历了由点测到连续测量、由模拟传输到数字传输、 由浅井到深井、由低温到高温的不断完善和发展过 程。
钨屏蔽体; NaI晶体; 光电倍增管及电源; 信号传 输系统的电子线路
地面仪器: 多道脉冲幅度分析器; 信号处理单元; 电
源,示波器和记录设备.
(1)当脉冲中子射入地层 后在10-6秒左右，非弹性 散射是主要的核反应。 快中于非弹性散射伽马 射线就是在这一时间间 隔里发射的。 (2)经过减速，快中子 将变为热中子。快中子 经弹性散射变为热中子 及热个子被俘获的过程， 大致发生在快中于进入 地层后10-8秒的时间间隔 里。俘获伽马射线就是 在这一时间间隔中发生 的。 (3)再往后，活化了的 原于核陆续衰变并发射 伽马射线。
13
中子源的靶物质(轻核)
8 4
6 12 25 27 Be, 3 Li,10 B , C , Mg , 5 12 13 Al
利用高精度碳氧比能谱测井解释成果挖潜测井未解释层段潜力
马头营凸起位于黄骅坳陷北部，为受柏各庄断层控制的背斜构造。
X1断块的储集层主要是明化镇组、馆陶组砂岩。
上第三系明化镇组、馆陶组为河流相沉积，储层十分发育，储集砂体类型主要是河道砂与心滩砂，单砂体厚度一般为1.4～5.3m，平均厚度2m，砂岩孔隙度平均30.6%，平均渗透率444.2×10-3μm2，属高孔中高渗型储层。
原油粘度为0.8568～0.8968 g/cm3（20℃），原油粘度为32.52～39.33 mPa·s（50℃），凝固点35～40℃，含蜡量为14.9%～21.1%，沥青质+胶质含量13.8%～31.8%。
地层水矿化度1446mg/L，氯离子含量583mg/L，钠离子含量465mg/L，水型为NaHCO3型。
地温梯度5.5℃/100m，油藏压力系数0.994油层静温103℃，油层静压12.2MPa，属正常温度、压力系统。
X1断块由于油井生产高含水、低产低压，经济效益差，短期内无产能接替的潜力，且地面管理维护难度及费用大的局面，出于安全环保方面的考虑，2006年4月全面封井。
通过精细地质研究，实施了评价井和扩边井的钻探，落实地质储量X×104t，在此基础上，开展了长停井单井潜力研究等复产方案的研究制定，运用各种技术手段，使断块产量得到全面恢复，同时也开辟了临近断块的含油潜力。
1 碳氧比能谱测井原理碳氧比能谱测井是一种脉冲中子测井方式，利用脉冲中子发生器以20kHz频率向地层发射14MeV的脉冲中子，首先与地层中的元素原子核发生非弹性散射，释放出伽玛射线，高能快中子与地层元素的原子核发生多次碰撞后变成热中子，热中子被地层元素俘获，释放出俘获伽马射线。
利用探头探测非弹性伽马射线和俘获伽马射线，并进行能谱分析，获得C、O、Si、Ca等元素在井眼附近一定范围内的丰度，进而求出地层含油饱和度。
高精度碳氧比能谱测井相对于常规碳氧比能谱测井，其计数率大幅度提高、统计误差减少，可还原地层信息，从而提高剩余油饱和度参数的计算精度，对于处于开发中后期油藏的剩余油分布研究、水淹层精细解释具有明显优势。
SMY—50碳氧比能谱测井仪原理及应用
SMY—50碳氧比能谱测井仪原理及应用【摘要】介绍了西部钻探测井公司SMY-50长时效碳氧比测井仪器的组成及技术性能特点。
实际推广和应用证明，该套仪器具有良好的一致性、重复性和稳定性，各项技术性能参数达到油田要求，符合质量控制标准。
所测近30口井的资料解释结果为克拉玛依油田的老井开发提供了可靠的依据。
【关键词】碳氧比能谱测井仪器中子发生器非弹性散射产额SMY-50碳氧比能谱测井仪器，能够连续长时间测井。
该仪器的中子发生器使用自成靶中子管、高压倍加器和高压变压器，以及部分附件装入外径为76mm 的不锈钢管中构成一个密封短节，管内充六氟化硫作为绝缘介质。
它发射的14.1MeV中子可以穿透钢套管和水泥环，在地层中激发出伽马射线，使用探测器记录这些伽马射线并对它们进行时间和能量分析，可以得到地层岩性，含油饱和度，孔隙度等信息。
目前该仪器在克拉玛依油田已经测井近30口，取得了较好的效果。
1 SMY-50碳氧比能谱测井仪器原理C/O测井是利用脉冲中子源向地层发射14MeV高能快中子，测量这些快中子与地层物质的核素发生非弹性散射放出的伽马射线的能谱的一种测井方法。
高能快中子与地层中不同核素发生非弹性散射放出具有不同特征能量的伽马射线，对其进行能量分析，就可以确定层中存在的核素和它们各自的浓度。
岩石内常见的核素中，碳和氧都具有较大的快中子非弹性散射截面，并且所产生的非弹性散射伽马射线均有较高的能量。
碳和氧又分别为油气和水的很好的指示核素。
所以选择测量地层中的碳和氧产生的非弹性散射伽马能谱，取其计数率比值来确定储层的含油饱和度。
SMY-50中子发生器外壳下部接有高压控制、阳极电源和接口控制，干扰抑制等电子线路单元组成的非密封控制和接口短节，它们组合在一起构成中子发生器主体部件。
在其上部配接屏蔽体与连接滑环，装入外径为90mm的2727井下仪器外壳中。
2 现场应用SMY-50碳氧比仪器已在克拉玛依油田测井近30口，其中有12口测量段在500m以上，每井次连续工作时间超过12小时，充分体现了该仪器的长时效特点。
碳氧比能谱测井原理与实现
碳氧比能谱测井原理与实现碳氧比(C/O)能谱测井是运用次生伽马射线能谱学的原理到现场测井和油气探侧【1】，测量脉冲中子轰击地层而产生的伽玛射线的能量和强度，通过记录地层中的碳和氧的相对量直接判断油水层。
在低矿化度、矿化度变化很大的水层和高孔隙度地层中能定量地给出饱和度参数，是国内目前唯一不受地层矿化度影响的测井方法，能够很好地评价储集层孔隙度和岩性，区分流体的类型，广泛用于在套管井周围地层中寻找油层、监测油井产量和油井的动态，为油田的动态分析、二次采油和三次采油提供重要的地质参数。
随着油田勘探开发任务的加重和油田的二次开发，国内许多油田公司都要求使用碳氧比测量方法，不仅测量出地层物质的氢、抓、碳、氧等元素的含量，还同时计算出地层各元素的比值，以便更好地分析地层岩性和流体类型，确定含油饱和度。
目前国内使用的碳氧比下井仪器主要是从阿特拉斯公司引进的2727多参数能谱测井仪，该仪器的主要特点是井下有一个多功能的微处理器控制仪器的工作;探测的计数率高，提高了原始资料的分辨率;测井的重复性好、质量高;能准确地测量更多的地层参数，测量值更能反映地层状况。
由于该仪器井下具有微处理器，控制繁琐，加之与地面的双向通讯工作方式，使得数控测井系统配接该仪器有一定的难度，本文结合在配接过程中积累的经验，介绍了2727碳氧比仪器的测井原理，给出了具体实现方法和实例。
1．测量原理与方法C/0能谱测井是利用快中子和地层中的原子核发生非弹性碰撞时发射非弹性散射γ射线，该射线的能量与被碰挽核的结构有关，表征了该原子核的性质，不同原子核在碰撞时放出的非弹性散射γ射线的能量和数量都是不同的，通过分析γ射线的能谱，可确定地层中存在的各种元素的相对丰度。
2727测井仪就选用14.1Mev的中子发生器作为中子源，使快中子和碳、氧发生非弹性碰撞，测量碳氧产生的特征γ射线的强度。
选择碳和氧作为区分油层和水层的指示元素是因为石油中含有大量碳元素而不含氧元素，水中含有大量氧元素而不含碳元素，但如果单纯利用碳和氧的浓度来区分油水层，由于碳和氧的差异变化范围小，对仪器的灵敏度要求高，为了增强不同地层的差异，采用碳氧比值来衡量地层的性质，使得油水层的差异增大，放宽对仪器灵敏度的要求，同时也减少了测井中的各种影响，尤其是脉冲中子产额不稳的影响。
套后剩余油饱和度测井方法适应性分析及应用实践
套后剩余油饱和度测井方法适应性分析及应用实践摘要：套后饱和度主要测试方法有中子寿命测井、中子能谱测井、电法测井等，不同的方法具有不同的适用性，针对不同的井况及地质条件，选择不同的测试方法，避免各种方法的理论影响因素能够提高测试结果的符合率，从而指导油田开发。
关键词：套后饱和度符合率 PNN测井 PSSL测井过套管电阻率测井套后饱和度测试是指固井以后在套管内进行的饱和度测试方法，是监测油气田开发动态的重要技术手段，主要利用储层、孔隙流体（油水气）的岩性、物性、电性、含油性特征的差异，来评价剩余油饱和度，为开发调整及措施实施提供依据。
一、主要套后饱和度测井方法及原理（1）碳氧比测井碳氧比测井是中子能谱测井中的一种，它依据快中子的非弹性散射阶段的理论，利用中子发生器向地层发射高能中子，高能中子与地层元素发生非弹性散射，产生次生伽马射线，与碳元素产生能量为4.44MeV的次生伽马射线，与氧元素产生6.13MeV的次生伽马射线。
碳氧比测井依据水中不含碳元素，油中不含氧元素原理，通过能谱分析的方法测得地层碳元素和氧元素的分布，从而分析地层剩余油饱和度。
碳氧比测井的主要参数有:碳/氧（C/O）、硅/钙（Si/Ca）、俘获硅（Si）、钙/硅（Ca/ Si）。
碳氧比的解释原理为：（2）PNN测井 PNN测井是中子寿命测井的一种，当中子源产生的高能中子流（En=14Mev）进入地层时，中子与地层物质的原子核发生作用。
快中子经过多次碰撞后变为热中子（En=0.025ev），热中子从产生时刻起到被俘获的时刻止，所经历的平均时间称为热中子寿命（τ）。
τ与热中子宏观俘获截面∑成反比（τ=4550/Σ）。
∑是单位岩石体积中所有元素的微观俘获截面的总和---宏观俘获截面。
不同物质对热中子的俘获几率不同（即俘获截面不同），因此通过测量热中子的衰减时间（即中子寿命），就可以区分地层中物质的含量，这就是中子寿命测井的基本原理。
PNN测井也是热中子寿命测井的一种，与普通热中子寿命不同的是， PNN仪器探测的是地层中热中子本身数量的多少—热中子计数率，根据热中子的衰减情况计算热中子的寿命，进而求出热中子的宏观俘获截面Σ来研究地层及孔隙流体性质的测井方法。
碳氧比能谱测井技术与应用
碳氧比能谱测井技术与应用碳氧比能谱测井技术与应用【摘要】本文简单介绍了碳氧比能谱测井的测量原理、技术特点、主要用途和操作步骤。
同时针对碳氧比测井资料在现河的应用进行了分析，阐述了应用碳氧比测井资料解决油藏的剩余油分布问题。
【关键词】饱和度；剩余油0.引言现河辖区包括两带、一洼、一地区，发现了馆陶-奥陶等8套含油层系。
已投入开发现河庄等六个油田。
探区构造复杂，油藏类型多样，是集“小断块、薄油层、窄条带、深埋藏、低渗透、稠油”于一体的复式油气集聚区。
进入“十五”以来，油田进入高含水开发期，普遍存在着平面及纵向剩余油分布不清、含水分布不清等主要问题。
因此，寻找剩余油分布，预测产层能力和寻找新的潜力层成为主要的挖潜方向。
1.碳氧比能谱测井技术概述碳氧比测井技术引入了快中子非弹性散射理论，解决了低矿化度地层水条件下测量的问题，但是孔隙度对碳氧比能谱测量影响巨大。
理论研究表明，只有在地层孔隙度大于15%的条件下，碳氧比测井可以获得较可靠的结果，可以根据C/O值确定含油饱和度，区分开油层、水层。
2.碳氧比能谱测井技术原理及特点2.1测量原理能量为14.1MeV的快中子轰击地层，与地层中的各种元素发生非弹性散射后减速，受轰击的原子核处于激发态，之后放出具有一定能量的伽马射线。
因此分析所测得的能量与伽马射线计数率组成的光谱即可确定地层所含元素的种类和数量。
因为原油中含有大量的C元素，水中含有大量的O元素，若测量出相应的元素的非弹性散射伽马射线的强度（计数率），即可确定出地层中碳和氧的含量，从而可导出油和水含量（饱和度）。
因为C/O比能谱测井是快中子非弹性散射基础之上建立的，所以其不受氯离子即矿化度的影响，由于伽马射线穿透能力很强，因此既可在裸眼井中测量，又可在套管井中测量。
2.2主要技术指标⑴探测器类型：NaI。
⑵耐压：70MPa。
浅谈碳氧比能谱测井原理及其应用
在多 年 注水 开 发 的 老油 田 ， 多数井 的部分 层 位 已 出现 不 同的水 淹 。利用 碳氧 比能谱测 井资 料能 够
判断水淹层位 ， 为油井补孔 、 堵水挖潜提供依据。 Ｘ —— １ ２ ９ ３４井 于 １８ ９ ５年 完 井 。 一直 生 产 的有
圈 １ 随 巾 和 ｓ 变化 的扇形 图 ｎ ａ
度 低 、 稳定 或 未知 的条 件下 ， 不 在套 管井 中测定 地层
含 油饱 和度 。
Ｆ Ｉ ｅ、 Ｃ、０、 Ｈ、Ｃ 等元素 组成 。由 中子发 生器所
产生 的能 量 为 １．Ｍｅ 的快 中子 射 人地 层 后 ， ４１ Ｖ 发生 非 弹性散 射 和俘 获 过程 ，产生 非 弹性 散射伽 马 射线 和俘 获射 伽 马射 线 。非 弹性散 射伽 马射 线 是高 能 中 子 与 地 层 中 ｎ ｚ 、Ｃ Ｃ、０、 ∞ ａ等 核 素 相 互 作 用 的产 ｉ 物 ， 获射 伽 马 射线 是 ｉ３ １∞ ａ ｅ等核 素 俘 Ｈ、 、Ｃ、Ｃ 、Ｆ ５ 的热 中子俘 获伽 马射 线 。 由于不 同核 素 的非 弹性 散
目 ；－ 每 ｃ 岩 石骨架 中氧原子 的数 目。 ｄ ｍ， 由 于地 层 和 井 眼 对 伽 马 射 线 有 散 射 和 吸 收作 用 ， 得能 谱 中提取 出来 的 ＣＯ产额 比与 测 ／ 有 如下关 系 ：
Ｃ／ ：ｔ ０ ２ ＂
， ０ ｌ
比值
３ 、０４ 和 ４ 层 ， 产油 ２， ４ ４ 、５ ６ １ ３ ｔ产水 ８ｍ ， ７， 含水 已达 ９ ． 碳氧 比能谱测井资料 （ ７ ％， ９ 见图 ２ 表明， ） 原生产 井段 已严 重水 淹 ， ４ 到 ４ 而 ｌ ３层水 淹程度 较弱 ， 故封 住原 生 产 井段 ， 开 ４ 、３层 ， 果 １产 油 １９， 射 ２４ 结 ３ ９ ｔ水 １ ３ ６ 含水 ７ ％， ｍ ． 达到了挖潜增效的 目的。 ３
碳氧比测井解释培训教材
碳氧比测井解释技术编写：李敬功中国石油化工股份有限公司中原油田分公司二○○二年九月一、概论碳氧比能谱测井是利用一种每秒20千赫兹（KHz）脉冲速度控制下的14.1兆电子伏特（Mev）中子源，穿透仪器外壳、井内流体和套管、水泥环等介质进入地层，让快中子与地层中的碳、氧原子核发生非弹性碰撞，并释放出较高能量的伽马射线。
而作为区分油和水的指示元素C和O，区分岩性的指示元素Si和Ca，套管指示元素Fe，由于非弹性散射所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值，因而通过选择合适的能窗可被分别检测和记录。
测量碳氧的非弹性散射伽马射线（4.43 Mev和6.13 Mev），从而确定地层的C/O值。
能量为14.1Mev的中子轰击地层时，还有热中子在地层中扩散吸收，同时放出俘获伽马射线，利用中子脉冲同步技术，即可把非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线有效区分开来。
C/O测井对地层中常见的四种元素C12、O16、Si28、Ca40反映敏感。
这四种元素正是储层的岩性及流体的综合反映。
碳氧比测井资料中的C/O比曲线反映了地层中的含油性；俘获Si/Ca曲线和非弹性散射Ca/Si曲线用于指示地层的岩性；CI、CIM2、FCC是好的孔隙度指示曲线，与补偿中子曲线很相似，可用于确定地层总孔隙度。
碳氧比能谱测井仪具有精度高、耐温和耐压的特点，可以在摄氏150度以下地层准确确定地层剩余油饱和度。
利用碳氧比能谱测井可以对孔隙度15％以上的地层定量解释、对孔隙度10%-15％的差产层半定量解释。
定量解释的含油饱和度计算误差小于6％、半定量解释的含油饱和度计算误差小于12％，定量解释的产水率计算误差小于10%、半定量解释的产水率计算误差小于20％。
碳氧比能谱测井良好的地质效果为剩余油饱和度分布研究打下坚实基础。
二、碳氧比能谱测井技术指标由于碳氧比能谱测井的中子源是人工中子源，存在较大统计涨落和随机误差，因此采用各个元素对应的次生伽玛计数率之比来消除人工源不稳定因素，这是碳氧比能谱测井名称的由来。
碳氧比测井
高精度碳氧比 4.1m 80--99mm 70--98kg 135--150o C
技术指标
2727XA C/O 13.64 英尺 （4.16米） 3-1/2 英寸 88.9 mm 200磅（90.72公斤） 270o F （132o C）
100 MPa 14 MeV 中子源
14500 psi (100 MPa) 14 MeV 中子源
时间门A记录脉冲发射期间的产生 非弹性谱和俘获伽马射线谱（蓝 线），时间门B记录脉冲发射后的 俘获的能谱（绿线）,其中含有大 部分的俘获伽马射线。
从时间门A谱中减去时间门B谱的 一部分，可以得到经校正后的净非 弹性能谱（红线）。
高精度碳氧比能谱处理
高精度碳氧比能谱测井采用 开窗能谱处理技术，利用简 单的伽马射线能量分布模式， 把大量的伽马射线归结为单 一元素的贡献，提高探测的 伽马射线的数目，降低统计 起伏误差。
比值法 ：在利用碳氧比能谱测井方法对地层进行分析时，通常总是取碳能窗范围内所 包含的伽马射线总计数与氧能窗范围内所包含的伽马射线总计数之比来评估储集层中 的含油量或其他地质参数。碳能窗与氧能窗中计数的比值称为碳氧比，碳氧比能谱测 井也由此得名。利用碳氧比来评价地层中的含油量有两个优点：一是可以消除中子产 额不稳定造成的影响；二是可以提高区别地层中的灵敏度。
孔隙度φ：
C/O比值受地层介质中碳元素含量的影响。因此，当岩性不变，地层孔隙度 由小变大时，纯油砂岩或纯油石灰岩的C/O比值相应的增大。
Φ<10% 不能应用 10%<Φ<15% 只能定性地区分油、水层 15%<Φ<25% 可以区分开油、水层，并给出地层的含油饱和度。 Φ>25% 可以确定含油饱和度，区分油、水层、弱水淹层和强水淹层。 矿化度： 盐水和硼对C/O的影响不大，但对俘获Si/Ca曲线有较小的影响。
岩石非有效孔隙度评价方法
岩石非有效孔隙度评价方法岩石有效孔隙度是岩石表面科学研究中的一个重要概念。
有效孔隙度是指应力条件下在岩石表面上的有效孔隙的总和。
用途不同的岩石的有效孔隙度也不同，如建筑用石头，油田用石头，水文情况分析，地质探测，前期资源预测等都需要对岩石有效孔隙度做出准确、精确的评价。
岩石非有效孔隙度评价方法岩石非有效孔隙度评价主要有以下几种方法：1.区孔隙度评价法：即通过现场技术手段（如管道技术、采空技术），根据不同的岩石类型，采集不同的岩石样本，对采集的岩石样本进行分析，计算出孔隙度的大小，以及存在的具体有效孔隙的类型和数量，从而进行孔隙度的准确、精确评价。
2.接观测方法：即在岩石模型（如石英砂岩模型）上采用光学显微镜对岩石结构形态进行真实观测，对岩石表面有效孔隙度进行具体的可视化评估。
3.射法：即利用X射线照射岩石样本，根据X射线散射角度以及其透射强度等信息，将岩石中有效孔隙度的计算和评价纳入考虑，从而准确、精确地评估岩石有效孔隙度的大小。
4. CT技术：即采用CT（Computer Tomography）技术，对岩石样本进行三维图像的采集，再根据岩石表面的结构特征，结合CT技术采集到的三维数据，进行有效孔隙度评估工作，从而准确、精确地评估岩石有效孔隙度的大小。
岩石非有效孔隙度评价的应用1.于油气勘探的研究，岩石非有效孔隙度评价对于勘察油气的储层情况是至关重要的，可以准确掌握油气储层的有效孔隙度，更准确的预测油气的资源量，从而规划钻探路线，提高石油勘探的成功率。
2. 为了准确地估算岩石中水的流动特性，有效孔隙度的评估对于准确掌握水文情况也是必不可少的，可以有效预测水文情况，从而帮助决策部门更清晰、准确的掌握岩石溶液和水文联系情况。
3.于地质工程勘探，有效孔隙度的评价可以更清楚地了解岩石的结构，以及岩石中存在的可以用于地质工程勘探的实体物质的位置，从而更好的规划地质工程勘探的路线，提高波状勘探的准确率。
4.于岩石探测与勘查，有效孔隙度的评价可以有效的准确掌握岩石中可以利用的实体物质的位置和数量，从而辅助开发、利用岩石资源，遂行更有效的资源预测和评价。
碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究
碳氧比能谱测井解释中扩径影响校正方法研究王艳萍【摘要】碳氧比(C/O)能谱测井应用于套管井时，除受地层孔隙度影响，还会受到井径、套管尺寸、水泥环厚度等井眼条件的影响，使得在井径扩径处计算的剩余油饱和度(S or )准确性降低。
通过采用在同井选择受不利因素影响最小的纯泥岩层的R COIR (远 C/O 非弹计数率)和 R LIRI (远 Ca/Si 非弹计数率)，分别做 R COIR-(d h —d b )(井眼直径与钻头直径的差)和 R LIRI-(d h —d b )的交会图，拟合得到 R COIR 、R LIRI受水泥环影响的校正值，得到准确的地层 C/O、钙硅比(Ca/Si)参与 S or 的计算。
该方法消除了 C/O 资料受井眼扩径和水泥环增厚的影响，提高了S or 的计算精度，应用效果较好。
【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2016(013)011【总页数】3页(P1-3)【关键词】C/O 能谱测井;扩径影响;水泥环增厚;剩余油饱和度【作者】王艳萍【作者单位】中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁盘锦 124011【正文语种】中文【中图分类】P631.84碳氧比(C/O)能谱测井是通过测量14.1MeV的脉冲中子在地层中激发出的非弹性散射伽马射线、俘获伽马射线等的能谱，来分析和确定地层的岩性和含油饱和度的一种测井方法。
它不受地层水矿化度影响，在套管中直接测量储层剩余油饱和度(Sor)，根据其大小还可以判断油层的水淹程度、划分油水层、确定油水界面以及进行潜力层挖潜等[1]。
C/O能谱测井主要应用于套管井中，因此除受地层孔隙度影响外，井径、套管尺寸、水泥环厚度、井内流体性质等都对C/O测量有较为明显的影响。
当井径发生明显扩径时，水泥环厚度明显增加，仪器的灵敏度下降；而伽马能谱记录了大量的水泥环信息，水泥环越厚，干扰计数越多，而真正来自地层的有用计数相对减少，这时根据C/O计算出的Sor的准确性就大大降低[2]。
碳氧比能谱测井的特点及实际应用
碳氧比能谱测井的特点及实际应用姜占西;王祝文【摘要】对碳氧比能谱测井的原理及特点进行了简单的介绍,分析了碳氧比能谱测井中的各种影响因素;结合工作实际,重点介绍了碳氧比能谱测井资料在油田中的具体应用.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2005(029)001【总页数】3页(P47-49)【关键词】石油勘探;测井;能谱;碳氧比【作者】姜占西;王祝文【作者单位】吉林大学,地球探测科学与技术学院,吉林,长春,130026;大庆测井公司,黑龙江,大庆,163412;吉林大学,地球探测科学与技术学院,吉林,长春,130026【正文语种】中文【中图分类】P631.6经济的高速发展，对石油天然气的需求日益增长，目前，我国已成为石油进口大国。
对于石油地质工作者来讲，增大油气勘探力度，寻找新的油储，合理开采现有的油藏成为当前重要目标。
在油气开采的中后期，监测石油产量、观察油气层动态、准确了解储集层油水分布状态、确定水淹层的剩余油饱和度，是合理开发油田、提高油气采收率的重要课题。
常规的测井方法很难解决这些问题，尤其是在投入生产的套管井中，更难以解决这些问题。
而碳氧比能谱测井方法具有的特点使它能够解决油田勘探、开发、生产、监测等过程中的一些关键问题。
总结碳氧比能谱测井在油田中的具体应用，对于油田的开发和发展都具有十分重要的意义。
碳氧比能谱测井方法，是从实验室的方法开始研究的；仪器的试验，国外是从20世纪50年代开始的。
我国是从20世纪60年代开始才对该方法进行研究。
大庆测井公司先后研制了NP-4、NP-5、NP-6、NP-7、SNP-1、SNP-2等型号的碳氧比能谱测井仪及高精度碳氧比能谱测井仪、双探头碳氧比测井仪、伴随粒子碳氧比测井仪和小井眼碳氧比测井仪。
仪器经历了由点测到连续测量、由模拟传输到数字传输、由浅井到深井、由低温到高温的不断完善和发展过程。
目前，碳氧比能谱测井在大庆油田被广泛应用。
碳氧比能谱测井原理是利用快中子与地层相互作用的非弹性散射理论，即当快中子入射地层时，与地层中元素的原子核发生非弹性散射，原子核处于激发态。
碳氧比能谱测井信号的采集与处理
碳氧比能谱测井信号的采集与处理摘要：碳氧比能谱测井技术是目前针对油田开采的主要测井技术之一，碳氧比能谱测井技术通过反馈回来的信号分析矿井的碳氧比，计算建立了计算泥质含量、粒度中值、孔隙度、束缚水饱和度、渗透率等等参数来建立数据解释模型，通过对模型的精确计算与系统的分析来对地质效果进行统计分析来进行实际施工指导，通过大量的碳氧比能谱测井工程的实践例子表明碳氧比能谱测井技术为油田的开发初期、加密调整以及综合实施方案的制定提供实际的资料依据，这是其他的测井技术的所无法替代的优势，通过碳氧比能谱测井信号纵向分析粒子的碳氧比，表明过碳氧比能谱测井方法具有较高的纵向分层分析能力，是目前油田后期开发的首选测量技术。
关键字：碳氧比能谱测井信号采集与处理我国的油田开发一直是国家与社会的关注重点，油田开发在进入中后期时需要对油田进行重新测定，因此对于重新评价那些已经部分枯竭的老油层是油田开发的后期工作重点，使用碳氧比能谱测井技术对成熟的产油区中以及老井中遗漏掉油的含油层进行深入的测量，在开发区域中监测产油量和油层的开采情况等应用都是广泛的。
通过在已下套管井中测量油层，确定目前所发现的储集层含油饱和度以及监测油层水淹状况和油水动态变化等等，来采集油田的实际参数数据，近年来碳氧比能谱测井技术虽然解决了一系列地质问题，但是测井解释符合率偏低，所以对于这个现象，进行全面分析，确保在碳氧比能谱测井技术的实际效果。
一、碳氧比能谱测井技术的现状碳氧比能谱测井技术的主要理论就是快中子非弹性散射理论。
当探测器子源向地层发出发射出14Mev的特快中子，中子在地层中会与地层元素的原子核发生之间发生非弹性散射反应伴随高能量的伽马射线的释放，但是油层与水层的区分由C、O元素随着非弹性散射反应所诱发的伽马射线各自具有不同的能量和明显的特征峰值来进行判断。
伽马射线具有很强的穿透能力，几乎不受套管水泥等屏蔽等障碍物的阻隔，可直接穿透地表，探测到来自地层的响应，所以碳氧比能谱测井技术对已下套管井中的油层探测，确定不同开发时期的油层的剩余油饱和度，是目前一种有效的监测油藏动态方法。
高精度碳氧比测井技术在文33块沙二下油藏的应用
高精度碳氧比测井技术在文33块沙二下油藏的应用摘要：长期以来对剩余油的认识仅仅局限于动态人员的地质分析和新钻井测井资料的应用，缺乏其它方面监测资料的对比验证，严重影响了油藏开发中后期对剩余油的认识和挖潜，油藏综合治理和整体调整的效果也是逐年变差，油藏开发处于低效状态。
高精度碳氧比能谱测井是确定套后剩余油饱和度一种有效的测井方法。
对于渗透性较好的储集层剩余油饱和度监测效果尤其明显，特别是观察层内剩余油分布有重要意义。
关键词：高精度碳氧比测井技术；文33块沙二下油藏；开发中后期高含水；测井方法文南油田文33块沙二下油藏区域构造位于东濮凹陷中央隆起带文留构造南部，是文南地堑的西北部分，西以文东大断层为界，东以文70断层与文72断块区分隔。
含油面积*ｋm2，动用石油地质储量1275×104t，开发层位为下第三系沙河街组沙二下亚段，油层埋深2520－3050m，分s2下1－3、s2下4－5、s2下6-8三套层系开发。
标定可采储量*×104t，标定采收率*%。
由于调整治理频繁，且每次调整治理的侧重点不同，因而导致油藏层间和平面矛盾突出，油水关系复杂，不同类型的剩余油分布零散，认识难度逐年增大。
曾经进行过普通碳氧比测井、中子寿命、硼中子、氯能谱等技术的应用，但是由于文33沙二下油藏高温、高压、高矿化度的流体性质导致资料的可用度十分差，因此都没有能够推广应用，原有饱和度监测技术无法满足油藏剩余油研究需要，继而引进高精度碳氧比能谱测井。
高精度碳氧比能谱测井是确定套后剩余油饱和度一种有效的测井方法。
1 概述文南油田文33块沙二下油藏1982年编制初步开发方案，1983年4月正式投入开发，1984年试注，1985年全面注水，1991年后油藏进入综合治理阶段，油藏先后经历了以下四个开发阶段：产能建设阶段（1983年4月至1985年5月）、高产、稳产阶段（85年6月至89年7月）、产量递减阶段（1989年8月至1995年12月）、综合调整治理阶段（1996年1月至目前）。
RMT测井的几种特殊应用
RMT测井的几种特殊应用沈付建;张林周;张唯聪;刘宪伟【摘要】RMT(Reservoir Monitor Tool)测井受井眼流体、储层性质、套管沾污等因素影响较大,为提高RMT测井资料的解释精度,必须充分利用RMT测井资料的各种信息.介绍了RMT测井的几种实例.氧活化指数曲线OAI(Oxygen Activation Index)能够定性指示生产层出水层位,消除剩余油饱和度解释时大孔道造成的误解,识别由于固井质量差造成的管外窜槽;利用碳氧比曲线异常,识别静液面深度及井眼内油帽深;依据RMT测井曲线对煤层物理、化学性质的反映特性能够有效判断煤层;RMT测井中近与远探测器非弹计数率比(RIN)、近与远探测器俘获计数率比(RNF)、远探测器非弹与俘获计数率比(RICF)等辅助曲线随地层密度和孔隙度变化,通过曲线叠加能够定性识别气层.%To improve log interpretation accuracy, we must make full use of all kinds of RMT (Reservoir Monitor Tool) logging data information, because the logging method is influenced by the borehole fluid, reservoir properties, casing contamination and other factors. Several special applications of RMT logging are introduced, such as, oxygen activation index(OAI) curves can qualitatively indicate reservoir water-out layer, and eliminate the impact of macro-pore path on the residual oil saturation interpretation, and also identify outside casing channel. The depth of static liquid level and oil cap within the borehole can be,confirmed by abnormality of C/O curves. Based on physical and chemical properties reflected by RMT logging curves, coal layers can be estimated availably. RINC ratio near/far inelastic), RNF( ratio near/far capture) and RICF(far ratio inelastic/capture) auxiliary curves change withthe variations of formation density and porosity, and gas layers can be qualitatively distinguished by overlapping the curves.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2011(035)006【总页数】4页(P599-602)【关键词】RMT测井;出水层位;窜槽;煤层;气层【作者】沈付建;张林周;张唯聪;刘宪伟【作者单位】大庆油田测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453;大庆油田测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453;大庆油田测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453;大庆油田测试技术服务分公司,黑龙江大庆163453【正文语种】中文【中图分类】P631.81RMT（Reservoir Monitor Tool）测井仪是哈里伯顿公司1998年推出的脉冲中子能谱测井仪，具有碳氧比、中子寿命和能谱水流3种测井功能。
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利用碳氧比测井数据获得岩性不相关孔隙度指数
刘富华
1 南京大学地球科学与工程学院
2 中核坤华能源发展有限公司
DOI:10.32629/gmsm.v2i2.110
[摘 要]碳氧比能谱测井数据在解释过程中通常只利用能谱数据获得地质信息,其时间谱仅在控制中子发生器激发逻辑上产生作用。
利用碳氧比能谱测井γ计数时间谱数据进行处理和分析,可以得到岩性不相关孔隙度指数。
通过比较岩性不相关孔隙度指数和由能谱分析获得的含H指数,得到的岩性不相关孔隙度指数更能反映地层真孔隙信息。
[关键词]碳氧比能谱测井；时间谱；岩性不相关孔隙度指数；岩性相关孔隙度指数；岩性指数
1 中子与地层的反应及γ射线的释放
1.1中子与地层的反应
除了地层原本就含有的自然γ之外,碳氧比能谱测井探测的更多是由于快中子在进入地层之后与地层物质发生的一系列反应所释放出的γ射线[1,2]。
通常所提到的中子的能量都是指中子的动能En=mv2/2。
按照能量大小可以将中子划分为[3]：快中子(En>0.5MeV)、中能中子(0.5MeV >En>1KeV)、慢中子(En<1KeV)。
每一种中子所对应的能量并不是确定的,因为在温度不同的情况下中子的活性就会不同,在本文中采用25℃的时候各类中子对应的能量。
碳氧比测井中脉冲中子源发射出能量为14MeV的快中子,快中子射入地层之后,与地层中的物质发生一系列核反应,反应过程如下：
(1)快中子非弹性散射：快中子被靶核吸收形成复核,而后再放出一个能量较低的中子,靶核仍处于激发态。
这种处于激发态的
原子核通过放射γ粒子的方式回到基态；
(2)快中子对原子核的活化：快中子与某些原子核反应生成新原子核,有些是放射性核素,以一定的半衰期衰变,并发射出β或γ粒子；
(3)快中子的弹性散射及其减速过程：中子和原子核碰撞后,系统的总动能不变,中子所损失的动能全部转换变成反冲核的动能,而反冲核仍处于基态；
(4)热中子在岩石中的扩散和被俘获：最后当中子的能量与组成地层的原子达到热平衡状态时,中子不再减速。
热中子被俘获时释放出γ粒子。
碳氧比能谱测井仪通过探测地层中的γ粒子,分析得到非弹性散射γ能谱和俘获γ能谱。
通常碳氧比能谱测井仪在发射快中子的同时记录非弹和俘获复合谱,在发射间隙记录俘获谱,经过处理可以得到非弹谱。
图1为同一测量点处记录的非弹谱、俘获谱和时间谱。
图1 同一测量点的非弹、俘获和时间谱
1.2中子衰减在γ计数时间谱上的反映
由图1可知,在计数上升(发射中子)的过程中受非弹和俘获双重影响,而在计数下降的过程中所记录的技术主要是俘获的响应。
因为γ计数率和地层中含中子数量呈正相关,因此俘获γ射线探测过程中的数量衰减说明了地层内中子
数量的减少。
图2
和图
3分别是在0孔隙度和10%孔隙度条件下中子速度和中子计数关系的示意图,图中不同颜色的曲线表示在某一时刻中子在速度域上的分布与其计数之间的关系。
在快中子发射
100μs之后,中子就基本处于速度分布固定的麦
克斯韦分布上。
此时中子已经几乎全部减速为热中子,其速度分布只与介质的温度有关。
由此可以断定,在中子脉冲发
射停止后到中子达到稳态之前地层中的主要发生超热中子
与地层介质间的弹性散射。
图2 零孔隙度岩层中子计数和速度的关系
图3 10%孔隙度岩层中子计数和速度的关系 因为碳氧比能谱测井仪的脉冲周期同样为100μs,可以认为在俘获γ测井时地层中超热中子与地层介质间发生的弹性散射是中子数量衰减的主要原因。
中子在弹性碰撞中最大能量损失如(1)式所示：
2max
0111A E E A ⎡⎤
-⎛⎫=-⎢⎥ ⎪+⎝⎭⎢⎥⎣⎦ (1)
(1)式中：A—靶核质量数 E0—中子初始能量 通过上式可以推导中子在弹性碰撞中平均能量损失如(2)式所示：
()
2
21A
E E A =
+ (2)
由公式(1)和(2)易知靶核质量越小,中子能量损失越大。
故质量数小的原子越多,超热中子衰减的越快。
地层孔隙中的流体主要是烃及水,包含大量的H 原子,而岩石骨架中原子的原子核质量数较大。
所以孔隙度越大含有的H 原子越多,对中子的能量衰减越明显。
超热中子的衰减速度会直接影响被俘获的热中子数量,也就间接反映在了时间谱俘获区间γ计数的衰减上。
2 岩性不相关孔隙度指数获得与分析
2.1基于时间谱分析获得岩性不相关孔隙度指数 图4为一个测量点上记录的γ计数时间谱,记录宽度为100μs,分256道记录。
横轴为时间记录点,纵轴为每一时刻对应的γ计数值。
选择时间谱中第76到地200时间记录道的数据
图5 γ计数衰减谱
每一个测量点都能获取一个γ计数衰减谱,通过将每一个衰减谱分为两部分(本研究将衰减谱分为1至62道和63至125道两部分),每个部分的计数分别求和,之后再计算两部分的比值,就能得到一个代表γ计数衰减速度的指数。
所有测量点所对应的γ计数衰减指数组合在一起将形成一条γ计数衰减曲线。
这条曲线反映了地层内超热中子弹性散射发生过程中中子数量减少的情况。
如果某一测量点目的地层中H 元素含量较多,则探测到的γ衰减谱中显示的衰减速度快,其在曲线上对应的值较低,反之对应的值会较高。
因而这条反映地层含H 元素含量的曲线可以称为岩性不相关孔隙度指数曲线。
如图6所示,横坐标为深度,纵坐标为对
应深度的岩性不相关孔隙度指数。
图6 岩性不相关孔隙度指数曲线
2.2 基于能谱分析的含H 指数曲线的获得
碳氧比能谱测井仪记录的俘获谱信息中可以获取含H 指数。
通常碳氧比的能谱分析采用能窗法,就是分析中子与地层中不同元素之间发生非弹散射和俘获效应时放出的γ能量值的不同,在非弹谱和俘获谱上分别划定对应的能量区域来代表该元素在地层中的含量。
表1为H、Si 和Ca 在俘获谱上对应的能窗和该能窗在能谱上对应的能量道址的范围。
表1 H、Si 和Ca 在俘获谱上的对应信息
地层元素H Si Ca 能窗范围（MeV）2~2.58 2.91~5.32 5.34~6.81能量道址
51~66
74~736
137~174
由于Si 和Ca 是地层岩石主要组成元素,因此H/(Si+Ca)能反映
地层中H元素的含量。
将其计数按照H/(Si+Ca)进行计算,可以得到相应测量点的含H指数。
得到含H指数曲线如图
7。
图7 能谱孔隙度指数曲线
2.3岩性不相关孔隙度指数与含H指数对比
放射性测井都会面临放射性统计起伏问题,除了用低速测量来增加计数率降低统计起伏以外,也有利用后续处理以减小统计起伏的影响的方法。
碳氧比能谱测井仪采用能窗法对获得的谱信息进行处理。
在能窗的选取中首先要达到能反映一种元素的能量的计数尽可能的包括在能窗内,其次还要考虑减少其他能量相近的由其他元素所发射出的γ计数的干扰。
这两个过程是相互矛盾的,因此通过能窗选定的计数中除了有目的元素的γ计数自身统计起伏的影响还掺杂其他元素γ计数的影响。
通过分析γ计数时间谱却利用了在衰减过程中所有的γ计数。
尽可能多的计数能够很好的消除统计起伏的影响,因此通过时间谱分析获得岩性不相关孔隙度指数有更好的指示地层孔隙度信息的能力。
比较图6和图7两种孔隙度指数曲线,二者在整体大趋势上有一定的相关性,但是两条曲线在细节上有比较多的不同,这是因为：
(1)能谱孔隙度指数在计算的过程中除了与地层中H含量相关之外还与Si和Ca的含量相关,因此当地层的岩性界面变化时,也将对含H指数曲线值造成影响；
(2)岩性不相关孔隙度指数虽然是间接反映地层的孔隙
H元素的含量有关,因此岩性不相关孔隙度指
通过上述分析可知,岩性不相关孔隙度指数曲线相比能
在判断
3 结论
碳氧比能谱测井思想从50年代提出以来,其主要的地质信息的获得和解释思路都是从能谱分析上入手。
碳氧比能谱测井的能谱资料的深入开发和应用已经得到了很大的发展,但是γ计数在时间域上的分析却发展甚少。
本文利用碳氧比能谱测井仪的γ计数时间谱数据进行分析处理,获得了岩性不相关孔隙度指数,认识了其地质意义和其在测井解释及地层评价中应用的可行性。
证明了碳氧比能谱测井的时间谱资料中同样能够获取地层孔隙度信息。
通过本文中介绍的处理方法和手段所得到的岩性不相关孔隙度指数丰富了碳氧比能谱测井所获得的信息,在测井解释和地层评价的过程中也将有良好的应用。
对那些没有进行过裸眼井放射性测井系列的生产井,也可以在进行碳氧比能谱测井的同时获得其孔隙度信息。
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