12中子测井讲解
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中子测井 Neutron log
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
中子测井
1、中子测井方法分类
中子
原子核
电子
通常中子与质子以很强的核力结合在一起，形成稳定的原子核。 要使中子从原子核里释放出来，就必须供给一定的能量。如果使原子
核获得的能量大于中子结合能，中子就可能从核中发射出来。
可以用α粒子、氘核d、质子p或γ光子轰击原子核，引起各种核 反应，使中子从核内释放出来。这种产生中子的装置称中子源。
显然A越大的元素，中子与它碰撞时能量损失越小。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
在实际弹性散射过程中，中子与靶核并不总是正面碰撞，因此，
每次碰撞后，中子损失能量并不相同，这与散射角有关。
当快中子与原子核碰撞多次，使中子能量降低为 0.025电子伏
特时，这时的中子为热中子。
通常可以利用宏观弹性散射截面来描述这个减速过程。
慢中子：能量小于100电子伏特；
其中0.1—100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。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
3种作用形式
① 非弹性作用：高能快中子与原子核碰撞 (先吸收形成复核->放 出低能中子和非弹散伽马射线)； ② 弹性散射：系统总能量不变。快中子与靶核发生碰撞后中子和 靶核的总动能不变，中子能量继续降低、速度减慢，损失的能量 转变为靶核的动能，靶核仍处于基态。 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，其他物质靶核由于俘获中子后则处于激发
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。
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源
由于不同能量的中子与原子核作用时有着不同的特点，所以通
常根据中子的能量大小，可以把它分成几类： 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；
中子变为热中子之后，就象分子热运动一样在物质中进行扩散， 当它再与原子核发生碰撞时，失去和得到的能量几乎相等。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
描述减速过程的三个重要概念
① 快中子的减速过程
A.微观弹性散射截面：一个中子与一个原子核发生弹性散射的几率 称为微观弹性散射截面δs，单位为巴（10-24cm2）。 B.宏观弹性散射截面：1cm3物质的原子核的微观弹性散射截面之和 叫宏观弹性散射截面Σs。
中子-热中子测井（CNL）—补偿中子测井
Compensated Neutron Log
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源
中子是组成原子核的一种不带电荷的
中性粒子，其质量与氢核质量相近。中子 与物质作用时，能穿过原子的电子壳层而 与原子核相碰撞，所以它对物质的穿透能 力较强。
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源 中子测井所用的中子源有两类：同位素中子源和加速器中子源。 ① 同位素中子源：如镅—铍（Am-Be）中子源，利用镅衰变产生 的α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
百度文库
平均能量约5MeV。
该类中子源的特点是连续发射中子。
② 加速器中子源：（亦称脉冲中子源），如D-T加速器中子源，
中子测井
1、中子测井方法分类
根据中子测井的记录内容：可以将它分为
中子-中子测井 Neutron-Neutron Log
中子-伽马测井 Neutron-Gamma Ray Log
根据仪器的结构特点，中子—中子测井又可分为
中子-超热中子测井（SNP）—井壁中子测井 Sidewall Neutron Log
态，在由激发态向稳定态转变时，则易放出俘获伽马射线。
下面介绍作用的几个阶段
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
3个作用阶段
由中子源发射出来的快中子与组成物质的原子核发生作用，可 以分为以下几个阶段：
① 快中子的减速过程
平均能量约4Mev的高能快中子--→碰撞原子核(发生弹性散射)-→中子一部分能量传给原子核--→成为原子核动能，中子本身的能 量减少，运动速度降低--→继续碰撞其它原子核。反复多次，能量 不断损失，速度不断减慢，最后成为热中子，此过程为快中子减速
中子测井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。
式中A为原子量。
A 1 A 1
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
E (1 ) E1
A 1 A 1
对于氢元素，质量A＝1，因而α＝0，ΔE＝El，即中子与氢核 发生碰撞时，中子就失去全部能量。对于碳元素， A＝12，α＝
0.716，中子与碳核碰撞时，中子损失的最大能量为0.28E1。
过程。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
岩石中不同元素对中子产生弹性散射几
率(散射截面)不同，氢元素弹性散射截面最大。不同元素减速能力 不同，氢原子核对中子减速起主要作用，特别是中子与氢原子核碰 撞，减速成热中子过程最快。因此，高含氢量岩石中，快中子将很 快减速成热中子。 在减速过程中，中子与原子核正面碰撞一次可损失的最大能量 ΔE，有：ΔE=(1-α)E1，式中E1为中子碰撞前的能量，而α为
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
中子测井
1、中子测井方法分类
中子
原子核
电子
通常中子与质子以很强的核力结合在一起，形成稳定的原子核。 要使中子从原子核里释放出来，就必须供给一定的能量。如果使原子
核获得的能量大于中子结合能，中子就可能从核中发射出来。
可以用α粒子、氘核d、质子p或γ光子轰击原子核，引起各种核 反应，使中子从核内释放出来。这种产生中子的装置称中子源。
显然A越大的元素，中子与它碰撞时能量损失越小。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
在实际弹性散射过程中，中子与靶核并不总是正面碰撞，因此，
每次碰撞后，中子损失能量并不相同，这与散射角有关。
当快中子与原子核碰撞多次，使中子能量降低为 0.025电子伏
特时，这时的中子为热中子。
通常可以利用宏观弹性散射截面来描述这个减速过程。
慢中子：能量小于100电子伏特；
其中0.1—100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。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
3种作用形式
① 非弹性作用：高能快中子与原子核碰撞 (先吸收形成复核->放 出低能中子和非弹散伽马射线)； ② 弹性散射：系统总能量不变。快中子与靶核发生碰撞后中子和 靶核的总动能不变，中子能量继续降低、速度减慢，损失的能量 转变为靶核的动能，靶核仍处于基态。 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，其他物质靶核由于俘获中子后则处于激发
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。
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源
由于不同能量的中子与原子核作用时有着不同的特点，所以通
常根据中子的能量大小，可以把它分成几类： 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；
中子变为热中子之后，就象分子热运动一样在物质中进行扩散， 当它再与原子核发生碰撞时，失去和得到的能量几乎相等。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
描述减速过程的三个重要概念
① 快中子的减速过程
A.微观弹性散射截面：一个中子与一个原子核发生弹性散射的几率 称为微观弹性散射截面δs，单位为巴（10-24cm2）。 B.宏观弹性散射截面：1cm3物质的原子核的微观弹性散射截面之和 叫宏观弹性散射截面Σs。
中子-热中子测井（CNL）—补偿中子测井
Compensated Neutron Log
中子测井
学习内容 1、中子测井方法分类 2、中子测井的核物理基础 3、中子-中子测井方法原理 4、中子-伽马测井方法原理
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源
中子是组成原子核的一种不带电荷的
中性粒子，其质量与氢核质量相近。中子 与物质作用时，能穿过原子的电子壳层而 与原子核相碰撞，所以它对物质的穿透能 力较强。
2、中子测井的核物理基础
（1）中子和中子源 中子测井所用的中子源有两类：同位素中子源和加速器中子源。 ① 同位素中子源：如镅—铍（Am-Be）中子源，利用镅衰变产生 的α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
百度文库
平均能量约5MeV。
该类中子源的特点是连续发射中子。
② 加速器中子源：（亦称脉冲中子源），如D-T加速器中子源，
中子测井
1、中子测井方法分类
根据中子测井的记录内容：可以将它分为
中子-中子测井 Neutron-Neutron Log
中子-伽马测井 Neutron-Gamma Ray Log
根据仪器的结构特点，中子—中子测井又可分为
中子-超热中子测井（SNP）—井壁中子测井 Sidewall Neutron Log
态，在由激发态向稳定态转变时，则易放出俘获伽马射线。
下面介绍作用的几个阶段
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
3个作用阶段
由中子源发射出来的快中子与组成物质的原子核发生作用，可 以分为以下几个阶段：
① 快中子的减速过程
平均能量约4Mev的高能快中子--→碰撞原子核(发生弹性散射)-→中子一部分能量传给原子核--→成为原子核动能，中子本身的能 量减少，运动速度降低--→继续碰撞其它原子核。反复多次，能量 不断损失，速度不断减慢，最后成为热中子，此过程为快中子减速
中子测井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。
式中A为原子量。
A 1 A 1
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
E (1 ) E1
A 1 A 1
对于氢元素，质量A＝1，因而α＝0，ΔE＝El，即中子与氢核 发生碰撞时，中子就失去全部能量。对于碳元素， A＝12，α＝
0.716，中子与碳核碰撞时，中子损失的最大能量为0.28E1。
过程。
2、中子测井的核物理基础
（2）中子与物质的作用
① 快中子的减速过程
岩石中不同元素对中子产生弹性散射几
率(散射截面)不同，氢元素弹性散射截面最大。不同元素减速能力 不同，氢原子核对中子减速起主要作用，特别是中子与氢原子核碰 撞，减速成热中子过程最快。因此，高含氢量岩石中，快中子将很 快减速成热中子。 在减速过程中，中子与原子核正面碰撞一次可损失的最大能量 ΔE，有：ΔE=(1-α)E1，式中E1为中子碰撞前的能量，而α为