中子测井

弹性散射的结果是使中子减速。
能量较低的快中子（5mev以下）通常 以这种作用为主。
一、中子源及岩石的中子特征 ①快中子与地层间的作用
使原子核活化：
快中子与稳定的靶核作用，生成新的 放射性核素，新的放射性核素发生核衰变 产生伽马射线。
活化作用的结果：
Ⅰ中子被吸收 Ⅱ产生伽马射线（称为活化伽马射线）
一、中子源及岩石的中子特征
e r1 / Le e r1 / Lt K1 KQL N t1 2 2 r1 4Dt ( Le Lt ) r1
2 t
r2 / Le r2 / Lt K1 KQL2 e e t Nt2 2 2 r2 4Dt ( Le Lt ) r2
地层中是否存在使中子容易发生非弹性
散射和弹性散射的核素；
中子与核素之间每发生一次作用，其能量损
失的多少。
一、中子源及岩石的中子特征
⑤地层的减速特性
研究结果表明：
中子与氢核发生弹性散射的几率最大（45%）
中子与氢核每发生一次散射损失的能量最大
（≈100%） 所以，地层对快中子减速能力主要取决于地 层中的含氢量。含氢量越多，则对快中子的减速 能力越强。
N f (H )
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
④超热中子的测量结果（计数率）：
N f (H )
H (1 )H ma H f
对于某一类岩石，Hma= C1，当Hf=C2时， H的值的高低就仅由φ决定。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
⑤超热中子的输出（记录的内容）： 在已知岩性和孔隙流体的条件下用各种 孔隙度的岩石对测井值进行刻度就可确定：
一、中子源及岩石的中子特征 ③热中子与地层的作用 可以看出热中子被俘获的结果： Ⅰ热中子被吸收 Ⅱ 产生伽马射线（俘获伽马射线）
一、中子源及岩石的中子特征
④测井过程中中子与地层间的作用 目前中子测井所用的中子源产生的中子是 快中子（能量较高），其中子与地层之间发生 非弹性散射、弹性散射和活化作用，减速为中 能中子和超热中子。 中能中子、超热中子与地层之间发生弹性 散射和活化作用，减速为热中子。 热中子在地层中要从浓度高的地方向浓度 低的地方扩散。在扩散的过程中被原子核（靶 核）俘获。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
②地层中的含氢指数
H (1 ) H ma H f
岩石的含氢指数取决于岩性、孔隙度及 孔隙流体的性质。 所以对地层中的含氢指数进行研究就可 以研究地层的岩性、φ、孔隙流体的性质等 问题。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
③超热中子的计数率与地层含氢量的关系： 超热中子测井所选择的源距（L）使超热中 子计数率与地层的含氢量有如下的关系： 含氢量越大，超热中子的计数率越低，含 氢量越小，超热中子的计数率越高。
M ——介质的分子量
——每个分子中的氢核数
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
②地层中的含氢指数 1 H 9 Ⅰ淡水的含氢指数（H2O） ： w 18 2 1
w (1 p) 1 Ⅱ 盐水的含氢指数 ：H w
其中：p——溶液的矿化度 Ⅲ 石油的含氢指数（nCH2）：
然气具有小的氢密度而预期要大得多，把充满
⑴井眼的影响 ①井壁的弧度与仪器的弧度不 符或井壁不平时，测得的孔 隙度偏大。 ②扩经时，（Ⅰ严重扩径，Ⅱ 未扩径与扩径处的分界处） 使测得的孔隙度偏大。
⑵泥饼的影响
泥饼越厚，使测得的孔隙度 越大。
三、热中子测井（补偿中子测井CNL）
热中子测井是探测热中子的 密度以了解地层减速特性，从而
研究地层的测井方法。
四、中子伽马测井（NG）
原理
②地层中的含氯量（俘获特性） 中子只有被俘获后才能产生的伽 马射线。显然俘获伽马射线的强度与 地层中的含氯量有关。 含氯量越高，其产生的伽马射线 的强度就应越大。
四、中子伽马测井（NG）
原理
中子伽马测井记录的是与俘获伽马 射线强度成正比的计数率。 所以有： （减速特性，俘获特性） N f 单位：①脉冲/分 ②条件单位：仪器在淡水中的 测井值

原理
其中： Q ——源强
Lt , Dt ——分别为热中子扩散长度和扩散系数
Le ——由快中子减速为超热中子的减速长度
r1 , r2 ——分别为两个源距
K1 , K ——比例系数与探测效率、井眼影响等有关。
三、热中子测井（补偿中子测井CNL）
原理
⑵两种不同源距的探测器的计数率的比值
非弹性散射
非弹性散射的结果是：
Ⅰ相当于中子被减速
Ⅱ产生伽马射线（非弹性散射伽马射线）
一般能量极高的快中子（14mev）发生这种
作用的几率最大。
一、中子源及岩石的中子特征 ①快中子与地层间的作用
弹性散射：
快中子碰撞靶核，使中子能量降低， 靶核的能量增加（但仍处于基态），中 子与靶核的总功能不变。
三、热中子测井（补偿中子测井CNL）
原理
①地层中的热中子密度： 探测器周围的热中子是由中子源产 生的快中子减速而来的。地层中的热中 子密度越高，则探测器接收到的热中子 数越多 。 对于长短源距的两个探测器，其计 数率分别为：
所以
N t F（地层的含氢量，含氯量）
三、热中子测井（补偿中子测井CNL）
一、中子源及岩石的中子特征
⑥地层的俘获特性 不同的地层对热中子俘获能力不同，即 热中子的寿命不同。它取决于地层中是否存 在容易俘获热中子的核素。
研究结果表明：
一般沉积岩中氯元素最容易俘获热中 子（俘获截面最大32）， 所以，地层对热中子的俘获能力一般主 要取决于氯元素的含量。氯元的含量越多， 热中子的寿命越短。
四、中子伽马测井（NG）
中子伽马测井是沿井身测量中子 俘获伽马射线的强度来研究地层的 一种测井方法。
四、中子伽马测井（NG）
原理
①地层的减速特性（含氢量） 俘获伽马射线的强度是由热中子被俘 获所产生的，显然其强度与热中子的数量 有关，而热中子的数量取决于地层减速特 性。 测井时一般选用长源距。在长源距的 条件下，地层的含氢量越低，俘获伽马射 线的强度应越强。
F (N )
目前测井刻度一般是在石灰岩中进行 的，所以超热中子测井输出的是视石灰岩 孔隙度。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
曲线形状及影响因素
曲线的特点： ①对于厚层是半幅点 对应于层界面 ②地层中部的测井值 最能反映地层的真 实情况。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
曲线形状及影响因素
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
超热中子测井是探测超热中 子密度以反映地层对中子的减速 特性（能力），从而研究地层的 测井方法。
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
①含氢指数的概念
含氢指数（H）是指一立方厘米介质 中的氢核数与同体积淡水中的氢核数的 比值
b H 9 M
其中： b ——介质的体积密度
第三节 中子测井
中子源及岩石的中子特征
授 课 内 容
井壁中子测（SNP)
补偿中子测井（CNL) 中子伽马测井
教 学 重 点
补偿中子测井的原理
补偿中子测井的应用
第三节 中子测井 中子测井是以中子源产生的中子与地
层间的相互作用为基础来研究地层的
一类测井方法。
中子测井属于核测井的范畴。
一、中子源及岩石的中子特征
CNL与SNP的区别
①探测对象不同。 ②研究地层减速能力的依据不同： SNP依据超热中子计数率； CNL依据两个探测器的热中子计数率的比值 ③两种测井的应用的效果不同： ⅠCNL的探测范围大，所以受井眼及泥饼的 影响相对SNP要小 ⅡCNL探测器的计数率高，精度高，使测量 误差相对于SNP要小 所以，CNL相对于SNP要好。
五、中子测井应用 2：应用
②判别高孔隙度气层
气层的含氢量<<油、水的含氢
量，所以气层的 N 与相同孔隙度的
水层和油层相比偏低。
五、中子测井应用
五、中子测井应用
五、中子测井应用
③确定储集层的真孔隙度
应用
井眼影响的校正
根据仪器及井眼条件选择合适的经验公 式或图版 泥饼影响的校正（选择合适的经验公式或图 版） 经过井眼、泥饼之后获得的孔隙度值只是不 受井眼、泥饼影响的视石灰岩孔隙度，而不是 地层的真孔隙度。
H oil n2 9 oil 1 n(12 2)
二、超热中子测井（井壁中子测井SNP）
原理
②地层中的含氢指数
Ⅳ天然气的含氢指数（一般指甲烷CH4） ： 4 Hg 9 g 2.25 g 1 12 4
v骨架的含氢指数： 不同的骨架含氢指数不同，其含氢指 数记为Hma
五、中子测井应用
岩性影响校正
应用
岩性影响是指中子测井仪用石灰岩作为 刻度标准而引入的影响。
一般砂岩CNL , SNP 偏小 白云岩CNL , SNP 偏大
五、中子测井应用
泥质和油气影响校正
应用
泥质含氢指数大，含泥岩石总孔隙度ФN大 于岩层有效孔隙度。
含油地层
N （ 1 S hr ) Nf Vsh Nsh S hr Nh Nf , Nsh , Nh为泥浆滤液、泥质和烃 中子孔隙度
一、中子源及岩石的中子特征
④测井过程中中子与地层间的作用 中子与地层之间的作用分为两个阶段： ①中子与地层之间发生非弹性散射、弹 性散射和活化作用，而逐渐损失能量—减速 过程； ②热中子在地层中要从浓度高的地方向 浓度低的地方扩散—扩散过程。
一、中子源及岩石的中子特征
⑤地层的减速特性