地层元素测井技术的发展及其应用
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的时 间 内 （ １ ～２ ｇ ｓ ） 与地层 物 质 的原 子 核发 生 非 弹性 散
Ｓ ｃ ｈ ｌ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｇ ｅ ｒ 公 司的Ｅ Ｃ Ｓ仪 器 主 要 南 ５ ９ ２ ＧＢ ｑ
（ １ ６ ｃ ｉ ） 的 ” Ａ 一 。 Ｂ 中子 源 和 １ 个Ｂ ＧＯ 晶体 探 测 器组 成
素， 可 得 到 造岩 元 素 的演 化 规律 ， 同时 又 能分 析地 质 历
史。 １ 地 层 元素 测 井的 工作原 理及 仪 器指 标
１ ， １ 工 作原 理
仪 器 可 以测 量 多 种 元 素 。使 用 的是 。 “ Ａ 一。 Ｂ 中子 源 ，
其 具有 体 积 小 、 放射 性 活 度 大 、 半 衰期 长 、 中子 能量 范
射， 在 这个 过程 中靶 核 吸 收快 中子 形 成 复 核并 释 放 出
一
最 大 和 最 小 井 眼尺 寸 为 ５ ０ ０ ｍｍ、 １ ６ ５ ａｍ。 测井 不 会 受 ｒ 可 以对 多种 元素 进行 岩性 评 价 ］ 。
个 低 能 的 中子 ， 处 于激 发 态 的靶 核 释 放 激 发 能 回到
测 井的发 展 未 来进 行 了展 望 。 关键 词 ： 地层 元 素测 井 ； 地 层 元素 测 井仪 器 ； 矿 物含 量 中图分类 号 ： Ｐ ６ ３ ４ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ７ — ０ ０ ７ ８ — ０ ５
（ 图１ ） 。利 用 探 测 器 记 录 ２ ５ ４ 道Ｙ 能谱 ， 每 种 元 素 都 会
产 生 特征 伽 马射 线 ， 计 数率 与 元 素 的丰度 成 比例 。
Ｅ Ｃ Ｓ 仪器是从 Ｇ Ｉ Ｔ和Ｒ ｓ Ｔ （ Ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ） 发展起来 的， 其
主要 参数 有 ： 外径 １ ２ ７ ｍｍ， 长约 ３ ． １ ｍ， 重１ ３ ８ ｋ ｇ ， 适 用 的
前 人 将 核 技 术 应 用 到 测 井 中发 展 出 了核 测 井 技 术， 核 测井 是 核技 术 与测 井 技 术相 交叉 的技 术 ， 其 目的 是 探 明地层 中物 质构 成 的情 况 。传统 的测井 方 法 利用 物质 的某 一属 性 的参 量 判 断并 推算 物 质 构成 。 中子测 井 是 用 中 子 源作 为放 射 源 的放 射 性 核 测 井 技术 ， 由 于 中 子是 中性 粒 子 ， 不带 电， 质量大 ， 这 些性 质 使 得 中子 的穿 透 能力 强 ， 不 易 受 到井 眼 中 的物质 的影 响 ， 可得 到
围大等优点 Ｅ ２ ］ 。Ｂ Ｇｏ 晶体 探 测 效 率 高 ， 纯度高 ， 杂 质
少， 还具 有 很强 的抗 潮 解 能力 ， 可 以探 测 并 记 录非 Fra Baidu bibliotek性
散射伽马能谱和俘获伽 马能谱 。地层元素测井仪器可 以 和 多种 测 井 仪 联 合 测量 ， 而 且 不 受井 眼 和 泥浆 类 型
地 层元 素 测 井用 来 记 录 射 线谱 的 仪 器 主要 南中
子 源和 Ｂ ＧＯ （ Ｂ ｉ Ｇｅ 。 Ｏ ： ） 晶体探 测 器组 成（ 见图 １ ） 。该
更多地层 中的有用信息 ， 现代石油测井 中不可缺少 的 测 井 技 术 。地 层元 素 测 井就 是 利用 中子 与地 层 的相 互 作 用 发 展起 来 的 测井 技 术 。这 种方 法 直 接分 析 造 岩元
７ ８
西部 探矿 工 程
２ ０ １ ７ 年第７ 期
地 层 元 素 测 井技 术 的发 展 及 其应 用
郭 宇 ， 杜 洋
（ １ ． 东 华理 工大 学地 球 物理 与测控 技 术 学院 ， 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ １ ３ ； ２ ． 东 华理 工 大学核 科 学 与工程 学 院 ， 江西 南 昌３ ３ ０ ０ １ ３ ） 摘 要： 地层 元 素测 井是 通过 测 量 中子 与地层 物 质 的原子 核发 生作 用放 出的 射 线 ， 得到 元 素含 量进
１ ０ －１ ０ Ｓ 时 间 内发 生 弹性 散射 ， 大部 分快 中子能 量逐
渐降低被慢化成热 中子 ， 并持续地被周围 的原子核俘 获， 同 时释 放 出俘 获＾ ｙ 射 线 。在 地层 元 素 测 井 中 ， 主要
就是 利用 仪 器记 录这 ２ 种 射线 谱 。
１ ． ２ 地层 元素 测 井仪器
的影 响 。
地 层 元 素测 井 的工作 原 理 简而 言 之就 是 由同位 素 中子 源 发 射 的 中子 与 地 层 元 素 的 原 子核 作 用 发 射 出Ｙ 光子 ， 记 录并 分 析７ 射 线 即可 得 到地 层 中元 素 的质 量 百 分含量 ， 再 由质量 百 分含 量 转 换 成 矿 物 信 息 。在 地 层 元 素 测井 中 ， 中子 源产 生 的快 中子射 人 地层 后 ， 在 很 短
而确 定矿 物含 量 ， 是 具 有应 用 前景 的勘 探 和 评价 岩 性 油 气藏 的 中子 能谱 测 井技 术 。首 先介 绍 了地 层 元 素 能谱 测 井 的 工作 原 理 ， 以斯 伦 贝谢 公 司 的 Ｅ Ｃ Ｓ测 井仪 为 例 分析 了仪 器 的相 关技 术 指标 。从 理论 上推 导地层 元 素俘 获 能谱 测 井 的谱 处理 方法 中元 素相 对产 额 、 灵敏 度 因子 、 地 层 因子 的求 解 方 法， 并讨 论 了将 元素 含 量转换 成 矿物 含 量 的过 程 ； 总结 了元 素能谱 测 井技 术的 几点 应 用 ， 对地 层元 素
泥 浆类 型 的 影 响 ， 具 有 仪器 短 、 应用 简 单 、 快 速等 特点 ，
基态 ， 同时会 发 射非 弹 性散 射 ７ 射 线 。然 后 在接 下 来 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ 一Ｉ １ — １ ３ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ６ 一ｌ 卜ｌ ７
Ｓ ｃ ｈ ｌ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｇ ｅ ｒ 公 司的Ｅ Ｃ Ｓ仪 器 主 要 南 ５ ９ ２ ＧＢ ｑ
（ １ ６ ｃ ｉ ） 的 ” Ａ 一 。 Ｂ 中子 源 和 １ 个Ｂ ＧＯ 晶体 探 测 器组 成
素， 可 得 到 造岩 元 素 的演 化 规律 ， 同时 又 能分 析地 质 历
史。 １ 地 层 元素 测 井的 工作原 理及 仪 器指 标
１ ， １ 工 作原 理
仪 器 可 以测 量 多 种 元 素 。使 用 的是 。 “ Ａ 一。 Ｂ 中子 源 ，
其 具有 体 积 小 、 放射 性 活 度 大 、 半 衰期 长 、 中子 能量 范
射， 在 这个 过程 中靶 核 吸 收快 中子 形 成 复 核并 释 放 出
一
最 大 和 最 小 井 眼尺 寸 为 ５ ０ ０ ｍｍ、 １ ６ ５ ａｍ。 测井 不 会 受 ｒ 可 以对 多种 元素 进行 岩性 评 价 ］ 。
个 低 能 的 中子 ， 处 于激 发 态 的靶 核 释 放 激 发 能 回到
测 井的发 展 未 来进 行 了展 望 。 关键 词 ： 地层 元 素测 井 ； 地 层 元素 测 井仪 器 ； 矿 物含 量 中图分类 号 ： Ｐ ６ ３ ４ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ７ — ０ ０ ７ ８ — ０ ５
（ 图１ ） 。利 用 探 测 器 记 录 ２ ５ ４ 道Ｙ 能谱 ， 每 种 元 素 都 会
产 生 特征 伽 马射 线 ， 计 数率 与 元 素 的丰度 成 比例 。
Ｅ Ｃ Ｓ 仪器是从 Ｇ Ｉ Ｔ和Ｒ ｓ Ｔ （ Ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ） 发展起来 的， 其
主要 参数 有 ： 外径 １ ２ ７ ｍｍ， 长约 ３ ． １ ｍ， 重１ ３ ８ ｋ ｇ ， 适 用 的
前 人 将 核 技 术 应 用 到 测 井 中发 展 出 了核 测 井 技 术， 核 测井 是 核技 术 与测 井 技 术相 交叉 的技 术 ， 其 目的 是 探 明地层 中物 质构 成 的情 况 。传统 的测井 方 法 利用 物质 的某 一属 性 的参 量 判 断并 推算 物 质 构成 。 中子测 井 是 用 中 子 源作 为放 射 源 的放 射 性 核 测 井 技术 ， 由 于 中 子是 中性 粒 子 ， 不带 电， 质量大 ， 这 些性 质 使 得 中子 的穿 透 能力 强 ， 不 易 受 到井 眼 中 的物质 的影 响 ， 可得 到
围大等优点 Ｅ ２ ］ 。Ｂ Ｇｏ 晶体 探 测 效 率 高 ， 纯度高 ， 杂 质
少， 还具 有 很强 的抗 潮 解 能力 ， 可 以探 测 并 记 录非 Fra Baidu bibliotek性
散射伽马能谱和俘获伽 马能谱 。地层元素测井仪器可 以 和 多种 测 井 仪 联 合 测量 ， 而 且 不 受井 眼 和 泥浆 类 型
地 层元 素 测 井用 来 记 录 射 线谱 的 仪 器 主要 南中
子 源和 Ｂ ＧＯ （ Ｂ ｉ Ｇｅ 。 Ｏ ： ） 晶体探 测 器组 成（ 见图 １ ） 。该
更多地层 中的有用信息 ， 现代石油测井 中不可缺少 的 测 井 技 术 。地 层元 素 测 井就 是 利用 中子 与地 层 的相 互 作 用 发 展起 来 的 测井 技 术 。这 种方 法 直 接分 析 造 岩元
７ ８
西部 探矿 工 程
２ ０ １ ７ 年第７ 期
地 层 元 素 测 井技 术 的发 展 及 其应 用
郭 宇 ， 杜 洋
（ １ ． 东 华理 工大 学地 球 物理 与测控 技 术 学院 ， 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ １ ３ ； ２ ． 东 华理 工 大学核 科 学 与工程 学 院 ， 江西 南 昌３ ３ ０ ０ １ ３ ） 摘 要： 地层 元 素测 井是 通过 测 量 中子 与地层 物 质 的原子 核发 生作 用放 出的 射 线 ， 得到 元 素含 量进
１ ０ －１ ０ Ｓ 时 间 内发 生 弹性 散射 ， 大部 分快 中子能 量逐
渐降低被慢化成热 中子 ， 并持续地被周围 的原子核俘 获， 同 时释 放 出俘 获＾ ｙ 射 线 。在 地层 元 素 测 井 中 ， 主要
就是 利用 仪 器记 录这 ２ 种 射线 谱 。
１ ． ２ 地层 元素 测 井仪器
的影 响 。
地 层 元 素测 井 的工作 原 理 简而 言 之就 是 由同位 素 中子 源 发 射 的 中子 与 地 层 元 素 的 原 子核 作 用 发 射 出Ｙ 光子 ， 记 录并 分 析７ 射 线 即可 得 到地 层 中元 素 的质 量 百 分含量 ， 再 由质量 百 分含 量 转 换 成 矿 物 信 息 。在 地 层 元 素 测井 中 ， 中子 源产 生 的快 中子射 人 地层 后 ， 在 很 短
而确 定矿 物含 量 ， 是 具 有应 用 前景 的勘 探 和 评价 岩 性 油 气藏 的 中子 能谱 测 井技 术 。首 先介 绍 了地 层 元 素 能谱 测 井 的 工作 原 理 ， 以斯 伦 贝谢 公 司 的 Ｅ Ｃ Ｓ测 井仪 为 例 分析 了仪 器 的相 关技 术 指标 。从 理论 上推 导地层 元 素俘 获 能谱 测 井 的谱 处理 方法 中元 素相 对产 额 、 灵敏 度 因子 、 地 层 因子 的求 解 方 法， 并讨 论 了将 元素 含 量转换 成 矿物 含 量 的过 程 ； 总结 了元 素能谱 测 井技 术的 几点 应 用 ， 对地 层元 素
泥 浆类 型 的 影 响 ， 具 有 仪器 短 、 应用 简 单 、 快 速等 特点 ，
基态 ， 同时会 发 射非 弹 性散 射 ７ 射 线 。然 后 在接 下 来 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ 一Ｉ １ — １ ３ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ６ 一ｌ 卜ｌ ７