地层元素测井伽马能谱数值模拟

地层元素测井伽马能谱数值模拟

在地质勘探研究过程中,尤其在测井行业中,由于进行相应物理实验的成本较大,但是随着计算机的不断发展,蒙特卡罗方法成为了核测井中一种重要的研究手段,在测井的前期理论工作中起着不可忽视的作用。本文通过双群扩散理论,建立地层元素测井中γ射线对探测器的贡献率的函数,通过相应的参数分析,其结果表明:在地层元素测井中,其γ分布的影响因素主要是中子在地层中的慢化长度和γ射线在地层中的衰减系数而决定。

基于MCNP5和Geant4两款MC软件在元素测井中的应用,建立造岩元素Al、Ca、Fe、H、O、K、Mg、Na、Si的单元素PGNAA模拟模型,评价了两款软件中子活化模拟准确性,结果表明MCNP5软件模拟结果同IAEA截面库的数据更为接近;通过对比MCNP5和Geant4模拟快中子激发γ能谱的差异,表明了MCNP5与Geant4在造岩元素的快中子激发γ射线模拟研究中,二者存在较大差异,为今后元素测井的研究提供参考依据。通过地层元素测井中孔隙度对γ分布的影响,根据《实用地质分析标准物质手册》以及标准石灰岩模型井的参数,建立以D-T中子源的地层元素测井模型,采用MCNP5程序模拟了地层中子和γ射线的耦合输运过程,得到了不同孔隙度、不同源距下的γ注量分布,其结果表明在近源距处,γ射线的注量率与孔隙度相关性较大,而在远源距处,γ射线的注量率则与孔隙度的相关性较小;通过孔隙灵敏度以及相应屏蔽体的设置关系,得出在地层元素测井中探测器的最佳源距位置。

通过比较不同探测器的性能,结合地层元素测井中测井条件和要求,认为在地层元素测井中LaBr₃探测器是最为合适,并利用MCNP数值模拟方法仿真实际的测井条件,评估元素检出限。