碳氧比测井

2. c/o测井核物理基础

c/o测井的定义:
碳氧比测井是利用脉冲中子源向地层发射能量 为14MeV的高能快中子脉冲,分别测量地层中原子 核与快中子发生非弹性散射时放出的伽马射线,以 及原子核俘获热中子时放出的伽马射线,不同的原 子核产生的非弹性散射伽马射线和俘获伽马射线 的能量不同,记录这些不同能量的非弹性散射伽马 射线和俘获伽马射线,就可以分析地层中的各种元 素及其含量.


在应用地球物理中，所用的加速器中子源是脉冲 中子源 所谓脉冲中子源用直流电压，被加速粒子的能 量在50Mev以下。它们大都加速氘粒子，用（d， n）反应获得中子，中子的能量是单色的，其中子 强度可高达10 /秒。 氘核引起的反应都是放能反应，因此可用低能 加速器工作，选用氢的同位素做靶材料易实现 （d,n）反应，（d,n）反应有两种： 氘—氘反应 氘—氚反应
Am z
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）。
主要内容



1. 2. 3. 4. 5. 6.
c/o测井简介 碳氧比测井核物理基础 c/o测井原理 碳氧比测井仪器简介 解释及应用 新技术及发展
1. c/o测井是用来做什么的
主要用于: c/o测井是套管井评价地层岩性,含油性和孔 隙度的新方法,可以在套管井中较好的划分 油层和水层 可以过套管确定油层的剩余油饱和度 评价水淹层 复查老井,寻找被遗漏的油层 在注水开发过程中监视油水运动状态
M n 1.008665 1.674950 10 27 Kg 939.5492Mev



4. 中子是不稳定的核子，可以自发衰变成质子，发生衰变为:
n P Q Q 728 13Kev
中子的半衰期为 T 12 由中子。
11 .7 0.3 分钟。因此自然界中不存在自
了解”中子”

原子核由质子和中子构成。由于中子不 带电荷，因此没有库仑势垒，易与原子核 发生核反应，这就使中子成为研究原子核 结构和性质的有力工具。 在应用地球物理中，中子与物质相互作 用的性质成为研究地层、岩性、矿物成分 的有效手段。
中子的基本性质

1.由于中子不带电荷，它与电子相互作用时，不能使物质电 离，因此中子在物质中的穿透力很强。 2.它与核相互作用时，不用克服库仑势垒，易接进原子核发 生核反应。其反应截面与原子序数无关，仅与质量数有关。 3. 质量:
c/o测井有哪些优点

可以用于套管井地层评价(比较电法测井)
所计算的So,Ф等参数受地层水矿化度影响小 (中子寿命测井不能在低矿化度地层水地区 使用) 是目前唯一不受地层水矿化度影响,在套管 井中测定含油饱和度的测井方法


c/o测井的发展历史

国外从20世纪50年代初期开始研究,20世 纪70年代初投入现场试验,schlumberger公司 称此法为次生伽马能谱测井GST Atlas公司称为碳氧比(C/O)测井,其测量原理 相同,测量项目略有差别. 我国从20世纪80年代引进了Atlas公司的 碳氧比测井仪,大庆油田研制的仪器于1982 年通过鉴定,投产应用.
在地球物理测井，地层经中子非弹性散射 后，地层中的一些核素就会发出特征γ射线， 测量γ射线的能谱，进行能谱分析，就可以得 出地层中元素的含量，或含量比，从而达到 划分地层的目的。 例如，不同地层中各元素的含量是各不相 同的，测量地层碳、氧元素的比例大小，就 可以划分地层是油层还是水，因油层与水层 的碳元素与氧元素的比例是不同的。
非弹性散射（n,n’）


入射中子被靶核吸收后，形成复合核，然后 放出一个中子来，如果复合核放出一个中子 后处于激发态，则这个过程称为复合非弹性 散射。（入射中子的动能，有一部分转化为 余核的激发能，因此入射中子与靶核作为一 个体系在反应前后动能不再守恒，故称为复 合非弹性散射）。 1 Am 1 反应式： A X n X z 0 z 0n

中子与物质的相互作用
宏观物质由原子和分子组成。而原子又是由 核和核外电子组成，当我们考察中子与物质 相互作用时，就要考察中子与电子和原子核 的作用。 1、中子与核外电子的作用 :忽略不计 2、中子与靶核的作用(即使能量很低的中子也 能引起核反应 )

中子核反应的分类

对于不同能量的中子，可以产生不同类型的核反 应 对于能量低于50Mev的中子来说，中子与核的 反应。按出射粒子的不同，可以分为： 1.弹性散射（n,n）：包括形状弹性散射、 复合 核弹性散射。 2.非弹性散射：（n,n’） 3.辐射俘获：（n,γ） 4.其它各种活化核反应
中子源——产生中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的方法

为了研究中子与物质相互作用的性质，必须 具备中子源。由于自然界中不存在自由中子， 故必须用一定的方法制备中子源。按制备的 方式不同中子源可分为： 1.（α，n）中子源—同位素中子源 2. 光激中子源（γ，n） 3. 自发裂变中子源 4. 加速器中子源 5. 反应堆中子源
加速器中子源(脉冲中子源 )

加速器是用人工方法使带电粒子获得较高能量的 装置。利用加速器所加速的带电粒子轰击靶核， 引起发射中子的核反应，就是所谓加速器中子源。
加速器中子源的优点： 中子强度高 可以在很宽的能量范围内获得单能中子 中子的发射是可控的，在不需要中子时，不运 行加速器就可以不发射中子，因此加速器中子源 没有很强的放射性。
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
中子的分类
中子与物质相互作用的性质与中子的动能 有关。按中子动能的大小可将中子分为： （1）热中子：0.01ev左右 （2）超热中子：1ev～0.01ev （3）慢中子：1kev～1ev （4）中能中子：500kev～1kev （5）快中子: 0.5Mev以上