基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪及测井方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，涉及油气勘探设备技术领域，基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪其仪器壳体内部由下而上依次设置有D

【技术实现步骤摘要】
基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪及测井方法


[0001]本专利技术涉及油气勘探设备
，尤其涉及一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪及测井方法。

技术介绍

[0002]地层含油饱和度作为计算油气剩余储量、制定油气井开发计划的关键参数之一，对于油气井的勘探开发具有重要意义。目前，脉冲中子含油饱和度测井仪器设计中，常采用一个或多个伽马探测器测量地层伽马射线信息，利用伽马能谱信息或伽马时间谱信息评价地层的含油饱和度；或者采用多个中子探测器测量地层热中子信息，利用中子寿命差异评价地层的含油饱和度。在脉冲中子含油饱和度评价过程中，主要利用仪器测量的碳氧比或中子寿命信息，结合其他测井仪器测量的地层孔隙度信息对地层含油饱和度进行评价。由此可见，现阶段脉冲中子含油饱和度测井仪器的探测器仅能获取单一的中子信息或伽马信息，无法同时测量中子信息和伽马信息。
[0003]CLYC(Cs2LiYCl
6:
Ce
3+
)双粒子探测器具有同时测量中子信息和伽马信息的能力，其晶体密度为3.31g/cm3，伽马射线能量分辨率为4％，热中子能量分辨率为5.6％，伽马光产额为20000光子/MeV，中子光产额为70500光子/MeV，CLYC双粒子探测器能够在
‑
30℃～180℃的温度区间内正常工作，具有优异的物理性能，能够适应井下严苛的工作环境。
[0004]因此，亟需将CLYC双粒子探测器应用于核地球物理勘探领域，为脉冲中子饱和度仪器的设计提供一种新思路。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于双CLYC(Cs2LiYCl
6:
Ce
3+
)双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪及测井方法，本专利技术通过对双CLYC双粒子探测器可控中子源多谱测井仪的仪器结构、脉冲测量时序和仪器测量信息进行设计，利用双CLYC双粒子探测器同时获取地层的中子和伽马信息，仪器一次下井即可同时测量地层的中子孔隙度、中子伽马密度、含油饱和度和含气饱和度并准确确定地层的流体类型，有利于地层的流体类型识别及含油气性评价。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，所述可控中子源多谱测井仪的仪器壳体内部由下而上依次设置有D
‑
T可控中子源、第一钨镍铁屏蔽体、近CLYC双粒子探测器、第二钨镍铁屏蔽体和远CLYC双粒子探测器，近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器，能够同时测量地层的热中子时间谱、伽马能谱和伽马时间谱，其中，伽马能谱包括碳氧比模式总伽马能谱和碳氧比模式俘获伽马能谱，伽马时间谱包括中子寿命模式伽马时间谱和本底伽马时间谱。
[0008]优选地，所述D
‑
T可控中子源的产额不低于1
×
108/s；所述仪器壳体的直径设置为
43～90mm；所述近CLYC双粒子探测器的直径设置为20～60mm、长度设置为40～60mm，与D
‑
T可控中子源之间的距离设置为30～35cm；所述远CLYC双粒子探测器的直径设置为20～60mm、长度设置为100～140mm，与D
‑
T可控中子源之间的距离设置为50～55cm；所述近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器采集的伽马能谱能量范围为0.1～10.3MeV，分为256道；
[0009]所述近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器均为Cs2LiYCl6:Ce
3+
闪烁晶体探测器，Cs2LiYCl6:Ce
3+
晶体的密度为3.31g/cm3，伽马能量分辨率为4～5％，热中子能量分辨率为4～6％。
[0010]优选地，所述第一钨镍铁屏蔽体的长度设置为7～12cm，第二钨镍铁屏蔽体的长度设置为1～2cm，第一钨镍铁屏蔽体和第二钨镍铁屏蔽体的直径均设置为40～90mm，第一钨镍铁屏蔽体和第二钨镍铁屏蔽体中均含有1％的硼元素。
[0011]优选地，所述可控中子源多谱测井仪脉冲测量时序的周期时长为100ms，包括时长为99ms的时间段T1和时长为1ms的时间段T2；时间段T1内包括4个记录周期，各记录周期内包括300个碳氧比模式记录周期和1个中子寿命模式记录周期，碳氧比模式记录周期的总时长为75μs，包括时间门G1和时间门G2，时间门G1的记录范围为第10～30μs，用于控制D
‑
T可控中子源以脉冲形式发射快中子以及记录碳氧比模式总伽马能谱，时间门G2的记录范围为第35～75μs，用于记录碳氧比模式俘获伽马能谱和碳氧比模式伽马时间谱，中子寿命记录周期的总时长为2250μs，其中设置有时间门G3，时间门G3的记录范围为第75～2325μs，用于记录中子寿命模式伽马时间谱和热中子时间谱，时间段T2内设置有时间门G4，时间门G4的记录范围为2325～3325μs，用于记录本底伽马时间谱。
[0012]一种基于双CLYC双粒子探测器可控中子源多谱测井仪的测井方法，采用如上所述的基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，利用基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪在井中贴井壁连续测量，其特征在于，同时测量地层的中子孔隙度、中子伽马密度、含油饱和度和含气饱和度，并对地层内的流体类型进行划分，综合评价地层的含油气性，具体包括以下步骤：
[0013]步骤1，将双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪在井中贴井壁连续测量，利用D
‑
T可控中子源以脉冲形式发射快中子，近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器分别记录不同位置处的热中子时间谱、伽马能谱和伽马时间谱；
[0014]步骤2，根据近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器测量的热中子时间谱，获取近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器的热中子计数比，计算得到地层的中子孔隙度，如式(1)所示：
[0015][0016]式中，φ为地层的中子孔隙度，R
th
为近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器的热中子计数比，b0、b1、b2和b3均为中子孔隙度刻度系数；
[0017]步骤3，根据近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器测量的碳氧比模式总伽马能谱、碳氧比模式俘获伽马能谱，通过在碳氧比模式总伽马能谱中扣除碳氧比模式俘获伽马能谱得到非弹伽马能谱，分别得到近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器的非弹伽马能谱，确定近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器的非弹伽马计数比，计算得到地层的中子伽马密度，如式(2)所示：
[0018]ρ＝a1ln(R
in
)+a2ln(R
th
)+a3ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]式中，ρ为地层的中子伽马密度，R
in
为近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，其特征在于，所述可控中子源多谱测井仪的仪器壳体内部由下而上依次设置有D
‑
T可控中子源、第一钨镍铁屏蔽体、近CLYC双粒子探测器、第二钨镍铁屏蔽体和远CLYC双粒子探测器，近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器，能够同时测量地层的热中子时间谱、伽马能谱和伽马时间谱，其中，伽马能谱包括碳氧比模式总伽马能谱和碳氧比模式俘获伽马能谱，伽马时间谱包括中子寿命模式伽马时间谱和本底伽马时间谱。2.根据权利要求1所述的一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，其特征在于，所述D
‑
T可控中子源的产额不低于1
×
108/s；所述仪器壳体的直径设置为43～90mm；所述近CLYC双粒子探测器的直径设置为20～60mm、长度设置为40～60mm，与D
‑
T可控中子源之间的距离设置为30～35cm；所述远CLYC双粒子探测器的直径设置为20～60mm、长度设置为100～140mm，与D
‑
T可控中子源之间的距离设置为50～55cm；所述近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器采集的伽马能谱能量范围为0.1～10.3MeV，分为256道；所述近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器均为Cs2LiYCl6:Ce
3+
闪烁晶体探测器，Cs2LiYCl6:Ce
3+
晶体的密度为3.31g/cm3，伽马能量分辨率为4～5％，热中子能量分辨率为4～6％。3.根据权利要求1所述的一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，其特征在于，所述第一钨镍铁屏蔽体的长度设置为7～12cm，第二钨镍铁屏蔽体的长度设置为1～2cm，第一钨镍铁屏蔽体和第二钨镍铁屏蔽体的直径均设置为40～90mm，第一钨镍铁屏蔽体和第二钨镍铁屏蔽体中均含有1％的硼元素。4.根据权利要求1所述的一种基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，其特征在于，所述可控中子源多谱测井仪脉冲测量时序的周期时长为100ms，包括时长为99ms的时间段T1和时长为1ms的时间段T2；时间段T1内包括4个记录周期，各记录周期内包括300个碳氧比模式记录周期和1个中子寿命模式记录周期，碳氧比模式记录周期的总时长为75μs，包括时间门G1和时间门G2，时间门G1的记录范围为第10～30μs，用于控制D
‑
T可控中子源以脉冲形式发射快中子以及记录碳氧比模式总伽马能谱，时间门G2的记录范围为第35～75μs，用于记录碳氧比模式俘获伽马能谱和碳氧比模式伽马时间谱，中子寿命记录周期的总时长为2250μs，其中设置有时间门G3，时间门G3的记录范围为第75～2325μs，用于记录中子寿命模式伽马时间谱和热中子时间谱，时间段T2内设置有时间门G4，时间门G4的记录范围为2325～3325μs，用于记录本底伽马时间谱。5.一种基于双CLYC双粒子探测器可控中子源多谱测井仪的测井方法，采用如权利要求1～6中任一项所述的基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪，利用基于双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪在井中贴井壁连续测量，其特征在于，同时测量地层的中子孔隙度、中子伽马密度、含油饱和度和含气饱和度，并对地层内的流体类型进行划分，综合评价地层的含油气性，具体包括以下步骤：步骤1，将双CLYC双粒子探测器的可控中子源多谱测井仪在井中贴井壁连续测量，利用D
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T可控中子源以脉冲形式发射快中子，近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器分别记录不同位置处的热中子时间谱、伽马能谱和伽马时间谱；步骤2，根据近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器测量的热中子时间谱，获取近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器的热中子计数比，计算得到地层的中子孔隙度，
如式(1)所示：式中，φ为地层的中子孔隙度，R
th
为近CLYC双粒子探测器与远CLYC双粒子探测器的热中子计数比，b0、b1、b2和b3均为中子孔隙度刻度系数；步骤3，根据近CLYC双粒子探测器和远CLYC双粒子探测器测量的碳氧比模式总伽马能谱、碳氧比模式俘获伽马能谱，通过在碳氧比模式总伽马能谱中扣除碳氧比模式俘获伽马能谱得到非弹伽马能谱，分别得到近...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，梁启轩，张慧，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：