一种D-T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法技术

本发明专利技术公开一种D

【技术实现步骤摘要】
一种D
‑
T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法


[0001]本专利技术涉及一种D
‑
T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法，属于石油勘探


技术介绍

[0002]石油地质勘探中，中子孔隙度测井是一种用来确定地层孔隙度、识别气层的常规测井方法。20世纪中期，放射源首次被引入测井领域用来计算地层密度和中子孔隙度。传统中子孔隙度测井仪器采用Am
‑
Be化学源，通过测量经地层慢化后的热中子确定地层孔隙度。考虑到化学源在储存运输、环境污染、人员安全等方面的潜在风险，2005年斯伦贝谢(Schlumberger)公司开始使用氘氚(D
‑
T)可控中子源代替化学源进行随钻孔隙度测量。由于常规中子孔隙度测井的实验数据、解释模型及地质认识都是基于Am
‑
Be源，只有可控源测量结果与Am
‑
Be源相近时才能有效利用过去的地区资料，因此改善处理方法使两种源测量结果更加兼容是可控源测井发展的趋势。
[0003]D
‑
T源释放中子的能量相对化学源较高，发生非弹性散射的几率更大，而非弹性散射与密度相关，目前通常采用密度校正方法来修正D
‑
T源与Am
‑
Be源测井响应的差异，从而改善二者的兼容性。虽然实验测量数据的处理验证了密度校正方法的有效性，但是地层密度值一般来自使用
137
Cs化学伽马源的密度测井，目前仅有斯伦贝谢公司的NeoScope测井平台可提供可控中子源的密度测量，因此在实际工程应用中密度校正方法存在很大限制，缺少不受其他参数约束、无化学源需求的校正方法。

技术实现思路

[0004]基于上述技术问题，本专利技术提出一种D
‑
T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法。该方法不需要地层密度参数，无化学放射源的需求，可有效地代替密度校正方法来提高D
‑
T源与化学源测井的兼容性。
[0005]本专利技术所采用的技术解决方案是：
[0006]一种D
‑
T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法，其采用可控中子源孔隙度测井装置，该装置包括外壳体，在外壳体的内部设置有D
‑
T脉冲中子源、监测探测器、屏蔽体、近热中子探测器、远热中子探测器和伽马探测器，其中D
‑
T脉冲中子源和监测探测器处于屏蔽体的一侧，近热中子探测器、远热中子探测器和伽马探测器处于屏蔽体的另一侧；
[0007]该方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：求取近热中子探测器、远热中子探测器计数率比值R与地层快中子减速长度L
s
的关系；
[0009]步骤1.1：根据双组扩散理论，快中子点源在均匀无限介质中r处的热中子通量密度为：
[0010][0011]式中，r为源距；L
s
、L
t
分别为快中子的减速长度和热中子的扩散长度；D
t
为热中子的扩散系数；
[0012]步骤1.2：用N
t
(r)表示探测器记录的热中子计数率，则它与热中子通量密度φ(r)成正比，即N
t
(r)＝Kφ(r)；源距分别为r1和r2的近热中子探测器和远热中子探测器的近远比为：
[0013][0014]步骤1.3：由于地层的热中子的扩散长度L
t
比快中子的减速长度L
s
小得多，当r足够大时，含有L
t
的第二个指数项可以忽略，R近似为：
[0015][0016]步骤2：将快中子减速过程划分为两阶段，并推导R与所划分两阶段减速长度L
s
‑
H
、L
s
‑
AB
的关系；
[0017]步骤2.1：将快中子减速过程分为D
‑
T源能量到Am
‑
Be源能量、Am
‑
Be源能量到热中子能量两个阶段；根据Kreft减速长度多组计算方法，总减速长度与所划分两阶段减速长度的关系为：
[0018][0019]式中，L
s
‑
H
为D
‑
T源高能中子衰减至Am
‑
Be源能量的减速长度；L
s
‑
AB
为Am
‑
Be源能量中子的减速长度；
[0020]步骤2.2：R与两阶段减速长度L
s
‑
H
、L
s
‑
AB
的关系为：
[0021][0022]步骤2.3：对等式两边取对数并化简，L
s
‑
AB
表示为：
[0023][0024]式中，L
s
‑
AB
与Am
‑
Be源中子的减速长度相同，主要反映地层孔隙度；由于D
‑
T源高能部分中子的衰减主要由非弹性散射主导，则L
s
‑
H
主要由非弹性散射过程决定；
[0025]步骤3：利用非弹伽马计数率对L
s
‑
H
进行表征，进而得出与Am
‑
Be源相同的L
s
‑
AB
；
[0026]步骤3.1：利用蒙特卡罗数值模拟或实验刻度的方法得到D
‑
T源高能中子衰减至Am
‑
Be源能量的减速长度L
s
‑
H
与非弹伽马计数率N
GR
的拟合关系：
[0027]L
s
‑
H
＝f(N
GR
)
[0028]式中：N
GR
为非弹伽马计数率，由伽马探测器测得；
[0029]步骤3.2：进而得到：
[0030][0031]步骤3.3：由于r1、r2与可控中子源孔隙度测井装置结构有关，化简为：
[0032][0033]式中，a、b为常数；
[0034]步骤4：利用校正后得到的L
s
‑
AB
，根据Am
‑
Be源减速长度与孔隙度的刻度关系，得到与Am
‑
Be源响应兼容的孔隙度结果。
[0035]优选的，所述近热中子探测器和远热中子探测器均采用He
‑
3计数管，其中近热中子探测器距离D
‑
T脉冲中子源的距离为30～50cm，远热中子探测器距离D
‑
T脉冲中子源的距离为55～70cm。
[0036]优选的，所述伽马探测器采用NaI探测器或GSO、LaBr3探测器。伽马探测器距离D
‑
T脉冲中子源的距离可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种D
‑
T源中子孔隙度测井非弹性散射影响的校正方法，其特征在于，采用可控中子源孔隙度测井装置，该装置包括外壳体，在外壳体的内部设置有D
‑
T脉冲中子源、监测探测器、屏蔽体、近热中子探测器、远热中子探测器和伽马探测器，其中D
‑
T脉冲中子源和监测探测器处于屏蔽体的一侧，近热中子探测器、远热中子探测器和伽马探测器处于屏蔽体的另一侧；该方法包括以下步骤：步骤1：求取近热中子探测器、远热中子探测器计数率比值R与地层快中子减速长度L
s
的关系；步骤1.1：根据双组扩散理论，快中子点源在均匀无限介质中r处的热中子通量密度为：式中，r为源距；L
s
、L
t
分别为快中子的减速长度和热中子的扩散长度；D
t
为热中子的扩散系数；步骤1.2：用N
t
(r)表示探测器记录的热中子计数率，则它与热中子通量密度φ(r)成正比，即N
t
(r)＝Kφ(r)；源距分别为r1和r2的近热中子探测器和远热中子探测器的近远比为：步骤1.3：由于地层的热中子的扩散长度L
t
比快中子的减速长度L
s
小得多，当r足够大时，含有L
t
的第二个指数项可以忽略，R近似为：步骤2：将快中子减速过程划分为两阶段，并推导R与所划分两阶段减速长度L
s
‑
H
、L
s
‑
AB
的关系；步骤2.1：将快中子减速过程分为D
‑
T源能量到Am
‑
Be源能量、Am
‑
Be源能量到热中子能量两个阶段；根据Kreft减速长度多组计算方法，总减速长度与所划分两阶段减速长度的关系为：式中，L
s
‑
H
为D
‑
T源高能中子衰减至Am
‑
Be源能量的减速长度；L
s
‑
AB
为Am
‑
Be源能量中子的减速长度；步骤2.2：R与两阶段减速长度L
s
‑
H
、L
s
‑
AB
的关系为：步骤2.3：对等式两边取对数并化简，L

【专利技术属性】
技术研发人员：于华伟，王哲，张倩文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：