[發明專利]一種利用快中子場分布表征的中子伽馬密度測井方法有效
| 申請號： | 201611077415.4 | 申請日： | 2016-11-30 |
| 公開（公告）號： | CN106597560B | 公開（公告）日： | 2018-09-04 |
| 發明（設計）人： | 張鋒;張泉瀅;劉軍濤;吳赫;陳前;趙靚 | 申請（專利權）人： | 中國石油大學（華東） |
| 主分類號： | G01V5/10 | 分類號： | G01V5/10 |
| 代理公司： | 青島智地領創專利代理有限公司 37252 | 代理人： | 邵朋程 |
| 地址： | 266580 山東省*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 利用 快中子 分布 表征 中子 密度 測井 方法 | ||
本發明公開了一種利用快中子場分布表征的中子伽馬密度測井方法，首先結合快中子散射和伽馬衰減理論表征非彈性散射伽馬場分布，推出了伽馬場分布與密度、快中子散射自由程及非彈性散射截面等參數的數學關系；然后，基于非彈性散射伽馬場分布，得到了利用快中子散射自由程和雙探測器非彈性散射伽馬計算密度的方法；再利用測量的快中子計數對快中子散射自由程進行了表征，得到了利用非彈性散射伽馬和快中子場直接計算地層密度的新方法。該方法避免了含氫指數校正，為中子伽馬密度測井提供了技術支持和理論指導。
技術領域
本發明涉及石油天然氣開發領域，具體涉及一種利用快中子場分布表征的中子伽馬密度測井方法。
背景技術
中子伽馬密度測井技術采用D-T中子源，通過記錄快中子與地層元素原子核作用產生的非彈性散射伽馬射線，能夠實現地層密度的“無源”測量，對實現隨鉆地層參數測量和降低輻射危害具有重要意義，是當前核測井發展的熱點問題。
中子伽馬密度測井中伽馬源分布和伽馬射線與地層的物理過程十分復雜，與傳統密度測井存在本質區別。目前，中子伽馬密度測井主要是通過探測非彈性散射伽馬射線進行地層密度測量，計算結果受含氫指數影響較大，通常需要采用俘獲伽馬或熱中子進行含氫指數校正。
發明內容
針對現有中子伽馬密度測井的含氫指數校正問題，本發明提出了一種利用快中子場分布表征的中子伽馬密度測井方法，該方法結合快中子散射和伽馬射線衰減理論來表征非彈性散射伽馬場分布，推出伽馬場分布與密度、快中子散射自由程及非彈性散射截面等參數相關，最終得到了利用非彈性散射伽馬和快中子場直接表征地層密度的新方法，避免了含氫指數校正，為中子伽馬密度測井提供了技術支持和理論指導。
本發明所采用的技術解決方案是：
一種利用快中子場分布表征的中子伽馬密度測井方法，包括以下步驟：
(1)結合快中子散射和伽馬衰減理論來表征非彈性散射伽馬場分布，推出非彈性散射伽馬場分布與密度、快中子散射自由程及非彈性散射截面相關；
(2)根據非彈性散射伽馬場分布，得到利用非彈性散射伽馬和快中子散射自由程表征密度的計算方法；
(3)通過測量快中子通量對快中子散射自由程進行表征，得到利用非彈性散射伽馬和快中子場直接計算地層密度的方法。
上述步驟(1)中：結合快中子散射和伽馬衰減理論來表征的非彈性散射伽馬場分布如下
其中，S0為中子源強度，λs為快中子散射自由程，μm為非彈性散射伽馬射線質量吸收系數，ρ為地層密度，i為一個快中子與原子核發生非彈性碰撞平均釋放的伽馬光子數，R為球面探測器半徑，Σin為地層宏觀非彈性散射截面。
根據儀器結構設計，伽馬探測器源距一般大于30cm，源和探測器之間區域對探測器非彈性散射伽馬計數貢獻高達95％以上，非彈性散射伽馬場分布簡化為
通過拉格朗日中值定理，非彈性散射伽馬場分布變換為
其中，a為比例系數，取值與源距相關。
上述步驟(2)中：利用非彈性散射伽馬場分布式(3)，得到單探測器非彈性散射伽馬確定密度的方法
采用單探測器非彈性散射伽馬進行地層密度測量，需要同時測量非彈性散射截面Σin、快中子散射自由程λs等多個參數，不利于地層密度計算。
根據單探測器密度表征方法，可采用雙探測器信息組合對地層密度表征方法簡化，具體如下：
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