[發(fā)明專利]一種基于脈沖中子測井的快中子散射截面表征方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010571427.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111638559B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鋒;范繼林;田立立;陳前;張笑瑒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01V5/10
• 分類號: G01V5/10;E21B49/00
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明公開了一種基于脈沖中子測井的快中子散射截面表征方法，涉及石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域。包括以下步驟：通過對非彈伽馬場分布的公式變形，獲得快中子散射截面的表征形式，得出影響快中子散射截面表征的影響因素包括地層密度和探測器源距；根據(jù)選定的脈沖中子測井儀器參數(shù)，通過建立地層密度的表征方法，得到利用非彈伽馬通量以及非彈、俘獲伽馬通量比信息表征快中子散射截面的數(shù)學(xué)表達式；建立三維MCNP數(shù)值計算模型，模擬得到多探測器伽馬通量信息數(shù)據(jù)庫；利用最小二乘方法對不同地層條件的快中子散射截面與伽馬通量和通量比信息做三元線性回歸分析，得到快中子散射截面的刻度公式的數(shù)學(xué)形式，最終形成快中子散射截面的表征方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于脈沖中子測井的快中子散射截面表征方法。

背景技術(shù)

快中子散射截面為一種地層核特性，是衡量地層與快中子相互作用能力的物理參數(shù)，主要用于地層含油氣飽和度評價。中子測井中，常規(guī)飽和度評價方法易受到中子與某些元素的相互作用影響，例如B、Cl和Gd用于Sigma測量，而H用于孔隙率測量。而快中子散射截面僅對氣液兩相流體變化敏感，對飽和度評價的適用范圍更廣。同時，當無法進行伽馬-伽馬密度測量時(例如禁止使用放射性同位素源的情況)，快中子散射截面還可用于裸眼井密度測量。

目前，測量快中子散射截面的計數(shù)主要是通過中子測井儀器長源距探測器的非彈伽馬通量來進行測量。但是由于測井儀器自身的限制以及伽馬射線的計數(shù)統(tǒng)計性，對快中子散射截面的測量存在一定的誤差，難以滿足現(xiàn)場油氣評價的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述不足，提出了一種利用脈沖中子測井技術(shù)中多探測器的伽馬信息組合的表征快中子散射截面的方法。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種基于脈沖中子測井的快中子散射截面表征方法，適用于D-T源脈沖中子測井儀器，包括以下步驟：

步驟1：通過對非彈伽馬場分布的公式變形，獲得快中子散射截面的表征形式，得出影響快中子散射截面表征的影響因素包括地層密度和探測器源距；

步驟2：根據(jù)選定的脈沖中子測井儀器參數(shù)，通過建立地層密度的表征方法，代入快中子散射截面的表征公式，得到利用非彈伽馬通量以及非彈、俘獲伽馬通量比信息表征快中子散射截面的數(shù)學(xué)表達式；

步驟3：建立三維MCNP數(shù)值計算模型，模擬得到多探測器伽馬通量信息數(shù)據(jù)庫；

步驟4：利用最小二乘方法對不同地層條件的快中子散射截面與伽馬通量和通量比信息做三元線性回歸分析，得到快中子散射截面的刻度公式的數(shù)學(xué)形式，最終形成快中子散射截面的表征方法。

優(yōu)選地，步驟1中對非彈伽馬場分布的公式變形得到的快中子散射截面表達式如式(1)所示：

FNXS為快中子散射截面；R為源距；φ_in(R)為非彈伽馬射線通量；ρ為地層密度值；α在給定的脈沖中子儀器參數(shù)下為常數(shù)；μ_m為地層衰減系數(shù)，φ₀為D-T源強度，i為一個中子與地層一個原子核碰撞產(chǎn)生的平均光子數(shù)，∑_in為快中子的非彈性散射截面，且遠小于快中子散射截面，四者均視為常數(shù)。

優(yōu)選地，步驟2中選取脈沖中子儀器包含一個D-T中子源，兩個伽馬探測器脈沖中子儀器。

優(yōu)選地，步驟2中對密度的表征表達式如下：

ρ為地層密度值；φ_in1、φ_in2為近、遠源距的非彈伽馬通量；φ_cap1、φ_cap2為近、遠源距的俘獲伽馬通量，A、B和C為常數(shù)系數(shù)。