中子孔隙度测井汇总课件

第3章 同位素中子源测井放射性中子源放射性中子源 发射的中子能量只有几发射的中子能量只有几MeV，中子，中子与地层的相互作用过程为弹性散射、俘获辐射和与地层的相互作用过程为弹性散射、俘获辐射和热中子活化核反应。热中子活化核反应。根据测量对象的不同，分为超热中子测井、热中根据测量对象的不同，分为超热中子测井、热中子测井和中子伽马测井；最早出现的是中子伽马子测井和中子伽马测井；最早出现的是中子伽马测井，先用盖革米勒计数管，后又出现闪烁体探测井，先用盖革米勒计数管，后又出现闪烁体探测器；随着中子探测器，尤其是测器；随着中子探测器，尤其是He-3计数管的应计数管的应用，超热中子和热中子测井问世。用，超热中子和热中子测井问世。放射性中子源 发射的中子能量只有几MeV，中子与地层的相互作第3章 同位素中子源测井一、中子与地层的作用及扩散理论1、中子与地层物质原子核的作用、中子与地层物质原子核的作用（1）弹性散射）弹性散射中子与原子核发生碰撞后，系统的总动能不变，中子中子与原子核发生碰撞后，系统的总动能不变，中子所损失的能量全部转变为反冲核的动能，剩余核处于所损失的能量全部转变为反冲核的动能，剩余核处于基态基态；中子通过弹性碰撞损失能量的过程，不会伴随伽马射中子通过弹性碰撞损失能量的过程，不会伴随伽马射线产生；线产生；一、中子与地层的作用及扩散理论第3章 同位素中子源测井每次弹性碰撞快中子损失的能量与靶核的质量数每次弹性碰撞快中子损失的能量与靶核的质量数A，碰撞前中子的能量及散射角有关；，碰撞前中子的能量及散射角有关；氢核和中子弹性碰撞时损失的能量最大，氢是最氢核和中子弹性碰撞时损失的能量最大，氢是最好的中子减速剂。好的中子减速剂。（2）辐射俘获核反应）辐射俘获核反应靶核俘获一个热中子而变为激发态的核，然后复靶核俘获一个热中子而变为激发态的核，然后复核放出一个或几个光子，回到基态，这就是辐射核放出一个或几个光子，回到基态，这就是辐射俘获反应。俘获反应。每次弹性碰撞快中子损失的能量与靶核的质量数A，碰撞前中子的能第3章 同位素中子源测井氢俘获一个热中子后会放出能量为氢俘获一个热中子后会放出能量为2.23MeV的伽的伽马射线，微观截面为马射线，微观截面为0.332b；氯原子核俘获热中子后放出的主要伽马射线有：氯原子核俘获热中子后放出的主要伽马射线有：1.17、1.95、6.11、6.62和和 7.42MeV，在常见地层，在常见地层核素中俘获能力最强；核素中俘获能力最强；硅俘获热中子放出的伽马射线：硅俘获热中子放出的伽马射线：3.54MeV和和4.93MeV；钙俘获热中子放出的伽马射线有：钙俘获热中子放出的伽马射线有：1.94、4.42和和6.42MeV。氢俘获一个热中子后会放出能量为2.23MeV的伽马射线，微观第3章 同位素中子源测井（3）活化反应）活化反应快中子和热中子都能使原子核活化，使稳定核素快中子和热中子都能使原子核活化，使稳定核素转变为放射性核素，这些核素成为活化核按其固转变为放射性核素，这些核素成为活化核按其固有的半衰期进行衰变，并释放出有的半衰期进行衰变，并释放出或或粒子，这种粒子，这种反应称为中子活化反应。反应称为中子活化反应。（3）活化反应第3章 同位素中子源测井2、含氢指数、含氢指数地层对快中子的地层对快中子的减速能力减速能力主要决定于它的主要决定于它的含氢量含氢量。在中子测井中，将淡水的含氢量规定为一个单位，在中子测井中，将淡水的含氢量规定为一个单位，而而1cm3任何岩石或矿物中的氢核数与同样体积的淡任何岩石或矿物中的氢核数与同样体积的淡水的氢核数的比值定义为它的含氢指数，用水的氢核数的比值定义为它的含氢指数，用H或者或者HI来表示，与单位体积中介质的氢核数成正比。来表示，与单位体积中介质的氢核数成正比。2、含氢指数第3章 同位素中子源测井（1）含氢指数的表达公式）含氢指数的表达公式对于化合物，其含氢原子核数目为：对于化合物，其含氢原子核数目为：其中其中NA为阿伏伽德罗常数，为阿伏伽德罗常数，x为一个化合物分子为一个化合物分子中含有的氢原子数，中含有的氢原子数，为化合物的密度，为化合物的密度，M为化合为化合物的摩尔质量。物的摩尔质量。（1）含氢指数的表达公式第3章 同位素中子源测井对于淡水，其含氢指数可以表示为：对于淡水，其含氢指数可以表示为：则有则有化合物的含氢指数为：化合物的含氢指数为：对于淡水，其含氢指数可以表示为：第3章 同位素中子源测井（2）原油和天然气的含氢指数）原油和天然气的含氢指数液态烃的含氢指数与淡水接近，而天然气（分子式液态烃的含氢指数与淡水接近，而天然气（分子式为）的氢浓度很低，并且随温度和压力而变化，为）的氢浓度很低，并且随温度和压力而变化，含氢指数很小。含氢指数很小。烃的分子式为烃的分子式为 ，其含氢指数可以写为：，其含氢指数可以写为：（2）原油和天然气的含氢指数第3章 同位素中子源测井甲烷（甲烷（CH4)的含氢指数为：的含氢指数为：原油（原油（CH2）的含氢指数为：）的含氢指数为：若原油密度为若原油密度为0.85g/cm3，含氢指数为，含氢指数为1.09；地层；地层条件下若天然气密度为条件下若天然气密度为0.2g/cm3，含氢指数为，含氢指数为0.45。甲烷（CH4)的含氢指数为：第3章 同位素中子源测井（3）与有效孔隙度无关的含氢指数）与有效孔隙度无关的含氢指数对于石膏，其分子式为对于石膏，其分子式为 ，密度为，密度为2.32g/cm3，则有，则有 泥质：主要包括束缚水、粘土矿物结晶水等，因泥质：主要包括束缚水、粘土矿物结晶水等，因此泥质具有很高的含氢指数，主要取决于泥质孔此泥质具有很高的含氢指数，主要取决于泥质孔隙体积和矿物成分，一般可达隙体积和矿物成分，一般可达0.150.3。（3）与有效孔隙度无关的含氢指数第3章 同位素中子源测井（4）与岩性有关的等效含氢指数）与岩性有关的等效含氢指数对快中子减速其主要作用的是氢，但其他原子核也有对快中子减速其主要作用的是氢，但其他原子核也有减速作用。减速作用。假设能量为假设能量为2MeV的中子要热化成热中子，选用不同的中子要热化成热中子，选用不同的减速剂所需要的热化碰撞次数相差很大，的减速剂所需要的热化碰撞次数相差很大，1H核：核：18.2，12C核：核：114，16O核：核：150；而能量为；而能量为1MeV的的中子热化成热中子，中子热化成热中子，28Si核：核：244；40Ca核：核：340。因此岩石骨架虽然不含氢，但具有等效的含氢指数。因此岩石骨架虽然不含氢，但具有等效的含氢指数。（4）与岩性有关的等效含氢指数第3章 同位素中子源测井（5）孔隙性纯岩石地层的含氢指数）孔隙性纯岩石地层的含氢指数孔隙度为孔隙度为、充满淡水的纯岩石含氢指数表达式为：、充满淡水的纯岩石含氢指数表达式为：中子测井时测得的孔隙度实质上就是等效含氢指数；中子测井时测得的孔隙度实质上就是等效含氢指数；刻度条件：使饱含淡水石灰岩地层的含氢指数等于充刻度条件：使饱含淡水石灰岩地层的含氢指数等于充淡水孔隙度，则石灰岩地层淡水孔隙度，则石灰岩地层其他岩性地层，需要进行岩性校正；只有岩性、孔隙其他岩性地层，需要进行岩性校正；只有岩性、孔隙流体、井眼条件与仪器刻度条件相同时含氢指数等于流体、井眼条件与仪器刻度条件相同时含氢指数等于总孔隙度。总孔隙度。（5）孔隙性纯岩石地层的含氢指数第3章 同位素中子源测井（6）挖掘效应）挖掘效应与饱含淡水的地层相比，地层含有天然气时，一与饱含淡水的地层相比，地层含有天然气时，一部分孔隙空间的水被气代替，不仅含氢指数减小，部分孔隙空间的水被气代替，不仅含氢指数减小，而且还会造成岩石对快中子的减速能力，即天然而且还会造成岩石对快中子的减速能力，即天然气使中子孔隙度减小的量比含氢指数减小的量还气使中子孔隙度减小的量比含氢指数减小的量还要小，相等于挖掘了一定体积的骨架，生成了一要小，相等于挖掘了一定体积的骨架，生成了一个负的含氢指数附加值，这一效应称为挖掘效应。个负的含氢指数附加值，这一效应称为挖掘效应。（6）挖掘效应第3章 同位素中子源测井中子能量中子能量/MeVH（g=1）C(=1.6)O（g=1）H2OD2O3.00.7250.86519.219.856.862.66.410.511.92.00.6030.70717.718.248.650.05.310.110.91.00.4630.5215.916.242.242.63.89.710.20.500.3750.41114.715.038.639.13.19.49.90.250.3280.35213.714.137.938.22.79.19.50.100.2930.30913.213.336.837.12.48.89.2中子能量从中子能量从E0变到变到1.44eV时相应的中子减速长度时相应的中子减速长度 H（g=1）C(=1.6)O（g=1）H2OD2O0.第3章 同位素中子源测井挖掘效应的大小与岩性、孔隙度、含水饱和度及天挖掘效应的大小与岩性、孔隙度、含水饱和度及天然气的含氢指数有关，天然气的含氢指数越小，气然气的含氢指数有关，天然气的含氢指数越小，气占的孔隙体积越大，挖掘效应的作用就越强。占的孔隙体积越大，挖掘效应的作用就越强。挖掘效应的大小与岩性、孔隙度、含水饱和度及天然气的含氢指数有第3章 同位素中子源测井3、扩散理论、扩散理论（1）中子注量和中子注量率）中子注量和中子注量率中子注量：在空间一定点上，在一段时间间隔内，中子注量：在空间一定点上，在一段时间间隔内，不论以任何方向射入以该点为中心的小球体的中不论以任何方向射入以该点为中心的小球体的中子数目与该球体的最大截面积的比值定义为中子子数目与该球体的最大截面积的比值定义为中子注量，常用注量，常用表示，单位是表示，单位是n/cm2或或cm-2。3、扩散理论第3章 同位素中子源测井中子注量率：空间一定点上，单位时间内接收到的中子中子注量率：空间一定点上，单位时间内接收到的中子注量称为中子注量率，常用注量称为中子注量率，常用表示，单位为表示，单位为n/(cm2s)或或(cm-2s-1)，又称为中子通量。，又称为中子通量。对于放射性核素中子源，设测量位置和源相距为对于放射性核素中子源，设测量位置和源相距为R，且，且R远大于源的尺寸，则可以把中子源看成点源，由于其远大于源的尺寸，则可以把中子源看成点源，由于其放出的中子基本上是各向同性的，所以在放出的中子基本上是各向同性的，所以在R处的中子注处的中子注量率可按照下式计算：量率可按照下式计算：式中：式中：Q是中子源的强度，即每秒钟放出的中子总数。是中子源的强度，即每秒钟放出的中子总数。中子注量率：空间一定点上，单位时间内接收到的中子注量称为中子第3章 同位素中子源测井（2）扩散方程）扩散方程若介质的宏观俘获截面为若介质的宏观俘获截面为a，中子的通量为，中子的通量为，则，则每秒钟每立方厘米被吸收的中子数为每秒钟每立方厘米被吸收的中子数为a，满足平，满足平衡方程：衡方程：除中子源所在的位置外，除中子源所在的位置外，S=0，故有，故有（2）扩散方程第3章 同位素中子源测井根据边界条件，最终可以得到：根据边界条件，最终可以得到：表示无限介质内每秒钟放出一个中子点源周围在表示无限介质内每秒钟放出一个中子点源周围在定态下的中子通量分布。定态下的中子通量分布。定义扩散长度为定义扩散长度为L：根据边界条件，最终可以得到：第3章 同位素中子源测井（3）双组扩散理论）双组扩散理论 把中子减速过程分为两个阶段：快中子减速阶段把中子减速过程分为两个阶段：快中子减速阶段和热中子扩散阶段。和热中子扩散阶段。快中子减速阶段快中子减速阶段快中子的通量分布为快中子的通量分布为：D1为快中子扩散系数，为快中子扩散系数，L1为快中子减速长度。为快中子减速长度。（3）双组扩散理论 第3章 同位素中子源测井热中子的扩散阶段热中子的扩散阶段 慢化的快中子经过地层的进一步作用变成热中子，慢化的快中子经过地层的进一步作用变成热中子，热中子在扩散过程中又会被原子核吸收，因此热热中子在扩散过程中又会被原子核吸收，因此热中子的通量满足方程为：中子的通量满足方程为：其解为其解为：热中子的扩散阶段 第3章 同位素中子源测井4、中子伽马射线的空间分布、中子伽马射线的空间分布热中子通量在地层中的分布主要由地层的减速性热中子通量在地层中的分布主要由地层的减速性质（含氢量）决定，但发生热中子质（含氢量）决定，但发生热中子 反应放反应放出的中子伽马射线与氢及其它几种核素都有关。出的中子伽马射线与氢及其它几种核素都有关。热中子分布的整个范围就是一个空间伽马源，其热中子分布的整个范围就是一个空间伽马源，其源强度是地层中的核素每俘获一个热中子平均产源强度是地层中的核素每俘获一个热中子平均产生的光子数生的光子数a、宏观俘获截面、宏观俘获截面和热中子通量和热中子通量的的乘积。乘积。4、中子伽马射线的空间分布第3章 同位素中子源测井热中子分布热中子分布伽马分布伽马分布热中子分布伽马分布第3章 同位素中子源测井二、超热中子测井井壁中子孔隙度测井（SNP）超热中子测井记录能量略高于热中子的中子，记超热中子测井记录能量略高于热中子的中子，记录超热中子仍采用热中子探测器，如录超热中子仍采用热中子探测器，如He-3管。管。方法：方法：探测器外加热中子吸收剂（镉）作屏蔽探测器外加热中子吸收剂（镉）作屏蔽层层目的是用来吸收热中子；目的是用来吸收热中子；屏蔽层与探测器之间加慢化剂（塑料，石蜡等屏蔽层与探测器之间加慢化剂（塑料，石蜡等高高H物质）物质）目的是使穿过屏蔽层的超热中子迅目的是使穿过屏蔽层的超热中子迅速变为热中子。速变为热中子。二、超热中子测井井壁中子孔隙度测井（SNP）第3章 同位素中子源测井1、超热中子通量的空间分布、超热中子通量的空间分布测井时分布于中子源周围的中子能量较宽，若只记录测井时分布于中子源周围的中子能量较宽，若只记录超热中子可以把中子源发出的快中子和地层的作用看超热中子可以把中子源发出的快中子和地层的作用看成超热中子在地层中的扩散过程，此时成超热中子在地层中的扩散过程，此时超热中子的通量分布为超热中子的通量分布为：式中式中 和和 分别为超热中子的平均扩散长度和扩分别为超热中子的平均扩散长度和扩散系数。散系数。1、超热中子通量的空间分布第3章 同位素中子源测井其中超热中子的平均减速长度和中子的减速长度其中超热中子的平均减速长度和中子的减速长度近似相等，不同能量的中子减速长度不同。近似相等，不同能量的中子减速长度不同。由于对中子减速起主要作用的是氢元素，而岩石由于对中子减速起主要作用的是氢元素，而岩石地层的减速能力能够反映孔隙中的油和水的多少，地层的减速能力能够反映孔隙中的油和水的多少，即因此就可以确定地层孔隙度的大小，这就是超即因此就可以确定地层孔隙度的大小，这就是超热中子孔隙度测井的基本原理。热中子孔隙度测井的基本原理。其中超热中子的平均减速长度和中子的减速长度近似相等，不同能量第3章 同位素中子源测井不同孔隙度砂岩地层超热中子计数与源距的关系不同孔隙度砂岩地层超热中子计数与源距的关系不同孔隙度砂岩地层超热中子计数与源距的关系第3章 同位素中子源测井随着源距的增加，超热中子通量减小，且开始减随着源距的增加，超热中子通量减小，且开始减小得快，然后呈对数线性减少；小得快，然后呈对数线性减少；当源距为某一确定值当源距为某一确定值r0时，中子通量对地层无分时，中子通量对地层无分辨能力，称为零源距；不同地层组合零源距不同；辨能力，称为零源距；不同地层组合零源距不同；当源距小于当源距小于r0时，地层孔隙度越大，减速能力越时，地层孔隙度越大，减速能力越强，超热中子通量越高，这一范围称为负源距；强，超热中子通量越高，这一范围称为负源距；当源距大于当源距大于r0时，地层孔隙度越大，减速能力越时，地层孔隙度越大，减速能力越弱，超热中子通量越低，这一范围称为正源距。弱，超热中子通量越低，这一范围称为正源距。随着源距的增加，超热中子通量减小，且开始减小得快，然后呈对第3章 同位素中子源测井设有两个中子减速性质不同的均匀无限地层，相应设有两个中子减速性质不同的均匀无限地层，相应的扩散系数和减速长度分别为的扩散系数和减速长度分别为D1、D2和和L1、L2，则，则超热中子通量分别为：超热中子通量分别为：其比值为：其比值为：若地层若地层1孔隙度大于地层孔隙度大于地层2，则，则D1D2和和L1；NN；白云岩：白云岩：D；DN；石灰岩：石灰岩：D=；N=；D=N；硬石膏：硬石膏：DN；泥岩：泥岩：D150g/l油水层的含氢量基本相同，地层水的矿化度较高时，油水层的含氢量基本相同，地层水的矿化度较高时，水层的含氯量显著大于油层，水层相对高，油层相水层的含氯量显著大于油层，水层相对高，油层相对低，与电测资料结合，可划分油水过渡带。对低，与电测资料结合，可划分油水过渡带。在无孔隙度测井条件，可近似计算孔隙度在无孔隙度测井条件，可近似计算孔隙度条件：低地层水矿化度和淡水泥浆。条件：低地层水矿化度和淡水泥浆。识别高矿化度水层(划分油水界面)：NaCl含量150g/第3章 同位素中子源测井2、中子伽马能谱测井、中子伽马能谱测井地层元素能谱测井（地层元素能谱测井（ECS)（1）地质基础地质基础地壳中的化学元素只相对集中于少数几种，其中的九地壳中的化学元素只相对集中于少数几种，其中的九种元素种元素O(49.13%)，Si(26.00%)，Al(7.45%)，Fe(4.20%)，Ca(3.25%)，Na(2.40%)，K(2.35%)，Mg(2.35%)，H(1.00%)已占地壳总重量的已占地壳总重量的98.13%，其余的元素仅占其余的元素仅占1.87%。2、中子伽马能谱测井地层元素能谱测井（ECS)第3章 同位素中子源测井地壳岩石中已发现的矿物达地壳岩石中已发现的矿物达2200多种，而火成岩多种，而火成岩中主要常见的矿物种类也不过十余种。因此，利中主要常见的矿物种类也不过十余种。因此，利用可以确定二十余种元素含量的元素测井，就有用可以确定二十余种元素含量的元素测井，就有充分可能鉴别出地壳岩石中矿物的丰度。充分可能鉴别出地壳岩石中矿物的丰度。地壳岩石中已发现的矿物达2200多种，而火成岩中主要常见的矿第3章 同位素中子源测井(2)仪器介绍仪器介绍地层元素测井地层元素测井(Elemental Capture Spectroscopy，ECS)测量记录非弹性散射与俘获时产生的瞬发测量记录非弹性散射与俘获时产生的瞬发射射线，利用剥谱分析直接得到钙、氯、铬、硅、铁、线，利用剥谱分析直接得到钙、氯、铬、硅、铁、硫、钛、钆等地层元素含量硫、钛、钆等地层元素含量，通过氧化物闭合模，通过氧化物闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性解释可定量得到地层型、聚类因子分析和能谱岩性解释可定量得到地层的矿物含量。的矿物含量。(2)仪器介绍第3章 同位素中子源测井测速：测速：1800ft/h(549m/h)垂直分辨率：垂直分辨率：18in（45.72cm）探测深度：探测深度：9in（22.86cm）外径：外径：5in长度：长度：10.15ft（3.09m）测速：1800ft/h(549m/h)第3章 同位素中子源测井无钙和硫条件下无钙和硫条件下ECS的闪烁晶体伽马能谱的闪烁晶体伽马能谱无钙和硫条件下ECS的闪烁晶体伽马能谱第3章 同位素中子源测井（3）元素含量和矿物含量的关系）元素含量和矿物含量的关系利用氧化物闭合模型确定矿物含量利用氧化物闭合模型确定矿物含量利用测量伽马能谱和标准谱可以确定各种元素在地利用测量伽马能谱和标准谱可以确定各种元素在地层中的绝对含量，用层中的绝对含量，用 来表示，则相对元素含量来表示，则相对元素含量与绝对元素含量的关系为：与绝对元素含量的关系为：其中其中 F是随深度而变化的归一化因子，是随深度而变化的归一化因子，为元素的为元素的相对产额，相对产额，为元素的探测灵敏度因子。为元素的探测灵敏度因子。（3）元素含量和矿物含量的关系第3章 同位素中子源测井归一化因子归一化因子F满足闭合条件，即所有元素的重量百满足闭合条件，即所有元素的重量百分含量之和为分含量之和为1。由于用俘获伽马不能测出碳、氧、钠和镁，元素由于用俘获伽马不能测出碳、氧、钠和镁，元素的闭合条件不满足，闭合模型可以用一近似值解的闭合条件不满足，闭合模型可以用一近似值解决没有碳和氧的测量值问题，使这些元素的氧化决没有碳和氧的测量值问题，使这些元素的氧化物和碳酸盐的质量百分数之和为物和碳酸盐的质量百分数之和为1，每个深度点有，每个深度点有特定方程：特定方程：归一化因子F满足闭合条件，即所有元素的重量百分含量之和为1。第3章 同位素中子源测井氧化物指数：第氧化物指数：第i元素的氧化物或碳酸盐的质量与元素的氧化物或碳酸盐的质量与第第i种元素的质量比，定义为该元素的氧化物指数，种元素的质量比，定义为该元素的氧化物指数，用用 表示。表示。氧化物指数：第i元素的氧化物或碳酸盐的质量与第i种元素的质量第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井数理统计因子分析法数理统计因子分析法通过样品的中子活化分析确定出通过样品的中子活化分析确定出21种元素含量，种元素含量，然后是对样品进行然后是对样品进行X衍射分析确定出四种或六种衍射分析确定出四种或六种矿物含量，最后将矿物含量，最后将21种元素含量和六种矿物含量种元素含量和六种矿物含量值以及粒径小于值以及粒径小于20m的矿物作为变量进行统计因的矿物作为变量进行统计因子分析子分析。数理统计因子分析法第3章 同位素中子源测井Herron采用数理统计中的因子分析法得出元素含采用数理统计中的因子分析法得出元素含量与矿物的转换关系为：量与矿物的转换关系为：式中式中 为第为第i种元素的含量，种元素的含量，为第为第j种矿物中第种矿物中第i种元素的含量，种元素的含量，为第为第j种矿物的含量。种矿物的含量。Herron采用数理统计中的因子分析法得出元素含量与矿物的转第3章 同位素中子源测井转换系数表转换系数表转换系数表第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井（4）地层元素能谱测井的应用）地层元素能谱测井的应用岩性识别岩性识别地层中各种矿物的化学元素成分较固定，而岩石是地层中各种矿物的化学元素成分较固定，而岩石是由不同的矿物所组成。用由不同的矿物所组成。用ECS测量的主要元素包括测量的主要元素包括Si、Ca、Fe、S、Ti、Gd等，其中等，其中Si主要与石英关主要与石英关系密切，系密切，Ca与方解石和白云石密切相关，利用与方解石和白云石密切相关，利用S和和Ca可以计算石膏的含量，可以计算石膏的含量，Fe 与黄铁矿和菱铁矿等与黄铁矿和菱铁矿等有关，铝元素与粘土有关，铝元素与粘土(高岭石、伊利石、蒙脱石、绿高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石、海绿石等泥石、海绿石等)含量密切相关。含量密切相关。（4）地层元素能谱测井的应用第3章 同位素中子源测井Ti 与粘土矿物的含量有关；与粘土矿物的含量有关；Gd的中子俘获截面非的中子俘获截面非常大，远大于其他元素的俘获截面，常大，远大于其他元素的俘获截面，Gd又与粘土又与粘土矿物和一些重矿物的含量有一定关系，通过矿物和一些重矿物的含量有一定关系，通过 Gd的的测量可准确计算其他元素的含量。测量可准确计算其他元素的含量。Ti 与粘土矿物的含量有关；Gd的中子俘获截面非常大，远大于第3章 同位素中子源测井不同岩性中含不同岩性中含Si、Al、Fe矿物的含量变化矿物的含量变化不同岩性中含Si、Al、Fe矿物的含量变化第3章 同位素中子源测井X井岩性识别曲线井岩性识别曲线X井岩性识别曲线第3章 同位素中子源测井地层对比地层对比仅根据常规测井曲线的形态和变化特征的相似性、仅根据常规测井曲线的形态和变化特征的相似性、测井值的大小进行对比，测井值的大小进行对比，往往会存在一定的不确定往往会存在一定的不确定性。通过对比发现，性。通过对比发现，ECS具有较好的岩性识别能力，具有较好的岩性识别能力，尤其是泥质含量尤其是泥质含量(Al)曲线、硅曲线、硅(Si)曲线和铁曲线和铁(Fe)曲曲线。通过线。通过 给出的岩性剖面给出的岩性剖面,将曲线将曲线ECS(物理量物理量)的的对比转化为岩性对比转化为岩性(地质地质)的对比，的对比，在一定程度上可以在一定程度上可以减少地层对比的不确定性。减少地层对比的不确定性。地层对比第3章 同位素中子源测井第第1道：道：GR第第2道泥质道泥质第第3道：道：Fe含量含量第第4道：道：Ga含量含量第1道：GR第3章 同位素中子源测井确定储层粘土含量确定储层粘土含量ECS探测可定量得到如下矿物含量：探测可定量得到如下矿物含量：a.硅酸盐岩中有硅酸盐岩中有石英、燧石、钾长石、钠长石和钙长石；石英、燧石、钾长石、钠长石和钙长石；b.碳酸盐岩碳酸盐岩中有方解石、白云石、铁白云石、文石、菱铁矿、镁中有方解石、白云石、铁白云石、文石、菱铁矿、镁菱铁矿、菱镁矿和高镁方解石；菱铁矿、菱镁矿和高镁方解石；c.粘土岩中有伊利石、粘土岩中有伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石和海绿石；蒙脱石、高岭石、绿泥石和海绿石；d.其他矿物有白其他矿物有白云母、黑云母、黄铁矿、蛋白石、石膏、硬石膏、重云母、黑云母、黄铁矿、蛋白石、石膏、硬石膏、重晶石、赤铁矿、天青石和萤石。晶石、赤铁矿、天青石和萤石。确定储层粘土含量第3章 同位素中子源测井利用利用ECS测井获得的地层元素含量，结合自然测井获得的地层元素含量，结合自然能能谱测量的地层中谱测量的地层中Th、K含量等微观测井特征，可含量等微观测井特征，可区分和计算地层粘土含量及其类型；区分和计算地层粘土含量及其类型；利用ECS测井获得的地层元素含量，结合自然能谱测量的地层中第3章 同位素中子源测井区分泥岩和高放射性砂岩地层：区分泥岩和高放射性砂岩地层：使用自然伽马求取泥质含量时将地层中的所有放射使用自然伽马求取泥质含量时将地层中的所有放射性物质都当作泥质来处理。当地层岩石骨架中也含性物质都当作泥质来处理。当地层岩石骨架中也含有放射性物质时，处理结果就会夸大泥质所占的体有放射性物质时，处理结果就会夸大泥质所占的体积。积。泥岩与高放射性砂岩难以用总自然伽马曲线分开。泥岩与高放射性砂岩难以用总自然伽马曲线分开。区分泥岩和高放射性砂岩地层：第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井评价油水层评价油水层储层含油后，储层含油后，H和和C含量增高，而含量增高，而Al、Cr和和Ti含量含量则降低。则降低。研究沉积环境研究沉积环境不同地质时期沉积岩中一些元素的丰度及组合特征不同地质时期沉积岩中一些元素的丰度及组合特征的变化能够反映出当时沉积环境的变化情况。的变化能够反映出当时沉积环境的变化情况。Th、Al、Ti等元素可作为沉积物物源的示踪物，等元素可作为沉积物物源的示踪物，Ca/(Ca+Fe)比值作为反映沉积时水介质盐度的地比值作为反映沉积时水介质盐度的地化指标。化指标。评价油水层第3章 同位素中子源测井3、宽谱中子伽马测井、宽谱中子伽马测井（1）仪器介绍）仪器介绍采用采用Pu-Be中子源；中子源；闪烁体探测器外侧闪烁体探测器外侧包有一层硼套。包有一层硼套。3、宽谱中子伽马测井第3章 同位素中子源测井（2）伽马能谱）伽马能谱（2）伽马能谱第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井（3）应用）应用精细的岩性识别：求解砂、泥岩剖面；碳酸盐岩精细的岩性识别：求解砂、泥岩剖面；碳酸盐岩剖面；煤层（沥青层）；复杂剖面。剖面；煤层（沥青层）；复杂剖面。孔隙度评价。孔隙度评价。确定油确定油/水接触面、气水接触面、气/水接触面、气水接触面、气/油接触面。油接触面。精确求取目的层的含油饱和度。精确求取目的层的含油饱和度。（3）应用第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件第3章 同位素中子源测井七、阵列脉冲中子孔隙度测井和随钻测井1、阵列脉冲中子孔隙度（、阵列脉冲中子孔隙度（APS)采用采用D-T脉冲中子管，仪器含有不同源距的四个超热脉冲中子管，仪器含有不同源距的四个超热中子探测器，即近探测器、中探测器、远探测器和超中子探测器，即近探测器、中探测器、远探测器和超远探测器，采用不同组合给出孔隙度；同时可给出地远探测器，采用不同组合给出孔隙度；同时可给出地层热中子寿命。层热中子寿命。七、阵列脉冲中子孔隙度测井和随钻测井第3章 同位素中子源测井2 2、随钻中子孔隙度测井、随钻中子孔隙度测井随钻中子孔隙度和常规测井一样，仍采用随钻中子孔隙度和常规测井一样，仍采用Am-Be中子源和双源距中子源和双源距He-3探测器，不管是探测器，不管是CDN还是还是AND结构都相同；结构都相同；尝试利用脉冲中子源来代替化学源。尝试利用脉冲中子源来代替化学源。2、随钻中子孔隙度测井第3章 同位素中子源测井人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。人有了知识，就会具备各种分析能力，第3章 同位素中子源测井中子孔隙度测井汇总课件