一种可控源一体化核测井仪及测井方法技术

本发明专利技术公开了提供一种可控源一体化核测井仪及测井方法，包括自一端至另一端的依次设置的中子发生器、并排设置的近热中子探测器与超热中子探测器、近伽马探测器和并排设置的远伽马探测器与远热中子探测器；热中子探测器和超热中子探测器与中子发生器的距离均为30cm±3cm，近伽马探测器与中子发生器的距离为45cm±3cm，远伽马探测器和远热中子探测器与中子发生器的距离均为75cm±3cm。能够同时计算出地层中各元素的产额、地层孔隙度和地层密度值，避免了多次下井测量，极大的提高了测量效率。

A controllable source integrated nuclear logging tool and logging method

The invention discloses a controllable source integrated nuclear logging tool and a logging method, which comprises a neutron generator arranged in turn from one end to the other, a near thermal neutron detector and a super thermal neutron detector arranged side by side, a near gamma detector and a far gamma detector and a far thermal neutron detector arranged side by side, a thermal neutron detector and a super thermal neutron detector and a neutron generator The distance between the near gamma detector and the neutron generator is 45cm \u00b1 3cm, the distance between the far gamma detector and the far thermal neutron detector and the neutron generator is 75cm \u00b1 3cm. At the same time, it can calculate the production amount of each element in the formation, the formation porosity and the formation density value, which can avoid multiple downhole measurements and greatly improve the measurement efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种可控源一体化核测井仪及测井方法
本专利技术属于测井
，涉及一种可控源一体化核测井仪及测井方法。
技术介绍
石油勘探测井包含电法测井、声波测井、核测井和核磁测井等技术和仪器设备，核测井主要包含自然伽马、密度、中子孔隙度和地层元素等测井技术和仪器设备，传统的密度测井采用铯-137源，中子测井和地层元素测井采用镅铍中子源，化学源的使用、运输和储层对安全环保是一个很大的挑战，而且，密度、中子和地层元素等测井都是单独的仪器，需要分别下井测量，或者组合测井，测井作业效率低。近几年，也有采用可控中子源进行中子孔隙度和地层元素测井的，但都是单独的仪器设备，若多个探测器直接叠加，需解决探测器互相影响的问题，保证探测精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种可控源一体化核测井仪及测井方法，能够同时测量得到用于计算地层孔隙度、地层元素含量和地层密度所需的各项数据。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种可控源一体化核测井仪，包括自一端至另一端的依次设置的中子发生器、并排设置的近热中子探测器与超热中子探测器、近伽马探测器和并排设置的远伽马探测器与远热中子探测器；热中子探测器和超热中子探测器与中子发生器的距离均为30cm±3cm，近伽马探测器与中子发生器的距离为45cm±3cm，远伽马探测器和远热中子探测器与中子发生器的距离均为75cm±3cm。优选的，中子发生器与并排设置的热中子探测器和超热中子探测器之间通过屏蔽体隔开，屏蔽体采用钨镍合金制成。优选的，在近伽马探测器的外部上包裹有由硼制成的外壳，外壳长度不小于近伽马探测器长度。优选的，近热中子探测器和远热中子探测器均采用He-3管计数器。优选的，超热中子探测器是将一层金属镉制成的镉片包裹在He-3管计数器外侧。优选的，远热中子探测器选用3-4个He-3管并排设置。优选的，近伽马探测器和远伽马探测器均采用溴化镧晶体探测器。优选的，中子发生器用于发射14MeV快中子。一种基于上述任意一项所述仪器的测井方法，包括以下步骤；步骤一，将仪器放置在探测井中；步骤二，中子发生器采用脉冲发射方式，向四周均匀发射快中子；步骤三，中子在地层中首先发生非弹性散射和弹性散射而损失大部分能量变成热中子，非弹性散射过程中会放出非弹伽马射线，热中子最后被地层元素俘获会放出俘获伽马射线；步骤四，近伽马探测器采集俘获伽马射线，能够计算得到地层中各元素的产额；热中子由近热中子探测器与远热中子探测器采集，根据探测到的热中子计数信息，能够计算出地层孔隙度；俘获伽马射线由近伽马探测器和远伽马探测器采集，根据近远伽马计数比和近远热中子计数比，能够计算出地层密度的大小。优选的，步骤一中，将仪器设置在探测井中，仪器与探测井偏心设置。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了可控源一体化核测井仪，通过对不同探测器的不同位置排布，以及探测器与中子发射器距离的控制，能够同时测量得到用于计算地层孔隙度、地层元素含量和地层密度所需的各项数据，并保证测量精度。可控源一体化核测井仪测量信息量大，可以用来全面了解地层物性，有利于复杂地层油气勘探，而且，可以取代所有使用化学源的传统核测井仪器，安全环保。进一步，通过在中子发生器与热中子探测器和超热中子探测器之间设置屏蔽体，能够阻挡和吸收仪器内部的中子，最大限度减小仪器本身材料对测量结果干扰。进一步，由硼制成的外壳中，含有硼10，可以吸收掉探测器周围的热中子，消除热中子与仪器本身材料反应所产生的干扰。进一步，远热中子探测器不选用大体积He-3管，而选用多个He-3管，既保证了计数率又保证了与中子源的距离。本专利技术还提供了一种测井方法，通过使用中子发生器发出中子，近伽马探测器和远伽马探测器采集俘获伽马射线，得到近远伽马计数，近热中子探测器与远热中子探测器采集热中子，得到近远热中子计数，这些数据能够同时得到，通过这些数据，能够同时计算出地层中各元素的产额、地层孔隙度和地层密度值，避免了多次下井测量，极大的提高了测量效率。进一步，仪器在探测井中偏心测量，保证测量信息更多来自于地层而不是井眼，以增大计数率，提高测量精度，并降低井眼影响。附图说明图1为本专利技术的仪器结构示意图；图2为本专利技术的中子在地层中输运和反应过程图；图3为本专利技术的仪器俘获谱图；图4为本专利技术的孔隙度与近远热中子比值的关系图；图5为本专利技术的预计地层密度值与模拟地层密度值之间的关系图。其中：1-中子发生器；2-屏蔽体；3-近热中子探测器；4-超热中子探测器；5-近伽马探测器；6-远伽马探测器；7-远热中子探测器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1所示，可控源一体化核测井仪，包含自一端至另一端依次设置的中子发生器1、屏蔽体2、并排设置的近热中子探测器3和超热中子探测器4、近伽马探测器5和并排设置的远伽马探测器6与远热中子探测器7。并排设置的近热中子探测器3与超热中子探测器4，以中子发生器1为中心对称设置，并排设置的远伽马探测器6与远热中子探测器7，以中子发生器1为中心偏心设置。中子发生器1用于发射14MeV快中子与地层核素发生反应，一面源，向四周均匀发射，采用脉冲发射方式，发射周期为100μs，每个周期内发射时间设置在0-40μs，在每个周期内，0-40μs测量非弹性散射伽马。脉冲中子利用的是D-T的聚变反应放出14MeV的中子，其反应式如下式所示。中子源产生的中子在地层中首先发生非弹性散射和弹性散射而损失大部分能量变成热中子，非弹性散射过程中会放出非弹伽马射线，热中子最后被地层元素俘获会放出俘获伽马射线。仪器合理装配必要的探测器后，就能一次性获得多种地层信息。屏蔽体2采用钨镍合金，为圆柱体结构，长度不小于12cm，用于将中子发生器1与热中子探测器和超热中子探测器4之间阻隔，能够阻挡和吸收仪器内部的中子，最大限度减小仪器本身材料对测量结果干扰。近热中子探测器3和远热中子探测器7都采用He-3管计数器，近热中子探测器3He-3管大小为φ25mm×130mm，远热中子探测器7为3-4个同样尺寸的He-3管并联，以保证足够的计数率。通过对近远热中子计数的分析，随着中子孔隙度的增大，近热中子探测器3和远热中子探测器7的计数比是不断增大的，增长速度都是不断减小的，通过数据处理得到地层孔隙度信息。超热中子探测器4是将一层1mm左右的金属镉制成的镉片，包裹在He-3管计数器外侧，He-3管大小也为φ25mm×130mm，可用来测量超热中子。近伽马探测器5和远伽马探测器6都采用溴化镧晶体探测器或其它类型伽马能谱探测器，晶体尺寸为φ50mm×100mm，溴化镧晶体内掺铈作为激活剂，具有更高的能量分辨率和光产额，用以测量中子与地层元素反应的非弹伽马和俘获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，包括自一端至另一端的依次设置的中子发生器(1)、并排设置的近热中子探测器(3)与超热中子探测器(4)、近伽马探测器(5)和并排设置的远伽马探测器(6)与远热中子探测器(7)；/n热中子探测器和超热中子探测器(4)与中子发生器(1)的距离均为30cm±3cm，近伽马探测器(5)与中子发生器(1)的距离为45cm±3cm，远伽马探测器(6)和远热中子探测器(7)与中子发生器(1)的距离均为75cm±3cm。/n

【技术特征摘要】
1.一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，包括自一端至另一端的依次设置的中子发生器(1)、并排设置的近热中子探测器(3)与超热中子探测器(4)、近伽马探测器(5)和并排设置的远伽马探测器(6)与远热中子探测器(7)；
热中子探测器和超热中子探测器(4)与中子发生器(1)的距离均为30cm±3cm，近伽马探测器(5)与中子发生器(1)的距离为45cm±3cm，远伽马探测器(6)和远热中子探测器(7)与中子发生器(1)的距离均为75cm±3cm。


2.根据权利要求1所述的一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，中子发生器(1)与并排设置的热中子探测器和超热中子探测器(4)之间通过屏蔽体(2)隔开，屏蔽体(2)采用钨镍合金制成。


3.根据权利要求1所述的一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，在近伽马探测器(5)的外部上包裹有由硼制成的外壳，外壳长度不小于近伽马探测器(5)长度。


4.根据权利要求1所述的一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，近热中子探测器(3)和远热中子探测器(7)均采用He-3管计数器。


5.根据权利要求1所述的一种可控源一体化核测井仪，其特征在于，超热中子探测器(4)是将一层金属镉制成的镉片包裹在He-3管计数器外侧。


6.根据权利要求5所述的一种可控源一...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳爱忠，陈涛，王树声，何绪新，何彪，罗翔，樊云峰，伍莹，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11