中子測井

中子測井技術廣泛應用于勘探石油、煤及金屬礦藏，它與其他探測方法相 配合，已取得了明顯的效果。氫核與中子的質(zhì)量幾乎相等，是最強的減速物質(zhì)。因此，中子測井的結(jié)果將反映地層的含氫量。

在油層或水層中，儲集空間中被含氫核的油或水充填，這樣儲集體中含氫量的多少反映巖石孔隙度的大小。因此，中子測井是一種孔隙度測井方法。油層和氣層對中子的減速能力的差異非常明顯，因此中子測井也是一種指示油氣層的測井方法。

氯是地層中重要的中子吸收物質(zhì)，氯是大多數(shù)地層水的主要離子成分，可見中子測井對于劃分油水層也有重要作用。中子與地層中的原子核發(fā)生非彈性散射，使原子核處于激發(fā)態(tài)，在退激時發(fā)出伽馬射線。測量地層發(fā)射的伽馬射線的能譜，就可以分析地層中元素的成分。

（a）超熱中子探測器：測量經(jīng)地層減速后的超熱中子（En=1~0.1ev），相應的儀器稱為超熱中子測井儀器。

（b）熱中子探測器：測量經(jīng)地層減速后的熱中子（En=0.1~0.001ev），相應的儀器稱為熱中子測井儀器。

（c）伽馬探測器：測量中子射入地層后產(chǎn)生的伽馬射線強度或能譜，相應的儀器稱為中子——伽馬測井儀器或中子伽馬能譜測井儀器。

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一種利用中子射線探測鉆井周圍地層結(jié)構(gòu)及礦藏含量的地球物理方法。將中子源放入鉆井內(nèi)，中子源放出的中子與井壁周圍的物質(zhì)發(fā)生不同程度的作用，當快中子與氫核相碰撞時，由于兩者質(zhì)量相近，快中子的大部分動能傳遞給氫核而變成了慢中子，后者易被各種物質(zhì)的原子核俘獲，釋放出強度較大的γ射線。

若快中子與其他物質(zhì)的原子核相碰撞，損失的動能較少，能到達地層深處，經(jīng)多次碰撞才會變成慢中子。這時它將被其他物質(zhì)的原子核俘獲而釋放出γ射線，因這γ射線要穿過較深的地層，衰減較大，到達地面時的強度較小。從探測儀上測到的γ射線強度的變化就可推斷鉆井周圍地層的含氫量，由此劃出石油層或水層的分布。

對于金屬礦主要是通過中子活化作用，即放入鉆井內(nèi)的中子源放出的中子與井壁周圍的物質(zhì)作用，生成各種 放射性同位素，通過測量生成的放射性同位素在衰變過程中放出的γ射線的能譜和半衰期而確定鉆井內(nèi)所含元素的種類，再從γ射線強度確定該元素的含量。

利用雙探測器消除井眼對測量結(jié)果的影響的同位素源中子測井方法。補償中子測井用同位素中子源（18Ci镅—鈹中子源）在井筒中向地層發(fā)射快中子，再用兩個長、短不同源距的熱中子探測器，測量經(jīng)地層慢化并散射回到井筒的熱中子，得到兩個計數(shù)率（見圖）。短源距（26cm）與長源距（38cm）探測器計數(shù)率的比值，主要反映地層對快中子的減速能力，顯示出地層含氫量的變化。

補償中子測井中，用含氫指數(shù)表征地層的含氫量。

中子測井儀器是在純石灰?guī)r—淡水中子孔隙度標準井群中刻度的，通過刻度建立起計數(shù)率比值與孔隙度的轉(zhuǎn)換關系。測得的孔隙度實質(zhì)上是等效含氫指數(shù)，稱為中子（測井）孔隙度。只有當巖性、孔隙流體、井筒條件與儀器刻度條件相同時，測得的中子孔隙度才與地層的孔隙度相等。

純石灰?guī)r—淡水孔隙度與它的含氫指數(shù)相等，液態(tài)烴的含氫指數(shù)與淡水接近，油層的孔隙度與含氫指數(shù)無明顯差別。天然氣的含氫指數(shù)比水和油的低很多，并且隨溫度和壓力而變化。用補償中子測井能把氣層與油水層區(qū)分開。地層的含氫指數(shù)還和巖性有關，利用這種關系可識別巖性。

補償中子測井與補償密度測井和聲波速度測井一起被稱之為巖性孔隙度測井，是裸眼井測井系列的主要內(nèi)容。2100433B