第9章中子测井ppt课件.ppt

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1、第九章中子测井中子测井(NUETRONLOGGING)：种用中子和地层的相互作用的各种效应，来研究井剖面地层性质的各种测井方法的总称。它包括中子—热中子、中子—超热中子、中子—伽马测井、中子活化测井以及非弹性散射伽马能谱测井和中子寿命测井。测井时，中子源向地层发射快中子，快中子在地层中运动与地层物质的原子核发生各种作用，由探测器探测超热中子、热中子或次生伽马射线的强度，研究地层的孔隙度、岩性及孔隙流体性质等地质问题。2021/9/191测井方法第一节中子测井的核物理基础第二节超热中子测井第三节补偿中子孔隙度测井（探测热中子密度）第四节中子伽马测井第九章中子测井202

2、1/9/192测井方法第一节中子测井的核物理基础一、中子和中子源二、中子和物质的作用三、中子探测器2021/9/193测井方法一中子和中子源1、中子(1)组成原子核不带电的中性微粒，它与质子以很强的核力结合在一起，形成原子核。(2)中子的质量1.00887u；质子的质量1.00758u(3)中子的半衰期中子的静止质量大于质子和电子的静止质量之和，会自发的发生β-衰变，它的半衰期为11.7±0.3min，因此，自然界几乎不存在自由中子。(4)中子的分类2021/9/194测井方法当中子与原子相互作用时，和核外电子几乎没有库仑力作用，而直接与原子核碰撞，其反应几率主要取

3、决于核的性质。因此，中子入射物质后，主要是与原子核发生作用。中子能量不同（速度不同），它与物质相互作用的行为也就大不相同，因此，目前使用的中子测井包括使用同位素中子源测井和加速器中子源中子测井。一中子和中子源2021/9/195测井方法根据中子的能量可将中子分为：高能中子能量〉10MeV穿透能力极强快中子10MeV—10KeV穿透能力极强中能中子100eV—10KeV一中子和中子源慢中子0.03eV—100eV超热中子约为0.2~10ev热中子约为0.025ev，热中子标准速度2200M/S2021/9/196测井方法2、中子源能将原子核中的中子释放出来的装置。质子

4、和中子在核中存在很强的核力作用，要使之从核中释放出来，必须提供足够的能量。用高能（带电）粒子轰击作靶的原子核，引起核反应，释放出中子。一般选用轻原子核作靶核（A小，结核能小，易产生中子），如4Be9和1H3。测井用的中子源有两类：同位素中子源、加速器中子源。一中子和中子源2021/9/197测井方法同位素中子源：利用放射性同位素核衰变时放出的高能粒子（如а粒子）去轰击靶核，引起核反应，释放中子，这种中子源的特点是连续发射中子。发射中子的平均能量为4~5Mev。如镅铍（Am-Be）中子源，利用镅衰变产生的a粒子去轰击铍，引起核反应释放出中子，产生中子能量平均为5Mev

5、。一中子和中子源2021/9/198测井方法加速器中子源（脉冲中子源）：用人工的方法（加速器）加速带电粒子，去轰击靶核，产生快中子，特点是人为控制脉冲式发射。如（D-T）中子源：一中子和中子源2021/9/199测井方法几个特性参数：1)源强：单位时间内发射的中子数中子产额：同位素中子源每居里放射性物质产生的放射性强度加速器中子源单位强度流（UA或UQ）在靶上产生的中子数。2)半衰期间：发生轰击粒子的放射性同位素的半衰期。（靶核的半衰期）一中子和中子源2021/9/1910测井方法二中子和物质的作用1、快中子的非弹性散射高能快中子与地层发生作用时，快中子被靶核吸收形

6、成复核，然后放出能量较低的中子，靶核仍处于激发态，而激发态的核放出特定能量的伽马射线后回到基态。例如，12C和16O都能与14Mev的中子发生非弹性散射而激发释放出γ射线，这是C/O能谱测井的基础。特点：将入射中子靶核作为一个系统，碰撞前后能量（动能）发生损失，所以是非弹性散射，或称（n，n’）核反应，放出的伽马射线称为非弹性散射伽马射线。2021/9/1911测井方法非弹性散射截面：一个快中子与一个靶核非弹性散射的几率，单位巴（10-24cm2）。原子核的能级是非连续的，只有当入射的中子的能量至少大于靶核的第一激发能级时，才有可能发生非弹性散射，同位素中子源发射的

7、中子能量较低，对非弹性散射的贡献可忽略不记，因此，必须使用加速器中子源。在14Mev中子源发出中子后10-6秒时间内主要发生此效应。二中子和物质的作用2021/9/1912测井方法2、快中子对原子核的活化快中子除发生（n，n’）反应外，还可发生（n，a），（n，p）核反应。这些反应产生新原子核。有一定的半衰期，衰变放射出带电粒子和γ射线，其中伽马射线称为次生活化伽马射线。活化测井：如：硅测井，铝测井，钙测井，氯测井二中子和物质的作用硅活化：又有有效区分砂层和碳酸盐岩。2021/9/1913测井方法铝活化：二中子和物质的作用钙活化：氯活化：可确定岩性和泥质含量，铝