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1、西安摩科兴业石油工程技术有限公司,全谱地层元素测井技术,2009年我国奥华电子仪器公司研制出已投入现场应用的脉冲中子全谱地层元素测井（PSSL）。它是以脉冲式发射的快中子与地层相互作用为物理基础的核测井方法。通过地面控制在井筒中的中子发射器产生快中子，快中子穿透井眼进入地层与原子核发生非弹性散射、弹性散射、辐射俘获及中子活化反应。利用BGO闪烁晶体伽马探测器来记录伽马强度、伽马能谱、热中子时间谱等信息源，求取地层参数。根据快中子与地层元素核反应的不同时间分布，按时间先后，仪器开有脉冲门、俘获门、活化门等，分别接收非弹伽马射线、俘获伽马射线和活化伽马射线。利用多道脉冲幅度分析器进行伽马能谱分析，
2、测量非弹伽马、活化伽马和俘获伽马射线强度，进而确定地层中存在的各种核素及其浓度，确定岩性、胶结物含量、地层水矿化度，求取地层孔隙度、含油气饱和度等地层参数。,一、PSSL全谱测井基本原理,1、测井的物理基础 -中子与地层元素的几种核反应,10-8-10-7s,10-8-10-7s,10-6-10-3s,10-3-10-1s,非弹散射,热中子俘获,弹性散射,中子活化,该反应对中子减速起着关键作用，且不同性质的地层也将有所差异。因为氧核的阈能虽高于碳核（见表 1），但当中子能量低于 6.44Mev 时，中子只能与碳核或其它核发生非弹散射反应，尽管中子在碳核上碰撞一次损失的能量低于氧核，但碳核的非弹
3、反应截面远大于氧核，其反应机率也大于氧核，且中子在碳核上碰撞一次损失的能量也大于其它元素。因此，在非弹核反应阶段碳核对中子能量的衰减将起着重要作用。,非弹性散射,该反应中的中子与氢核碰撞损失的能量最大、所需碰撞次数最少。也就是说，氢核在将快中子减速为热中子（0.025ev）时起着重要作用，碳核次之（见表 2）。因而，中子被减速的快慢取决于地层中单位体积内氢、碳元素的丰度，由于氢、碳在煤层气中的原子密度较大，而在煤层中的氧核密度很小，因此不同产气量的煤层对中子热化速度将有所差异，所以这一核反应阶段也反应了煤的性质和产气量。,弹性散射,该阶段热中子被俘获，释放出特征能量的伽马射线。热化速度的快慢和
4、热中子的通量空间分布，直接影响俘获反应的发生和俘获伽马射线的通量空间分布，也就影响了总俘获伽马射线在规定时间内被接收的数量。因此，核反应过程中的每个阶段不是独立存在，而是相伴发生，尤其是前一阶段的核反应直接影响下一阶段，这也正是该方法所引入的核反应“整体效应速度”理论的缘由。,热中子俘获反应（n.r）,能量超过10MeV的快中子活化硅、氧等原子核，产生这些核素的放射性同位素，在衰变过程中放出特定能量的高能伽马射线。通过能窗设置来测量一些元素的活化伽马射线强度，就可确定该地层元素的丰度。,原子活化,2、PSSL全谱测井仪功能,（1）用能谱开窗和时间门设置测量地层元素丰度 设置非弹性散射伽马能谱窗
5、： Si： 1.528MeV 1.945MeV O： 4.862MeV 6.633MeV Ca： 2.500MeV 3.334MeV C： 3.195MeV 4.654MeV 记录地层中的硅产额曲线Nsi；钙产额曲线Nca； 运算出非弹Ca/Si比值曲线和Si/(Si+Ca)比值曲线； 记录地层中的氧产额曲线No；碳产额曲线Nc； 运算出C/O比值曲线。,（2）用能谱开窗和时间门设置测量地层元素丰度 设置俘获伽马能谱窗： Si： 3.195Mev 4.654Mev Ca： 4.862Mev 6.633Mev H： 2.014Mev 2.431Mev Cl： 6.112Mev 7.789Mev
6、Fe： 6.782Mev 7.646Mev S： 4.87Mev 5.42Mev 记录地层中的硅产额曲线Csi；钙产额曲线Cca； 运算出俘获Si/Ca比值曲线； 记录地层中的氢产额曲线H；氯产额曲线CL； 运算出H/(Si+Ca)比值曲线和 H / CL 比值曲线 。,（3）用俘获反应时间门设置记录的伽马强度衰减系数 俘获截面分辨地层岩性与油气水含量 不同矿物、不同流体有不同的热中子俘获截面 ： 砂岩SiO2： 8 13c.u 泥岩Al2O3： 35 55c.u 石灰岩CaCO3： 8 10 c.u 白云岩MgCa(CO3)2：8 12c.u 盐水NaCl : 40 80c.u 淡水H2O:
7、 21 22c.u 原油CnHn: 18 22c.u 烃CH1-4: 4 12c.u 煤C: 9 13c.u H,3、 全谱测井资料解释,用标准刻度井群中的脉冲中子能谱测井录取的非弹性散射伽 马能谱窗计数与现场测井曲线对比校正后，用如下比值参数进行 地层评价： 1）非弹碳氧比值=非弹碳窗计数/非弹氧窗计数（COR） 2）非弹钙硅比值=非弹钙窗计数/非弹硅窗计数(CaSi) 3）弹性氢氯比值=弹性氢窗计数/俘获氯窗计数(HCL) 4）地层含氢指数=氢窗计数/ (硅窗计数+钙窗计数）（PIR） 5) 地层含砂指数=硅窗计数/ (硅窗计数+钙窗计数）（LIR),A.用元素能谱窗计数比值曲线评价地层,
8、用标准刻度井群中的脉冲中子能谱测井录取的俘获伽马强度计数 与现场测井曲线对比校正后，用如下比值参数进行地层评价： 1）俘获硅钙比值=俘获硅窗计数/俘获钙窗计数（SiCa） 2）总俘获计数=俘获总能窗的伽马计数（FCC） 3）总俘获与总非弹比值=总俘获伽马计数/总非弹伽马计数（CI） 4）地层孔隙指数=近探头俘获计数/远探头俘获计数（RNFC） 5）热中子俘获截面=探头俘获伽马计数率衰减指数（FSIG）,B.用俘获窗计数曲线评价地层,（1）用硅钙比曲线与碳氧比曲线重叠识别煤层,（2）用俘获截面曲线与碳氢比曲线重叠来识别炭质泥岩和煤层,（3）用总俘获计数曲线与总俘获非弹比曲线识别灰质层和煤层,(4)碳氧比与碳氢比交会图识别煤层及煤层气,(5)氢氧比与氢氯比交会识别煤层和煤层气,(7)俘获截面与碳氧比交会识别煤层,(6) 硅钙比与含氢指数交会识别煤层气层,(8) 硅钙比与俘获截面交会识别地层岩性,(9) 硅钙比与碳氧比交会估算煤组分中的固定碳,(10)用碳氧比值估算煤层组分中的灰份,(11)用氢氯比值估算煤层组分中的挥发份,(12)用含氢指数估算煤层的吨煤含气量,(12) 用硅钙比值估算煤层的密度,(13) 硅钙比与密度交会估算煤层的孔隙度,车间刻度,车间刻度,车间刻度,七、综合评价与建议,谢 谢！,