1、d 2t 脈沖中子發(fā)生器隨鉆中子孔隙度測(cè)井的蒙特卡羅模擬鋒1 ,靳秀云2 ,侯爽1張( 1 . 中國(guó)石油大學(xué) ( 華東) 地球資源與信息學(xué)院 ,山東 青島 266555 ;2 . 中石化勝利油田 東辛采油廠 ,山東 東營(yíng) 257094)摘要 : 利用蒙特卡羅方法模擬研究了 d2t 脈沖中子發(fā)生器和241 a m2be 中子源產(chǎn)生的中子與地層的作用過程 ,以探討 d2t 脈沖中子發(fā)生器在隨鉆中子孔隙度測(cè)井中的應(yīng)用價(jià)值 。模擬結(jié)果顯示 ,使用這兩種中子源 , 熱中子計(jì)數(shù)均隨源距增加而呈指數(shù)下降 ;孔隙度較小時(shí) ,兩者的計(jì)數(shù)差異較小 ,當(dāng)?shù)貙涌紫抖冗_(dá)到 40 %時(shí) , d2t 脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的熱

2、中子和超熱中子計(jì)數(shù)均比241 a m2be 中子源高很多 ,其分布范圍也更寬 ,近探測(cè)器的源距選擇 2030 cm ,遠(yuǎn)探測(cè)器的源距選擇約 6070 cm ;d2t 脈沖中子發(fā)生器用于中子孔隙度測(cè)井時(shí)對(duì)地層孔隙度的靈敏度降低 ,而相同源距條件下探測(cè)深度幾乎不變 。以上結(jié)果提示 ,利用 d2t 脈沖中子 發(fā)生器可以進(jìn)行補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井 ,在增加源距的同時(shí)既可以保證計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)性 ,又可以提高靈敏度和探 測(cè)深度 ,在隨鉆測(cè)井儀器設(shè)計(jì)中可以取代241 a m2be 中子源 。關(guān)鍵詞 : d2t 脈沖中子發(fā)生器 ;241 a m2be 中子源 ;隨鉆測(cè)井 ;中子孔隙度測(cè)井 ;蒙特卡羅模擬中圖分類號(hào) :

3、p631 . 8 ; tl 816文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : a文章編號(hào) : 100027512 (2010) 0120015207monte carlo simulat ion on compensated neutron porosity loggingin l wd with d2t pul sed neutron generatorz h a n g fe ng1 , j in xi u2yun2 , ho u sh ua ng1( 1 . fac ul t y o f geo2resou rces a n d i n f o rm at i on , chi n a u ni ve rs i t

4、 y o f pet role um , qi n g d ao 266555 , chi n a;2 . d on g x i n oi l r ecove r y pl a nt , s i n o p ec s hen g l i oi l fiel d com p a n y , d on g y i n g 257094 , chi n a)abstract : the p roce ss of ne ut ro n i nt e ractio n i nduce d by d2t p ul sed ne ut ro n ge nerato r a nd241 a m2be so u

5、rce wa s si mulat ed by u si ng mo nt e ca rlo met ho d . it i s co ncl ude d t hat t he t her2 mal ne ut ro n co u nt de sce nd e xpo ne ntiall y a s t he sp aci ng i ncrea si ng. the smaller po ro sit y wa s , t he smaller t he diff ere nce s bet wee n t he t wo so urce s we re . whe n t he po ro

6、sit y reached40 % , t he ratio of t her mal ne ut ro n co unt ge ne rat e d by d2t p ul sed ne ut ro n so urce wa s muchla r ger t ha n t hat ge nerat e d by 241 a m2be ne ut ro n so urce , a nd it s di st ri b utio n ra nge wa s wi2der . the nea r sp aci ng select e d wa s 20230 c m , a nd t hat of

7、 f a r sp aci ng wa s a bo ut 60270 c m.收稿日期 : 2009208205 ; 修回日期 : 2009210229基金項(xiàng)目 : 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 ( 40874065)作者簡(jiǎn)介 : 張鋒 ( 1970 ) ,男 ,山東莒南人 , 副教授 ( 博士) ,從事核測(cè)井方法基礎(chǔ)研究 、核測(cè)井資料處理及蒙特卡羅模擬等工作the det ectio n dep t h by u si ng d2t p ul se d ne ut ro n so urce wa s al mo st uncha nged under co ndi2tio n of t he

8、sa me sap ci ng , a nd t he se n sitivit y of mea sure me nt to t he fo r matio n po ro sit y de2crea se s. the re sult s sho we d t hat it ca n no t o nl y gua ra nt ee t he st ati stic of co unt , but al so i mp ro ve det ectio n se n sitivit y a nd dep t h at t he sa me ti me of i ncrea si ng sp

9、aci ng. therefo re ,241 a m2be ne ut ro n so urce ca n be rep lace d by d2t ne ut ro n t ube i n l wd tool .key words : d2t p ul sed ne ut ro n ge nerato r ; 241 a m2be ne ut ro n so urce ; l wd ; co mp e n sat ed ne ut ro n po ro sit y ; mo nt e ca rlo si mulatio n過去的 20 年中 ,隨鉆核測(cè)井中普遍采用放射性化學(xué)源 。從第一代隨

10、鉆核測(cè)井儀中的補(bǔ)償 密度中子孔隙度測(cè)井 ( cdn ) 到第二代的方位密度中子孔 隙 度 測(cè) 井 ( a nd ) 都 采 用 同 位 素 中 子源 122 。目前 ,補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井仍采用電纜 測(cè)井時(shí)所用的241 a m2be 中子源和兩個(gè)3 he 管中子探測(cè)器 ,它們是通過記錄兩個(gè)探測(cè)器的熱中子 計(jì)數(shù)比獲取中子孔隙度 3 。同位素中子源會(huì)對(duì) 操作人員造成人體輻射 ,在隨鉆測(cè)井過程中利用 放射源比在電纜測(cè)井中具有更大的風(fēng)險(xiǎn) ,利用脈沖中子發(fā)生器代替化學(xué)源 , 既可以減小輻射風(fēng) 險(xiǎn) ,又可以增加巖石物理測(cè)量的可靠性 。脈沖中 子發(fā)生器的無源中子測(cè)量在裸眼井測(cè)量中已應(yīng)用了近 50 年 ,主要用

11、于碳氧比能譜測(cè)井和中子壽命測(cè)井 。已有的應(yīng)用和研究結(jié)果均表明 ,無論 是電纜測(cè)井還是隨鉆測(cè)井 ,采用脈沖中子發(fā)生器是未來測(cè)井發(fā)展的方向 4 。考慮到輻射安全以及其他參數(shù)參量 ,斯倫貝謝公司 2005 年開始研 究在隨鉆過程中利用 d2t 脈沖中子發(fā)生器進(jìn)行補(bǔ)償熱中子孔隙度測(cè)井 527 。國(guó)內(nèi)還未見到相關(guān)的研究 成 果 。本 工 作 擬 利 用 蒙 特 卡 羅 ( mo nt eca rlo ,m c) 方法模擬中子與地層物質(zhì)的作用過 程 ,對(duì)比研究隨鉆過程中241 a m2be 中子源和 d2t 脈沖中子發(fā)生器的補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的響應(yīng)特性 ,為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的隨鉆測(cè)井儀器選用中子源 提供理論依據(jù)

12、。( s b q) ,是中子 測(cè) 井 中 常 用 的 中 子 源 , 實(shí) 際 測(cè)井時(shí)常用241 a m2be 中子源的中子產(chǎn)額約為 4 107 / s 。由于 d2t 脈沖中子發(fā)生器比241 a m2be 中子 源產(chǎn)生的中子能量高 ,進(jìn)入地層的減速長(zhǎng)度大 , 熱中子在地層中的分布范圍更寬 ;另外從中子產(chǎn) 額來看 , d2t 脈沖中子發(fā)生器 比241 a m2be 中子源高 12 個(gè)數(shù)量級(jí) ,在增加源距的條件下既可 以保證探測(cè)的熱中子計(jì)數(shù)率統(tǒng)計(jì)性 ,又可以提高 隨鉆補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的探測(cè)深度 ,因此從計(jì) 數(shù)統(tǒng)計(jì)性和探測(cè)深度方面看 ,在隨鉆測(cè)井中利用 d2t 脈沖中子發(fā)生器替代241 a m2b

13、e 中子源是可行的 。隨鉆中子孔隙度測(cè)井的蒙特卡羅模擬22 . 1蒙特卡羅模擬方法及計(jì)算模型2 . 1 . 1蒙特卡羅模擬方法蒙特卡羅方法 ,又稱隨機(jī)抽樣技巧或統(tǒng)計(jì)實(shí) 驗(yàn)方法 。該方法是建立一個(gè)概率模型或隨機(jī)過程 ,通過逐一模擬和記錄單個(gè)粒子的歷程來計(jì)算所求參 數(shù) 的 統(tǒng) 計(jì) 特 征 , 給 出 所 求 解 的 近 似 值 。m cn p 程序是用來模擬中子和光子聯(lián)合輸運(yùn)過程 ,通過逐一記錄單個(gè)粒子的歷程 ,對(duì)中子或光子與原子核發(fā)生碰撞時(shí)的位置 、能量 、運(yùn)動(dòng)方向 、反應(yīng)類型 、源分布等多方面進(jìn)行抽樣 ,其平均結(jié)果反映中子和光子在物質(zhì)中的輸運(yùn) 10 。利用 m cn p24c 11 程序?qū)?d

14、2t 脈沖中子發(fā) 生器產(chǎn)生的快中子與地層元素原子核的作用過 程進(jìn)行模擬 ,分別記錄不同探測(cè)器位置處的熱中 子 。為 了 研 究 問 題 的 方 便 , 本 研 究 過 程 不 考慮3 he 管探測(cè)器的響應(yīng)特性 ;模擬過程中所選取 的截面數(shù)據(jù)為 end f/ b2v i. 0 ,模擬時(shí)追蹤的歷 史中子計(jì)數(shù)為 5 107 , 記錄的熱中子能量范圍 為 00 . 1 ev ,熱中子計(jì)數(shù)為相對(duì)一個(gè)源中子的 計(jì)數(shù) ,計(jì)數(shù)誤差小于 3 % ,計(jì)數(shù)時(shí)間為 150 mi n 。1 d2t 脈沖中子發(fā)生器和 am2be 中子源的中子特性d2t 脈 沖 中 子 發(fā) 生 器 產(chǎn) 生 中 子 的 核 反 應(yīng) 為 82

15、9 : d + 3 h 4 he + n 。其產(chǎn)生的快中子能量為 14 mev ,中子產(chǎn)額可以達(dá)到 108 / s ,已經(jīng)在電纜測(cè)井中得到廣泛應(yīng)用 。而電纜測(cè)井中的補(bǔ)償 中子孔隙度測(cè)井儀采用的241 a m2be 中子源活度為 0 . 666 tbq ( 18 ci ) , 平 均 中 子 能 量 為 4 . 2 5 mev ,中 子 發(fā) 射 率 為 ( 2 . 22 2 . 74 ) 10 - 4 /2 . 1 . 2 蒙特卡羅模擬計(jì)算模型利用蒙特卡羅方法建立裸眼井條件下的計(jì) 算模型 ,井眼直徑為 20 cm ,井眼內(nèi)充滿淡水 ;把 地層設(shè) 為 內(nèi) 外 半 徑 分 別 為 10 和 70 c

16、m 、高 為147 c m的圓筒狀幾何模型 ,如圖 1 所示 。地層分別填充不同巖性和流體物質(zhì) 。把整個(gè)地層劃分 成高 3 c m 、環(huán)距 2 cm 的相鄰柵元 ,共有 1 470 個(gè) 柵元 。測(cè)井儀直徑為 85 mm ,將 d2t 脈沖中子子源的熱中子計(jì)數(shù)都呈指數(shù)衰減 。地層孔隙度對(duì)其的影響表現(xiàn)為 : 孔隙度較小時(shí) ,兩者的計(jì)數(shù) 差異較小 ,當(dāng)?shù)貙涌紫抖冗_(dá)到 40 %時(shí) ,d2t 脈沖 中子發(fā)生器產(chǎn)生的熱中子計(jì)數(shù)比241 a m2be 中子 源高很多 。這主要是由于 d2t 脈沖中子發(fā)生器 產(chǎn)生的中子能量高 ,地層孔隙度越大 ,中子減速 長(zhǎng)度和241 a m2be 中子 源差 異 越大 ,

17、其 熱中 子分 布范圍越 寬 。在 井 眼 和 地 層 條 件 下 , 利 用 d2t 脈沖中子發(fā)生器和241 a m2be 中子源補(bǔ)償孔隙度 測(cè)井時(shí)零源距相差不大 ,大約為 12 cm 。此外 ,從圖 2 的模擬結(jié)果還可以看出 ,同一 源距處 d2t 脈沖中子發(fā)生器記錄的熱中子計(jì)數(shù) 和241 a m2be 中子源不同 。利用圖 2 得到相同地 層條件下同一源距處241 a m2be 中子源和 d2t 脈 沖中子發(fā)生器的熱中子計(jì)數(shù)比 n am / n d ,其隨源 距的變化示于圖 3 。由 圖 3 可 以 看 出 , 源 距 小 于 30 c m 時(shí) ,241 a m2be 中子源熱中子計(jì)數(shù)高

18、于 d2t 脈沖中子 發(fā)生器 ,原因是 d2t 脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的中 子能量高 ,快中子慢化成熱中子走過的路程長(zhǎng) ,源距越小的區(qū)域慢化的熱中子越少 ;當(dāng)源距大于30 cm 時(shí) ,兩種中子源產(chǎn)生的中子慢化后熱中子 的數(shù)量與地層的含氫指數(shù)有關(guān) ;當(dāng)?shù)貙涌紫抖容^ 小時(shí) ,同一位置處 d2t 脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的 熱中子數(shù)低 于241 a m2be 中 子 源 ; 當(dāng) 地 層孔 隙度較大時(shí) ,正好相反 ,且地層孔隙度越大 ,其熱中子 計(jì)數(shù)相差也越大 。在常規(guī)地層條件下 ,d2t 補(bǔ)償中子孔隙度測(cè) 井所設(shè)計(jì)的短源距處熱中子計(jì)數(shù)大約是241 a m2be 中子源的 90 % ,而長(zhǎng)源距處的熱中子計(jì)數(shù)可以

19、達(dá)到241 a m2be 中子源的 1 倍多 ; 再加上中子發(fā) 生 器 和24125 cm處 。a m2be中 子 源 置 于 儀 器 下 端圖 1計(jì)算模型3結(jié)果分析3 . 1d2t 補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井源距的選擇3 . 1 . 1熱中子計(jì)數(shù)隨源距變化的規(guī)律利用圖 1 的計(jì)算模型 ,井眼為水 、地層是孔 隙度分別為 10 % 、20 % 、30 %和 40 %的飽含水 砂巖 。測(cè)井儀的結(jié)構(gòu)和尺寸相同 ,中子源分別為 d2t 脈沖中子發(fā)生器和241 a m2be 中子 源 , 記錄 不同源距 l 處的熱中子計(jì)數(shù) n , 模擬得到熱中 子計(jì)數(shù)隨源距的變化規(guī)律 ,結(jié)果示于圖 2 。從圖 2 可 以 看

20、出 , d2t 脈 沖 中子 發(fā) 生 器 和241 a m2be 中 子 源 的 熱 中 子 計(jì) 數(shù) 除 與 源 距 有 關(guān) 外 ,還與地層的孔隙度有關(guān) 。源距增大 ,兩種中圖 2 熱中子計(jì)數(shù)與源距的關(guān)系= 10 % ; = 20 % ; = 30 % ; = 40 %考慮實(shí)際補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井 ,在常規(guī)地層條件下選取近探測(cè)器源距為 2030 cm ,為了選 擇最佳長(zhǎng)源距 ,固定短源距為 26 c m , 且熱中子計(jì)數(shù)為 n s ,依次增加 3 c m 改變長(zhǎng)源距 ,相應(yīng)的 熱中子計(jì)數(shù)為 n l ,模擬得到孔隙度分別為 10 %和 40 %飽含水砂巖地層的近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù) 比 r = n

21、s / n l 及 相 對(duì) 孔 隙 度 的 動(dòng) 態(tài) 變 化( r2 - r1 ) / ( (2 - 1 ) 100) ,結(jié)果列于表 1 。 從表 1 數(shù)據(jù)可以看出 , 短源距一定的條件下 ,近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)比隨著源距的增加而 增大 ;不同孔隙度地層的熱中子計(jì)數(shù)比差值隨源距增加而增大 ,動(dòng)態(tài)范圍增加 。因此單純從孔隙度測(cè)井響應(yīng)來看 ,長(zhǎng)源距越大 ,對(duì)孔隙度的變化圖 3 兩種中子源的熱中子計(jì)數(shù)比與源距的關(guān)系= 10 % ; = 30 % ; = 40 %產(chǎn)額大約是241 a m2be 中子源的 35 倍 ,因此從計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)性來看 ,可以增加長(zhǎng)源距 ,以便增加隨 鉆 d2t 脈沖中子發(fā)生器補(bǔ)償中子

22、孔隙度測(cè)井的探測(cè)深度 。3 . 1 . 2d2t 中子源距的選擇由于 d2t 脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的熱中子分 布比中子源范圍寬 ,常規(guī)地層條件下可以保證遠(yuǎn) 近探測(cè)器的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)性 , 因此選擇最佳長(zhǎng)源距時(shí) ,可以通過增加長(zhǎng)源距來提高對(duì)地層孔隙度測(cè) 井響應(yīng)的靈敏度 。241越靈敏 ,長(zhǎng)源距選擇越遠(yuǎn)越好 。若采用 a m2be中子源 ,短 、長(zhǎng)源距分別選取 26 cm 和 53 cm 時(shí) ,孔隙度為 40 %和 10 % ,地層的熱中子計(jì)數(shù)比差 值為 21 . 88 ,相對(duì)孔隙度 10 %地層 ,計(jì)數(shù)比的動(dòng) 態(tài)變化可以達(dá)到 220 % ,遠(yuǎn)大于 d2t 脈沖中子發(fā) 生器的 89 . 93 % ,考慮到

23、 d2t 脈沖中子發(fā)生器的 計(jì)數(shù)遠(yuǎn)高于常用的中子源 ,為提高地層孔隙度的 靈敏度 ,長(zhǎng)源距可以相對(duì)選擇大一些 ,綜合考慮 選擇在約 6070 cm 。表 1 源距對(duì)熱中子計(jì)數(shù)比及孔隙度響應(yīng)的影響1 = 10 %2 = 40 %( r2 - r1 )源距/ cmr2 - r1/ %(2 - 1 ) 100r1 = n s/ n lr2 = n s/ n ln ln l7 . 701 5 10 - 65 . 961 9 10 - 64 . 594 8 10 - 63 . 555 5 10 - 62 . 702 6 10 - 62 . 135 8 10 - 61 . 679 5 10 - 61 .

24、012 5 10 - 67 . 767 4 10 - 76 . 066 7 10 - 74 . 683 3 10 - 73 . 361 7 10 - 72 . 613 1 10 - 72 . 117 8 10 - 71 . 632 7 10 - 71 . 359 4 10 - 71 . 067 3 10 - 77 . 498 6 10 - 84 . 883 0 10 - 63 . 468 7 10 - 62 . 482 8 10 - 61 . 808 3 10 - 61 . 302 4 10 - 69 . 149 4 10 - 76 . 545 0 10 - 73 . 646 8 10 - 7

25、2 . 592 9 10 - 71 . 780 4 10 - 71 . 322 3 10 - 71 . 013 2 10 - 76 . 588 5 10 - 85 . 019 4 10 - 83 . 844 5 10 - 82 . 870 4 10 - 82 . 022 0 10 - 81 . 279 7 10 - 82629323538414450535659626568717477801 . 001 . 291 . 682 . 172 . 853 . 614 . 597 . 619 . 9212 . 6916 . 4422 . 9129 . 4736 . 3747 . 1756 . 657

26、2 . 16102 . 711 . 001 . 411 . 972 . 703 . 755 . 347 . 4613 . 3918 . 8327 . 4336 . 9348 . 1974 . 1197 . 28127 . 01170 . 11241 . 49381 . 580 . 000 . 120 . 290 . 530 . 901 . 732 . 875 . 788 . 9214 . 7320 . 4825 . 2844 . 6460 . 9279 . 84113 . 46169 . 33278 . 870 . 000 . 400 . 971 . 773 . 005 . 779 . 571

27、9 . 2729 . 7349 . 1068 . 2784 . 27148 . 80203 . 07266 . 13378 . 20564 . 43929 . 573 . 2 d2t 補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井響應(yīng)及靈敏度3 . 1 . 1中子孔隙度測(cè)井響應(yīng)利用上面的計(jì)算 模型 ,地層孔隙度分別為 5 % 、8 % 、10 % 、12 % 、15 % 、18 % 、20 % 、23 % 、25 % 、28 % 、30 % 、32 % 、35 % 、38 %和 40 % , 骨 架為 石 灰?guī)r , 孔 隙度 飽含 水 ,分別采用 d2t 脈沖中子發(fā)生 器和241 a m2be中子源 ,長(zhǎng)短源距分別選取

28、50 和 22 . 5 c m ,模擬近遠(yuǎn)探測(cè)器處相應(yīng)的熱中子計(jì)數(shù) ,得到近遠(yuǎn)探測(cè) 器熱中 子 計(jì) 數(shù) 比 隨 孔 隙 度 的 變 化 , 結(jié) 果 示 于 圖 4 。根據(jù)圖 4 數(shù)據(jù)可以擬合得到241 a m2be 中子 源和 d2t 脈沖中子發(fā)生器相應(yīng)的近遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì) 數(shù)比與孔隙度的響應(yīng)關(guān)系 ,分別為 :顯然 ,兩種中子源對(duì)應(yīng)的中子孔隙度響應(yīng)特性相同 ,近遠(yuǎn)探測(cè)器的熱中子計(jì)數(shù)比都隨著孔隙 度的增加而增加 , 但 d2t 脈沖中子發(fā)生器對(duì)應(yīng) 的熱中子計(jì) 數(shù)比 變化 緩慢 , 而241 a m2be 中 子源 變化劇烈 ,即在相同源距條件下 ,利用 d2t 脈沖中子發(fā)生器進(jìn)行補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井時(shí)

29、,近遠(yuǎn)探 測(cè)器的計(jì)數(shù)比隨孔隙度的變化小 ,對(duì)地層孔隙度 反應(yīng)的靈敏度降低 。3 . 2 . 2中子孔隙度測(cè)井的靈敏度 補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的近遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)數(shù)比r 和孔隙度 的關(guān)系為補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的響應(yīng)函數(shù) ,定義其響應(yīng)曲線的斜率 5 r 為孔隙度5靈敏度 。實(shí)際工作中常用相對(duì)孔隙度靈敏度 s來表示 ,其定義為 :r = 5 . 389 9 + 0 . 357 2+ 0 . 007 22r = 4 . 578 2 + 0 . 350 8- 0 . 001 52(1)(2)s = 1 5 r(1) 、(2) 式中 , r 為近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)比 ;為孔隙度 ( %) 。(3)r 5根據(jù)公式 (

30、3) 及相應(yīng)數(shù)據(jù) ,分別計(jì)算兩種中子源時(shí)不同孔隙度地層的中子孔隙度測(cè)井相對(duì) 靈敏度 ,結(jié)果列于表 2 。由表 2 可知 ,在相同的源距下 ,241 a m2be 中 子源的近遠(yuǎn)探測(cè)器計(jì)數(shù)比大 ,且其孔隙度靈敏度 和相對(duì)靈敏度都要高于 d2t 脈沖中子發(fā)生器 ;隨著地層孔 隙度 的增 加 , 采用241 a m2be 中 子源 時(shí) ,孔隙度靈敏度增加 ,采用 d2t 脈沖中子發(fā)生 器時(shí)則下降 ,而相對(duì)靈敏度都在下降 。因此在進(jìn) 行補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井時(shí) ,在近遠(yuǎn)探測(cè)器的源距 相同時(shí) ,d2t 脈沖中子發(fā)生器對(duì)地層孔隙度的靈敏度降低 。圖 4 近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)絕對(duì)比值與孔隙度的關(guān)系d2t 脈沖中

31、子發(fā)生器 ; 241 a m2be 中子源表 2兩種中子源的孔隙度靈敏度對(duì)比5 r/ 5rs/ %孔隙度 / %241 a m2bed2t241 a m2bed2t241 a m2bed2t10209 . 72715 . 2387 . 88811 . 1510 . 5020 . 6460 . 3360 . 3215 . 164 . 244 . 262 . 883022 . 56813 . 6960 . 7910 . 3063 . 512 . 244031 . 90616 . 1340 . 9360 . 2922 . 931 . 813 . 3d2t 脈沖中子發(fā)生器補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的探測(cè)特性為

32、了對(duì)比兩種中子源的中子孔隙度探測(cè)深 度 ,建立裸眼井條件下的計(jì)算模型 ,在井眼中充 滿淡水 ,地層為飽含水砂巖且孔隙度為 10 % ,在 徑向上從井壁開始每隔 2 cm 依次把地層的孔隙度改變?yōu)?40 % ; 儀器尺寸不變 , 居中測(cè)量 ; 中子源分別為 d2t 脈沖中子發(fā)生器和241 a m2be 中子 源 ;短源距和長(zhǎng)源距分別為 22 . 5 c m 和 50 cm ,模擬并得到兩種中子源時(shí)近遠(yuǎn)探測(cè)器的熱中子計(jì)數(shù)隨著孔隙度為 40 %地層的徑向厚度變化的 關(guān)系 ,結(jié)果示于圖 5 。由圖 5 可以看出 ,兩種中子源產(chǎn)生的中子進(jìn)入不同地層后的熱中子計(jì)數(shù)變化規(guī)律略有不同 , 在短源距處 ,241

33、 a m2be 中子源開始計(jì)數(shù)很高 ,隨 著孔隙度改變地層徑向厚度的增加下降很快 ,達(dá) 到 20 cm 時(shí)幾乎不再發(fā)生變化 , 而 d2t 脈沖中子發(fā)生器計(jì) 數(shù)比241 a m2be 中 子源 低 , 達(dá)到 飽和 徑向厚度的值略為增加 ;長(zhǎng)源距處規(guī)律和短源距 不同 ,開始241 a m2be 中子源的熱中子計(jì)數(shù)高 ,隨 著地層孔隙度大的介質(zhì)徑向厚度增加 ,d2t 脈沖 中子發(fā)生器對(duì)應(yīng)的熱中子計(jì)數(shù)比241 a m2be 中子源大 ,顯然利用 d2t 脈沖中子發(fā)生器時(shí) ,隨著地 層徑向厚度的變化 ,近遠(yuǎn)探測(cè)器的熱中子計(jì)數(shù)比 變化小 ,對(duì)徑向厚度的靈敏度降低 。為了對(duì)比補(bǔ)償中子孔隙度測(cè)井的探測(cè)深度

34、,用模擬結(jié)果得到的近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)比對(duì) 地層徑向厚度變化作圖 ,結(jié)果示于圖 6 。以孔隙度為 10 %飽含水砂巖地層為基準(zhǔn) , 對(duì)近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)比隨著徑向厚度的變化進(jìn)行歸一 化 ,得到兩種中子源的探測(cè)深度特性關(guān)系 ,結(jié)果 示于圖 7 。從圖 6 可以看出 ,當(dāng)?shù)貙涌紫抖容^小時(shí) ,兩種中子源得到的熱中子計(jì)數(shù)比相差不大 ,隨著徑 向厚度的增加 ,地層孔隙度增大 ,比值都在增加 , 但 d2t 脈沖中子發(fā)生器對(duì)應(yīng)的近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中 子計(jì)數(shù)比上升慢 ,然后達(dá)到飽和比 。而圖 7 顯示 出兩種中子源的探測(cè)深度幾乎相同 ,d2t 脈沖中 子發(fā)生器和241 a m2be 中子源的探測(cè)深度都約為25

35、cm ,因探測(cè)深度受源距的影響很大 ,由于 d2t 脈沖中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額高 , 可以通過增加 長(zhǎng) 、短源距的方法進(jìn)行中子孔隙度測(cè)井 ,從而增 加其探測(cè)深度 。圖 5 不同探測(cè)器處的熱中子計(jì)數(shù)隨孔隙度改變地層徑向厚度的變化關(guān)系241 a m2be 中子源 ; d2t 脈沖中子發(fā)生器圖 7 不同中子源的探測(cè)深度241 a m2be 中子源 ;d2t 脈沖中子發(fā)生器圖 6 不同中子源的近遠(yuǎn)探測(cè)器熱中子計(jì)數(shù)比與徑向厚度的關(guān)系241 a m2be 中子源 ;d2t 脈沖中子發(fā)生器結(jié)論laysia : societ y of pet roleum engineer s , 2002 .fricke s

36、co t t , madio d p. ther mal neut ro n po ro si2t y usi ng p ul sed2neut ro n mea surement s c / / spw2l a 49t h a nnual sympo si um. edinbur gh , sco t2 la nd : societ y of pet rop hysici st s a nd well lo g a n2 alyst s , 2008 .weller g , griffit hs r , stoller c , et al . a new i n2 tegrated l wd

37、 platfo r m brings next2generatio n fo r2 matio n eval uatio n service s c / / spwl a 46t h a n2 nual sympo si um. lo ui siana , u sa : societ y of pet rop hysici st s and well lo g a nalyst s , 2005 . weller g , ei2halawa ni t , tribe i , et al . a new integrated l wd platfo r m deliver s imp ro ve

38、ment drilling efficiency , well placement , a nd fo r matio n eval uatio n service s , sp e96652 r . a ber deen , sco tla nd : societ y of pet roleum engineer s , 2005 .at suhiko mo rio ka , sato shi sato , ma sa ha r u ki n2 no , et al . ir radiatio n a nd penet ratio n te st s of bo2 ro n2dop ed l

39、o w activatio n co ncrete using 2 . 45 a nd14 mev neut ro n so urces j . j o ur nal of n uclea rmaterial s , 2004 , 3292333 : 1 61921 623 .koivuno ro h , bleuel dl , na sta si u , et al . bn c t do se di st ributio n in liver wit h epit her mal d2d a nd d2t f usio n2ba sed neut ro n beams j . applied ra2diatio n a nd iso tope s , 2004 , 61 : 8532859 .4 5 (1) 由于 d2t 脈沖中子發(fā)生器無放射性 ,且產(chǎn)生的中子能量為 14 mev , 中子能量高 , 中子 減速距離大 , 中子產(chǎn)額可以達(dá)到 108 / s