隨鉆環(huán)境下脈沖中子測量地層密度的理論基礎(chǔ)研究.pdf

1、傳統(tǒng)密度測井中的化學(xué)放射源容易對周圍環(huán)境和工作人員的身體健康造成一定的危害。為了避免這些危害的發(fā)生,本論文研究了一種在隨鉆環(huán)境下利用D-T脈沖中子源替代傳統(tǒng)的銫-137化學(xué)放射源,來測量地層密度的方法。
　　 本研究首先從理論上推導(dǎo)利用脈沖中子源測量地層密度的方法及受到的影響,然后針對目前用來解決核測井問題的蒙卡程序(MCNP-5)的各種精度和功能不足,在一系列實驗的基礎(chǔ)上進行改進。通過精確的蒙卡模擬為脈沖中子密度測井方法設(shè)計基

2、本的儀器結(jié)構(gòu)及非彈伽馬能譜或計數(shù)率的精確測量方法。在以上基礎(chǔ)上,根據(jù)模擬得到的測井儀器在常見50種地層的各探測器響應(yīng),提出一種基于蒙特卡羅庫最小二乘(MCLLS)的密度測量方法,分析了各種地層因素和隨鉆環(huán)境對密度測量的影響,然后對這些影響因素提出校正方法。研究結(jié)果表明,D-T脈沖中子源可以用來測量地層的密度,但受到“次生伽馬源”分布和巖性的影響?！按紊ゑR源”分布的影響可使用超熱中子探測器的計數(shù)來進行校正;巖性的影響通過使用MCLLS方

3、法解析的地層主要元素的產(chǎn)額來校正。實驗證明改進后的蒙卡程序(MCNP-5)提高了模擬精度、完善了使用功能,為本研究的準(zhǔn)確性提供了基本保證。通過模擬研究了中子和伽馬探測器的源距、晶體類型、屏蔽體對于密度測量靈敏度,給出了隨鉆脈沖中子密度測井儀的最優(yōu)化設(shè)計方案。研究認(rèn)為超熱中子俘獲產(chǎn)生的伽馬射線對于非彈伽馬射線的測量存在影響,利用超熱中子計數(shù)可以動態(tài)的校正掉其影響。蒙特卡羅庫最小二乘法(MCLLS)可以較好地用來解析地層中產(chǎn)生非彈伽馬射線的

4、元素的相對產(chǎn)額,精度比僅用峰或能量段信息提高2～3倍?；贛CLLS方法的地層密度測量,在經(jīng)過巖性校正之后,測量精度較其他方法更高,且不再受油氣水類型、地層水礦化度、泥質(zhì)含量等地層因素的影響,還能提供基本巖性和氣層的識別。儀器和地層之間的間隙對于隨鉆脈沖中子密度測井有著較大的影響。針對設(shè)計的儀器,另外使用改進后的非彈伽馬擴散長度法提供一個密度測量結(jié)果,聯(lián)合使用兩種密度測量方法實現(xiàn)對小于0.75in的井眼間隙的補償校正。本研究為實現(xiàn)隨鉆脈