碳氧比测井钙质校正方法研究及应用

为了研究地层中的钙质对碳氧比测井含油饱和度解释结果的影响,针对大庆地区的地质条件,利用MCNP蒙特卡罗方法建立了脉冲中子全谱测井仪(PNST)的数值模拟模型,研究不同钙质含量、孔隙度、含油饱和度条件下碳氧比（C/O）和俘获Ca产额的变化规律,建立钙质对含油饱和度解释影响的校正方法,给出适用于大庆地区的碳氧比测井钙质校正公式,并将校正后的剩余油饱和度解释结果与取心结果对比。对比分析结果显示,经过校正的解释结果与取心结果符合度更高,表明该钙质校正方法能有效提高含油饱和度的解释精度。     

蒙特卡罗方法在中子能谱研究中的应用

针对快中子能谱实验测量数据的修正 ,开发了FAMS MC蒙特卡罗计算程序 ,对 5 9、6 4和1 4 1MeV中子在Be核上产生的次级中子双微分截面的实验结果进行了修正计算 ,并与用MCNP蒙特卡罗程序修正的结果进行了比较。用FAMS MC程序进行中子能谱实验测量数据修正得到满意结果。     

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。     

新型示踪剂钆-157络合物在热中子俘获测井中的应用

钆-157(157Gd)络合物示踪剂[157Gd(En)3]Cl3在测井方面具有较优良的物理化学性质,其俘获截面达4.87×10-20cm2,是目前常用示踪剂硼的64.16倍;其化学性质稳定,具有能适应油层的高温、高压和油水及多种元素并存状况的优点,并且对人体、仪器和套管不产生不良反应。将其应用于大庆、中原和南阳油田测井,根据其测井解释结果对油井实施堵水措施后,增产效果明显。     

脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

碳氧比能谱测井原理与实现

碳氧比能谱测井是一种新型的脉冲中子测井方法,在油田广泛推广用于评价储集层孔隙度和岩性,确定含油饱和度.本文结合在国产数控测井地面系统配接Atlas 2727碳氧比测井仪的经验,详细介绍了碳氧比的测井原理和数据传输,给出了测井方法的具体实现和应用.该方法已经在多种地面系统和测试台架得到验证,通过现场测井取得良好的应用效果.     

钆示踪中子伽马能谱测井方法的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法分别模拟砂岩和石灰岩地层渗钆前后的热中子计数及俘获伽马能谱，研究利用渗钆前后的热中子计数率比R及俘获伽马能谱的计数比n(Gd)/n(H)确定饱和度的方法，确定R及n(Gd)/n(H)与孔隙度Φ、渗钆浓度、饱和度和岩性等影响因素的关系。     

直接确定地层有机碳含量测井方法的数值模拟

非常规资源逐渐成为我国油气勘探的重要领域,其"源储一体"的特性使得对源岩特别是有机碳含量的连续定量评价成为关键。传统测井评价方法均是基于测井资料的间接评价,受多种因素影响,计算结果有一定的不确定性。本文利用快中子与地层元素原子核发生反应产生的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱,通过谱分析技术获取地层元素含量,根据与无机碳相关的钙、镁等元素含量确定无机碳含量,从总碳含量中扣除无机碳含量可直接提供高精度的有机碳含量信息。借助于蒙特卡罗数值模拟方法,建立了6种四川盆地龙马溪组和筇竹寺组页岩地层模型,模拟不同地层条件下的混合伽马能谱,并利用模拟元素的标准伽马能谱对模拟能谱进行谱解析。模拟结果表明,本文的方法可直接提供高精度的有机碳含量,有机碳含量大于2%时,其计算值相对误差小于6%。     

油砂地层中子-伽玛能谱Monte-Carlo模拟

本工作应用自行研制开发的中子 伽玛能谱测井的中子 伽玛射线随空间、能量、时间分布的蒙特卡罗模拟软件包计算了裸眼井、井眼里无下井仪器、油饱和砂岩地层、井眼注油条件下沿井轴和井壁的中子 伽玛射线随能量、时间分布及沿井轴和沿井壁的中子 伽玛射线能谱 ,研究了源距对中子 伽玛射线随能量、时间分布以及井轴与井壁中子 伽玛射线能谱的影响。     

中子导管末端中子束角发散分布规律研究

本文针对常被忽略的中子导管末端束流角发散现象,基于全反射光学几何原理推导了准确描述中子束角发散分布规律的理论公式,揭示了角发散分布不连续特性的本质是源于导管系统中空间间隔的影响。利用蒙特卡罗模拟软件建立计算模型,验证了公式的正确性。模拟结果发现,角发散分布的不连续性将引起使用光阑的光路系统样品处中子强度空间分布不均匀,甚至出现栅格暗纹效应。依据理论解析公式,提出了优化角发散分布从而减小或消除暗纹效应的方法。     

中国先进研究堆高分辨中子粉末衍射谱仪模拟研究

应用蒙特卡罗方法对中国先进研究堆 (CARR)上的高分辨中子粉末衍射谱仪 (HRPD)的物理设计进行了模拟研究。给出了谱仪的分辨率曲线、样品处中子通量密度等主要参数的模拟计算结果 ,讨论了高分辨模式和高强度模式下的分辨率和强度变化 ,表明设计方案是可行的     

一种能量响应一致的长计数器蒙特卡罗设计

为了有效降低长计数器中子探测能量下限并解决5 MeV以上能量响应急剧下降的问题,利用蒙特卡罗程序MCNP5分析了长计数器各结构参数对能量响应的影响。通过使用不同含氢量的慢化体、添加中子吸收材料及添加补偿材料相结合的方法,优化设计了一种长计数器。结果表明：使用含氢量较低的中子慢化材料聚苯乙烯可提高低能中子能量响应;采用Cd作为中子吸收材料可解决能量响应局部过高的问题;采用Pb作为补偿材料可提高高能中子能量响应。设计优化的长计数器在1 eV～15 MeV能量范围内能量响应最大相对偏差约为10.1%。     

Some Studies on the Time Resolved Energy Spectrum Reconstruction for Pulsed Neutron Source

The purpose of this article is to present some new numerical results concerning the time resolved energy spectrum reconstruction of a short pulsed neutron source, like one created in plasma focus devices. An MCNP code is used to simulate a time dependent neutron source, plastic scintillator detectors, and their recorded signals. A Monte Carlo program reconstructs spectrum using the signals produced by MCNP code. By the numerical computations we determined the optimum number of four detectors which are needed to be placed at 0, 10, 18 and 30 m from the source, respectively. A time resolution about 12 ns and an energy resolution of 40 keV are obtained. Neutron scattering in the air is considered, and it is found that the intensity of spectrum is increased by 6%.     

海底原位PGNAA探测含水率对中子分布影响研究

运用MC法模拟14 MeV快中子进入沉积物后的物理过程,得到了不同深度下沉积物中子能谱分布,分析了0~1 eV中子在沉积物中横、纵向分布规律以及含水率与Cl~-浓度对中子分布的影响,探讨了模拟条件下0~1 eV中子扩散的最大深度范围。结果表明:沉积物含水率对中子能谱分布和0~1 eV中子横、纵向分布均有显著影响,进行中子活化的最佳深度为2 cm处;0~1 eV中子扩散的最大深度范围为20~40 cm;海水中Cl~-浓度对中子吸收有影响但影响不显著。     

GdI3:Ce闪烁体中子探测性能测试与改进研究

为改善GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中的γ抑制能力,使用Geant4和XCOM计算了其γ线性吸收系数,并通过模拟计算与实验测量研究了铅屏蔽法抑制γ的有效性。结果表明：GdI₃:Ce闪烁体在探测中子过程中易受低能γ射线的干扰;随着铅层厚度的增加,100 keV~1 MeV的γ射线对中子探测的干扰减小,而3~10 MeV的γ射线的干扰呈先增加后减小的趋势。对²⁵²Cf中子源的实验测试发现,在碘化钆闪烁体外围添加铅层后,中子峰得以显现;随着铅层厚度的增加,中子峰内净计数减小,而净计数与本底计数的比值上升。模拟和实验结果均表明,在使用GdI3:Ce闪烁体探测中子时,应根据中子探测效率和信噪比的优化确定γ屏蔽铅层的厚度。     

小井径双源距C/O测井响应随源距的变化关系

应用Monte Carlo方法,在孔隙度分别为5%、10%、20%和35%的砂岩地层中,针对地层孔隙流体分别为油和水,井内介质分别为油和水的4种情况,计算得到了C/O测井响应随源距的变化关系以及不同源距时,C/O测井对地层径向厚度的响应.通过数据处理,得到地层相同,井内介质不同时C/O差值随源距的变化关系,以及井内介质相同,地层不同时的C/O差值随源距的变化关系.通过比较分析,得出小井径双源距C/O能谱测井响应对源距有很强的依赖性;当源距的范围在26～34cm和50～62cm之间时,C/O测井分层能力强,同时受井眼影响小,因此,短源距的选择范围是26～34cm,长源距的选择范围是50～62cm.     

A benchmarked MCNP model of the in vivo detection of gadolinium by prompt gamma neutron activation analysis

Gadolinium (Gd)-based contrast agents are a valuable diagnostic aid for magnetic resonance imaging (MRI). The amount of free Gd deposited in tissues following contrast enhanced MRI is of toxicological concern. The McMaster University in vivo prompt gamma neutron activation analysis facility has been adapted for the detection of Gd in the kidney, liver, and the leg muscle. A simple model of the HPGe detector used for detection of the prompt γ-rays following Gd neutron capture has been created using Monte Carlo simulation. A separate simulation describing the neutron collimation and shielding apparatus has been modified to determine the neutron capture rate in the Gd phantoms. The MCNP simulation results have been confirmed by experimental measurement. The deviations between MCNP and the experiment were between 1% and 18%, with an average deviation of 3.8 ± 6.7%. The validated MCNP model is to be used to improve the Gd in vivo measurement sensitivity by determining the best neutron moderator/reflector arrangement.     

核设施液态流出物非介入式连续监测仪校准技术研究

在用谱仪测量样品活度时,准确地校准谱仪系统探测效率曲线是测量结果准确可靠的先决条件。在核设施液态流出物监测中,由于被测样品空间结构复杂,核素种类多且半衰期较短,通过制作标准液体源校准探测器系统的可行性低。本文讨论了几种核设施管道外非介入式液态流出物监测仪的校准方法：标准液体源法、数值积分法以及代表点法,选取其中的标准液体源法为初级方法,同时进行数值积分法和代表点法的实验,从相对偏差和不确定度两方面考虑,发现代表点法可作为适用有效的校准方法。     

Method for converting in-situ gamma ray spectra of a portable Ge detector to an incident photon flux energy distribution based on Monte Carlo simulation

A matrix stripping method for the conversion of in-situ gamma ray spectrum, obtained with portable Ge detector, to photon flux energy distribution is proposed. The detector response is fully described by its stripping matrix and full absorption efficiency curve. A charge collection efficiency function is introduced in the simulation to take into account the existence of a transition zone of increasing charge collection after the inactive Ge layer. Good agreement is obtained between simulated and experimental full absorption efficiencies. The characteristic stripping matrix is determined by Monte Carlo simulation for different incident photon energies using the Geant4 toolkit system. The photon flux energy distribution is deduced by stripping the measured spectrum of the partial absorption and cosmic ray events and then applying the full absorption efficiency curve. The stripping method is applied to a measured in-situ spectrum. The value of the absorbed dose rate in air deduced from the corresponding flux energy distribution agrees well with the value measured directly in-situ.     

Effect of Si implantation on the microstructure of silicon nanocrystals and surrounding SiO2 layer

Si nanocrystals (Si-nc) embedded in a SiO₂ layer have been characterized by means of transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). For local Si concentration in excess  8 × 10²¹ Si⁺/cm³, the size of the Si-nc was found to be 3 nm and comparatively homogeneous throughout the whole implanted layer. For local Si concentration in excess of 2.4 × 10²² Si⁺/cm³, the Si-nc diameter ranges from 2 to 12 nm in the sample, the Si-nc in the middle region of the implanted layer being bigger than those near the surface and the bottom of the layer. Also, Si-nc are visible deeper than the implanted depth. Characterization by XPS shows that a large quantity of oxygen was depleted from the first 25 nm in this sample (also visible on TEM image) and most of the SiO₂ bonds have been replaced by Si–O bonds. Experimental and simulation results suggest that a local Si concentration in excess of 3 × 10²¹ Si/cm³ is required for the production of Si-nc.