地层元素测井中探测器响应数值模拟研究

地层元素测井中常利用LaBr₃、BGO等晶体探测器测量γ能谱确定元素和矿物含量,晶体探测器计数效率与能量分辨率等参数是决定能谱质量和元素含量计算精度的关键因素。本文通过对比研究LaBr₃和BGO两种晶体探测器的能谱响应特性,利用蒙特卡罗方法建立了不同元素含量与种类的地层模型,模拟研究了两种晶体探测器的γ响应能谱,并利用最小二乘法计算了元素含量。结果表明：当地层矿物模型中元素种类较少时,两种晶体探测器测得的元素含量差异较小;当元素种类较多时,由于能谱中不同元素γ射线重叠及互相干扰,LaBr₃晶体探测器测得的元素含量计算精度优于BGO晶体探测器,体现了在复杂地层岩性元素含量测量中,高能量分辨率晶体探测器的探测优势。     

用地层元素测井(ECS)资料评价复杂地层岩性变化

在石油测井中,地层的岩性判别是评价储层参数的首要条件,地层元素测井(ECS)能测出地层中Si、Ca、Fe、S、Ti、Cl、Cr、Gd等元素的含量,结合地质录井等资料可准确确定储层的岩性。通过实倒分析,正确评价了复杂地层的岩性变化,为石油勘探开发提供了可靠的地质参数。     

自然伽马能谱测井在海相页岩储层评价中的应用研究

为了破解南方海相页岩储层在有机碳含量/泥质含量计算、岩性识别、沉积环境恢复、储层评价等方面的难题,对龙马溪组岩心进行系统采样和测试,对自然伽马能谱测井数据、解释成果等进行深入的分析和研究。通过对龙马溪组岩心的标定,建立页岩铀和有机碳含量的关系,经过验证有机碳含量计算值与实测值基本吻合;利用相对值法,对海相页岩泥质含量进行提取,提高泥质含量计算的准确性;采用钍、铀、钾比值和交会图开展黏土矿物类型划分、岩性识别和沉积环境辨识,龙马溪组地层岩性以泥页岩、粉砂岩为主,黏土矿物以伊蒙混层为主,含伊利石;黑色页岩为海相强还原环境的沉积产物,水动力条件较弱,以低能为主;测井上铀含量高、钍和钾含量低,指示可能为高放射性、裂缝发育的储层;自然伽马能谱测井对页岩储层的划分和评价具有较好的指示性,可为页岩储层评价和沉积环境恢复提供依据。     

一种利用中子瞬发伽马能谱确定含油饱和度方法及数值模拟

剩余油饱和度的定量解释对于提高油气产能及指导油田后期开发具有重要意义。脉冲中子饱和度测井通过记录地层中C、O原子核与高能中子作用产生的特征伽马射线来确定剩余油饱和度。骨架矿物组成和粘土矿物类型等因素的变化会使剩余油饱和度解释结果存在误差。为确定岩性对非弹能谱中碳窗和氧窗伽马计数比（C/O）、俘获能谱中硅窗和钙窗伽马计数比（Si/Ca）的影响,采用蒙特卡罗方法（MCNP）模拟不同岩性、孔隙度和饱和度地层条件下的伽马能谱。模拟结果显示：传统碳氧比解释模型进行碳氧比差值计算时未考虑岩性影响,是造成剩余油饱和度解释存在误差的主要原因。通过在碳氧比差值计算时引入岩性校正因子,提出一种改进的碳氧比解释模型,提高饱和度解释精度。模拟算例和实测结果表明,该改进碳氧比解释模型满足砂岩地层饱和度解释精度要求的同时,在混合岩性地层计算饱和度误差小于10%。     

天然伽玛能谱测井

天然γ能谱测井在岩层对此和矿物资源勘探方面的应用是有成效的。它还可能用于区分岩性。方法的原理是分别测量不同天然放射源(釷、铀和钾)的一次γ射线。天然γ能谱测井已成功地用于解决圣巴巴拉河谷的地层对此问题。该河谷的火山灰含釷很丰富,是一个有用的地层对此的时间标志。同样,由于能谱测井可甄别钾射线,因此可用于勘探钾矿床。本文介绍了利用能谱测井和中子活化分析法进行放射性元素野外测定的优越性。在活化测井工作中,通常把中子源和探测单元联结在一起。最适用于金属矿床活化测井的元素有铜、铁和铝等。有可能对上述元素作定量测定。另一个可能的用途是作化学成分和矿物成分的分析,用以判别地质年代或地质事件。通过某些关键性元素(例如硅、铝、锰、钾、氧、铁和钙)的原地定量测定,活化分析也有可能用于区分岩性。     

自然伽马能谱解谱方法研究

自然伽马能谱测井是根据地层中铀、钍、钾等天然放射性矿物发出的自然伽马射线的能谱确定相应元素含量的测井方法,在油田广泛用于评估地层粘土和泥质含量,谱数据处理是该测井方法的关键.本文结合作者在数控测井系统配接能谱仪器的经验,详细介绍了剥谱法、逆矩阵法和最小二乘法的解谱原理,给出了基于最小二乘法的五能窗解谱测井原理及具体实现方法,并与三能窗进行了测井效果对比,在矿化度较低和重晶石含量较高的地层中能够有效地计算钾、铀、钍的含量,符合现场地质解释.目前这一方法已经在多种地面系统得到验证,在四川、青海等油田取得良好的测井效果.     

核石油测井的最新进展

本文回顾了过去7年中核测井方面的一些重要进展,在这段时间内,现有的技术得到了改进并研制了新的测井系统。使用光电效应来识别主要岩石类型的密度测量。现已被广泛应用。天然放射性和中子诱发辐射的γ能谱测量已有可能根据测井数据元素分析.常用的测井,例如补偿中子和密度测井在,薄层识别的数据分析方面得到了改进。近几年来.钻进过程中的核测量已有很大进展,除可进行天然γ射线计数外,还可进行中子孔隙度和γ密度测量.现在可把多种放射性同位素注入地层,并利用其γ能谱特征对其进行探测。测井仪器响应的计算机模拟,在测井仪器模式化和确定环境干扰修正值方面已得到广泛的应用.蒙特卡罗码现广泛地运用于小型计算机和并行处理机上.然而过去要求使用大的计算机主机设备。     

地层元素测井解释方法研究

配合脉冲中子地层元素测井仪的应用,开展地层元素测井解释方法研究,获取地层元素标准谱库,编制地层元素解释软件,解释得到元素产额、干重(不含结晶水的质量百分含量)、矿物组分含量。取芯井对比结果显示,解释结果与取芯化验结果一致性较好,研究结果可为复杂岩性评价、准确计算孔隙度提供数据。     

中子俘获γ能谱地层元素测井的灵敏度

用热中子俘获瞬发Υ能谱分析试样中元素的含量和地层元素测井,均涉及元素测定“灵敏度”的概念.本文研究了国内外所用的灵敏度计算公式后,提出中子俘获瞬发Υ能谱地层元素测井“理论灵敏度”和“实际灵敏度”的概念,并给出了计算公式。     

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.     

Monte Carlo Simulation of Determining Porosity by Using Dual Gamma Detectors

Current formation elementsspectroscopy logging technology utilize ²⁴¹Am-Be neutron source andsingle BGO detector to determine elements contents. It plays an important rolein mineral analysis and lithology identification of unconventional oil and gasexploration, but information measured is relatively limited. Measured systembased on ²⁴¹Am-Be neutron and dual detectors can be developed torealize the measurement of elements content as well as determine neutron gammaporosity by using ratio of gamma count between near and far detectors.Calculation model is built by Monte Carlo method to study neutron gamma porositylogging response with different spacing and shields. And it is concluded thatmeasuring neutron gamma have high counts and good statistical propertycontrasted with measuring thermal neutron, but the sensitivity of porositydecrease. Sensitivity of porosity will increase as the spacing of dual detectorincreases. Spacing of far and near detectors should be around 62 cm and 35 cmrespectively. Gamma counts decrease and neutron gamma porosity sensitivityincrease when shield is fixed between neutron and detector. The length of mainshield should be greater than 10 cm and associated shielding is about 5 cm. ByMonte Carlo Simulation study, the result provides technical support fordetermining porosity in formation elements spectroscopy logging using ²⁴¹Am-Beneutron and gamma detectors.     

CAFNA(R), coded aperture fast neutron analysis forcontraband detection: preliminary results

We have developed a near field coded aperture imaging system for use with fast neutron techniques as a tool for the detection of contraband and hidden explosives through nuclear elemental analysis. The technique relies on the prompt gamma rays produced by fast neutron interactions with the object being examined. The position of the nuclear elements is determined by the location of the gamma emitters. For existing fast neutron techniques, in pulsed fast neutron analysis (PFNA), neutrons are used with very low efficiency; in fast neutron analysis (FNA), the sensitivity for detection of the signature gamma rays is very low. For the coded aperture fast neutron analysis (CAFNA ^(R)) we have developed, the efficiency for both using the probing fast neutrons and detecting the prompt gamma rays is high     

中国同位素中子源测井技术与应用进展

同位素中子源测井技术是以同位素中子源产生的中子与井眼和地层物质元素原子核发生作用,通过探测中子或伽马射线,从而进行孔隙度、含油饱和度和元素含量等地质和工程参数确定的测井技术。本文概述了同位素中子源测井技术,回顾了我国同位素中子源测井技术的发展历程、技术现状及应用,并展望了同位素中子源测井技术的发展前景。     

Monte Carlo Simulation of Gadolinium Neutron Gamma Spectroscopy Tracer Logging Method

The thermal neutron count and capture gamma ray spectroscopy before and after gadolinium seeping into sandstone and limestone formation are simulated by Monte Carlo Method, and the determination method of oil saturation is studied by using the thermal neutron count rate ratio and the n(Gd)/n(H) of capture gamma spectrum before and after gadolinium seeping. In addition, the relations of ratio with influence factors such as porosity, salinity of gadolinium seeping, saturation and lithology are given.      

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。     

可控中子及X射线源测井技术发展现状及趋势

随着核仪器技术的进步以及安全健康的工业发展需求,具有人工可控性的中子源及X射线源逐步在测井领域得到推广应用,为油气等矿产资源的勘探开发提供了关键技术手段。可控中子及X射线源测井技术是以中子发生器或X射线管产生的中子或X射线与地层物质作用,通过探测中子、伽马或X射线从而进行地层孔隙度、密度、油气饱和度和元素含量的测井技术。本文概述了可控中子及X射线源测井技术,回顾了其发展历程;介绍了可控中子及X射线测井技术在数值模拟、仪器研制及数据处理方法方面的研究现状及应用,并展望了可控中子及X射线源测井技术的发展前景,认为未来可控中子及X射线源测井技术可从以下三个方面开展研究：分析不同射线在能量、时间及空间的分布规律,开展探测理论基础研究;联合不同学科优势,开展多类型多模式的新型仪器研制;增强谱数据校正及解析方法研究,开展谱信息综合分析及应用。     

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%。     

我国脉冲中子测井技术发展综述

脉冲中子测井是以脉冲中子源产生快中子,与井眼和地层物质元素原子核发生作用,通过记录γ射线或热中子,从而进行含油饱和度、孔隙度及水流量等地质和工程参数确定的测井技术。概述了国外几种饱和度测井和氧活化水流测井技术及国内对仪器的引进和应用情况,总结了国内中子寿命和碳氧比能谱测井仪的研发历程,并对我国脉冲中子测井技术的发展前景和突破口进行了阐述。