三探测器脉冲中子俘获测井方法基础研究

摘要

随着油气田勘探开发的深入，脉冲中子测井技术在剩余油动态监测和气层识别方面发挥了重要作用，但是天然气勘探具有埋深大、物性差、圈闭条件复杂的特点，其发现难度逐渐增大。目前应用较为广泛的脉冲中子气体饱和度测井技术有中子寿命测井（TDT）和碳氧比（C/O）能谱测井等，一般只适用于中、高矿化度和孔隙度地层，在非常规储层评价中的局限性较大。而三探测器脉冲中子俘获测井技术可对热中子和伽马进行双粒子探测得到时间谱信息，减少了地层本底伽马的影响，能适用于更低矿化度和孔隙度的地层条件。 在本论文中，通过对国内外脉冲中子测井技术调研，了解国内外其测井方法及仪器发展现状，建立了三探测器脉冲中子俘获测井方法研究的理论基础。三探测器脉冲中子测井仪主要由D-T中子发生器、2个He-3探测器以及一个NaI探测器组成测量系统，可以实现热中子和伽马双粒子的信息探测。利用蒙特卡罗数值模拟方法，依据灵敏度响应以及测量统计性等方面确定了中子脉冲宽度、测量时序以及探测器源距，形成基于D-T中子源的时间谱测量方法。利用 He-3探测器记录的热中子时间谱及NaI探测器记录的伽马时间谱信息，计算得到地层俘获截面值(Sigma)、热中子计数比值(Ratio)和非弹俘获伽马计数比值(RIC)，通过数值模拟研究这些参数在不同井眼、地层以及岩性等条件下的响应变化，确定地层流体评价方法；研究伽马与热中子比值（P/N ）在不同井眼持气率和井眼矿化度条件下的响应变化，达到指示井眼流体变化的目的；实现热中子时间谱衰减成像和俘获成像，可用于直观显示储层流体及岩性变化。通过三探测器的比值信息组合，提高了地层含气识别的灵敏度，得出地层含气饱和度的确定方法。确定地层流体饱和度计算模型，对实际井资料进行处理和解释，并与裸眼井资料进行对比。三探测器脉冲中子俘获测井方法在一定程度上克服了传统脉冲中子测井方法的不足，为后续仪器研发及油气田勘探开发提供重要的理论基础。

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