脉冲中子全谱饱和度测井仪可变参数中子脉冲定时模式

摘要

本发明涉及一种脉冲中子全谱饱和度测井仪中子脉冲定时模式，通过采用宽脉冲设计持续发射快中子，再加上相对固定的中子发射时间，解决了现有中子脉冲定时模式中∑参数的起伏误差很大导致∑测井资料无法应用的技术问题，大大提高了监测∑的门计数率，从而降低了∑参数测量的起伏误差，达到了与专门进行∑测井的仪器的接近的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲中子全谱饱和度测井仪中子脉冲定时模式。

背景技术

现有的测量∑参数的同类仪器其碳氧比测井方式(兼测热中子俘获截面∑)所采用的中子脉冲定时模式均属固定参数模式。由于所采用的中子脉冲定时模式中的参数是事先设定好的，当中子寿命τ值较小时，热中子衰减很快，导致一个周期后面的时间没有充分利用到，导致门计数率很低。尽管测井速度很低(60米/秒)，但监测到的∑参数的起伏误差很大，以致∑测井资料无法应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉冲中子全谱饱和度测井仪可变参数中子脉冲定时模式，其解决了背景技术中∑参数的起伏误差很大导致∑测井资料无法应用的技术问题。

本发明的技术解决方法是：

1、一种脉冲中子全谱饱和度测井仪可变参数中子脉冲定时模式，其特殊之处是，其包括以下设定：

1]设中子寿命测井中子周期时间单元为T，取热中子俘获截面∑测量周期Tb＝n·T(n＞1)，取中子脉冲大周期Ta＝m·Tb，则碳氧比测量周期Tc＝(m-1)·n·T(m＞1)；在Tb周期开始的T时间单元里中子管发射快中子，Tc周期中包括多个Δt2小周期，Δt2小周期中的Δt1时间里中子管发射快中子，按照碳氧比测井要求确定Δt1和Δt2，Δt1和Δt2确定后即为固定值；

2]当所测量的地层段的石油钻井地层的俘获截面∑对应的中子寿命τ值范围为50～120μs时，则中子寿命测井中子周期时间单元取当τ值范围为95～210μs时，则中子寿命测井中子周期时间单元取T；当τ值范围为165～365μs时，则中子寿命测井中子周期时间单元取当τ值范围为285～600μs时，则中子寿命测井中子周期时间单元取3·T。

上述n和m的取值范围为：n＝7～12，m＝7～11。

上述n和m的较佳取值为：n＝9.5，m＝9。

上述τ值范围为95～210μs时，选T＝200μs。

上述Δt2和Δt1的较佳取值为：Δt2＝100μs，所述Δt1＝10.5μs。

本发明具有如下优点：

1、本发明提出了一种变参数中子脉冲定时模式，克服了现有固定参数模式门计数率低的缺陷，通过采用宽脉冲设计持续发射快中子，再加上相对固定的中子发射时间，大大提高了监测∑的门计数率，从而降低了∑参数测量的起伏误差，达到了与专门∑测井资料接近的效果。

2、地层中子寿命τ值变化时，时间单元T相应变化，所以一个周期内的门计数率相应提高。

3、本发明实现了中子管离子源占空比(即工作比)的平均值是固定不变的，可保证中子管正常工作。

4、本发明测量碳氧比的效果与现有仪器相同，而由监测获得的∑测井资料的起伏误差远远好于已有同类仪器，使∑测井资料可供地质解释家正常使用。

5、τ范围设置有适当的重叠，这种重叠可防止T值在分界线附近的频繁变动而影响仪器的测量效果。

附图说明

图1是本发明中子脉冲定时模式时间关系示意图。

具体实施方式

本发明中子脉冲定时模式就是中子管快中子发射的时间模式。以Ta＝10·Tb为一个大周期，它包括Tc和Tb两个时段。在Tc时段做碳氧比测量，在该时段有许多Δt2小周期(即碳氧比测量时的中子周期)，在Δt2小周期中，仅在Δt1时间里中子管发射快中子。在Tb时段里，做热中子俘获截面∑测量，仅在Tb的开始的T时间里发射快中子。

Δt1和Δt2是按照碳氧比测井的最佳需求来设计，一旦选定，即固定不变。例如Δt2选100μs，Δt1选10.5μs。

石油钻井地层的俘获截面∑，经常在7.6C.U.～91C.U.范围内，对应的中子寿命τ值是600μs～50μs。这个总的τ范围，被划分成四个较小的τ范围，他们是：50～120μs，95～210μs，165～365μs和285～600μs。T是中子寿命测井中子周期时间单元，对应着以上四个τ值范围，时间单元T也对应有四个值，它们是：115.47μs、200μs、346.41μs和600μs。当所测量的地层段的τ值处于某τ范围时，T的值即自动选用对应值。因此，T是跟着被测地层的τ值跳跃式改变着。中子周期Tb＝9.5·T，因此，当T改变后，Tb亦跟着改变。大周期Ta和Tc自然也跟着变。这就是变参数方法。

本发明监测∑时的门计数率的定量计算如下：

选择采用固定参数的测量∑参数的仪器、申请人设计的专测∑参数的多功能水流测井仪以及采用本发明模式的脉冲中子全谱饱和度测井仪各一台，在均测量0.1米井段、采集累计门计数的条件下，以申请人设计的专测∑参数的多功能水流测井仪的门计数为1，采集结果见表1。从表1中可以看出，门计数率高，计算出的∑的起伏误差就小。因此，可以用门计数归一化值评价各仪器的优劣。

从表1可看出，固定参数仪器的门计数仅为申请人设计的专测∑参数的多功能水流测井仪的1/5～1/20，显然是测不好∑的。而本发明模式的门计数，不论τ值大小，总是达到多功能水流测井仪的62～63％，测出的∑的起伏误差接近多功能水流测井仪。

表1