我国脉冲中子测井技术发展综述张锋(中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,山东青岛266555)摘要: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。关键词:脉冲中子测井技术;技术引进;自主研发中图分类号:P6311817文献标志码:A文章编号:100026931(2009)S020116208SummaryofDevelopmentforPulsedNeutronWellLoggingTechnologyinOurCountryZHANGFengAbstract:Thepulsedneutronwellloggingisaloggingtechnologythatthegeologicalandprojectparametersofoilsaturation,porosityandwaterflowcanbedeterminedbyrecordinggammarayorthermalneutron,whichareproducedthroughreactionoffastneutronsproducedbypulsedneutronsourcewithnucleiinboreholeandformationmaterial.Severalkindsofloggingtechnologytodetermineoilsaturationandoxygenactivationwaterflow,aswellastheintroductionandapplicationoftheseinstrumentsindomestic,weresketchedout.Theresearchanddevelopmentofneutronlifetimeandcarbonoxygenratiospectrumlogginginstrumentindomesticweresummarizedsimulta2neously,andtheprospectandbreakthroughinpulsedneutronwellloggingtechnologyinourcountrywereelaborated.随着我国油田进入高含水开发后期,开采难度越来越大,常规生产测井技术已不能满足需求,高水平的油藏动态监测技术对石油开发具有重要的应用意义,而脉冲中子测井技术则收稿日期:2009209203;修回日期:2009210225基金项目:国家自然科学基金资助项目(40774058);山东省自然科学基金资助项目作者简介:张锋(1970—),男,山东莒南人,副教授,博士,从事核测井方法基础研究、核测井资料处理及蒙特卡罗模拟等工作是当前确定油藏剩余油饱和度分布规律、了解注水和产液剖面、调整注采方案、提高采收率的主要手段。国内测井行业在引进国外脉冲中子测井仪器进行油田服务的同时,业已开展大量的研发工作,脉冲中子测井技术已在油田实际英、白云石和方解石等孔隙性岩石骨架矿物大1个数量级,是淡水或原油截面的2～5倍,利用热中子寿命可确定含水饱和度。测井时,用脉冲中子源向地层发射14MeV中子,测量经地层慢化而又返回井眼内的热中子或俘获γ射线,根据计数率随时间的衰减,计算出地层的热中子宏观俘获截面Σ或寿命τ,可在裸眼井,特别是套管井中获得地层的含水饱和度。另外,可划分油、水、气层,监测油、水或气、水界面的变化,应用于孔隙度等的求取。112脉冲中子氧活化水流测井水中稳定核素16O与14MeV中子发生(n,p)反应,转变为放射性核素16N。16N的半衰期为7113s,释放出的γ射线能量为7112和6113MeV。这些高能γ射线能穿透井中的流体、油管、套管和水泥环,如果高能脉冲中子发生器到γ射线探测器的距离为S,水流从发生器到探测器经历时间为t,那么,水的流动速度则为v=S/t。在流动截面已知情况下,即可准确计算出各层的分层注入量。113脉冲中子孔隙度测井斯仑贝谢公司于1991年研制出了可投入实用的加速器型超热中子孔隙度测井仪APS[3]。APS使用了由近、中、远3个超热中子探测器和1个热中子探测器组成的阵列探头,集补偿超热中子孔隙度、超热中子寿命及脉冲中子测井技术[122]脉冲中子测井是以脉冲中子与地层相互作用为物理基础的核测井方法,通过在井眼(或探孔)中井下中子发生器产生快中子,快中子进入井眼、地层后与原子核发生非弹性散射、弹性散射、辐射俘获和中子活化反应,利用γ或中子探测器记录γ能谱、γ或热中子时间谱等信息资源来进行地层参数评价,主要包括脉冲中子饱和度测井、脉冲中子氧活化水流测井以及脉冲中子孔隙度测井等技术。111脉冲中子饱和度测井脉冲中子饱和度测井又分为碳氧比能谱测井和中子寿命(宏观俘获截面Σ)测井,这是1种利用脉冲中子源,以一定的脉冲宽度和重复周期向地层发射中子束,通过测量非弹性散射γ能谱...