[发明专利]一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法

权利要求书

1.一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、建立含有天然气孔、裂隙的储层地质模型；

b、定义整个地下半空间均为天然气孔、裂隙储层；

c、脉冲中子测井设置的井眼位于地质模型中央，井孔为垂直井，井孔中间充满泥浆；

d、设定含有天然气的裂隙呈椭圆形硬币状，各裂隙的形状一致，且与井轴的角度一致，所有裂隙稀疏地分布在整个储层中；

e、设定含有天然气的孔隙呈圆球体状，各孔隙的形状一致，但体积在数量级上远小于裂隙，所有孔隙稀疏地分布在整个储层中；

f、设定裂隙与裂隙之间没有连通，但裂隙与孔隙之间存在连通；

g、设定储层中除了孔、裂隙之外的部分均为基质围岩，成分为密度均匀的石灰岩；

h、在井孔中间处设置一个脉冲中子源，通过如下公式进行核反应产生快中子，其中，是1个质子，2个中子构成的氚；是1个质子，1个中子构成的氘；是2个质子，4个中子构成的氦；是产生的能量为14MeV的快中子；

i、快中子产生后迅速打入天然气孔、裂隙储层，与储层中各介质的原子核进行多次碰撞，发生非弹性散射反应，成为热中子并达到热平衡状态，达到热平衡状态后，中子能量不再衰减，随后大部分热中子被储层中各介质的原子核所俘获，发生俘获反应；

j、发生非弹性散射和俘获反应的过程中，将核反应中存在的快中子、热中子统称为粒子，粒子状态参数的确定公式为：S＝(r,E,Ω,t,W)，其中r是粒子的碰撞位置，E是粒子碰撞后的能量，Ω是粒子碰撞后的运动方向，t是粒子的碰撞时间点，W是粒子碰撞后的权重；

k、粒子在发生非弹性散射和俘获反应的过程中，还会伴随产生运动，某一时刻和上一时刻粒子之间的距离抽样值为：其中，Σ_t是宏观截面之和，表示一个中子同单位体积内的原子核发生核反应的平均几率之和，ξ是在(0,1)区间上服从均匀分布的随机数；

l、粒子在发生俘获反应后，仍有剩余的未被俘获的热中子，此时探测到并记录未被俘获的热中子；

m、根据动态扩散方程计算热中子密度分布，其中，t是时间；v是快中子的速度，单位为cm/s；n是热中子密度，即单位体积内热中子数量；D₀是粒子扩散系数，其与热中子密度有关；N₀是热中子源的密度；Σ是热中子俘获截面；

n、上述动态扩散方程的初始条件定义为：其中，R是观察点与脉冲中子源之间的距离；Q是脉冲中子源的强度；D_t是热中子的扩散系数；L是减速长度；

上述动态扩散方程的边界条件定义为：①扩散方程的适用范围条件下，流量密度必须是有限的；②两个介质的分界面上，垂直于界面的中子通量密度相等；③无穷远处的中子通量密度为零；

当确定动态扩散方程的初始条件和边界条件后，求出其数值解，便可计算出热中子密度分布，即模拟得到的天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井响应；

o、重复上述过程，每次模拟中改变天然气裂隙的角度，从而得到不同的脉冲中子测井响应，分析不同脉冲中子测井响应与对应的裂隙角度之间的关系，为实际生产提供理论支持和指导方法。