[发明专利]一种基于脉冲中子测井的快中子散射截面表征方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲中子测井的快中子散射截面表征方法，涉及石油天然气开发领域。包括以下步骤：通过对非弹伽马场分布的公式变形，获得快中子散射截面的表征形式，得出影响快中子散射截面表征的影响因素包括地层密度和探测器源距；根据选定的脉冲中子测井仪器参数，通过建立地层密度的表征方法，得到利用非弹伽马通量以及非弹、俘获伽马通量比信息表征快中子散射截面的数学表达式；建立三维MCNP数值计算模型，模拟得到多探测器伽马通量信息数据库；利用最小二乘方法对不同地层条件的快中子散射截面与伽马通量和通量比信息做三元线性回归分析，得到快中子散射截面的刻度公式的数学形式，最终形成快中子散射截面的表征方法。

技术领域

本发明涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种基于脉冲中子测井的快中子散射截面表征方法。

背景技术

快中子散射截面为一种地层核特性，是衡量地层与快中子相互作用能力的物理参数，主要用于地层含油气饱和度评价。中子测井中，常规饱和度评价方法易受到中子与某些元素的相互作用影响，例如B、Cl和Gd用于Sigma测量，而H用于孔隙率测量。而快中子散射截面仅对气液两相流体变化敏感，对饱和度评价的适用范围更广。同时，当无法进行伽马-伽马密度测量时(例如禁止使用放射性同位素源的情况)，快中子散射截面还可用于裸眼井密度测量。

目前，测量快中子散射截面的计数主要是通过中子测井仪器长源距探测器的非弹伽马通量来进行测量。但是由于测井仪器自身的限制以及伽马射线的计数统计性，对快中子散射截面的测量存在一定的误差，难以满足现场油气评价的需求。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种利用脉冲中子测井技术中多探测器的伽马信息组合的表征快中子散射截面的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于脉冲中子测井的快中子散射截面表征方法，适用于D-T源脉冲中子测井仪器，包括以下步骤：

步骤1：通过对非弹伽马场分布的公式变形，获得快中子散射截面的表征形式，得出影响快中子散射截面表征的影响因素包括地层密度和探测器源距；

步骤2：根据选定的脉冲中子测井仪器参数，通过建立地层密度的表征方法，代入快中子散射截面的表征公式，得到利用非弹伽马通量以及非弹、俘获伽马通量比信息表征快中子散射截面的数学表达式；

步骤3：建立三维MCNP数值计算模型，模拟得到多探测器伽马通量信息数据库；

步骤4：利用最小二乘方法对不同地层条件的快中子散射截面与伽马通量和通量比信息做三元线性回归分析，得到快中子散射截面的刻度公式的数学形式，最终形成快中子散射截面的表征方法。

优选地，步骤1中对非弹伽马场分布的公式变形得到的快中子散射截面表达式如式(1)所示：

FNXS为快中子散射截面；R为源距；φ_in(R)为非弹伽马射线通量；ρ为地层密度值；α在给定的脉冲中子仪器参数下为常数；μ_m为地层衰减系数，φ₀为D-T源强度，i为一个中子与地层一个原子核碰撞产生的平均光子数，∑_in为快中子的非弹性散射截面，且远小于快中子散射截面，四者均视为常数。

优选地，步骤2中选取脉冲中子仪器包含一个D-T中子源，两个伽马探测器脉冲中子仪器。

优选地，步骤2中对密度的表征表达式如下：

ρ为地层密度值；φ_in1、φ_in2为近、远源距的非弹伽马通量；φ_cap1、φ_cap2为近、远源距的俘获伽马通量，A、B和C为常数系数。