[发明专利]一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法

摘要

本发明公开了一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法，首先结合快中子散射和伽马衰减理论表征非弹性散射伽马场分布，推出了伽马场分布与密度、快中子散射自由程及非弹性散射截面等参数的数学关系；然后，基于非弹性散射伽马场分布，得到了利用快中子散射自由程和双探测器非弹性散射伽马计算密度的方法；再利用测量的快中子计数对快中子散射自由程进行了表征，得到了利用非弹性散射伽马和快中子场直接计算地层密度的新方法。该方法避免了含氢指数校正，为中子伽马密度测井提供了技术支持和理论指导。

主权项

1.一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法，其特征在于包括以下步骤：(1)结合快中子散射和伽马衰减理论来表征非弹性散射伽马场分布，推出非弹性散射伽马场分布与密度、快中子散射自由程及非弹性散射截面相关；(2)根据非弹性散射伽马场分布，得到利用非弹性散射伽马和快中子散射自由程表征密度的计算方法；(3)通过测量快中子通量表征快中子散射自由程，得到利用非弹性散射伽马和快中子场计算地层密度的方法；步骤(1)中：结合快中子散射和伽马衰减理论来表征非弹性散射伽马场分布如下其中，S0为中子源强度，λs为快中子散射自由程，μm为非弹性散射伽马射线质量吸收系数，ρ为地层密度，i为一个快中子与原子核发生非弹性碰撞平均释放的伽马光子数，r是空间任意一点到中子源的距离，R为球面探测器半径，Σin为地层宏观非弹性散射截面；非弹性散射伽马场分布简化为通过拉格朗日中值定理，非弹性散射伽马场分布变换为其中，a为比例系数，取值与源距相关；步骤(2)中：利用非弹性散射伽马场分布式(3)，得到单探测器非弹性散射伽马确定密度的形式根据单探测器密度表征方法，采用双探测器组合的方法简化密度计算方法，具体如下：假定近、远探测器源距分别为R1和R2，近、远探测器非弹性散射伽马确定密度的形式如下其中，ρ近和ρ远分别为近、远探测器非弹性散射伽马确定的密度，φin1和φin2分别为近、远探测器的非弹性散射伽马通量，a1和a2分别为探测器源距R1和R2时对应的比例系数；利用近、远探测器密度表达式消去ln(iΣinS0)项，得到双源距非弹性散射伽马密度计算方法其中，ρ双为双源距非弹性散射伽马密度，斜率A为非弹性散射伽马计数比对数ln(φin1/φin2)的密度灵敏度倒数；截距ρ0(λs)为ln(φin1/φin2)＝0时对应的地层密度值，与快中子散射自由程相关；步骤(3)中：根据快中子散射理论，发生非弹性散射的快中子通量φf与快中子散射自由程满足关系其中，R3为快中子探测器源距；利用快中子通量对快中子自由程进行表征，得到利用非弹性散射伽马和快中子场表征地层密度的方法当仪器探测器源距固定时，式(9)可表示为ρ＝Aln(φin1/φin2)+Blnφf+C  (10)其中，A、B和C是常数，只与探测器源距R1、R2、R3和中子源强S0相关。