[其他]帶加速器中子源的測井儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86104825
• 申請日: 1986-06-07
• 公開（公告）號: CN86104825A
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯蒂芬·安特基;保羅·阿爾巴茲
• 申請（專利權(quán)）人: 施盧默格海外有限公司
• 主分類號: G01V5/10
• 分類號: G01V5/10;G01V5/00;G01T3/00;G01T1/16
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 葉凱東

本發(fā)明涉及一種測井儀，用于研究鉆井周圍地層結(jié)構(gòu)，測定地層結(jié)構(gòu)的特征。具體地說，本發(fā)明利用加速器中子源，能夠精確地確定地層孔隙度和其他特性，比如宏觀俘獲截面。

對鉆井周圍地層結(jié)構(gòu)的孔隙度的了解，在石油工業(yè)中很重要，用于鑒別油和氣的生產(chǎn)區(qū)域，計算地層的最大產(chǎn)油能力指標以及其他重要參數(shù)。一般已公知的用來測量孔隙度的測井儀，使用化學中子源，例如Cf²⁵²，A_m-B_e或P_u-B_e中子源，并在離源不同距離處放兩個以上的中子探測器。這種類型的測井儀，在1969年12月9日公布的S.Locke的美國專利3，483，376和1971年2月23日公布的M.Tixier的美國專利3，566，117中都有詳細描述。

然而，化學中子源存在著處理、運輸和貯存等嚴重問題，這嚴重地妨礙了它們的使用。的確，考慮到輻射安全和對化學源控制應用的原因，就更加限制，進而可能完全阻止它們的使用。此外，化學源有輸出強度的極限，典型的是每秒4×10⁷個中子的量級或者更低。既使可以設(shè)計束縛在測井儀的里面，使用比較大的化學源更會加重前面所提到的輻射安全問題。

使用在測井儀中，各種類型的加速器中子源都適用，比如基于氘-氚（D-T）反應的加速器中子源，它能產(chǎn)生14Mev的中子，基于（D-D）反應的加速器中子源，可產(chǎn)生一個1-10Mev的譜，中子平均能量接近5Mev，在1973年11月27日公布的A.Frentrop的美國專利3，775，216中，描述了一個D-T加速器中子源的例子。（這份申請已轉(zhuǎn)讓給受讓人）

因為加速器中子源可以開關(guān)，按所希望的通和斷，在使用化學源時出現(xiàn)的輻射問題，在加速器中子源中，就不再存在了。加速器中子源的另一個優(yōu)點是能提高中子源強度。那種每秒5×10⁸個中子輸出或者更高的輸出，是容易得到的，這比化學源大一個數(shù)量級。由于中子輸出強度比較大，加速器源還能提高統(tǒng)計上的準確度，還能使測試操作進行的更快些。

此外，較高的中子源強度，增加了關(guān)于不同探測器之間的屏蔽和配置，以及特殊探測器和中子源之間配置設(shè)計的靈活性。因此，可以改善探測裝置的性能。例如，較大探測器的間距，就能導致較小的鉆孔影響。

然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一個公知的孔隙度探測裝置中，直接用加速器中子源代替化學中子源。并不能提供一個可行的測井儀。其原因在于公知的孔隙度測試裝置的響應，主要由輸送到探測器附近的高能中子，和通過能量遞降碰撞，局部慢化到較低能量，那時發(fā)生了探測的中子來決定的。通過在探測器附近，探測到中子的全截面隨能量而異，源中子能量會影響孔隙度的響應，對一個能產(chǎn)生14Mev中子的D-T源，中子所遭遇到的地層截面，與典型的化學源（如Am-Be源中子平均能量是4Mev）的情況是十分不同的。因此，孔隙度變化對中子探測器的影響，以及探測器的輸出信號，對于D-T加速器源和化學源都是不同的。比如，用一個D-T加速器源直接代替一個化學源的明顯缺點是孔隙度的靈敏度不夠，幾乎超過25%孔隙度。

因此，對使用加速器中子源的孔隙度儀，必需消除與使用化學中子源有關(guān)的輻射問題，與此同時，還要提供精確的孔隙度靈敏度，在測井應用中達到全部有意義的范圍。對于孔隙度測試儀還要使用一個高強度的加速器中子源，此源能提供比較好的統(tǒng)計上的準確性，更快的測試，提高設(shè)計上的靈活性，并能做出較好的，受鉆井影響較少的孔隙度的測定。

按照本發(fā)明，對已有技術(shù)的上述的以及其他要求，可通過一種測井儀來實現(xiàn)，該測井儀包括一個加速器中子源，一個中子監(jiān)視器，一個近超熱中子探測器，和一個遠超熱中子探測器，對于近超熱中子探測器和遠超熱中子探測器的特殊中子屏蔽，可能還有一個熱中子探測器。

設(shè)置中子源監(jiān)視器的目的是，要它主要對從源發(fā)出的未經(jīng)慢化的中子，也即那些沒有與地層或鉆井發(fā)生作用的中子靈敏。繼而，中子源監(jiān)視器產(chǎn)生一個正比于中子源輸出強度的信號。

近超熱中子探測器放在臨近中子源處。對近超熱中子探測器的屏蔽，最好將它的低能中子探測閥值，提高到接近10ev，同時保持較高中子的靈敏度。最好，在近超熱中子探測器周圍用慢化中子-吸收中子材料組成一個環(huán)。這樣的安排，在全部有意義的范圍（0%-40%）內(nèi)，提高了孔隙度的靈敏度。最好，在中子源和近超熱中子探測器之間，不放置高密度屏蔽，能使近超熱中子探測器，對源有非常靠近的間距。這樣靠近的源-探測器間距，有助于提高比孔隙度的靈敏度。