發(fā)布時間：2020-10-20 11:11

　　 為了去掉密度測井中的放射性化學源,提高脈沖中子源密度測井的測量精度,促進脈沖中子源密度測井的發(fā)展,本文建立了一種脈沖中子密度測井新方法。首先采用MCNP5模擬研究了脈沖中子源密度測量過程中中子場和伽馬場的時間、空間特性,為后續(xù)的脈沖時序、源距等設計提供依據(jù);其次基于中子耦合場理論,從理論上推導出可以消除含氫指數(shù)(HI)和非彈散射截面(∑_(in))影響的脈沖中子密度測井新方法;然后針對新方法優(yōu)化設計了儀器結(jié)構(gòu);最后通過建立多種不同性質(zhì)的地層研究了脈沖中子密度測井新方法在隨鉆環(huán)境下的應用效果。研究結(jié)果表明,脈沖中子源密度測井同樣具有很高的測量精度。利用非彈伽馬射線測量密度時受非彈伽馬源空間分布的和巖性的影響,這主要是HI和∑_(in)的影響。粒子的時間、空間特性研究顯示,快中子和非彈伽馬射線需在脈沖期間測量,且兩者隨源距衰減較快,源距不宜過大。以快中子耦合場理論為基礎,從理論上推導出了通過非彈伽馬計數(shù)比和快中子計數(shù)比校正∑_(in)和HI影響的脈沖中子密度測井新方法。針對研究的新方法,設計了一個D-T脈沖中子源、兩個快中子和兩個伽馬探測器的探測系統(tǒng),優(yōu)選出氦-4(He-4)快中子探測器和溴化鑭(LaBr_3)閃爍伽馬探測器,給出屏蔽效果最佳的鎢+鎳的快中子屏蔽組合和鎢+鉛的伽馬射線屏蔽組合。在不同HI、巖性、孔隙流體類型的隨鉆環(huán)境下的模擬結(jié)果顯示脈沖中子密度測井新方法通過非彈伽馬計數(shù)比和快中子計數(shù)比很好的校正了伽馬源空間分布和巖性的影響,隨鉆環(huán)境下應用效果很好。對于含氣地層,當?shù)貙用芏刃∮?.9g/cm~3時有較明顯誤差,但地層密度一般高于2.0g/cm~3。井徑的變化會影響測量結(jié)果,測量密度隨井徑增加而減小,測量誤差與井眼間隙呈很好的二次函數(shù)關系。本文研究豐富了隨鉆脈沖中子密度測井理論方法,為脈沖中子密度測井儀器的研制提供依據(jù),一定程度上促進了我國脈沖中子密度測井的發(fā)展。
【學位單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P631.81
【部分圖文】：

徑為 17.145cm；鉆鋌內(nèi)儀器直徑為 10.4cm，靠一側(cè)放置，另一側(cè)有兩個直徑為 3.536cm的泥漿通道；源采用脈沖寬度為 20us，發(fā)射中子能量為 14.1Mev 的 D-T 中子源，源中心點在（0，0，0）處，探測器和源之間填充理想屏蔽體[53]。2.2 中子場和伽馬場的時間特性粒子場的時間特性研究在脈沖中子測井中是基礎研究，同時也是非常重要的。合理的選擇探測時窗能獲得純凈非彈伽馬射線計數(shù)，合理的設計脈沖寬度能有效減小俘獲伽馬射線的影響，這都要求我們對粒子場的時間特性進行研究。本節(jié)模擬研究了快中子和非彈伽馬射線場的時間特性，為源的爆發(fā)時序與探測器探測時窗設計提供依據(jù)。2.2.1 總中子與快中子時間譜圖 2.1 為自源開始工作 100us 時間內(nèi)總中子與快中子時間譜，可以看出在中子發(fā)射期間，快中子計數(shù)基本穩(wěn)定；總中子計數(shù)隨時間的推移而增大，總中子強度的增大主要是中能中子、超熱中子和熱中子數(shù)量的增加。脈沖停止后總中子計數(shù)迅速下降到較小的值，然后緩慢衰減；快中子計數(shù)迅速變?yōu)?0。對于快中子在脈沖停止后的快速衰減過程我們進行了精細模擬，模擬結(jié)果如圖 2.2 所示�？梢钥闯�，在脈沖停止后快中子通量隨時間呈指數(shù)規(guī)律衰減，50ns 后快中子完全消失。

徑為 17.145cm；鉆鋌內(nèi)儀器直徑為 10.4cm，靠一側(cè)放置，另一側(cè)有兩個直徑為 3.536cm的泥漿通道；源采用脈沖寬度為 20us，發(fā)射中子能量為 14.1Mev 的 D-T 中子源，源中心點在（0，0，0）處，探測器和源之間填充理想屏蔽體[53]。2.2 中子場和伽馬場的時間特性粒子場的時間特性研究在脈沖中子測井中是基礎研究，同時也是非常重要的。合理的選擇探測時窗能獲得純凈非彈伽馬射線計數(shù)，合理的設計脈沖寬度能有效減小俘獲伽馬射線的影響，這都要求我們對粒子場的時間特性進行研究。本節(jié)模擬研究了快中子和非彈伽馬射線場的時間特性，為源的爆發(fā)時序與探測器探測時窗設計提供依據(jù)。2.2.1 總中子與快中子時間譜圖 2.1 為自源開始工作 100us 時間內(nèi)總中子與快中子時間譜，可以看出在中子發(fā)射期間，快中子計數(shù)基本穩(wěn)定；總中子計數(shù)隨時間的推移而增大，總中子強度的增大主要是中能中子、超熱中子和熱中子數(shù)量的增加。脈沖停止后總中子計數(shù)迅速下降到較小的值，然后緩慢衰減；快中子計數(shù)迅速變?yōu)?0。對于快中子在脈沖停止后的快速衰減過程我們進行了精細模擬，模擬結(jié)果如圖 2.2 所示�？梢钥闯�，在脈沖停止后快中子通量隨時間呈指數(shù)規(guī)律衰減，50ns 后快中子完全消失。

中子場和伽馬場特性研究譜時間譜，在脈沖開始約 2.25us 后地層中出現(xiàn)熱中子顯幅度，所以脈沖寬度足夠窄時可以有效的減少俘規(guī)律增加，在約 30us 處達到最大值。到達最大值 HI 的控制，HI 越大到達最大值的時間越短，之后減，衰減速度與地層的減速、俘獲能力呈正相關。
【參考文獻】

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本文編號：2848607