[发明专利]一种元素测井中子俘获伽马能谱的获取方法

说明书

本发明公开了一种元素测井中子俘获伽马能谱的获取方法，在实验室条件下测量单元素的伽马能谱并进行分析，确定探测器的能量分辨率；针对地层元素俘获伽马能谱测井仪器参数建立模型；采用蒙特卡洛方法模拟地层元素俘获伽马能谱测井仪器井下的热中子俘获伽马能谱；对模拟得到的单元素伽马能谱进行处理分析，从而确定某一种元素的单元素模拟谱。本发明的有益效果是针对地层元素测井技术中ECS测井仪建立模型，得到某一种元素的单元素模拟谱，为ECS测井仪器的数据处理提供重要技术支撑。

技术领域

本发明属于地球物理测井技术领域，涉及一种元素测井中子俘获伽马能谱的获取方法。

背景技术

元素俘获能谱测井仪器(简称ECS)采用的是²⁴¹Am-⁹Be中子源，放射出中子的能谱范围为0～10MeV。在中子与地层物质的相互作用过程中，主要可分为中子慢化阶段和中子吸收阶段两个阶段。数据探测系统探测这两个阶段发出的γ射线。在中子慢化阶段，只有非弹性散射能发出γ射线。在中子吸收阶段，热中子与原子核发生俘获反应可以放射出γ射线。当发生俘获反应时，中子被靶核吸收形成复合核，而后复合核通过发射特征γ光子回到基态，该俘获反应阶段的中子能量较低。元素俘获能谱测井主要是中子与地层发生非弹性散射和俘获这两个核反应发出γ光子，探测器到探测γ射线。最后对探测到的γ射线进行分析、解谱和计算出地层中各种元素的含量。

在对元素俘获伽马能谱测井获得的原始测量谱进行解谱时需要用到单元素标准谱。所谓单元素标准谱就是一种元素与中子发生作用发出γ光子，并被探测器记录的谱线。国外斯伦贝谢公司确定单元素标准伽马能谱的方法是使用标准井实验确定，建立一个标准实验井，若需要测量某种元素的单元素谱，则将含有该元素的化合物填充在标准井内并且用探测仪测量该井得到伽马能谱，最后剥去其他干扰元素的伽马能谱就得到该种元素的单元素伽马能谱。国内目前还没有针对单元素建立的标准井，因而无法通过实际仪器测量获得标准谱，从而制约了国内相关仪器的研发和油田现场的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种元素测井中子俘获伽马能谱的获取方法，解决了国内目前还没有针对单元素建立的标准井，因而无法通过实际仪器测量获得标准谱，从而制约了国内相关仪器的研发和油田现场的实际应用的问题。

本发明按照以下步骤进行：

步骤一：在实验室条件下测量单元素的伽马能谱并进行分析，确定探测器的能量分辨率；

步骤二：针对地层元素俘获伽马能谱测井仪器参数建立模型；

步骤三：采用蒙特卡洛方法模拟地层元素俘获伽马能谱测井仪器井下的热中子俘获伽马能谱；

步骤四：对模拟得到的单元素伽马能谱进行处理分析，从而确定某一种元素的单元素模拟谱。

进一步，步骤一中，通过搭建实验平台得到一些地层单元素样品伽马能谱，分析不同元素的伽马能谱并计算出BGO探测器的能量分辨率；

能量分辨率与能量以及半高宽的关系公式：

能谱半高宽和能谱关系式：

E是粒子能量，a的单位是MeV，b的单位是c无单位。

进一步，步骤二中模型选择²⁴¹Am(ɑ，n)⁹Be同位素中子源；选择MCNP中的通用源模型且将其设置为体积源；测井仪模型部分是根据ECS测井仪所使用的测井仪器的几何尺寸，部件构成和其他一些相关参数建立；地层模型部分外径为160cm，内径为20cm，高为240cm的同心圆柱体。