[发明专利]一种基于新型n-γ双粒子探测器的中子伽马密度测井方法

说明书

本发明公开了一种基于新型n‑γ双粒子探测器的中子伽马密度测井方法，具体涉及石油天然气开发领域。该测井方法采用了1个D‑T可控中子源和1个Cs2LiYCl6双粒子探测器组成的测量系统，可同时记录来自地层的伽马和中子信息；结合非弹性散射伽马场分布理论，建立了利用单探测器的非弹性散射伽马和快中子信息表征地层密度的数学模型，获得对应的地层密度，为中子伽马密度测井仪器设计及数据处理方法提供了技术支持和理论指导。

技术领域

本发明涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种基于新型n-γ双粒子探测器的中子伽马密度测井方法。

背景技术

近年来，新型探测器在核测井、核医学、高能物理、安全检查等方面得到了广泛应用，特别是Cs2LiYCl6晶体探测器具有同时探测伽马和中子的能力，已成为核技术应用领域的热点和前沿课题。

目前，中子伽马密度测井技术多采用两个或两个以上的探测器；利用非弹性散射伽马信息进行地层密度测量，并采用快中子或热中子信息进行含氢指数校正。但多探测器设计会占用较大的仪器空间，这对仪器结构、电子线路、探测器尺寸及位置具有严格的要求，同时还会增加仪器设计成本。新型n-γ双粒子探测器在核测井上的应用，可以取代现有的伽马和中子探测器进行信息采集，为中子伽马密度测井仪器设计和测量方法提供新的思路。

发明内容

本发明的目的是基于Cs2LiYCl6探测器能够同时探测伽马和中子的特性，提供了一种基于新型n-γ双粒子探测器的中子伽马密度测井方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于新型n-γ双粒子探测器的中子伽马密度测井方法，采用了一种测量系统，该测量系统包括仪器外壳，仪器内部设有1个D-T可控中子源和1个Cs2LiYCl6探测器，具体包括以下步骤：

步骤一：通过上述测量系统记录来自地层的非弹性散射伽马和快中子信息；

步骤二：结合非弹性散射伽马场分布，建立利用单探测器的非弹性散射伽马和快中子信息表征地层密度的数学模型，获得地层密度。

优选地，所述Cs2LiYCl6探测器为能够同时测量中子和伽马的双粒子探测器。

优选地，所述Cs2LiYCl6探测器源距R为65cm。

优选地，所述步骤二中，数学模型的具体建立过程为：在实际测井条件下，源距为R的Cs2LiYCl6探测器记录的非弹性散射伽马计数表示如下：

其中，S₀为中子源强度，λ_s为快中子散射自由程，μ_m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为探测器源距，Σ_in为地层宏观非弹性散射截面，α为比例系数；

基于Cs2LiYCl6探测器同时探测伽马和快中子的特性，采用Cs2LiYCl6探测器同时记录快中子计数来表征快中子散射自由程对非弹性散射伽马计数的影响，

因此，非弹性散射伽马计数可表征为：

根据式(3)，得到利用单探测器的非弹性散射伽马和快中子信息进行地层密度测量的测量式为：

当探测器源距R大于40cm时，非弹性散射截面Σ_in变化的影响可以忽略，式(4)可简写为

其中，A、B和C是常数，与探测器源距R和中子源强S₀相关。