第5章放射性测井-2008

第五章放射性测井

引入：放射性测井是近代物理的成果在测井工作中的应用。放射性测井方法较之其它测井方法的优点是适用的范围广，它可以在套管井中进行测量，可以在空井和油基泥浆井中进行测量。一、核衰变及其放射性1）原子的结构：原子核（质子+中子）+核外电子2）放射性核素

核素：原子核中具有一定数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子（同类核素的原子核中质子数和中子数都相同）。

同位素：原子核中质子数相同而中子数不同，但具有相同的化学性质，在元素周期表中占有同一位置。

放射性：原子核能自发地释放α、β、的性质

放射性核素：不稳定的核素（其结构和能量都会发生改变，衰变成其他核素，并放出射线）。

放射性同位素：不稳定的同位素。3）核衰变核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核，同时放出伽马射线。核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。例如88Ra226→86Rn212+(粒子)衰变镭氡(也是种放射性元素)

(注：原子核的表示方法ZXAX元素符号，Z为质子数，A为质量数A=N+Z)4)放射性强（活）度一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的核数。单位1居里=3.7×1010/s(Bq贝可勒尔）5）放射性射线的性质α——2He4流，极易被吸收，电离本领强，在物质中穿透距离很小。β——高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。

——频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强。6)衰变规律

对含有一大堆原子的放射性物质来说，其中某一个原子何时放射衰变完全是偶然的，无法预计的，但是对许多原子的整体来说，某一时刻平均有多少原子发生衰变是符合统计规律的。这一规律是：某一时刻的衰变率dN/dt(单位时间衰变的原子核数)二者成正比当时存在的原子核数N

即dN/dt=－N

为衰变系数(比例系数)，负号表示原子核数随时间的增长而减小。积分得到：N=Noe-t

No为最先参入衰变的原子核数(t=0时，N=No)N为衰变之中t时刻存在的原子核数7)半衰期以最先参与衰变的原子核数No为基数，衰变成No/2时作用的时间T。即当N=No/2时所需的时间No/2=Noe-T得到T＝ln2/=0.693/各种物质的衰变系数不同，所以半衰期不同，地质上可利用半衰期很长的元素来确定地层的地质年代。如：

元素名称 半衰期

92U238铀4.5×109年K40钾1.25×109年Co60钴5.27年Cs137铯30年二、天然放射性的衰变性质1、天然放射性的来历1）成系的(重元素:原子序数>81)铀系92U238

82Pb206(铅)钍系90Th237

82Pb208(铅)锕系92Ac235

82Pb206(铅)

i)此三系通过、衰变，最后达到稳定的铅的同位素82Pb206(铅)ii)在，衰变的过程中，放出、粒子，伴随放出射线。2）

不成系的(中等元素:原子序数30≤Z≤81)主要是钾19K3919K4019K41

19K40是不稳定的元素,它随时都会可能放出射线2、天然放射性的衰变性质1)天然放射性衰变分为：衰变、衰变和

衰变。衰变：放出射线的衰变。通式为：ZXA→

Z-2YA-4+(二个正电荷)例如：衰变92U238→

90Th234+衰变：放出射线的衰变。通式为：ZXA→

Z+1YA+(一个负正电荷)例如：衰变90Th234

→

91Pa234+衰变：放出射线的衰变。射线通常是在、衰变的过程中，伴随放出射线。2)、和射线比较射线种类射线射线射线产生原因衰变放出衰变放出、衰变伴随放出实物氦2He4原子核流高速运动的电子流频率很高的电磁波波长3*10-11－10-9cm波速近似于光速带电性2He4带有二个质子每个粒子带有不带电能量二个正电荷4－10MeV一个负电荷1MeV0.05－5MeV穿透能力空气中2.6-11.5cm岩石中10－3cm空气中几十cm岩石中几cm空气中几百cm岩石中几十cm测井能否利用不能不能能三、天然放射性1、火成岩的放射性几点规律：1)火成岩所含放射性零散而不均匀2)酸性中性基性超基性SiO2的含量大→小颜色浅→深放射性元素含量大→小3)火成岩放射性元素主要是：铀(U)镭(Ra)钍(Th)钾(K)

2、沉积岩的放射性几点规律：1)沉积岩本身不含有放射性元素，其放射性元素来自火成岩。我们知道机械和化学力的综合侵蚀作用以及搬运产生了沉积岩，由于搬运和沉积的环境不同，使各种沉积岩的放射性元素的含量产生了差异。2)沉积岩的放射性强度取决于泥质含量(粘土含量)原因：a.粘土颗粒细，具有较大的比面(在沉积的过程中具有吸附放射性元素的能力大)比面的含义是每颗粒的表面积之和。b.粘土颗粒细，沉积的时间长(有充分的时间与放射性元素接触)。c.粘土沉积物中含有钾K矿物（如水云母，正长石等)。3)沉积物的颜色由浅→深,其放射性强度由小→大。4)随钾含量的增大，放射性强度增大。5)孔隙度和渗透率减小，放射性强度增大。3、变质岩的放射性正变质岩：由火成岩变质而来副变质岩：由沉积岩变质而来变质岩的放射性取决于变质岩的源岩例如某井：正片麻岩副片麻岩角闪岩榴辉岩蛇纹岩自然r大小（黑云斜长片麻岩、角闪片麻岩）（二云二长片麻岩、花岗质片麻岩）四、自然伽马测井原理

1)射线探测器探测到地层的射线，并将射线变换成电脉冲信号(每一道射线变换成一个电脉冲信号)。2)此脉冲信号送入井下的放大器进行放大。3)井下放大器放大的脉冲信号送入地面的放大器进行放大（其原因时脉冲信号通过电缆之后会有些衰减)。4)由于脉冲信号中混合一些干扰信号，需经过鉴别器进行鉴别，排除干扰。5)将一些畸变的脉冲信号送入整形器进行整形。6)规一后的波形送入计数率计电路，此电路把脉冲信号变换成与单位时间内脉冲数成正比的电位差，记录仪将该电位差连续地记录下来，最后得到自然伽马测井曲线。五、自然伽马测井曲线分析探测半径：对于煤、金属钻孔：d≤20cmR=25－45cm对于油田钻孔:d≤

30cmR=30－50cmab段：探测器远离界面上移，直到探测器中点离界面的距离为R，探测器的探测范围内是低放射性物质。bcd段：探测器上移过界面，直到探测器中点离界面的距离为R。1)随探测器上移，探测器探测范围内的高放射性物质逐渐增大，使曲线上升，直到探测器中点离界面的距离为R时为止。2)探测器中点位于界面时，探测范围内的高低放射性物质各占一半，所以为曲线的半幅值点。de段：探测器中点离界面的距离为R时开始，直到探测器中点离顶界面的距离为R时为止。探测器的探测范围内是高放射性物质efg段：分析方法同bcd段。gh段:分析方法同ab段。

注：薄层用2/3幅值分层。六、自然伽马测井仪的刻度1、刻度的意义和分级意义：为了使不同仪器,或者同一仪器在不同的时间,在同一的地层测定结果能够作定量比较，必须进行仪器刻度（用不同的秤，或者同一秤在不同的时间对某一东西秤的结果应该一样，就应该对秤进行统一刻度)。刻度分级：一级刻度：国家统一的标准称为一级刻度（标准刻度井）。二级刻度：各制造厂和大的油田建立的标准称为二级刻度（刻度装置或刻度井）。三级刻度：一般现场使用的标准称为三级刻度（刻度器、刻度块）。要求：低级的刻度装置必须用高一级刻度装置进行检查。2、刻度井低放射性物质混凝土低放射性物质混凝土高放射性物质混凝土含有：12ppm的U24ppm的Th4%的K定义

N高为高放射性混凝土中的读数；N低为低放射性混凝土中的读数；API是美国石油学会的缩写；AmericaPetroleumInstitute七、自然伽马测井曲线的影响因素

1、岩层厚度(1)h>6ro

h增大，幅值不再增大用半幅值点分层（2）h<6ro

h减小，幅值减小用2/3幅值点分层2、统计起伏(也称统计涨落)

1)现象泥岩的放射性含量是均匀的，但在同一岩层的各点读数不一样其读数在平均计数率n上下波动。经理论计算得到：绝对误差2)产生的原因：衰变规律3)统计涨落的定义：在放射性源强不变，测量条件不变的情况下，在相等的时间间隔内，重复观测放射性强度，每次记录的数值不同，总是在某一数值(平均值)上下波动，这种现象称为放射性涨落。3、井参数的影响自然伽马射线强度的吸收方程u为系数吸收，L为物质的厚度；J与J为伽马射线吸收前后的强度。与井参数有关的几种吸收系数物质钢水泥环泥浆清水空气u0.5cm-1二者之间0.1－0.2cm-1二者之间<0.1cm-1八、自然伽马测井的应用1、划分岩性1）砂泥岩剖面

粗砂岩中砂岩细砂岩泥岩J小→大SP幅度大→小Ra大→小Vsh小→大2)膏盐剖面钾岩泥岩砂岩及其它岩石岩盐、石膏特高高中等最低

3)碳酸盐岩剖面泥岩泥质灰岩、泥质白云岩纯石灰岩、白云岩最高中等最低2、确定泥质含量

泥质含量与自然伽马射线强度成正比，推导计算泥质含量的方法同自然电位，可推导得到的计算泥质含量公式如下：式中J,Jmax,Jmin分布为研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马测井强度，同样要进行非线性校正:C＝

3.7新地层C＝

2.0老地层3、划分煤层1)煤中的有机质与无机质都不含放射性物质，所以J低。2)煤的J与煤的灰分含量有关。4、其它1)地层对比J与岩石孔隙中的流体(油或水)的性质无关；J与地层水、泥浆的矿化度无关；J曲线的标准层容易获得。2)沉积环境分析J、SP、Ra与岩层的粒度、分选性、泥质含量密切相关，而这几个量与沉积环境密切相关，所以可以利用J、SP、Ra进行沉积环境分析。九、自然伽马能谱测井1、测量原理

计数率地球上的伽马辐射大多数来源于三种放射性同位素的衰变：半衰期为1.3×109年的钾40（40K）；半衰期为4.4×109年的铀238（238U）；半衰期为1.4×1010年的钍232（232Th）。通过伽马能谱测井，可以获得5条参数曲线：（1）以百分比表示的钾含量曲线（K%）。（2）以浓度表示的铀含量曲线（Ｕppm）及钍含量曲线（Thppm）。（3）合成的自然伽马曲线(总计数率曲线GRSL)(API)。（4）无铀自然伽马曲线（KTh）(API)。测量谱段（能窗）的选择：对K40选用1.46Mev的光电峰；对U选用Bi214的能量为1.764Mev的光电峰；对Th选用Ti208能量为2.614Mev的光电峰。其测量结果可列出三元一次联立方程组求解： N1=a1U＋b1Th＋c1 N2=a2U＋b2Th＋c2K N3=a3U＋b3Th＋c3K式中N1、N2、N3─分别为三个能谱段的计数率（扣除本底计数）；U、Th、K─表示地层中铀、钍、钾的含量；ai、bi、ci─为换算系数，表示地层中单位含量的铀、钍、钾在相应能谱段的计数率1）确定泥质含量

2、应用2）划分岩性

主要火成岩和沉积岩的Th、U、K矿物名称U(ppm)Th(ppm)K（％）Th/U花岗岩4…715…403.4…4.03.5…5.6花岗闪长岩2.18.32.34.0闪长岩1.86.01.83.3辉长岩0.61.80.73.0辉岩0.030.080.152.7纯橄榄岩0.010.010.021.0橄榄岩0.020.050.22.5流纹岩2…79…255.74.5…12.5玄武岩0.531.960.613.7粘土2.1112.55.24泥岩3.712.02.75.24硅质粘土岩4.011.52.72.88油质泥岩<5001…30<4.0粉砂1.2…4.31.49.31.3…2.12.17…7砂岩0.51.71.13.4石灰岩2.01.5<0.40.75高硼润土、凝灰岩砂岩测井曲线表明U异常所造成的结果，若未被探测出，将影响整个层段粘土含量的确定（引自SPEPetroleumProductionHandbook）说明一个富含铀的地层，可能被错误地解释为泥岩（采用简单伽马射线分析）。铀含量的突然增加，是和附近深度处单一泥岩不同的现象。岩心分析表明，该层富含有机质，这和铀易被有机合成物所吸收相符合。

自然伽马测井显示在低于泥岩层下边界的12836ft处有一个较纯的砂岩。然而，从K的记录道看到，页岩层高浓度的钾在12836ft下面继续保持了几英尺。经后来的岩心分析发现：过量的钾是由于长石存在的结果，这是一条重要的经验，因为长石影响密度测井解释中所用颗粒密度的选择。（SPEPetroleumProductionHandbook）表明长石对自然伽马能谱测井和自然伽马测井有影响自然伽马能谱测井指明Th、U、K的浓度。标明含有云母的层段，表示了异常高的钾含量。在这个层段上，GR测井曲线错误地暗示有不可忽略的粘土存在（引自SPEPetroleumProductionHandbook）3）确定粘土类型4）判断沉积环境Th/U>7陆相氧化环境Th/U<7海相沉积Th/U<2海相黑色页岩第二节

密度测井一、伽马射线与物质的作用

1、光电效应光电效应或称光电吸收，在伽马射线的能量<0.5Mev(低能)时产生，过程如下：a量子与原子核发生作用时，它将所有的能量交给原子；b原子又将能量几乎全部交给一个壳层电子；c电子克服电离能脱离电子轨道，成为自由电子，称为光电子。d而量子被吸收，这种作用称为光电效应。注意:a光电效应在K，L层等靠近核的内层产生光电子的几率(可能性)最大。b光电吸收系数：伽马量子穿过物质时产生光电效应的几率τ＝KZ4.6

K为与入射伽马量子有关的系数，K近似与Er的三次方成反比，Z为原子序数。kLe2、康普顿－吴有顺散射在伽马射线的能量为0.5<Er<1.02Mev时产生，过程如下：a当入射量子与原子中的一个电子发生作用b量子将部分能量传给电子

c量子本身成为散射量子，即与原来运动方向成θ角射出。d而电子获得能量脱离电子轨道，成为反冲电子，反冲电子与量子原入射方向成Φ角注意:a可以证明θ＝00时，量子无能量损失，反冲电子没有获得能量。即量子与物质没有发生作用。θ＝1800时，量子能量损失最大，反冲电子获得能量最大。θ＝0~1800时，θ越大，量子能量损失越大，反冲电子获得能量越大。b康吴散射的吸收系数：量子与物质作用时产生康吴散射的几率；

注有的书中用ne

，一般书中用ρe

σe为每个量子与原子产生康吴散射的几率

称为电子密度：单位体积中电子数称为电子密度。ρ为体积密度，Z为原子序数，A为质量数，Na为阿佛加德罗常数6.602486*1023

克/分子

θ3、形成电子对在伽马射线的能量为Er>1.02Mev时产生，过程如下：

量子与原子核(主要是重元素的原子核)的力场相互作用，此时量子的能量转化为产生一个正电子和一个负电子，每个电子的能量为0.51Mev。

吸收系数：形成电子对的几率K＝C1Z2（Ero-1.02)C1为比例系数Z为原子序数Ero为入射量子的能量4、吸收方程

射线通过物质时，以上三种效应都有可能产生，此时吸收方程吸收系数μ：正比于物质的密度注：1.当量子的能量Er<0.51Mev时，u=τ以光电效应为主。当量子的能量0.51<Er<1.02Mev时，u=σ以康吴效应为主。当量子的能量Er>1.02Mev时，u=K以形成电子对为主。

2.测井使用的是中等能量的源所以u=σ，则 中σe、Na为常数，Z/A=0.5，

因此，当L、Io一定时，I与ρ有关，这是密度测井的物理基础。二、－测井原理1、

－测井原理概述

1)－测井与自然测井的区别

自然：测量天然射线强度(源)

-测井：测量人工射线强度(散射)，因此根本区别在于：-测井仪中的下部有源，铅饼(a防止源直接照射探测器影响计数率，b延长探测器的寿命)。2)测量a目前-测井使用的源为Cs137(铯)源能量为0.66MevCo60(锢)源能量为1.33Mev和1.17Mev入射的是中等能量的量子b中等能量的量子入射物质，产生康吴散射，探测器接收散射射线的强度。二、-

测井原理1、

-

测井原理概述

3)值得注意的是a.探测器记录一次散射射线的强度。原因是到探测器的散射射线的散射角较大，所以散射射线的能量较小(与入射的射线的能量相比，能量损失很多)，故-测井主要记录到一次散射射线，多次散射射线能量很低，容易产生光电效应，被岩层吸收。

b.随r距离加大，θ增大，随散射角的增大，散射射线的能量很快减小，所以-测井的探测深度不大，探测范围不大。探测范围为：半径为L/2左右，高度为L的圆柱体，一般L＝50－60cm，所以r≤30cm。c.记录为探测器与源的中点。d.J(-测井)的单位为：脉冲/分。2、J与密度ρ，源距L的关系

经理论推导探测器接收到的散射射线强度为：

式中K为常数，Q为源强，ρ为密度，L为源距C=0.06Cs137(铯)源能量越低0.07Co60(钴)源C值越大利用上式可以绘制J，ρ，L的关系图1)当L<Lo时（小源距的情况下）J1.5<J2.7密度小的J小，密度大的J大，这说明J与密度成正比

2)当L=Lo时（零源距的情况下)J1.5=J2.7这说明J与密度无关3)当L>Lo时（大源距的情况下)J1.5>J2.7密度大的J小，密度小的J大，这说明J与密度成反比

测井使用大源距L＝50－60cmJ与密度成反比密度测井-----康普顿效应三、贴壁式密度测井

测井方法-密度测井单源距贴壁式密度测井双源距井眼补偿密度测井源距L=SR=50-60cmL=SR=50-60cmL长＝35-45cmL短＝15-25cm所记录参数J1.J2.ρa1.Nl,Ns长短源距计数率2.(ρa)l，(ρa)s长短源距视密度与ρ的关系成反比1.J与ρ成反比2.ρa与ρ成正比1.Nl与ρ成反比Ns与ρ成正比2.(ρa)l，(ρa)s与ρ成正比影响因素1扩孔2泥饼泥饼消除扩孔的影响双源距贴壁的目的消除扩孔，泥饼的影响注意几点:1.扩孔对-密度测井的影响由于泥浆的密度比地层低得多，所以扩孔后，当记录点位于岩层中部时，探测范围内平均密度降低，而J与ρ成反比，因此J产生假异常。2.视密度的定义

在渗透层处，在井壁存在泥饼，因为泥饼的密度一般低于岩层的密度，所以用密度测井仪在井中测量时，所测到的密度值要小于实际的地层密度值ρb，为了将所测到的密度与实际地层的密度相区别，我们把所测到的密度称为视密度，用ρa表示：ρmc为泥饼密度ρb为地层密度K为与泥饼厚度，源距等有关的参数3.双源距井眼补偿密度测井原理以上讲到当泥饼不存在时：(ρa)l=

(ρa)s,ρ=0，所以ρb=(ρa)l当泥饼存在时：(ρa)l

(ρa)s

ρ0所以ρb=(ρa)l+ρ所以有：解方程得到:短源距长源距四、岩性密度测井光电吸收系数为：

K为与入射伽马量子有关的系数，K近似与Er的三次方成反比；Z为原子序数。为了突出光电效应，定义光电吸收指数：同时定义体光电吸收指数：对于多矿物来说：岩性密度测井同时测量光电吸收指数、体光电吸收指数和体积密度岩性密度测井-----康普顿效应+光电效应对泥质砂岩来说有：五、密度测井的应用1、确定孔隙度对于纯地层来说：Vsh=03、识别煤层煤的J值大，GR小第三节中子测井一、中子与物质的作用（中子测井理论基础）

中子分类：

快中子能量>0.1Mev(105ev)速度快中能中子能量105ev－102ev速度中等慢中子能量<100ev速度慢超热中子0.1ev－100ev热中子0.025ev1.非弹性散射高能快中子与原子核碰撞属非弹性碰撞(或称为非弹性散射)。非弹性散射截面：快中子与原子核发生非弹性碰撞的几率(称为非弹性散射截面)；1)的大小取决于a中子能量b原子核的种类；2)的不同会使散射射线的强度不同。2、弹性散射中等能量快中子与原子核碰撞属弹性碰撞(或称为弹性散射)

注意：1)弹性散射截面微观散射截面：一个中子与原子核发生弹性碰撞的几率称为微观散射截面，用s表示；宏观散射截面：单位体积中全部的原子核微观散射截面之和称为宏观散射截面，用s表示s＝Ns为单位体积中的原子核数其中H的散射截面最大与原子核发生弹性碰撞原子核获得能量，此部分能量只能使原子核作热运动碰撞几次后，中子能量损失最后变为慢中子包括超热中子和热中子2、弹性散射2)碰撞前后的能量变化A能量损失与Φ角的关系＝00时；E2＝E1；能量无损失＝1800时； ；中子能量损失最大B能量损失与原子核质量的关系当A＝1时，即M=m，Φ=1800时，E2＝0，这说明经弹性碰撞后，中子的能量全部损失。这种情况仅在原子核为H(氢)时，因为m中子＝M氢。由此可见：氢原子对中子的减速能力最大,即是一种减速剂。E1=中子碰撞前的能量E2=中子碰撞后的能量3、热中子俘获1）概述

2）注意(1)俘获截面微观俘获截面：一个原子核俘获热中子的几率称为微观俘获截面用a表示。宏观俘获截面：单位体积中微俘获截面之和称为宏观俘获截面用a表示。

a＝Na为单位体积中的原子核数(2)热中子寿命从热中子产生到热中子被俘获所需要的时间称为热中子寿命t热中子速度V＝2.2×105cm综上所述（中子作用）:原子核获得能量,放出非弹性散射射线高能快中子快中子超热中子热中子热中子俘获

减速过程扩散过程(被俘获)放出俘获射线

减速长度Lf扩散长度Lt与H有关与Cl有关(35Cl是影响热中子扩散的主要核素)注1：ξ=lnE1-lnE2=ln(E1/E2)中子碰撞一次能量的自然对数减少的平均值二次射线——也称俘获射线吸收截面——也称俘获截面注2：中子活化：一个稳定的原子核，在中子的作用下变成新的放射性原子核的过程。中子源—将中子从原子核中释放出来的装置同位素中子源（连续中子源）加速器中子源（脉冲中子源）二、中子－测井2、引入含氢指数Hf1、中子-测井与-测井比较方法-测井中子-测井测量散射射线强度俘获射线强度单位脉冲/分脉冲/分源距L=50－60cmL=50－60cm记录点SR中点SR中点与岩性的关系J与密度成正比Jn与氢量成反比Jn与Cl成正比分层点1/3幅值点1/2幅值点

为密度，X为氢原子个数，M为总原子量。二、中子－测井例如：水的含氢指数H2O＝1M＝2×1＋1×16＝18H＝2二个氢原子一个氧原子所以Hf(气)=2.25*气=0.18Hf(油)=1.28*油=1.09Hf(煤)=(0.38(无烟煤)，0.52(褐煤)，0.60(烟煤))

三、中子－中子测井1、中子－热中子测井测量1)Jnn即为中子－热中子计数率采用大源距L＝50－60cmJnn与含H量成反比，与含Cl量成反比(原因是Cl的俘获截面大，俘获

的热中子多，使留下来的热中子数减小)实际：补偿中子测井CNL测量孔隙度称为视石灰岩孔隙度。视石灰岩孔隙度：CNL仪通常在已知孔隙度的纯石灰岩上进行刻度，此种刻度仪器如果在纯石灰岩中进行测量便是真孔隙度，但在非石灰岩上进行测量，测到的孔隙度与地层的真孔隙度不同，称为视石灰岩孔隙度。2)补偿中子测井CNL→中子孔隙度（单位%）R2R1S长源距探测器lgNl=-a1+b+c短源距探测器lgNs=-a2+b+cNl，Ns分别为长短源距计数率a1,a2分别为为长短源距等有关参数b为仪器常数c为Cl对测量结果的影响以上二式相减得：消除Cl的影响

岩石孔隙度2、中子－超热中子测井测量1)Jnn中子－超热中子，即为中子－超热中子计数率。采用大源距L＝50－60cmJnn与含H量成反比，与含Cl量无关(原因是Cl俘获热中子，不能俘获比热中子能量大的超热中子)2)贴壁中子SNP→

中子孔隙度(视石灰岩孔隙度)单位%。为了减小井孔的影响采用贴壁方式，SNP与岩石的孔隙度成正比。四、中子测井的应用1、确定岩石的孔隙度CNL对于纯地层来说：

对泥质砂岩来说有：注1：流体（水）的中子响应为100%当Vsh=0时可以退化到纯地层的计算公式注2：当地层含气，求孔隙度时，需作校正。所以有:3.识别气层

气层上声波时差大、或周波跳跃偏大气层上密度测井值偏小偏大CNL气层上CNL偏小（Jnr大）偏小

1、C/O比测井原理第四节脉冲中子测井(介绍）一、碳氧比（C/O）能谱测井

碳氧比（C/O）能谱测井是一种脉冲中子测井方法，是目前唯一受地层水矿化度影响小、可在套管井中测定含油饱和度的测井方法。C/O能谱测井利用14百万电子伏特（MeV）的脉冲快中子轰击地层中各元素的原子核，发生非弹性散射，使其处于激发态后散放出伽马射线（射线），对这些射线进行时间和能谱分析，可以得到地层中碳（C）、氧（O）、硅（Si）、钙（Ca）等元素的含量，从而计算出产层的含油饱和度、监视油田开发过程中产层含油饱和度的变化情况。处于激发态的地层各种元素的原子核将同样释放出具有不同核辐射特征能量的非弹性散射射线。例如碳（C12）的非弹性散射射线的特征能量为4.43MeV氧（16O）为6.13MeV硅（28Si）为1.78MeV钙（40Ca）为3.75MeV等非弹性散射：快中子与元素的原子核碰撞，中子被核吸收形成复合核，中子以较低能量散射出来，核处于激发态，放出伽马射线又回到基态。

由于各种核反应所诱发的分布在不同的时间里，中子源又是可控的脉冲式的单色源，所以只要适当地采用与中子脉冲同步的测量技术，就可以有效地把非弹性散射射线与其它反应所产生的射线区分开来。

在实际测井中是采用碳的三个峰（即4.43、3.92、3.41MeV）和氧的三个峰（即6.13、5.62、5.11MeV）范围内即C窗与O窗所包含的γ射线总计数之比来评价产层的油水含量和有关地质参数（图），这就是为什么称之“C/O能谱”测井的理由所在。由于采用比值法，也减少了非弹性散射之外的射线的影响，同时克服了可控脉冲中子源产额不稳对测井所带来的影响；提高了区分产层油水关系的灵敏度。在油桶、水桶模型中所测得的C和O非弹性散射伽马能谱2、实际测量的参数

随着微处理机的发展，在C/O能谱测井仪器中已将多道脉冲幅度分析器置于井下仪器中，在井下对脉冲信号进行数字化处理，使数字信号通过电缆运输到地面仪器，克服了因用电缆传输脉冲信号造成脉冲失真与丢失，提高了计数率和信噪比，从而提高了能谱测井的质量。我国引进西方阿特拉斯公司的C/O能谱测井仪已作了上述的改进。斯仑贝谢公司使用次生伽马能谱测井仪（GST）不仅具有高计数率传输；还可进行