元素俘获测井

元素俘获能谱测井主讲人：王洪学1.仪器结构与测量原理测量仪器：元素俘获谱测井仪(ECS)。仪器由AmBe中子源、BGO晶体探测器、光电倍增管、高压放大电子线路构成。在裸眼井、套管井中测量都可测量。测量条件：采用单谱计,组合性强、测速高,可在淡水泥浆、饱和盐水泥浆或油基泥浆、氯化钾泥浆、含气泥浆等条件下使用,不受井眼条件的影响,即使在井眼条件差、高温

的情况下也能取得较好的ECS测井资料。

测井原理：在测井过程中,通过AmBe中子源向地层发射4MeV的快中子诱发地层发生非弹性散射反应,同时释放出伽马射线,经过多次散射中子减速形成热中子,热中子被俘获产生元素的特征俘获伽马射线,元素通过释放伽马射线回到初始状态,用BGO晶体探测器探测并记录这些非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱。非弹性伽马谱,经过解谱处理可以得到C、O、Si、Ca等元素的含量;而对其中主要的俘获伽马谱经过解谱处理可以得到Si、Ca、S、Fe、Ti和Gd等元素含量,应用特定的氧化物闭合模型技术,从而可以得到地层中矿物的百分含量。对于未测量的Al、Mg、Na等元素,通过闭合标准化将它们和测量到的元素联系起来,进而由各种元素的丰度或浓度得到粘土矿物、石英、长石、云母以及菱铁矿、黄铁矿的含量。测井原理：2.数据处理氧化物闭合模型和矿物含量确定氧化物闭合模型，是Schlumberger公司应用的一种计算元素百分含量的方法。基本内容是组成矿物的氧化物、碳酸盐含量百分数之和为1。核心是用独立的方式对通过热中子俘获反应测得的每种元素放出的特征伽马射线相对产额重新归一化,从而求得每种元素的百分含量。其关键在于仅研究在岩石骨架中存在而在流体中不存在的那些元素。3.ECS测井的应用

地层元素重量百分比

Si,Ca,Fe,S,Ti,Gd,Al†K†,Na†

确定岩性

确定岩性剖面

TAS硅碱分类

计算岩石骨架参数曲线

骨架密度和骨架中子曲线

3.2确定地层岩性图2所示为山西延*井的ECS测井成果图，该图所指示的地层砂岩、泥岩、灰岩、煤岩。

1）砂岩：硅含量高、铁含量低、铝含量低；

2）泥岩：硅含量低、铁含量高、铝含量高；

3）灰岩：硅含量低、铝含量低、钙含量高；4）煤层：硅含量低、铁含量低、铝含量低。TASTAS硅碱分类TAS分类法基于化学成分的分类方法，基本的分类方法基于酸碱度根据SiO2的含量分为超基性、基性、中性、酸性；根据Na2O+K2O的含量进行碱性系列划分，元素含量来自ECS元素俘获测井TASTAS硅碱分类按岩石常量元素化学成分分类：首先，参考IUGS的TAS分类方案，针对辽河盆地火山岩岩性分布的特点，根据SiO2含量的质量百分数，将火山岩划分为基性岩类（SiO2：45-52%）、中性岩类（SiO2：52-63%）两种类型；然后，在一级分类原则基础上，分别冠以玄武质、粗面质等（图2.5）。

神经网络岩性识别

TAS岩性分类是基于酸碱度分类，仅能划分火山熔岩，不能区分火山碎屑岩神经网络分类是结合岩石化学成分、岩石结构进行分类，可以区分火山熔岩和火山碎屑岩。BP网络和SOM网络ECS骨架参数计算基于ECS的可变骨架研究6元素模型：Si,Fe,Ti,K,Ca,Na测量岩样元素含量测量岩样骨架密度建立地层骨架密度与元素含量关系ECS测井评价基质孔隙度的方法ＥＣＳ测井资料计算地层骨架密度

密度或者中子测井资料提供地层

体积模型计算地层孔隙度DMRP孔隙度计算和孔隙度计算和DSI流体分析中，所采用的流体分析中，所采用的密度骨架也是来自ECS计算骨架的方法。ECS骨架参数计算

密度孔隙度DPOR

DPOR＝(RHGE－

RHOB)/(RHGE-1)

中子孔隙度NPOR

NPOR＝APLC-ENGE