核輻射測(cè)井物理基礎(chǔ)

1、核輻射測(cè)井物理基礎(chǔ),吳文圣 測(cè)井研究中心,核輻射測(cè)井關(guān)心的粒子,α粒子β粒子γ粒子中子,由高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核組成的。它的穿透能力最低，但電離作用最強(qiáng)。,高速運(yùn)動(dòng)的電子流。穿透能力比α粒子強(qiáng)，電離作用比α粒子弱。,是波長(zhǎng)很短的電磁波。它的穿透能力最強(qiáng)，電離作用最弱。,近乎不帶電的中性粒子。包括快中子、熱中子和超熱中子。,核輻射測(cè)井的主要探測(cè)對(duì)象及分類,γ粒子中子,伽馬測(cè)井：以研究伽馬射線與地層或流體相互作用為基礎(chǔ)

2、的測(cè)井方法。,中子測(cè)井：以研究中子與地層或流體相互作用為基礎(chǔ)的測(cè)井方法。 。,主要內(nèi)容,幾個(gè)基本概念伽馬測(cè)井的物理基礎(chǔ)中子測(cè)井的物理基礎(chǔ)核輻射測(cè)井的巖石物理基礎(chǔ)探測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)幾種常見(jiàn)核輻射測(cè)井方法理論基礎(chǔ)核輻射測(cè)井的現(xiàn)狀與未來(lái),§1：幾個(gè)基本概念,能態(tài)：基態(tài)：激發(fā)態(tài)：,1、能態(tài)、基態(tài)和激發(fā)態(tài),原子核處于不同的能量狀態(tài)。,能量最低的狀態(tài)。,處于比基態(tài)高的能量狀態(tài)。,2、放射性衰變,原子核自發(fā)的放出各種射線而轉(zhuǎn)變

3、為另一種核素的過(guò)程。涉及到三個(gè)衰變：α衰變、β衰變或γ衰變。釋放出三種射線：α射線、β射線或γ射線。衰變的基本規(guī)律：,N(t)=N0e-λt,3、放射性活度,把單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)放射源發(fā)生衰變的原子核數(shù)稱為放射性活度，也稱放射性強(qiáng)度。由于歷史原因，習(xí)慣上采用居里（Ci）作為放射性活度單位。它的定義是：一個(gè)放射源如果在每秒內(nèi)產(chǎn)生3.7×1010次衰變，這個(gè)放射源的放射性活度即為1居里。放射性活度的國(guó)際單位是貝可勒爾，簡(jiǎn)稱貝

4、可，記作Bq。它的定義是：放射源每秒產(chǎn)生一次衰變?yōu)?貝可，1Bq=1s-1,4、核反應(yīng)截面,當(dāng)一定能量的入射粒子轟擊靶核時(shí)，可能發(fā)生多種核反應(yīng)，每種反應(yīng)都有一定的幾率，反應(yīng)截面σ就是描述這種反應(yīng)幾率的大小。σ的物理意義是：一個(gè)粒子入射到單位面積內(nèi)只含一個(gè)靶核的靶上所發(fā)生反應(yīng)的幾率 。量綱：靶恩（b），1b=10-24cm2,§2 伽馬測(cè)井物理基礎(chǔ),1.涉及到的主要核反應(yīng),2.涉及到的巖石特征參數(shù),,光電效應(yīng),康普頓效應(yīng),電

5、子對(duì)效應(yīng),,巖石的真密度ρb,電子密度ne,電子密度指數(shù)ρe,光電吸收截面σ,光電吸收截面指數(shù)Pe,體積光電吸收截面指數(shù)U,巖石的視密度ρa(bǔ),,,,光電效應(yīng)只有在束縛電子上發(fā)生，在入射光子能量相同的情況下，電子在原子中被束縛得越緊，就越容易發(fā)生光電效應(yīng)。,發(fā)生光電效應(yīng)截面與原子序數(shù)的關(guān)系：對(duì)于同一能量的入射光子來(lái)說(shuō)，物質(zhì)的原子序數(shù)越高，光電效應(yīng)截面越大。因?yàn)樵有驍?shù)高，電子在原子中束縛程度也就高，所以截面就大。光電效應(yīng)截面與作用物質(zhì)的原

6、子序數(shù)有著強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。,光電效應(yīng)：,γ光子與原子發(fā)生光電效應(yīng)的截面（即幾率）與入射光子能量的關(guān)系：入射光子能量很高時(shí)，截面將很小。因?yàn)殡娮釉谠又惺`程度的大小是與入射光子的能量相比較而言的。當(dāng)入射光子的能量很高時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，電子的束縛程度就很低，所以截面就很小。,,康普頓效應(yīng)：,康普頓效應(yīng)不僅在束縛電子上可以發(fā)生，而且在自由電子上也可以發(fā)生。正因?yàn)槿绱?，康普頓效應(yīng)大多是在原子的外層電子上發(fā)生。,,電子對(duì)效應(yīng)：,發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)的條件

7、：一是除了γ光子和電子外，還必須由原子核參與；二是γ光子必須具有足夠大的能量（大于1.022MeV）。,3.物質(zhì)吸收γ射線的規(guī)律,I,I0e-μx,=,,,,x,I0,I=I0e-μx,§3 中子測(cè)井物理基礎(chǔ),快中子熱中子,,非彈性散射,彈性散射,活化反應(yīng),,輻射俘獲,活化反應(yīng),所涉核反應(yīng),巖石特性參數(shù),宏觀散射截面,減速時(shí)間,減速長(zhǎng)度,減速能力,宏觀俘獲截面,擴(kuò)散時(shí)間,中子壽命,,,,,,,,,,,,,,n,,,n’

8、,,γ,基態(tài)靶核,基態(tài)靶核,激發(fā)態(tài)靶核,非彈性散射,非彈性散射的幾個(gè)特點(diǎn)：只有快中子才能產(chǎn)生非彈性散射。主要發(fā)生在中子發(fā)射后的10-8~10-7s時(shí)間間隔內(nèi)。 重核比較容易激發(fā)非彈性散射，發(fā)射的γ射線能量也較低。由于非彈性散射γ射線的能量取決于靶核的能級(jí)特征，其大小反映靶核的性質(zhì)，因此，可以通過(guò)對(duì)非彈性散射γ射線能譜的測(cè)量來(lái)進(jìn)行元素分析，這是非彈性散射γ射線能譜（如C/O）測(cè)井的基礎(chǔ)。,,,,,,,,θ,碰撞后的中子,反沖核,主

9、要發(fā)生在中子發(fā)射后的10-6~10-5s時(shí)間間隔內(nèi)。,彈性散射,熱中子的輻射俘獲反應(yīng)：,,,,,,,,,,,,,,,n,,γ,靶核,基態(tài)靶核,激發(fā)態(tài)復(fù)核,§4 核輻射測(cè)井的巖石物理基礎(chǔ),幾乎所有元素周期表中的元素都能在地層中找到。但主要的地層元素O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg和H總量占地殼總量的98.13%。核輻射測(cè)井所關(guān)心的就是這幾種元素。核輻射測(cè)井中，通常用1~3種元素作為某種地層礦物的指示元素，如Si作為

10、石英的指示元素，Ca作為石灰?guī)r的指示元素，Mg和Ca為白云巖的指示元素，Si、Al和K作為鉀長(zhǎng)石的指示元素。,每種礦物的化學(xué)成分穩(wěn)定時(shí)，礦物中元素含量的百分比也是不變的，這是核輻射測(cè)井通過(guò)測(cè)量地層中元素的含量來(lái)判斷地層的礦物成分和流體類型及含量的前提條件。 巖石的自然放射性是由巖石中放射性核素及其含量決定的。在自然界中原子量A209的核素全部都是放射性的。,自然界中有三個(gè)天然放射系，即鈾系、釷系和錒系，它們的初始核素分別為238U、2

11、32Th和235U。巖石的自然放射性主要是由238U和232Th開(kāi)頭的兩個(gè)放射系和放射性核素40K決定的。核衰變放出的γ光子具有特定的能量。 測(cè)得地層中γ光子的能量往往可以確定地層中存在某種核素。沉積巖的自然放射性規(guī)律：自然放射性隨著泥質(zhì)含量的增加而增加；隨著有機(jī)物含量的增加而增加；隨著鉀鹽和某些放射性礦物的增加而增加。,水是地層中減速能力最強(qiáng)的物質(zhì)。重元素組成的物質(zhì)宏觀減速能力比輕元素差。在巖石骨架中不含氫情況下，可近似地認(rèn)為巖石

12、的減速能力等于巖石孔隙中水或原油的減速能力。含氫指數(shù)越大的地層減速能力越強(qiáng)，快中子減速時(shí)間越短，減速長(zhǎng)度越小。,在其他條件相同的條件下，地層水的礦化度越大，巖石宏觀俘獲截面越大。硼的俘獲截面特別大，巖石中只要含有微量的硼，它的宏觀俘獲截面顯著增大，而且硼俘獲熱中子幾乎不釋放伽馬射線。當(dāng)巖石中泥質(zhì)含量增加時(shí)，鋁、鐵、鈦、鉀、錳、硼等俘獲截面大的核素增多，巖石的宏觀俘獲截面增大。 巖石宏觀俘獲截面越大，熱中子的擴(kuò)散時(shí)間越短，中子壽命

13、越小。,§5 探測(cè)技術(shù)基礎(chǔ),γ射線與物質(zhì)相互作用過(guò)程中，發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)。這三種效應(yīng)均產(chǎn)生次級(jí)電子，這些電子能引起組成探測(cè)器靈敏元件中物質(zhì)原子的電離和激發(fā)。絕大多數(shù)儀器都是利用這兩種物理現(xiàn)象來(lái)探測(cè)γ射線的。,1、射線探測(cè)的基本原理,次級(jí)電子與原子的束縛電子發(fā)生非彈性碰撞，次級(jí)電子與束縛電子之間產(chǎn)生靜電作用，使束縛電子獲得足夠的能量掙脫原子核的束縛，變成自由電子，從而產(chǎn)生由自由電子和正離子組成的離子對(duì),束縛

14、電子所獲得的能量還不足以使它變成自由電子，而只是激發(fā)到更高的能級(jí),目前測(cè)井用的探測(cè)器主要是閃爍晶體探測(cè)器，如NaI、CSI、BGO、GSO。其探測(cè)的具體原理為：①閃爍體吸收次級(jí)電子的能量，使原子電離和激發(fā)； ②被電離和激發(fā)的原子在退激時(shí)產(chǎn)生光子即發(fā)生閃爍； ③反射物質(zhì)和光耦合劑使光子被收集到光電倍增管的光陰極上，并經(jīng)光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子；④光電子在光電倍增管中倍增，電子數(shù)量增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并被陽(yáng)極收集，在陽(yáng)極負(fù)載上產(chǎn)生電信號(hào)；⑤電子儀器

15、處理和記錄這些電信號(hào)。,2、中子探測(cè),在核物理中，探測(cè)中子的方法很多，有核反沖法、核反應(yīng)法、核裂變法和核活化法等。但在核輻射測(cè)井中只用核反應(yīng)一種方法測(cè)量中子。中子是不帶電的中性粒子，本身不具有電離能力，但它與某些物質(zhì)的原子核發(fā)生核反應(yīng)，如（n，α)、(n，p)，會(huì)釋放出電離能力很強(qiáng)的帶電粒子，這是探測(cè)中子強(qiáng)度的物理基礎(chǔ),3、統(tǒng)計(jì)漲落,在進(jìn)行核輻射測(cè)量時(shí)，若用探測(cè)器多次重復(fù)測(cè)量相同時(shí)間間隔內(nèi)的粒子數(shù)，那么每次測(cè)量的結(jié)果并不完全相同，而是

16、圍繞著某個(gè)數(shù)值上下漲落，這種現(xiàn)象稱為核輻射計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)漲落。核輻射測(cè)量中的統(tǒng)計(jì)漲落現(xiàn)象是微觀粒子運(yùn)動(dòng)中的一種規(guī)律性現(xiàn)象，與測(cè)量的過(guò)程和條件無(wú)關(guān)，是放射性原子核衰變的隨機(jī)性引起的。核輻射測(cè)量的統(tǒng)計(jì)誤差具有偶然誤差的性質(zhì)，但它產(chǎn)生的原因與一般非放射性物理量測(cè)井的偶然誤差不同。,4、能譜,,,,,,,,,能量,計(jì)數(shù)率,137Cs,光電峰,反散射峰,X射線峰,,,,由光電效應(yīng)造成，能量最大，也稱全能峰,穿透晶體的光子在與晶體直接接觸的物質(zhì)中反

17、散射而又回到晶體中引起的光電效應(yīng)造成的,由Ba釋放出K層電子 造成的,§6 幾種常見(jiàn)核輻射測(cè)井方法的基礎(chǔ),自然伽馬測(cè)井自然伽馬能譜測(cè)井巖性密度測(cè)井,,計(jì)數(shù)率與源距,,,計(jì)數(shù)率lnN,源距d,,,,d0,ρ1,ρ2,ρ1>ρ2,探測(cè)器接收光子取決2個(gè)過(guò)程：一是由源發(fā)出的光子經(jīng)過(guò)地層一次或多次散射，使部分光子射向探測(cè)器；二是射向探測(cè)器的光子，有一部分被再次散射而改變方向或被吸收。,Pe的求取,,,,,光子能譜,確定光電

18、效應(yīng)區(qū)和康普頓效應(yīng)區(qū)以及密度和Pe的計(jì)數(shù)能段,,,,,4、三探頭密度測(cè)井,,泥餅和薄層的雙重影響,為泥餅和薄層的雙重影響校正提供方法,,5.欠平衡與正常測(cè)井中的密度測(cè)井,,,,,結(jié)論：,當(dāng)井眼直徑較小時(shí)，在正常測(cè)井或欠平衡測(cè)井條件下，氣層的密度測(cè)井響應(yīng)特征基本相同，欠平衡密度測(cè)井資料可以正常應(yīng)用．當(dāng)井眼直徑較大時(shí)，如果儀器與井壁接觸良好，可正常應(yīng)用，否則需要做井徑影響校正．,,,,,,,,6、隨鉆密度測(cè)井,,,,,,18cm×

19、20cm,,補(bǔ)償中子測(cè)井,補(bǔ)償中子測(cè)井的結(jié)果反映的是地層的含氫指數(shù)，但補(bǔ)償中子測(cè)井并不直接測(cè)量地層的含氫指數(shù)，而是測(cè)定地層的中子減速長(zhǎng)度。 可知，當(dāng)長(zhǎng)、短源距計(jì)數(shù)率比值越大，地層的熱中子減速長(zhǎng)度越大，即減速能力越小，地層的含氫指數(shù)越小。,,對(duì)探測(cè)器非彈性散射γ射線計(jì)數(shù)有貢獻(xiàn)的主要是地層中的原油（CnHn）、水（H2O）、石英（SiO2）和方解石（CaCO3）。確切地說(shuō)，快中子與地層中12C、16O、28Si和40Ca發(fā)生非彈性散

20、射產(chǎn)生的γ射線是探測(cè)器γ射線計(jì)數(shù)的主要來(lái)源。尤其是12C和16O，具有較大的快中子非彈性散射截面，產(chǎn)生的γ射線能量高，易于識(shí)別。所以，C/O能譜測(cè)井一個(gè)重要方面就是通過(guò)記錄、處理和分析非彈性散射γ射線能譜，計(jì)算12C、16O、28Si和40Ca等核素的產(chǎn)額，進(jìn)而確定地層巖性、流體類型和流體飽和度等參數(shù)。,脈沖中子碳氧比測(cè)井,,俘獲γ能譜,與熱中子產(chǎn)生輻射俘獲反應(yīng)得核素主要有1H、28Si、35Cl、40Ca、32S、27Al、24M

21、g和56Fe等，它們的輻射俘獲核反應(yīng)截面都比較大。,記錄俘獲過(guò)程產(chǎn)生的俘獲γ射線能譜，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)方法處理并分析記錄的俘獲γ射線譜，來(lái)確定地層中這些核素的產(chǎn)額，進(jìn)而獲得地層的巖性和流體有關(guān)信息。在俘獲γ能譜中，1H、28Si、35Cl、40Ca和56Fe的特征峰比較多。,,,,,,35%,20%,10%,5%,井內(nèi)介質(zhì)相同，地層孔隙流體不同 (Δ(C/O)=(C/O)oil-(C/O)H2O ),,,,,,,,,,,,,35%,20%

22、,10%,5%,地層孔隙流體相同，井內(nèi)介質(zhì)不同時(shí),,,,,,結(jié)論：小井徑C/O測(cè)井儀器的短源距應(yīng)在26~34cm之間選擇，長(zhǎng)源距應(yīng)在50~62cm之間選擇。,● Schlumberger: RST A/B 30.5cm/61.0cm● Atlas: RPM 29.2cm/58.4cm● Halliburton: RMT 29.2cm/

23、52.1cm● Computalog: PND-S 29.2cm/54.9cm,井徑對(duì)C/O的影響,影響因素研究,水泥環(huán)厚度對(duì)C/O的影響,套管尺寸為140mm，C/O值與孔隙度φ和含油飽和度So 的關(guān)系,套管尺寸為219mm，C/O值與孔隙度φ和含油飽和度So 的關(guān)系,含油飽和度So對(duì)C/O值的影響,對(duì)雙探測(cè)器儀器，可根據(jù)長(zhǎng)、短源距探測(cè)器探測(cè)范圍的差別，利用下列一組聯(lián)立方程，求解含油飽和度和持水

24、率。,,,,含油飽和度解釋模型,C/O的求取方法,能窗法剝譜法逆矩陣法最小二乘法加權(quán)最小二乘法α處理技術(shù),刻度方法,模型井?dāng)?shù)值模擬,中子壽命測(cè)井,,,計(jì)數(shù)率,t/µs,,N2,,N1,,N3,,,,,Nt,,,,,A,D,B,C,E,,§7 核輻射測(cè)井的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),●過(guò)去十年核輻射測(cè)井的發(fā)展●發(fā)展的特點(diǎn)●存在的困難●未來(lái)發(fā)展的可能突破方向,一、過(guò)去十年核輻射測(cè)井的發(fā)展,國(guó)外,1、 多模式小井徑

25、脈沖中子能譜測(cè)井 它有兩種基本的測(cè)量模式：非彈性散射（C/O）模式和俘獲（PNC）模式。有些公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的儀器還具有三相持率測(cè)量、氧活化水流速度測(cè)量等多種測(cè)量模式。其特點(diǎn)是：一次下井可以同時(shí)獲得C/O測(cè)井和中子壽命測(cè)井的資料；可以過(guò)油管測(cè)量。,一、過(guò)去十年核輻射測(cè)井的發(fā)展,● Schlumberger: RST A/B 43/63mm GSO 30.5cm/61.0cm● Atlas:

26、 RPM 43mm NaI 29.2cm/58.4cm● Halliburton: RMT 54mm BGO 29.2cm/52.1cm● Computalog: PND-S 43mm NaI 29.2cm/54.9cm,2、脈沖中子-中子測(cè)井（PNN） 這是HOTWELL公司推

27、出的，它直接測(cè)量高能脈沖中子發(fā)射后，地層中熱中子密度隨時(shí)間的變化關(guān)系，即熱中子時(shí)間譜，通過(guò)解譜和數(shù)據(jù)處理，分辨近井地帶的油水分布，計(jì)算儲(chǔ)層的含油飽和度和孔隙度，劃分儲(chǔ)層水淹狀況等。,,3、氧活化水流速度測(cè)井,特點(diǎn)：與傳統(tǒng)的氧活化測(cè)井相比，脈沖中子氧活化測(cè)井的優(yōu)點(diǎn)是不用尋找零流量層段進(jìn)行刻度，因而可以更準(zhǔn)確地判斷是否存在管外竄流。Schlumberger公司的WFL和Halliburton 公司的SPFL（精度均為2ft/min）代表當(dāng)

28、今氧活化水流速度測(cè)井儀器的最高水平,4、中子密度測(cè)井 原理是，在中子脈沖發(fā)射期間，中子與地層的非彈性散射產(chǎn)生的γ射線聚集在中子源附近形成一個(gè)擴(kuò)散的γ射線源。在充滿流體的套管井眼中，由于這些高能中子衰減得很快，產(chǎn)生得γ射線源靠近中子源，且其瞬時(shí)形狀與中子脈沖很相似。γ射線源產(chǎn)生后，在整個(gè)幾何空間中擴(kuò)散，通過(guò)與地層中原子核的核外電子發(fā)生散射碰撞而衰減能量。選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量條件并經(jīng)過(guò)一定數(shù)據(jù)處理，由探測(cè)器記錄γ信號(hào)就可以確定地層密度。,

29、5、小直徑多探頭巖性密度測(cè)井 優(yōu)勢(shì)：高計(jì)數(shù)率會(huì)改善測(cè)量的統(tǒng)計(jì)起伏；短的源距增強(qiáng)了儀器的垂向分辨率；提高了在致密地層的測(cè)量精度；在高分辨率時(shí)可對(duì)泥餅進(jìn)行定量補(bǔ)償；更好地反映井眼的狀況。,6、壓實(shí)監(jiān)測(cè)為了精確確定標(biāo)志物之間的距離，該儀器利用一種洛倫茲響應(yīng)模型，使儀器的精確度達(dá)到0.1in。,,,FCMT,7、地球化學(xué)元素分析測(cè)井ECS 這是Schlumberger公司研發(fā)的，它使用的是Am-Be中子源和BG

30、O晶體探測(cè)器。原理……，對(duì)非彈性能譜進(jìn)行解譜可以得到C、O、Si、Ca等元素的相對(duì)產(chǎn)額，對(duì)俘獲能譜進(jìn)行解譜可以得到H、Cl、Si、Ca、S、K、Fe、Ti和Gd等元素的相對(duì)產(chǎn)額。有了元素的相對(duì)產(chǎn)額就可以通過(guò)特定的氧化物閉合模型來(lái)得到元素的百分含量，進(jìn)而可以確定地層的礦物類型及含量。,8、隨鉆核輻射測(cè)井,國(guó)內(nèi),1、定向中子C/O能譜測(cè)井 這是清華大學(xué)和大慶油田1993年提出來(lái)的，2000年底研制成功了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)際測(cè)井。,

31、2、硼中子壽命測(cè)井,3、注硼（釓）中子伽馬測(cè)井 這是針對(duì)國(guó)內(nèi)低礦化度的淡水水淹地區(qū)比較多，通常的中子壽命測(cè)井的適應(yīng)性差的情況而提出來(lái)的。這種方法的測(cè)量原理是，在向地層注入硼（或釓）溶液的條件下，用同位素中子源代替脈沖中子源，進(jìn)行中子伽馬測(cè)井，利用探測(cè)器計(jì)數(shù)率的變化可以求出地層的含水（油）飽和度。這種方法的突出特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，成本低。,1、提高測(cè)量精度和可靠性是技術(shù)發(fā)展的目標(biāo) ●陣列化測(cè)井。將多個(gè)γ或中子探測(cè)器按一定方式

32、布置在一臺(tái)測(cè)井儀器中，形成陣列化測(cè)井，優(yōu)勢(shì)是測(cè)量結(jié)果受周圍環(huán)境影響小，測(cè)量精度高，縱向分辨率高。,二、核輻射測(cè)井發(fā)展的特點(diǎn),●硬件本身的技術(shù)進(jìn)步。耐高溫、可靠性高電子元器件，高速、高效的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用。γ射線探測(cè)器已不在局限于NaI晶體，如RST儀器用密度大、探測(cè)效更率高、抗中子和γ干擾能力強(qiáng)的GSO晶體。RMT儀器使用BGO晶體。隨鉆小井眼密度中子儀器SDN（APLS系統(tǒng)中的一部分）采用6Li 晶體探測(cè)器。,●數(shù)據(jù)處理和解釋技術(shù)的

33、進(jìn)步。硬件是測(cè)量精確的基礎(chǔ), 靈魂卻是原始測(cè)量數(shù)據(jù)處理和解釋方法。例如RST儀器采用α譜處理算法，利用WMLR加權(quán)多重線性回歸算法和約束反演算法,通過(guò)求解方程組得到儲(chǔ)層的流體飽和度、三相持率；三探測(cè)器小井徑儀器SLDT采用反演方法；CNL采用了新的補(bǔ)償方法等。,2、降低測(cè)井成本是技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力 ●儀器直徑的小型化。為了讓核輻射測(cè)井儀器能夠在生產(chǎn)井中過(guò)油管或套管測(cè)量，減少井場(chǎng)占用時(shí)間；或能夠在小井眼裸井中進(jìn)行測(cè)量，核輻射測(cè)井儀器的直徑

34、開(kāi)始了小型化趨勢(shì)。如小井徑的巖性密度測(cè)井儀器SLDT，脈沖中子測(cè)井儀器RPM、RST、RMT、PND-S，脈沖中子-中子儀器PNN，壓實(shí)測(cè)井儀FCMT等。,●儀器的組合化。組合化的核輻射測(cè)井儀器一次下井能夠同時(shí)獲得兩種或多種核輻射測(cè)井方法能夠獲取的全部信息，這大大降低了生產(chǎn)成本。 ●放射源。用較經(jīng)濟(jì)的放射源取代昂貴的放射源，同時(shí)不降低測(cè)井效果。如用同位素中子源取代脈沖中子源，進(jìn)行硼（釓）中子壽命測(cè)井。,3、數(shù)值模擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用

35、 數(shù)值模擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了嶄新的思想方法和工作方法，使核輻射測(cè)井技術(shù)的研究周期被大大縮短。目前，數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于全部核輻射測(cè)井領(lǐng)域，包括機(jī)理研究、優(yōu)化儀器設(shè)計(jì)、測(cè)井儀刻度和校正、新應(yīng)用方法和算法研究以及數(shù)據(jù)處理方法和解釋，成為核輻射測(cè)井研究中必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。,4、以前被棄用的技術(shù)被重新利用 典型的例子是脈沖中子-中子測(cè)井（PNN）和中子伽馬測(cè)井。,5、新的技術(shù)不一定帶來(lái)好的測(cè)井效果 小直徑儀器雖然

36、有其優(yōu)勢(shì)，但不可回避的是其受井眼影響增大、探測(cè)器計(jì)數(shù)率偏低，統(tǒng)計(jì)誤差增大，測(cè)井效果大打折扣。,6、非化學(xué)源測(cè)井開(kāi)始進(jìn)入試驗(yàn)階段。,7、技術(shù)在進(jìn)步，測(cè)量原理上沒(méi)有突破 當(dāng)前，核輻射測(cè)井的發(fā)展基本上表現(xiàn)為硬件和軟件的技術(shù)進(jìn)步。核輻射測(cè)井的所測(cè)量的仍然是自然γ、散射γ、中子-γ和中子-中子。由于在原理上沒(méi)有大的突破，盡管在硬件和軟件上做了很大改進(jìn)，卻不能從根本上解決核輻射測(cè)井在地層評(píng)價(jià)和油藏監(jiān)測(cè)中所存在的局限性。,三、核輻射測(cè)井存在的

37、問(wèn)題或困難,●放射性。現(xiàn)有的核輻射測(cè)井所采用的多是化學(xué)放射源，這對(duì)人身安全和環(huán)境安全造成潛在的威脅。,●探測(cè)深度淺，測(cè)速低。核輻射測(cè)井的探測(cè)深度比非核輻射測(cè)井淺得多，也就不能很準(zhǔn)確地反映儲(chǔ)層的信息。為了獲得足夠的測(cè)量精度，往往需要進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)井速度很低?！駭?shù)據(jù)處理困難。由于核輻射測(cè)井的探測(cè)深度淺，統(tǒng)計(jì)誤差大，環(huán)境影響因素多，不同的地層和井眼特性都對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，數(shù)據(jù)處理和標(biāo)定非常困難。,●在復(fù)雜地層尤其是低孔隙度地層，測(cè)

38、井效果很差。如C/O能譜測(cè)井所測(cè)得的資料只有在中-高孔隙度（一般孔隙度大于15%）才能做出定量解釋，在孔隙度小于10%的地層，測(cè)井資料基本不能用。 ●縱向分辨率偏低。,四、核輻射測(cè)井發(fā)展的可能突破方向,●探測(cè)器技術(shù)現(xiàn)有的探測(cè)器晶體在能量分辨率還不足以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的高精確度。Delft大學(xué)正在實(shí)驗(yàn)LaBr3的閃爍晶體，其密度比NaI大44%，能量分辨率僅為2.8%，還不到BGO晶體的三分之一。另外，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、納米的發(fā)展，探測(cè)效率

39、和分辨能力更高的探測(cè)器可能在核輻射測(cè)井中得到應(yīng)用。,●高產(chǎn)額的放射源隨著技術(shù)進(jìn)步，高產(chǎn)額、小型化的γ發(fā)生器或中子發(fā)生器將應(yīng)用于核輻射測(cè)井。例如，美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已研制出產(chǎn)額高達(dá)1010~1012n/sec的氘-氚中子發(fā)生器。并且在制作這種小型中子發(fā)生器上取得重要進(jìn)展,●成象技術(shù)核輻射測(cè)井成象已經(jīng)提出很多年了，但由于技術(shù)問(wèn)題，一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的核輻射測(cè)井成象。隨著隨鉆密度井眼成象的實(shí)現(xiàn)，核輻射測(cè)井成象尤其是中子成象成為研究的熱點(diǎn)。最近，

40、美國(guó)的麥卡錫核輻射中心（MNRC）在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了樣品的中子三維成象。,●定向中子測(cè)井技術(shù)定向中子測(cè)井目前存在的主要問(wèn)題是“α中子管”的問(wèn)題，即“α中子管”的品質(zhì)特性很不穩(wěn)定，還沒(méi)有完全建立“α中子管”的束流光學(xué)理論，離測(cè)井取得良好的效果還有差距。上述問(wèn)題如解決，定向中子測(cè)井效果將有可能取代現(xiàn)有的C/O能譜測(cè)井。,非化學(xué)源測(cè)井將可能取代化學(xué)源測(cè)井,●原理上可能突破原理上存在突破的可能性。目前已有科學(xué)家成功地利用介子（muon）進(jìn)行了大