[发明专利]对中子伽马密度测量的校正

说明书

技术领域

本公开总体涉及中子伽马密度(Neutron-gamma density，NGD)测井，并且更具体地，涉及用于获得某种地层(formation)中的精确的NGD测量结果的技术。

背景技术

此部分意在将读者引入可能涉及本公开的各方面的技术的各方面，该各方面被描述和/或声名如下。相信此讨论对向读者提供有助于更好地理解本公开的各方面的背景信息是有用的。因此，应当理解，将考虑到这些来阅读这些阐述，而不是承认现有技术。

地层密度是在测井中经常获得的测量结果。一种确定地层密度的方式可以称作伽马密度测量，其涉及探测伽马射线通过地层散射的程度。常规地，获得伽马密度测量涉及使用放射性同位素源(例如，¹³⁷Cs或²⁴¹AmBe)以伽马射线辐照地层。这些伽马射线可以由存在于地层中的电子康普顿散射。取决于康普顿散射的量，这些伽马射线中的一些可以由与伽马射线源间隔开一定距离的伽马射线探测器探测。因为地层中的电子的浓度与地层的元素的原子系数成比例，并且伽马射线发生康普顿散射并被伽马射线探测器探测到的程度涉及电子浓度，所以可以基于探测的伽马射线计数率来确定地层的密度。

在井下工具(downhole tool)中使用放射性同位素源可能是不期望的，所以研发了生成光子用于地层密度测量，而无需放射性同位素伽马射线源的技术。一种该技术称作中子伽马密度(NGD)测量，与常规伽马密度(GGD)测量相区别开。NGD测量涉及使用中子生成器来发射中子到地层中。这些中子中的一些可以由地层中的某些元素非弹性散射，生成使得能够确定地层密度的非弹性伽马射线。虽然基于这些伽马射线的NGD测量在某些地层中可能是精确的，但是NGD在其它地层中可能是较不精确的。

发明内容

以下提出于此公开的某些实施例的概括。应当理解，这些方面仅仅是为了给读者提供这某些实施例的简要的概括，并且这些方面不是意在限制此公开的范围。实际上，此公开可以涵盖以下可能没有提出的各个方面。

本实施例涉及用于确定用于宽广范围的地层的精确的中子伽马密度(NGD)测量的系统、方法、和装置，该地层包括低氢指数、或低孔隙度地层和具有重元素的地层。例如，通过发射中子到地层中，使得一些中子由地层中的元素非弹性散射并生成非弹性伽马射线，能够获得该NGD测量。可以探测返回到井下工具的中子和非弹性伽马射线。认为地层的一些特性影响地层的快中子输运。从而，如果地层具有该特性，则可以对中子计数率、非弹性伽马射线计数率、或中子输运校正函数施加校正，中子伽马密度(NGD)可以根据中子计数率、非弹性伽马射线计数率、或中子输运校正函数来确定。

在另一范例中，井下工具可以包括中子生成器、中子探测器、两个伽马射线探测器、以及数据处理电路。中子生成器可以用足够使一些中子由地层的元素非弹性散射并产生非弹性伽马射线的能量发射中子到地层中。中子探测器可以探测返回到井下工具的中子计数率，而伽马射线探测器可以探测通过地层康普顿散射到达井下工具的第一和第二非弹性伽马射线计数率。数据处理电路可以接收中子计数率、第一非弹性伽马射线计数率、以及第二非弹性伽马射线计数率，使用它们确定对低氢指数或低孔隙度地层和具有重元素的地层精确的中子伽马密度。

通过范例方式，数据处理电路可以确定地层的表观(apparent)孔隙度，或者如果井下工具中存在快中子探测器，可以确定能够由快中子探测器探测的快中子信号的估计值。可以至少部分地基于中子计数率、第一非弹性伽马射线计数率、和/或第二非弹性伽马射线计数率，来确定快中子信号的此估计值。当地层的表观孔隙度小于限度(limit)或当地层的快中子输运的估计值在限度以外时，数据处理电路可以向中子计数率、非弹性伽马射线计数率、或和/或中子输运校正函数施加校正。其后，数据处理电路可以至少部分地基于校正的中子计数率、非弹性伽马射线计数率、和/或中子输运校正函数来确定地层的密度。

本公开的技术效果包括对宽广范围的地层精确地确定中子伽马密度(NGD)测量，该地层包括具有低氢指数或低孔隙度的地层和具有重元素的地层。甚至当NGD测量中用于获得中子计数率和伽马射线计数率的井下工具的配置不具有最佳配置时，这些NGD测量也可以保持精确。从而，尽管不具有快中子探测器，或尽管中子探测器可能放置在距中子源非最佳的位置，仍然可以使用以上公开的系统和技术来获得精确的NGD测量。