[发明专利]一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法

权利要求书

1.一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)结合快中子散射和伽马衰减理论来表征非弹性散射伽马场分布，推出非弹性散射伽马场分布与密度、快中子散射自由程及非弹性散射截面相关；

(2)根据非弹性散射伽马场分布，得到利用非弹性散射伽马和快中子散射自由程表征密度的计算方法；

(3)通过测量快中子通量表征快中子散射自由程，得到利用非弹性散射伽马和快中子场计算地层密度的方法；

步骤(1)中：结合快中子散射和伽马衰减理论来表征非弹性散射伽马场分布如下

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是空间任意一点到中子源的距离，R为球面探测器半径，Σ_in为地层宏观非弹性散射截面；

非弹性散射伽马场分布简化为

通过拉格朗日中值定理，非弹性散射伽马场分布变换为

其中，a为比例系数，取值与源距相关；

步骤(2)中：利用非弹性散射伽马场分布式(3)，得到单探测器非弹性散射伽马确定密度的形式

根据单探测器密度表征方法，采用双探测器组合的方法简化密度计算方法，具体如下：

假定近、远探测器源距分别为R₁和R₂，近、远探测器非弹性散射伽马确定密度的形式如下

其中，ρ_近和ρ_远分别为近、远探测器非弹性散射伽马确定的密度，φ_in1和φ_in2分别为近、远探测器的非弹性散射伽马通量，a₁和a₂分别为探测器源距R₁和R₂时对应的比例系数；

利用近、远探测器密度表达式消去ln(iΣ_inS₀)项，得到双源距非弹性散射伽马密度计算方法

其中，ρ_双为双源距非弹性散射伽马密度，斜率A为非弹性散射伽马计数比对数ln(φ_in1/φ_in2)的密度灵敏度倒数；截距ρ₀(λ_s)为ln(φ_in1/φ_in2)＝0时对应的地层密度值，与快中子散射自由程相关；

步骤(3)中：根据快中子散射理论，发生非弹性散射的快中子通量φ_f与快中子散射自由程满足关系

其中，R₃为快中子探测器源距；

利用快中子通量对快中子自由程进行表征，得到利用非弹性散射伽马和快中子场表征地层密度的方法

当仪器探测器源距固定时，式(9)可表示为

ρ＝Aln(φ_in1/φ_in2)+Blnφ_f+C (10)

其中，A、B和C是常数，只与探测器源距R₁、R₂、R₃和中子源强S₀相关。

2.根据权利要求1所述的一种利用快中子场分布表征的中子伽马密度测井方法，其特征在于：通过建立非弹性散射伽马计数比对数密度曲线截距ρ₀(λ_s)和快中子计数的关系直接完成快中子散射自由程的表征

ρ₀(λ_s)＝Blnφ_f+C (11)；

其中，B和C是常数，与式(10)中给出常数相同；λ_s为快中子散射自由程，ρ₀(λ_s)为非弹性散射伽马计数比对数密度曲线的截距，φ_f为发生非弹性散射的快中子通量。