[发明专利]基于可控中子源的双LaBr3探测器元素能谱测井仪及测井方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油及天然气勘探领域，尤其涉及一种利用D-T可控中子源及双LaBr₃探测器的元素能谱测井仪及测井方法。

背景技术

随着油气田勘探开发的不断深入，非常规储集层如火成岩、变质岩以及页岩气等领域的研究与评价越来越受到重视，而复杂储层的岩性识别是石油测井解释中的难题之一，元素俘获能谱测井通过记录俘获伽马能谱得到元素含量，根据元素含量和矿物含量转化关系得到标准矿物，从而用于复杂岩性识别和划分，在复杂岩性及页岩气等非常规储层评价中起到了重要作用。

目前能够进行元素含量确定测井方法主要有斯伦贝谢公司的ECS（Elemental Capture Spectroscopy）、哈里伯顿公司的GEM（Geochemical logging）及贝克休斯公司的FLS（Formation Lithology Spectrometer）。ECS仪器由16-Ci的²⁴¹Am-Be中子源和1个BGO晶体探测器组成，只利用俘获伽马能谱确定元素含量，可以测量Si、Ca、Fe、S、Ti、Gd等元素的含量；GEM仪器采用²⁴¹Am-Be同位素中子源和1个BGO晶体探测器，采用优化的中子和伽马射线屏蔽来提高信噪比，测井过程中能够实时输出元素含量进行地层岩性评价；FLS使用高频率的D-T脉冲中子发生器和1个BGO晶体闪烁探测器组成，记录俘获伽马能谱，通过谱分析得到元素产额，包括Ca、Si、Mg、C、S、Al、Fe、Ti、Gd、Mn等。

现有的元素能谱测井仪器主要采用Am-Be中子源，易造成人身和环境放射性损害；由于Am-Be中子源发射中子平均能量低，非弹伽马能谱不明显，不能准确定C、Mg等元素含量，无法进行有机碳含量确定及白云岩识别。FLS虽然采用脉冲中子源，但仍采用BGO单探测器，不能进行孔隙度等参数的确定；采用的BGO探测器的伽马射线能量分辨率偏低，伽马射线干扰严重。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中元素能谱测井方式存在的技术缺陷，提供一种基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪，以及一种基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪的测井方法。

其技术解决方案是：

一种基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪，包括筒状壳体，在筒状壳体内从上到下设置有一号LaBr₃探测器、二号LaBr₃探测器、可控中子源、中子加速部与中子探测器；在一号LaBr₃探测器的顶部连接有一号LaBr₃探测器光电倍增管，在二号LaBr₃探测器的顶部与一号LaBr₃探测器的底部之间设置有铬片，上述一号LaBr₃探测器光电倍增管、一号LaBr₃探测器、铬片与二号LaBr₃探测器设置在一个位于筒状壳体中的硼套体内；在可控中子源与硼套体之间设置有屏蔽体，可控中子源通过中子加速部连接中子探测器。

上述的可控中子源为产额为2×10⁸/秒的D-T脉冲中子源。

上述各LaBr₃探测器为相对¹³⁷Cs释放射线分辨率为3%、晶体密度为5.5g/cm³、衰减时间16ns的闪烁晶体探测器；各LaBr₃探测器记录中子源发射中子与地层元素原子核作用所产生的非弹性散射及俘获伽马射线，记录伽马射线能量为0.6-10.2MeV；一号LaBr₃探测器的直径为40-60mm，长度为90-120mm，一号LaBr₃探测器到脉冲中子源的距离50-60cm；二号LaBr₃探测器的直径为40-60mm，长度为30-50mm，二号LaBr₃探测器到脉冲中子源的距离为25-30cm。

上述各LaBr₃探测器采集的硼俘获伽马能谱能量范围为0.1MeV-0.6MeV，分为256道。

一种如权利要求1所述的基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪的测井方法，包括以下步骤：