电子对效应对D-T次生γ密度测量的影响.PDFVIP

第38 卷 第8 期 核 技 术 Vol.38, No.8 2015 年8 月 NUCLEAR TECHNIQUES August 2015 电子对效应对D-T 次生γ密度测量的影响 1 2 3 于华伟 张 丽 侯博然 1 （中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 青岛 266580 ） 2 （山东科技大学资源与土木工程系 泰安 271019 ） 3 （中国石油大学（华东）理学院 青岛 266580 ） 摘要 为研究电子对效应对 D-T 可控中子源地层密度测量精度的影响，本文首先分析传统的化学源密度测井 原理，其次研究中子次生γ射线发生电子对效应与康普顿散射的质量衰减系数差异，并使用蒙特卡罗模拟方法 研究传统密度测井和中子次生源密度测量精度，计算其误差大小、分析误差来源和提出校正方法。结果表明， 密度测井主要利用γ射线的康普顿散射，当使用中子次生的高能γ射线测量地层密度时，其精度比化学源方法 低，这种误差主要是由于高能γ射线的电子对效应引起，最大可以达到传统方法的2.7 倍；电子对效应对于地 层岩性比较敏感，如果对衰减的γ信号进行岩性校正，则可以提高密度测量的精度。 关键词 密度测井，次生γ源，D-T 可控中子源，康普顿散射，电子对效应 中图分类号 TL99 ，TE19 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.080502 传统的密度测井是利用137Cs 源所释放γ射线的 各种地层密度的精度。通过比较化学源密度测井和 康普顿散射来测量地层密度，是石油勘探中最常用 次生γ 源密度测量结果，分析电子对效应对密度测 的测井方法之一。但目前化学放射源的使用受到了 量的影响。 越来越多的限制，油服公司开始研究使用D-T 可控 中子源次生的γ 射线测量地层密度的方法和仪器， 1 化学源密度测井基本原理 该方法主要是利用地层中氧、碳、硅、钙等元素与 137 传统的化学源密度测井是基于窄束γ 射线的指 快中子非弹性散射释放的 γ 射线替代传统的 Cs [9] 数衰减规律 ： [1] 化学放射源 。 Wilson 等[2−5]都提出了利用D-T 可控中子源产 I / I 0 exp(x) (1) 生的中子测量地层密度的方法，他们认为“中子次 可进一步改写为： 生的γ 源”的空间分布影响着密度测量的精度，并 提出了相应的校正方法。但即使经过一系列校正，    x 1 ln(I / I ) (2) m 0 使用次生γ射线测量的密度值的精度仍要比化学源密 [6] 式中，I0 为初始γ射线强度；I 为衰减之后的γ射线 度测井低，这种误差严重影响着地层评价的精度 。 强度；μ 为γ 作用截面；μ 为质量衰减系数；ρ 为 于华伟[7]认为次生的高能 γ 射线除了发生康普顿效 m