脉冲中子孔隙度测井屏蔽体的蒙特卡罗研究

为了提高随钻脉冲中子孔隙度测井的测量精度,分别针对氘-氚(D-T)和氘-氘(D-D)脉冲中子源,利用蒙特卡罗模拟方法,分层计算了多种屏蔽材料对不同能量中子的慢化和屏蔽效果。通过研究,得到了最佳的屏蔽结构和材料,以及屏蔽体的长度。研究结果表明:综合考虑仪器结构、重量、造价等因素,当随钻中子孔隙度测井使用D-T源时,屏蔽体结构为12 cm的钨或铜外加6 cm碳化硼时,屏蔽效果比较理想;而使用D-D源时,屏蔽体外层同样使用6 cm碳化硼,而内层应选6cm的钨或碳化硼。

基于三维空间响应分布函数的脉冲中子孔隙度测井快速模拟

应用蒙特卡洛方法进行中子测井正演模拟需要大量时间,无法满足实时反演等实际应用的生产要求。为此,通过蒙特卡洛方法得到不同位置单位地层对探测器计数的贡献即地层的三维空间响应分布函数,建立不同地层条件下的三维空间响应分布函数和热中子计数的数据库;再基于三维空间响应分布函数对不同区域地层进行积分得到不同区域地层对探测器计数的贡献;最后利用不同区域地层对探测器计数的贡献结合不同地层热中子计数实现了脉冲中子孔隙度测井曲线的快速模拟,并对比了不同地层条件下快速模拟方法与蒙特卡洛方法的计算结果。研究结果表明:(1)与蒙特卡洛方法相比,在直井和斜井中,快速模拟方法计算结果的最大误差分别为2.5 PU和3.0 PU;(2)对于不同岩性和含不同孔隙流体的地层,快速模拟方法与蒙特卡洛方法的计算结果基本一致;(3)快速模拟方法与蒙特卡洛方法相比将计算花费的时间从原本的几十小时降低到十几秒。结论认为,快速模拟方法不仅大幅度提高了正演速度,并且计算精度与传统的蒙特卡洛方法相近,为后续反演等应用打下了可靠的基础。

氘-氘和氘-氚随钻中子孔隙度测井探测特性对比

为考察在随钻中子孔隙度测井中用氘-氘(D-D)脉冲源替代氘-氚(D-T)源的可行性,利用蒙特卡罗模拟方法,对比分析使用两种脉冲源时测井仪器的热中子空间分布、零源距区域、地层孔隙度灵敏度以及探测深度等探测特性。研究结果表明,D-D与D-T源相比,虽然在水平或大斜度井段对地层界面的分辨能力稍低一点,但是两者的零源距区的上限值、近源距和探测深度都大致相等,且D-D源对地层孔隙度的灵敏度更高、使用时更安全,在随钻脉冲中子孔隙度测井中可以得到更好的使用。