[科普中国]-中子测井

原理

一种利用中子射线探测钻井周围地层结构及矿藏含量的地球物理方法。将中子源放入钻井内，中子源放出的中子与井壁周围的物质发生不同程度的作用，当快中子与氢核相碰撞时，由于两者质量相近，快中子的大部分动能传递给氢核而变成了慢中子，后者易被各种物质的原子核俘获，释放出强度较大的γ射线。

若快中子与其他物质的原子核相碰撞，损失的动能较少，能到达地层深处，经多次碰撞才会变成慢中子。这时它将被其他物质的原子核俘获而释放出γ射线，因这γ射线要穿过较深的地层，衰减较大，到达地面时的强度较小。从探测仪上测到的γ射线强度的变化就可推断钻井周围地层的含氢量，由此划出石油层或水层的分布。

对于金属矿主要是通过中子活化作用，即放入钻井内的中子源放出的中子与井壁周围的物质作用，生成各种 放射性同位素，通过测量生成的放射性同位素在衰变过程中放出的γ射线的能谱和半衰期而确定钻井内所含元素的种类，再从γ射线强度确定该元素的含量。

应用中子测井技术广泛应用于勘探石油、煤及金属矿藏，它与其他探测方法相 配合，已取得了明显的效果。氢核与中子的质量几乎相等，是最强的减速物质。因此，中子测井的结果将反映地层的含氢量。

在油层或水层中，储集空间中被含氢核的油或水充填，这样储集体中含氢量的多少反映岩石孔隙度的大小。因此，中子测井是一种孔隙度测井方法。油层和气层对中子的减速能力的差异非常明显，因此中子测井也是一种指示油气层的测井方法。

氯是地层中重要的中子吸收物质，氯是大多数地层水的主要离子成分，可见中子测井对于划分油水层也有重要作用。中子与地层中的原子核发生非弹性散射，使原子核处于激发态，在退激时发出伽马射线。测量地层发射的伽马射线的能谱，就可以分析地层中元素的成分。1

探测器（a）超热中子探测器：测量经地层减速后的超热中子（En=1~0.1ev），相应的仪器称为超热中子测井仪器。

（b）热中子探测器：测量经地层减速后的热中子（En=0.1~0.001ev），相应的仪器称为热中子测井仪器。

（c）伽马探测器：测量中子射入地层后产生的伽马射线强度或能谱，相应的仪器称为中子——伽马测井仪器或中子伽马能谱测井仪器。