基本概念
核素 同位素 放射性同位素 衰变 α、β、γ射线 半衰期 活度 剂量 克镭当量 API 单位 刻度 统计涨落 时间常数τ 思考问题
1 ．岩石天然放射性是什么原因造成的？为什么和泥质有密切关系？ 2 ．自然伽马法探测什么参数？自然伽马能谱法探测什么参数？ 3 ．射线探测器有哪几种类型？都能探测射线的哪种参数？ 4 ．自然伽马曲线有什么特征？如何改善曲线形状？ 5 ．什么是能谱测量？
第七章 密度测井
密度测井是利用岩层对γ射线的吸收性质，研究钻井剖面上岩层密度的变化，进而研究岩层地质特点的测井方法。由于它是以研究散射γ射线为基础的，因而又称为散射测井或伽马—伽马测井。 § 7 － 1 密度测井原理 1 ．伽马射线与物质的相互作用 1 ）光电效应
2 ）康普顿—吴有训效应 3 ）形成电子偶
对于造岩元素（较轻的元素），当γ射线能量在 0.25 ～ 25Mev 之间时，γ射线的吸收，几乎全部由康普顿—吴有训效应所造成。 2 ．电子密度与体积密度
在测井用γ射线源的能量范围（ 0.66 ～ 1.33Mev ）内，γ射线与物质的作用，主要是康普顿—吴有训效应，康—吴效应的几率与单位体积物质中的电子数有关。 对于单—元素组成的物质：
ne?NA?EA??
ZEs分子量
对于分子物质：
ne?N0?岩孔隙充满淡水时，体积密度与电子密度指数响应方程为：
????1?（1??）?2?e???e1?(1??)?e2
由上两式可得出体积密度ρ与电子密度之间的关系，在含淡水石灰岩中进行刻度，可得出
?a?1.0704?e?0.1883
3 ．吸收方程
经地层散射后，γ - γ射线强度 I γγ 可表示为下式：
I???16
CQe??La4?L
此式即为γ射线吸收方程，式中? 为平均吸收系数，与密度等因素有关。 § 7 － 2 影响密度测井的因素 1 ．源距，γ射线源能量及强度的影响。
源距的类型：负源距，此时计数率与密度成正比 零源距，此时计数率与密度无关 正源距，此时计数率与密度成反比 测井通常采用正源距进行。 2 ．探测深度
探测深度与射线初始能量及介质密度有关，一般的 10cm 左右。 3 ．泥饼影响和补偿密度测井 1 ）泥饼影响
泥饼及泥浆夹层的存在将使密度测井产生误差，当泥饼中含量晶石（ BaSO 4 ）时，影响更大。 2 ）补偿密度测井仪
采用长短两种源距同时进行测量，短源距测量值较长源距测量值受泥饼影响更大，用来校正泥饼影响，校正采用脊肋曲线来进行。
§ 7 － 3 密度测井的应用 1 ．石油测井中的应用
密度测井主要用来求取地层孔隙度和识别岩性
??2 ．在煤田勘探中的应用
主要利用密度测井划分、识别煤层。 § 7 － 4 岩性密度测井 1 ．基本原理
岩性密度测井是利用光电效应的γ - γ测井。 2 ．测量原理
?ma??b?ma??f
测量散射γ射线低能段与高能段的能谱，高能段射线强度主要与介质密度有关，低能段受康普顿散射和光电效应双重影响。 记录低能段与高能段计数的比值，可得到光电吸收截面指数ρ e ，ρ e 与岩性有关。 本章内容重点
1 ．γ射线与物质作用的三种效应。 2 ．地层密度与散射γ射线强度间的关系。 3 ．源距与密度测量的关系。 4 ．泥饼影响与脊肋曲线。
5 ．如何根据密度求取地层孔隙度Φ。 6 ．岩性密度测井的物理依据。 基本概念
脊肋曲线 光电吸收指数 岩石体积密度 散射γ射线 堆源距 正源距 负源距 视源距 思考问题
1 ．通过地层密度与散射γ射线强度间的关系，说明密度测井原理。
2 ．通过脊肋曲线说明泥饼和含量晶石泥饼对测量结果有什么影响，如何消除？
3 ．密度测井中，如何求取地层孔隙度Φ？与声波测井求得的Φ值有什么差别？二者之差代表什么意义？
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4 ．岩性密度测井是怎样区分岩性的？
第八章 中子测井
中子测井是利用中子与物质相互作用的各种效应，研究钻井剖面岩层性质的一组方法（包括中子—热中子、中子超热中子、中子—γ、中子寿命、中子活化等）。 § 8 － 1 中子测井的物理基础 1 ．核反应与人工放射性
利用α粒子、质子、中子轰击稳定元素，通过核反应产生放射性核素，产生的放射性核素其衰变规律与天然放射性核素相同。
测井常用人工放射性核素：Co、Zn、2 ．中子与物质相互作用
中子与物质作用可发生不同的反应，发生哪种反应与中子能量与物质成分有关。 1 ）中子按能量的分级：
快中子、中能中子、慢中子（超热中子、热中子）。 2 ）中子与物质（原子核）的相互作用。
①非弹性散射 ②弹性散射 ③放射性俘获 3 ）截面
①有效截面 ②散射截面 ③俘获截面 ④全有效截面 ⑤宏观有效截面 ⑥微观有效截面 4 ）中子吸收过程的表述参数
①平均对数能量缩减ξ ②减速长度 L f ③扩散长度 L d ④热中子平均寿命τ
3 ．中子—中子测井和中子—伽马测井理论
实质是研究中子的空间分布、时间分布与物质性质之间的关系。 1 ）热中子的空间分布
氢是最重要的减速物质，中子方的分布与介质中氢含量有密切的关系。
中子—中子测井与中子—γ测井就是通过中子方的半径的变化来研究介质中含氢量的大小。 2 ）中子—γ射线的空间分布
中子—γ射线的空间分布，基本上取决于热中子的空间分布。 § 8 － 2 中子测井的解释与应用 1 ．中子测井的影响因素
1 ）探测范围：与井的条件及地层中含流体性质、孔隙度大小等因系有关，在 20cm ～ 60cm 之间变化。 2 ）井的影响 18
60
65
131
I等。
测井中常用的核反应： (n, γ ), ( α , n), (d , n) 等。
3 ）侵入带影响 2 ．解释与应用 1 ）确定孔隙度
应用条件：地层中不含带结晶水的矿物，地层孔隙为油、水充满。
N = － Alg Φ +B
2 ）划分岩性剖面 3 ）划分含气层 4 ）划分油水界面 5 ）定位射孔时定深用
§ 8 － 3 中子测井测量原理及刻度 1 ．中子源
连续式中子源（普通中子源）—常用镅－铍源。 脉冲式中子源（中子发生器）。 2 ．中子测井测量原理
热中子探测器：含硼盖革计数管
闪烁计数器（晶体含硼、锂）
超热中子探测器：利用含氢介质减速，再用镉过滤器去掉热中子。 3 ．补偿中子测井仪
采用长、短源距组合进行测量、探测深度大，受井眼（泥饼、井径等）影响小。 4 ．中子测井刻度 在石灰岩标准井中进行。 本章内容重点
1 ．中子与物质的相互作用。 2 ．截面的概念。
3 ．中子—中子，中子—伽马测井原理。 4 ．中子测井的应用。
5 ．中子源、中子的探测、仪器刻度。 基本概念
弹性散射 非弹性散射 放射性俘获 快中子 热中子 超热中子 有效截面 宏观有效截面 平均对数能量缩减 减速长度 扩散长度 思考问题
1 ．强减速物质，强吸收物质在中子测井中具有什么意义？ 2 ．中子测井确定孔隙度时，要进行哪些校正？为什么？ 3 ．如何探测热中子和超热中子。
4 ．同位素中子源（普通中子源）工作原理是什么？选用时要考虑哪些基本参数。 5 ．试利用中子方的分布状态，说明含氢量、含氯量变化对中子测井结果的影响。
第九章 中子寿命测井及其它核测井
中子寿命测井和中子 - 伽玛能谱测井利用脉冲中子源放射出能量为 14MeV 的快中子脉冲，根据中子与物质相互作用的各种效应，研究钻井剖面岩层性质。 § 9 － 1 中子寿命测井 1 ．中子与物质作用的全过程
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利用脉冲中子源放射出能量为 14MeV 的快中子脉冲，快中子与地层中原子核发生非弹性散射和弹性散射逐渐损失能量，最后减至热中子，在地层中扩散，直到被俘获。非弹性散射和俘获的过程均产生伽玛射线。
俘获伽玛射线计数的衰减与热中子数目成比例，故通过测量伽玛射线计数的衰减，可以反映热中子的被俘获的情况，即热中子俘获截面。 2 ．中子管的工作原理
属加速器型中子源，通过 H 3 (d,n)He 4 反应，定向放射出中子流。是环保型中子源。 3. 中子寿命测井的解释和应用 ①求 Sw ②确定油水界面 ③用于射孔定位
1．基本原理 2．解释方法 3．脉冲中子源的原理 § 9 － 2 中子伽马能谱测井
非弹性散射伽玛射线和俘获伽玛射线的能谱
? 通过解谱处理得到岩石中一些元素的含量，一般用元素含量比值更可靠，如 C/O,Si/Ca 等 § 9 － 3 中子活化测井
利用中子源放射出的快中子轰击地层中原子核，中子与一些核发生核反应，将这些和转变成放射性元素，这个过程成为活化；这些放射性核素很不稳定，发生衰变，放出伽玛射线，而且不同元素放出的伽玛射线能量是不同的。通过测量这些伽玛射线，可以研究地层中特定元素的含量。 § 9 － 4 核磁共振测井 ? 原子核的磁矩及拉莫尔旋进
? 施加和撤除强磁场后氢核弛豫，纵向弛豫时间 T1 和横向弛豫时间 T2 。 ? 弛豫时间 T1 和 T2 与氢所处状态的关系， T2 时间谱 核磁共振测量技术简介 1． 核磁共振测井的基本原理 2．核磁共振测井的测量原理 本章内容重点
重点在中子寿命与矿化度的联系、中子伽马能谱特征，以及核磁共振特征。通过讲解要使学生掌握中子寿命、中子伽马能谱、核磁测井原理，理解中子活化测井；了解中子寿命测井的应用和核磁测井的测量原理。 基本概念
热中子俘获截面 非弹性散射伽玛射线能谱 中子活化 核磁共振 纵向弛豫时间 T1 横向弛豫时间 T2
中子寿命测井 中子伽马能谱测井 核磁测井 中子活化测井 思考问题
1 ．强减速物质，强吸收物质在中子寿命测井中具有什么作用？ 2 ．中子寿命测井确定含水饱和度时，要进行哪些校正？为什么？ 3 ．如何探测中子 - 伽玛能谱。
4 ．进行中子活化测井时，如何选择源与探测器的距离和测速。 5 ．核磁测井如何区分自由水和束缚水？
核磁测井的设计目的是什么？
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