第九章中子测井第一节中子测井的核物理基础第二节中子孔隙度测井第三节中子寿命测井第四节次生伽马能谱测井第一节中子测井的核物理基础一中子和中子源(4)中子的分类当中子与原子相互作用时，和核外电子几乎没有库仑力作用，而直接与原子核碰撞，其反应几率主要取决于核的性质。因此，中子入射物质后，主要是与原子核发生作用。中子能量不同（速度不同），它与物质相互作用的行为也就大不相同，因此，目前使用的中子测井包括使用同位素中子源和加速器中子源，提供不同能量的快中子。一中子和中子源2、中子源：将原子核中的中子释放出来的装置。质子和中子在核中存在很强的核力作用，要使之从核中释放出来，必须提供足够的能量。用高能（带电）粒子轰击作靶的原子核，引起核反应，释放出中子。一般选用轻原子核作靶核（A小，结核能小，易产生中子），如4Be9和1H3。测井用的中子源有两类：同位素中子源、加速器中子源。利用放射性同位素核衰变时放出的高能粒子（а粒子）去轰击靶核，引起核反应，释放中子，这种中子源的特点是连续发射中子。发射中子的平均能量为4~5Mev。(1)（a,n）中子源：利用同位素镭、钋、镅等核素核衰变产生的a粒子轰击靶核铍，发生（a,n）反应，发射中子。如镅铍（Am-Be）中子源，利用镅衰变产生的a粒子去轰击铍，引起核反应释放出中子，产生中子能量平均为5Mev。（脉冲中子源）：用人工的方法（加速器）加速带电粒子，去轰击靶核，产生快中子，特点是人为控制脉冲式发射。如（D-T）中子源：利用加速器夹带电粒子氘核加速到0.126MeV的能量，然后轰击靶核氚，生成a粒子和中子，中子的能量平均为14Mev。中子源的几个特性参数：1)中子源强度：单位时间内发射的中子数。中子产额：同位素中子源：1Ci居里放射性物质产生的中子强度称为它的产额。脉冲中子源：把单位强度束流也就是单位强度流(uA或uC)在靶核上产生的中子数称为它的产额。2)半衰期间：发生轰击粒子的放射性同位素的半衰期。(靶核的半衰期)二中子和物质的作用二中子和物质的作用2、快中子对原子核的活化快中子除发生（n，n’）反应外，还可发生（n，a），（n，p）核反应。这些反应产生新原子核。有一定的半衰期，衰变放射出带电粒子和γ射线，其中伽马射线称为次生活化伽马射线。活化测井：如：硅测井，铝测井，钙测井，氯测井铝活化：3、快中子的弹性散射(1)快中子的弹性散射中等能量的中子与靶核碰撞，将部分能量传给靶核，使之能量（动能）增加，仍处于稳态，而快中子速度减慢，系统总的动能守恒，此过程即为快中子的弹性散射。对于同位素中子源中子测井，中子的初始能量较低，因此，从开始就以弹性散射为主。14Mev的高能快中子经一两次非弹性散射后就不能再发生非弹性散射或核活化反应，只能发生弹性散射而继续减速，直至其能量为0.025ev左右，成为热中子。(2)特点入射中子＋被碰原子核系统，在碰撞前后总动能不变，中子损失的能量全部变成被碰核的动能，而核仍处于稳态，纯减速过程。(3)弹性碰撞能量损失弹性碰撞能量损失与靶核的A、入射中子能量E0及散射角φ（中子散射方向和入射方向的夹角）有关。当为正碰撞时，中子损失能量最大。实验证明，中子一次弹性碰撞可能损失的最大能量和平均能量分别为：二中子和物质的作用－弹性碰撞二中子和物质的作用－弹性碰撞(5)热化碰撞次数(6)岩石宏观散射截面二中子和物质的作用4、热中子扩散和俘获(1)热中子的扩散快中子经减速到能量与地层原子处于热平衡状态时，中子不再减速，而像气体分子一样处于扩散过程。由密度大的地方向密度小的区域扩散，直到被地层原子核俘获为止。(2)辐射俘获核反应靶核俘获一个热中子而变为激发态的复核，然后，复核放出一个或多个几个光子，回到基态。(3)岩石对热中子的宏观俘获截面Εa：微观俘获截面σ：一个原子核俘获热中子的几率；宏观俘获截面Εa：一立方厘米所有原子微观俘获截面的总和。(4)热中子寿命τ从热中子的生成时起到它被吸收为止所经过的平均时间，在数值上等于平均扩散自由程（1／Εa）与热中子平均速度的比值。它和宏观俘获截面的关系为：（5）扩散距离Lt（6）俘获核反应（7）热中子和超热中子的空间分布三中子探测器第二节中子孔隙度测井中子孔隙度测井（neutronporositylogging）用点状同位素中子源照射地层，用中子探测器测量热中子计数率，并将计数率转化为视石灰岩孔隙度的一种中子测井方法。井壁中子（sidewallneutronporositylogging）SNP；补偿中子(compensatedneutronporositylogging)CNL。一、超热中子测井的基本原理二、决定热中子计数率的因素三、井壁中子孔隙度环境校正四、井壁中子孔隙度的响应方程一超