[01917152]多功能可控中子源测井新方法及关键技术

在油气勘探和开发过程中，复杂岩性识别、孔隙物性测量和套后 油气饱和度监测是测井技术必须面对的挑战，以应用 137Cs 伽马源和 Am-Be 中子源等化学放射源的核测井技术在解决这三大难题中发挥 了重要作用。随着各国勘探作业对 HSE 管理体系的重视，化学放射源 由于对人类和环境存在辐射危害，且存储、运输、废弃处理成本高而 被限制，而可控中子源核测井技术能够实现“无害化”绿色测井，更加 安全、环保、高效、可靠，替代化学源核测井技术已成为油气探测的 主要发展方向，但有关可控中子源测井关键技术西方国家仍对我国实 行垄断和封锁。突破技术封锁，研发具有自主知识产权的可控中子源 测井技术是提升复杂油气资源探测水平和高效开发的迫切需求。 历经 10 余年持续攻关，项目组依托 863 计划和国家自然科学基 金等科研课题，形成了多功能可控中子源测井方法和技术。本项目提 出了 1 项原创性可控中子-伽马耦合场理论，创新了多探测器可控中 子地层元素测井、可控源中子密度组合测井和可控中子双谱油气饱和 度动态监测 3 项核心技术，有效提高了参数测量精度，拓展了现有可 控中子源技术的应用范围，成功研发了 4 类可控中子源测井装备及数 据处理软件，陆续投入现场应用，打破国外技术封锁。主要创新点包括： （1）提出了可控中子-伽马耦合场理论。建立了多频谱测量方法， 同时测量时间谱、非弹谱、俘获谱、寿命谱、本底谱多谱信息，为利 用可控中子技术实现复杂地层参数测量奠定基础。（2）发明了多探测器可控中子地层元素及含气识别测井方法。 创建了中子与伽马信息相结合的元素含量确定方法，弥补了传统氧化 物闭合模型计算方法的不足，元素测量种类达到 13 种，主要元素测 量精度小于 2%；发明了基于可控中子源的多探测器含气饱和度测井 方法，含气饱和度测量精度小于 10%（孔隙度>15%）。（3）发明了可控源中子及密度组合测井方法。设计了可控 中子源和伽马/中子探测器阵列探测系统，实现了地层孔隙度与 密度同时测量，一源两用提升了测量效率，孔隙度测量精度小于 3%，测量灵敏度达到 15%（孔隙度 20%）；密度测量精度小于 0. 025g/cm3。（4）发明了可控中子双谱饱和度测井方法和热中子寿命成 像测井方法。设计了长短双脉冲发射和测量时序，实现了 C/O 和 中子寿命的双参数同时测量，含油饱和度测量误差±3.0s.u.（孔隙 度 20%），测井效率提高约 2 倍，形成了伽马时间谱多指数反演 热中子成像方法，降低了油气饱和度评价下限，实现了套后低孔 低矿化度储层油气饱和度动态监测。依据理论与技术创新，成功研制可控中子多探测器元素 、随钻 可控中子孔隙度、脉冲中子双谱饱和度和多功能热中子成像等测井新 装备，并开发配套数据处理软件，在油田现场推广应用。