[科普中國(guó)]-中子測(cè)井

原理

一種利用中子射線探測(cè)鉆井周?chē)貙咏Y(jié)構(gòu)及礦藏含量的地球物理方法。將中子源放入鉆井內(nèi)，中子源放出的中子與井壁周?chē)奈镔|(zhì)發(fā)生不同程度的作用，當(dāng)快中子與氫核相碰撞時(shí)，由于兩者質(zhì)量相近，快中子的大部分動(dòng)能傳遞給氫核而變成了慢中子，后者易被各種物質(zhì)的原子核俘獲，釋放出強(qiáng)度較大的γ射線。

若快中子與其他物質(zhì)的原子核相碰撞，損失的動(dòng)能較少，能到達(dá)地層深處，經(jīng)多次碰撞才會(huì)變成慢中子。這時(shí)它將被其他物質(zhì)的原子核俘獲而釋放出γ射線，因這γ射線要穿過(guò)較深的地層，衰減較大，到達(dá)地面時(shí)的強(qiáng)度較小。從探測(cè)儀上測(cè)到的γ射線強(qiáng)度的變化就可推斷鉆井周?chē)貙拥暮瑲淞?，由此劃出石油層或水層的分布?/p>

對(duì)于金屬礦主要是通過(guò)中子活化作用，即放入鉆井內(nèi)的中子源放出的中子與井壁周?chē)奈镔|(zhì)作用，生成各種 放射性同位素，通過(guò)測(cè)量生成的放射性同位素在衰變過(guò)程中放出的γ射線的能譜和半衰期而確定鉆井內(nèi)所含元素的種類，再?gòu)摩蒙渚€強(qiáng)度確定該元素的含量。

應(yīng)用中子測(cè)井技術(shù)廣泛應(yīng)用于勘探石油、煤及金屬礦藏，它與其他探測(cè)方法相 配合，已取得了明顯的效果。氫核與中子的質(zhì)量幾乎相等，是最強(qiáng)的減速物質(zhì)。因此，中子測(cè)井的結(jié)果將反映地層的含氫量。

在油層或水層中，儲(chǔ)集空間中被含氫核的油或水充填，這樣儲(chǔ)集體中含氫量的多少反映巖石孔隙度的大小。因此，中子測(cè)井是一種孔隙度測(cè)井方法。油層和氣層對(duì)中子的減速能力的差異非常明顯，因此中子測(cè)井也是一種指示油氣層的測(cè)井方法。

氯是地層中重要的中子吸收物質(zhì)，氯是大多數(shù)地層水的主要離子成分，可見(jiàn)中子測(cè)井對(duì)于劃分油水層也有重要作用。中子與地層中的原子核發(fā)生非彈性散射，使原子核處于激發(fā)態(tài)，在退激時(shí)發(fā)出伽馬射線。測(cè)量地層發(fā)射的伽馬射線的能譜，就可以分析地層中元素的成分。1

探測(cè)器（a）超熱中子探測(cè)器：測(cè)量經(jīng)地層減速后的超熱中子（En=1~0.1ev），相應(yīng)的儀器稱為超熱中子測(cè)井儀器。

（b）熱中子探測(cè)器：測(cè)量經(jīng)地層減速后的熱中子（En=0.1~0.001ev），相應(yīng)的儀器稱為熱中子測(cè)井儀器。

（c）伽馬探測(cè)器：測(cè)量中子射入地層后產(chǎn)生的伽馬射線強(qiáng)度或能譜，相應(yīng)的儀器稱為中子——伽馬測(cè)井儀器或中子伽馬能譜測(cè)井儀器。