石油作為現(xiàn)代社會(huì)具有戰(zhàn)略意義的工業(yè)原料，其消費(fèi)水平成為衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要標(biāo)志。石油產(chǎn)業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的作用。石油測井行業(yè)是伴隨著石油工業(yè)發(fā)展而產(chǎn)生的，通過石油測井通?？梢缘玫骄壑辛黧w流量與密度、巖石含水量、中子吸收率等數(shù)據(jù)，并通過對測量數(shù)據(jù)的分析可以得知地層的含油飽和度和泥質(zhì)含量等參數(shù)，從而劃分油氣水層，并能對注水區(qū)的水巖層進(jìn)行解釋，以指示剩余油的分布情況，同時(shí)還能通過多井解釋對油藏類型、油水關(guān)系、產(chǎn)能和儲量等進(jìn)行綜合研究。石油測井原理是在聲學(xué)、電學(xué)、核物理等學(xué)科的基礎(chǔ)上建立起來的，其中核測井是石油測井里的一個(gè)重要分支。

一、氧活化測井儀
  （1）原理：
快中子射入地層后與地層物質(zhì)發(fā)生相互作用，從而發(fā)生非彈性散射、彈性散射、俘獲輻射和活化反應(yīng)等。氧活化測井就是探測熱中子被活化后放出的活化伽瑪射線。氧活化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氧原子吸收高能脈沖中子（大于10.2Mev），放出質(zhì)子，產(chǎn)生放射性同位素N16，并引發(fā)一系列原子核反應(yīng),最后激發(fā)態(tài)的氧原子釋放出高能伽瑪射線，通過對伽瑪射線時(shí)間譜的測量來反映油管內(nèi)、環(huán)型空間、套管外含氧物質(zhì)特別是水的流動(dòng)狀況。通過解析時(shí)間譜可以計(jì)算出水流速度,進(jìn)而計(jì)算水流量。對于其他測井方法無法測量的0.01m/s的極低流速和大于2.0m/s的極高流速，該方法的測量效果明顯。 

 （2）儀器組成包括：
儀器連接短節(jié)、數(shù)據(jù)通訊短節(jié)、多參數(shù)測量短節(jié)（磁定位、自然伽馬、溫度、壓力）、中子管及探測器陣列等主要部分。

中子管及探測器陣列

其中中子管及探測器陣列部分示意圖如上圖所示，主要包括：一個(gè)D-T中子發(fā)生器，上下各兩個(gè)伽馬晶體探測器，中子發(fā)生器高壓及驅(qū)動(dòng)、控制電路，伽馬探測器高壓及控制電路。
中子發(fā)生器：Φ30mm D-T中子發(fā)生器
伽馬探測器：近中子管端探測器可選用NaI晶體探測器，源距分別為30—40cm、60cm；遠(yuǎn)中子管端探測器選用NaI晶體探測器，源距分別為60—70cm、100cm。
中子管控制電路：可以實(shí)現(xiàn)多種模式不同時(shí)序的控制。
伽馬控制電路：可以實(shí)現(xiàn)不同模式下時(shí)間及能量多道測量。
整個(gè)中子發(fā)生器及探測器陣列可以實(shí)現(xiàn)上下翻轉(zhuǎn)測量，以滿足不同的水流流速要求。
多參數(shù)測量短節(jié)：
實(shí)現(xiàn)磁定位、自然伽馬、溫度及壓力等環(huán)境參數(shù)的測量，主要目的用于實(shí)現(xiàn)深度校正及儀器深度定位。
 （3）儀器技術(shù)指標(biāo)
耐溫：175℃
耐壓：80MPa
直徑：43mm
儀器長度：<6m
中子產(chǎn)額：3*108N/S
測量范圍5m3/d—1000m3/d  ±10%(標(biāo)準(zhǔn)套管內(nèi)) 
儀器結(jié)構(gòu)：多參數(shù)短節(jié)+數(shù)據(jù)通訊短節(jié)+中子管及探測器陣列（可翻轉(zhuǎn)）。
測量模式：磁定位/自然伽馬模式，測量參數(shù)：CCL、GR；氧活化水流測量模
式，測量參數(shù)：4探頭伽馬時(shí)間譜及能譜；中子壽命模式，測量
參數(shù)：伽馬時(shí)間衰減譜；碳氧比測量模式，測量參數(shù)：非彈伽馬
能譜、俘獲伽馬能譜。

二、PNN（脈沖中子—中子）測井儀
 （1）原理：
PNN脈沖中子—中子儀器的簡稱，使用中子發(fā)生器向地層發(fā)射14MeV的快中子，經(jīng)過一系列的非彈性碰撞（10-8-10-7s）和彈性碰撞（10-8-10-7s），當(dāng)中子的能量與組成地層的原子處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，中子不再減速，此時(shí)它的能量是0.025eV，速度2.2×105cm/s，與地層原子核反應(yīng)主要是俘獲反應(yīng)。

PNN是記錄和分析地層中還沒有被地層俘獲的熱中子，通過長、短源距探測器的中子計(jì)數(shù)率變化，換算出地層的含氫指數(shù)фN（定義為單位體積地層中的氫元素?cái)?shù)量，將單位體積淡水的含氫指數(shù)刻度為1），根據(jù)所測的含氫指數(shù)可計(jì)算地層的孔隙度。如果地層中含大量氣體，中子的計(jì)數(shù)率會(huì)變的很高（比低孔隙度地層可能還高），這是因?yàn)闅怏w中的氫密度很小緣故，這可以用來檢測氣層。

 （2）儀器組成包括：
地面數(shù)據(jù)采集部分：地面數(shù)據(jù)采集面板、包括各種信號接口、地面供電電源、用于數(shù)據(jù)采集處理的計(jì)算機(jī) 
井下儀器部分：通訊短節(jié)（含CCL以及井眼溫度探頭和儀器保溫瓶溫度探頭）、自然伽馬短節(jié)、中子探測器短節(jié)、中子發(fā)生器短節(jié)、儀器連接短節(jié)等主要部分。

自然伽馬短節(jié):主要用于測量自然伽馬曲線,與套管接箍定位器結(jié)合可用于定位及與裸眼井測井資料對比。儀器的主要部分是伽馬晶體探測器、適于探測器操作的高壓電源及放大電路、探測器信號采集及能譜處理電路。
中子探測器：位于中子發(fā)生器上面,內(nèi)裝有2個(gè)氦3熱中子探測器,探測器用于探測未被地層俘獲的熱中子。2個(gè)氦3探測器分別與脈沖中子發(fā)生器相距0.4m 和0.7m 。每個(gè)探測器都有其高壓電源、前級、放大成形、信號采集及處理電路。
中子發(fā)生器：內(nèi)裝有1支D-T中子管,離子源脈沖電源、靶高壓電源、燈絲電源、采樣電路及控制電路。
測井時(shí)儀器掛接順序?yàn)?遙傳短節(jié)+溫度部分+磁定位部分+伽馬+長源距接收器+短源距接收器+中子發(fā)生器。一次下井可以錄取溫度、磁定位、長短源距記數(shù)率、宏觀俘獲截面、長短源距記數(shù)率比、伽馬共7條連續(xù)曲線。
 （3）儀器技術(shù)指標(biāo)
耐溫：175℃
耐壓：105MPa
直徑：43mm
儀器長度：<6m
中子產(chǎn)額：3*108N/S
地層孔隙度范圍：≥5%
地層水礦化度：＞1000ppm

三、地層元素測井儀
 （1）原理：
地層元素測井是通過記錄非彈伽馬和俘獲伽馬能譜信息，以元素標(biāo)準(zhǔn)譜為基礎(chǔ)，采用譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)獲取地層元素含量，通過氧化物閉合模型及聚類分析得到地層礦物含量，為解決地質(zhì)問題提供了更加可靠有效的手段。元素能譜測井在地層礦物識別、巖性識別、確定地層粘土含量、計(jì)算骨架參數(shù)、研究沉積環(huán)境等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。在所有測井技術(shù)中，地層元素測井是一種能從巖石成分角度解決巖性識別問題的非常有效的測井方法，對識別復(fù)雜儲層巖性具有重要的意義。
快中子先被靶核吸收形成復(fù)核，而后放出一個(gè)能量較低的中子,靶核仍處于激發(fā)態(tài)，常常以發(fā)射伽馬射線的方式釋放出激發(fā)能而回到基態(tài)。由此產(chǎn)生的伽馬射線稱為非彈性散射伽馬射線。不同原子核發(fā)生非彈性散射反應(yīng)截面和放出的γ射線能量不同，在地層中與快中子發(fā)生非彈性散射的主要有碳、氧、硅、鈣及鐵等元素的原子核。快中子經(jīng)過一系列的非彈性和彈性散射，能量逐漸降低，形成熱中子。靶核俘獲一個(gè)熱中子而變成激發(fā)態(tài)的復(fù)核，然后復(fù)核放出一個(gè)或幾個(gè)伽馬光子，放出激發(fā)能而回到基態(tài)。這種伽馬射線稱為熱中子俘獲伽馬射線。不同原子核具有不同的能級，因而各種原子核放出的伽馬射線能量也不相同。在元素測井中俘獲伽馬射線主要由氫、氯、硅、鈣、鐵、硫、鈦、鉻及鉀等元素原子核與熱中子發(fā)生的俘獲作用產(chǎn)生。元素測井所要分析和測量的就是非彈散射伽馬和熱中子俘獲伽馬射線能譜。并通過一些解譜手段,得出地層各主要元素含量從而對地層進(jìn)行分析和評價(jià)。

 （2）儀器組成包括：
地層元素測井儀由高頻率的D－T脈沖中子發(fā)生器、BGO晶體閃爍探測器、探測器硼套、高速井下傳輸線路和高強(qiáng)度鈦外殼組成，并采用相應(yīng)的中子和伽馬屏蔽體來消除井眼等環(huán)境伽馬的影響，其結(jié)構(gòu)如(圖)。

探測器部分最大直徑為120mm；探測器部分的上部和下部都是偏心設(shè)計(jì)，有利于其他偏心儀器的連接。脈沖中子源工作頻率為10KHz；脈沖中子工作時(shí)序分為兩個(gè)階段，第一階段包括950個(gè)重復(fù)工作的短周期，每個(gè)短周期工作時(shí)間為100μs，其中10～40μs記錄非彈伽馬信息，50～100μs記錄俘獲伽馬信息；第二階段包括50個(gè)工作時(shí)間為100μs的短周期，這個(gè)階段關(guān)閉脈沖中子發(fā)生器，記錄伽馬本底譜，用于非彈譜和俘獲譜本底的扣除。脈沖中子發(fā)生器較同位素中子源獲得地層信息多。
（3）儀器技術(shù)指標(biāo)
耐溫：175℃
耐壓：138MPa
直徑：124mm
儀器長度：<5m
中子源類型：14MeV脈沖中子發(fā)生器
中子產(chǎn)額：3*108N/S
探測器類型：BGO
測量范圍/MeV：0.5～10
輸出數(shù)據(jù)：Si、Ca、Fe、AL、S、Ti、CL、Gd、H、C、O、Mg、K、Mn的產(chǎn)額；
測量方式：偏心測量