地层元素测井伽马能谱数值模拟

发布时间：2020-08-31 19:19

　　在地质勘探研究过程中,尤其在测井行业中,由于进行相应物理实验的成本较大,但是随着计算机的不断发展,蒙特卡罗方法成为了核测井中一种重要的研究手段,在测井的前期理论工作中起着不可忽视的作用。本文通过双群扩散理论,建立地层元素测井中γ射线对探测器的贡献率的函数,通过相应的参数分析,其结果表明:在地层元素测井中,其γ分布的影响因素主要是中子在地层中的慢化长度和γ射线在地层中的衰减系数而决定。基于MCNP5和Geant4两款MC软件在元素测井中的应用,建立造岩元素Al、Ca、Fe、H、O、K、Mg、Na、Si的单元素PGNAA模拟模型,评价了两款软件中子活化模拟准确性,结果表明MCNP5软件模拟结果同IAEA截面库的数据更为接近;通过对比MCNP5和Geant4模拟快中子激发γ能谱的差异,表明了MCNP5与Geant4在造岩元素的快中子激发γ射线模拟研究中,二者存在较大差异,为今后元素测井的研究提供参考依据。通过地层元素测井中孔隙度对γ分布的影响,根据《实用地质分析标准物质手册》以及标准石灰岩模型井的参数,建立以D-T中子源的地层元素测井模型,采用MCNP5程序模拟了地层中子和γ射线的耦合输运过程,得到了不同孔隙度、不同源距下的γ注量分布,其结果表明在近源距处,γ射线的注量率与孔隙度相关性较大,而在远源距处,γ射线的注量率则与孔隙度的相关性较小;通过孔隙灵敏度以及相应屏蔽体的设置关系,得出在地层元素测井中探测器的最佳源距位置。通过比较不同探测器的性能,结合地层元素测井中测井条件和要求,认为在地层元素测井中LaBr_3探测器是最为合适,并利用MCNP数值模拟方法仿真实际的测井条件,评估元素检出限。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P631.81
【部分图文】：

中子源,能量分布,聚变中子,放射源

成都理工大学专业硕士学位论文种放射源均易于操作，但是同位素中子源，裂变中子源屏蔽放的过程中不断衰减，而且无法随时关停。即使在未工作状对人体造成辐射，使人体受到伤害。放射源本身也存在潜在失，或者是运输过程中丢失，均会造成不可挽回的后果！速器中子源而言，由于系统可控，而且出射能量单色性较国内 D-T 聚变中子发生器于取得重大突破，中国科学院核建成的强流 D-T 聚变中子源（High Intensity D-T FusioHINEG）第一阶段性实验成功，并产生高达 1.1×1012n/s 通速器和高速旋转靶系统实现连续稳定运行，主要相关实验国际先进水平。根据以上理论研究与实际情况的调研，本工D-T）聚变中子发生器产生的 14MeV 快中子展开(谭桢干，

元素测井,物理过程,非弹性散射,辐射俘获

图 2-2 元素测井中的物理过程-2 所示，由 D-T 中子源发射出来的 14MeV 的快中子，首先与生非弹性散射，但是非弹性散射存在阈能，只有当中子的能量发生该反应，当发生非弹性散射时，元素原子核将会能量较大故而在几次非弹性散射之后，中子将不能再进行非弹性散射不能再发生非弹性散射时，将以弹性散射继续损失能量，直到平衡时，转为扩散和吸收，当处于热平衡的中子被吸收时，将，一般称为辐射俘获γ射线。元素测井中，中子与原子核的反应可以分为两大类：：弹性散射和非弹性散射。：主要为辐射俘获。性散射和辐射俘获产生的特征γ射线是由原子核内发射的波长有波的干涉和衍射等一些特性。另一方面，γ射线又是由γ光子，γ光子的静止质量为零。根据质能关系，γ光子运动质量为：

区域图,效应,γ光子,区域

2 2：h 为普朗克常数，为γ光子的频率，c 为光速。的动量 Pγ为：λ，λ为γ射线的波长。γ光子的自旋为 1，且γ光子不带电。核跃迁释放的γ光子的能量一般为 0.01~10MeV 之间。在这个范围质的相互作用主要为：；和电子对效应；过不超过总概率的 1%。 2-3 可以知道，在低能和高原子序数 Z 的物质范围内，光电效应占，与任何物质的相互作用则是康-吴效应占优势；在高能区和高效应占优势。

【参考文献】