标题：碳氧比
碳氧比定义
碳氧比定义：碳氧比能谱测井仪简称碳氧比(脉冲中子源在地层中激发的伽马射线、伽马能谱的数据采集和处理、碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型)
碳氧比能谱测井：Carbon/oxygen (C/O) spectral logging碳氧比能谱测井定义:碳氧比能谱测井是一种脉冲中子测井方法。其探测深度较浅，约 25 cm。主要用于套管井测井，克服了目前电测井不能用于评价套管 井中地层含油性的困难，它是套管井评价地层岩性、含油性和孔隙度 的新方法。其理论基础是快中子的非弹性散射理论。 当高能快中子射入地层之后，与地层中元素的原子核发生非弹性 散射，致使原子核处于激发状态。当原子核从激发状态恢复到稳定状 态时，将会放射出具有一定能量的伽马射线。对于不同元素的原子核 来说，其非弹性散射伽马射线的能量不一样。因此可对地层中的非弹 性散射伽马射线进行能量和强度分析(即能谱分析)，来确定地层中存 在那些元素及含量。
碳氧比的特点
1.石油是碳氢化合物，不含氧元素；而水是氢氧化合物，不含碳 元素。故在含油岩层中碳的含量比含水岩层要多，而含水岩层中氧 的含量比含油岩层多。因此可选取碳元素及氧元素分别作为油和水 的指示元素。
当快中子与碳元素和氧元素原子核发生非弹性散射时，这两种 元素不但具有较大的宏观非弹性散射截面，而且放射出非弹性散射 伽马射线能量较高，差别也较大(碳的散射伽马射线能量4.43MeV， 氧的散射伽马射线能量为6.13MeV)，有利于作能谱分析。 基于上述原理，分别对不同地层进行能谱分析，就可以由碳元 素和氧元素的含量及其比值来划分水淹层、确定油和水的含量。
2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 (1)快中子激发的γ射线序列 脉冲中子源以一定脉冲宽度和重复周期向地层发射中子束。能量 为14MeV的中子进入地层，首先与地层中某些核素原子核发生非弹性散 射，并发射非弹性散射γ射线，不同元素原子核的非弹性散射伽马射 线的能量不一样。 在中子发射后的10-8～10-6s时间间隔内，非弹性散射是中子能量 损失的主要方式。 
3.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 (1)快中子激发的γ射线序列可以认为：非弹性散射和由此引发的光子发射是在发射中子的持续期内 进行的，并且当中子发射停止时这一过程也立即终止。在随后的脉冲间隔 里，即在中子发射后的10-6～10-3s的时间内，主要作用过程是弹性散射，中 子热化并产生俘获辐射。所以利用时间门可以把非弹性散射γ射线与俘获辐 射γ射线区别开。 碳氧比γ能谱 测井，就是对地层 中先后产生的这两 种γ射线做能谱分 析，求出碳氧比 值，进而确定含油 饱和度。 2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 (2)快中子非弹性散射γ射线 ① 非弹性散射γ射线 地层中能与 快中子发生非弹 性散射而产生γ 射线的核素主要 是12C、160、28Si 和40Ca。右表给 出这四种核素的 有关数据。 (2)快中子非弹性散射γ射线 ① 非弹性散射γ射线 表中第一列给出的γ射线能量，就是非弹性散射γ初始数据谱。从表中可 以看出，油气储层中最显著的谱线是6.13MeV、4.43MeV、3.73MeV和1.78MeV, 它们分别是16O,12C,40Ca和28Si的特征谱线。在测井中，选用这四种核素分别作 为碳、氧、钙和硅元素的指示核素，因而这四条谱线也就是对应的几种元素的 特征谱线，见右上图。 (2)快中子非弹性散射γ射线 ②非弹性散射γ射线仪器谱地层快中子非弹性散射γ射线计数，主要包括碳、氧、硅、钙的贡献。 下图分别给出能量为14 MeV的中子与12C、160、28Si、40Ca发生非弹性散射产 生的γ射线谱，谱图是用NaI(TI)闪烁计数γ谱仪测定的。 图中所示 碳和氧的能谱 图中可明显地 看到各自的全 能峰、单逃逸 峰和双逃逸 峰，而硅和钙 的谱图特征峰 不够显著。 (2)快中子非弹性散射γ射线 ②非弹性散射γ射线仪器谱 实际测量时候，可选取四个特征谱段（能 窗），使每个谱 段的计数尽可能 多地反映其中一 种核素的贡献，以便于处理。2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 (3)俘获γ能谱下图是用BGO闪烁晶体，测到的俘获伽马能谱图。 图中纵线可分出H、Si、Ca、CI和 Fe的计数窗。可知：氢特征峰在2.23 MeV处显示清楚；硅两个全能峰位分别 在3.54MeV和4.93MeV；钙在6.42MeV和 4.42MeV处的两个峰也较明显；如地层 水为盐水，则氯的最明显的全能蜂在 6.11MeV，强烈影响钙能窗计数，从而 干扰用硅钙比区分砂岩和石灰岩。谱分 析将严重受地层水矿化度影响。 2.脉冲中子源在地层中激发的伽马射线 (3)俘获γ能谱脉冲中子源在地层中激发的各种γ射线的时间分布图。 从图中可知，测量时要用时间门控制测量快中子非弹性散射γ射线， 然后再根据能谱分析来确定射线的引起元素种类和元素含量。 
4.★当源距小于25cm时，碳氧比 值受井眼内流体性质影响很大； ★当源距增大时井眼影响虽缓 慢减小，但直到超过70cm时还存在。 3.伽马能谱的数据采集和处理 (1) 源距选择和谱数据的采集 曲线④因地层和井内流体差别不 大，反映的只是比值的基值，无明显 变化。单探测器仪器主要考虑减小井 的影响，源距应在统计精度允许的前 提下尽量选大一些，如40～50 cm。 双探测器仪器：长源距探测器与 单晶仪器相同，主要反映地层的性 质；短源距探测器主要反映井眼内流 体的性质，源距应在仪器结构允许的 条件下尽可能短一些，如20cm。 3.伽马能谱的数据采集和处理 。脉冲中子源重复周期100微 秒。两个GSO闪烁探测器，分别偏靠井 壁和井眼，源距和结构都使短源距探 测器对井眼流体敏感而长源距探测器 对地层敏感。
RST简介
1.典型仪器（RST）简介 ②工作模式 A.非弹一俘获模式(IC) 在中子发射持续期内采集快中子非 弹性散射γ射线谱，解谱得碳和氧的产 额，进而求出地层含油饱和度和井眼内 流体持油率。 而在中子发射间隔期内测量俘获γ 谱，解谱求出地层的岩性、孔隙度和视 地层水矿化度。
2. 典型仪器（RST）简介 ②工作模式 B.俘获一∑模式(CS) 同时测量俘获γ谱和计数率随时间的衰 减，解俘获γ能谱得元素产额，提供岩性、 孔隙度和视地层水矿化度，而由衰减曲线求 得地层热中子宏观俘获截面∑。 C.SIGMA模式 快速(1800 ft/h)测量 热中子宏观俘获截面∑。 (2) 典型仪器（RST）简介 ③ 探测深度 斯仑贝谢的RST双探测 器仪器，长、短源距探测范 围有一定的差别。 双探测器仪器解释模型 是一组联立方程，通过解此 方程来确定不同探测深度的 探测对象的饱和度或孔隙度 等特征。单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值① 纯砂岩 碳氧原子数比为 n 3.74 S o COR = c = no 3.35 (1 S o ) + 5.32 (1 ) 从上式和右图可以看出： A.当孔隙度大时，曲线的斜率大，测定 含油饱和度的灵敏度高； B.对孔隙度相同的地层，含油饱和度高 时灵敏度高； C.孔隙度高和含油饱和度也高的地层对 碳氧比测井有利，可达到较高的精度； D.低孔隙度高含水地层对测井不利，得 不到理想的效果。 (1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值 
② 纯石灰岩 碳氧原子数比为 n 3.74 S o + 1.61 ) COR = c = no 3.35 (1 S o ) + 4.89 (1 ) 从上式和右图可以看出： A.当含油饱和度为零时，碳氧原子 数比为O.333，比孔隙度为35%和含油 饱和度高达90%的纯砂岩还要高； B.当含油饱和度达到20%时，孔隙 度不同的各条曲线交于一点，将曲线簇 分成两部分； (1)单位体积地层中的碳和氧原子数及其比值 ②纯石灰岩 C.当含油饱和度小于20%时， 对应于同一含油饱和度，孔隙度大 的地层碳氧原子数比值低； D.当含油饱和度大于20%时， 对应于同一含油饱和度，孔隙度大 的地层碳氧原子数比值高。 
碳氧比能谱测井资料解释主要是求含油饱和度S0(亦即剩余油饱 和度)，其解释模型是建立在单位体积地层为油和岩石骨架中碳原子 数目与水和岩石骨架中氧原子的数目之比，即碳、氧原子密度之比。 这个比值与含油饱和度、孔隙度有一定的关系。 在实际解释中是用模型井得出的经验公式。 SO C / O (C / O )W = (C / O ) O (C / O )W 式中(C/O)W为水层中的碳氧比值； (C/O)O为油层中的碳氧比值； C/O为目的层测得的碳氧比值。 4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型 (2)含油饱和度解释模型 SO = C / O (C / O )W (C / O ) O (C / O )W 上式仅对油水层孔隙度与岩性基本一致时适用。 在储集层孔隙度与岩性变化时，应考虑测得的Si/Ca，可按下式 求SO S O = C / O K ( Si / Ca ) XIW (C / O ) O (C / O )W 式中K与XIW根据试验求得，通常取K=O.8，XIW=2.3562。解释时 要进行孔隙度和泥质含量校正。 各油田根据地质特点，上述公式将各有变化。 4.碳氧比的计算、饱和度和孔隙度解释模型 (3)储层总孔隙度解释模型 碳氧比测井中的C/I曲线记录的是地层俘获伽马总计数率与非弹 性散射伽马总计数率之比值，它与补偿中子测井曲线相似，能较好的 反映地层的总孔隙度。 砂岩 φt = 2.9264 21.775(C / I ) + 58.651(C / I ) 2 56.131(C / I ) 3 石灰岩 φt = 1.5547 7.0128(C / I ) + 8.7240 (C / I ) 2 1.8552 (C / I )