1 引言
已经有很多种的测井方法被开发出来，用来做地层的评介工作。所有这些测井工作，结合起来，主要要回答三个问题。1：会流动吗？；2：在什么地方流动？；3：流动的是什么流体？。第一个问题是要回答是否有可能会是一个产层，第二个问题要回答的是储层在什么位置，而第三个问题很清楚，就是要知道储层内的流体是油，气，还是水。
很多测井方法很复杂，而且只是用来对新井进行评介。但对那些只有基本测井资料，而现在还在生产的老井，老油田，我们怎么样可以去监视它们的具体情况？怎样去发现生产中存在的问题（窜水，漏失层等）？又怎样去预测这些将要发生的问题，以便及早处理弥补呢？答案是：用PNN（Pulse neutron-neutron，脉冲中子-中子）测井方法就可以解决，发现，预测这些问题。除此之外，PNN还有很多其他的用途。
与绝大多数的脉冲中子仪器不同的是：它不记录热中子被俘获过程中所产生的伽玛射线，而是测量热中子本身。PNN测量系统这一独特的处理方法与手段，显示出它的许多优点。
4．2 PNN系统描述
PNN系统有二个主要的部分组成：井下仪器部分；地面单元部分。二者组成一个系统，不可分割。事实上，PNN系统可以在任何一种地面系统上运行，需要地面系统提供的只是一个深度测量装置，它可以以脉冲的形式输入到PNN的地面单元。
对于PNN作业，地面系统的电缆长度，电缆种类，供电能力，及其它设备没有什么要求，但测井的速度必须要求能够调节并稳定控制在2--3米/每分钟
4．2．1．地面单元
地面单元的主要构成是：
供电部分
与井下仪器通讯单元
与地面系统深度通讯单元
用于数据采集处理的计算机
4．2．2．井下仪器
井下仪器至少应包含四个独立的部分，组合一起进行测井。如果增加其它的探测器，可以扩大测井功能，但基本的井下单元应包括：
通讯短节（含CCL探头和井温探头以及仪器保温瓶探头）
自然伽马短节
中子探测器
中子发生器
对于高温井下仪器，电子线路被安装在金属保温瓶内，使得仪器可以在200oC的高温下连续工作3个小时以上。
4．3．PNN仪器的应用：
确定套管后流体的类型。
确定套管后的孔隙度。
确定套管后的饱和度。
4．4．测井软件
HWPNN软件用于PNN测井的数据采集，工作环境是DOS环境。在起动屏幕下，键入HWPNN命令，程序开始对系统进行初始化后就进入测井显示状态。
4．5．数据处理
在正确的测井采集完成后，下一步要做的是对测量数据进行进一步的处理。通过采用不同的处理程序，可以计算出所需要的不同参数，如：τ，Σ，r 值，这些值被输出到不同的物理输出通道。
用这些参数，可以定性或定量地解释测量结果。
4．5．1．数据处理原理
PNN系统测量的二个探测器的热中子衰减数据，每个探测器的热中子数量又按照时间分布分成60个时区，每个时区是30us宽。用直接测量热中子的方法而不是采用测量伽玛的方法来测量热中子衰减可以避免由自然伽玛与延迟伽玛所带来的测量误差。
4．5．2指数衰减
地层与中子管发射出来的14MeV高能中子发生反应，而热中子的数量在二个探测器以60道的时区进行采样记录。所有测量的数据被记录下来，以便在测井作业完成后的任何时间进行处理。这是PNN系统的另外一个优点，因为数据处理与解释需要后来才能提供的其他一些信息，如：储层内流体的一些信息与分布情况。
发射出来的中子在与地层中的物质多次碰撞后，迅速衰减到热中子能级，之后被地层中的元素所吸收，吸收的速度取决于v*Σabs,其中v表示热中子的速度（在给定的温度下是一个常数），Σabs是地层的视俘获截面。如果只存在中子俘获反应，那么中子的数量呈指数衰减。
上图阐述了油与水在衰减率上的差别，这是因为水的俘获截面比油的俘获截面要大，所以在水中热中子的衰减速度要快。中子在任何一个时间的数量可以表达成为这样一个公式：
N1 = N0*e (-v*Σabs*t1)
其中: N1―――t1 时刻单位体积内的热中子数量。
N0―――t=0时刻单位体积内热中子的数量。
t1――――时间。
Σabs――地层单位体积的总俘获截面(v=2200m/s, 75oF)。
同样对另一时刻有：
N2 = N0*e (-v*Σabs*t2)
那么测量二个时间的热中子数量，就可以计算出热中子的衰减速度：
N1/N2 = e (-v*Σabs*(t2-t1))
取以１０为低的对数，v=2200m/s，Δt的单位为us，Σ的单位为cm-1
Σabs＝10.5/Δt*log10(N1/N2)
由于衰减是指数衰减，所以也可以用另外一种形式来表示，即时间衰减指数，τint，这个时间是指中子数量从最初衰减到原始值的３７％所需的时间。
Nt = N0*e -t/τint
τint = 1/vΣabs
时间衰减指数与温度无关，它被称为中子的衰减时间或中子寿命。如果时间以us为单位，v=0.22cm/us，则有：
τint = 4.55/Σabs（1/cm）
由于Σabs的传统单位是1/1000cm，所以以上等式改写为：
τint = 4550/Σabs（c.u.）
这个公式可以用来做τ与Σ之间的相关运算。
4．6．解释
在提供有效的裸眼井数据后，HOTWELL提供了一整套完整的PNN测量的解释程序。
最终的解释结果是定量的，用于计算储层的流体饱和度，所解释层中5种以上重要矿物的体积。
需要强调指出的是：在给出初步的解释成果后，很有可能需要再回去重新解释，给出更可靠的定量解释。
同样需要重点指出的是：对标准的脉冲中子测井来说，低矿化度地层水问题是一个受制约的因素，但对HOTWELL系统来说，这个制约因素已经最大限度地得到了解决，这不仅表现在测井仪器的脉冲数据采集本身，也表现在处理解释的软件上。
对不同的用途，HOTWELL提供了几个数据采集处理解释模块，它们是：
1） HWPNN--PNN采集软件---包含快速的sigma值计算，它提供所有处理解释所需要的基本数据。
2） HWComb--ASCII文件的转换，同时可以简单地进行质量检查，消除通讯中存在的躁声。
3） HWCMan--这是一个现场的基本数据处理模块，为分析中心提供不同的文件数据格式，对测井数据进行过滤，深度匹配，快速SIGMA计算，井眼校正，页岩校正，不同曲线之间的处理。它可以进行页岩与孔隙度的计算。
4） HWProc--这是一个PNN处理工作中广泛使用的一个模块：4种模式的SIGMA处理/计算--PNN矩阵计算---SIGMA，比值与计数比值成像的制作与演示，原始数据与过滤数据的浏览与成像浏览。
5） HWQuant--这是PNN的定量解释模块。它通过不同曲线的交汇，求的正确的解释参数。可以对骨架内5种以上的矿物进行定量解释。一个图示性的定量解释软件很好地反应了碳氢化合物的饱和度。
6） HWpresenta--这个软件管理屏幕显示，在不同类型上的打印机的文件打印。
对PNN做定量解释，还必须收集以下裸眼井的测量数据：
裸眼井测井数据：
用于相关性对比的裸眼井测井曲线：所有的有效曲线，用作相关性对比，以ASCII码的格式输入。最好以0.1m的间隔对数据采样，或其它有效方式。
用于定量解释的裸眼井测井分析曲线：页岩体积，孔隙度，饱和度，矿物质体积等曲线，均以ASCII的数据格式，作为裸眼井曲线的输入。
裸眼测井的资料拷贝，应当在PNN测井时提供。
页岩体积与孔隙度都可以直接从PNN测量数据中计算出来，但孔隙度必须使用裸眼井孔隙度数据或岩心孔隙度数据重新刻度。
对于完整的定量解释，页岩体积与孔隙度数据是必须的。
生产数据：
钻井日期
完井日期
射孔区间
生产历史
4．7．应用说明
PNN的用途很广泛。脉冲中子测井应用最多的是确定油气层中水的饱和度，PNN也不例外。但HOTWELL的PNN系统，采用特殊的处理与解释手段，使得影响一般脉冲中子测井的低矿化度问题已经变的不再是一个问题。
脉冲中子测井通常应用在套管井测井中。最初的油气评介是采用裸眼井测井数据分析得到的，但PNN的分析结果可以用来在油井的生产寿命期内，对套管后油气层的衰竭随时进行监视，可提供的信息有：
残余油气的储量；
油水，油气，水气的分界线；
警示产层水、气的窜流。
所谓的时间过失消除技术，需要真实的岩性解释。在这个技术的应用中，需要在完井后立刻做基本的测井，知道饱和度的分布情况，这样后来的监视测量才会变的容易刻度。
残余油饱和度的数据可以从套管井或观察井内获得。有很多中特殊技术，像“测--注--测”技术，可以提高残余油饱和度的测量精度。
如前所说，地层的流体界面不仅可以从SIGMA参数来解释得到，也可以通过双源距的计数率比值来得到，尤其是在对气层的检测中效果更为明显。
如果需要对老井重新评介，PNN测量可以提供：
孔隙度
泥质含量与岩性信息
油气饱和度与类型
在有些老井中，恐怕最初只有电阻率测井资料，用PNN测井与解释可以重新确定页岩成分，孔隙度，原始油气层位，区别气层，计算现有的油气饱和度。
如果井眼情况很复杂，而不能进行所有的裸眼测井，那么PNN可以在钻杆内测量，在完井后提供测井数据（岩性特征，孔隙度，油气层）。尽管PNN在裸眼井中很少使用，但如果PNN与裸眼井仪器一起测量使用的话，可以更精确地确定岩性特征，泥岩含量等。
PNN仪器也可以在套管井中使用，解决一些生产测井问题，如：
井眼内流体的持水率。
套管后可能的流动。
PNN还可以用来解决一些环境测量问题。如在废弃井，供水井内测量。
4．7．应用说明
PNN的用途很广泛。脉冲中子测井应用最多的是确定油气层中水的饱和度，PNN也不例外。但HOTWELL的PNN系统，采用特殊的处理与解释手段，使得影响一般脉冲中子测井的低矿化度问题已经变的不再是一个问题。
脉冲中子测井通常应用在套管井测井中。最初的油气评介是采用裸眼井测井数据分析得到的，但PNN的分析结果可以用来在油井的生产寿命期内，对套管后油气层的衰竭随时进行监视，可提供的信息有：
残余油气的储量；
油水，油气，水气的分界线；
警示产层水、气的窜流。
所谓的时间过失消除技术，需要真实的岩性解释。在这个技术的应用中，需要在完井后立刻做基本的测井，知道饱和度的分布情况，这样后来的监视测量才会变的容易刻度。
残余油饱和度的数据可以从套管井或观察井内获得。有很多中特殊技术，像“测--注--测”技术，可以提高残余油饱和度的测量精度。
如前所说，地层的流体界面不仅可以从SIGMA参数来解释得到，也可以通过双源距的计数率比值来得到，尤其是在对气层的检测中效果更为明显。
如果需要对老井重新评介，PNN测量可以提供：
孔隙度
泥质含量与岩性信息
油气饱和度与类型
在有些老井中，恐怕最初只有电阻率测井资料，用PNN测井与解释可以重新确定页岩成分，孔隙度，原始油气层位，区别气层，计算现有的油气饱和度。
如果井眼情况很复杂，而不能进行所有的裸眼测井，那么PNN可以在钻杆内测量，在完井后提供测井数据（岩性特征，孔隙度，油气层）。尽管PNN在裸眼井中很少使用，但如果PNN与裸眼井仪器一起测量使用的话，可以更精确地确定岩性特征，泥岩含量等。
PNN仪器也可以在套管井中使用，解决一些生产测井问题，如：
井眼内流体的持水率。
套管后可能的流动。
PNN还可以用来解决一些环境测量问题。如在废弃井，供水井内测量。
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