使用氘氚气体混合物的具有源和靶的中子测井仪.pdf

本发明提供基于加速器的中子测井仪。该测井仪包括氘-氚气体混合物，使得该测井仪输出所需比例的2.45MeV和14MeV的中子。

1.  用于穿过地层的井眼中的测井仪，包括：
a)中子发生器，其包括氘气和氚气的混合物，选择该混合物以产生所需输出比例的2.45MeV和14MeV中子，该所需输出比例为10:1至2:1；
b)与所述中子发生器隔开的至少两个中子探测器。

2.  根据权利要求1的测井仪，其中：
所述比例为5:1至3:1。

3.  根据权利要求2的测井仪，其中：
所述氘和氚的混合物为99.72％±0.07％的氘和0.28％±0.07％的氚。

4.  根据权利要求1的测井仪，其中：
所述中子发生器产生至少0.5×10⁷个中子/秒。

5.  根据权利要求4的测井仪，其中：
所述中子发生器产生至少1×10⁷个中子/秒。

6.  根据权利要求1的测井仪，其中：
所述中子发生器包括接地的靶管。

7.  根据权利要求6的测井仪，其中：
所述中子探测器是³He探测器。

8.  根据权利要求7的测井仪，其中：
所述至少两个探测器的第一个与所述中子发生器相隔21～34cm，及所述至少两个探测器的第二个与所述中子发生器相隔39.5～54.5cm。

9.  根据权利要求8的测井仪，其中：
所述至少两个探测器的第一个与所述中子发生器相隔22cm(±1cm)，及所述至少两个探测器的第二个与所述中子发生器相隔41.5cm(±2cm)。

10.  根据权利要求9的测井仪，还包括：
位于所述中子发生器与所述至少两个探测器之间的含氢中子减速器。

11.  根据权利要求10的测井仪，其中：
所述中子减速器包括TiH。

12.  根据权利要求8的测井仪，其中：
所述至少两个探测器的第一个与所述中子发生器相隔3cm(±1cm)，及且所述至少两个探测器的第二个与所述中子发生器相隔52.5cm(±2cm)。

13.  根据权利要求12的测井仪，还包括：
位于所述中子发生器和所述至少两个探测器之间的钨中子倍增器/偏转器。

14.  根据权利要求1的测井仪，还包括：
与所述至少两个中子探测器相连的遥测装置。

15.  一种方法，包括：
a)获得具有中子发生器和与该中子发生器隔开的至少两个中子探测器的测井仪，所述中子发生器包括氘气和氚气的混合物，在制备所述测井仪时选择该混合物，以产生所需输出比例的2.45MeV和14MeV中子，该所需输出比例为10:1至2:1；
b)确定所述测井仪的所述中子发生器的年代；
c)利用所述年代找到所述测井仪的当前输出产物比例。

16.  根据权利要求15的方法，还包括：
存储探测器的中子探测比作为孔隙度函数和作为多个2.45MeV与14MeV比例的函数的数据库；和
利用所述当前输出产物比例校正所述数据库。

17.  根据权利要求16的方法，还包括：
在井眼中运行所述测井仪，并利用所述至少两个中子探测器获得近/远比；和
利用所述近/远比以及对所述数据库的校正确定所述地层的孔隙度。

18.  一种研究井眼穿过的地层的方法，包括：
a)将测井仪置于井眼中，所述测井仪具有中子发生器和与所述中子发生器隔开的至少两个中子探测器，所述中子发生器包括氘气和氚气的混合物，选择该混合物以产生所需输出比例的2.45MeV和14MeV中子，该所需输出比例为10:1至2:1；
b)生成并存储通过中子探测器探测到的中子比作为孔隙度的函数和作为2.45MeV与14MeV中子产生比例的函数的数据库；
c)通过在两种孔隙度不同且已知的校准系统中测量所述至少两个中子探测器探测的中子比来校准来自井筒的所述测井仪，并将所述探测的中子比与所述数据库比较；
d)根据所述校准，确定所述测井仪的所述中子产物比例的变化，并利用该变化，确定需要的孔隙度校正。

19.  一种方法，包括：
a)获得具有AmBe中子源的井下测井仪；
b)从所述井下测井仪除去所述AmBe中子源；
c)将中子发生器插入到所述测井仪中；和
d)用氘气和氚气的混合物填充所述中子发生器，选择该混合物以产生所需输出比例的2.45MeV和14MeV中子，该所需输出比例为10:1至2:1。

20.  根据权利要求19的方法，其中：
所述中子发生器包括接地的靶管发生器，及所述插入包括将所述中子发生器靶置于放置所述AmBe中子源的位置。

21.  根据权利要求19的方法，其中：
所述比例为5:1至3:1，及所述氘和氚的混合物为99.72％±0.07％的氘和0.28％±0.07％氚。

使用氘-氚气体混合物的具有源和靶的中子测井仪
技术领域
本发明广义上涉及烃工业。更具体地，本发明涉及用于勘探地质地层的中子测井仪。本发明具体应用于基于加速器的中子孔隙度测井仪，但不限于此。
背景技术
常规的中子孔隙度测井仪如CNT(Schlumberger的商标)测井仪或补偿中子测井仪，在由基于放射性同位素的中子源发射的中子穿过所研究的地层之后，探测这些中子。最普通的中子源由结合了铍的放射性镅(²⁴¹Am)(或AmBe)组成。²⁴¹Am发射的α粒子与铍原子核反应并发射跨度范围为约11MeV的宽能谱中子，如图1中所示。由于其宽能谱，所以在中子从AmBe源经地层散射并损失能量时涉及若干不同的输运过程。从图2可看出，对于高于约6MeV的中子能量，非弹性散射是主要的能量损失机制。对于低于约6MeV的中子能量，自氢的弹性散射是主要的能量损失机制。因此，从AmBe源发出的中子会经历非弹性散射和弹性散射。
其它中子源具有不同于AmBe源的发射光谱。例如，从图1中看出，放射性锎源具有位于约1MeV处的峰，很少发射高于6MeV的中子。基于加速器的中子发生器例如DD(氘源-氘靶)和DT(混合的氘/氚源和靶，其通常装有50％氘和50％氚，并且绝大多数相互作用是氘-氚)通常发射单一能量的中子。例如，DD中子发生器通常发射2.45MeV中子，而DT中子发生器通常发射14MeV中子。被1英寸钨壳包围的DT源(1英寸W减速的DT)具有中子发射窗口为0～2MeV和13～14MeV的光谱(见图1)。因此，来自锎和DD中子源的中子一般主要经受弹性散射，而来自DT和1英寸W减速的DT的中子则经受非弹性和弹性散射。应当注意到，来自DT的中子在其能量首先经非弹性散射降低之后再经受弹性散射。
对于某些量度如地层孔隙度，采用AmBe源和两个探测器的测井仪已经成为市场的主流。但是，由于与放射性物质有关的安全问题，使用AmBe作为源材料不再是可取的。
发明内容
本发明提供基于加速器的中子源发生器和装有该发生器的测井仪。在一个实施方案中，该发生器源是接地的靶管(grounded target tube)，其具有氘-氚气体混合物，所述混合物提供所需比例的2.45MeV和14MeV中子。根据本发明的一个实施方案，该发生器靶位于距近He-3探测器约22cm和距远He-3探测器约41.5cm的距离，并且用含氢的中子减速器把该发生器靶与探测器隔开。根据本发明的另一实施方案，该发生器靶位于距近He-3探测器约33cm和距远He-3探测器约52.5cm的距离，并且用钨中子倍增器/偏转器把该发生器靶与探测器隔开。
根据本发明的一个实施方案，该中子源输出的2.45MeV和14MeV中子的所需比例为3:1至5:1，最优选为4:1。
根据本发明的另一实施方案，该中子源适合于产生约1×10⁷±25％个中子/秒。
根据本发明的另一实施方案，该中子源发生器中的氘和氚的混合物为99.72％±0.07％的氘和0.28％±0.07％的氚。
根据本发明的另一实施方案，在使用本发明的装有所需氘-氚混合物的测井仪之前，先进行校准测量(calibration measurement)。
根据本发明的另一实施方案，在使用本发明的装有所需氘-氚混合物的测井仪之前，先询问确认该测井仪的数据库，以进行年代相关的(age-related)校正。
根据本发明的一个方面，装有具有所需氘-氚混合物的源发生器的本发明的测井仪以与采用AmBe源的测井仪类似的方式运转，以致于地层响应的探测结果可按其为AmBe源测井仪的探测结果那样解释，并且会在整个孔隙度范围内提供0.6pu以内及在0～50pu范围内提供小于0.3pu的填充水孔隙度(water-filled porosity，pu)测定结果。
根据本发明的另一实施方案，通过拆除AmBe源并代之以如下的中子发生器以改进AmBe源测井仪，所述中子发生器具有接地的靶管，该接地的靶管具有提供所需比例的2.45MeV和14MeV中子的氘-氚气体混合物。
结合所提供的附图并参照详细说明，本领域的技术人员将会明白本发明的优点。
附图说明
图1是AmBe源、Cf源、DD源、DT源和1英寸W减速的DT源所产生的不同能量的中子的相对发射率图。
图2是中子在其能量范围内于20pu的砂岩中的非弹性散射和弹性散射作用的图。
图3是第一实施方案的中子发生器测井仪的示意图。
图3A是用作中子源发生器的接地靶、浮动离子源中子管(floating ionsource neutron tube)的示意图。
图4是第二实施方案的中子发生器测井仪的示意图。
图5是AmBe源测井仪及如图4或图5的测井仪的近/远中子通量比作为含氢指数的函数的模型形成曲线(model-generated graph)。
图6是AmBe基模型对不同地层地质状况的近/远比的模型形成曲线。
图7a-7c是图3的测井仪的近/远比对填充水孔隙度的模型形成曲线，其中中子源发生器分别采用氘-氘(DD)系统、氘-氚(DT)系统和混合的DD-DT系统。
图8是比较AmBe源测井仪及源布置如图4所示的混合DD-DT测井仪的近-远比模型形成曲线。
图9是AmBe源测井仪及图4的测井仪(混合DD-DT源)的近-远比对孔隙度的模型形成曲线。
图10是AmBe源测井仪及具有布置如图4所示的混合DD-DT源的测井仪在各种地层地质状况下的真实孔隙度对反演孔隙度(inverted porosity)的模型形成曲线。
图11是AmBe源测井仪及具有布置如图4所示的混合DD-DT源的测井仪在井眼盐度不同的CaCO₃地层中的真实孔隙度对反演孔隙度的模型形成曲线。
图12是AmBe源测井仪及具有布置如图4所示的混合DD-DT源的测井仪在具有不同井眼间隙(borehole standoff)的CaCO₃地层中的真实孔隙度对反演孔隙度的模型形成曲线。
图13是AmBe源测井仪及具有布置如图4所示的混合DD-DT源的测井仪在具有不同井眼尺寸的CaCO₃地层中的真实孔隙度对反演孔隙度的模型形成曲线。
具体实施方案
下面转到图3，可以看见第一实施方案的测井下井仪(logging tool)100的示意图。将在用于对井眼12穿越的地质地层10进行测量的方法和设备的背景和环境中描述第一实施方案。该测井下井仪(设备或探头)100包括压力外壳(pressure housing)，其封装中子源(发生器)110、第一中子探测器118(任选用铝套筒119包围)和第二中子探测器120，两个中子探测器都与中子源隔开。钨中子倍增器/偏转器122位于中子发生器110和探测器之间。除了中子源和倍增器/偏转器之外，测井下井仪100基本上如Flaum的美国专利4794792所示和所描述，其全部内容引入本文作为参考。因此，在图3的实施方案中，第一探测器118距离中子发生器约33.0cm(±1cm)，而第二探测器120距离中子发生器约52.5cm(±2cm)。中子探测器118和120优选是³He型。这些探测器是压力填充³He气体的充气计数管(gas fi1ledcounting tube)。该³He探测器响应从周围地层散射回到该探测器的中子。优选地，两个探测器都设置为热中子探测器。探测器118和120的设计是众所周知的，不是本发明的一方面，所以为了简洁起见省略进一步的描述。
当在井眼中使用时，中子探测器118和120的电压脉冲通常用放大器(未示出)放大，暂时存储在缓冲器中(也未示出)，随后借助于合适的遥测电路136通过悬挂测井仪100的电缆144传送至地面。在地面，遥测数据通过合适的遥测电路(未示出)接收并提供给测井计算机(未示出)进一步处理。所有这些也是本领域中的常规，为了简洁起见省略了进一步的描述。
图3的中子源发生器110优选为接地靶、浮动离子源中子管(floating ionsource neutron tube)，如GB 2429832A(其全部内容引入本文作为参考)中所示，所不同的是，气体源是仔细控制的99.72％±0.07％氘和0.28％±0.07％氚的混合物，这将在下文中详述。利用该受控混合物，通过接地靶即浮动离子源中子管，产生所需比例(3:1至5:1)的2.45MeV中子和14MeV中子，这将在下文中详述。
更具体地，如图3A所示，优选的中子源发生器110通常包括具有D-T压力管理装置172(D-T pressure managing device 172)和附属电极173(attached electrode 173)的离子源171，高压绝缘体177，次级电子抑制器176(secondary electron suppressor 176)和接地的靶电极111。该中子源发生器110优选能够产生至少0.5×10⁷个中子/秒，更优选产生至少1×10⁷个中子/秒(预期这样大体上可允许与标准AmBe源测井仪相同的测井速度)。本领域技术人员应当理解，更高的中子输出允许更高的测井速度。
图4中示出了第二实施方案的测井下井仪200的示意图。将在用于对井眼12穿越的地质地层10进行测量的方法和设备的背景和环境中描述第二实施方案。测井下井仪(设备或探头)200包括压力外壳，其封装中子源(发生器)210，第一中子探测器218和第二中子探测器220，两个中子探测器都与中子源隔开。含氢的中子减速器221(例如，TiH)位于该中子发生器210和探测器之间。除了中子源和中子减速器，该测井下井仪200基本上如Flaum的美国专利4794792(其全部内容引入本文作为参考)所示和所描述的。在图4的实施方案中，第一探测器218距离中子发生器约22cm(±1cm)，第二探测器220距离中子发生器约41.5cm(±2cm)。中子探测器218和220优选是³He型热中子探测器。探测器218和220的设计是众所周知的，不是本发明的一方面，所以为了简洁起见省略进一步的描述。
当在井眼中使用时，中子探测器218和220的电压脉冲通常通过放大器(未示出)放大，临时存储在缓冲器(也未示出)中，随后借助于合适的遥测电路236通过悬挂测井仪200的电缆244传送至地面。在地面，遥测数据通过合适的遥测电路(未示出)接收并提供给测井计算机(未示出)进一步处理。所有这些在本领域中也是常规的，为了简洁起见省略进一步的描述。
图4的中子源发生器210优选为如上所述参照图3A的中子发生器。
通过对图3和4的测井仪100和200进行模型模拟发现，它们与使用AmBe中子源的现有技术的CNT-型测井仪类似地运转。例如，就无限的石灰岩介质和设置在距离中子源约38.1cm和62.7cm处的点探测器，计算具有中子源发生器的简单二探测器测井仪的响应，其中所述中子源发生器具有氘-氚混合物，该混合物提供十个来自氘-氚反应的2.45MeV中子/每三个来自氘-氚反应的14MeV中子。可由下式(1)定义与源的距离为r的探测器处的中子通量f：
f = S E e - r / L s r L s 2 - - - ( 1 ) ]]>
其中L_s是能量依赖的减速长度，S_E是能量为E处的源强度(source intensity)。能量依赖的减速长度是利用SNUPAR(参见McKeon，D.C.，and Scott，H.D.，：“SNUPAR-A Nuclear Parameter Code for Nuclear Geophysics Applications”，Nucl.Geophysics Vol.2，No.4.)计算的，并且使用方程1计算CNT的近探测器和远探测器处的通量。就石灰岩基质而言，CNT-型测井仪和具有氘-氚混合物的中子源发生器的测井仪的通量比与含氢指数(HI)的关系绘于图5中，而且应当理解，这些响应是非常类似的。图5还绘制了具有氘-氚混合物的简单二探测器测井仪的响应，所述混合物在中子发生器管中的氚衰减5年之后每提供三个来自氘-氚反应的14MeV中子提供十个来自氘-氘反应的2.45MeV中子。5年的氚衰减降低了14MeV组分，而2.45MeV组分(来自氘的)保持相同。可看出，在5年之后，如果没有进行校准或校正，当含氢指数高于20时会产生至多2pu的误差。
与利用减速长度L_s的计算相比，利用MCNP Monte Carlo模型模拟可取得准确得多的模拟。利用标准的AmBe基测井仪(其与图4的测井仪相同，所不同的是使用AmBe源而不是中子源发生器)对充水井底的模型，产生图6所示的模型形成曲线。图6示出了AmBe基测井仪对不同的地层地质状况的近-远比与充水孔隙度的关系。
图7a-7c是图3的测井仪的近-远比对填充水孔隙度的模型形成曲线，其中中子源发生器分别使用仅发生氘-氘(DD)反应(仅有2.45MeV能量的中子)的系统(100％氘)，基本上仅发生氘-氚(DT)反应(14MeV能量的中子)的系统(通常为50％氘-50％氚)，及按所需量发生氘-氘和氘-氚反应的系统(下文所述的具有超过99％氘和小于1％氚的系统-下文中称为组合DD-DT发生器系统)。在图7c的情况下，模型模拟DD-DT系统以产生15个2.45MeV中子/每2个14MeV中子(即显示最佳拟合的7.5:1的比例)。本领域技术人员应当理解，图7a所示DD系统的响应与AmBe源(图6)的响应匹配不好，因为曲线形状特别是在低含氢指数值时的曲线形状非常不同，而且在40pu以上的近-远比幅度也显著不同。类似地，图7b所示DT系统的响应与AmBe源的响应也不很匹配，因为曲线形状尤其是在较高含氢指数值时的曲线形状非常不同(即，在高含氢指数值处，近/远比对含氢指数的灵敏度很小，导致精度损失)，并且近-远比幅度在高于20pu处显著不同。另一方面，图7c的组合(DD-DT)发生器系统的响应较好地匹配AmBe源的响应，至少在高达约50pu时如此。
当探测器移动更接近中子源时，如图4中的测井仪200的布置实施方案所示，组合DD-DT发生器系统的近/远比对孔隙度的响应非常接近地匹配AmBe测井仪的响应(这里选择每个14MeV中子4个2.45MeV中子的比例作为AmBe测井仪响应的最佳拟合)。特别是，如图8中的模型形成曲线所示，AmBe源测井仪和测井仪源布置如图4所示的组合DD-DT测井仪对于碳酸钙、二氧化硅和含气二氧化硅(silicon-dioxide plus gas)的地层的响应，提供直至80pu的非常好的匹配。对二氧化硅加高岭石于0～50pu的匹配也是极其接近的，然后似乎有些分散。由于这些结果，图4的实施方案相对于图3的实施方案是当前优选的，尽管二者均提供好的结果并且均可采用。
为了从所测量的近/远比得到孔隙度，将孔隙度表示成近/远(n:f)比的函数，并且用函数φ(n:f)拟合。尽管可使用任何方便的函数，但是发现四次多项式更适合拟合该AmBe数据，例如，φ(n/f)＝-10.52+10.47(n/f)-0.902(n/f)^2+0.079(n/f)^3+0.012(n/f)^4)。对图4的测井仪生成两个三次多项式(一个用于0～50pu，另一个用于50～100pu)，例如，当0<φ≤50pu时，φ(n/f)＝-14.66+14.58(n/f)-2.07(n/f)^2+0.237(n/f)^3，及当50<φ≤100pu时，φ(n/f)＝-983+584(n/f)-110(n/f)^2+6.92(n/f)^3。图9是模型形成曲线，其显示AmBe源测井仪和图4的测井仪(组合DD-DT源)的近-远比与孔隙度的关系。注意到，当曲线趋于垂直时，对孔隙度的灵敏度降低。
下面转到图10，其为AmBe源测井仪和测井仪源布置如图4所示的具有组合DD-DT源发生器的测井仪(每1个14MeV中子4个2.45MeV中子)在各种地层地质状况(假设为8英寸的清水井眼且无间隙)下真实孔隙度对反演孔隙度的模型形成曲线。应当理解，页岩、SiO₂和碳酸钙的结果表明，布置如图4所示的采用组合DD-DT源发生器的测井仪接近地追踪使用AmBe源的测井仪的结果。对于含气的SiO₂在高达50pu时也是这样，只是随后出现一定程度的分散。
图11-13分别示出了盐度、井眼间隙和井眼尺寸对布置如图4所示的具有组合DD-DT源发生器(每1个14MeV中子4个2.45MeV中子)的测井仪和AmBe测井仪对CaCO₃地层的响应的影响。从图11可以看出，其中将井眼中有盐水的CaCO₃地层以及井眼和地层中有盐水的CaCO₃地层的反演孔隙度对真实孔隙度作图，在高达约50pu的孔隙率时盐度似乎没有很大的影响。由于该范围覆盖了该领域中遇到的大部分情况，所以在更高孔隙度处的分散不是主要的问题。但是，在更高孔隙率时，图4的具有组合DD-DT源发生器的测井仪需要比AmBe测井仪更大的校正。
图12表明，在所有孔隙率下间隙对图4的测井仪确实具有比AmBe测井仪小的影响。但是，由于该影响在所有孔隙率下都很小，所以可以将其忽略或包括在环境校正中。
图13表明，与AmBe测井仪相比，井眼尺寸在高达80pu的孔隙度时仍对图4的测井仪具有非常小的影响。此外，由于该范围几乎覆盖该领域中遇到的所有情况，所以在极高孔隙度时出现的小分散并不重要。
如上文所指出的，图4的测井仪200的测井仪响应接近地匹配现有技术的AmBe测井仪的测井仪响应，特别是在组合DD-DT源发生器每提供1个14MeV中子时提供4个2.45MeV中子的情况下。实际上，在组合DD-DT源发生器每提供1个14MeV中子时提供3～5个2.45MeV中子的情况下，所得结果都十分令人满意。由于测井仪200的中子源210紧邻探测器(例如距离源靶约22cm和41.5cm)，所以与AmBe测井仪构造或者具有接地源中子发生器的测井仪相比，可探测到的由中子源发射的中子为大约4.5或更多。由于AmBe源的标称强度为约4.7×10⁷个中子/秒，所以略高于1×10⁷的中子发生器输出可实现AmBe基中子孔隙度测井仪的精度，这样的中子发生器具有约75～83％由氘-氘反应产生的中子和17～25％由氘-氚反应产生的中子。接地的靶管布置特别适合于这种中子输出。
提供所需比例的2.45MeV中子和14MeV中子的氘-氚气混合物可计算如下。如果将α定义为管中氚的份数，那么束中的氘离子与氚靶核发生反应的概率与(1-α)α成正比。束中的氘离子与氘靶核发生反应的概率与(1-α)(1-α)/90成正比，其中因子1/90视为源自氘-氘反应相对于氘-氚反应的相对中子产物比例。设(1-α)(1-α)/90与(1-α)α的比例为4(即对于每1个14MeV中子而言产生4个2.45MeV中子)，并且求解α，得到α＝1/361或约0.28％。当设置该比例为3时，得到α＝1/271或约0.37％。当设置该比例为5时，得到α＝1/451或约0.22％。因此，根据本发明的实施方案之一，如果采用接地靶管并用中子源产生至少0.5×10⁷个中子/秒，则该中子源发生器中氘和氚的混合物选择为99.72％±0.07％的氘和0.28％±0.07％的氚。
如前所述，氚随时间衰减而氘是稳定的。氚的半衰期是12.32年。因此，如果氚的最初活性为A₀，那么y年之后的剩余活性A_r为：
A r = A 0 y ln ( 2 ) 12.32 - - - ( 2 ) ]]>
一年之后，剩余的氚活性为最初活性的约95％，因此所产生的14MeV中子的数目为最初产量的约95％。5年之后，产生的14MeV中子的数目为最初产量的约75％。随着14MeV中子数目的减少，近/远比作为孔隙度的函数的整个动态范围按图5所示增加。因此，尽管制造时所制造中子发生器管可具有所需数目的14MeV中子，但是测井仪的响应会随时间而改变。
根据本发明的实施方案之一，就一种井下测井仪的布置而言，生成并井口存储近/远比作为孔隙度以及2.45MeV与14MeV中子产物比例的函数的数据库。另外，还保存测井仪的年代(age)的数据库。由于2.45MeV与14MeV中子产物比例与发生器的年代相关(通常符合方程(2))，所以在使用本发明的测井仪时，利用该测井仪的年代确定当前的中子产物比例。然后利用目前的中子产物比例在数据库中查找近/远比-孔隙度测定所需的校正。例如，可以生成φ(n/f)系数的数据库作为加到中子管中的氚与氘的比例的函数。随着时间的流逝，该比例会按上述的方程(2)降低。在制得中子管之后的任何时间，当前的φ(n/f)系数组可根据当前的氚与氘的比例通过对数据库进行插值来确定。
根据另一实施方案，就一种井下测井仪的布置而言，生成并以数据库的形式存储近/远比作为孔隙度以及2.45MeV与14MeV中子产物比例的函数的数据库。在使用结合有本发明的氘-氚源的井下测井仪之前，先进行校准测量。例如，在两种不同孔隙度(如100pu和33pu)下进行近/远比的校准测量。然后，就这样的组合对该数据库进行插值以确定中子产物比例已经变化了多少和用该测井仪测定孔隙率需要多少校正。从图5可以看出，n/f比自5年的氚衰减的偏差随着孔隙度(含氢指数)近乎线性地增加。众所周知，确定线性校正(斜率和偏移)需要两个校准点。因此，在例如100pu和33pu下的校准测量足以校正n/f比，给出基本上与初始响应相同的响应。
根据本发明的一个方面，模型模拟和设计本发明的结合有氘-氚源的测井仪，使之以与采用AmBe源的测井仪相类似的方式运转，使得所探测的地层响应结果可按与解释AmBe源测井仪的响应结果相同的方式解释。因此，例如，图4的测井仪200设计为具有这样的中子发生器，该发生器每产生1个14MeV中子就会产生4个2.45MeV中子，以提供与AmBe测井仪的响应相符得尽可能好的响应。然而，在测井仪装填气体时，不是向中子发生器提供会产生所需比例的2.45MeV和14MeV中子的0.28％氚和99.72％氘，而是向测井仪提供过量的氚(例如过量12.5％，产生约0.315％的氚)，使得5年内与AmBe响应的平均偏差在整个孔隙度范围为0.6pu以内，在0～50pu范围小于0.3pu。
根据本发明的另一实施方案，通过以下步骤改型AmBe源测井仪：得到AmBe测井仪，移除AmBe源，及用具有接地靶管的中子源代替该AmBe源，其中所述接地靶管具有氘-氚气体混合物，所述混合物提供所需比例的2.45MeV和14MeV中子。
这里已经描述和说明了中子测井仪及与之相关的方法的几个实施方案。虽然已经说明了本发明的具体实施方式，但是并不意味着本发明仅限于此，我们的意图是，本发明应具有现有技术所容许的尽量宽的范围，并且说明书应同样以现有技术容许的尽量宽的范围来阅读。因此，尽管已参照电缆起下测井仪说明了本发明，但是应当理解，该中子测井仪可为随钻测井LWD测井仪或其它类型测井仪的一部分。此外，尽管已具体地参考孔隙度测定描述了本发明的中子测井仪，但是本领域技术人员应当理解，该中子测井仪也可以用于其它目的。而且，尽管描述了二探测器测井仪，但是应当理解的是，也可以采用额外的探测器。另外，虽然公开了氦-3型探测器，但是应当理解，也可以使用其它类型的探测器。再者，尽管作为优选公开了具体的源-探测器距离，但是应当认识到，探测器也可以位于离源其它距离的位置，即可以使用其它构造。仅以举例的方式，近探测器可位于距源约21～34cm的任何地方，远探测器可位于距源39.5～54.5cm的任何地方。而且，虽然已描述了2.45MeV和14MeV中子的具体比例(和范围)，但是应当理解，根据该源和探测器之间的距离，可使用与AmBe测井仪响应最精密配合的比例。因此，例如，对于图3的布置，比例为7.5:1的2.45MeV和14MeV中子可能是优选的。设置(1-α)(1-α)/90与(1-α)α的比例为7.5，求解α，得到α＝1/676或者氚浓度为约0.15％。基于其它因素，根据本发明的实施方案之一，该浓度可变化±25％。所以，根据各种因素如源相对于探测器的位置、探测器间隔等，预想所产生的2.45MeV与14MeV中子的所需比例包括10:1至2:1的范围。因此本领域技术人员应当理解，在不脱离所要求的本发明的构思和范围的情况下，仍可对本发明作出其它改变。