地層元素測井(ECS)的前身是次生伽馬能譜測井(GST)，它是將儀器記錄的非彈性散射和俘獲伽馬能譜的剝譜分析結果，同實驗標準譜作對比得到地層元素的組成，並利用氧化物閉合模型以及聚類分析等分析技術確定地層中礦物的類型及含量，最終對地層進行評價的測井方法。
基本介紹
- 中文名：地層元素測井
- 外文名：elemental capture spectroscopy
- 前身：次生伽馬能譜測井
- 英文縮寫：ECS
- 分析：矽、鋁等地層元素含量
- 學科：地質科學
釋義,套用,儀器,工作原理,
釋義
地層元素測井(ECS)的前身是次生伽馬能譜測井(GST)，它是將儀器記錄的非彈性散射和俘獲伽馬能譜的剝譜分析結果，同實驗標準譜作對比得到地層元素的組成，並利用氧化物閉合模型以及聚類分析等分析技術確定地層中礦物的類型及含量，最終對地層進行評價的測井方法。
套用
目前此類方法可以提供的原始數據是矽、鋁、鈣、鐵、鎂、釓等地層元素的含量，其綜合解釋結果可以提供地層岩性剖面。
儀器
地層元素測井儀器主要中子源和BGO晶體探測器組成（如概述圖所述）。該儀器可以測量足夠多的元素種類從而對地層進行岩性識別。其中中子源發出能量為4MeV的快中子與地層中元素的原子核發生非彈性反應，同時放射出一條或多條伽馬射線，經過能量的衰減，快中子減速形成熱中子，熱中子被俘獲產生俘獲伽馬射線。BGO晶體探測器則可以探測並記錄這些非彈性散射伽馬能譜和俘獲伽馬能譜。地層元素測井儀器的優點是可以和多種測井儀聯合測量，並且不受井眼和泥漿類型的影響。
工作原理
在地下鑽孔作業的環境中，中子源發射的4MeV中子進入周圍的地層，在1～2μs內，這些快速運動的中子與周圍地層中元素的原子核通過較強的吸引力發生相互作用，以彈性和非彈性的方式進行散射，直到最終失去能量。這一過程具體分為如下兩個階段：
(1)非彈性散射伽馬能譜階段:周圍地層中元素的原子核由於和快中子發生相互作用而變成了激發態的覆核，之後通過發射一條或多條γ射線回到基態，在這個過程中發射的γ射線被稱為非彈性散射γ射線。不同的原子核發生非彈性散射時具有不同的反應截面面積，放出的伽馬射線能量也存在不同，在地層中與快中子發生非彈性散射的主要有C、O、Si、Ca及Fe等元素的原子核。
(2)熱中子俘獲伽馬能譜階段:快中子經過一系列的速度放緩以及能量降低，最終變為熱中子，並被周圍地層中元素的原子核所捕獲，同時發射一條或多條γ射線。此時發射的γ射線稱為熱中子俘獲γ射線。不同原子核具有不同的能級，因而各種原子核放出的γ射線能量也不相同。在地層元素測井中主要由H、Cl、Si、Ca、Fe、S、Ti、Cr及K等元素的原子核與熱中子發生俘獲作用產生俘獲γ射線。
