1.一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:a、建立含有天然气孔、裂隙的储层地质模型;
b、定义整个地下半空间均为天然气孔、裂隙储层;
c、脉冲中子测井设置的井眼位于地质模型中央,井孔为垂直井,井孔中间充满泥浆;
d、设定含有天然气的裂隙呈椭圆形硬币状,各裂隙的形状一致,且与井轴的角度一致,所有裂隙稀疏地分布在整个储层中;
e、设定含有天然气的孔隙呈圆球体状,各孔隙的形状一致,但体积在数量级上远小于裂隙,所有孔隙稀疏地分布在整个储层中;
f、设定裂隙与裂隙之间没有连通,但裂隙与孔隙之间存在连通;
g、设定储层中除了孔、裂隙之外的部分均为基质围岩,成分为密度均匀的石灰岩;
h、在井孔中间处设置一个脉冲中子源,通过如下公式进行核反应产生快中子,其中, 是产生的能量为14MeV的快中子。
2.根据权利要求1所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,快中子激发后迅速打入天然气孔、裂隙储层,与储层中各介质的原子核进行多次碰撞,发生非弹性散射反应,成为热中子并达到热平衡状态,达到热平衡状态后,中子能量不再衰减,随后大部分热中子被储层中各介质的原子核所俘获,发生俘获反应。
3.根据权利要求2所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,发生非弹性散射和俘获反应的过程中,粒子(此处将核反应过程中存在的快中子、热中子等统称为粒子)状态参数的确定公式为:S=(r,E,Ω,t,W),其中r是粒子的碰撞位置,E是粒子碰撞后的能量,Ω是粒子碰撞后的运动方向,t是粒子的碰撞时间点,W是粒子碰撞后的权重。
4.根据权利要求3所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,粒子在发生非弹性散射和俘获反应的过程中,还会伴随产生运动,某一时刻和上一时刻粒子之间的距离抽样值为: 其中,Σt是宏观截面之和,表示一个中子同单位体积内的原子核发生核反应的平均几率之和,ξ是在(0,1)区间上服从均匀分布的随机数。
5.根据权利要求4所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,粒子在发生俘获反应后,仍有剩余的未被俘获的热中子,此时探测到并记录未被俘获的热中子。
6.根据权利要求5所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,根据动态扩散方程 计算热中子密度分布,其中,v是快中子的速-1
度(cm s );n是热中子密度,即单位体积内热中子数量;D0是粒子扩散系数,其与热中子密度有关;S是热中子源的密度;Σ是热中子俘获截面。
7.根据权利要求6所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,上述动态扩散方程的初始条件定义为: 其中,R是观察点与脉冲中子源之间的距离;Q是脉冲中子源的强度;Dt是热中子的扩散系数;L是减速长度;
上述动态扩散方程的边界条件定义为:①扩散方程的适用范围条件下,流量密度必须是有限的;②两个介质的分界面上,垂直于界面的中子通量密度相等;③无穷远处的中子通量密度为零;
当确定动态扩散方程的初始条件和边界条件后,求出其数值解,便可计算出热中子密度分布,即本发明模拟得到的天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井响应。
8.根据权利要求7所述的一种天然气孔、裂隙储层脉冲中子测井数值模拟方法,其特征在于,重复上述过程,每次模拟中改变天然气裂隙的角度,从而得到不同的脉冲中子测井响应,分析不同脉冲中子测井响应与对应的裂隙角度之间的关系,为实际生产提供理论支持和指导方法。