2022新年刚过，一场突如其来的“俄乌战争”，让全球油气资源价格出现飙升，国际原油突破一百美元大关，欧洲天然气价格更是上涨50%。作为能源进口大国，保障能源安全，加大油气勘探开采是关乎我国能源安全的重大战略。

作为油气勘探开采的必要手段，中子测井是以中子为“探针“，利用中子与地层中核素发生相互作用，寻找藏在地下几千米处的油气资源的方法。由于在油气勘探开采中的重大作用，长期以来，少数国际测井公司，垄断中子测井服务，并严禁向我国销售中子测井仪器。2019年3月，美国商务部工业安全局更是将包括中子源系统（中子测井仪器的核心硬件）、仪器在内的设备等列入限售清单，进一步封锁打压我国中子测井技术的发展。

下面，小编就带大家看看被欧美严防死守的中子测井技术到底神奇在哪里。

一、中子测井在油气资源勘探中的应用

《SY/T 5600-2016石油电缆测井作业技术规范》中规定，中子测井是油气勘探的必测项，贯穿油气勘探开发的全过程。

图1 中子测井仪工作示意图（图片来自网络）

油气勘探初期，由于纯岩石地层氢原子含量较少，含油的岩石地层氢原子含量多。利用氢原子对中子减速能力强的特性，通过中子测井技术，直接判断地层油气含量，精准找油。

图2 地层孔隙测量示意图（图片来自网络）

油气开采中，要定期评估剩余油的含量，指导下一步开采。为了保证油井内壁稳固，井内装有金属套管，常规的测井技术，尤其是电法测井，易受套管干扰，难以准确识别井内油气情况。中子测井由于粒子的穿透性强，不受套管干扰，可准确测量井内剩余油含量。

随着国内石油、天然气资源开发力度加大，测井市场规模也在不断扩大。近年来，我国每年平均钻井超2万口，产油井数超7万口，中子测井仪器有着广阔的市场。

二、中子测井在页岩油/气勘探中的应用

相较于石油、天然气这些常规油气资源，我国页岩油/气等非常规油气资源储量远大于常规油气，未来将在我国能源市场上发挥越来越重要的作用。

在美国，页岩油/气最高产量一度超过总油气产量的60%，页岩油/气帮助美国从能源进口国，摇身一变成了能源出口大国。我国页岩油储量全球第三，页岩气储量全球第一，与美国相比毫不逊色。页岩油/气资源的有效开发，将极大缓解对石油、天然气的需求，对我国能源安全极其重要。

图3 全球页岩油可开采储量分布图（图片来自网络）

不同于常规石油、天然气会聚集在一起形成易开采的油气田，页岩油/气储藏在石头的缝隙中，岩层相互重叠，矿物种类很多，常规测井方法难以适用。

在美国页岩油/气勘探中，中子测井技术立下大功，利用中子与地层元素的原子核反应产生特征伽马射线，在“原子核”层面上区分出不同地层元素。这项技术已被世界测井巨头斯伦贝谢公司列为页岩油/气勘探的必测项目。

图4 斯伦贝谢中子元素测井仪（图片来自网络）

三、中子测井在铀矿勘探中的应用

看到这里，大家是不是以为中子测井只能用在油气领域呢？当然不是，神奇的中子测井功能远不止如此。

大家知道，铀不但是原子弹主要材料，也是核反应堆的主要燃料。我国天然铀年产量不足2千吨，而铀的需求量却超过万吨，铀的对外依赖程度比石油还高，国家每年都要花费十几亿美元用于铀的进口。铀矿勘探开采不仅关系到国防安全，还关系到整个核电产业的发展，有着重要的意义。

铀能够与中子发生裂变反应，产生裂变中子。中子测井技术，就是利用铀的这种特性，通过中子测井仪器向地层发射中子，统计中子与地层中铀裂变产生的裂变中子数，实时探测地层铀矿含量，大大提高探测效率。

图5 中子铀矿勘探原理图（图片来自凤麟核集团）

四、中子测井在煤矿勘探中的应用

 中子测井技术在固体矿产勘探领域，尤其是在以煤炭为代表的金属矿产勘探领域，更是有着举足轻重的作用。

在煤矿勘探初期，根据煤炭和岩层的氢原子含量不同，利用氢原子对中子减速作用，轻松识别煤层和岩层。在煤矿开发期间，利用中子对煤层内元素的识别，还能进一步划分煤层组成和品级，显著提高煤矿开采效率。

作为我国主要能源，煤炭在国民经济中占有主导地位。国内庞大的煤炭消费市场，对于高效、先进的煤矿勘探中子测井技术，有着迫切的需求，对国民经济有着重要的意义。

五、中子测井的展望

测井市场，并对我国实施技术封3/4以美国为首的欧美国家，中子测井技术发展较为成熟。世界三大测井巨头（斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿），垄断全球锁，已成为我国石油勘探方面的“卡脖子”问题。

为了打破国外垄断，国内测井领域奋勇直追，以凤麟核、中石油、中石化、中海油、西安奥华为代表的多个单位，纷纷开展应用研究。值得一提的是，近期凤麟核团队在微型中子源、反演与解谱算法等中子测井关键技术方面取得了突破性进展。相信在国内各家单位的努力下，我国中子测井技术将很快打破国际技术封锁，扭转我国油气勘探高性能中子测井设备长期被国外测井巨头把持的局面，切实保障国家能源安全。