Нейтро́нный карота́ж, один из методов каротажа, основанный на облучении горных пород нейтронами и изучении эффектов взаимодействия нейтронов с горными породами.

Зонд нейтронного каротажа состоит из разнесённых по оси скважины источника быстрых нейронов и детектора нейтронов или гамма-квантов. Расстояние от источника до детектора называют длиной зонда. В приборах нейтронного каротажа применяют двухзондовую установку, включающую малый зонд (длиной 30 см) и большой зонд (длиной 60 см). Совместная интерпретация показаний двух зондов нейтронного каротажа позволяет уменьшить влияние скважины на результат определения пористости пород-коллекторов по данным нейтронного каротажа.

Энергия нейтронов, испускаемых источником, уменьшается в результате столкновений нейтронов с ядрами атомов горных пород. При вылете из источника нейтроны имеют энергию порядка 1–15 МэВ. Сталкиваясь с ядрами атомов, нейтроны теряют часть своей энергии (замедляются) и изменяют направление своего движения. В результате ряда столкновений нейтроны замедляются до энергии тепловых нейтронов (0,025 эВ). Тепловые нейтроны диффундируют в породе до тех пор, пока не захватываются ядрами атомов породы. Определяющим фактором при замедлении (рассеянии) нейтронов является содержание в окружающей среде водорода, а при захвате тепловых нейтронов – содержание хлора. При захвате нейтронов ядра атомов получают избыток энергии и переходят в возбуждённое состояние (радиационный захват). Возращение ядра в нормальное состояние сопровождается испусканием гамма-квантов определённой энергии, характерной для каждого атома.

Нейтронный каротаж – один из основных методов определения пористости пород-коллекторов. В обсаженных скважинах при контроле за разработкой, широко применяется также импульсный нейтрон-нейтронный каротаж с использованием в качестве источника нейтронов импульсного нейтронного генератора. Преимущество этого метода заключается в возможности определения времени жизни нейтронов, что в свою очередь позволяет определить характер насыщения пластов (водой, нефтью или газом). В спектрометрических методах нейтронного каротажа изучаются спектры гамма-излучения, возникающего вследствие радиационного захвата. По спектрам определяют наличие и содержание важных компонентов в пластах полезного ископаемого, вскрытых скважиной.