1、精品文檔補(bǔ)償中子測(cè)井儀器。1 歡迎下載精品文檔補(bǔ)償中子測(cè)井儀屬于放射性強(qiáng)度測(cè)井儀器。是（密度、聲波。中子）等三大孔隙度測(cè)井儀器的其中之一。今天我準(zhǔn)備從下面5 個(gè)方面來(lái)介紹補(bǔ)償中子測(cè)井儀器：a) 儀器簡(jiǎn)介b) 儀器測(cè)井原理c) 探測(cè)器d) 電路簡(jiǎn)介e) 儀器的刻度1. 儀器簡(jiǎn)介補(bǔ)償中子測(cè)井儀是一種通過(guò)測(cè)量地層含氫指數(shù)來(lái)確定地層孔隙度以及判斷巖性的放射性測(cè)井儀器。儀器的用途：a) 確定地層孔隙度b) 判斷巖性c) 確定泥質(zhì)含量?jī)x器特點(diǎn)a) 儀器的推靠器：b) 儀器的重量：c) 由于中子射線可以很容易穿透鋼管，因此補(bǔ)償中子測(cè)井儀不僅可以在裸眼井中測(cè)量，還可以在套管井中測(cè)量。d) 自然界存在伽馬射線，

2、 但不存在中子射線， 所以?xún)x器在正常情況下， 本底為零。儀器主要技術(shù)指標(biāo)：a) 儀器最大外壓： 100Mpab) 儀器使用電纜長(zhǎng)度： 7000mc) 儀器最大測(cè)速： 560m/h測(cè)速與源強(qiáng)有關(guān)。d) 儀器測(cè)量范圍： 0 100P.u.e) 儀器測(cè)量精度：。2 歡迎下載精品文檔當(dāng)?shù)貙涌紫抖葹椋?010 P.u.時(shí)， 儀器誤差為： 1P.u.當(dāng)?shù)貙涌紫抖葹椋?1045 P.u.時(shí)， 儀器誤差為： 3P.u.當(dāng)?shù)貙涌紫抖龋?gt; 45 P.u.時(shí)， 儀器誤差為： 7P.u.2. 儀器原理：中子測(cè)井核物理基礎(chǔ)補(bǔ)償中子測(cè)井儀上裝載著20 居里的 AmBe 中子源，能量約為幾百萬(wàn)電子伏特。每秒鐘將產(chǎn)生4

3、 107個(gè)快中子，這些快中子射入地層，與地層的物質(zhì)發(fā)生一系列的核反應(yīng)。其中包括：快中子的非彈性散射、快中子對(duì)原子核的活化、快中子的彈性散射及減速?？熘凶咏?jīng)過(guò)一系列的非彈性碰撞及彈性碰撞，能量逐漸減小，最后當(dāng)中子能量與地層的原子處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，中子不再減速。這種能量狀態(tài)的中子叫熱中子。標(biāo)準(zhǔn)熱中子的能量為： 0.025ev, 速度為 2.2 ×105 厘米 / 秒。根據(jù)碰撞學(xué)說(shuō)，中子碰撞中的能量損失與被碰撞物質(zhì)的質(zhì)量和入射角有關(guān)，與中子質(zhì)量相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)碰撞( 彈性碰撞 ) ，中子損失的能量最大。在地層中，氫原子具有與中子非常接近的質(zhì)量，因此地層對(duì)快中子的減速能力主要決定于地層的含氫量含氫

4、量高的地層宏觀減速能力強(qiáng)，減速長(zhǎng)度小。經(jīng)過(guò)幾次碰撞后，快中子將被減速，能量從快中子的平均能量5.6MeV 衰減到 0.025eV 的熱中子。這些熱中子部分進(jìn)入探測(cè)器，撞擊3He-3 核，引起核反應(yīng)，產(chǎn)生 H ( 氚) 子，該質(zhì)子使其它一部分 He-3 電離，產(chǎn)生帶電的離子和電子，在高壓電場(chǎng)的作用下，電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一負(fù)脈沖，該脈沖被電子線路放大并記錄下來(lái)，探測(cè)器接受中子的多少直接反映了地層中氫原子的多少。因此 He-3 探測(cè)器及其電子線路組成的下井儀可以測(cè)量地層中的含氫量。地層孔隙是充滿(mǎn)流體的細(xì)微空間，水及碳?xì)浠衔镏泻袣湓?，無(wú)油地層與礦巖中極少或根本沒(méi)有氫。 這樣儀器的相應(yīng)基本上反映

5、了充滿(mǎn)流體的地層的細(xì)微空間，即孔隙度。在這部分內(nèi)容中，主要講了3 個(gè)方面的問(wèn)題：1：中子從發(fā)射到吸收的具體過(guò)程為：20 居里的 AmBe 中子源4 107個(gè)快中子、能量約為幾百萬(wàn)電子伏特、快中子非彈性散射、快中子對(duì)原子核的活化、快中子的彈性散射及減。3 歡迎下載精品文檔速能量為： 0.025ev, 速度為 2.2 × 105 厘米 / 秒 的熱中子。中子探測(cè)器吸收脈沖信號(hào)2: 熱中子為什么帶有地層的含氫量信息：根據(jù)碰撞學(xué)說(shuō)，中子碰撞中的能量損失與被碰撞物質(zhì)的質(zhì)量和入射角有關(guān)，與中子質(zhì)量相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)碰撞 ( 彈性碰撞 ) ，中子損失的能量最大。在地層中，氫原子具有與中子非常接近的質(zhì)量，

6、因此地層對(duì)快中子的減速能力主要決定于地層的含氫量含氫量高的地層宏觀減速能力強(qiáng)，減速長(zhǎng)度小。3: 含氫量與地層孔隙度之間的關(guān)系：地層孔隙是充滿(mǎn)流體的細(xì)微空間，水及碳?xì)浠衔镏泻袣湓?，無(wú)油地層與礦巖中極少或根本沒(méi)有氫。這樣儀器的相應(yīng)基本上反映了充滿(mǎn)流體的地層的細(xì)微空間，即孔隙度。儀器測(cè)量原理該儀器具有兩道探測(cè)器來(lái)探測(cè)地層的熱中子射線。其中離放射性源的距離較遠(yuǎn)的叫長(zhǎng)源距探測(cè)器，離放射性源近的叫短遠(yuǎn)距探測(cè)器。短源距探測(cè)器的靈敏度較低，由于它離源較近，所以探測(cè)深度較淺，它主要探測(cè)來(lái)自井眼的熱中子分布信息。長(zhǎng)源距探測(cè)器的靈敏度較高，探測(cè)深度較深，它主要探測(cè)來(lái)自地層的熱中子分布信息。長(zhǎng)源距探測(cè)器探測(cè)的熱

7、中子也受井眼的影響。 這個(gè)影響可以利用短源距探測(cè)器探測(cè)到的井眼影響信息來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償中子的概念由此而來(lái)。 HCT補(bǔ)償中子儀器吸收了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)儀器的優(yōu)點(diǎn)，采用高穩(wěn)定的電子放大線路和進(jìn)口的高靈敏度熱中子探測(cè)器（He-3 正比計(jì)數(shù)管）。在設(shè)計(jì)制造時(shí)，優(yōu)化了國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品，使得該儀器測(cè)量誤差小，可靠性高，具有良好的使用調(diào)校性能。儀器由外部殼體組件和內(nèi)部電子線路芯件兩大部分組成， 外部殼體組件主要包括上部殼體組件、中子源裝載段和底錐、 推靠器等，內(nèi)部電子線路芯件由兩個(gè)熱中子探測(cè)器、電子線路板、插頭座、骨架等組成。儀器的推靠器是外置機(jī)械推靠器。由彈簧鋼板和兩個(gè)固定彈簧鋼板的定位靴組成。儀器外部結(jié)構(gòu)示意圖如

8、下：。4 歡迎下載精品文檔推靠器放射性源倉(cāng)儀器外殼底錐1：補(bǔ)償中子為什么容易受到井眼影響：2：補(bǔ)償中子為什么不象微球或密度儀器那樣采用電動(dòng)推靠器來(lái)提高儀器的貼合井壁的效果：因?yàn)檠a(bǔ)償中子探測(cè)器的源距較長(zhǎng)，同時(shí)，探測(cè)器輸出的信號(hào)微弱，那么放大電路不能遠(yuǎn)離探測(cè)器。儀器除了探測(cè)器和放大電路，剩下的電路所占的儀器長(zhǎng)度就很少了，所以，儀器需要將整支儀器推靠井壁，無(wú)法采用電動(dòng)探測(cè)器。補(bǔ)償?shù)母拍睿簻y(cè)量地層中的熱中子分布信息，只需要一個(gè)熱中子探測(cè)器就夠了，但是一個(gè)探測(cè)器探測(cè)到的熱中子信息受井眼影響。為了補(bǔ)償這一影響，引用了一個(gè)靈敏度低的熱中子探測(cè)器來(lái)專(zhuān)門(mén)探測(cè)井眼熱中子的分布信息。 用短源距探測(cè)器探測(cè)的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償

9、長(zhǎng)源距探測(cè)器探測(cè)的井眼影響。補(bǔ)償中子測(cè)井儀的電子線路由探測(cè)器、放大測(cè)量電路、低壓電源和高壓電源電路等組成。He-3 探測(cè)器輸出的脈沖， 經(jīng)電荷靈敏放大器放大， 甄別器甄別掉噪聲后， 輸入到分頻器中分頻，分頻后的信號(hào)由電路成形器將它形成等寬等幅的脈沖，然后輸出到信號(hào)傳輸電路。儀器分為長(zhǎng)、短兩個(gè)源距道，補(bǔ)償中子兩道電路完全相同。探測(cè)到的地層中子信號(hào)為 0.5uv 1.5mv 之間連續(xù)分布。放大器放大倍數(shù)為3200 倍。為了減小電路功耗，分頻系數(shù)定為 8 分頻。5 歡迎下載精品文檔3. 探測(cè)器：中子探測(cè)器 He-3 管簡(jiǎn)介：目前國(guó)內(nèi)外補(bǔ)償中子測(cè)井儀均采用He-3 正比計(jì)數(shù)管作熱中子探測(cè)器，它在正常工

10、作情況下輸出負(fù)極性電脈沖，脈沖幅度在0.5uv-1.5mv范圍內(nèi)連續(xù)分布，脈沖寬度小于 5us，為隨機(jī)信號(hào)， He-3 管的外形結(jié)構(gòu)為圓柱形，在圓柱的軸心，有一根在理論上視為無(wú)限小的金屬絲，圓柱內(nèi)充滿(mǎn)若干個(gè)大氣壓的 He-3 氣體，氣壓的大小對(duì)其靈敏度有關(guān)。它探測(cè)中子的反應(yīng)式為：2He3 +on1T + P + 0.764MevHe-3 正比計(jì)數(shù)管的結(jié)構(gòu)示意圖如下：陰極He-3 管陽(yáng)極探測(cè)器的特點(diǎn)1：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2：不怕高壓電沖擊，害怕物理應(yīng)力沖擊3：負(fù)載無(wú)窮大4：輸出信號(hào)弱，需要注意屏蔽5：只對(duì)熱中子靈敏，對(duì)其他能量的中子不靈敏。He-3 管性能測(cè)試步驟為：1) 將 He-3 管裝在儀器上，工作

11、高壓采用外接高壓電源。2) 給儀器供電，確保連接在 He-3 管后面的信號(hào)處理電路工作正常。6 歡迎下載精品文檔3) 在 He-3 管附近放置 400mCi 左右的中子標(biāo)準(zhǔn)源。4) 打開(kāi)外接高壓電源，將輸出高壓由低逐級(jí)向高調(diào)節(jié)，注意，高壓應(yīng)該由低到高，逐漸增加，如：從 800V 到 900V 逐漸調(diào)高。5)連續(xù)讀取儀器 200 秒以上的計(jì)數(shù)率，如：外接高壓為1200V時(shí)讀取儀器 200 秒的計(jì)數(shù)，外接高壓為 1300V時(shí)再讀取儀器 200 秒的計(jì)數(shù)。在外接高壓不斷增加的情況下，儀器的計(jì)數(shù)也會(huì)增加；但增加到一定量時(shí)，計(jì)數(shù)增加的速度變慢，說(shuō)明此時(shí)的高壓以到了 He-3 管的工作坪區(qū)。 再增加外接高

12、壓， 計(jì)數(shù)率將增加很快， 此時(shí)的高壓已接近 He-3 管的放電區(qū)，外接高壓不能再增加，否則就會(huì)燒壞He-3 管。6) 將讀取的計(jì)數(shù)率數(shù)據(jù)在 “計(jì)數(shù)率 - 高壓”的坐標(biāo)上畫(huà)出坪曲線圖， 根據(jù)坪的中點(diǎn)就可確定該 He-3 管的工作高壓。 He-3 探測(cè)器的坪越寬，說(shuō)明其性能越好。He-3 探測(cè)器的坪寬不能低于150V。7) 為了 He-3 探測(cè)器的高溫性能，上述過(guò)程應(yīng)在高溫狀態(tài)下重復(fù)做一次。圖中三條曲線分別為 He-3 探測(cè)器在常溫時(shí)， 175以及 175恒溫 1 小時(shí)后的坪曲線。 VH為選定的探測(cè)器工作電壓。補(bǔ)償中子測(cè)井儀的長(zhǎng)源距探測(cè)器的高壓大約為：VH=1650V。短源距探測(cè)器的高壓大約為 V

13、H=1155V。CPSo?o7000?o60003?o50001¤×÷ ?1HV1200130014001500160017001800探測(cè)器的工作坪：在放大倍數(shù)一定、比較器的門(mén)檻值一定的條件下，供給探測(cè)器的高壓越高，探測(cè)器。7 歡迎下載精品文檔輸出的計(jì)數(shù)也越高。高壓在一定的范圍內(nèi)，加在探測(cè)器上的高壓增加時(shí)，探測(cè)器輸出的計(jì)數(shù)率隨變化不明顯。這就是坪區(qū)。中子探測(cè)器工作在坪區(qū)。探測(cè)器的工作坪由三個(gè)因素決定：a) 高壓b) 放大倍數(shù)c) 門(mén)檻高壓坪的三個(gè)重要參數(shù)：1 ：坪寬：為什么坪越寬越好。2 ：坪斜：為什么坪斜越小越好3 ：坪高：為什么坪越低越好探測(cè)器焊接調(diào)試注意事

14、項(xiàng)a) 補(bǔ)償中子儀器的高壓電源的負(fù)載接近無(wú)窮大。因此儀器通電后，即使關(guān)掉電源，在高壓隔直電容和濾波電容上殘留的高壓電位無(wú)法形成回路釋放，因此調(diào)校過(guò)程中容易造成人體觸電。另外，如果用萬(wàn)用表和示波器測(cè)量該點(diǎn)的電位和波形，則會(huì)燒壞萬(wàn)用表和示波器。需要注意安全。b) 儀器探測(cè)器 He-3 正比計(jì)數(shù)管是一種高靈敏的熱中子探測(cè)器， 由于管內(nèi)填充的氣壓較高，所以在調(diào)校使用過(guò)程中要輕拿輕放，不能碰撞，以免損壞管內(nèi)的陽(yáng)極絲。在焊接過(guò)程中，嚴(yán)禁用力撥動(dòng) He-3 探測(cè)器的引線端，否則會(huì)造成 He-3 氣體泄漏而不能正常工作。在給 He-3 管供電時(shí)，應(yīng)先檢查供電電壓，防止長(zhǎng)、短源距的高壓接反，否則長(zhǎng)源距 1600

15、V左右的高壓加在短源距探測(cè)器上，就有可能造成短源距探測(cè)器高壓沖擊損壞。c) 用酒精嚴(yán)格清洗探測(cè)器 He-3 管端面和信號(hào)接線柱。d) 連接探測(cè)器輸出的信號(hào)線必須采用質(zhì)量較好的屏蔽線，并在剝離該屏蔽線的接頭時(shí)嚴(yán)格注意不能損傷絕緣層，建議不能采用剝線鉗，因?yàn)閯兙€鉗容易損傷屏蔽線的絕緣層。應(yīng)該手工直接剝線。e) 連接探測(cè)器輸出的信號(hào)線必須盡可能短，以避免不必要的信號(hào)衰減。8 歡迎下載精品文檔4. 儀器電路簡(jiǎn)介工作原理框圖如下：高壓電源inout探測(cè)放大器鑒別器分頻器整形輸出器12V低壓電源in探 24Vout測(cè)放大器鑒別器分頻器整形輸出器高壓電源圖補(bǔ)償中子儀器工作原理框圖電路干擾壓制方法 :1. 電路地與儀器骨架之間短路 .2. 放大器屏蔽罩接地 .3. 用長(zhǎng)導(dǎo)線將儀器與大地相連