可控中子及X射线源测井技术发展现状及趋势

随着核仪器技术的进步以及安全健康的工业发展需求,具有人工可控性的中子源及X射线源逐步在测井领域得到推广应用,为油气等矿产资源的勘探开发提供了关键技术手段。可控中子及X射线源测井技术是以中子发生器或X射线管产生的中子或X射线与地层物质作用,通过探测中子、伽马或X射线从而进行地层孔隙度、密度、油气饱和度和元素含量的测井技术。本文概述了可控中子及X射线源测井技术,回顾了其发展历程;介绍了可控中子及X射线测井技术在数值模拟、仪器研制及数据处理方法方面的研究现状及应用,并展望了可控中子及X射线源测井技术的发展前景,认为未来可控中子及X射线源测井技术可从以下三个方面开展研究:分析不同射线在能量、时间及空间的分布规律,开展探测理论基础研究;联合不同学科优势,开展多类型多模式的新型仪器研制;增强谱数据校正及解析方法研究,开展谱信息综合分析及应用。     

350 kV高压X射线密度测井探测深度特性及影响

密度测井中使用可控X射线源替代¹³⁷Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时密度测量不确定度可以保持在0.01 g·cm^-3。为探究350 kV高压X射线密度测井仪器的探测深度特性及影响，利用蒙特卡罗方法研究了不同源距探测器在20%含水石灰岩地层中的探测深度；并且通过与¹³⁷Cs源密度测井仪探测特性的对比，分析了二者探测深度差异的原因。另外通过模拟分析了泥饼和地层对探测器的贡献度以及不同探测器的密度偏差，研究了井壁泥饼对密度测井响应的影响。研究结果表明：X射线密度测井仪的探测深度随着源距的增加而变大；与¹³⁷Cs源密度测井仪相比，X射线密度测井仪散射粒子主要集中于井壁1～3 cm处，从而造成二者探测深度差异；此外，泥饼和地层对不同源距探测器的贡献度不同，探测器密度偏差随着源距增加而减小。     

我国脉冲中子测井技术发展综述

脉冲中子测井是以脉冲中子源产生快中子,与井眼和地层物质元素原子核发生作用,通过记录γ射线或热中子,从而进行含油饱和度、孔隙度及水流量等地质和工程参数确定的测井技术。概述了国外几种饱和度测井和氧活化水流测井技术及国内对仪器的引进和应用情况,总结了国内中子寿命和碳氧比能谱测井仪的研发历程,并对我国脉冲中子测井技术的发展前景和突破口进行了阐述。     

具有窄谱特性的X光管原型设计与GEANT4仿真

为获得近似单能的窄谱X射线源,本文设计了一种双靶结构的X光管。仿真实验结果表明通过设置不同材料的靶可以得到不同能量段的窄谱X射线。由于第二个靶设置在X光管的外部,可以方便的实现能量切换。此外,本文还利用仿真方法验证了窄谱X射线源在减轻硬化伪影方面的作用。本文的研究结果可为研制窄谱X射线源提供参考。     

增强光中子成像空间分辨率的方法研究

X射线和中子联合成像能够极大的提升针对不同种类违禁材料的鉴别能力。光中子源具有中子产额高,系统稳定性好,既是X射线源又是中子源的优点,其不足之处在于中子探测会受到X射线脉冲的干扰,而为了避免这种干扰采用慢化中子延时错开X射线脉冲的解决办法又将带来新的问题,即中子探测空间分辨率的恶化。本文提出了一种新颖的探测慢化后光中子的方法,能够极大地提升光中子探测的空间分辨率,并设计了一套光中子成像原型系统,通过模拟手段评估了系统的各项参数性能,获得了理想的模拟成像结果,验证了方法的可行性。     

地层元素测井技术最新进展及其应用

地层元素测井是一种通过测量中子与地层元素原子核作用放出的伽马射线,得到元素含量进而确定矿物含量的中子伽马能谱测井技术,在复杂储层岩性识别、非常规储层评价等方面得到了广泛应用。本文简要介绍了元素能谱测井的核物理和地质基础,并对元素俘获能谱测井（ECS）、地球化学测井（GEM）和地层岩性能谱测井（FLS）等几种仪器技术指标进行分析;系统讨论了确定元素含量的谱分析技术及矿物含量的氧化物闭合模型和统计分析方法;总结了元素能谱测井在地层评价中的应用。最后提出采用可控中子源和多探测器系统、多参数测量是地层元素测井的发展趋势。     

中国同位素中子源测井技术与应用进展

同位素中子源测井技术是以同位素中子源产生的中子与井眼和地层物质元素原子核发生作用,通过探测中子或伽马射线,从而进行孔隙度、含油饱和度和元素含量等地质和工程参数确定的测井技术。本文概述了同位素中子源测井技术,回顾了我国同位素中子源测井技术的发展历程、技术现状及应用,并展望了同位素中子源测井技术的发展前景。     

油砂地层中子-伽玛能谱Monte-Carlo模拟

本工作应用自行研制开发的中子 伽玛能谱测井的中子 伽玛射线随空间、能量、时间分布的蒙特卡罗模拟软件包计算了裸眼井、井眼里无下井仪器、油饱和砂岩地层、井眼注油条件下沿井轴和井壁的中子 伽玛射线随能量、时间分布及沿井轴和沿井壁的中子 伽玛射线能谱 ,研究了源距对中子 伽玛射线随能量、时间分布以及井轴与井壁中子 伽玛射线能谱的影响。     

闪烁薄膜探测器X/γ射线能量响应研究

为准确评估闪烁薄膜探测器(OSFD)在脉冲裂变中子参数测量中γ射线对测量结果的影响,利用Geant4程序对闪烁薄膜探测器的X（或γ）射线响应进行模拟,结合半经验电子发光效率曲线,获得探测器能量响应理论曲线,利用662 keV和1.25 MeV的单能γ射线源,以及窄谱剂量标准的48~208 keV准单能X射线能点对探测器响应进行刻度。本研究结果为闪烁薄膜探测器结构的改进,以及探测器在宽能谱脉冲X射线场测量中的应用提供了重要依据。     

一体化高能X射线参数测量装置设计及应用

研制了一体化高能X射线参数测量装置,一次测量中可同时获得X射线源的能谱、焦斑尺寸、强度分布及照射量的角分布.通过方孔编码成像方法获得X射线源的焦斑尺寸及强度分布;采用螺旋楔形法获得轫致辐射能谱;利用热释光剂量片测得照射量的角分布.使用该装置在流体物理研究所12 MeVLIA及神龙一号两台直线感应加速器上分别进行了X射线...     

可控中子源中子-伽马测井仪中屏蔽结构的优化

本文设计了一种使用遗传算法调用蒙特卡罗计算软件MCNP的方案,用以优化设计中子-伽马测井仪中的屏蔽结构。以D-D聚变中子源和BGO探测器为研究对象,以最小化探测器内的辐照本底为优化目标,设计出了3种不同厚度的屏蔽结构。模拟结果表明,这些屏蔽结构具有优异的屏蔽性能,可有效地降低探测器中的辐射本底。     

可控中子源密度测井仪的密度响应特性与算法研究

在可控中子源密度测井中,脉冲中子源的中子产额存在波动,采用探测器绝对计数的密度算法受地层环境、测量条件的影响较大,因此会导致密度算法的精度较差。为提高密度测量的稳定性和精确性,本文针对可控中子源一体化测井仪的研发需要,建立了适合所研发仪器的密度算法：首先,结合蒙特卡罗数值模拟软件MCNP对新型一体化测井仪及地层进行了建模;然后,利用所建模型,模拟了在不同岩性、孔隙度条件下可控中子源发射的快中子与地层物质的相互作用过程,并通过记录γ探测器的近、远非弹性散射γ计数和俘获γ计数,中子探测器的近热中子及近超热中子计数信息,获得了一体化测井仪探测器计数与地层密度之间的响应关系,并对影响密度算法的主要因素进行了分析;最后,在密度响应特性分析的基础上,提出了使用近超热中子与近热中子计数比、近远非弹γ计数比来提高稳定性和精确性的可控中子源密度测井新算法。采用新密度算法对所建模型进行计算,结果表明,砂岩、灰岩、白云岩3种岩性下计算的密度与真密度非常接近,其相对误差小于6%。与哈里伯顿和斯伦贝谢算法的计算结果相比,本文方法显示了更好的效果：公式参数少、没有探测器的绝对计数、精确度高。     

Improved formation density measurement using controllable D-D neutron source and its lithological correction for porosity prediction

Controllable D-D neutron sources have a long service life,low cost,and non-radioactivity.There are favorable prospects for its application in geophysical well logging,since traditional chemical radioactive sources used for well logging pose potential threats to the safety of the human body and environment.This paper presents an improved method to measure formation density that employs a D-D neutron source.In addition,the lithological effect on the measured density was removed to better estimate ...     

两种中子源条件下补偿中子测井仪探测器设计方法

使用同位素中子源或中子发生器将直接影响补偿中子探测器的参数设计,论文主要探讨了探测器源距设计方法,通过3700中子刻度筒实验,比较了两种中子源条件下的实验结果,采用数据拟合方法,给出了将测量得到的计数率比值转换为地层孔隙度的数学模型。结果表明,可以用中子发生器代替同位素中子源实现补偿中子测井。     

随钻脉冲中子伽马密度测井最佳源距的优化设计

采用脉冲中子源进行密度测井,可避免传统密度测井放射性源对环境的影响,更加安全、环保。目前国内随钻脉冲中子伽马密度技术还处于起步阶段,随钻中子伽马密度仪参数优化设计是提高地层密度测量精度的关键。本研究通过由D-T中子源及2个伽马探测器组成的随钻中子伽马密度仪器,研究了源距对中子伽马密度测井的影响,通过灵敏度和计数比统计性进行源距优化设计,得出最佳短源距为25~35 cm,长源距为60~65 cm,研究结果为随钻脉冲中子伽马密度测井仪器研发提供技术支持。     

Detection limits of pollutants in water for PGNAA using Am-Be source

A basic PGNAA facility with an Am-Be neutron source is described to analyze the pollutants in water. The properties of neutron flux were determined by MCNP calculations. In order to determine the efficiency curve of a HPGe detector, the prompt-gamma rays from chlorine were used and an exponential curve was fitted. The detection limits for typical water sample are also estimated using the statistical fluctuations of the background level in the areas of recorded the prompt-gamma spectrum.     

中子管冷阴极潘宁离子源起弧特性测试

实验建立了中子管冷阴极潘宁离子源起弧特性的测试方法。该方法采用对比实验方法对中子管离子源起弧时刻进行研究,可得到离子源起弧规律,发现同步脉冲与中子脉冲之间的差异。通过改变变量,对存在的差异进行研究,得到中子脉冲时序关系,为脉冲中子类测井仪方法研究提供数据基础。