基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪及测井方法

摘要

本发明公开了一种基于可控中子源的双LaBr₃晶体探测器素能谱测井仪，其中的测井仪包括筒状壳体，在筒状壳体内从上到下设置有一号LaBr₃探测器、二号LaBr₃探测器、可控中子源在一号LaBr₃探测器的顶部连接有光电倍增管，在一、二号LaBr₃探测器之间设置有铬片，上述光电倍增管、一号LaBr₃探测器、铬片与二号LaBr₃探测器设置在一个位于筒状壳体中的硼套体内；在可控中子源与硼套体之间设置有钨屏蔽体，可控中子源通过中子加速部连接中子探测器。本发明利用可控中子源及高分辨率的双LaBr₃探测器，可以提高C、Mg等元素含量测量精度及纵向分辨率，增加测量信息，实现同时确定地层元素及矿物含量、孔隙度等参数；具有减小环境危害，丰富地层有效信息等特点。

主权项

一种基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪的测井方法，所述基于可控中子源的双LaBr₃探测器元素能谱测井仪包括筒状壳体，在筒状壳体内从上到下设置有一号LaBr₃探测器、二号LaBr₃探测器、可控中子源、中子加速部与中子探测器；在一号LaBr₃探测器的顶部连接有一号LaBr₃探测器光电倍增管，在二号LaBr₃探测器的顶部与一号LaBr₃探测器的底部之间设置有铬片，上述一号LaBr₃探测器光电倍增管、一号LaBr₃探测器、铬片与二号LaBr₃探测器设置在一个位于筒状壳体中的硼套体内；在可控中子源与硼套体之间设置有屏蔽体，可控中子源通过中子加速部连接中子探测器；上述的可控中子源为产额为2×10⁸/秒的D‑T脉冲中子源；上述各LaBr₃探测器为相对¹³⁷Cs释放射线分辨率为3％、晶体密度为5.5g/cm³、衰减时间16ns的闪烁晶体探测器；各LaBr₃探测器记录中子源发射中子与地层元素原子核作用所产生的非弹性散射及俘获伽马射线，记录伽马射线能量为0.6‑10.2MeV；一号LaBr₃探测器的直径为40‑60mm，长度为90‑120mm，一号LaBr₃探测器到脉冲中子源的距离50‑60cm；二号LaBr₃探测器的直径为40‑60mm，长度为30‑50mm，二号LaBr₃探测器到脉冲中子源的距离为25‑30cm；上述各LaBr₃探测器采集的硼俘获伽马能谱能量范围为0.1MeV‑0.6MeV，分为256道；其特征在于所述测井方法包括以下步骤：a设定D‑T脉冲中子源脉冲发射时序，D‑T脉冲中子源的工作周期为125ms，每个工作周期包括两个阶段；第一阶段包括1000个短周期，每个短周期时间为120μs，第二个阶段包括50个时间为100μs的短周期；b由一号LaBr₃探测器和二号LaBr₃探测器同时记录非弹性散射伽马射线及俘获伽马射线；处于上述第一阶段时，中子源在每个短周期内的0‑50μs发射能量为14MeV的中子，在15‑50μs时间段由各LaBr₃探测器记录非弹性散射伽马射线，在50‑120μs中子源停止工作，并记录60‑120μs时间段俘获伽马射线；处于第二个阶段时，中子源在每个短周期内不发射中子，由各LaBr₃探测器在每个短周期内记录本底伽马射线；c地层元素含量的确定，利用数值模拟与实验相结合的手段，建立针对本仪器的常见元素标准伽马能谱，对一号LaBr₃探测器和二号LaBr₃探测器记录伽马射线所形成的非弹性散射伽马能谱及俘获伽马能谱进行联合处理，并确定出地层C、Al、Mg、Si、Ca、Fe、S、Ti和Gd元素百分含量，二号LaBr₃探测器用以提高仪器纵向分辨率；利用一号、二号LaBr₃探测器硼俘获伽马能谱中0.36MeV‑0.56MeV伽马射线的计数率比值代替热中子比值确定地层孔隙度。