补偿中子测井仪器讲课件

补偿中子测井仪补偿中子测井仪1 1精选精选PPTPPT 目录目录 仪器简介仪器简介仪器原理仪器原理 仪器探测器仪器探测器 电路简介电路简介 仪器刻度仪器刻度2 2精选精选PPTPPT仪器简介仪器简介 仪器用途仪器用途 仪器特点仪器特点 仪器技术指标仪器技术指标3 3精选精选PPTPPT 确定地层孔隙度确定地层孔隙度 判断岩性判断岩性 确定泥质含量确定泥质含量仪器用途仪器用途4 4精选精选PPTPPT仪器特点仪器特点 仪器特有的推靠器：仪器特有的推靠器：仪器的重量相对轻：仪器的重量相对轻：由于中子射线可以很容易穿透钢管，由于中子射线可以很容易穿透钢管，因因此此补补偿偿中中子子测测井井仪仪不不仅仅可可以以在在裸裸眼眼井井 中测量，还可以在套管井中测量。中测量，还可以在套管井中测量。自然界存在伽马射线，但不存在中子射自然界存在伽马射线，但不存在中子射 线线，所所以以仪仪器器在在正正常常情情况况下下，本本底底为为零零。5 5精选精选PPTPPT仪器构成仪器构成6 6精选精选PPTPPT仪器技术指标仪器技术指标 仪器最大外压：仪器最大外压：100Mpa100Mpa 仪器最大测速：仪器最大测速：560m/h560m/h测速与源强有关。测速与源强有关。仪器使用电缆长度仪器使用电缆长度 7000m7000m 仪器测量范围：仪器测量范围：0 0 100P.u.100P.u.仪器耐温：仪器耐温：1551557 7精选精选PPTPPT当地层孔隙度为：当地层孔隙度为：0 0 10 P.u.10 P.u.时，时，仪器误差为：仪器误差为：1P.u.1P.u.当地层孔隙度为：当地层孔隙度为：10 10 45 P.u.45 P.u.时，时，仪器误差为：仪器误差为：3P.u.3P.u.当地层孔隙度：当地层孔隙度：45 P.u.45 P.u.时，时，仪器误差为：仪器误差为：7P.u.7P.u.仪器测量精度仪器测量精度8 8精选精选PPTPPT补偿中子测井仪器补偿中子测井仪器 仪器外观仪器外观源室9 9精选精选PPTPPT仪器结构仪器结构补补偿偿中中子子线线路板路板180mm180mm补补偿偿中中子子长长源源距距探探测测器器57*23457*234补补偿偿中中子子短短源源距距探探测测器器25.4*13025.4*130补偿中补偿中子源室子源室268mm268mm1010精选精选PPTPPT 中子测井核物理基础中子测井核物理基础 中子从发射到吸收的具体过程中子从发射到吸收的具体过程 热中子为什么带有地层的含氢热中子为什么带有地层的含氢量量 信息信息 含氢量与地层孔隙度之间的关含氢量与地层孔隙度之间的关系系 中子射线的探测原理中子射线的探测原理仪器测量原理仪器测量原理1111精选精选PPTPPT概述概述 补补偿偿中中子子测测井井仪仪是是一一种种具具有有两两道道热热中中子子探探测测器器的的放放射射性性强强度度测测井井仪仪器器，它它与与地地面面计计算算机机测测井井系系统统配配套套，可可以以测测定定裸裸眼眼井井或或套套管管井井的的地地层层结结构构的的孔孔隙隙度度以以及及判判断断岩岩性性和和确确定定泥泥质质含含量量，是是三三大大孔孔隙隙度度测测井井项项目目中中必必不不可可少少的的测测井井仪仪器器。该该仪仪器器吸吸收收了了国国内内外外同同类类仪仪器器的的优优点点，采采用用高高稳稳定定的的电电子子放放大大线线路路和和进进口口的的高高灵灵敏敏度度热热中中子子探探测测器器（He-3He-3正比计数管）。正比计数管）。为了减少井眼套管泥饼对测量的影响，下井仪将两个灵敏为了减少井眼套管泥饼对测量的影响，下井仪将两个灵敏度不同的度不同的He-3He-3探测器布置在离中子源距离不同的位置上，用它们的探测器布置在离中子源距离不同的位置上，用它们的两个计数率的比值来反映地层孔隙度的大小，提高了测量精度。两个计数率的比值来反映地层孔隙度的大小，提高了测量精度。仪器测量原理仪器测量原理1212精选精选PPTPPT 补偿中子测井仪上装载着补偿中子测井仪上装载着2020居里的居里的Am-BeAm-Be中中子源，能量约为几百万电子伏特。每秒钟将产子源，能量约为几百万电子伏特。每秒钟将产生生4 4 10107 7 个快中子，这些快中子射入地层，与个快中子，这些快中子射入地层，与地层的物质发生一系列的核反应。其中包括：地层的物质发生一系列的核反应。其中包括：快中子的非弹性散射、快中子对原子核的活化、快中子的非弹性散射、快中子对原子核的活化、快中子的弹性散射及减速。快中子经过一系列快中子的弹性散射及减速。快中子经过一系列的非弹性碰撞及弹性碰撞，能量逐渐减小，最的非弹性碰撞及弹性碰撞，能量逐渐减小，最后当中子能量与地层的原子处于热平衡状态时，后当中子能量与地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速。这种能量状态的中子叫热中子中子不再减速。这种能量状态的中子叫热中子。仪器测量原理仪器测量原理1313精选精选PPTPPT仪器测量原理仪器测量原理 标准热中子的能量为：标准热中子的能量为：0.025ev,0.025ev,速度为速度为2.2102.2105 5厘米厘米/秒。根据碰撞学说，中子碰撞秒。根据碰撞学说，中子碰撞中的能量损失与被碰撞物质的质量和入射角中的能量损失与被碰撞物质的质量和入射角有关，与中子质量相当的物质碰撞有关，与中子质量相当的物质碰撞(弹性碰撞弹性碰撞)，中子损失的能量最大。在地层中，氢原子，中子损失的能量最大。在地层中，氢原子具有与中子非常接近的质量，因此地层对快具有与中子非常接近的质量，因此地层对快中子的减速能力主要决定于地层的含氢量含中子的减速能力主要决定于地层的含氢量含氢量高的地层宏观减速能力强，减速长度小。氢量高的地层宏观减速能力强，减速长度小。经过几次碰撞后，快中子将被减速，能量从经过几次碰撞后，快中子将被减速，能量从快中子的平均能量快中子的平均能量5.6MeV5.6MeV衰减到衰减到0.025eV0.025eV的热的热中子。中子。1414精选精选PPTPPT仪器测量原理仪器测量原理 这些热中子部分进入探测器，撞击这些热中子部分进入探测器，撞击He-3He-3核，核，引起核反应，产生引起核反应，产生H H3 3(氚氚)子，该质子使其它一部子，该质子使其它一部分分He-3He-3电离，产生带电的离子和电子，在高压电电离，产生带电的离子和电子，在高压电场的作用下，电子向阳极运动，产生一负脉冲，场的作用下，电子向阳极运动，产生一负脉冲，该脉冲被电子线路放大并记录下来，探测器接受该脉冲被电子线路放大并记录下来，探测器接受中子的多少直接反映了地层中氢原子的多少。因中子的多少直接反映了地层中氢原子的多少。因此此He-3He-3探测器及其电子线路组成的下井仪可以测探测器及其电子线路组成的下井仪可以测量地层中的含氢量。地层孔隙是充满流体的细微量地层中的含氢量。地层孔隙是充满流体的细微空间，水及碳氢化合物中含有氢原子，无油地层空间，水及碳氢化合物中含有氢原子，无油地层与矿岩中极少或根本没有氢。这样仪器的相应基与矿岩中极少或根本没有氢。这样仪器的相应基本上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔隙本上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔隙度。度。1515精选精选PPTPPT仪器测量原理仪器测量原理 2020居居里里的的AmBeAmBe中中子子源源 4 4 10107 7 个个快快中中子子、能能量量约约为为几几百百万万电电子子伏伏特特。快快中中子子 非非弹弹性性散散射射、快快中中子子对对原原子子核核的的活活化化、快快中中子子的的弹弹性性散散射射及及减减速速 能能量量为为：0.025ev,0.025ev,速速度度为为2.2102.2105 5厘厘米米/秒秒的的热热中中子子。中中子子探测器吸收探测器吸收 脉冲信号脉冲信号1616精选精选PPTPPT 根据碰撞学说，中子碰撞中的能量根据碰撞学说，中子碰撞中的能量损失与被碰撞物质的质量和入射角有关，损失与被碰撞物质的质量和入射角有关，与中子质量相当的物质碰撞与中子质量相当的物质碰撞(弹性碰撞弹性碰撞)，中子损失的能量最大。在地层中，氢，中子损失的能量最大。在地层中，氢原子具有与中子非常接近的质量，因此原子具有与中子非常接近的质量，因此地层对快中子的减速能力主要决定于地地层对快中子的减速能力主要决定于地层的含氢量含氢量高的地层宏观减速能层的含氢量含氢量高的地层宏观减速能力强，减速长度小。力强，减速长度小。仪器测量原理仪器测量原理1717精选精选PPTPPT 地层孔隙是充满流体的细微空间，在地层孔隙是充满流体的细微空间，在这些空间里充满了水及碳氢化合物。这些物这些空间里充满了水及碳氢化合物。这些物质中含有较多的氢原子，无油地层与矿岩中质中含有较多的氢原子，无油地层与矿岩中极少或根本没有氢。这样地层的含氢量基本极少或根本没有氢。这样地层的含氢量基本上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔隙度。隙度。仪器测量原理仪器测量原理1818精选精选PPTPPT仪器测量原理仪器测量原理 在井眼里充满了含氢较高的泥浆。这在井眼里充满了含氢较高的泥浆。这对来自地层的热中子信号的影响较大。由对来自地层的热中子信号的影响较大。由于中子仪器的源距较长，同时由于放大电于中子仪器的源距较长，同时由于放大电路不能远离探测器。所以，仪器需要将整路不能远离探测器。所以，仪器需要将整支仪器推靠井壁，无法象密度、微球仪器支仪器推靠井壁，无法象密度、微球仪器那样采用电动推靠器。因此，井眼对中子那样采用电动推靠器。因此，井眼对中子仪器测井的影响较明显。仪器测井的影响较明显。为了克服井眼影响，仪器采用了补偿为了克服井眼影响，仪器采用了补偿的概念。的概念。1919精选精选PPTPPT仪器测量原理仪器测量原理 仪器具有两道探测器来探测地层的热中子。仪器具有两道探测器来探测地层的热中子。其中离放射源距离较远的叫长源距探测器，较近其中离放射源距离较远的叫长源距探测器，较近的叫短远距探测器。短源距探测器的灵敏度低，的叫短远距探测器。短源距探测器的灵敏度低，由于它离放射源较近，所以探测深度较浅。它主由于它离放射源较近，所以探测深度较浅。它主要探测来自井眼的热中子分布信息。长源距探测要探测来自井眼的热中子分布信息。长源距探测器的灵敏度较高，探测深度较深，它主要探测来器的灵敏度较高，探测深度较深，它主要探测来自地层的热中子分布信息。长源距探测器探测的自地层的热中子分布信息。长源距探测器探测的热中子也受井眼的影响。这个影响可以利用短源热中子也受井眼的影响。这个影响可以利用短源距探测器探测到的井眼影响信息来进行补偿。补距探测器探测到的井眼影响信息来进行补偿。补偿中子的概念由此而来。偿中子的概念由此而来。2020精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器 探测器简介探测器简介 探测器结构示意图探测器结构示意图 探测器特点探测器特点 探测器性能测试原理探测器性能测试原理 探测器工作坪的概念探测器工作坪的概念 探测器调试使用注意事项探测器调试使用注意事项2121精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器 目前国内外补偿中子测井仪均采用目前国内外补偿中子测井仪均采用He-3He-3正正比计数管作热中子探测器，它在正常工作情况比计数管作热中子探测器，它在正常工作情况下输出负极性电脉冲，脉冲幅度在下输出负极性电脉冲，脉冲幅度在0.5uv-0.5uv-1.5mv1.5mv范围内连续分布，脉冲宽度小于范围内连续分布，脉冲宽度小于5us5us，为，为随机信号，随机信号，He-3He-3管的外形结构为圆柱形，在圆管的外形结构为圆柱形，在圆柱的轴心，有一根在理论上视为无限小的金属柱的轴心，有一根在理论上视为无限小的金属丝，圆柱内充满若干个大气压的丝，圆柱内充满若干个大气压的He-3He-3气体，气气体，气压的大小对其灵敏度有关。压的大小对其灵敏度有关。2222精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器 阴极 管壳 阳极 2323精选精选PPTPPT探测器的特点探测器的特点1：探测器内有一无限小的金属丝，其结探测器内有一无限小的金属丝，其结 构简单；构简单；2 2：不怕高压电冲击，害怕物理应力冲：不怕高压电冲击，害怕物理应力冲 击；击；3 3：负载无穷大；：负载无穷大；4 4：输出信号弱，需要注意屏蔽；：输出信号弱，需要注意屏蔽；5 5：只对热中子灵敏，对其他能量的中子：只对热中子灵敏，对其他能量的中子 不灵敏不灵敏 ；仪器探测器仪器探测器2424精选精选PPTPPT探测器性能测试探测器性能测试1)将将He-3He-3管装在仪器上，工作高压采用外接管装在仪器上，工作高压采用外接 高压电源。高压电源。2)2)给仪器供电，确保连接在给仪器供电，确保连接在He-3He-3管后面的信管后面的信 号处理电路工作正常。号处理电路工作正常。3)3)在在He-3He-3管附近放置管附近放置400mCi400mCi左右的中子标准左右的中子标准 源。源。4 4）打开外接高压电源，将输出高压由低逐级）打开外接高压电源，将输出高压由低逐级 向高调节，注意，高压应该由低到高，逐渐向高调节，注意，高压应该由低到高，逐渐增加，如：从增加，如：从800V800V到到900V900V逐渐调高。逐渐调高。仪器探测器仪器探测器2525精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器5）连续读取仪器连续读取仪器200200秒以上的计数率，如：外接高压为秒以上的计数率，如：外接高压为1200V1200V 时读取仪器时读取仪器200200秒的计数，外接高压为秒的计数，外接高压为1300V1300V时再读取仪器时再读取仪器 200 200秒的计数。在外接高压不断增加的情况下，仪器的计秒的计数。在外接高压不断增加的情况下，仪器的计 数也会增加；但增加到一定量时，计数增加的速度变慢，数也会增加；但增加到一定量时，计数增加的速度变慢，说明此时的高压以到了说明此时的高压以到了He-3He-3管的工作坪区。再增加外接高管的工作坪区。再增加外接高 压，计数率将增加很快，此时的高压已接近压，计数率将增加很快，此时的高压已接近He-3He-3管的放电管的放电 区，外接高压不能再增加，否则就会烧坏区，外接高压不能再增加，否则就会烧坏He-3He-3管。管。6 6）将读取的计数率数据在）将读取的计数率数据在“计数率计数率-高压高压”的坐标上画出的坐标上画出坪坪 曲线图，根据坪的中点就可确定该曲线图，根据坪的中点就可确定该He-3He-3管的工作高压。管的工作高压。He-3 He-3探测器的坪越宽，说明其性能越好。探测器的坪越宽，说明其性能越好。He-3He-3探测器的坪探测器的坪 宽不能低于宽不能低于150V150V。2626精选精选PPTPPT典型的探测器坪曲线示意图典型的探测器坪曲线示意图2727精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器探测器探测器高压坪的三个重要参数高压坪的三个重要参数：1 1：坪宽坪宽:坪越宽坪越宽,仪器受高压波动的影响越仪器受高压波动的影响越 小小,因此坪越宽越好。因此坪越宽越好。2 2：坪斜：坪斜:坪斜越小坪斜越小,输出计数随高压变化越输出计数随高压变化越 小小,因此坪斜越小越好。因此坪斜越小越好。3 3：坪高：坪高:坪越低坪越低,要求的高压越低要求的高压越低,高压低，高压低，由高压产生的噪音也越小由高压产生的噪音也越小,同时对仪器的同时对仪器的 绝缘要求越低。因此坪越低越好绝缘要求越低。因此坪越低越好 。2828精选精选PPTPPT补偿中子仪器的高压电源的负载接近无穷大。补偿中子仪器的高压电源的负载接近无穷大。因此仪器通电后，即使关掉电源，在高压隔因此仪器通电后，即使关掉电源，在高压隔直电容和滤波电容上残留的高压电位无法形直电容和滤波电容上残留的高压电位无法形成回路释放，因此调校过程中容易造成人体成回路释放，因此调校过程中容易造成人体触电。另外，如果用万用表和示波器测量该触电。另外，如果用万用表和示波器测量该点的电位和波形，则会烧坏万用表和示波器。点的电位和波形，则会烧坏万用表和示波器。连接探测器输出的信号线必须尽可能短，以连接探测器输出的信号线必须尽可能短，以避免不必要的信号衰减。避免不必要的信号衰减。探测器使用调试注意事项探测器使用调试注意事项仪器探测器仪器探测器2929精选精选PPTPPT 仪器探测器仪器探测器He-3He-3正比计数管是一种高灵敏的正比计数管是一种高灵敏的热中子探测器，由于管内填充的气压较高，所以热中子探测器，由于管内填充的气压较高，所以在调校使用过程中要轻拿轻放，不能碰撞，以免在调校使用过程中要轻拿轻放，不能碰撞，以免损坏管内的阳极丝。在焊接过程中，严禁用力拨损坏管内的阳极丝。在焊接过程中，严禁用力拨动动He-3He-3探测器的引线端，否则会造成探测器的引线端，否则会造成He-3He-3气体泄气体泄漏而不能正常工作。在给漏而不能正常工作。在给He-3He-3管供电时，应先检管供电时，应先检查供电电压，防止长、短源距的高压接反，否则查供电电压，防止长、短源距的高压接反，否则长源距长源距1600V1600V左右的高压加在短源距探测器上，左右的高压加在短源距探测器上，就有可能造成短源距探测器高压冲击损坏。就有可能造成短源距探测器高压冲击损坏。探测器使用调校注意事项探测器使用调校注意事项仪器探测器仪器探测器3030精选精选PPTPPT 补补偿偿中中子子探探测测器器结结构构参参数数主主要要包包括括：He3He3计计数数管管尺尺寸寸、长长短短源源距距、屏屏蔽蔽材材料料及及厚厚度度等等。分分析析这这些些参参数数对对测测量量结结果果的的影影响响，对对设设计计高高精精度度、高高可可靠靠补补偿偿中中子子测测井井仪仪器器具具有有重重要要指指导导意意义义。本本文文在在实实际际测测量量实实验验基基础础上上，讨讨论论探探测测器器结结构构参参数数及及测量器件的选取。测量器件的选取。仪器探测器仪器探测器3131精选精选PPTPPTHe-3He-3管管 对对同同样样的的测测量量地地层层而而言言，补补偿偿中中子子He-3He-3管管直直径径越越大大，热热中中子子吸吸收收截截面面就就越越大大，计计数数率率就就越越高高，统统计计涨涨落落越越小小。现现今今有有许许多多种种He-3He-3管管，有有国国产产的的，也也有有进进口口的的。现现将将基基本本情情况况列列表如下：表如下：规格规格型号型号尺尺 寸寸温温 度度RS-P4-1808-RS-P4-1808-20220257.2203.6mm57.2203.6mm175175RS-P4-1004-RS-P4-1004-20120131.8101.8mm31.8101.8mm175175RS-P4-1808-RS-P4-1808-22922957.2200mm57.2200mm175175RS-P4-0804-RS-P4-0804-20120125.4100mm25.4100mm17517563355mm63355mm 31.8130mm31.8130mm仪器探测器仪器探测器3232精选精选PPTPPT仪器探测器仪器探测器屏蔽材料屏蔽材料 CSU CSU 补补偿偿中中子子中中，在在长长源源距距He-3He-3管管与与短短源源距距He-3He-3管管之之间间、短短源源距距He-3He-3管管和和中中子子源源之之间间使使用用了了氟氟化化硼硼砂砂棒棒。氟氟化化硼硼砂砂棒棒长长度度为为5-7mm,5-7mm,直直径径稍稍大大于于He-3He-3管管管管子子直直径径，镉镉片片厚厚度度为为2mm2mm。氟氟化化硼硼由由于于硼硼的的俘俘获获截截面面大大，可可以以吸吸收收快快中中子子减减速速后后形形成成的的直直射射热热中中子子，放放出出散散射射伽伽马马射射线线，而而在在硼硼砂砂棒棒后后加加2mm2mm镉镉片片可可以以吸吸收收散散射射的的伽伽马马射射线线。屏屏蔽蔽材材料料一一方方面面阻阻挡挡和和隔隔离离非非探探测测区区域域直直射射热热中中子子进进入入长长短短He-3He-3管管；另另一一方方面面通通过过阻阻挡挡无无用用热热中中子子进进入入，提提高高了了对对来来自自地地层层的的热热中中子子测测量量灵灵敏敏度，同时对降低地层热中子的漏计几率也有益处。度，同时对降低地层热中子的漏计几率也有益处。3333精选精选PPTPPT源距源距 探探测测器器源源距距是是探探测测器器系系统统重重要要参参数数之之一一，一一是是与与测测量量灵灵敏敏度度有有关关，二二是是与与仪仪器器的的探探测测深深度度有有关关，探探测测深深度度与与长长源源距距数数值值相相同同。下下面面列列出出SchlumbergerSchlumberger的的CSUCSU补补偿偿中中子子和和West West Atlas Atlas 的的CLS3700CLS3700补偿中子探测器源距等参数。补偿中子探测器源距等参数。参数参数仪器仪器长源距长源距短源距短源距差差 值值探测探测深度深度CSUCSU63.5mm63.5mm38.5mm38.5mm25mm25mm63.5mm63.5mmCLS3700CLS370052mm52mm33mm33mm19mm19mm52mm52mm国产补偿中国产补偿中子子与国外与国外2 2家公司源距值基本相同或相近家公司源距值基本相同或相近仪器探测器仪器探测器3434精选精选PPTPPT结构参数与测量灵敏度的关系结构参数与测量灵敏度的关系 补补偿偿中中子子测测量量灵灵敏敏度度表表示示在在标标称称的的孔孔隙隙度度测测量量范范围围内内测测量量时时，短短源源距距计计数数率率与与长长源源距距计计数数率率之之比比R R的的变变化化范范围围，换换句句话话说说就就是是单单位位孔孔隙隙度度变变化化产产生生的的R R比比值值变变化化。下下面面给给出出CSUCSU补补偿偿中中子子刻刻度度数数据据及及依依据据数数据据得得出出的的刻刻度度图图版版。N NL L为为长长源源距距He-3He-3管管计计数数率率，N NS S为为短短源源距距He-3He-3管管计计数数率率，R R为为 N NS S/N/NL L，RR为区间测量灵敏度。为区间测量灵敏度。仪器探测器仪器探测器3535精选精选PPTPPT补偿中子补偿中子A A仪器刻度数据（屏蔽材料尼龙仪器刻度数据（屏蔽材料尼龙,长短源距分频分别长短源距分频分别1616和和3232）井号井号仪器仪器M36M36M1M1M31M31M2M2M33M33M3M3M26M26M6M6100P.U.35.7P.U.25.2P.U.16.5P.U.14.2P.U.8.8P.U.6.8P.U.1.0P.U.ANL205.2531.6723.21102.41273.6163019373704NS4259778294011145912569139521498521601R20.75514.639812.99910.3949.8738.5597.7365.832R0.09510.15630.29940.22650.24330.41150.3283R2=0.99960204060801000510152025仪器探测器仪器探测器3636精选精选PPTPPT仪器电路简介仪器电路简介 仪器的电子线路由探测器、放大测量电路、仪器的电子线路由探测器、放大测量电路、低压电源和高压电源电路等组成。低压电源和高压电源电路等组成。He-3He-3探探测测器器输输出出的的脉脉冲冲，经经电电荷荷灵灵敏敏放放大大器器放放大大，甄甄别别器器甄甄别别掉掉噪噪声声后后，输输入入到到分分频频器器中中分分频频，分分频频后后的的信信号号由由电电路路成成形形器器将将它它形形成等宽等幅的脉冲，然后输出到信号传输电路。成等宽等幅的脉冲，然后输出到信号传输电路。仪器分为长、短两个源距道，补偿仪器分为长、短两个源距道，补偿中子两道电路完全相同。探测到的地层中子信号中子两道电路完全相同。探测到的地层中子信号为为0.5uv1.5mv0.5uv1.5mv之间连续分布。放大器放大倍数之间连续分布。放大器放大倍数为为32003200倍。为了减小电路功耗，分频系数定为倍。为了减小电路功耗，分频系数定为8 8分频。分频。3737精选精选PPTPPT电路原理电路原理 电子线路由探测器、放大测量电路、低压电源和高压电源电路电子线路由探测器、放大测量电路、低压电源和高压电源电路等组成。等组成。探测器鉴别器放大器分频器整形输出-12V 12V 补偿中子仪器工作原理框图补偿中子仪器工作原理框图高压电源 输入 输出 仪器电路简介仪器电路简介3838精选精选PPTPPT高压电路高压电路仪器电路简介仪器电路简介3939精选精选PPTPPT 高压部分采用的是高压部分采用的是HVC175PB12-02HVC175PB12-02超小型电源超小型电源模块。它可带模块。它可带7M7M以上负载，且可开路（相当负载为无以上负载，且可开路（相当负载为无穷大）使用。负载电阻越大，高压输出的纹波就越小，穷大）使用。负载电阻越大，高压输出的纹波就越小，中子仪器高压输出纹波中子仪器高压输出纹波30mV30mV。高高压压模模块块的的输输入入电电压压为为12V12V，输输出出电电压压最最高高为为+2000V+2000V，工作电流小于，工作电流小于30mA30mA。输出电流为。输出电流为250A250A。高压模块的输出电压由高压模块的输出电压由2 2个电阻来调节，如图，个电阻来调节，如图，R17R17调节长源距的输出高压，此电压一般调节在调节长源距的输出高压，此电压一般调节在1550V1700V1550V1700V之间，再由之间，再由R19R19调节短源距高压，此电压调节短源距高压，此电压一般选在一般选在+1100V1250V+1100V1250V，实际工作电压由探测器的坪，实际工作电压由探测器的坪曲线决定曲线决定 高压电路高压电路仪器电路简介仪器电路简介4040精选精选PPTPPT放大电路放大电路仪器电路简介仪器电路简介4141精选精选PPTPPT放大电路由HA2620运算放大器组成。放大电路由放大电路由HA2620HA2620运算放大器组成。运算放大器组成。HA2620HA2620具具有有高高速速、低低噪噪等等相相关关特特性性，温温度度可可达达175175，放放大大后后的的波波形形失失真真较较小小，放放大大倍倍数数受受温温度度影响很小。影响很小。放放大大电电路路的的入入口口信信号号为为0.5uv1.5mv0.5uv1.5mv范范围围内内连连续续分分布布,脉脉冲冲宽宽度度小小于于5us5us的的随随机机信信号号。调调节节电电阻阻R4R4、R6R6可可以以改改变变放放大大器器的的放放大大倍倍数数。信信号号经经过过放放大大后后，输出信号为输出信号为4V4V的正弦信号。的正弦信号。放大电路放大电路仪器电路简介仪器电路简介4242精选精选PPTPPT信号处理电路信号处理电路仪器电路简介仪器电路简介4343精选精选PPTPPT放大器输出的信号经LM111鉴别。放大器输出的信号可以从TP1观测点观测到。调节电阻R9可以改变门槛电位的高低。仪器选用的门槛电位为：1.9V。观察点为：TP3;正负电源的观测点分别为TP5和TP6。CD4520为分频器。为防止电缆漏计和消除整形电路可能产生的阻塞现象，所以采取了分频措施。信号模块的分频数不能在外部选择，中子长、短源距电路都选用八分频。分频后信号输出的观测点为TP2。各个观测点的信号波形详见4.4的内容。放大器输出的信号经LM111鉴别。放大器输出的信号可以从TP1观测点观测到。调节电阻R9可以改变门槛电位的高低。仪器选用的门 放放大大器器输输出出的的信信号号经经LM111LM111鉴鉴别别。放放大大器器输输出出的的信信号号可可以以从从TP1TP1观观测测点点观观测测到到。调调节节电电阻阻R9R9可可以以改改变变门门槛槛电电位位的的高高低低。仪仪器器选选用用的的门门槛槛电电位位为为：1.9V1.9V。观观察察点点为为：TP3;TP3;正正负负电电源源的的观观测测点点分分别别为为TP5TP5和和TP6TP6。CD4520CD4520为为分分频频器器。为为防防止止电电缆缆漏漏计计和和消消除除整整形形电电路路可可能能产产生生的的阻阻塞塞现现象象，所所以以采采取取了了分分频频措措施施。信信号号模模块块的的分分频频数数不不能能在在外外部部选选择择，中中子子长长、短短源源距距电电路路都都选选用用八八分分频。分频后信号输出的观测点为频。分频后信号输出的观测点为TP2TP2。信号处理电路信号处理电路仪器电路简介仪器电路简介4444精选精选PPTPPT仪器刻度仪器刻度 刻度的概念刻度的概念 一级刻度原理一级刻度原理 车间刻度原理车间刻度原理 现场刻度器使用注意事项现场刻度器使用注意事项4545精选精选PPTPPT6.4.1HCT补偿中子密封源室结构(1)图66所示为HCT补偿中子密封源室结构示意图。在图66中，1仪器下接头；2中子源室；3源室销；4源室销挡圈；5两个定位螺钉。HCT补偿中子密封源室结构示意图在图中，在图中，1 1仪器下接头；仪器下接头；2 2中子源室；中子源室；3 3源室销；源室销；4 4源室销源室销挡圈；挡圈；5 5两个定位螺钉。具体见培训教材两个定位螺钉。具体见培训教材 仪器刻度仪器刻度4646精选精选PPTPPT图图所所示示为为HCTHCT补补偿偿中中子子密密封封源源安安装装示示意意图图，图图中中所所示示的的源源室室销销已已被被源源室室销销挡挡圈圈卡卡住住。将将中中子子源源装装入入中中子源室，然后旋入两个定位螺钉即可。子源室，然后旋入两个定位螺钉即可。仪器刻度仪器刻度4747精选精选PPTPPT 仪器刻度，就是仪器刻度，就是一方面一方面要把仪器测井时要把仪器测井时输出的脉冲信号与地层孔隙度之间建立一个输出的脉冲信号与地层孔隙度之间建立一个误差尽可能小的数学计算公式。误差尽可能小的数学计算公式。另一方面另一方面：由于建立的这个计算公：由于建立的这个计算公式是固定的，但仪器经过长时间使用、维修式是固定的，但仪器经过长时间使用、维修后各项性能会发生变化。那么在仪器性能发后各项性能会发生变化。那么在仪器性能发生变化时，需要对仪器的这一变化进行校正。生变化时，需要对仪器的这一变化进行校正。上述两个过程都称为仪器的刻度。上述两个过程都称为仪器的刻度。刻度的概念刻度的概念仪器刻度仪器刻度4848精选精选PPTPPT 补补偿偿中中子子仪仪器器长长、短短源源距距的的两两道道计计数数率率的的比比值值R R与与地地层层孔孔隙隙度度的的对对数数之之间间有有非非常常近近似似直直线线的的关关系系。可可以以将将补补中中-R-R计算公式表达为：计算公式表达为：Ln=a*R+b.Ln=a*R+b.但由于各方面因素的影响，但由于各方面因素的影响，这条直线并不直，而是一条曲线。为了这条直线并不直，而是一条曲线。为了减小误差，需要根据仪器减小误差，需要根据仪器-R-R关系曲关系曲线的具体形态，用相应的数学公式来描线的具体形态，用相应的数学公式来描述。述。一级刻度原理一级刻度原理仪器刻度仪器刻度4949精选精选PPTPPT仪器设备准备：地面设备的准备、井下仪器的准备。仪器设备准备：地面设备的准备、井下仪器的准备。确保地面和井下仪工作正常，将井下仪与地面系统确保地面和井下仪工作正常，将井下仪与地面系统正确连接好。正确连接好。测量仪器的记录点，做好深度标记，保证仪器刻度测量仪器的记录点，做好深度标记，保证仪器刻度时的记录点对准刻度井的地层中点。时的记录点对准刻度井的地层中点。将工作正常的仪器吊入刻度井中，要求保证良好的将工作正常的仪器吊入刻度井中，要求保证良好的贴壁效果，并将仪器的计录点对准刻度井的中间位贴壁效果，并将仪器的计录点对准刻度井的中间位置。置。给仪器供电，观察仪器本底计数率，其本底计数率给仪器供电，观察仪器本底计数率，其本底计数率长源距为长源距为0-2/30s 0-2/30s 为正常值。短源距计数率为正常值。短源距计数率0/30s0/30s为正常值。为正常值。一级刻度步骤一级刻度步骤仪器刻度仪器刻度5050精选精选PPTPPT仪仪器器工工作作正正常常后后，装装上上强强20Ci20Ci的的中中子子强强源源，并并开开始始读读数数。每每个个数数为为3030秒秒的的积积累累计计数数，并并求求取取平平均均值值。仪仪器器应应采采取取不不同同方方位位反反复复测测量量，然然后后取取其其平平均值，以减少因标准井本身不均匀而造成的误差。均值，以减少因标准井本身不均匀而造成的误差。记录仪器的计数率，记的数据越多越好。补偿中记录仪器的计数率，记的数据越多越好。补偿中子仪的计数率数据有如下两个规律：刻度井标定子仪的计数率数据有如下两个规律：刻度井标定的孔隙度越大，计数率越小刻度井标定的孔隙度的孔隙度越大，计数率越小刻度井标定的孔隙度越大，仪器的两道计数率比值越大，仪器的两道计数率比值R R越大。越大。(R=Ns/(R=Ns/NlNl。)。一级刻度步骤一级刻度步骤仪器刻度仪器刻度5151精选精选PPTPPT仪器刻度仪器刻度 将将每每口口井井的的孔孔隙隙度度、计计数数率率比比值值R R整整理理出出对对应应的的表表格格。然然后后在在直直角角坐坐标标系系画画出出各各个个点点，注注：比比值值R R=NS NS/NLNL。横横坐坐标标为为比比值值R R，纵纵坐坐标标为为孔孔隙隙度度。将将各各个个点点描描成成曲曲线线，根根据据曲曲线线的的形形状状，用用相相应应的的数数学学公公式式来来表表达达。补补中中-R-R计计算算公公式式一一般般采采用用三三次曲线方程。即：次曲线方程。即：a*R a*R3 3+b*R+b*R2 2 +c*R+d+c*R+d 式中的式中的a a、b b、c c、d d为仪器刻度中所需要求出的常为仪器刻度中所需要求出的常数。数。5252精选精选PPTPPT 仪器经过一级刻度后，仪器的信号仪器经过一级刻度后，仪器的信号就与地层的孔隙度之间建立了一个数学就与地层的孔隙度之间建立了一个数学函数关系。但这个关系并不是永远有效函数关系。但这个关系并不是永远有效的，因为仪器经过长时间的使用、维修的，因为仪器经过长时间的使用、维修以及更换元器件后，仪器的各项性能将以及更换元器件后，仪器的各项性能将发生变化。这时，原来的数学函数关系发生变化。这时，原来的数学函数关系就不能准确的反应出地层的孔隙度。为就不能准确的反应出地层的孔隙度。为了校正这个误差，仪器采用了车间刻度了校正这个误差，仪器采用了车间刻度的概念。的概念。车间刻度车间刻度仪器刻度仪器刻度5353精选精选PPTPPT 车间采用一点刻度方法，对仪器的变化车间采用一点刻度方法，对仪器的变化量进行校正。其原理是：在仪器刚刚经过一量进行校正。其原理是：在仪器刚刚经过一级刻度后，我们认为仪器处于理想的状态，级刻度后，我们认为仪器处于理想的状态，此时仪器的计数率与地层孔隙度之间的数学此时仪器的计数率与地层孔隙度之间的数学函数关系是正确的。此时将仪器对现场刻度函数关系是正确的。此时将仪器对现场刻度器的反应记录下来。仪器经过一段时间后如器的反应记录下来。仪器经过一段时间后如果发生了变化，那么仪器对现场刻度器的反果发生了变化，那么仪器对现场刻度器的反应值将发生变化。通过对这两次变化数值的应值将发生变化。通过对这两次变化数值的处理，可以对仪器性能的变化进行校正。处理，可以对仪器性能的变化进行校正。车间刻度原理车间刻度原理仪器刻度仪器刻度5454精选精选PPTPPT将将仪仪器器平平放放在在1 1米米高高的的支支架架上上，通通电电工工作作正正常常后后，按所给定的位置，正确放好现场刻度检查器。按所给定的位置，正确放好现场刻度检查器。给给仪仪器器通通电电，记记录录好好现现场场刻刻度度器器在在正正常常位位置置情情况况下下仪仪器器的的计计数数率率。此此计计数数率率可可以以随随时时来来检检测测仪器工作是否正常。将该计数率的比值仪器工作是否正常。将该计数率的比值R R存档。存档。仪仪器器经经过过维维修修或或经经过过长长时时间间使使用用后后，再再重重复复上上述述两两个个步步骤骤，得得到到的的计计数数率率的的比比值值定定义义为为R*R*，取取刻刻度度系系数数K K，令令：K K=R R/R*R*，那那么么 R R =K K R*R*将上述公式代入将上述公式代入 a*Ra*R3 3+b*R+b*R2 2 +c*R+d+c*R+d 车间刻度步骤车间刻度步骤仪器刻度仪器刻度5555精选精选PPTPPT 仪器刻度检查器应放置在仪器的固定位仪器刻度检查器应放置在仪器的固定位 置，不能随意变动。置，不能随意变动。仪器刻度检查器的中子源调节口对准仪仪器刻度检查器的中子源调节口对准仪 器上端。器上端。仪器的支架不能低于仪器的支架不能低于1 1米高度，否则测米高度，否则测 得的计数率数据将会增加。尤其在现场得的计数率数据将会增加。尤其在现场 下井前仪器在低支架上，刻度时计数率下井前仪器在低支架上，刻度时计数率 将会增加明显。将会增加明显。使用现场刻度器的注意事项使用现场刻度器的注意事项仪器刻度仪器刻度5656精选精选PPTPPT仪器刻度仪器刻度两点刻度法两点刻度法 设刻度装置的两个刻度点分别为刻度点设刻度装置的两个刻度点分别为刻度点I I和刻度点和刻度点IIII。设理想测井仪器对两个刻度点的响应值为：设理想测井仪器对两个刻度点的响应值为：N NLILI，N NSISI；N NLIILII，N NSIISII；N NL L=N=NLILI+N+NLIILII；NNS S=N=NSISI+N+NSIISII N NL L=N=NLILI-N-NLIILII；NNS S=N=NSISI-N-NSIISII 设实际测井仪器对两个刻度点的响应值为：设实际测井仪器对两个刻度点的响应值为：n nlIlI，n nsIsI和和n nLIILII,n,nsIIsII则有如下关系式成立：则有如下关系式成立：n nlI lI =a=aL L+b+bL L N NLILI n nLIILII=a=aL L+b+bL L N NLIILII n nsIsI =a =aS S+b+bS S N NSISI n nsIIsII=a=aS S+b+bS S N NSISI 根据上述关系式可以求出参数根据上述关系式可以求出参数a a和和b b。那么，实际的测井仪器就和。那么，实际的测井仪器就和理想的测井仪器建立了确定的换算关系，这就是两点刻度法。理想的测井仪器建立了确定的换算关系，这就是两点刻度法。刻度原理刻度原理仪器刻度仪器刻度5757精选精选PPTPPT仪器刻度仪器刻度两点刻度法两点刻度法仪器刻度仓刻度主体注水孔排水孔支架二级刻度器示意图二级刻度器示意图仪器刻度仪器刻度5858精选精选PPTPPT 左图为江汉油田左图为江汉油田XXXX井江汉测井研究所放射性组合测井仪与井江汉测井研究所放射性组合测井仪与CSUCSU仪器对比仪器对比实例；右图为油田实例；右图为油田XXXX井江汉测井研究所密度、中子仪器与井江汉测井研究所密度、中子仪器与37003700仪器对比实仪器对比实例。例。仪器测井曲线对比图仪器测井曲线对比图5959精选精选PPTPPT谢 谢！6060精选精选PPTPPT此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！