本發(fā)明涉及一種用于地層參數(shù)測量的中子爆發(fā)及測量時序控制方法。

背景技術(shù)：

測井作為研究地球物理特性、測量地球物理參數(shù)的重要方法，在石油、天然氣、煤、金屬等礦產(chǎn)資源的勘探開發(fā)以及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的補償中子測井和密度測井需要使用連續(xù)發(fā)射高能射線的高強度化學放射源，在測井人員的身體健康以及測井環(huán)境的安全保護等方面都存在較大問題，極大地限制了測井技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)的測井方法需要使用高強度化學放射源的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于地層參數(shù)測量的中子爆發(fā)及測量時序控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種用于地層參數(shù)測量的中子爆發(fā)及測量時序控制方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】控制中子發(fā)生器產(chǎn)生中子爆發(fā)；

2】每隔1μs測量一次中子、伽馬射線計數(shù)(一個時間道)，持續(xù)測量10次后關(guān)停中子發(fā)生器中子爆發(fā)；

3】每隔1μs測量一次伽馬射線計數(shù)，持續(xù)測量40次后完成一個快脈沖周期；測得的50道中子、伽瑪時間譜用于計算井眼流體Σ(熱中子宏觀捕獲界面)；

4】重復執(zhí)行步驟1-3】，直至完成30個快脈沖周期；

5】控制中子發(fā)生器產(chǎn)生中子爆發(fā)；

6】每隔20μs測量一次中子、伽馬射線計數(shù)(一個時間道)，持續(xù)測量5次后關(guān)停中子發(fā)生器中子爆發(fā)；

7】每隔20μs測量一次中子、伽馬射線計數(shù)，持續(xù)測量45次后完成一個慢脈沖周期；測得的50道中子、伽瑪時間譜用于計算地層Σ(熱中子宏觀捕獲界面)；

8】重復執(zhí)行步驟1-7】，直至完成48個慢脈沖周期；

9】每隔1ms測量一次活化伽馬本地計數(shù)，持續(xù)測量5次后關(guān)停中子發(fā)生器中子爆發(fā)。完成一個完整的組合測量周期(125ms)。

中子爆發(fā)的產(chǎn)生與關(guān)停由中子發(fā)生器陽極高壓的開啟與關(guān)斷來控制。

在中子爆發(fā)期和停歇期同時測量其中兩個伽瑪探頭的脈沖幅度，累積成伽瑪能譜，用于譜分析、化學元素分析等。

同時記錄其中兩個伽馬探測器的中子爆發(fā)期總計數(shù)，比值用于計算地層密度，即中子伽馬密度；其中兩個熱中子探測器記錄中子總計數(shù)，比值用于計算熱中子孔隙度和最佳熱中子孔隙度等等。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明采用可控脈沖中子發(fā)生器進行地層參數(shù)測量，不使用高強度的化學源，提高了測井儀器的安全性，滿足了環(huán)境安全保護和人員健康防護的要求。

(2)本發(fā)明通過精準控制中子發(fā)生器的中子爆發(fā)及測量時序，可以同時準確測量中子孔隙度、地層的巖石電子密度、地層熱中子宏觀捕獲截面∑以及元素含量等等參數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中子爆發(fā)及測量時序示意圖。

圖2為本發(fā)明脈沖時序?qū)崿F(xiàn)方式示意圖。

圖3為本發(fā)明中子發(fā)生器陽極高壓開啟控制時序示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的用于地層參數(shù)測量的中子爆發(fā)及測量時序控制方法是通過精準控制中子發(fā)生器的中子爆發(fā)及測量時序來實現(xiàn)的。參見圖1，該時序共包括三個部分。由于熱中子隨時間衰減存在著井眼貢獻與地層貢獻這個固有問題，設(shè)計的中子發(fā)射時序是這樣的：組合包括用于記錄處理井眼信息的快脈沖中子爆發(fā)周期，又包括用于記錄地層信息的慢脈沖爆發(fā)周期。圖1上部顯示了一個50μs的快脈沖周期，其中中子爆發(fā)約10μs，每1μs測量一次伽馬射線計數(shù)，共有50道計數(shù)。中間部分，經(jīng)過30個快脈沖周期，共持續(xù)30×50μs＝1.5ms，產(chǎn)生一個慢脈沖周期，共1000μs，其中中子爆發(fā)約100μs，停止900us，這段時間測量地層Σ，共50道計數(shù)，每道20μs，其中后40道是主要測量計算地層Σ窗，這樣快慢脈沖周期組成一個長周期持續(xù)2.500ms。圖1底部顯示，經(jīng)過48個長周期，即經(jīng)過120.00ms，脈沖爆發(fā)停止5.00ms，這段時間用于測量地層的活化伽馬本底計數(shù)，共5道，每道1.00ms。

該測量方法除用三個中子探測器，三個伽馬探測器記錄上述時間道計數(shù)之外，還同時實現(xiàn)其它復雜的測量：在長周期地層Σ時間窗內(nèi)，分析伽馬信號脈沖幅度，累積成俘獲伽馬能譜，用于地層化學元素分析；同時記錄其中兩個伽馬探測器的中子爆發(fā)期總計數(shù)，比值用于計算地層密度，即中子伽馬密度；其中兩個熱中子探測器記錄中子計數(shù)，比值用于計算熱中子孔隙度和最佳熱中子孔隙度等等。

在連續(xù)地層參數(shù)測量的模式下，直接控制中子發(fā)生器靶壓的方式將導致開啟、關(guān)閉時間常數(shù)太長，因此本發(fā)明中控制脈沖中子發(fā)生器中子的爆發(fā)與停止是依靠控制中子發(fā)生器陽極高壓的關(guān)斷與開啟的模式來完成，實現(xiàn)方式如圖2所示。

參見圖3，中子發(fā)生器的爆發(fā)是由陽極高壓的有和沒有控制的，而陽極高壓的有無是由RSON、RSOFF、LSON、LSOFF四個控制脈沖控制的。由于場效應(yīng)管，變壓器等元件的固有時間常數(shù)的緣故，陽極高壓脈沖寬度T需小于120μs，超過120μs的高壓脈沖，每隔120μs再啟動一個RSON脈沖。陽極高壓脈沖后沿，為保證高壓銳截至，同時啟動高壓泄放脈沖LSON。關(guān)斷時間大于120μs的也必須每隔120μs啟動一個LSOFF、RSOFF脈沖。