專利名稱：一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及核測井技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置。
背景技術(shù)：
核測井技術(shù)是隨著當(dāng)代核技術(shù)的發(fā)展和石油、煤炭、地質(zhì)礦產(chǎn)等對核測井技術(shù)發(fā)展的需要而迅速發(fā)展起來的尖端測井技術(shù)之一。隨著人工射線源技術(shù)、傳感器技術(shù)、測量技術(shù)、信息處理技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，核測井技術(shù)也在不斷的發(fā)展，特別是元素俘獲能譜測井(Flemental Capture Spectroscopy，縮寫為ECS)的出現(xiàn)，為解決復(fù)雜儲層巖性識別、 計算巖石礦物骨架密度、確定儲層物性參數(shù)、研究沉積環(huán)境和地層對比等問題提供了一種新的解決問題的途徑，具有良好的應(yīng)用前景。本世紀(jì)，法國斯倫貝謝公司向中國市場推出了新型的地層元素測井儀器ECS，該儀器利用快中子與地層中的原子核發(fā)生非彈性散射碰撞及熱中子被俘獲的原理，通過解譜和氧化物閉合模型得到地層中主要造巖元素(Si、Ca、狗、Al、S、Ti、Cl、Cr、Gd等)的相對百分含量，并應(yīng)用聚類分析、因子分析等方法定量求解地層的礦物含量。元素俘獲能譜測井解釋的包括3個核心步驟1)利用各元素標(biāo)準(zhǔn)譜對地層原始測量譜進行刻度，通過解譜獲得各種元素的產(chǎn)額；幻基于“氧閉合”原理將元素的產(chǎn)額轉(zhuǎn)化為組成地層巖石的各元素重量百分含量；幻通過建立地層元素與地層礦物之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系， 將元素的重量百分含量換算成各種礦物的重量百分含量，實現(xiàn)巖性識別和巖石骨架參數(shù)計算的目的。其中的關(guān)鍵技術(shù)難點在于如何在實驗室模擬測井裝置條件下準(zhǔn)確獲得各種元素標(biāo)準(zhǔn)俘伽馬能譜，進而對地層原始測量譜進行刻度，這是建立元素俘獲能譜測井完整處理解釋方法的基本所在。通過文獻調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)到目前為止，國際上尚沒有各種常見造巖礦物在測井條件下其標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜測量結(jié)果的公開報道。盡管一些公司在某些非公開場合和宣傳材料上展示了諸如硅、鈣和鈦等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜，但經(jīng)對比研究發(fā)現(xiàn)這些譜線與國際原子能機構(gòu)核數(shù)據(jù)庫中提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相差較大。在國內(nèi)，以往的研究雖然在實驗室建立了某幾種元素(如硅、鈣、鐵)的測量方案和試驗方法，但整體缺乏系統(tǒng)性，因而很大程度上制約了元素俘獲能譜測井測井技術(shù)在中國的發(fā)展和應(yīng)用。同時，更為關(guān)鍵的是，以往試驗裝置中所采用的中子源類型和探測器的尺寸參數(shù)與元素俘獲能譜測井實際井下儀器參數(shù)相差較遠，難以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準(zhǔn)確性和精度。因此，建立一套能夠系統(tǒng)測量各元素俘獲伽馬能譜并最大程度上使得實驗測量裝置參數(shù)與實際井下儀器參數(shù)保持一致就顯得尤為重要和迫切。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，可以準(zhǔn)確測量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。[0006]本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的—種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于，包括實驗室、慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器設(shè)置在實驗室內(nèi)；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發(fā)射的快中子；所述樣品臺設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設(shè)置在該樣品臺旁側(cè)，用以瞬發(fā)伽瑪能譜；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過信號線與探測器相連，用以收集并處理探測器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進行分析。所述中子源采用Am-Be中子源。所述探測器采用BGO探測器。在實驗室內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護墻，用以隔離放射線；所述數(shù)據(jù)采集處理卡設(shè)置在所述實驗室內(nèi)，在所述石蠟防護墻的后側(cè)，受到石蠟防護墻的隔離保護。所述慢化屏蔽體呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機玻璃棒；在該有機玻璃棒的前端設(shè)置所述中子源；在該有機玻璃棒的外層圍繞有一聚乙烯層；在該聚乙烯層的外層圍繞有一含硼石蠟層；在該含硼石蠟層外包裹有鋼板；在慢化屏蔽體的射線出口處，與有機玻璃棒前端相對位置還設(shè)有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側(cè)，與所述探測器相對應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體。所述有機玻璃棒與聚乙烯層之間采用可活動設(shè)計。所述聚乙烯層呈圓柱形，而所述含硼石蠟層呈方形。所述鉛磚屏蔽體的截面為三角形；所述探測器位于該截面三角形的頂點側(cè)。通過本實用新型實施例，該測量裝置中采用的中子源類型和探測器的尺寸參數(shù)與 ECS實際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準(zhǔn)確性和精度。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 并不構(gòu)成對本實用新型的限定。在附圖中圖1為該基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為慢化屏蔽體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。圖1為該基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該測量裝置包括實驗室1、慢化屏蔽體2、中子源3、樣品臺4、探測器5、數(shù)據(jù)采集
4處理卡6、數(shù)據(jù)分析終端7。所述慢化屏蔽體2、中子源3、樣品臺4、探測器5設(shè)置在實驗室 1內(nèi)。所述中子源3放置在慢化屏蔽體2內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線。該慢化屏蔽體2，用以慢化Am-Be中子源發(fā)射的快中子以及盡可能的降低對工作人員的的中子、、輻照劑量。所述樣品臺4設(shè)置在慢化屏蔽體2的射線出口處，用以放置待測量樣品。所述探測器5設(shè)置在該樣品臺4旁側(cè)，用以瞬發(fā)伽瑪能譜。所述數(shù)據(jù)采集處理卡6通過信號線與探測器5相連，用以收集并處理探測器所采集的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)分析終端7與數(shù)據(jù)采集處理卡6相連，用以對數(shù)據(jù)采集處理卡6處理后的數(shù)據(jù)進行分析。其中，所述中子源3采用Am-Be中子源，所述探測器5采用BGO探測器(即采用 Bi4Ge3O12M料進行探測的探測器)。這樣，該測量裝置中所采用的中子源類型和探測器的尺寸參數(shù)與ECS實際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準(zhǔn)確性和精度。另外，所述數(shù)據(jù)采集處理卡6也可以被設(shè)置在所述實驗室1內(nèi)。同時，如圖1所示，在實驗室1內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護墻9，用以隔離放射線。該數(shù)據(jù)采集處理卡6設(shè)置在石蠟防護墻9的后側(cè)，受到石蠟防護墻的隔離保護。圖2為慢化屏蔽體的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該慢化屏蔽體2呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機玻璃棒11。在該有機玻璃棒11的前端設(shè)置所述中子源3。在該有機玻璃棒11的外層圍繞有一聚乙烯層12。在該聚乙烯層12的外層再圍繞有一含硼石蠟層13。在該含硼石蠟層13外包裹有鋼板14。在慢化屏蔽體2的射線出口處，與有機玻璃棒11前端相對位置還設(shè)有Al慢化層16。在慢化屏蔽體2的外側(cè)，與所述探測器5相對應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體15，以保護探測器5不受中子源發(fā)射的射線干擾。其中，為了方便實驗人員對中子源位置的調(diào)節(jié)以及對出于對實驗人員防護的目的，所述有機玻璃棒11與聚乙烯層12之間采用可活動設(shè)計。這樣，實驗人員可以站在慢化屏蔽體2的后側(cè)，通過移動有機玻璃棒11來調(diào)節(jié)位于前端中子源3的位置，以將中子源推至與樣品原子核發(fā)生作用熱中子通量最高的位置。所述聚乙烯層12呈圓柱形，而所述含硼石蠟層13呈方形。另外，為了節(jié)省材料并方便調(diào)節(jié)探測器5的位置，所述鉛磚屏蔽體15的截面被設(shè)計為三角形。探測器5位于該截面三角形的頂點側(cè)?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，在測量開始前，中子源被放置在慢化屏蔽體內(nèi)，放置好樣品后通過移動有機玻璃棒在慢化屏蔽體中的位置可以調(diào)節(jié)放置在有機玻璃棒前端中子源距離樣品臺的位置，將中子源推至與樣品原子核發(fā)生作用熱中子通量最高的位置。隨后實驗人員迅速離開實驗室，操作數(shù)據(jù)分析終端，開始測量待測樣品俘獲熱中子的伽馬能譜。測量一段時間后，實驗人員進入實驗室退回中子源，取出樣品臺中的樣品，將空的樣品臺放回相同位置重復(fù)剛才步驟測量本底伽馬能譜。測量完畢后，通過譜分析軟件扣除該本底伽馬能譜即可得到待測樣品的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。綜上所述，本實用新型設(shè)計了一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，可以準(zhǔn)確測量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標(biāo)準(zhǔn)俘獲伽馬能譜。本領(lǐng)域技術(shù)人員在此設(shè)計思想之下所做任何不具有創(chuàng)造性的改造，均應(yīng)視為在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于，包括實驗室、 慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器設(shè)置在實驗室內(nèi)；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發(fā)射的快中子；所述樣品臺設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設(shè)置在該樣品臺旁側(cè)，用以探測瞬發(fā)伽瑪能譜；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過信號線與探測器相連，用以收集并處理探測器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 所述中子源采用Am-Be中子源。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 所述探測器采用BGO探測器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 在實驗室內(nèi)還設(shè)置有一石蠟防護墻，用以隔離放射線；所述數(shù)據(jù)采集處理卡設(shè)置在所述實驗室內(nèi)，在所述石蠟防護墻的后側(cè)，受到石蠟防護墻的隔離保護。
5.如權(quán)利要求1所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于所述慢化屏蔽體呈多層結(jié)構(gòu)，其中心為有機玻璃棒；在該有機玻璃棒的前端設(shè)置所述中子源；在該有機玻璃棒的外層圍繞有一聚乙烯層；在該聚乙烯層的外層圍繞有一含硼石蠟層；在該含硼石蠟層外包裹有鋼板；在慢化屏蔽體的射線出口處，與有機玻璃棒前端相對位置還設(shè)有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側(cè)，與所述探測器相對應(yīng)的位置還設(shè)有鉛磚屏蔽體。
6.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 所述有機玻璃棒與聚乙烯層之間采用可活動設(shè)計。
7.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 所述聚乙烯層呈圓柱形，而所述含硼石蠟層呈方形。
8.如權(quán)利要求5所述的基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，其特征在于 所述鉛磚屏蔽體的截面為三角形；所述探測器位于該截面三角形的頂點側(cè)。
專利摘要本實用新型提供了一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，包括實驗室、慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器、數(shù)據(jù)采集處理卡、數(shù)據(jù)分析終端；所述中子源放置在慢化屏蔽體內(nèi)，用以產(chǎn)生中子放射線；所述樣品臺設(shè)置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設(shè)置在該樣品臺旁側(cè)；所述數(shù)據(jù)采集處理卡通過信號線與探測器相連，用以收集并處理探測器所采集的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析終端與數(shù)據(jù)采集處理卡相連，用以對數(shù)據(jù)采集處理卡處理后的數(shù)據(jù)進行分析。該測量裝置中采用的中子源類型和探測器的尺寸參數(shù)與ECS實際井下儀器參數(shù)非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準(zhǔn)確性和精度。
文檔編號G01V5/10GK202256719SQ201120389150
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者蘭長林, 馮慶付, 姚澤恩, 孔祥忠, 武宏亮, 王克文, 謝芹 申請人:中國石油天然氣股份有限公司