補(bǔ)償中子儀器長短源距計(jì)數(shù)率比值的相關(guān)性分析

田文新，毋學(xué)平，鄭 波，陳 梅，王鳳軍

(中國石油測井有限公司華北事業(yè)部 河北 廊坊 065007)

0 引 言

補(bǔ)償中子儀器二級刻度是在標(biāo)準(zhǔn)的二級刻度筒中進(jìn)行的，在刻度點(diǎn)上采集長短源距的計(jì)數(shù)率計(jì)算比值，然后與刻度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)比值進(jìn)行比較[1，2]。在補(bǔ)償中子儀器進(jìn)行二級刻度過程中，經(jīng)常出現(xiàn)長短源距計(jì)數(shù)率比值超差的問題，也就是儀器刻度的實(shí)際比值超出標(biāo)準(zhǔn)比值的誤差范圍。其結(jié)果造成刻度返工，重復(fù)裝源。即加大了裝源人員放射性照射劑量，又增加了刻度成本。為了進(jìn)一步減少刻度返工的次數(shù)，提高補(bǔ)償中子儀器二級刻度一次成功率，我們開展補(bǔ)償中子儀器長短源距計(jì)數(shù)率比值的相關(guān)性分析。也就是找出補(bǔ)償中子儀器使用校驗(yàn)源的長短源距計(jì)數(shù)率的響應(yīng)數(shù)據(jù)，與二級刻度長短源距計(jì)數(shù)率的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析校驗(yàn)源得到的長短源距計(jì)數(shù)率比值與二級刻度得到的長短源距計(jì)數(shù)率的比值的相關(guān)性。通過調(diào)整校驗(yàn)源的長短源距計(jì)數(shù)率滿足補(bǔ)償中子儀器二級刻度比值在誤差范圍之內(nèi)。

1 補(bǔ)償中子二級刻度的原理

補(bǔ)償中子二級刻度使用標(biāo)準(zhǔn)的刻度裝置，該裝置的刻度點(diǎn)孔隙度已知，長短源距計(jì)數(shù)率的比值已知。例如，某測井基地Eilog-05補(bǔ)償中子刻度裝置標(biāo)準(zhǔn)比值為6.149。儀器在刻度點(diǎn)響應(yīng)的比值與標(biāo)準(zhǔn)比值進(jìn)行比較，在誤差范圍內(nèi)，刻度合格；超出誤差范圍，刻度結(jié)果就不符合要求，需要對補(bǔ)償中子儀器進(jìn)行調(diào)校，重新刻度。儀器的二級刻度過程如下：將儀器插入刻度筒內(nèi)，將源倉露出刻度筒的端面，安裝中子源。20Ci的Am-Be中子源安裝好以后，將儀器推入刻度筒內(nèi)，儀器供電預(yù)熱30 min后，地面系統(tǒng)開始采樣。讀取長短源距180 s的平均計(jì)數(shù)率，計(jì)算出長短源距計(jì)數(shù)率的比值R。儀器進(jìn)行校正，與刻度裝置的標(biāo)準(zhǔn)比值進(jìn)行比較[3，4]。該刻度裝置補(bǔ)償中子儀器長短源距計(jì)數(shù)率比值R的范圍要求在5.867～6.459之間。比值R的計(jì)算公式：

式中，Nl為刻度點(diǎn)長源距計(jì)數(shù)率；Ns為刻度點(diǎn)短源距計(jì)數(shù)率。

2 校驗(yàn)源檢查儀器的操作方法

2.1 校驗(yàn)源在補(bǔ)償中子儀器上放置的位置

對于CNLT5420補(bǔ)償中子儀器：短源距探測器位置是中間銅環(huán)靠上130 mm，長源距探測器位置是中間銅環(huán)靠上420 mm，如圖1所示。在儀器的外殼上做好標(biāo)記。校驗(yàn)源放置在長短源距探測器的中心位置，得到的長短源距計(jì)數(shù)率才具有一致性和可比性。

圖1 校驗(yàn)源放置位置圖

2.2 校驗(yàn)源檢查儀器操作方法

儀器供電預(yù)熱30 min，滿足探測器、電子線路器件、高壓供電的工作穩(wěn)定性的要求。使用刻度程序采集長短源距計(jì)數(shù)率。采樣時(shí)間180 s，記錄3組采集的長短源距計(jì)數(shù)率，求取平均值。計(jì)算校驗(yàn)源長短源距計(jì)數(shù)率的比值R1，做好記錄[5]。

2.3 建立校驗(yàn)源數(shù)據(jù)與二級刻度數(shù)據(jù)列表

二級刻度之前用校驗(yàn)源對儀器進(jìn)行檢查，記錄長短源距計(jì)數(shù)率，計(jì)算比值R1。二級刻度過程中記錄儀器得出的長短源距計(jì)數(shù)率，計(jì)算比值R2。查找規(guī)律，從而找出每支儀器校驗(yàn)源對于長短源距探測器計(jì)數(shù)率響應(yīng)數(shù)據(jù)和二級刻度長、短源距探測器計(jì)數(shù)率響應(yīng)數(shù)據(jù)。建立儀器校驗(yàn)源檢查數(shù)據(jù)和二級刻度數(shù)據(jù)列表。表1為某支補(bǔ)償中子儀器用校驗(yàn)源檢查的數(shù)據(jù)，校驗(yàn)源檢查完成以后，立即對儀器進(jìn)行二級刻度，表2是該儀器對應(yīng)的二級刻度數(shù)據(jù)。

表1 校驗(yàn)源的檢查數(shù)據(jù)

表2 對應(yīng)的二級刻度數(shù)據(jù)

3 分析長、短源距計(jì)數(shù)率比值相關(guān)性

分析表1和表2的數(shù)據(jù)可以看出，校驗(yàn)源得出的長短源距計(jì)數(shù)率比值越大，相應(yīng)的二級刻度比值越大。根據(jù)這一規(guī)律，可以得出結(jié)論，校驗(yàn)源得出的長短源距計(jì)數(shù)率比值與二級刻度比值有一定的對應(yīng)關(guān)系。利用這種對應(yīng)關(guān)系，用校驗(yàn)源檢查儀器得出的長短源距計(jì)數(shù)率比值來推算二級刻度的比值。

從表1和表2中可以看出，校驗(yàn)源檢查的比值為0.228 2和0.225 8時(shí)，二級刻度時(shí)的比值分別為5.731 1和5.807 9，超過了二級刻度標(biāo)準(zhǔn)比值的誤差范圍。校驗(yàn)源檢查的比值為0.233 7和0.242 6時(shí)，二級刻度時(shí)的比值分別為5.982 5和6.039 2，在誤差范圍內(nèi)。

根據(jù)表1和表2可以建立校驗(yàn)源長短源距計(jì)數(shù)率比值與二級刻度長短源距計(jì)數(shù)率比值數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系圖，如圖2所示。

圖2 校驗(yàn)源比值與二級刻度比值對應(yīng)關(guān)系圖

該圖以二級刻度長短源距計(jì)數(shù)率比值為X軸，以校驗(yàn)源長短源距計(jì)數(shù)率的比值為Y軸。兩者的關(guān)系近似于直線，二級刻度比值增大時(shí)，校驗(yàn)源比值增大。從圖中可以看出：該儀器校驗(yàn)源比值在0.232～0.248之間時(shí)，二級刻度的K值在5.912 5～6.405 2范圍內(nèi)，滿足刻度要求。對補(bǔ)償中子儀器檢查時(shí)，校驗(yàn)源計(jì)數(shù)率的比值要在0.232～0.248之間，這樣二級刻度比值就不會超差。按照這一規(guī)律用校驗(yàn)源檢查其它補(bǔ)償中子儀器，分別建立校驗(yàn)源檢查的長短源距計(jì)數(shù)率比值數(shù)據(jù)，保證二級刻度比值滿足誤差要求。

4 結(jié)束語

通過開展用校驗(yàn)源檢查的長短源距計(jì)數(shù)率比值與二級刻度長短源距計(jì)數(shù)率比值相關(guān)性分析，找到了一種控制補(bǔ)償中子儀器刻度超差的方法，可以較好地指導(dǎo)補(bǔ)償中子儀器二級刻度，有效地解決補(bǔ)償中子儀器刻度返工的問題，提高了補(bǔ)償中子二級刻度的成功率。

[1] 黃隆基．核測井原理[M]．北京：石油大學(xué)出版社，2000:78-91.

[2] 洪有密．測井原理與綜合解釋[M]．東營：石油大學(xué)出版社，1993: 121-126.

[3] 中國石油測井有限公司. Eilog放射性測井儀器刻度手冊[Z]. 2007:7-8.

[4] 駱慶鋒，葉 凡，解 琪,等．影響CNLT5420補(bǔ)償中子測井儀比值的因素分析[J]．石油儀器，2008，22(2):45-46.

[5] 劉效武，吳少威，史國發(fā)，等．CNLT5420補(bǔ)償中子測井儀刻度及測井解釋影響因素校正[J]．石油儀器，2012，26(1): 78-79.