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
技術領域：
本實用新型涉及核測井技術領域，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：
核測井技術是隨著當代核技術的發展和石油、煤炭、地質礦產等對核測井技術發展的需要而迅速發展起來的尖端測井技術之一。隨著人工射線源技術、傳感器技術、測量技術、信息處理技術與計算機技術的發展，核測井技術也在不斷的發展，特別是元素俘獲能譜測井(Flemental Capture Spectroscopy，縮寫為ECS)的出現，為解決復雜儲層巖性識別、 計算巖石礦物骨架密度、確定儲層物性參數、研究沉積環境和地層對比等問題提供了一種新的解決問題的途徑，具有良好的應用前景。本世紀，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)利用各元素標準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額；幻基于“氧閉合”原理將元素的產額轉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換關系， 將元素的重量百分含量換算成各種礦物的重量百分含量，實現巖性識別和巖石骨架參數計算的目的。其中的關鍵技術難點在于如何在實驗室模擬測井裝置條件下準確獲得各種元素標準俘伽馬能譜，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。通過文獻調研，我們發現到目前為止，國際上尚沒有各種常見造巖礦物在測井條件下其標準俘獲伽馬能譜測量結果的公開報道。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、鈣和鈦等元素的標準俘獲伽馬能譜，但經對比研究發現這些譜線與國際原子能機構核數據庫中提供的標準數據相差較大。在國內，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，但整體缺乏系統性，因而很大程度上制約了元素俘獲能譜測井測井技術在中國的發展和應用。同時，更為關鍵的是，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與元素俘獲能譜測井實際井下儀器參數相差較遠，難以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準確性和精度。因此，建立一套能夠系統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與實際井下儀器參數保持一致就顯得尤為重要和迫切。
發明內容本實用新型的主要目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，可以準確測量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標準俘獲伽馬能譜。[0006]本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的—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、數據采集處理卡、數據分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器設置在實驗室內；所述中子源放置在慢化屏蔽體內，用以產生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發射的快中子；所述樣品臺設置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設置在該樣品臺旁側，用以瞬發伽瑪能譜；所述數據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據；所述數據分析終端與數據采集處理卡相連，用以對數據采集處理卡處理后的數據進行分析。所述中子源采用Am-Be中子源。所述探測器采用BGO探測器。在實驗室內還設置有一石蠟防護墻，用以隔離放射線；所述數據采集處理卡設置在所述實驗室內，在所述石蠟防護墻的后側，受到石蠟防護墻的隔離保護。所述慢化屏蔽體呈多層結構，其中心為有機玻璃棒；在該有機玻璃棒的前端設置所述中子源；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有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側，與所述探測器相對應的位置還設有鉛磚屏蔽體。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。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與 ECS實際井下儀器參數非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準確性和精度。
此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 并不構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結構示意圖；圖2為慢化屏蔽體的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，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結構示意圖。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、數據采集
4處理卡6、數據分析終端7。所述慢化屏蔽體2、中子源3、樣品臺4、探測器5設置在實驗室 1內。所述中子源3放置在慢化屏蔽體2內，用以產生中子放射線。該慢化屏蔽體2，用以慢化Am-Be中子源發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設置在該樣品臺4旁側，用以瞬發伽瑪能譜。所述數據采集處理卡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據。所述數據分析終端7與數據采集處理卡6相連，用以對數據采集處理卡6處理后的數據進行分析。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與ECS實際井下儀器參數非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準確性和精度。另外，所述數據采集處理卡6也可以被設置在所述實驗室1內。同時，如圖1所示，在實驗室1內還設置有一石蠟防護墻9，用以隔離放射線。該數據采集處理卡6設置在石蠟防護墻9的后側，受到石蠟防護墻的隔離保護。圖2為慢化屏蔽體的結構示意圖。如圖所示，該慢化屏蔽體2呈多層結構，其中心為有機玻璃棒11。在該有機玻璃棒11的前端設置所述中子源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前端相對位置還設有Al慢化層16。在慢化屏蔽體2的外側，與所述探測器5相對應的位置還設有鉛磚屏蔽體15，以保護探測器5不受中子源發射的射線干擾。其中，為了方便實驗人員對中子源位置的調節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之間采用可活動設計。這樣，實驗人員可以站在慢化屏蔽體2的后側，通過移動有機玻璃棒11來調節位于前端中子源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，為了節省材料并方便調節探測器5的位置，所述鉛磚屏蔽體15的截面被設計為三角形。探測器5位于該截面三角形的頂點側。基于上述結構的基于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，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節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，操作數據分析終端，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準俘獲伽馬能譜。綜上所述，本實用新型設計了一種基于Am-Be中子源的元素俘獲伽馬能譜測量裝置，可以準確測量包括硅、鈣、鐵、鉀、鈉、硫、鈦、釓等元素的標準俘獲伽馬能譜。本領域技術人員在此設計思想之下所做任何不具有創造性的改造，均應視為在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求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、數據采集處理卡、數據分析終端；所述慢化屏蔽體、中子源、樣品臺、探測器設置在實驗室內；所述中子源放置在慢化屏蔽體內，用以產生中子放射線；該慢化屏蔽體，用以慢化 Am-Be中子源發射的快中子；所述樣品臺設置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設置在該樣品臺旁側，用以探測瞬發伽瑪能譜；所述數據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據；所述數據分析終端與數據采集處理卡相連，用以對數據采集處理卡處理后的數據進行分析。
2.如權利要求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 在實驗室內還設置有一石蠟防護墻，用以隔離放射線；所述數據采集處理卡設置在所述實驗室內，在所述石蠟防護墻的后側，受到石蠟防護墻的隔離保護。
5.如權利要求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構，其中心為有機玻璃棒；在該有機玻璃棒的前端設置所述中子源；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有Al慢化層；在慢化屏蔽體的外側，與所述探測器相對應的位置還設有鉛磚屏蔽體。
6.如權利要求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計。
7.如權利要求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。
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、數據采集處理卡、數據分析終端；所述中子源放置在慢化屏蔽體內，用以產生中子放射線；所述樣品臺設置在慢化屏蔽體的射線出口處，用以放置待測量樣品；所述探測器設置在該樣品臺旁側；所述數據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據；所述數據分析終端與數據采集處理卡相連，用以對數據采集處理卡處理后的數據進行分析。該測量裝置中采用的中子源類型和探測器的尺寸參數與ECS實際井下儀器參數非常接近，可以保證各元素俘獲伽馬能譜測量的準確性和精度。
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 優先權日2011年10月13日
發明者蘭長林, 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