專(zhuān)利名稱：蛙跳式中子管靶壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田領(lǐng)域脈沖中子測(cè)井的一種方法，尤其是蛙跳式中 子管靶壓控制方法。
背景技術(shù)：
采用脈沖調(diào)制的加速器中子源的測(cè)井方法簡(jiǎn)稱為脈沖中子測(cè)井。 脈沖中子測(cè)井是指利用中子與地層相互作用的各種效應(yīng)，來(lái)研究鉆井 地質(zhì)剖面的一類(lèi)測(cè)井方法。它是利用巖石的一種特性，即巖石中的含 氫量來(lái)研究巖石性質(zhì)和孔隙度等地質(zhì)問(wèn)題。測(cè)井時(shí)中子發(fā)生器向地層
發(fā)射能量為14 MeV的中子，經(jīng)過(guò)非彈性散射、彈性散射和俘獲輻射
等相互作用過(guò)程，生成可供測(cè)量的超熱中子和次生Y射線。在這些過(guò) 程中，探測(cè)器周?chē)闹凶臃植紶顩r，以及中子被俘獲后所放出的伽馬 射線強(qiáng)度，與儀器周?chē)膸r石性質(zhì)，特別是巖石的含氫量有關(guān)，而儲(chǔ) 集層的含氫量又取決于它的孔隙度，因此，脈沖中子測(cè)井是目前廣泛 使用的一種孔隙度測(cè)井?，F(xiàn)今發(fā)展比較成熟的脈沖中子測(cè)井方法所形 成的商業(yè)化測(cè)井儀器種類(lèi)與型號(hào)很多，而中子發(fā)生器則是儀器的核心 部件。
中子發(fā)生器作為小型加速器中子源，具有輕便、可移動(dòng)、單色性 好、基本上無(wú)Y本底、使用安全、無(wú)輻射危害等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是中 子發(fā)生器可依據(jù)一定的外部觸發(fā)信號(hào)發(fā)射脈沖中子，多年來(lái)在核測(cè)井 領(lǐng)域中發(fā)揮了獨(dú)到的作用。隨著測(cè)井技術(shù)的飛速發(fā)展，中子發(fā)生器技 術(shù)也得到了很大的提高，由最初的大直徑，逐漸發(fā)展成小直徑、長(zhǎng)壽 命、耐高溫、高產(chǎn)額并且可以批量生產(chǎn)的消耗性產(chǎn)品，而中子管是中 子發(fā)生器的關(guān)鍵部件。
在脈沖中子測(cè)井過(guò)程中，中子管為低頻中子管，產(chǎn)額較高，為
2Xl()8個(gè)/秒。其工作方式如下每次發(fā)射時(shí)間為1 10s，然后間隔 記錄10 60s。較高的中子產(chǎn)額保證了在這種發(fā)射頻率下仍然能夠得 到較高的記數(shù)率，也減短了中子管所需的使用時(shí)間，增加了其使用壽 命。但是由于經(jīng)常會(huì)有中子管被擊穿的現(xiàn)象，現(xiàn)有的中子管的使用壽命平均僅為50 70小時(shí)，中子管壽命的長(zhǎng)短取決于靶壓的高低，高 耙壓會(huì)減短中子管的使用壽命，現(xiàn)有的中子管靶壓控制方法大多是一 次性將靶壓升高到所需數(shù)值，靶壓突然增高，容易造成中子管擊穿， 而較低的靶壓能夠得到較長(zhǎng)的使用壽命，因此，對(duì)中子管靶壓控制是 獲得較長(zhǎng)使用時(shí)間的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的中子管由于靶壓突然增高造成中子管擊穿的不 足，本發(fā)明提供一種蛙跳式中子管靶壓控制方法，該蛙跳式中子管靶 壓控制方法具有靶壓逐漸增高從而避免中子管被擊穿、延長(zhǎng)中子管使 用壽命的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種蛙跳式中子管靶壓控制方法，對(duì)測(cè)井
儀器進(jìn)行供電，加電穩(wěn)定后，將儀器穩(wěn)壓電流調(diào)高至108 240mA， 待儀器穩(wěn)定后逐步加靶壓至10 20KV;當(dāng)陽(yáng)極電流由正常的70 90 yA降至60 70uA時(shí)，停止加耙壓；經(jīng)過(guò)60 90s，陽(yáng)極電流恢復(fù) 到正常的70 90uA后再加靶壓，靶壓加到60 80KV后，觀察陽(yáng)極 電流，陽(yáng)極電流恢復(fù)正常的70 90yA，然后將儀器工作界面切換到 水流狀態(tài)，進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)井。
本發(fā)明具有如下有益效果由于采用上述方案，靶壓分段逐步加 高，每次都在陽(yáng)極電流穩(wěn)定后再加靶壓，這樣能夠合理控制中子管陽(yáng) 極電流，避免了一次將中子管靶壓打飽，造成中子管陽(yáng)極、靶極過(guò)度 消耗，從而延長(zhǎng)了中子管使用壽命；同時(shí)蛙跳式中子管靶壓控制方法 能有效避免在加靶壓過(guò)程中造成的中子產(chǎn)額的過(guò)度消耗，提高使用效 率。


附圖1是本發(fā)明中子管的結(jié)構(gòu)示意附圖2、 3、 4是本發(fā)明中子管各工作狀態(tài)時(shí)顯示界面的參數(shù)
附圖5是陽(yáng)極與靶壓對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線；
附圖6是不同靶壓時(shí)中子產(chǎn)額與靶壓的關(guān)系附圖7是陽(yáng)極電流與燈絲電流的關(guān)系附圖8、 9是應(yīng)用本發(fā)明所述的方法的測(cè)井儀器顯示界面；
附圖IO、 11、 12是應(yīng)用現(xiàn)有方法的測(cè)井儀器顯示界面。圖中1-陽(yáng)極，2-玻璃腔體，3-靶極，4-加速腔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明-
圖1所示為該發(fā)明所用中子管的結(jié)構(gòu)，中子管包括離子源、加
速腔4、靶極3、以及氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并將上述部件密封在一個(gè)陶瓷 或玻璃腔體2內(nèi)，形成一個(gè)小型的特種電真空器件。中子管實(shí)質(zhì)上是 一種小型的加速器，其性能決定著中子發(fā)生器的產(chǎn)額、壽命、穩(wěn)定性 等諸多指標(biāo)。工作時(shí)高壓電源產(chǎn)生平均電壓為60 80KV的直流高壓 加于靶極3上，離子源電流電源產(chǎn)生的電壓加于離子源的陽(yáng)極1上， 燈絲加熱気儲(chǔ)存器釋放氘氣，在離子源內(nèi)電離成氘離子吸出，經(jīng)加速 腔4加速后，以約80 100keV的能量打到靶極3上，與靶極3的氚 產(chǎn)生氘一氚反應(yīng)，產(chǎn)生14 MeV的快中子。
為了避免了一次將中子管耙壓打飽，造成中子管陽(yáng)極、耙極過(guò)度 消耗，這里提供一種蛙跳式中子管耙壓控制方法，包括以下步驟首 先，按照常規(guī)要求組裝、連接好測(cè)井儀器，測(cè)井中中子管供電要分階 段進(jìn)行，對(duì)儀器進(jìn)行供電后，當(dāng)測(cè)井儀器界面各參數(shù)顯示穩(wěn)定后，表 明儀器加電穩(wěn)定，此時(shí)將儀器穩(wěn)壓電流調(diào)高至108 240mA，確保中 子管供電的連續(xù)性，待測(cè)井儀器界面各參數(shù)穩(wěn)定后逐步加大靶壓至 10 20KV，靶壓經(jīng)初步釋放，產(chǎn)生少量的氘一氚反應(yīng)，如附圖2所示； 由于耙壓及陽(yáng)極電流變化迅速，因此要認(rèn)真觀察陽(yáng)極電流的變化，由 于有了少量的氘一氚反應(yīng)，陽(yáng)極的氘離子有輕度的釋出，陽(yáng)極電流由 正常的70 90uA，降至60 70uA，這時(shí)停止加靶壓，大約在60S 90S后，陽(yáng)極電流恢復(fù)到正常的70 90uA后達(dá)到平衡狀態(tài)，即陽(yáng)極 電流基本上保持穩(wěn)定不動(dòng)，這時(shí)中子管內(nèi)部的氘一氚反應(yīng)是平衡的， 然后再加靶壓，如附圖3所示。靶壓加到60 80KV正常后，這時(shí)產(chǎn) 生較高的高能中子束，認(rèn)真觀察陽(yáng)極電流，陽(yáng)極電流恢復(fù)正常的70 90uA，此過(guò)程只有2秒，因此要求操作者精神要高度集中，小心控 制儀器穩(wěn)壓電流不能為零，使中子管內(nèi)部的氣壓逐步適應(yīng)高靶壓帶來(lái) 的沖擊，穩(wěn)定輸出高能中子，然后將儀器工作界面切換到水流狀態(tài)， 進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)井，如附圖4所示。應(yīng)用該方法進(jìn)行的中子測(cè)井，中子發(fā) 射時(shí)序穩(wěn)定，無(wú)雜波、無(wú)突變，記錄周期清晰、無(wú)干擾，提高了測(cè)井的效率和準(zhǔn)確性。
原有的中子管工作時(shí)，為了保證管內(nèi)氣壓的穩(wěn)定通常采用監(jiān)視中 子管燈絲電流的變化來(lái)調(diào)節(jié)管內(nèi)的工作氣壓，目的是使中子管產(chǎn)額穩(wěn) 定。分析認(rèn)為采用監(jiān)視中子管的陽(yáng)極電流變化來(lái)調(diào)整燈絲電流更為合 理，陽(yáng)極電流或靶壓的變化能直接引起中子產(chǎn)額的變化，只有陽(yáng)極電 流和靶壓穩(wěn)定了，中子產(chǎn)額自然就穩(wěn)定了。靶壓與陽(yáng)極電流的對(duì)應(yīng)關(guān)
系見(jiàn)附圖5，通過(guò)觀察陽(yáng)極電流的變化即可來(lái)判斷中子管耙壓的變化 是否合理。由于中子管采用的離子源的工作狀態(tài)由磁場(chǎng)強(qiáng)度、陽(yáng)極電 壓和靶壓等因素決定的，對(duì)中子產(chǎn)額的影響是相對(duì)固定的。而氣壓與 陽(yáng)極電流成一定正比例的變化，直接影響離子源的工作狀態(tài)。中子管 在溫度變化時(shí)管內(nèi)靶壓有變化，也影響中子管工作的穩(wěn)定性，因此可 通過(guò)調(diào)節(jié)耙壓控制中子管的工作狀態(tài)，在不同耙壓時(shí)中子產(chǎn)額和靶壓 的關(guān)系如附圖6，圖中曲線l、 2、 3分別為不同靶壓范圍時(shí)中子產(chǎn)額 隨靶壓的變化曲線，曲線1靶壓為60-80KV、曲線2靶壓為40-50KV、 曲線3靶壓為10-20KV，由圖可以看出，靶壓越小，靶壓的變化對(duì)中 子產(chǎn)額的影響越小。工作時(shí)中子管的靶壓控制是通過(guò)控制燈絲的加熱 電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，陽(yáng)極電流與燈絲電流的關(guān)系如附圖7，由圖可以看出 中子管出氣后燈絲電流的微小變化都會(huì)引起陽(yáng)極電流的很大變化，從 而引起靶壓的變化，因此當(dāng)加到給定靶壓時(shí)，只需要通過(guò)調(diào)整燈絲電 流來(lái)控制陽(yáng)極電流從而就能調(diào)整中子產(chǎn)額，實(shí)現(xiàn)中子發(fā)生器的自動(dòng)控 制。
下面對(duì)應(yīng)用蛙跳式中子管靶壓控制方法的中子發(fā)射與沒(méi)有應(yīng)用 該方法所記錄的界面進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明應(yīng)用蛙跳式中子管靶壓控 制方法的優(yōu)點(diǎn)
① 應(yīng)用蛙跳式中子管耙壓控制方法的中子發(fā)射時(shí)序穩(wěn)定，無(wú)雜
波、無(wú)突變，如附圖8所示；
② 應(yīng)用蛙跳式中子管耙壓控制方法的記錄周期清晰、無(wú)干擾，如
附圖9所示；
③ 沒(méi)有應(yīng)用蛙跳式中子管靶壓控制方法的供電過(guò)程中，容易造成
記錄波形雜亂，無(wú)法正常工作，如附圖10所示；
④ 沒(méi)有應(yīng)用蛙跳式中子管靶壓控制方法的中子管的陽(yáng)極漂移，變化較大時(shí)造成記錄曲線漂移，無(wú)法正常工作，如附圖ll所示；
⑤沒(méi)有應(yīng)用蛙跳式中子管靶壓控制方法的陽(yáng)極和靶極不穩(wěn)定，造 成通信出現(xiàn)極大值，需要重新調(diào)整陽(yáng)極與靶壓之間的關(guān)系，如附圖 12所示。
權(quán)利要求
1、一種蛙跳式中子管靶壓控制方法，包括測(cè)井儀器的組裝、連接，其特征在于對(duì)測(cè)井儀器進(jìn)行供電，加電穩(wěn)定后，將儀器穩(wěn)壓電流調(diào)高至108～240mA，待儀器穩(wěn)定后逐步加靶壓至10～20KV；當(dāng)陽(yáng)極電流由正常的70～90μA降至60～70μA時(shí)，停止加靶壓；經(jīng)過(guò)60～90s，陽(yáng)極電流恢復(fù)到正常的70～90μA后再加靶壓，靶壓加到60～80KV后，觀察陽(yáng)極電流，當(dāng)陽(yáng)極電流恢復(fù)正常的70～90μA，然后將儀器工作界面切換到水流狀態(tài)，進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)井。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蛙跳式中子管靶壓控制方法。主要解決現(xiàn)有的中子管由于靶壓突然增高造成中子管擊穿的問(wèn)題。其特征在于對(duì)測(cè)井儀器進(jìn)行供電，加電穩(wěn)定后，將儀器穩(wěn)壓電流調(diào)高至108～240mA，待儀器穩(wěn)定后逐步加靶壓至10～20kV；當(dāng)陽(yáng)極電流由正常的70～90μA降至60～70μA時(shí)，停止加靶壓；經(jīng)過(guò)60～90s，陽(yáng)極電流恢復(fù)到正常的70～90μA后再加靶壓，靶壓加到60～80kV后，觀察陽(yáng)極電流，陽(yáng)極電流恢復(fù)正常的70～90μA，然后將儀器工作界面切換到水流狀態(tài)，進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)井。該發(fā)明具有靶壓逐漸增高從而避免中子管被擊穿、延長(zhǎng)中子管使用壽命的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B44/00GK101525996SQ20091007183
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者于秀娟, 包有權(quán), 榮 夏, 徐海濤, 王曉龍, 江 陳 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司