专利名称：蛙跳式中子管靶压控制方法
技术领域：
本发明涉及油田领域脉冲中子测井的一种方法，尤其是蛙跳式中 子管靶压控制方法。
背景技术：
采用脉冲调制的加速器中子源的测井方法简称为脉冲中子测井。 脉冲中子测井是指利用中子与地层相互作用的各种效应，来研究钻井 地质剖面的一类测井方法。它是利用岩石的一种特性，即岩石中的含 氢量来研究岩石性质和孔隙度等地质问题。测井时中子发生器向地层
发射能量为14 MeV的中子，经过非弹性散射、弹性散射和俘获辐射
等相互作用过程，生成可供测量的超热中子和次生Y射线。在这些过 程中，探测器周围的中子分布状况，以及中子被俘获后所放出的伽马 射线强度，与仪器周围的岩石性质，特别是岩石的含氢量有关，而储 集层的含氢量又取决于它的孔隙度，因此，脉冲中子测井是目前广泛 使用的一种孔隙度测井。现今发展比较成熟的脉冲中子测井方法所形 成的商业化测井仪器种类与型号很多，而中子发生器则是仪器的核心 部件。
中子发生器作为小型加速器中子源，具有轻便、可移动、单色性 好、基本上无Y本底、使用安全、无辐射危害等诸多优点，尤其是中 子发生器可依据一定的外部触发信号发射脉冲中子，多年来在核测井 领域中发挥了独到的作用。随着测井技术的飞速发展，中子发生器技 术也得到了很大的提高，由最初的大直径，逐渐发展成小直径、长寿 命、耐高温、高产额并且可以批量生产的消耗性产品，而中子管是中 子发生器的关键部件。
在脉冲中子测井过程中，中子管为低频中子管，产额较高，为
2Xl()8个/秒。其工作方式如下每次发射时间为1 10s，然后间隔 记录10 60s。较高的中子产额保证了在这种发射频率下仍然能够得 到较高的记数率，也减短了中子管所需的使用时间，增加了其使用寿 命。但是由于经常会有中子管被击穿的现象，现有的中子管的使用寿命平均仅为50 70小时，中子管寿命的长短取决于靶压的高低，高 耙压会减短中子管的使用寿命，现有的中子管靶压控制方法大多是一 次性将靶压升高到所需数值，靶压突然增高，容易造成中子管击穿， 而较低的靶压能够得到较长的使用寿命，因此，对中子管靶压控制是 获得较长使用时间的关键。
发明内容
为了克服现有的中子管由于靶压突然增高造成中子管击穿的不 足，本发明提供一种蛙跳式中子管靶压控制方法，该蛙跳式中子管靶 压控制方法具有靶压逐渐增高从而避免中子管被击穿、延长中子管使 用寿命的特点。
本发明的技术方案是 一种蛙跳式中子管靶压控制方法，对测井
仪器进行供电，加电稳定后，将仪器稳压电流调高至108 240mA， 待仪器稳定后逐步加靶压至10 20KV;当阳极电流由正常的70 90 yA降至60 70uA时，停止加耙压；经过60 90s，阳极电流恢复 到正常的70 90uA后再加靶压，靶压加到60 80KV后，观察阳极 电流，阳极电流恢复正常的70 90yA，然后将仪器工作界面切换到 水流状态，进行生产测井。
本发明具有如下有益效果由于采用上述方案，靶压分段逐步加 高，每次都在阳极电流稳定后再加靶压，这样能够合理控制中子管阳 极电流，避免了一次将中子管靶压打饱，造成中子管阳极、靶极过度 消耗，从而延长了中子管使用寿命；同时蛙跳式中子管靶压控制方法 能有效避免在加靶压过程中造成的中子产额的过度消耗，提高使用效 率。
附图1是本发明中子管的结构示意附图2、 3、 4是本发明中子管各工作状态时显示界面的参数
附图5是阳极与靶压对应关系曲线；
附图6是不同靶压时中子产额与靶压的关系附图7是阳极电流与灯丝电流的关系附图8、 9是应用本发明所述的方法的测井仪器显示界面；
附图IO、 11、 12是应用现有方法的测井仪器显示界面。图中1-阳极，2-玻璃腔体，3-靶极，4-加速腔。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明-
图1所示为该发明所用中子管的结构，中子管包括离子源、加
速腔4、靶极3、以及气压调节系统，并将上述部件密封在一个陶瓷 或玻璃腔体2内，形成一个小型的特种电真空器件。中子管实质上是 一种小型的加速器，其性能决定着中子发生器的产额、寿命、稳定性 等诸多指标。工作时高压电源产生平均电压为60 80KV的直流高压 加于靶极3上，离子源电流电源产生的电压加于离子源的阳极1上， 灯丝加热気储存器释放氘气，在离子源内电离成氘离子吸出，经加速 腔4加速后，以约80 100keV的能量打到靶极3上，与靶极3的氚 产生氘一氚反应，产生14 MeV的快中子。
为了避免了一次将中子管耙压打饱，造成中子管阳极、耙极过度 消耗，这里提供一种蛙跳式中子管耙压控制方法，包括以下步骤首 先，按照常规要求组装、连接好测井仪器，测井中中子管供电要分阶 段进行，对仪器进行供电后，当测井仪器界面各参数显示稳定后，表 明仪器加电稳定，此时将仪器稳压电流调高至108 240mA，确保中 子管供电的连续性，待测井仪器界面各参数稳定后逐步加大靶压至 10 20KV，靶压经初步释放，产生少量的氘一氚反应，如附图2所示； 由于耙压及阳极电流变化迅速，因此要认真观察阳极电流的变化，由 于有了少量的氘一氚反应，阳极的氘离子有轻度的释出，阳极电流由 正常的70 90uA，降至60 70uA，这时停止加靶压，大约在60S 90S后，阳极电流恢复到正常的70 90uA后达到平衡状态，即阳极 电流基本上保持稳定不动，这时中子管内部的氘一氚反应是平衡的， 然后再加靶压，如附图3所示。靶压加到60 80KV正常后，这时产 生较高的高能中子束，认真观察阳极电流，阳极电流恢复正常的70 90uA，此过程只有2秒，因此要求操作者精神要高度集中，小心控 制仪器稳压电流不能为零，使中子管内部的气压逐步适应高靶压带来 的冲击，稳定输出高能中子，然后将仪器工作界面切换到水流状态， 进行生产测井，如附图4所示。应用该方法进行的中子测井，中子发 射时序稳定，无杂波、无突变，记录周期清晰、无干扰，提高了测井的效率和准确性。
原有的中子管工作时，为了保证管内气压的稳定通常采用监视中 子管灯丝电流的变化来调节管内的工作气压，目的是使中子管产额稳 定。分析认为采用监视中子管的阳极电流变化来调整灯丝电流更为合 理，阳极电流或靶压的变化能直接引起中子产额的变化，只有阳极电 流和靶压稳定了，中子产额自然就稳定了。靶压与阳极电流的对应关
系见附图5，通过观察阳极电流的变化即可来判断中子管耙压的变化 是否合理。由于中子管采用的离子源的工作状态由磁场强度、阳极电 压和靶压等因素决定的，对中子产额的影响是相对固定的。而气压与 阳极电流成一定正比例的变化，直接影响离子源的工作状态。中子管 在温度变化时管内靶压有变化，也影响中子管工作的稳定性，因此可 通过调节耙压控制中子管的工作状态，在不同耙压时中子产额和靶压 的关系如附图6，图中曲线l、 2、 3分别为不同靶压范围时中子产额 随靶压的变化曲线，曲线1靶压为60-80KV、曲线2靶压为40-50KV、 曲线3靶压为10-20KV，由图可以看出，靶压越小，靶压的变化对中 子产额的影响越小。工作时中子管的靶压控制是通过控制灯丝的加热 电流来实现的，阳极电流与灯丝电流的关系如附图7，由图可以看出 中子管出气后灯丝电流的微小变化都会引起阳极电流的很大变化，从 而引起靶压的变化，因此当加到给定靶压时，只需要通过调整灯丝电 流来控制阳极电流从而就能调整中子产额，实现中子发生器的自动控 制。
下面对应用蛙跳式中子管靶压控制方法的中子发射与没有应用 该方法所记录的界面进行对比，进一步说明应用蛙跳式中子管靶压控 制方法的优点
① 应用蛙跳式中子管耙压控制方法的中子发射时序稳定，无杂
波、无突变，如附图8所示；
② 应用蛙跳式中子管耙压控制方法的记录周期清晰、无干扰，如
附图9所示；
③ 没有应用蛙跳式中子管靶压控制方法的供电过程中，容易造成
记录波形杂乱，无法正常工作，如附图10所示；
④ 没有应用蛙跳式中子管靶压控制方法的中子管的阳极漂移，变化较大时造成记录曲线漂移，无法正常工作，如附图ll所示；
⑤没有应用蛙跳式中子管靶压控制方法的阳极和靶极不稳定，造 成通信出现极大值，需要重新调整阳极与靶压之间的关系，如附图 12所示。
权利要求
1、一种蛙跳式中子管靶压控制方法，包括测井仪器的组装、连接，其特征在于对测井仪器进行供电，加电稳定后，将仪器稳压电流调高至108～240mA，待仪器稳定后逐步加靶压至10～20KV；当阳极电流由正常的70～90μA降至60～70μA时，停止加靶压；经过60～90s，阳极电流恢复到正常的70～90μA后再加靶压，靶压加到60～80KV后，观察阳极电流，当阳极电流恢复正常的70～90μA，然后将仪器工作界面切换到水流状态，进行生产测井。
全文摘要
本发明涉及一种蛙跳式中子管靶压控制方法。主要解决现有的中子管由于靶压突然增高造成中子管击穿的问题。其特征在于对测井仪器进行供电，加电稳定后，将仪器稳压电流调高至108～240mA，待仪器稳定后逐步加靶压至10～20kV；当阳极电流由正常的70～90μA降至60～70μA时，停止加靶压；经过60～90s，阳极电流恢复到正常的70～90μA后再加靶压，靶压加到60～80kV后，观察阳极电流，阳极电流恢复正常的70～90μA，然后将仪器工作界面切换到水流状态，进行生产测井。该发明具有靶压逐渐增高从而避免中子管被击穿、延长中子管使用寿命的特点。
文档编号E21B44/00GK101525996SQ20091007183
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者于秀娟, 包有权, 荣 夏, 徐海涛, 王晓龙, 江 陈 申请人:大庆油田有限责任公司