伽马能谱测井仪自稳谱装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测井领域，尤其涉及准确测量放射性矿物含量的伽马能谱测井仪的自 稳谱装置和方法。
【背景技术】
[0002] 自然伽马能谱测井是在钻孔内对岩石自然伽马射线进行能谱测量与分析，分别测 定地层内铀、钍、钾含量来研宄井剖面地层性质的测井方法。目前，国内伽马能谱测井仪在 石油工业的应用主要是通过自然伽马能谱测井所测量的铀、钍、钾含量来识别岩性、研宄沉 积环境、生油层，寻找储集层，确定粘土含量等目的。伽马能谱测井仪自稳谱精度决定了核 素含量的解算精度。伽马能谱测井不同于车载伽马谱仪、航空伽马谱仪，后者在自动稳谱 方面主要针对温度引起的谱漂移问题，采用天然钾元素 4°K的1.460MeV光电峰和2°8T1的 2. 614MeV光电峰等作为基准进行稳谱，优点是没有自稳源引起的本底干扰。而钻孔中进行 伽马能谱测量，晶体探测器更接近围岩矿体，放射性强度大，而且变化剧烈，要求自动稳谱 反应迅速，对于薄矿层尤其如此。测井仪谱漂内在的影响因素主要是由光电倍增管和晶体 探测器引起的；光电倍增管的增益随温度、高压的波动以及伽马脉冲计数率的变化而变化； 晶体探测器的光输出随环境温度的升高输出脉冲幅度降低。在传统的伽马能谱仪中，多采 用附加参考源的稳谱方法，根据特定能量的光电峰对应道址变化而实时加以调整。传统稳 谱方法存在精度低、稳谱响应速度慢的缺点。
【发明内容】
[0003] 技术问题
[0004] 本发明的目的是提供一种伽马能谱测井仪的自稳谱装置和方法，提高稳谱精度和 速度。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明的伽马能谱测井仪的自动稳谱装置，如图1所示，包括自稳参考源、晶体探 测器、高压模块控制单元、高压模块、光电倍增管、温度探测器单元、自稳系数计算单元、自 稳谱数据采集单元。温度探测器单元检测光电倍增管的环境温度，产生温度信号，自稳系 数计算单元根据温度信号产生第一自稳系数，高压模块控制单元根据第一自稳系数调节高 压模块的输出电压，用于驱动光电倍增管，对由温度引起的谱漂移进行自稳；晶体探测器探 测自稳参考源产生的伽马射线，产生的探测信号输入到经过温度自稳的光电倍增管进行放 大，光电倍增管输出信号经过自稳谱数据采集单元采集后，自稳系数计算单元根据自稳谱 数据采集单元采集的自稳谱数据计算第二自稳系数，输入到高压模块控制单元，用于调节 高压模块的输出电压，驱动光电倍增管，对自稳源本底、钻孔中接近晶体探测器的围岩矿体 照射、高压波动以及伽马脉冲计数率等引起的谱漂移进行精确实时自稳。
[0007] 根据本发明的自动稳谱装置，其中自稳参考源为133Ba。
[0008] 根据本发明的自动稳谱装置，其中选择自稳源133Ba的356keV能峰作为计算第二 自稳系数的基准峰，根据该基准峰漂移计算第二自稳系数。
[0009] 根据本发明的自动稳谱装置，选择自稳参考源133Ba的356keV基准峰的如下能窗 作为稳谱能窗，第一能窗N1，能谱范围为83?250keV，相应道址为11-22 (512道）；第二 能窗N2,能谱范围为250?356keV，相应道址为23-47 (512道）；第三能窗N3,能谱范围为 356?4311?^，相应道址为48-59(512道）；第四能窗财，能谱范围为431?5531?^，相应 道址为60-78(512道）。
[0010] 根据本发明的自动稳谱装置，第二自稳谱系数CFF' = [(N2-Nc0r)-N3]/
[(N2-Ncor)+N3]，Ncor= [Nl-N4]/3,脚标代表相应能窗能谱范围的高能谱端点道址和低 能谱端点道址。
[0011] 根据本发明的自动稳谱装置，闪烁晶体探测器采用BG0(鍺酸铋）。
[0012] 根据本发明的自动稳谱装置，如图1所示，其中自稳谱数据采集单元由放大整形 单元、A/D转换单元、自稳谱数据累计单元构成。光电倍增管的输出信号经过放大整形单元 预处理后，进行A/D转换，输入到自稳谱数据累计单元进行自稳谱数据累计。
[0013] 根据本发明的自动稳谱装置，还包括自稳周期控制单元，自稳谱数据采集单元在 自稳周期内累计自稳谱数据。
[0014] 根据本发明的自动稳谱装置，还包括自稳阈值设置单元和自稳谱漂判断单元，自 稳谱漂判断单元判断自稳谱数据累计单元在自稳周期内的累计自稳谱数据是否大于自稳 阈值，如果大于，则自稳系数计算单元计算第二自稳系数；否则，第二自稳系数为零。
[0015] 根据本发明的自动稳谱装置，第二自稳系数阀值为0. 5-10%，最好为1%。
[0016] 根据本发明的自动稳谱装置，自稳周期为2_8s，较好为3_5s，最好为4s。
[0017] 根据本发明的自动稳谱装置，当矿体的铀含量很高时，使用增强133Ba参考源。
[0018] 根据本发明的自动稳谱装置，当矿体的铀含量很高时，进一步在BG0晶体外加一 个Pb-Sn组合屏以吸收低能y射线。
[0019] 技术效果
[0020] 经理论计算和实际测试，结果表明根据本发明的自稳谱装置和方法大幅度提高了 自稳控制精度。
【附图说明】
[0021] 附图1为本发明的自稳谱装置的方块图；
[0022] 附图2为自稳参考源133Ba的356keV能峰的各能窗计数率的比例关系图；
[0023] 附图3为根据本发明第一实施例的自稳装置工作流程图；
[0024] 附图4为本发明的自稳谱装置第一实施例的稳谱效果图；
[0025] 附图4(a)为伽马能谱测井仪无自稳时温度引起的谱漂；
[0026] 附图4(b)为伽马能谱测井仪具有本发明第一实施例的自稳装置时温度引起的谱 漂；
[0027] 附图5(a)示出未使用Pb-Sn组合屏时强低能散射Y射线对133Ba自稳能峰的干 扰；
[0028] 附图5 (b)示出使用Pb-Sn组合屏后强低能散射Y射线对133Ba自稳能峰的干扰。
[0029] 实施例1
[0030] 根据本发明的伽马能谱测井仪自稳谱装置第一实施例方块图如图1所示，包括自 稳参考源 133Ba、晶体探测器BGO、光电倍增管CR124、温度传感器AD7416、高压模块控制单 元、高压模块、自稳谱系数计算单元和自稳谱数据采集单元。高压模块控制单元由基准源 X60008、数字电位器X9119、驱动与缓冲放大器LM358组成。高压模块由+12V电压源、倍压 电路、稳压电路组成。高压模块单元将直流低压+12V电源通过倍压方式提升至一千伏左右 的稳定性高和纹波小的高压、小电流直流电源，提供给光电倍增管CR124。温度传感器置于 能谱测井仪内部靠近光电倍增管端侧，用于感测环境温度，产生温度信号，自稳系数计算单 元根据温度信号计算第一自稳系数，高压模块控制单元