zgpj-d自然伽馬能譜測井講義

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1、自然伽馬能譜測井儀一、概述自然伽馬能譜測井可以測量地層的釷、鈾、鉀含量及其放射性總強度。通過這些參數(shù)可較準確地確定地層中泥質(zhì)含量、區(qū)分泥巖的粘土類型并確定其含量，藉此可以判斷巖性，研究沉積環(huán)境、生油層、尋找儲集層等。自然伽馬能譜測井方法大大提高了正確識別碳酸巖和沙巖儲集層巖相的能力，是了解地層巖性的有效手段之一。二、主要技術(shù)指標最高工作溫度：155℃，2h；最高承受壓力：140MPa；儀器外徑：90mm；儀器長度：2.73m；儀器質(zhì)量：52kg；最高測井測速：4.0m/min（推薦測速：3.0m/min）；垂直分辯率：500mm；二、主要技術(shù)指標

2、測量范圍：自然伽馬總強度：0?500API；鈾含量：0.5?10?6?20?10?6；釷含量：0.5?10?6?40?10?6；鉀含量：0.1%?10%；測量準確度：自然伽馬總強度的相對誤差為?5%；鉀含量的絕對誤差為?0.5%；鈾含量的絕對誤差為?2.0?10?6；釷含量的絕對誤差為?2.0?10?6；探測器：碘化銫晶體（φ2.0?12in）。三、原理（一）伽馬射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種形式：1.光電效應（Eγ<150keV占主要）2.康普頓散射（150keV1.02MeV）1.光電效應（E

3、γ<150keV占主要）γ光子與原子的束縛電子相互作用，其能量大于電子在原子中的結(jié)合能時，使它脫離原子，并具有一定動能，而γ光子被完全吸收。2.康普頓散射（150keV1.02MeV）當入射γ光子能量大于1.02MeV（2m0c2）時，γ光子與物質(zhì)的相互作用，可能形成一對正負電子（電子對），而其本身則完全消失。（二）常用閃爍體晶體1.碘化鈉NaI(Ti)2.碘化銫CsI(Na)3.鍺酸鉍

4、BGO（Bi14Ge3O12）常用閃爍體晶體性能比較碘化鈉碘化銫鍺酸鉍等效原子序數(shù)5054?密度（g/cm3）3.674.517.13潮解性有無無（三）伽馬射線探測過程伽馬射線→電子→電離和激發(fā)→退激→熒光→光電倍增管→脈沖信號伽馬射線能量∝脈沖信號的幅度（四）解譜方法1.剝譜法2.逆矩陣法3.最小二乘法條件：（1）混合樣品中的核素都是已知的；（2）測量標準譜和混合譜，測量條件一致；（3）進行疊加時，探測系統(tǒng)幅度不隨計數(shù)率改變；（4）混合樣品中，各核素具有各自的譜形，并能選出特征峰。地層：1.鉀、鈾系、釷系（占99%以上）2.特征峰40K→1.4

5、6MeV214Bi（鈾系）→1.76MeV208Tl（釷系）→2.62MeV滿足解譜條件響應系數(shù)的定義第j中核素標準譜在第i窗口的計數(shù)率Aij=—————————————————第j中核素的含量1.剝譜法三個窗口由高向低剝（釷、鈾、鉀）儀器標準譜形2.逆矩陣法三個窗口式中，X是（3?1）濃度矩陣，A是（3?3）響應系數(shù)矩陣，，N是（3?1）計數(shù)率矩陣。3.最小二乘法五個窗口：w1：0.15~0.5MeV；w2：0.5~1.1MeV；w3：1.1~1.6MeV；w4：1.6~2.0MeV；w5：2.0~3.0MeV；式中N是儀器的測量值，A是響應系

6、數(shù)，X為待測鈾、釷、鉀含量。五個方程，三個未知量，此超定方程組可用加權(quán)最小二乘法求解式中，X是（3?1）濃度矩陣，A是（5?3）響應系數(shù)矩陣，AT是A的轉(zhuǎn)置矩陣，N是（5?1）計數(shù)率矩陣，Y是（5?5）權(quán)矩陣，權(quán)因子由各能窗的計數(shù)率確定（五）電路原理1.儀器方框圖2.低壓電源3.高壓電源4.探測器5前置放大器6.DTB接口電路7.NHL（能窗）電路8.PHA（脈沖幅度分析）電路9.CPU電路1.儀器方框圖見附圖72.低壓電源電路見圖8。通過纜芯1、4輸入的AC220V的交流電,經(jīng)變壓器T101降壓，一組經(jīng)V101整流，N101、N102穩(wěn)壓，輸

7、出?12V；另一組經(jīng)V102整流，N103穩(wěn)壓，輸出+5V供其它電路使用，二極管V103、V104、V105對集成三端穩(wěn)壓器起保護作用。輸出的?12V、+5V電源供儀器其他電路使用。3.高壓電源電路見圖8。N201為高壓模塊，它是高壓電源的核心器件，將+12V電源轉(zhuǎn)換成負高壓，供光電倍增管使用；輸出的負高壓隨控制電壓（CHV）改變而改變。系統(tǒng)通過DTB接口板改變控制電壓（CHV）來控制高壓模塊的輸出高壓。R201、C201將+12V電源退藕濾波后供高壓模塊使用；C203對控制電壓濾波，防止高頻干擾信號對輸出高壓的影響。4.探測器電路見圖8。電阻

8、R301—R314組成分壓器，為光電倍增管陰極及各打拿極提供適當?shù)墓ぷ麟妷?。R315為負載電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。5前置放大器電