高温高产额可控脉冲中子发生器研究

摘要

放射性测井作为石油测井的一个重要分支，在石油勘探及生产中有着其他测井方法无可比拟的优势，因而被广泛使用。但近年来随着人们环保及自我防护意识的不断增强，放射性镅铍中子源的使用受到了诸多限制，从而阻碍了放射性测井的发展。因此利用可控中子发生装置替代传统放射性镅铍中子源成为各大石油公司的工作重点。
　　本文详细介绍了脉冲中子发生器的工作原理及组成，对中子发生器重要部件中子管进行了深入的研究，通过大量实验改进了中子管氘氚储存器材料及结构，优化了离子源及靶的结构和选材，使中子管在适应高温工作的同时增加了中子产额、提高了使用寿命。
　　本文还优化了中子发生器三大电源电路。通过完善高压倍压电路来提高整支仪器的稳定性及中子产额;改进阳极脉冲电源使其工作频率可以达到20KHz并实现快速关断;改进灯丝恒流电源，使氘氚储存器出气更平稳，电离更稳定。完善反馈电路，通过各个反馈数值调整中子管工作状态，使中子产额稳定，中子产额误差控制在±3％以内。新型的脉冲中子发生器可以用在元素测井，随钻测井等使用要求较高的测井仪器里。
　　通过以上改进使传统的可控中子发生器有了质的提高。整支仪器在175℃环境温度、中子产额2×108N/S下可长时间稳定工作，为中子测井提供了高效可靠地可控中子源。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究目的及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内现状

1．3．2 国外现状

1．4 题目来源及需求分析

1．5 本文研究内容及技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

第二章 中子测井基本原理

2．1 中子分类

2．2 中子源

2．2．1 中子源的性质

2．2．2 中子源的分类

2．3 中子与地层的相互作用

2．3．1 快中子的非弹性散射

2．3．2 快中子的活化

2．3．3 快中子的弹性散射

2．3．4 热中子的扩散及俘获

2．3．5 热中子的活化反应

2．4 本章小结

第三章 脉冲中子发生器的结构

3．1 中子发生器的整体构成

3．2 中子发生器的工作原理

3．3 中子发生器的控制方法

3．4 中子发生器机械结构

3．4．1 电源及电路短节

3．4．2 中子管及倍压短节

3．5 中子发生器靶压电源

3．5．1 靶高压

3．5．2 高压测试实验

3．6 中子发生器灯丝恒流电源

3．7 中子发生器阳极脉冲高压电源

3．8 中子发生器反馈电路

3．8．1 靶高压反馈

3．8．2 离子流电流反馈

3．9 本章小结

第四章 中子管研制

4．1 中子管工作原理

4．2 中子管结构

4．2．1 氘氚储存器

4．2．2 中子管离子源

4．2．3 中子管加速系统

4．2．4 中子管靶

4．3 本章小结

第五章 中子发生器产额标定及高温实验

5．1 中子发生器产额标定系统

5．1．1 中子传感器及参数测试

5．1．2 中子传感器配套电子线路

5．1．3 中子测量系统机械结构

5．1．4 中子测量系统标定

5．2 中子管高温试验

5．2．1 中子管高温试验装置

5．2．2 中子管高温测试

5．3 中子发生器高温试验

5．3．1 中子发生器高温试验装置

5．3．2 中子发生器高温试验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 完成的主要工作

6．2 得出的主要结论

6．3 主要创新点

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文