[發(fā)明專利]一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010718036.9
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN111859675B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志鋒;湯彬;何月順;王海濤;王仁波;黃凡;張麗嬌;張焱;羅建彪;宋非
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;E21B49/00
• 代理公司: 西安研創(chuàng)天下知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61239
• 代理人: 郭璐

1.一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，在瞬發(fā)裂變中子測井中，采用14MeV的脈沖中子源向鉆孔周圍的地層巖石發(fā)射脈沖快中子，該脈沖快中子被地層巖石與鉆孔介質(zhì)相繼慢化為超熱中子與熱中子，熱中子誘發(fā)鈾裂變并放射出鈾裂變中子，裂變中子又相繼慢化成超熱中子與熱中子，如此反復(fù)，將形成與鈾裂變密切相關(guān)的超熱中子隨時(shí)間的特有變化規(guī)律，利用中子探測器記錄慢化而來的超熱中子及熱中子數(shù)，得到鈾礦含量信息，其特征在于，在超熱中子探測器測量時(shí)間t范圍超熱中子密度的時(shí)間分布N_ep(t)為：

N_ep(t)dt＝n_th(t)·k·p_vdt 公式一

其中，系數(shù)α,A分別為²³⁵U的豐度及原子量；N_A為阿伏加德羅常數(shù)；σ_f為熱中子和²³⁵U發(fā)生裂變的微觀截面，v為裂變產(chǎn)生的中子平均產(chǎn)額，p_v為鈾的體積百分含量；

當(dāng)14MeV的脈沖中子源發(fā)射脈沖快中子Δt時(shí)間后單位厚度超熱中子總計(jì)數(shù)可以表示為：

其中，N_th(Δ_t)為t₁到t₂時(shí)間內(nèi)的熱中子總計(jì)數(shù)；

由上式可得出地層鈾含量p_v為：

上式中14MeV的脈沖中子源發(fā)射脈沖快中子一段時(shí)間后超熱中子、熱中子的衰減量比值E/T與地層鈾含量呈現(xiàn)一定的正比關(guān)系；系數(shù)k′受到孔隙內(nèi)泥漿密度影響，則需要對(duì)其進(jìn)行修正，其修正過程如下：

步驟S1：以鈾裂變瞬發(fā)中子測井儀探管為參考，利用MCNP技術(shù)模擬建立探管數(shù)值模型和鈾礦標(biāo)準(zhǔn)井筒模型；

步驟S2：利用步驟S1中建立的探管模型和井筒模型進(jìn)行MCNP模擬，模擬鈾裂變瞬發(fā)中子測井儀工作過程，將探管放置在井筒模型中，利用熱中子探測器和超熱中子探測器分別探測記錄慢化而來的超熱中子及熱中子數(shù)，并反饋給幾何塊平均通量探測器，由幾何塊平均通量探測器配合時(shí)間計(jì)數(shù)卡來記錄超熱中子及熱中子衰減時(shí)間譜；

步驟S3：根據(jù)公式二和公式三，在不同泥漿密度下，超熱中子時(shí)間譜與熱中子時(shí)間譜趨于穩(wěn)定后，統(tǒng)計(jì)E/T比值趨勢，其呈現(xiàn)出一定的函數(shù)關(guān)系；

步驟S4：根據(jù)其函數(shù)關(guān)系，采用擬合算法擬合出泥漿密度的修正函數(shù)，利用修正函數(shù)對(duì)不同泥漿密度條件下的中子數(shù)據(jù)進(jìn)行修正預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，其特征在于，在上述步驟S1中，所述井筒模型為兩大類：一類是內(nèi)徑為9cm和外徑為100cm，高為200cm的圓形筒，井筒內(nèi)骨架為含鈾砂巖，主要成分為二氧化硅和鈾，鈾含量設(shè)為0.5％，井筒內(nèi)徑的孔隙中不放入任何物質(zhì)，為干孔；二類不同于一類的是在井筒內(nèi)徑的孔隙中放置不同密度的泥漿液體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，其特征在于，在上述步驟S2中，探管內(nèi)自下至上依次設(shè)置有熱中子探測器、超熱中子探測器和14MeV的D-T脈沖中子源，14MeV的D-T脈沖中子源與超熱中子探測器之間的間距為30cm，在超熱中子探測器外圍由外向內(nèi)設(shè)置有鎘屏蔽層和聚乙烯屏蔽層，其中，14MeV的D-T脈沖中子源的粒子數(shù)為10⁸個(gè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，其特征在于，所述探管直徑為6cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，其特征在于，在上述步驟S4中，對(duì)不同泥漿密度下E/T比值采用二階多項(xiàng)式擬合算法擬合出泥漿密度的修正函數(shù)為：

y＝0.0155χ²+0.0431χ+0.6831 公式四

其中，y為泥漿密度修正后的E/T比值；χ為泥漿密度；E/T比值點(diǎn)落在二階多項(xiàng)式擬合曲線上或附近，多項(xiàng)式擬合確定系數(shù)R²＝0.9909。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈾裂變瞬發(fā)中子測井?dāng)?shù)據(jù)泥漿密度修正方法，其特征在于，在上述步驟S4中，對(duì)不同泥漿密度下E/T比值采用線性擬合算法擬合出泥漿密度的修正函數(shù)為：

y＝0.0894χ+0.6505 公式五

其中，y為泥漿密度校正后的E/T比值；χ為泥漿密度，E/T比值點(diǎn)落在線性擬合曲線上或附近，多項(xiàng)式擬合確定系數(shù)R²＝0.9887。