随钻中子仪器电路设计探析范文

摘要：

本文介绍了随钻中子孔隙度电路的设计方案，在详细分析仪器数据结构的基础上，阐述了信号采集和处理的电路方案，该方案对仪器测量精度和稳定性均有提高，目前应用该方案的随钻中子孔隙度仪已在油田测井获得成功。

关键词：

随钻中子电路设计数据分析信号采集

1背景

目前随钻中子孔隙度仪器国外三大公司已投入商业化应用阶段，中国石油集团测井有限公司自主研究的随钻中子孔隙度测井仪，在现场试验中获得成功，为进一步提高仪器测量精度和抗振性能，由此系统性优化设计电路，实现仪器性能稳定，提高技术指标，减少仪器应该过程中的风险和成本，同时也为其它的随钻测井仪器电路设计提供了参考的解决方案。

2探测器短节单元设计

随钻中子孔隙度仪器探测器部分电路主要由长、短源距探测器、前置放大器、探测信号处理电路、中子发生器控制电路及电源组成。1）探测器单元随钻中子孔隙度仪器设计有两个热中子探测器，一个为短源距探测器，一个为长源距探测器，两个探测器都是对热中子探测灵敏度很高的3He正比计数器。2）前置放大单元由于探测器输出信号一般都比较小，为了抑制外界干扰，提高信噪比，在探测器附近放置放大器对信号作初步放大。当探测器探测到中子时会立刻产生电脉冲信号，前置放大器对电脉冲信号进行放大。3）探测信号处理单元信号处理单元将接收到的信号进行鉴别、分频、整形，送到可编程计数器对接收到的信号进行计数，在固定的时间将计数存入存储器，当系统需要数据时，将数据送到控制系统进行计算处理。4）电源单元电源单元的主要功能是将井下电压转换成电子线路需要的+1150V、+24V、+5V直流电压。

3发生器短节设计

发生器短节的设计基于热中子的固有特性和其衰减时间，并使用高集成度的可编程门阵列CPLD电路对其集成优化。1）时间谱采集时序单元仪器阳极高压采用高压开关控制方式，由数字控制电路控制高压开关导通时间、截止时序（中子爆发时序）。阳极脉冲高压上升时间200ns，下降时间300ns。2）信号采集电路信号采集电路主要由：数控采集控制电路、峰值检测电路、信号预处理电路和传输电路4部分组成。3He探测器信号输出端电压在10毫伏以下，其前放屏蔽采用金属屏蔽壳体方式，主放主要包括基线恢复电路和极零调节等功能。峰值采样电路的采样状态为上一个脉冲幅度低于门槛电平至下一个脉冲峰值到达的时间，其保持状态为峰值点到达后且高于门槛电平的时间。峰值检测电路见图1。由信号处理电路产生的正脉冲信号到达峰值检测电路缓冲器后，经过峰值检测电路和门限判别电路，产生峰值点判别信号TOP、门限判别信号GAT、低门限控制信号LLD信号，另一路正脉冲信号到达采样保持电路端。电路中的脉冲信号幅度、时间分析单元的控制电路，分析TOP、GAT、LLD信号以及模数转换结束EOC信号，并最终产生采样保持电路的控制信号，控制电路中峰值检测开关的导通、截止时间和控制电容的充放电时间，保证峰值检测电路检测到脉冲信号的正确峰值点。

4结束语

本文从探测器、发生器两个方面设计了一种随钻中子孔隙度仪器电路系统。它作为随钻中子孔隙度仪器的核心部分，主要应用于油田勘探开发中地层孔隙度的测量。

参考文献：

[3]魏宝洁，钟海明.中子管及其应用技术[M].东北师范大学出版社，1997：4.

[4]吴文圣.用MonteCarlos方法模拟三探头核测井响应及数据处理方法[D].山东：石油大学（华东），2002.

[5]黄隆基.核测井原理[M].北京：石油大学出版社，2000.

作者:王飞 秦泓江 单位:西安石油大学 中国石油集团测井有限公司随钻测井中心