隨鉆中子儀器電路設計探析范文

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摘要：

本文介紹了隨鉆中子孔隙度電路的設計方案，在詳細分析儀器數據結構的基礎上，闡述了信號采集和處理的電路方案，該方案對儀器測量精度和穩定性均有提高，目前應用該方案的隨鉆中子孔隙度儀已在油田測井獲得成功。

關鍵詞：

隨鉆中子電路設計數據分析信號采集

1背景

目前隨鉆中子孔隙度儀器國外三大公司已投入商業化應用階段，中國石油集團測井有限公司自主研究的隨鉆中子孔隙度測井儀，在現場試驗中獲得成功，為進一步提高儀器測量精度和抗振性能，由此系統性優化設計電路，實現儀器性能穩定，提高技術指標，減少儀器應該過程中的風險和成本，同時也為其它的隨鉆測井儀器電路設計提供了參考的解決方案。

2探測器短節單元設計

隨鉆中子孔隙度儀器探測器部分電路主要由長、短源距探測器、前置放大器、探測信號處理電路、中子發生器控制電路及電源組成。1）探測器單元隨鉆中子孔隙度儀器設計有兩個熱中子探測器，一個為短源距探測器，一個為長源距探測器，兩個探測器都是對熱中子探測靈敏度很高的3He正比計數器。2）前置放大單元由于探測器輸出信號一般都比較小，為了抑制外界干擾，提高信噪比，在探測器附近放置放大器對信號作初步放大。當探測器探測到中子時會立刻產生電脈沖信號，前置放大器對電脈沖信號進行放大。3）探測信號處理單元信號處理單元將接收到的信號進行鑒別、分頻、整形，送到可編程計數器對接收到的信號進行計數，在固定的時間將計數存入存儲器，當系統需要數據時，將數據送到控制系統進行計算處理。4）電源單元電源單元的主要功能是將井下電壓轉換成電子線路需要的+1150V、+24V、+5V直流電壓。

3發生器短節設計

發生器短節的設計基于熱中子的固有特性和其衰減時間，并使用高集成度的可編程門陣列CPLD電路對其集成優化。1）時間譜采集時序單元儀器陽極高壓采用高壓開關控制方式，由數字控制電路控制高壓開關導通時間、截止時序（中子爆發時序）。陽極脈沖高壓上升時間200ns，下降時間300ns。2）信號采集電路信號采集電路主要由：數控采集控制電路、峰值檢測電路、信號預處理電路和傳輸電路4部分組成。3He探測器信號輸出端電壓在10毫伏以下，其前放屏蔽采用金屬屏蔽殼體方式，主放主要包括基線恢復電路和極零調節等功能。峰值采樣電路的采樣狀態為上一個脈沖幅度低于門檻電平至下一個脈沖峰值到達的時間，其保持狀態為峰值點到達后且高于門檻電平的時間。峰值檢測電路見圖1。由信號處理電路產生的正脈沖信號到達峰值檢測電路緩沖器后，經過峰值檢測電路和門限判別電路，產生峰值點判別信號TOP、門限判別信號GAT、低門限控制信號LLD信號，另一路正脈沖信號到達采樣保持電路端。電路中的脈沖信號幅度、時間分析單元的控制電路，分析TOP、GAT、LLD信號以及模數轉換結束EOC信號，并最終產生采樣保持電路的控制信號，控制電路中峰值檢測開關的導通、截止時間和控制電容的充放電時間，保證峰值檢測電路檢測到脈沖信號的正確峰值點。

4結束語

本文從探測器、發生器兩個方面設計了一種隨鉆中子孔隙度儀器電路系統。它作為隨鉆中子孔隙度儀器的核心部分，主要應用于油田勘探開發中地層孔隙度的測量。

參考文獻：

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[5]黃隆基.核測井原理[M].北京：石油大學出版社，2000.

作者:王飛 秦泓江 單位:西安石油大學 中國石油集團測井有限公司隨鉆測井中心