[发明专利]基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法

说明书

本发明以修正铀裂变瞬发中子测井的超热中子衰减时间谱为主要目标，以中子与地层核素相互作用以及地层铀裂变的物理机理为基础，构建了含铀砂岩地层数值模型，借助标准模型井，研究了不同中子通量和地层含水条件下的热中子变化规律，公开了一种基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法，能够消除双中子探测器通量对超热中子计数率的影响，从而在一定程度上提高铀含量的解释精度。

技术领域

本发明属于铀矿勘探钻孔的脉冲中子测井技术，具体涉及一种基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法。

背景技术

铀裂变瞬发中子测井是利用热中子引发235U裂变，通过探测地层岩石235U裂变放出的中子，进而研发铀矿勘查中“直接测铀”的铀矿定量技术。基于铀裂变瞬发中子测井技术主要应用在铀矿勘探领域，目前该技术仍由美俄等西方发达国家所掌控，属高端核测井技术，并被限制出口到我国。在铀矿脉冲中子测井研究领域，1961年，国际上就有了关于铀的“中子-裂变中子”的测井论述；在接下来的研究中，不断完善铀矿测井的理论，并将其推向了实践应用，近些年，美俄等发达国家已经研发了基于铀(235U)裂变的瞬发中子测井、缓发中子测井等新技术，其中铀矿脉冲中子测井技术已接近或达到实用水平，实现了“直接测铀”和铀矿定量。澳大利亚铀矿勘探公司通过专利转让从美国获得了铀定量脉冲中子测井仪的生产权和销售权，正在积极从事该方面的研究工作；2012年，Penney,R.等对中子测井与γ测井进行了对比解释，充分肯定了中子测井的优势。在国内，脉冲中子测井在石油探采领域的研究及应用较为成熟，但在铀矿勘探领域才刚刚起步。理论研究方面，汤彬、张锋、张积运等对基础理论进行了探讨、研究和总结；王新光等利用蒙卡模拟了不同铀含量、不同地层孔隙度地层条件下PNFN的响应,解释了瞬发裂变超热中子和缓发裂变热中子与地层铀含量和孔隙度的关系。在实践方面，东华理工大学汤彬教授带领的团队在国家相关部委的支持下取得了初步的成功,研制出了我国第一台中子测井测铀系统，这一系统采用多探测器技术，进而直接对铀矿进行测量，实现了现场快速测铀。鉴于国内仪器研发技术的限制，其距离国际研究水平及我国技术标准要求(0.01％)还有一定的差距。

总之，目前铀矿脉冲中子测井在国外已经比较成熟，美国和俄罗斯已生产测井仪并投入到了生产实践中，出于技术保密的原因，其最新的理论研究成果无法通过公开途径获取，我国在研究利用瞬发中子测井技术进行铀矿测量的研究已经被该领域的专家所重视，并且近几年国家对该领域的支持力度也在不断加强。本文研究的基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法是该领域研究的一个重要的研究内容，有望在我国现有技术水平条件下，提高铀含量解释的精度，扩大瞬发裂变中子测井仪的应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对由于地层成分和环境的不同，会直接影响热中子的衰减时间谱，体现在衰减曲线中热中子计数率变化及消逝时间的变化，而热中子的总数会直接影响超热中子的总计数，进而影响利用超热中子总计数进行铀含量解释的精度的技术问题，提供一种基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法。

本发明采用的技术方案是：

基于双中子探测器的铀矿超热中子修正算法，包括以下步骤：

步骤S1：利用双中子探测器探测瞬发超热中子，得到其时间衰减谱图和瞬发超热中子总计数；

步骤S2：对得到的瞬发超热中子时间衰减谱图进行修正；

步骤S3：根据步骤S2修正后的瞬发超热中子时间衰减谱图结合瞬发超热中子总计数分析铀含量。

优选的，在上述步骤S2中，具体的修正方法包括以下步骤：

步骤S21：选择一个标准热中子时间衰减谱图作为修正标准，记作其中，a₀为衰减常数，τ为热中子寿命，t为衰减时间；