高温随钻密度测井仪能谱采集与处理模块优化设计

作     者：黄尹 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李焱骏

授予年度：2023年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：随钻密度测井 高温自适应 能谱采集与处理模块 死区时间 

摘      要：随钻密度测井技术属于放射性测井技术领域的分支,是石油探测领域重要的技术之一,其原理是利用放射进地层的伽马射线与地层介质发生康普顿效应和光电效应,并对衰减后的伽马射线能量测量得到能谱数据,从而计算得到地层密度与光电吸收指数。本文以随钻密度测井仪测井原理及结构组成为基础,以某油田服务公司提供的随钻密度测井仪器为对象,分析了该仪器在实地测井中的测井数据,总结出该仪器在测井过程中其能谱采集与处理模块存在的缺陷,即:1)能谱采集与处理模块在对0.662Me V处的全能峰进行增益控制后仍存在温漂问题,无法满足高温井的测井需要;2)能谱采集与处理模块对单次伽马射线脉冲采样的死区时间过长,容易出现堆积效应。针对上述缺陷,本文对高温能谱采集与处理模块进行了优化设计。首先,本文对能谱采集与处理模块的电路建立数学模型并进行理论分析,并在此基础上对能谱采集与处理模块进行高温实验,通过理论分析与实验数据相结合的方式,明确了该模块中环境温度、峰值时间与充电电流之间的相互影响关系,从而对能谱采集与处理模块存在的温漂问题与死区问题进行定位,确定了引发此类问题的根本原因。其次,本文在问题定位的基础上,进一步对能谱采集与处理模块的各项参数进行优化,设计了高温自适应能谱采集与处理模块。该模块能够随环境温度的改变自适应地调整电路参数,使之能够抵消温度给仪器带来的负面影响,从根本上解决温漂问题;自适应电路能在低温下对类高斯信号的宽度进行压缩,使得低温下拥有更短的死区时间,从而缩短了系统整体的死区时间。同时利用Multisim软件搭建电路模型进行仿真,验证了该设计的可行性。最后,本文阐述了对高温自适应能谱采集与处理模块进行的实验室高温测试与仪器测试,测试结果表明,优化设计后的模块最高工作温度从80℃提升至150℃,且通道非线性误差小于1%;死区时间从1500ns降低至1000ns,死区时间缩短至原来的66.7%,满足实际测量的需求。