脉冲中子-裂变中子铀矿测井技术的蒙特卡罗模拟

脉冲中子-裂变中子铀矿测井方法（PNFN）是采用脉冲式中子源,利用-3He管中子探测器记录瞬发裂变超热中子或缓发裂变热中子,得到地层中铀矿含量信息的测井方法。利用MCNP程序模拟了不同铀含量、不同地层孔隙度地层条件下PNFN的响应,分析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。结果表明,地层孔隙度对利用PNFN确定地层铀含量有影响,孔隙度越大,利用裂变中子直接计算得到的地层铀含量比真实含量越小。利用瞬发裂变超热中子或热中子时间衰减谱计算得到地层宏观俘获截面,对裂变中子进行校正,可以有效提高地层铀含量计算结果的准确度。     

D-T孔隙度测井数据校正及实验研究

采用氘-氚(D-T)可控源进行中子孔隙度测井时,其响应结果与化学源中子孔隙度测井的响应结果存在差异,使得传统化学源中子孔隙度测井的实验数据和解释模型难以适用。为了验证已有的密度校正方法是否能够用于中子孔隙度测井的结果校正,使D-T源与化学源的响应结果相接近,本文通过模拟获取不同孔隙灰岩含水地层和泥岩中的响应结果,将模拟结果与研制的实验装置测量结果进行基准检测,然后分析D-T源中子孔隙度测井校正前后与化学源中子孔隙度测井对比的响应差异,并利用实际测井数据验证可控源孔隙度测井方法的有效性。结果表明:经过密度校正后,可控源与化学源中子孔隙度的测量结果有较好的相似性,在实际测井曲线上两者也存在较好的对应关系。因此,本研究对于验证可控源中子孔隙度测井方法的有效性和今后测井仪器中放射源的可兼容替代有一定的应用意义。     

脉冲中子全能谱测井闪烁探测器响应特性的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究NaI和BGO晶体探测器对不同γ射线的响应。模拟结果表明,BGO晶体的光电峰和第一逃逸峰对计数贡献大,而NaI晶体的逃逸峰贡献大。对于井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层,模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的非弹性散射γ射线响应能谱,采用不同能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器比NaI晶体探测器测量的C/O（C与O的元素含量比）差值大,但受尺寸的影响不大;采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值比NaI的大得多,且随尺寸的增加差值增大;能量道的漂移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小。     

基于CLYC探测器的可控源中子孔隙度测井数值模拟研究

利用Cs₂LiYCl₆:Ce(CLYC)探测器替代中子孔隙度测井中的³He中子探测器,已成为石油测井仪器发展的新思路。为探究在中子孔隙度测井中使用新型探测器的可行性,通过蒙特卡罗模拟,研究了CLYC探测器在不同⁶Li纯度和探测器尺寸下的热中子计数通量,同时与不同内部气压下的³He探测器热中子计数结果进行对比;另外根据仪器使用不同探测器时获取的中子孔隙度响应,验证了CLYC探测器的可替换性。研究表明:新型CLYC探测器在⁶Li纯度高、探测器尺寸大时热中子计数效率高;相比于³He中子探测器,热中子探测效率较低的CLYC探测器经过源距组合分析优化后,得到的中子近远比响应结果与³He中子探测器近似,能够有效应用于地层孔隙度获取。     

脉冲阵列中子测井探测器效率的研究

为了在石油脉冲阵列中子测井研究中充分地应用探测器的效率,运用蒙特卡罗（MC）方法通用程序MCNP对脉冲阵列中子测井仪的探测器的效率进行了计算研究,得到限满意的结果。计算结果可用于指导探测器的设计性能研究。     

MZ-88脉冲中子测井系统

本文介绍了MZ-88脉冲中子测井系统的工作原理和方法。探头信号采用模拟传输方式,获取部分的NIM插件全部固定在防震机箱上,数据处理选用了IBM PC/XT微机,其中主要技术指标、信号传输率和油水碳氧比差值均优于美国Schlumberger公司的同类产品。     

脉冲中子全能谱测井数据处理方法及影响因素的模拟研究

C/O能谱测井是确定含油饱和度的主要测井方法,模拟水平井条件下的非弹性散射伽马能谱,研究C/O值与含水饱和度、孔隙度及泥浆侵入深度的关系。而探测器的类型、尺寸、探测效率、能量分辨率、稳谱、能谱的处理方法以及中子对探测器晶体的作用都会对测井结果产生影响。利用蒙特卡罗方法模拟源距分别为30cm和58cm处,且井眼和地层流体分别为油和水砂岩地层的中子能量分布,通过研究中子对NaI、BGO、GSO和LSO四种探测器的作用及响应关系得到：中子对探测器的作用将使地层流体分辨能力降低。模拟改变NaI和BGO晶体探测器的直径和长度时的探测器响应能谱,采用不同的能窗处理方法对地层流体的分辨能力不同,选取光电峰和第一、第二逃逸峰对应的能量窗时BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI晶体探测器的大,但受尺寸的影响不大;但采用光电峰对应的能量窗时,BGO晶体探测器测量的C/O差值要比NaI大得多,且随着尺寸的增加差值也增加。能量道的飘移对C/O值影响较大,而能量分辨率对差值影响相对较小     

蒙特卡罗方法在脉冲中子测井中的应用

利用蒙特卡罗中子-粒子输运程序(MCNP)分别模拟了不同脉冲宽度的脉冲中子源产生的中子与地层作用过程中,各种能量的中子和热中子的时间谱;利用不同孔隙度、矿化度、含水饱和度等条件下的热中子时间谱,分析得出储层的宏观俘获截面和孔隙度、矿化度以及饱和度的线性关系,为PNN(脉冲中子-中子)测井方法的理论研究提供了依据.     

随钻方位γ能谱测井探测特性的数值模拟研究

研究仪器探测特性对于前期的仪器结构优选设计及后期的资料解释都有重要意义。首先确定随钻方位γ能谱测井仪的仪器结构,建立相应的MCNP模型,然后仿照感应测井中的几何因子,模拟仪器的径向、纵向、方位积分几何因子;最后模拟研究井眼尺寸、泥浆密度、地层密度、天然放射性物质类型对仪器探测特性的影响。模拟计算结果表明:井眼尺寸、地层密度、天然放射性物质类型对探测特性影响较大,而泥浆密度基本无影响。     

两种中子源条件下补偿中子测井仪探测器设计方法

使用同位素中子源或中子发生器将直接影响补偿中子探测器的参数设计,论文主要探讨了探测器源距设计方法,通过3700中子刻度筒实验,比较了两种中子源条件下的实验结果,采用数据拟合方法,给出了将测量得到的计数率比值转换为地层孔隙度的数学模型。结果表明,可以用中子发生器代替同位素中子源实现补偿中子测井。     

钆示踪中子伽马能谱测井方法的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法分别模拟砂岩和石灰岩地层渗钆前后的热中子计数及俘获伽马能谱，研究利用渗钆前后的热中子计数率比R及俘获伽马能谱的计数比n(Gd)/n(H)确定饱和度的方法，确定R及n(Gd)/n(H)与孔隙度Φ、渗钆浓度、饱和度和岩性等影响因素的关系。     

中子孔隙度测井探测器气压响应数值模拟

在补偿中子孔隙度测井中He-3管利用(n,p)反应来探测热中子,管内灵敏区所充氦气气压对中子探测效率影响较大,决定中子孔隙度测量精度。利用蒙特卡罗方法模拟研究不同地层条件下远、近探测器计数率随He-3气压的变化规律。计算结果显示,随着He-3气压增大,近、远探测器计数先增大再趋于平缓,计数比值略有增大,孔隙度灵敏度增加,孔隙度测量误差呈幂指数减小,提高了测量精度。研究结果可为仪器研制过程中选择He-3管提供技术支持。     

Monte Carlo Simulation of Gadolinium Neutron Gamma Spectroscopy Tracer Logging Method

The thermal neutron count and capture gamma ray spectroscopy before and after gadolinium seeping into sandstone and limestone formation are simulated by Monte Carlo Method, and the determination method of oil saturation is studied by using the thermal neutron count rate ratio and the n(Gd)/n(H) of capture gamma spectrum before and after gadolinium seeping. In addition, the relations of ratio with influence factors such as porosity, salinity of gadolinium seeping, saturation and lithology are given.      

241Am-Be中子源紧凑型屏蔽装置及辐照器设计

²⁴¹Am-Be中子源被广泛用于实验研究,为保护实验人员免受中子及γ射线照射,需要设计适当的屏蔽。利用蒙特卡罗方法计算中子透射不同材料后的能谱分布与剂量,优选各层屏蔽材料种类与厚度,设计一套²⁴¹Am-Be中子源紧凑型屏蔽装置。装置由内而外采用钨+聚乙烯+含硼聚乙烯+不锈钢进行防护,外表面周围剂量当量率H^*(10)低于10μSv/h,满足辐射防护要求。同时对装置内部热中子、超热中子和快中子注量分布进行研究,确定装置快中子和热中子输出通道最佳位置。在辐照装置同时开放快中子和热中子通道进行实验测试时,需要设置距离大于130 cm的控制区,以保障操作人员安全。     

中子输运蒙特卡罗模拟的区域分解方法研究

蒙特卡罗模拟方法在反应堆物理分析中的发展和应用受到计算机内存不足的限制,区域分解是一种解决方法。本文将区域分解方法应用于中子输运蒙特卡罗模拟过程,基于反应堆蒙特卡罗程序RMC,实现区域分解基本功能,并测试、分析了其并行性能。结果表明,负载均衡与通信性能是影响区域分解方法的关键因素。对区域分解方法的结果可重复性问题进行了研究,提出对源中子进行排序的实现方法。     

Am-Be中子源屏蔽优化设计的蒙特卡罗模拟研究

用低密度富氢材料作为²⁴¹Am-Be中子源防护罐屏蔽材料,防护罐尺寸大,屏蔽效率低,不利于现场测井作业。利用蒙特卡罗模拟方法,分别计算多种屏蔽材料对中子的慢化效果,优化设计了中子屏蔽效果好、相对轻便的防护罐。模拟结果得到:针对石油测井常用的18 Ci ²⁴¹Am-Be中子源屏蔽罐,内层选用钨作为高能快中子的慢化层,厚度取13 cm;外层选用硼聚乙烯作为较低能量快中子慢化和热中子吸收层,厚度取18 cm。防护罐整体尺寸为φ62 cm×62 cm,体积0.187 m³,质量430 kg,比传统石蜡罐直径和重量约小一半,屏蔽罐外辐射剂量率小于0.025 mSv·h^-1,符合辐射防护标准要求。     

一种能量响应一致的长计数器蒙特卡罗设计

为了有效降低长计数器中子探测能量下限并解决5 MeV以上能量响应急剧下降的问题,利用蒙特卡罗程序MCNP5分析了长计数器各结构参数对能量响应的影响。通过使用不同含氢量的慢化体、添加中子吸收材料及添加补偿材料相结合的方法,优化设计了一种长计数器。结果表明：使用含氢量较低的中子慢化材料聚苯乙烯可提高低能中子能量响应;采用Cd作为中子吸收材料可解决能量响应局部过高的问题;采用Pb作为补偿材料可提高高能中子能量响应。设计优化的长计数器在1 eV～15 MeV能量范围内能量响应最大相对偏差约为10.1%。     

基于嵌入蒙特卡罗模拟计算的遗传算法对多重测量装置3He管排布的优化

为提高NDA方法测试分析精度,降低统计误差,在研制中子多重测量装置时通常将探测效率作为重要的设计目标。本文将蒙特卡罗模拟嵌入遗传算法中,以假想的90根³He管中子多重测量装置为例,利用该方法对其³He管分布进行理论模拟和优化,在短时间内求出探测效率为37%的最优排布。同时,利用蒙特卡罗模拟了随机抽样产生的1000个有效排布,并对随机抽样分析与遗传算法结果进行比对分析。结果表明：利用遗传算法确定³He管分布是快速有效的。