井间钆示踪中子伽马能谱可动水饱和度监测方法

本发明为”井间钆示踪中子伽马能谱可动水饱和度监测方法”，其核心技术是在井间监测中用钆代替氚做示踪剂，将井口取样单一监测方法扩展为井下测井和井口取样综合监测方法，将监测目标从测定地层含水饱和度改变为测定地层可动水饱和度。在施工时先在注水井和采油井测量中子伽马基线，在注水井注入钆示踪剂，并测量中子伽马钆示踪注水剖面。此后，在相关采油井进行测井与井口取样双重监测，经综合分析分小层求出可动水饱和度井间分布。此项发明可用于注水开发油田高含水期监测可动水饱和度分布和划分水淹等级，进而估算剩油储量和有利区块。与现有的井间示踪方法相比，在厚层细分、薄层评价和用一种示踪剂实现多层监测等方面具有优势。     

利用脉冲中子伽马能谱判断岩性及影响因素的蒙特卡罗模拟

RPM(储层特性监测仪)能够在不同的时间内获取非弹性散射伽马能谱和热中子俘获伽马能谱,对谱数据进行处理获取C/O和地层的宏观吸收截面的同时,也可以利用得到的Si/O和Ca/O以及Si/Fe和Ca/Fe的交会图来判断岩性.通过蒙特卡罗方法模拟在套管井各种地层条件下的非弹和俘获能谱,研究利用交会图判断岩性,并给出饱和度、孔隙度、矿化度、井眼套管、持率、泥质含量等影响因素下的交会图,为利用RPM测井资料获取地层岩性信息及其影响因素提供了理论指导.     

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。     

地层元素测井中中子-伽马能谱解析理论与方法

对在模型中进行地层元素中子伽马能谱测井实验和中子伽马谱解析方法进行了研究，即对非弹伽马谱与俘获伽马谱解析方法进行了研究。理论上推导出分别用非弹谱和俘获谱求出地层元素质量分数的公式。采用两谱联合分析及归一的方法，求出岩石骨架和孔隙流体整个地层中元素的质量分数。并在油田进行了实际应用，应用结果显示该方法是成功的     

地层元素测井中中子-伽马能谱解析理论和方法

对在模型中进行地层元素中子-伽马能谱测井实验中所得中子-伽马谱解析方法进行了研究,即对非弹伽马谱与俘获伽马谱解析方法进行了研究。理论上推导出分别用非弹谱和俘获谱求出地层元素质量分数的公式,得到了标准非弹伽马谱和标准俘获伽马谱,并在理论推导的基础上编制了相应的解谱程序。     

蒙特卡罗方法在中子能谱研究中的应用

针对快中子能谱实验测量数据的修正 ,开发了FAMS MC蒙特卡罗计算程序 ,对 5 9、6 4和1 4 1MeV中子在Be核上产生的次级中子双微分截面的实验结果进行了修正计算 ,并与用MCNP蒙特卡罗程序修正的结果进行了比较。用FAMS MC程序进行中子能谱实验测量数据修正得到满意结果。     

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     

圆柱氧化钍装置上的中子及伽马穿透能谱实验测量

利用D-T中子对氧化钍圆柱装置进行了辐照。样品直径为30 cm、厚度为15 cm。在不同的布局状态下,采用芪晶体闪烁体基于反冲质子法对1 MeV~15 MeV中子能谱进行了实验测量;基于反冲电子法对中子辐照下和辐照后的0.5 MeV以上伽马能谱进行了测量。对能谱中的分布规律、与布局状态的关系进行了比对分析。     

基于深度学习模型的伽马能谱解析方法

为提高伽马能谱解析精度,建立专用深度学习模型,含12个残差卷积模块、51个神经网络层、超10⁷个参数;独特设计模型输出,使其直接预测核素出射谱,突破对预设核素库的依赖。选择自建全身计数器测量人体放射性作为实验场景,基于蒙特卡罗模拟构造了数据集,测试实验表明,深度学习模型核素识别率93.3%、活度计算平均误差8.6%,相较峰分析法的62.3%、28.3%,能谱重建法的78.2%、18.7%,浅层ANN模型的81.3%、14.8%,优势明显。实测实验进一步验证了上述结论。所建立方法借助深度学习的多层次特征提取能力与高数值稳定性,实现了全谱信息与伽马射线能量、数量间的复杂映射,具备高准确性、通用性,未来可为多种应用提供技术基础。     

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.      

D-T脉冲中子发生器随钻中子孔隙度测井的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法模拟研究了D-T脉冲中子发生器和241Am-Be中子源产生的中子与地层的作用过程,以探讨D-T脉冲中子发生器在随钻中子孔隙度测井中的应用价值。模拟结果显示,使用这两种中子源,热中子计数均随源距增加而呈指数下降;孔隙度较小时,两者的计数差异较小,当地层孔隙度达到40%时,D-T脉冲中子发生器产生的热中子和超热中子计数均比²⁴¹Am-Be中子源高很多,其分布范围也更宽,近探测器的源距选择20～30 cm,远探测器的源距选择约60～70 cm;D-T脉冲中子发生器用于中子孔隙度测井时对地层孔隙度的灵敏度降低,而相同源距条件下探测深度几乎不变。以上结果提示,利用D-T脉冲中子发生器可以进行补偿中子孔隙度测井,在增加源距的同时既可以保证计数统计性,又可以提高灵敏度和探测深度,在随钻测井仪器设计中可以取代²⁴¹Am-Be中子源。     

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。     

中子感生瞬发γ射线在线分析技术的进展(1988～2002)

对1988—2002年间中子感生瞬发γ射线在线分析(Neutron Induced Prompt Gamma—ray Analysis，NIPGA)技术的发展进行了叙述。目前分析技术已进入脉冲快热中子的非弹反应和俘获反应联合分析(Pulsed Fast—Thermal Neutrons Analysis，PFTNA)阶段。采用的中子发生器寿命已突破10000h，多道谱仪已发展成全数字化整体式现场用谱仪，HPGe探测器的相对探测效率达100％，常温高分辨的TeZnCd探测器已开始应用。在软件方面已采用蒙特卡罗—库最小二乘法解决了中子活化瞬发γ射线分析(Prompt Gamma Neutron Activation Analysis，PGNAA)中的非线性反转问题。     

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。     

基于改进多区delta-tracking方法的蒙特卡罗中子输运跟踪与临界计算验证

传统蒙特卡罗程序进行中子输运跟踪时,当中子穿越不同材料边界时需频繁大量地计算中子到材料边界的距离,若中子平均自由程大于局部模型的宏观尺寸,则大量的距离计算会显著降低中子输运跟踪效率。为弥补传统中子输运跟踪方法带来的潜在效率降低的缺陷,本文提出了改进多区delta-tracking中子输运跟踪方法,通过引入虚截面来对模型进行多区的虚拟均匀化处理,进而在中子输运跟踪时可不考虑材料边界穿越问题,理论上可提高中子输运跟踪效率。将改进多区delta-tracking中子输运跟踪方法在多功能辐射输运模拟仿真平台MOSRT系统中进行了程序实现。利用基准题和全堆芯模型开展了临界计算验证,证明了本文方法及程序的正确性和有效性。     

Vectorization of Continuous Energy Monte Carlo Method for Neutron Transport Calculation

The vectorization method was studied to achieve a high efficiency for the precise physics model used in the continuous energy Monte Carlo method. The collision analysis task was reconstructed on the basis of the event based algorithm, and the stack-driven zone-selection method was applied to the vectorization of random walk simulation. These methods were installed into the vectorized continuous energy MVP code for general purpose uses. Performance of the present method was evaluated by comparison with conventional scalar codes VIM and MCNP for two typical problems. The MVP code achieved a vectorization ratio of more than 95% and a computation speed faster by a factor of 8–22 on the FACOM VP-2600 vector supercomputer compared with the conventional scalar codes.     

野外γ谱仪刻度的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法对NaI(Tl)野外γ谱仪刻度进行模拟,计算谱仪的响应系数.通过与实验的比较,研究利用蒙特卡罗方法对NaI(Tl)野外γ谱仪进行刻度的可行性.结果表明,当模拟探测器对137Cs的能量分辨率从8%～14%变化时,模拟结果与实验结果的差别在12%以内.     

中子大气传输特性的Monte Carlo 模拟

用Monte Carlo方法计算了中子通过大气传输到不同高度轨道探测器的中子注量和能谱。研究结果表明：到达不同轨道的中子的能谱结构相同．因此中子能谱的基本结构在大气传输过程中保持不变;在保持能谱基本结构不变的前提下．随中子的传输．其低能中子份额在缓慢增大,高能中子份额在缓慢减小;大气中的中子注量超过了自由空间中相应的中子注量;能谱及注量的研究结果同时证明了中子的大气传输主要受散射机制而不是吸收机制所控制。     

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%。