张峰1李琼2程晶晶2李照浦2
（1、中海油田服务股份有限公司测井技术研究院，北京1011492、华中科技大学人工智能与自动化学院，
湖北武汉430074）目前氧活化测井解释方法主要
依赖于时间谱，
可以通过能谱将活化氧产生的伽马与自然背景
的伽马区分开，在地层环境复杂以及
移动测量时具备独特的优势。
输液恒温器1采集电路设计
脉冲中子氧活化测井仪的系统
结构包括两部分，一部分控制中子发
生器向地层发射中子，构成中子发射
短节；另一部分采集地层中产生的伽
马射线并获取其中所包含的信息，
构成数据采集短节。数据采集短节内部
包含三个探头，
按照与中子发生器的距离分别记为短源探头SS ，长源探头LS 以及超长源探头XLS 。其结构图如图1所示。
由于数据采集短节内一共有三
个探头，每个探头内部封装了NaI 晶
体和光电倍增管，
将外界伽马转换为电脉冲信号，
因此采集电路需要同时对三路脉冲信号需要进行处理与采
集。针对每一个探头而言，
其产生的脉冲信号首先需要通过前置放大器植物蛋白提取
船用靠球提高信噪比[5]。前置放大器有两级，
第一级采用电流灵敏型前置放大器对
信号进行脉冲整形[6]；第二级采用了
同相比例放大器，可以改变电阻的参
数来实现增益的调节，有利于后续能
plc数据采集
谱的标定。由于不同探头处于仪器的
不同位置，因此采用了同轴线进行信
号传输并通过无源CDD 基线恢复电路[7]来消除脉冲堆积造成的基线偏移
现象。随后将信号分为两路：一路进行脉冲展宽同时获取展宽后脉冲的峰值时刻，从而触发ADC 采集脉冲的峰值，获取能量
信息；另一路通过比较器将脉冲信号转换为数字信号，有利于计
数信息的获取。最终，通过两个单片机对信号采集、
成谱、上传，整个电路的结构如图2所示。
2测试与结果分析由于电路的主要功能是能谱采集，因此测试过程以Cs137为基准源，对每个通道单独进行测试。在单片机内编写测试程作者简介：张峰（1985，11-），男，汉族，籍贯：陕西，硕士，
职称：工程师，研究方向：石油测井技术。摘要：现有脉冲中子氧活化测井仪时间谱容易受地层环境干扰，在测井解释中需要基于能量谱信息滤除时间谱中的噪声。
针对新的技术需求，设计了一种多路能谱采集处理电路，该电路以两片STM32为主控器件，根据恒比定时的原理以原始窄脉冲的
后沿为峰值检测时刻，获取三个探头产生的脉冲信号的时间谱和能谱信息。该电路具备体积小、
功耗低、实时性高的特点，实验测试结果表明该电路能够准确采集能谱信息并满足氧活化仪器的需求。
关键词：氧活化测井；能谱采集；时间谱采集；STM32
中图分类号:TH842文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)
12-0011-02图2数据采集电路结构图1仪器系统结构
11--obd数据
科学技术创新
2021.12
序上传采集的能谱数据，通过这些数据验证能谱采集功能同时利用Cs137的特征峰标定能谱范围，实
验过程如图3所示。图3测试流程电磁
在实验过程中，稳压电源IPS4303提供正负18V 电源来模拟井下设备的供电状态，通过电源模块可以将正负18V 转换为电路和探头所需的电压。
采集电路的CAN 总线则是通过转接器转换为USB 信号与PC 连接，在PC 上通过与转接器相匹配的软件来实现地面系统功能，完成命令的下发和数据的上传。为了方便对比进行了两组实验，一组没有任何放射源，只采集自然界中的伽马射线以及电路本身的噪声信号，对应本底测量，另一组在探头旁放置Cs137豁免源，两组能谱均采集10分钟。在测试环境没有发生变化时可以认为本底和噪声是稳定的，
因此将测量能谱减去本底能谱就可以得到扣除本底与噪声干扰的Cs137能谱如图4所示。图410分钟扣
除本底的Cs137能谱
根据Cs137的能谱可知，其特征峰对应的能量为662keV 。
从图中可以看出能量峰值落在第19道，而能谱一共有256道，
由此可以得出能谱采集能量的最大范围为：
对于氧来说，其活化后释放的伽马射线能量集中在6.13MeV ，能够落在能谱范围内较为合适的区间。在实际使用中即能够明显地观察到活化氧峰值区域，
又不会使氧峰附近的数据被边界剔除，满足氧活化仪器的工作需求。
结束语
本文设计了脉冲中子氧活化测井仪的数据采集系统，该系
统能够同时对仪器内三个探头产生的脉冲信号进行处理与采
集，
获取能谱和时间谱信息。在信号的处理过程中，根据恒比定时鉴别法，同时实现了脉冲信号的展宽和峰值时刻获取，
使其功耗、体积显著减小，从而满足测井仪器工作的需求。最终仪器
的能谱范围标定在8.92MeV ，能够较为明显地显示活化氧产生
的6.13MeV 特征伽马。在氧活化测井过程中，利用采集的能谱数据可以提取出活化氧释放的伽马计数，
过滤其它能量范围伽马射线产生的干扰，从而提高仪器的测量精度。
参考文献[1]Scott H D ,Pearson C M ,Renke S M ,et al.Applications of Oxygen Activation for Injection and Production Profiling in the Kuparuk River Field[J].SPE Formation Evaluation,1993,8(02):103-111.[2]杨硕.脉冲中子氧活化测井在注聚井的应用[J].内蒙古石油化工,2016,42(Z2):15-16.[3]Chace D ,Inanc F ,Zhang Q ,et al.A New Salinity -Independent Cased Hole Water Saturation Method Using Pulsed Neutron Oxygen Activation Logging:Physics,Modeling and Interpretation [C].SPE Annual Technical Conference and Exhibition.2015.[4]王连波.氧活化、示踪相关测井在低压井漏窜中的应用[J].石油管材与仪器,2020,6(01):89-93.
[5]Dominguez M,Jorge L.Design of a Preamplifier Card for the Photomultiplier Tubes of a Gamma Camera [J].Journal of Physical Science and Application,2018,8(1):46-54.[6]叶莉华，汪海洋，王文轩.基于光电倍增管的低噪声前置放大器的设计及其信号处理[J].电子器件,2013(36):340-343.[7]杨俊，彭进先，周荣华等.核电子学系统中基线恢复器的设计[C].中国电子学会、中国核学会核电子学与核探测技术分会,2012:45-48.[8]聂高宁，马双宝，齐波.地层元素分析仪中多道能谱采集处理电路设计[J].核电子学与探测技术,2016,36(07):766-770.[9]李兆龙，谢裕颖，王华明等.基于MSP432的能谱采集系统设计[J].仪表技术与传感器,2017(08):62-64+116.[10]许万鹏，黄庚华.基于恒比定时鉴别的激光雷达时间测量前沿技术研究[J].红外,2014,35(04):18-24.[11]Zheng R,Wu G.Constant fraction discriminator in pulsed time-of-flight laser rangefinding [J].Frontiers of Optoelectronics in China,
2012.
6622568.9219
m keV E MeV 12--
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议