深孔X射线荧光测井关键技术研究

发布时间：2017-09-03 16:11

  本文关键词：深孔X射线荧光测井关键技术研究

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【摘要】：钻探是发现和验证隐伏矿(化)体的经济、直接的地质工程。X射线荧光测井技术是重要的测井手段,可以快速、便捷地测定井壁中元素含量,使地下物探由“定性”,发展到“定量”阶段。本文来源于国家重大科研装备研制项目“深部资源探测核心装备研发”(ZDYZ2012-1)-07子项目“深部矿床测井系统”-01课题“井下仪器单元”和国家高技术研究发展计划(863计划)资源环境技术领域主题项目课题“高精度射线能谱探测仪器研发”(课题编号:2012AA061803)。针对深孔(孔深大于2000米)X射线荧光测井中探测器制冷系统、谱数据处理、基体效应校正等关键技术问题,通过查阅国内外文献、理论分析、数值模拟和大量的物理实验,进行了较深入研究,研究成果对我国X射线荧光测井技术的发展具有重要的促进作用,将有效提高我国X射线荧光测井的技术水平。论文所取得的研究成果如下:(1)研制出一种新型X射线荧光测井探头制冷系统,利用隔热陶瓷纤维隔绝探测器外部温度,温差半导体致冷片对探测器进行制冷,并由导热紫铜将热量导出。该制冷系统填补了国内空白,使探测器能在外部100℃的高温环境下稳定工作2h,大幅提高了X射线荧光测井探管的探测深度,扩大了应用环境,在地质矿产调查上具有极大的实用价值。该成果已申请国家专利1项。(2)对以X光管作为激发源的X射线测井仪器谱,结合专家系统的概念,对X射线荧光测井谱漂校正方法进行研究,提出了一种新的谱线自动能量刻度算法。该算法将对称零面积法与指示峰定性分析嵌入自动能量刻度过程中,对散射本底有较好的抑制作用。在实际测量中,进行自动能量刻度后,能够实现核素识别和判断,特征峰能量和刻度能量能够达到很好的吻合,具有较好的应用效果。(3)采用蒙卡模拟与实验相结合的方法,确定了非相干散射与相干散射峰面积比值与岩层有效原子序数间的拟合关系,从而只需测量散射峰计数,便能有效确定井壁岩矿石基体的有效原子序数,为X射线荧光测井的基本参数法定量分析模型提供了轻基体原子序数参数。(4)提出了一种改进型基本参数算法(Fundamental Parameter,FP),将谱线解析方法与基本参数法融合,将重叠峰剥离过程嵌入基本参数法迭代过程中,解决了X射线荧光测井中谱线分数的基体差异问题。对16个GSD国家标准土壤样品进行测量,对于Ni元素,改进型FP法平均误差为36.09%,影响系数法平均误差为98.71%;对于Cu元素,改进型FP法平均误差为22.05%,影响系数法平均误差为96%;对于Zn元素,改进型FP法平均误差为15.14%,影响系数法平均误差为34.77%。结果显示基于改进FP法的定量分析模型可以实现复杂地质样品的多元素定量分析,分析结果准确度高于影响系数法。
【关键词】：X射线荧光测井 制冷系统 谱线分析 定量分析模型
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.817
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 选题依据与研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 研究内容与研究成果12-14
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 研究成果13-14
• 第2章 X射线荧光测井基本物理原理14-19
• 2.1 X射线荧光测井定性分析14-16
• 2.1.1 X射线基本物理性质14-15
• 2.1.2 定性分析15-16
• 2.2 X射线荧光测井定量分析16-19
• 第3章 X射线荧光测井系统研究19-28
• 3.1 X射线荧光测井系统结构19-24
• 3.1.1 探管材料与结构19-20
• 3.1.2 光管与探测器的选择20-22
• 3.1.3 Be窗材料选择与厚度22-24
• 3.2 测井探头制冷系统24-28
• 3.2.1 制冷系统结构设计24-26
• 3.2.2 测井温度实验26-28
• 第4章 测井谱数据处理技术研究28-37
• 4.1 谱数据处理步骤28-29
• 4.2 谱线自动能量校正29-33
• 4.2.1 谱漂校正流程29-30
• 4.2.2 谱漂校正算法30-33
• 4.3 谱线散射本底扣除33-34
• 4.4 单峰高斯函数特征峰提取技术34-37
• 第5章 X射线荧光测井定量分析模型37-58
• 5.1 基体与散射峰计数率的关系38-43
• 5.1.1 蒙特卡罗模拟39-42
• 5.1.2 有效原子系数的确定42-43
• 5.2 定量分析模型43-58
• 5.2.1 改进型基本参数法43-50
• 5.2.2 实验验证50-58
• 结论58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 攻读学位期间取得学术成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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2 张伟军;;化合物或混合物的有效原子序数研究[J];核电子学与探测技术;2013年01期

3 戴振麟;葛良全;邹德慧;;能量色散X射线荧光分析基本参数法研究[J];核电子学与探测技术;2008年01期

4 董平,陈裕泽,邹觉生;铍环电子束焊接温度场和应力场的有限元分析[J];原子能科学技术;2002年03期

5 范钦敏;X射线相干散射与非相干散射强度比的蒙特卡罗模拟[J];核电子学与探测技术;1990年04期

6 章晔,谢庭周,梁致荣,黄国强,于建;核物探X射线荧光法在我国锡矿地质中的应用[J];地质与勘探;1982年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：785994