CN111722266B - 一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，涉及核参数探测技术领域。该方法利用标准元素井测量得到标准谱混合作为本底谱，利用标准本底谱与实测俘获谱中低能氯元素峰面积的比值计算实测俘获谱中的本底含量。该方法提出一种氯化镧探测器测量本底扣除的方法，结合实测刻度井数据，利用俘获谱中的低能与高能氯元素峰面积的比值计实测谱中的本底含量并扣除，提高了脉冲中子能谱测井中的俘获硅钙比对岩性的响应灵敏度。

Description

一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法
技术领域
本发明涉及核参数探测技术领域，具体涉及一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法。
背景技术
随着核探测技术的不断发展，人们对复杂γ能谱测量分析的需求也越来越大。目前国内使用的γ能谱测量系统大多是基于NaI(Tl)探测器或HPGe探测器的。NaI(Tl)探测器能量分辨率较低，无法分析复杂γ谱线中放射性核素的种类和含量；HPGe探测器虽然具有很好的能量分辨率，但探测效率低，且需要液氮制冷，使用成本较高，不易携带。
新型卤化物闪烁体LaCl3(Ce)探测器以其很好的能量分辨率(<3％@661.7KeV)和快速时间响应及高探测效率受到了特别的关注。近年来，LaCl3探测器被广泛应用于脉冲中子能谱测井中，但是由于其本身携带放射性核素La和和高俘获截面元素Cl，导致其具有明显的放射性本底。脉冲中子能谱测井中通常利用俘获能谱中的硅钙计数比反映岩性，探测器中的Cl元素具有极大的热中子俘获截面，并且Cl的反应能量分布广泛，氯能窗与硅、钙能窗存在重叠部分，严重影响硅钙比对岩性的响应灵敏度。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了利用标准元素井俘获谱中的低能与高能氯元素峰面积的比值计实测谱中的本底含量并从实测谱中扣除的用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，选取纯净元素井俘获标准谱混合作为本底谱，利用俘获能谱中氯元素低能峰面积与高能峰面积的比值确定氯本底比重并进行扣除，具体包括以下步骤：
步骤一、将仪器放置在纯元素刻度井中测量得到纯元素俘获谱；
步骤二、将测量得到的纯元素俘获谱按照一定比例混合得到实测俘获本底谱bkstand；
步骤三、计算俘获标准谱中低能氯元素的峰面积SL与实际测量得到的俘获谱中的低能氯元素峰面积Sl；
步骤四、计算实际测量俘获能谱中的本底含量并扣除，本底含量BK采用式(1)计算：
BK＝bkstand*(Sl/SL) (1)
扣除后的净俘获谱如式(2)：
PureCapture＝RawCapture-BK (2)
PureCapture为扣除本底后的纯净俘获谱，RawCaputure为原始测量得到的俘获谱。
优选地，纯元素刻度井为纯石墨井和纯水井。
优选地，纯元素俘获谱按照1:1混合。
优选地，氯俘获伽马射线低能部分能量范围为0.9-1.4MeV，高能部分能量范围为4.7-5.9MeV。
优选地，本底能谱范围为2.5-7MeV。
本发明具有如下有益效果：
本方法利用标准元素井俘获谱中的低能与高能氯元素峰面积的比值计实测谱中的本底含量并从实测谱中扣除，有效的提高了脉冲中子能谱测井中硅钙比对岩性的响应灵敏度。
附图说明
图1为脉冲中子仪器在纯水刻度井和纯石墨刻度井中的俘获谱以及两者按照1:1混合得到的本底谱；
图2为实测俘获谱扣除效果对比；
图3为实测俘获谱扣本底前后的砂岩、灰岩硅钙比差异对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，选取纯净元素井俘获标准谱混合作为本底谱，利用俘获能谱中氯元素低能峰面积与高能峰面积的比值确定氯本底比重并进行扣除，氯俘获伽马射线低能部分能量范围为0.9-1.4MeV，高能部分能量范围为4.7-5.9MeV，本底能谱范围为2.5-7MeV，具体包括以下步骤：
步骤一、将仪器放置在纯元素刻度井中测量得到纯元素俘获谱，纯元素刻度井为纯石墨井和纯水井。
步骤二、将测量得到的纯元素俘获谱按照1:1比例混合得到实测俘获本底谱bkstand。
步骤三、计算俘获标准谱中低能氯元素的峰面积SL与实际测量得到的俘获谱中的低能氯元素峰面积Sl。
步骤四、计算实际测量俘获能谱中的本底含量并扣除，本底含量BK采用式(1)计算：
BK＝bkstand*(Sl/SL) (1)
扣除后的净俘获谱如式(2)：
PureCapture＝RawCapture-BK (2)
PureCapture为扣除本底后的纯净俘获谱，RawCaputure为原始测量得到的俘获谱。
下面通过具体实例做进一步说明：
将脉冲中子仪器分别下方到标准石墨刻度井和纯水刻度罐中，测量得到纯石墨刻度井俘获能谱和纯水罐俘获能谱，将两者按照1:1混合后获取纯净含氯本底谱，如图1所示。
根据同种元素在不能能量释放出的伽马射线强度成比例，并且比例固定，即氯元素在俘获能谱低能处的强度与高能处的强度成固定比例关系。首先分别计算得到本底谱中氯元素在能谱低能处和高能处的峰面积SL、SH作为其相对强度，两者相对强度比例为：
R＝SL/SH
同理，目标地层伽马俘获谱中氯元素在低能和高能部分的峰面积比:
R'＝Sl/Sh
其中，由于低能部分受其他元素峰干扰较少，在选取的低能段能峰只由氯元素产生，不受其他元素干扰，因此可以计算得到Sl；高能部分由于受到其他元素干扰，因此计算得到的峰面积不能直接表示为氯元素强度。
对于同种氯元素来说R＝R’，因此可以得到高能部分氯元素峰面积：
Sh＝SH*Sl/SL
因此高能部分的本底含量为：
BK＝bkstand*Sh/SH＝bkstand*(Sl/SL)
扣除后的净俘获谱：
PCap＝RCap-BK
PCap(PureCapture)为扣除本底后的纯净俘获谱，RCap(RawCaputure)为原始测量得到的俘获谱。
图2为8.04in单套管井眼、孔隙度33.8％含水灰岩刻度井中测量得到的俘获谱处理结果示意。可以看出，原始混合俘获谱在高能(4.9-6Mev)部分受探测器氯本底影响严重，掩盖了石灰岩地层中在能谱5.4MeV处的钙的第二逃逸峰。通过本方法扣除俘获谱探测器本底后，探测器本底氯峰被压制，钙元素峰显示明显。
图3为砂岩、灰岩刻度井群测量俘获谱处理结果，井眼和地层均包含淡水，对应孔隙度如横坐标所示。原始未扣除本底计算得到的硅钙比砂岩和灰岩差距入竖直实线所示，为0.17；扣除探测器本底后的硅钙比砂岩与灰岩差距如虚线所示，为0.45,相比未处理前砂岩和灰岩区分能力提高了165％。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，其特征在于，选取纯净元素井俘获标准谱混合作为本底谱，利用俘获能谱中氯元素低能峰面积与高能峰面积的比值确定氯本底比重并进行扣除，具体包括以下步骤：
步骤一、将仪器放置在纯元素刻度井中测量得到纯元素俘获谱；
步骤二、将测量得到的纯元素俘获谱按照一定比例混合得到实测俘获本底谱bkstand；
步骤三、计算俘获标准谱中低能氯元素的峰面积SL与实际测量得到的俘获谱中的低能氯元素峰面积Sl；
步骤四、计算实际测量俘获能谱中的本底含量并扣除，本底含量BK采用式(1)计算：
BK＝bkstand*(Sl/SL) (1)
扣除后的净俘获谱如式(2)：
PureCapture＝RawCapture-BK (2)
PureCapture为扣除本底后的纯净俘获谱，RawCaputure为原始测量得到的俘获谱。
2.如权利要求1所述的一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，其特征在于，纯元素刻度井为纯石墨井和纯水井。
3.如权利要求1所述的一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，其特征在于，纯元素俘获谱按照1:1混合。
4.如权利要求1所述的一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，其特征在于，氯俘获伽马射线低能部分能量范围为0.9-1.4MeV，高能部分能量范围为4.7-5.9MeV。
5.如权利要求1所述的一种用于氯化镧探测器测量本底扣除的方法，其特征在于，本底能谱范围为2.5-7MeV。
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