隨鉆伽馬刻度裝置互換性研究

高博躍　李輝　李明　張強(qiáng)

【摘 要】本文從實際生產(chǎn)出發(fā)，通過研究DGR和CGR伽馬儀器的構(gòu)造及原理，依據(jù)儀器特點利用自然伽馬刻度原理，按照刻度誤差要求，將CGR儀器的刻度裝置運用于DGR儀器刻度.通過量值傳遞推導(dǎo)得出相應(yīng)的API值，用于DGR儀器刻度，以便能在工作中替代非豁免的DGR刻度器，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值及實用的意義。

【關(guān)鍵詞】伽馬；刻度；量值傳遞

中圖分類號： P634.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0040-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.017

Gamma calibration device interchangeability test

GAO Bo-yue LI Hui LI Ming ZHANG Qiang

（China Oilfield Services Limited， Langfang Hebei 065201， China）

【Abstract】This article starts from the actual production， through the research of the structure and principle of DGR and CGR gamma instruments， using the principle of natural gamma scale according to the characteristics of the instrument. Through derivation of the value of the corresponding API value derived for the DGR instrument scale， in order to be able to replace non-exempt DGR cal in the work， has a certain economic value and practical significance.

【Key words】Gamma； Calibration； Value transfer

0 前言

γ射線與物質(zhì)的相互作用，主要是通過光電效應(yīng)、康普頓散射和電子對效應(yīng)產(chǎn)生次級電子，這些次級電子能引起探測器內(nèi)部離子的電離和激發(fā)。絕大多數(shù)儀器都是利用這兩種現(xiàn)象探測γ射線。其中作為傳感器的蓋革米勒管與碘化鈉晶體廣泛應(yīng)用于伽馬測井儀器中。

1 DGR和CGR結(jié)構(gòu)介紹

DGR儀器采用兩組（每組8根）蓋革米勒管，并呈180°對稱布置，是SUB與INSERT結(jié)構(gòu)，電路及探頭放置在INSERT上；CGR儀器采用兩根NaI晶體管，呈180°對稱布置，其電路及探頭都鑲嵌在儀器的外殼中，并用蓋板密封。

DGR和CGR儀器三級刻度都是采用釷刻度毯，其形狀相同，只是API標(biāo)稱值與尺寸略有差別。其中在用的675DGR刻度毯API值為763.7API；675CGR刻度毯API值為200.5API。

如兩種儀器的刻度毯可以互換使用，能在某些方面提高工作的效率。但是由于兩種儀器的電路設(shè)計、儀器構(gòu)造、金屬材料及其厚度不同等原因，導(dǎo)致使用刻度毯互換刻度時，毯子上標(biāo)稱的API值有所不同。因此，需要通過量值傳遞實驗進(jìn)行研究，以確定相對應(yīng)的API值，本文將使用CGR刻度毯對DGR儀器刻度，通過對刻度數(shù)據(jù)分析來獲取相應(yīng)的API值為例。

2 刻度條件與要求

a、儀器經(jīng)過預(yù)熱，處于正常工作狀態(tài)。

b、儀器置于散射效應(yīng)可以忽略的環(huán)境中，30m范圍內(nèi)無其它放射源影響。

c、加刻度毯時，刻度毯與測井儀相對位置要準(zhǔn)確。

d、計數(shù)時間的選擇應(yīng)保證計數(shù)率統(tǒng)計漲落誤差小于1%。

e、伽馬儀器刻度與前一次刻度的K比較誤差應(yīng)小于5%。

3 量值傳遞準(zhǔn)備

在量值傳遞實驗開始前，為確保所采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，需要對以下問題加以注意：

a、采樣點設(shè)置問題

由于放射性物質(zhì)核衰變的隨機(jī)性導(dǎo)致儀器的測量結(jié)果圍繞某個數(shù)值上下波動，即同一支儀器與測量條件不變，每次測量結(jié)果也略有差異，這種現(xiàn)象稱為放射性測量的統(tǒng)計漲落。因此要保證刻度計算結(jié)果的準(zhǔn)確性與精確性，就需要采集大量的數(shù)據(jù)。所以刻度過程中采樣點的參數(shù)設(shè)置（點數(shù)與采樣間隔）就需要越多越好。

根據(jù)放射性的漲落誤差公式δ=1/，采集的點數(shù)需保證在一萬以上，才能使計算精度保持在<1%。例如，在使用CGR刻度毯刻度DGR時，CPS約為20個計數(shù)。根據(jù)Thorium Blanket的設(shè)置（采集4組，每組40個點，15S一個點），大約可以采集到48000個計數(shù)。因此在數(shù)據(jù)采集過程中設(shè)置為background為15S一個點，共采集30個點；Thorium Blanket為采集4組，每組40個點，15S一個點。在此期間所獲得的數(shù)據(jù)基本上可以滿足測量及計算結(jié)果精度的要求。

b、刻度毯與伽馬探頭匹配問題

675CGR刻度毯寬度為30CM，長度為56CM。DGR的蓋革米勒管長度27CM，因此在選擇正確的測點后用CGR刻度毯可以完全覆蓋蓋革米勒管及包裹675儀器鉆鋌。

4 刻度過程簡述

a、地面及儀器準(zhǔn)備

b、打開STAR軟件，選擇相應(yīng)的測試功能。

c、設(shè)置采樣點

d、選擇測量點

DGR儀器測量點為儀器標(biāo)示帶中心往下1.72ft處。刻度時此處與刻度毯的中心位置重疊。

e、刻度

用DGR刻度毯與CGR刻度毯分別在儀器的Background與Thorium Blanket的狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)并保存。

5 計算分析

a、從兩次刻度生成的CSV文件中找出相關(guān)的數(shù)據(jù)

第一組使用DGR刻度毯采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果：

第二組使用CGR刻度毯采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果：

其中使用CGR刻度毯得到的Cal.factors 0.5362與0.6304，在計算過程中均采用200.5API為標(biāo)稱值，所以沒有參考價值，不能采用。但其他數(shù)據(jù)均為實際刻度過程中所采集到的真實的CPS，可以作為運算依據(jù)。

b、計算實際測量的API值

DGR系數(shù)的計算公式

API=n*（CPSH-CPSL）/K

CPSH為在Thorium Blanket狀態(tài)下的 CPS，CPSL為在Background狀態(tài)下CPS，K為Cal.factors。因為在更換不同的刻度毯時，DGR儀器的K基本上保持不變。因此可用第一組的Cal.factors替代第二組的Cal.factors，其它數(shù)據(jù)CPSH與CPSL均采用第二組數(shù)據(jù)

BANK A APIA=8*（18.8509-5.8062）/0.596≈175.1

BANK B APIB=8*（21.9368-6.5714）/0.6852≈179.4

平均值為 APIave= （APIA+APIB）/2≈177.2

c、采集其它兩支DGR儀器數(shù)據(jù)

采用相同的方法對其它兩支DGR儀器采集數(shù)據(jù)經(jīng)并處理后得出的刻度毯API值為178.1和175.0。對測量三支DGR儀器所得出的CGR刻度毯API值求平均值，所得結(jié)果為176.8。

d、計算第二組實際的Cal.factors

根據(jù)DGR系數(shù)的計算公式，在API值為176.8時，計算出第二組數(shù)據(jù)中的Cal.factors（KA）=0.5837， Cal.factors（KB）=0.6953。通過第一組與第二組數(shù)據(jù)中BANK A與BANK B的Cal.factors值分別進(jìn)行比較， 得出其變化率均在±5%以內(nèi)，符合刻度質(zhì)控要求。

e、Verification Test測試

對此第一支DGR做Verification Test，對計算結(jié)果做驗證性試驗。在測試過程中使用DGR刻度毯標(biāo)稱值為800.5API、Cal.factors（KA）輸入0.5837， Cal.factors（KB）輸入0.6953。測量結(jié)果均正常。

6 結(jié)束語

通過對刻度器API量值傳遞實驗的研究，初步得到了675CGR刻度毯應(yīng)用于675DGR儀器時的API值。如果要保證刻度數(shù)據(jù)的可靠性與精確性，需在此三級刻度的基礎(chǔ)上，對不同儀器進(jìn)行多次測試，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，才能得到更為準(zhǔn)確的相應(yīng)的API值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]仁曉榮，等.自然伽馬測井刻度的論述.石油儀器，1999，13（4）：25-27.

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[3]楊志高，李樹鵬.自然伽馬測井儀刻度，國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會， SY/T 6582.2-2003.