[发明专利]用于可控中子源补偿中子仪器的集成高压电路系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于补偿中子测井仪器的前端电路，更具体地涉及用于可控中子源补偿中子仪器的集成高压电路系统。

背景技术

测井，也叫地球物理测井或石油测井，简称测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。在油田勘探与开发过程中，测井是确定和评价油、气层的重要手段之一，也是解决一系列地质问题的重要手段。石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，即油层深度、厚度等信息，作为完井和开发油田的原始资料。

测井能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据。根据需要，人们研制了各种测井仪器如声波测井仪、感应测井仪和地层倾角测井仪等等、以及各种辅助测井短节以获取各种地层的岩石物理参数和工程技术参数。这些测井仪器由于工作在高温、高压的恶劣环境下（例如，在井下深度至7000m时，温度可达175℃，压力达140MPa）而必须具有耐高温、耐高压的性能。

补偿中子测井仪器是放射性测井仪器的一种。它有两个不同源距的热中子-超热中子的探测器，通过长、短源距探测器的计数率比值来确定地层的孔隙度。

具体而言，补偿中子探头段装载着16居里的Am-Be中子源，每秒种将产生4×10⁷个快中子，这些快中子射入地层，与地层中的物质碰撞。根据碰撞学说，中子碰撞中的能量损失与被碰撞物体的质量和入射角有关。快中子与质量相当的物质碰撞(弹性碰撞)损失的能量最大。经过几次碰撞后，快中子将被减速，平均能量从5.6MeV衰减到0.25eV，变成热中子。这些热中子有一部分进入探测器，撞击He³核，引起核反应，产生H³(氚)和质子，该质子使其它一部分He³电离，产生带电的离子和电子。此时，在高压电场作用下，电子向阳极运动，产生一负脉冲，该脉冲被电子线路放大并记录下来。因为氢原子的质量与中子相当，所以探测器接受热中子的数量就反映了地层中氢原子的数量。因此，由探测器及其电子线路组成的测井仪可以测量地层中的含氢量。

然而，现有的补偿中子仪器的高压电源电路具有如下缺陷：高压的数值不大，稳定性不高，并且采用分离电子元件构造，集成度低，不便于使用和维护。因此，本领域存在对改进补偿中子测井仪器的高压电源电路系统的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成度高、稳定性强且便于使用和维护的新型高压电源电路。

根据本发明的一方面，提供一种用于可控中子源补偿中子仪器的集成高压电路系统，其特征在于所述集成高压电路系统包括：低压电源，用于提供第一低压输出；低压分配电路，与所述第一低压输出连接，所述低压分配电路从所述第一低压输出中获得可调控制电压；高压模块，与所述低压分配电路和所述低压电源连接，所述高压模块至少包括用于接收所述第一低压输出的第一端子、用于接收所述可调控制电压的第二端子以及用于提供高压输出的第三端子，其中通过改变所述可调控制电压来调节所述高压输出；以及高压分配模块，通过分压电路从所述高压输出中产生第一副高压输出、第二副高压输出和第二低压输出；其中通过对所述第二低压输出进行采集来实时监测所述高压输出是否正常。

根据本发明的一方面，所述集成高压电路系统还包括：用于对所述第一低压输出进行滤波的第一滤波电路，包括第一电阻器和第一电容器并且布置在所述第一低压输出与所述低压分配电路之间。

根据本发明的另一方面，所述可调控制电压是通过所述低压分配电路中包括的可调电阻器实现的。

根据本发明的另一方面，所述第一副高压输出和所述第二副高压输出中的至少一个被提供给可控中子源补偿中子仪器中的探测器。

根据本发明的另一方面，所述探测器包括短源距和长源距He-3探测器。

根据本发明的另一方面，所述第一低压输出的幅度的绝对值为5伏特到33伏特，并且所述高压输出的幅度的绝对值为0伏特到2400伏特。

根据本发明的另一方面，所述第一低压输出为+12伏特或-12伏特；并且所述分压电路包括多个串联电阻器，其中所述第一副高压输出为1450V，所述第二副高压输出为1350V并且所述第二低压输出为2.5V。

根据本发明的另一方面，所述高压模块包括：控制放大器，放大所述可调控制电压；DC-AC转换器，将放大后的所述可调控制电压转换成AC电压信号；以及，高压倍增器，倍增所述AC电压信号以得到所述高压输出。