[发明专利]基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置及方法

权利要求书

1.一种基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置，其特征在于，所述装置包括：伴随α中子管、快中子探测器、数据获取系统和计算机，其中：

所述伴随α中子管用于持续向地层中发射14MeV快中子，并给出每个快中子的发射时刻；

所述快中子探测器用于探测地层中U235与中子发生裂变反应产生的多个瞬发的快中子信息，获取中子衰减谱，所述快中子信息包括被探测到的时刻和能量；

所述数据获取系统用于从所述快中子探测器获取快中子信号并传送给计算机，以及用于控制所述快中子探测器；

所述计算机通过控制总线控制所述伴随α中子管持续产生快中子，获取所述伴随α中子管每个快中子的发射时刻；以及通过所述数据获取系统获取所述快中子探测器测量到快中子的时刻和能量，利用快时间符合技术，筛选出在裂变中子占优势的时间窗口内和高于能量阈值的快中子总计数。

2.根据权利要求1所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置，其特征在于，所述伴随α中子管能精确标记每个快中子的发射起始时刻，时间精度达纳秒级，为快时间符合测量提供准确的时间信息。

3.根据权利要求2所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置，其特征在于，所述伴随α中子管包括DT中子管和与其对接的伴随α探测器，可提供DT反应后背向α粒子的探测时刻；所述伴随α中子管的中子产额不低于5×10⁶～2×10⁷n/s，满足10min内完成测量的需求。

4.根据权利要求3所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置，其特征在于，所述快中子探测器探测时间窗口的下限为150-250ns，上限为2500-4000ns。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置，其特征在于，所述快中子探测器探测中子能量范围的下限不低于200keV，高于超热中子和热中子的能量范围，从而实现计算机筛选过程中可扣除非时间关联的中子，抑制环境本底。

6.使用权利要求1-5任一项所述基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井装置进行铀矿测井的方法，包括以下步骤：

S1、在铀矿标准测试井中，在快中子探测时间窗口内，利用快中子探测器探测U235裂变产生的瞬发中子，得到中子衰减谱，然后通过计算机筛选得到快中子总计数，再利用已知铀含量数值通过计算机拟合得到快中子总计数与铀含量符合正相关的关系式；

S2、在野外钻井中，在快中子探测时间窗口内，利用快中子探测器探测U235裂变产生的瞬发中子，得到中子衰减谱，然后通过计算机筛选得到快中子总计数；

S3、根据快中子总计数与铀含量符合正相关的关系式，计算得到理论铀含量。

7.根据权利要求6所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井方法，其特征在于，步骤S1具体为：

S101、在铀矿标准测试井中，使用伴随α中子管向地层中发射14MeV快中子，快中子直接或被地层元素慢化后与U235发生裂变反应产生多个瞬发的快中子；

S102、利用快时间符合筛选技术，从中子衰减谱中筛选出在裂变中子占优势的时间窗口内和高于能量阈值的快中子总计数；

S103、利用已知铀含量数值通过计算机拟合得到快中子总计数与铀含量符合正相关的关系式。

8.根据权利要求6所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井方法，其特征在于，步骤S2具体为：

在野外钻井中，使用伴随α中子管向地层中发射14MeV快中子，快中子直接或被地层元素慢化后与U235发生裂变反应产生多个瞬发的快中子；

利用快时间符合筛选技术，从中子衰减谱中筛选出在裂变中子占优势的时间窗口内和高于能量阈值的快中子总计数。

9.根据权利要求6所述的基于伴随α中子管与快中子探测器的铀矿测井方法，其特征在于，步骤S3具体为：将步骤S2在野外钻井得到的快中子总计数代入步骤S1中得到的关系式中，计算得到理论铀含量。