随钻伽马刻度装置互换性研究

高博跃　李辉　李明　张强

【摘 要】本文从实际生产出发，通过研究DGR和CGR伽马仪器的构造及原理，依据仪器特点利用自然伽马刻度原理，按照刻度误差要求，将CGR仪器的刻度装置运用于DGR仪器刻度.通过量值传递推导得出相应的API值，用于DGR仪器刻度，以便能在工作中替代非豁免的DGR刻度器，具有一定的经济价值及实用的意义。

【关键词】伽马；刻度；量值传递

中图分类号： P634.3 文献标识码： A 文章编号： 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射線与物质的相互作用，主要是通过光电效应、康普顿散射和电子对效应产生次级电子，这些次级电子能引起探测器内部离子的电离和激发。绝大多数仪器都是利用这两种现象探测γ射线。其中作为传感器的盖革米勒管与碘化钠晶体广泛应用于伽马测井仪器中。

1 DGR和CGR结构介绍

DGR仪器采用两组（每组8根）盖革米勒管，并呈180°对称布置，是SUB与INSERT结构，电路及探头放置在INSERT上；CGR仪器采用两根NaI晶体管，呈180°对称布置，其电路及探头都镶嵌在仪器的外壳中，并用盖板密封。

DGR和CGR仪器三级刻度都是采用钍刻度毯，其形状相同，只是API标称值与尺寸略有差别。其中在用的675DGR刻度毯API值为763.7API；675CGR刻度毯API值为200.5API。

如两种仪器的刻度毯可以互换使用，能在某些方面提高工作的效率。但是由于两种仪器的电路设计、仪器构造、金属材料及其厚度不同等原因，导致使用刻度毯互换刻度时，毯子上标称的API值有所不同。因此，需要通过量值传递实验进行研究，以确定相对应的API值，本文将使用CGR刻度毯对DGR仪器刻度，通过对刻度数据分析来获取相应的API值为例。

2 刻度条件与要求

a、仪器经过预热，处于正常工作状态。

b、仪器置于散射效应可以忽略的环境中，30m范围内无其它放射源影响。

c、加刻度毯时，刻度毯与测井仪相对位置要准确。

d、计数时间的选择应保证计数率统计涨落误差小于1%。

e、伽马仪器刻度与前一次刻度的K比较误差应小于5%。

3 量值传递准备

在量值传递实验开始前，为确保所采集的数据准确性，需要对以下问题加以注意：

a、采样点设置问题

由于放射性物质核衰变的随机性导致仪器的测量结果围绕某个数值上下波动，即同一支仪器与测量条件不变，每次测量结果也略有差异，这种现象称为放射性测量的统计涨落。因此要保证刻度计算结果的准确性与精确性，就需要采集大量的数据。所以刻度过程中采样点的参数设置（点数与采样间隔）就需要越多越好。

根据放射性的涨落误差公式δ=1/，采集的点数需保证在一万以上，才能使计算精度保持在<1%。例如，在使用CGR刻度毯刻度DGR时，CPS约为20个计数。根据Thorium Blanket的设置（采集4组，每组40个点，15S一个点），大约可以采集到48000个计数。因此在数据采集过程中设置为background为15S一个点，共采集30个点；Thorium Blanket为采集4组，每组40个点，15S一个点。在此期间所获得的数据基本上可以满足测量及计算结果精度的要求。

b、刻度毯与伽马探头匹配问题

675CGR刻度毯宽度为30CM，长度为56CM。DGR的盖革米勒管长度27CM，因此在选择正确的测点后用CGR刻度毯可以完全覆盖盖革米勒管及包裹675仪器钻铤。

4 刻度过程简述

a、地面及仪器准备

b、打开STAR软件，选择相应的测试功能。

c、设置采样点

d、选择测量点

DGR仪器测量点为仪器标示带中心往下1.72ft处。刻度时此处与刻度毯的中心位置重叠。

e、刻度

用DGR刻度毯与CGR刻度毯分别在仪器的Background与Thorium Blanket的状态下采集数据并保存。

5 计算分析

a、从两次刻度生成的CSV文件中找出相關的数据

第一组使用DGR刻度毯采集到的数据结果：

第二组使用CGR刻度毯采集到的数据结果：

其中使用CGR刻度毯得到的Cal.factors 0.5362与0.6304，在计算过程中均采用200.5API为标称值，所以没有参考价值，不能采用。但其他数据均为实际刻度过程中所采集到的真实的CPS，可以作为运算依据。

b、计算实际测量的API值

DGR系数的计算公式

API=n*（CPSH-CPSL）/K

CPSH为在Thorium Blanket状态下的 CPS，CPSL为在Background状态下CPS，K为Cal.factors。因为在更换不同的刻度毯时，DGR仪器的K基本上保持不变。因此可用第一组的Cal.factors替代第二组的Cal.factors，其它数据CPSH与CPSL均采用第二组数据

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

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

平均值为 APIave= （APIA+APIB）/2≈177.2

c、采集其它两支DGR仪器数据

采用相同的方法对其它两支DGR仪器采集数据经并处理后得出的刻度毯API值为178.1和175.0。对测量三支DGR仪器所得出的CGR刻度毯API值求平均值，所得结果为176.8。

d、计算第二组实际的Cal.factors

根据DGR系数的计算公式，在API值为176.8时，计算出第二组数据中的Cal.factors（KA）=0.5837， Cal.factors（KB）=0.6953。通过第一组与第二组数据中BANK A与BANK B的Cal.factors值分别进行比较， 得出其变化率均在±5%以内，符合刻度质控要求。

e、Verification Test测试

对此第一支DGR做Verification Test，对计算结果做验证性试验。在测试过程中使用DGR刻度毯标称值为800.5API、Cal.factors（KA）输入0.5837， Cal.factors（KB）输入0.6953。测量结果均正常。

6 结束语

通过对刻度器API量值传递实验的研究，初步得到了675CGR刻度毯应用于675DGR仪器时的API值。如果要保证刻度数据的可靠性与精确性，需在此三级刻度的基础上，对不同仪器进行多次测试，并对数据进行统计分析，才能得到更为准确的相应的API值。

【参考文献】

[1]仁晓荣，等.自然伽马测井刻度的论述.石油仪器，1999，13（4）：25-27.

[2]黄隆基.放射性测井原理 石油工业出版社，1985.

[3]杨志高，李树鹏.自然伽马测井仪刻度，国家经济贸易委员会， SY/T 6582.2-2003.