高温小口径X射线荧光测井仪的研制综述

喻明福

摘 要 本文研制了基于能量X射线荧光分析技术的高温小口径X射线荧光测井仪，可以在100℃高温，50Mpa高压深井环境中，对井下矿物质元素进行实时勘探。通过对前端探管结构的合理研制，解决了高温高压环境下电制冷Si-PIN探测器工作问题。在2小时的连续测量中，仪器能够很好地稳定工作，最大测量误差小于2%，满足实际测井仪器要求。

关键词 高温小口径；数字化多道脉冲分析器；测量误差

為获知矿产资源中矿物质成分，传统采用的分析方法是“岩芯样品化学分析法”，该方法需要井下提取岩芯，从岩芯中提取矿物质样本，碎样缩分，化学分析等操作，而X射线荧光测井技术同其相比，无须提样分析，通过激发矿物质元素的特征X射线，由探测单元收集产生核脉冲电信号进行实时处理，可以对井下矿物进行现场分析，探测方便[1-2]。本文通过设计耐高温型数字化多道脉冲分析器，使用高速ADC电路进行脉冲信号采样，在FPGA内部进行信号的处理，使用ARM进行通讯，提高整个系统的数字化，准确地提取脉冲幅度。

1 探测器制冷系统

在X射线荧光测井中，随着钻孔深度的增加温度也会越来越高，大致以3℃/100m递增，千米深度的钻孔的温度可达上百摄氏度。而Si-PIN探测器的工作温度在50℃内，为使探测器在高温下正常工作，必须为Si-PIN探测器配备制冷系统[3]。本文采用的Si-PIN探测器，需要在恒温的条件下工作。因此，为使X射线荧光测井探管能原位测量井下矿物质元素，并在一定时间内正常工作，需要设计一种全新的制冷系统。……