刘炯,岳爱忠,丁希金,秦爱玲,鲁宁,李兵

(中国石油集团测井有限公司测井技术研究院,陕西西安710077)

0 引 言

随着小井眼测井仪器种类的不断增多,测井仪器对中子管提出了持续缩小直径的要求[1-2]。测井用中子管的直径从60 mm经历54、46、40、39 mm,逐渐缩减到30、29 mm和27 mm;之所以有这么多尺寸类型,说明缩小中子管直径是一件艰难的研究工作,只要中子管满足仪器要求的性能,好多尺寸都是因为受技术条件限制而不得不采取的妥协。直径27 mm的中子管已经可以用来制作直径38 mm的测井仪器,直径为25 mm的中子管可以用于开发直径大于36 mm的任何测井仪器,所以直径25 mm的中子管有更广阔的应用空间。

该文所研究的中子管是直径为25 mm的CSNT2451中子管。它是陶瓷外壳中子管,剪口后外形尺寸Φ25 mm×160 mm,耐高温150 ℃,设计工作寿命150 h。该中子管不仅直径缩至25 mm,有效长度也只有160 mm。有效长度的缩短主要由于其中间绝缘部分陶瓷的长度只有77 mm,设计合理的带电粒子加速系统是缩小直径和降低绝缘部分长度的关键。

1 加速系统设计的理论计算

利用有限元分析法对设计的结构进行模拟仿真,可以有效避免设计上的明显缺陷,节省大量人力、物力,提高产品研发的效率,也为产品提供严谨的理论依据和改进方向。对中子管设计经常出现的典型问题,从理论层面上进行分析,正确地引导设计改进。经过从理论计算到实验验证的研制循环,使中子管性能不断得以提升,这也是CSNT2451中子管研发的思路与方法。

1.1 结构设计

中子管结构设计涉及离子源结构、加速系统结构、靶子结构和密封结构这4部分,本文只涉及加速系统结构的讨论。……