测井中子发生器作为中子源目前应用于地层岩性、孔隙度、含油饱和度及地层动态监测测井，是C /O测井、中子寿命测井、氧活化水流测井以及脉冲伽马能谱测井等仪器的核心部件。脉冲中子伽马测井是当前油田生产动态监测普遍采用的技术，中子发生器产额的稳定性及开机重复率指标的提高将会极大拓宽其应用领域，尤其在使用同位素中子源的领域，可以替代同位素中子源发挥独到的优势。测井中子发生器在使用中产生有一定的辐射环境影响，本文针对其对环境的影响进行论述。

1 中子发生器测井的工作原理

中子管作为中子发生器的核心部件将离子源、加速系统、靶子以及气压调节系统密封在一个陶瓷或玻璃管内，形成一个小型的特种电真空器件。中子管实质上是一种最小型的加速器，其性能决定着中子发生器的产额、寿命、稳定性等诸多指标。中子管可以在外接电路的控制下，由离子源产生氘离子，经加速后轰击氚靶，与靶中的氚产生核反应，产生14MeV的快中子。

使用中子发生器进行储层监测是利用脉冲中子源发射的14MeV快中子对地层进行测量。脉冲中子源是氘气体在中子发生器内被电离为氘核(D)和负电子。氘核(D)在负电场作用下被加速，轰击涂在靶上的氚核(³H)、发生(D·n)核反应，发射出高能中子。该高能中子具有很强的穿透能力，可以穿过仪器外壳、井液、套管、水泥环、射入地层数十厘米。当中子轰击地层时，快中子和地层的元素发生非弹性散射(n，n')和弹性散射(n，n)外，还有热中子的(n，p)反应。¹⁶ O (n，p) ^16m N、¹⁸ O(n，α) ^13mC等活化反应。快中子的(n，n')散射会伴随产生非弹性散射γ射线、热中子被吸收发生(n，γ)反应伴随产俘获γ射线。由于核素O、C、Si等的性质不同，因此产生的非弹性散射和俘获γ射线的能谱也不同，利用中子发生器顶端的高分辨率探测器记录下每种能量γ射线的个数，(探测器外壳包Cd以吸收中子)，再由多道脉冲幅度分析仪给出各种核素的谱，输入电脑储存、记录下C /O的比值，由地层中的C /O比值，确定储层含油饱和度。

2 主要污染源分析

中子发生器的工作必须同时具备如下条件:中子发生器必须与工具安装一体，并向工具输入密码; 供电; 中子发生插件的安装; 工具接受到经接头连接的MWD工具发出的转速指令; 温度高于0 ℃。因此，可以说该测井仪器的中子发射是受到严格控制的，在车间操作不存在意外发射的可能性。根据中子发生器工作原理，在没有通电工作的情况下，运输、装卸中子发生器其不会发生中子，不会产生中子辐射影响。根据测井规程，测井工具至少在下到井下100m后，中子发生器才会通电工作。在测井过程中，中子发生器产生的中子及γ射线不会对井场地表构成辐射影响。

中子发生器在测井作业中过量的中子会激化测井工具的本体，一般在4h内会衰减到正常水平。现场起钻时间将大于4h，所以放射性物质的激化在工具返出地面时已经消耗殆尽，此外还有专门的警示布，在工具出井后围绕在工具的放射性激化区域，警示防止无关人员靠近。综上考虑中子发生器的辐射影响为测井作业刻度过程中产生的辐射影响。

3 中子发生器刻度简介

中子发生器要定期进行C /O比值刻度。根据操作手册规定，刻度场地应选择在较为空阔的地方，中间纵向放置中子发生器刻度水罐，刻度水罐罐长152.4 cm(60英寸)、直径91.44 cm(36英寸)，水罐中心为中子发生器插入孔，水罐外壳包Cd吸收中子，罐中装有一定C /O比的标准水体，如图 1所示。

4 环境影响评价 4.1 安全控制区边界估算

中子发生器刻度时，安全控制区边界根据GBZ142-2002标准:室外操作放射源时，须在当量剂量为2.5μGy·h^-1处设置警告标志(或采用警告措施)，防止无关人员进入控制区。

中子发生器刻度时，安全控制区边界计算:公式及相关参数选自《辐射防护手册》第三分册及《中子发生器及其应用》，见式(1)，单位为米，符号为m。

(1)

式中: r—安全控制区边界距离，cm; φ—中子产额，2 × 10⁸ n/s; D—控制边界空气比释动能率，2.5 × 10^-6 Gy·h^-1，f_n—中子剂量转换因子，为4.085 × 10^-10。

计算结果为r = 3 061cm，即30.61m，取值31m。在进行中子发生器刻度工作时，安全控制区边界距离的参考值为31m。

4.2 中子发生器刻度时剂量估算 4.2.1 中子剂量估算

见式(2)，单位为希沃特，符号Sv。

(2)

式中: H_n—中子当量剂量，Sv; φ—中子产额，2 × 10⁸ n/s; f_n—中子剂量转换因子，4.085 × 10^-10Sv/(n/cm²); T—中子发生器刻度时间，60s; r—参考点与中子源的距离，。

根据以上公式，中子发生器刻度时，安全控制区边界距离31m处，中子当量剂量Hn为4.06 × 10^-5 mSv。

4.2.2 中子源发射γ射线剂量估算

中子发生器在刻度时，其散射γ射线当量剂量最大等于中子当量剂量，即也为4.06 × 10^-5 mSv。

4.3 中子发生器工作时的环境辐射影响预测结果

根据上面的计算结果，中子发生器在刻度时，其安全控制区边界处的当量剂量等于中子当量剂量及γ射线剂量之和，为8.12 × 10^-5 mSv。