CN103628869B - 面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法，其包括噪声伽玛检测器、样品伽玛检测器、检测屏蔽体等元件，检测屏蔽体位于噪声伽玛检测器和样品伽玛检测器的下方，移动限位滑竿与检测屏蔽体垂直固定，岩屑收集器位于岩屑浓缩螺旋推进器和移动装置支架之间，减速机与防爆推进电机连接，减速机与岩屑浓缩螺旋推进器之间通过联轴器连接，防爆电机限位底盘位于防爆推进电机的下方，移动控制电机与移动传动带连接，3G无线网络传输器、串行有线通信端口都与噪声伽玛检测器、样品伽玛检测器连接。本发明降低成本，实现实时监控，得到与钻井深度――对应的地层自然伽玛曲线。

Description

面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法

技术领域

本发明涉及一种录井仪，特别是涉及一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法。

背景技术

自然伽玛录井是对钻井回流泥浆所带岩屑分离后进行测量，反映岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射的伽玛射线强度，通过测量岩屑的自然伽玛射线强度来认识岩层的一种放射性录井方法。自然伽玛录井曲线具有以下功能：划分岩性、地层对比、确定岩层的泥质含量。同时自然伽玛录井曲线的主要影响因素为放射性涨落。所谓岩屑自然伽玛录井技术就是利用自然伽玛曲线主要与地层中含有的天然放射性元素的含量有关，而其他因素影响小的特点。

工程实现目的在于，对钻井过程中返出泥浆所带岩屑的自然伽玛能量进行检测，得到一条反映岩性的实时自然伽玛曲线。由于自然伽玛曲线的相对变化量只与钻遇地层的岩性有关，因此，可以充分利用该条曲线进行地层划分、地层比对、岩性判别等，从而有利于地质录井工作者应对钻井新工艺的挑战。

一种测量方式是录井工作人员采用人工方法进行自然伽玛的测量，具体是通过人工定时、定期到钻井泥浆振动筛出口处，对岩屑进行取样、清洗、封存，然后对所封存的岩屑进行自然伽玛放射性检测。其检测方法是：先将封存样品放入特制的检测铝盒内，再将放有样品的铝盒放入特制的带有铅封的测量装置中进行测量，测量过程中认为铅封体内的本底噪声为零。然后通过调取钻井过程中的钻进深度，形成一条反映岩性的实时自然伽玛曲线。这种测量方法带来的弊端是，所有包括取样、清洗、封装以及测量都需要人工来逐一完成。这不仅对工作现场增加了不少人力成本，同时在测量过程中给测量本身带来了大量的人力工作，同时测量时认为铅封罐内的本底噪声为零值这也和工作现场实际情况存在差异，也没有考虑伽玛测量装置的自身暗计数过程中存在的本地噪声。另外由于取样、清洗、封装、测量这个过程是依靠人工来逐一完成的，致使测量结果与钻进深度之间存在者严重的滞后特性，致使测量出的曲线不能很好的与钻进深度形成完整的一一对应关系，也无法反映出真正意义上的在线测量。

另一种测量方式是通过随钻测量，具体是在距离钻头5－10米的位置安装一套自然卡吗探测器，进行随钻监控。这种测量方法的缺点是，测量装置本身位于距离钻头5－10米的地方，本身就是一个滞后，同时伽玛探测所得的信号获取，一方面是通过管道泥浆作为载体将信号进行上传，主要缺点是通过泥浆上传的信号误码率很高，有时甚至产生错误传输；另一方面是使用井下存储器进行存储后，起钻时再取出存储器数据，再进行地层分析，其主要缺点是滞后性很强，不能达到实时监控的目的。更主要是随钻设备成本昂贵，多达几百万甚至上千万元一套，这给石油开发公司也带来了不少的经济负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法，其解决了自然伽玛录井过程中的全自动化处理、在线检测、实时传输、本底噪声扣除和检测资源数字共享等问题，且降低成本，实现实时监控和正确传输，得到与钻井深度――对应的地层自然伽玛曲线。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪，其特征在于，其包括噪声伽玛检测器、检测屏蔽体、样品伽玛检测器、清洁阀门、岩屑收集器、岩屑浓缩螺旋推进器、移动装置支架、移动限位滑竿、减速机、防爆推进电机、移动控制滑轮组、移动控制电机、移动传动带、防爆电机限位底盘、联轴器、3G无线网络传输器、串行有线通信端口，检测屏蔽体位于噪声伽玛检测器和样品伽玛检测器的下方，移动限位滑竿与检测屏蔽体垂直固定，清洁阀门位于检测屏蔽体的下方，岩屑收集器位于岩屑浓缩螺旋推进器和移动装置支架之间，减速机与防爆推进电机连接，减速机与岩屑浓缩螺旋推进器之间通过联轴器连接，防爆电机限位底盘位于防爆推进电机的下方，移动控制电机与移动传动带连接，3G无线网络传输器、串行有线通信端口都与噪声伽玛检测器、样品伽玛检测器连接。

本发明还提供一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪及其录井方法，其特征在于，其包括以下步骤：在位于钻井岩屑泥浆振动筛的出口处，设置有移动装置支架、移动限位滑竿、移动控制滑轮组、移动控制电机、移动传动带、防爆电机限位底盘，由移动控制电机拖动移动传动带的移动，移动传动带通过移动控制滑轮组拖动岩屑收集器、岩屑浓缩螺旋推进器、减速机、防爆推进电机、联轴器、噪声伽玛检测器、检测屏蔽体、样品伽玛检测器、清洁阀门、3G无线网络传输器、串行有线通信端口和防止长期不用时岩屑干枯结块而阻塞的清洁阀门整体移动，并使岩屑收集器正好位于钻井工作的振动筛岩屑出口的正下方，接取振动筛出口的钻井岩屑；岩屑收集器中的岩屑通过防爆推进电机、减速机的减速和联轴器推动岩屑浓缩螺旋推进器使岩屑在检测屏蔽体内浓缩，浓缩的岩屑不断由岩屑浓缩螺旋推进器推进，不断地通过样品伽玛检测器的在线检测，得到检测到的样品自然卡吗和自然环境伽玛的混合在线检测值，与此同时，噪声伽玛检测器也同时检测到本底噪声伽玛值；混合在线检测值和本底噪声伽玛值通过3G无线网络传输器或串行有线通信端口传送给一个上位机进行运算分析。

本发明的积极进步效果在于：本发明对现场录井过程中的捞取岩屑工作、清洗工作、封装工作以及人工测量等工作都已全自动化方式替代了，给录井工作节省了大量的人力成本；装置采用岩屑取样点在钻井泥浆振动筛下方，同时由螺旋推进器的推进，使取样岩屑在最短时间内得以浓缩并进行测量，使装置测量的结果以最短的延时特性与钻井深度得到了一一对应，从根本上解决了在线测量、实时对应的岩屑自然卡吗与钻井地质特性的一一对应关系，这在很大程度上推进了钻井工艺的发展；装置通过设定了一套本底噪声检测装置，使传统的检测方法因为存在本底噪声的涨落对测量结果的影响，进而导致对岩性特性的判断存在误差甚至是有时对岩性进行错误的判断，使这些在录井过程中存在的问题得到了有效的解决；装置采用3G网络通信和有线串行数据通信的方法与上位机连接，在很大程度上满足了数字油田发展的需求，同时使装置自然伽玛测量的实时数据得到了最大程度的资源共享；装置通过调取钻井深度信号与实时自然伽玛测量数据的一一对应，使钻遇地层的地质特性与地层深度形成了完好的平面图形显示，是地层特性得到了相对直观的显示效果。同时装置应用完全处于地面，使整个装置避开了随钻测井过程中的价格昂贵的井下设备。

附图说明

图1为本发明面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪的立体结构示意图；

图2为本发明面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪中清洁阀门和岩屑出口的示意图。

图3为上位机显示界面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，本发明面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪包括噪声伽玛检测器1、检测屏蔽体2、样品伽玛检测器3、清洁阀门4、岩屑收集器5、岩屑浓缩螺旋推进器6、移动装置支架7、移动限位滑竿8、减速机9、防爆推进电机10、移动控制滑轮组11、移动控制电机12、移动传动带13、防爆电机限位底盘14、联轴器15、3G无线网络传输器16、串行有线通信端口17，检测屏蔽体2位于噪声伽玛检测器1和样品伽玛检测器3的下方，移动限位滑竿8与检测屏蔽体2垂直固定，清洁阀门4位于检测屏蔽体2的下方，岩屑收集器5位于岩屑浓缩螺旋推进器6和移动装置支架7之间，减速机9与防爆推进电机10连接，减速机9与岩屑浓缩螺旋推进器6之间通过联轴器15连接，防爆电机限位底盘14位于防爆推进电机10的下方，移动控制电机12与移动传动带13连接，3G无线网络传输器16、串行有线通信端口17都与噪声伽玛检测器1连接。

本发明直接安装于钻井振动筛下方，振动筛口振动出的岩屑直接落入岩屑收集器5中，由浓缩推进系统（防爆推进电机10、减速机9、联轴器15、防爆电机限位底盘14、岩屑浓缩螺旋推进器6）将岩屑直接推进入检测屏蔽体2中达到岩屑浓缩的目的，位于检测屏蔽体2中的岩屑通过检测系统（样品伽玛检测器3、噪声伽玛检测器1、检测屏蔽体2、清洁阀门4、岩屑出口18）的检测，实现了全自动化在线的检测目的，使传统的伽玛检测过程中的人工捞取岩屑、清洗、封装、检测等过程得以完全自动化处理，大大简化了整个自然伽玛录井检测程序，使人力成本得到了极大的降低。同时检测系统还设计了一套远程数据传输系统（3G无线网络传输器16、串行有线通信端口17）直接与上位机进行数据交换，使检测到的数据直接传送给上位机进行处理，还可以实现远程数据共享，便于油田数字网络控制，实现实时监控的目的，同时也便于录井工作人员结合上位机系统软件，调取钻井深度，得到一条与钻井深度一一对应的岩性自然伽玛曲线，便于现场工作人员进行地层特性对比。清洁阀门4同时也带有屏蔽伽马射线的功能，清洁阀门4位于检测屏蔽2的下方，与检测屏蔽体之间以活动卡扣相连接。岩屑出口18位于清洁阀门4上，岩屑出口专供经过检测后的岩屑掉落入岩屑池所设计的。

本发明面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪的录井方法包括以下步骤：在位于钻井岩屑泥浆振动筛的出口处，设置有一个自动移动控制部分（移动装置支架7、移动限位滑竿8、移动控制滑轮组11、移动控制电机12、移动传动带13、防爆电机限位底盘14），由移动控制电机12拖动移动传动带13的移动，移动传动带13通过移动控制滑轮组11拖动钻井岩屑取样收集及浓缩部分（岩屑收集器5、岩屑浓缩螺旋推进器6、减速机9、防爆推进电机10、联轴器15）、具有本底噪声扣除的检测系统（噪声伽玛检测器1、检测屏蔽体2、样品伽玛检测器3、清洁阀门4）、远程数据传输系统（3G无线网络传输器16、串行有线通信端口17）和防止长期不用时岩屑干枯结块而阻塞的清洁部分（清洁阀门4）整体移动，并使岩屑收集器5正好位于钻井工作的振动筛岩屑出口的正下方，接取振动筛出口的钻井岩屑；岩屑收集器5中的岩屑通过防爆推进电机10、减速机9的减速和联轴器15推动岩屑浓缩螺旋推进器6使岩屑在检测屏蔽体2内浓缩，浓缩的岩屑不断由岩屑浓缩螺旋推进器6推进，不断地通过样品伽玛检测器3的在线检测，得到检测到的样品自然卡吗和自然环境伽玛的混合在线检测值A，与此同时，噪声伽玛检测器1也同时检测到本底噪声伽玛值B；混合在线检测值A和本底噪声伽玛值B通过3G无线网络传输器16或串行有线通信端口17传送给一个上位机进行运算分析。上位机根据需要可以得到扣除本底噪声伽玛值B后的岩屑的固有自然伽玛值C，这里C=A-B，上位机装置软件再通过调取钻井深度信号，结合岩屑的固有自然伽玛值C，得到一条扣除了本底噪声的岩性随钻特性图（如图3所示），特性图中设有检测设置界面55；混合在线检测值A数字显示及混合在线检测值A线性变换走势图形显示界面57；本底噪声伽玛值B数字显示及本底噪声伽玛值B线性变换走势图形显示界面58；固有自然伽玛值C数字显示及固有自然伽玛值C线性变换走势图形显示界面59；钻井深度信号数字显示界面56；固有自然伽玛值与深度对应的岩层结构图形显示界面60。

本发明对现场录井过程中的捞取岩屑工作、清洗工作、封装工作以及人工测量等工作都已全自动化方式替代了，给录井工作节省了大量的人力成本；装置采用岩屑取样点在钻井泥浆振动筛下方，同时由螺旋推进器的推进，使取样岩屑在最短时间内得以浓缩并进行测量，使装置测量的结果以最短的延时特性与钻井深度得到了一一对应，从根本上解决了在线测量、实时对应的岩屑自然卡吗与钻井地质特性的一一对应关系，这在很大程度上推进了钻井工艺的发展；装置通过设定了一个噪声伽玛检测器，传统的检测方法因为存在本底噪声的涨落对测量结果的影响，进而导致对岩性特性的判断存在误差甚至是有时对岩性进行错误的判断，使这些在录井过程中存在的问题得到了有效的解决；装置采用3G网络通信和有线串行数据通信的方法与上位机连接，在很大程度上满足了数字油田发展的需求，同时使装置自然伽玛测量的实时数据得到了最大程度的资源共享；装置通过调取钻井深度信号与实时自然伽玛测量数据的一一对应，使钻遇地层的地质特性与地层深度形成了完好的平面图形显示，使地层特性得到了相对直观的显示效果。同时装置应用完全处于地面，使整个装置避开了随钻测井过程中的价格昂贵的井下设备。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪，其特征在于，其包括噪声伽玛检测器、检测屏蔽体、样品伽玛检测器、清洁阀门、岩屑收集器、岩屑浓缩螺旋推进器、移动装置支架、移动限位滑竿、减速机、防爆推进电机、移动控制滑轮组、移动控制电机、移动传动带、防爆电机限位底盘、联轴器、3G无线网络传输器、串行有线通信端口，检测屏蔽体位于噪声伽玛检测器和样品伽玛检测器的下方，移动限位滑竿与检测屏蔽体垂直固定，清洁阀门位于检测屏蔽体的下方，岩屑收集器位于岩屑浓缩螺旋推进器和移动装置支架之间，减速机与防爆推进电机连接，减速机与岩屑浓缩螺旋推进器之间通过联轴器连接，防爆电机限位底盘位于防爆推进电机的下方，移动控制电机与移动传动带连接，3G无线网络传输器、串行有线通信端口都与噪声伽玛检测器、样品伽玛检测器连接。

2.一种使用权利要求1中的面向岩性的岩屑在线自然伽玛录井仪的录井方法，其特征在于，其包括以下步骤：在位于钻井岩屑泥浆振动筛的出口处，设置有移动装置支架、移动限位滑竿、移动控制滑轮组、移动控制电机、移动传动带、防爆电机限位底盘，由移动控制电机拖动移动传动带的移动，移动传动带通过移动控制滑轮组拖动岩屑收集器、岩屑浓缩螺旋推进器、减速机、防爆推进电机、联轴器、噪声伽玛检测器、检测屏蔽体、样品伽玛检测器、3G无线网络传输器、串行有线通信端口和防止长期不用时岩屑干枯结块而阻塞的清洁阀门整体移动，并使岩屑收集器正好位于钻井工作的振动筛岩屑出口的正下方，接取振动筛出口的钻井岩屑；岩屑收集器中的岩屑通过防爆推进电机、减速机的减速和联轴器推动岩屑浓缩螺旋推进器使岩屑在检测屏蔽体内浓缩，浓缩的岩屑不断由岩屑浓缩螺旋推进器推进，不断地通过样品伽玛检测器的在线检测，得到检测到的样品自然伽玛和自然环境伽玛的混合在线检测值，与此同时，噪声伽玛检测器也同时检测到本底噪声伽玛值；混合在线检测值和本底噪声伽玛值通过3G无线网络传输器或串行有线通信端口传送给一个上位机进行运算分析。