CN105134201A - 一种伽玛能谱测井仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伽玛能谱测井仪，包括伽玛能谱测井探管和地面测控系统，伽玛能谱测井探管包括外管、伽玛射线探头、花篮、电连接器和集成有井下信号处理电路的电路板；地面测控系统包括电缆绞车、地面信号处理电路、地面处理器模块和工业控制计算机；外管包括导向头、外管体和原接头；电连接器包括连接管、密封座、插头座、锁套、螺母、第一弹簧和高压插头；花篮包括花篮本体和多个绝缘块；伽玛射线探头包括暗管、伽玛晶体、光电倍增管、暗管堵、倍增管座和第二弹簧；井下信号处理电路包括闪烁探测器、信号采集电路模块、井下处理器模块和通信驱动电路模块。本发明结构紧凑，设计合理，使用操作方便，工作可靠性高，实用性强，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种测井仪，具体涉及一种伽玛能谱测井仪。
背景技术
自然界中各种岩层中的放射性元素主要由钍(Th)、铀(U)、钾(K)组成，约占到全部放射性元素总量的99％以上，不同岩层的放射性元素含量及比例往往不同，通过伽玛能谱测井仪对自然伽玛的测定和分析，可以区别岩相，确定黏土含量，帮助划分储集层。但是，现有技术中的伽玛能谱测井仪大多数是直径大、结构复杂，只能用于石油或大口径的被测井中，个别直径小的伽玛能谱测井仪，也是精度低、结构复杂，制作维修不便，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种伽玛能谱测井仪，其结构紧凑，设计合理，使用操作方便，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：包括设置在井下的伽玛能谱测井探管和设置在地面上且通过通信电缆与伽玛能谱测井探管连接并通信的地面测控系统，所述伽玛能谱测井探管包括外管以及从下到上依次设置在外管内部的伽玛射线探头、花篮和电连接器，所述花篮上安装有电路板，所述电路板上集成有井下信号处理电路；所述地面测控系统包括用于连接通信电缆的电缆绞车、用于采集井下信号处理电路处理得到的信号的地面信号处理电路、与地面信号处理电路相接的地面处理器模块和与地面处理器模块相接的工业控制计算机；
所述外管包括从下到上依次连接的导向头、外管体和原接头，所述原接头内部设置有用于容纳电连接器的空腔，所述原接头的端部设置有用于连接电缆接头的外螺纹，所述通信电缆通过电缆接头与原接头连接；
所述电连接器包括连接管、连接在连接管一端的密封座和连接在连接管另一端的插头座，所述连接管内部设置有锁套，所述锁套的一端与密封座固定连接，所述锁套的另一端固定连接有用于对插头座进行定位的螺母，所述插头座伸入连接管内的一端与螺母连接，所述插头座位于连接管外的一端连接有航空插头，所述连接管内部设置有顶在设置在连接管内壁上的凸起与插头座之间的第一弹簧，所述密封座上连接有高压插头；
所述花篮包括花篮本体和设置在花篮本体上的多个绝缘块，所述电路板固定在多个绝缘块上；
所述伽玛射线探头包括暗管以及从下到上依次设置在暗管内部的伽玛晶体和光电倍增管，所述暗管的下端与导向头固定连接，所述暗管的上端固定连接有暗管堵，所述暗管的上端内部设置有倍增管座，所述光电倍增管安装在倍增管座上，所述倍增管座与暗管堵之间设置有第二弹簧；
所述井下信号处理电路包括依次相接的闪烁探测器、信号采集电路模块、井下处理器模块和通信驱动电路模块。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述外管体的两端均设置有内螺纹，所述导向头和原接头均与外管体螺纹连接，所述导向头与外管体之间以及原接头与外管体之间均设置有密封圈。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述导向头的下端为锥形。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述伽玛晶体的端部连接有用于检验校正伽玛射线探头的精度的校验源。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述井下处理器模块包括单片机STM32F103R8T6，所述信号采集电路模块包括闪烁探测器驱动电路和闪烁探测器信号采集电路，所述闪烁探测器驱动电路包括与单片机STM32F103R8T6内部的D/A转换器连接的高压调节电路和与高压调节电路的输出端连接的高压电源，所述闪烁探测器与高压电源的输出端连接；所述闪烁探测器信号采集电路包括依次相接的滤波电路和程控放大电路，以及均与程控放大电路相接的峰值检测电路和阀值检测电路，所述程控放大电路与单片机STM32F103R8T6的I/O口相接，所述峰值检测电路与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的A/D转换器均相接，所述阀值检测电路与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的D/A转换器均相接；所述通信驱动电路模块与单片机STM32F103R8T6的通信接口连接。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述通信驱动电路模块包括芯片AD8054AR，极性电容C10和极性电容C11，以及二极管D1和二极管D2；所述芯片AD8054AR的第3引脚通过电阻R7与+12V电源的输出端相接，且通过并联的电阻R6和非极性电容C8接地；所述芯片AD8054AR的第2引脚通过电阻R9与极性电容C10的负极相接，所述极性电容C10的正极为通信驱动电路模块的输入端IN，所述芯片AD8054AR的引脚1、引脚5、引脚10和引脚12均通过电阻R12与芯片AD8054AR的引脚2相接，所述芯片AD8054AR的引脚6和引脚7均通过电阻R8与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚8和引脚9均通过电阻R14与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚13和引脚14均通过电阻R16与极性电容C11的负极相接，所述极性电容C1的负极与二极管D1的正极和二极管D2的负极相接，所述二极管D1的负极与+12V电源相接，所述二极管D8的正极接地，所述极性电容C11的正极为所述通信驱动电路模块的输出端OUT。
上述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述地面信号处理电路由依次相接的放大整形电路和串并转换电路构成，所述地面处理器模块包括单片机MSP430F1611。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构紧凑，设计合理，实现方便。
2、本发明井下信号处理电路采用了集成电路模块的方法，提高了电路的稳定性和可靠性，节省了成本，而且具有功耗低、零点稳定、精确度高的优点。
3、本实用新型的实现成本低，使用操作方便，维护维修方便。
4、本发明采用数字电路提高了测量精度和抗干扰能力，缩小了体积。
5、本发明通过调节供电高压实现测量谱线的稳定。
6、本发明采用小直径晶体和倍增管，采用高强度不锈钢外壳材料，缩小了探管直径，可灵活方便的在不同直径的井内使用。
7、本发明的工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明结构紧凑，设计合理，使用操作方便，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明伽玛能谱测井探管的结构示意图。
图2为本发明外管的结构示意图。
图3为本发明电连接器的结构示意图。
图4为本发明花篮的结构示意图。
图5为本发明伽玛射线探头的结构示意图。
图6为本发明井下信号处理电路的电路原理框图。
图7为本发明通信驱动电路模块的电路原理图。
附图标记说明:
1—外管；1-1—原接头；1-2—外管体；
1-3—导向头；2—电连接器；2-1—插头座；
2-2—第一弹簧；2-3—螺母；2-4—锁套；
2-5—密封座；2-6—高压插头；2-7—连接管；
2-8—航空插头；3—花篮；3-1—花篮本体；
3-2—绝缘块；4—伽玛射线探头；4-1—暗管堵；
4-2—第二弹簧；4-3—暗管；4-4—伽玛晶体；
4-5—光电倍增管；4-6—倍增管座；4-7—校验源；
5—电路板；6—井下信号处理电路；6-1—闪烁探测器；
6-2—信号采集电路模块；6-21—高压调节电路；6-22—高压电源；
6-23—滤波电路；6-24—程控放大电路；6-25—峰值检测电路；
6-26—阀值检测电路；6-3—井下处理器模块；
6-4—通信驱动电路模块；7—地面信号处理电路；
8—地面处理器模块；9—工业控制计算机；10—螺丝；
11—底座；12—安装孔。
具体实施方式
如图1～图6所示，本发明包括设置在井下的伽玛能谱测井探管和设置在地面上且通过通信电缆与伽玛能谱测井探管连接并通信的地面测控系统，所述伽玛能谱测井探管包括外管1以及从下到上依次设置在外管1内部的伽玛射线探头4、花篮3和电连接器2，所述花篮3上安装有电路板5，所述电路板5上集成有井下信号处理电路6；所述地面测控系统包括用于连接通信电缆的电缆绞车、用于采集井下信号处理电路6处理得到的信号的地面信号处理电路7、与地面信号处理电路7相接的地面处理器模块8和与地面处理器模块8相接的工业控制计算机9；
如图2所示，所述外管1包括从下到上依次连接的导向头1-3、外管体1-2和原接头1-1，所述原接头1-1内部设置有用于容纳电连接器2的空腔1-5，所述原接头1-1的端部设置有用于连接电缆接头的外螺纹1-6，所述通信电缆通过电缆接头与原接头1-1连接；
如图3所示，所述电连接器2包括连接管2-7、连接在连接管2-7一端的密封座2-5和连接在连接管2-7另一端的插头座2-1，所述连接管2-7内部设置有锁套2-4，所述锁套2-4的一端与密封座2-5固定连接，所述锁套2-4的另一端固定连接有用于对插头座2-1进行定位的螺母2-3，所述插头座2-1伸入连接管2-7内的一端与螺母2-3连接，所述插头座2-1位于连接管2-7外的一端连接有航空插头2-8，所述连接管2-7内部设置有顶在设置在连接管2-7内壁上的凸起与插头座2-1之间的第一弹簧2-2，所述密封座2-5上连接有高压插头2-6；
通过设置弹簧2-2，能够使插头座2-1保持向外突出，并使航空插头2-8在与电缆接头连接时，有缓冲作用；通过将锁套2-4的一端与密封座2-5固定连接，再将插头座2-1与锁套2-4的另一端固定连接的螺母2-3连接，能够保持插头座2-1的空间位置；所述伽玛能谱测井探管内部的供电和信号的传出都可以通过高压插头2-6以及航空插头传导；
如图4所示，所述花篮3包括花篮本体3-1和设置在花篮本体3-1上的多个绝缘块3-2，所述电路板5固定在多个绝缘块3-2上；具体实施时，所述绝缘块3-2通过紧固螺钉固定在花篮本体3-1上。
如图5所示，所述伽玛射线探头4包括暗管4-3以及从下到上依次设置在暗管4-3内部的伽玛晶体4-4和光电倍增管4-5，所述暗管4-3的下端与导向头1-3固定连接，所述暗管4-3的上端固定连接有暗管堵4-1，所述暗管4-3的上端内部设置有倍增管座4-6，所述光电倍增管4-5安装在倍增管座4-6上，所述倍增管座4-6与暗管堵4-1之间设置有第二弹簧4-2；
具体实施时，所述暗管4-3的下端通过螺钉与导向头1-3固定连接，所述暗管4-3的上端通过螺钉固定连接有暗管堵4-1。在第二弹簧4-2的张力下，光电倍增管4-5能够与伽玛晶体4-4紧密结合。
如图6所示，所述井下信号处理电路6包括依次相接的闪烁探测器6-1、信号采集电路模块6-2、井下处理器模块6-3和通信驱动电路模块6-4。
如图2所示，本实施例中，所述外管体1-2的两端均设置有内螺纹，所述导向头1-3和原接头1-1均与外管体1-2螺纹连接，所述导向头1-3与外管体1-2之间以及原接头1-1与外管体1-2之间均设置有密封圈1-4。具体实施时，外管体1-2采用耐高温耐压的材料制成，能够承受外部高温度高压力，通过设置密封圈1-4，能够使伽玛能谱测井探管内外很好的密封，保护内部伽玛射线探头4和井下信号处理电路6正常工作。
如图2所示，本实施例中，所述导向头1-3的下端为锥形。便于伽玛能谱测井探管下井顺利。
如图5所示，本实施例中，所述伽玛晶体4-4的端部连接有用于检验校正伽玛射线探头4的精度的校验源4-7。通过设置校验源4-7，能够避免伽玛射线探头4受到各种环境的影响和各电路器件的参数漂移。
如图6所示，本实施例中，所述井下处理器模块6-3包括单片机STM32F103R8T6，所述信号采集电路模块6-2包括闪烁探测器驱动电路和闪烁探测器信号采集电路，所述闪烁探测器驱动电路包括与单片机STM32F103R8T6内部的D/A转换器连接的高压调节电路6-21和与高压调节电路6-21的输出端连接的高压电源6-22，所述闪烁探测器6-1与高压电源6-22的输出端连接；所述闪烁探测器信号采集电路包括依次相接的滤波电路6-23和程控放大电路6-24，以及均与程控放大电路6-24相接的峰值检测电路6-25和阀值检测电路6-26，所述程控放大电路6-24与单片机STM32F103R8T6的I/O口相接，所述峰值检测电路6-25与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的A/D转换器均相接，所述阀值检测电路6-26与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的D/A转换器均相接；所述通信驱动电路模块6-4与单片机STM32F103R8T6的通信接口连接。
如图7所示，本实施例中，所述通信驱动电路模块6-4包括芯片AD8054AR，极性电容C10和极性电容C11，以及二极管D1和二极管D2；所述芯片AD8054AR的第3引脚通过电阻R7与+12V电源的输出端相接，且通过并联的电阻R6和非极性电容C8接地；所述芯片AD8054AR的第2引脚通过电阻R9与极性电容C10的负极相接，所述极性电容C10的正极为通信驱动电路模块6-4的输入端IN，所述芯片AD8054AR的引脚1、引脚5、引脚10和引脚12均通过电阻R12与芯片AD8054AR的引脚2相接，所述芯片AD8054AR的引脚6和引脚7均通过电阻R8与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚8和引脚9均通过电阻R14与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚13和引脚14均通过电阻R16与极性电容C11的负极相接，所述极性电容C1的负极与二极管D1的正极和二极管D2的负极相接，所述二极管D1的负极与+12V电源相接，所述二极管D8的正极接地，所述极性电容C11的正极为所述通信驱动电路模块6-4的输出端OUT。
如图6所示，本实施例中，所述地面信号处理电路7由依次相接的放大整形电路7-1和串并转换电路7-2构成，所述地面处理器模块8包括单片机MSP430F1611。
本发明能够用于地层中自然伽玛射线的采集和测量。采用本发明的伽玛能谱测井仪测井时，所述闪烁探测器驱动电路驱动闪烁探测器6-1，所述闪烁探测器信号采集电路采集闪烁探测器6-1的信号并对信号进行滤波、程控放大、峰值检测和阈值检测等处理后，输出给井下处理器模块6-3，井下处理器模块6-3再将数据通过通信驱动电路模块6-4传输到通信电缆上，再通过通信电缆传输给所述地面测控系统，地面信号处理电路7对数据进行放大整形和串并转换处理后输出给地面处理器模块8，地面处理器模块8能对数据进行初步处理并将数据输出给工业控制计算机9，数据显示出来，供工作人员做分析自然伽玛放射性元素，确定底层的岩性、结构及储矿等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：包括设置在井下的伽玛能谱测井探管和设置在地面上且通过通信电缆与伽玛能谱测井探管连接并通信的地面测控系统，所述伽玛能谱测井探管包括外管(1)以及从下到上依次设置在外管(1)内部的伽玛射线探头(4)、花篮(3)和电连接器(2)，所述花篮(3)上安装有电路板(5)，所述电路板(5)上集成有井下信号处理电路(6)；所述地面测控系统包括用于连接通信电缆的电缆绞车、用于采集井下信号处理电路(6)处理得到的信号的地面信号处理电路(7)、与地面信号处理电路(7)相接的地面处理器模块(8)和与地面处理器模块(8)相接的工业控制计算机(9)；
所述外管(1)包括从下到上依次连接的导向头(1-3)、外管体(1-2)和原接头(1-1)，所述原接头(1-1)内部设置有用于容纳电连接器(2)的空腔(1-5)，所述原接头(1-1)的端部设置有用于连接电缆接头的外螺纹(1-6)，所述通信电缆通过电缆接头与原接头(1-1)连接；
所述电连接器(2)包括连接管(2-7)、连接在连接管(2-7)一端的密封座(2-5)和连接在连接管(2-7)另一端的插头座(2-1)，所述连接管(2-7)内部设置有锁套(2-4)，所述锁套(2-4)的一端与密封座(2-5)固定连接，所述锁套(2-4)的另一端固定连接有用于对插头座(2-1)进行定位的螺母(2-3)，所述插头座(2-1)伸入连接管(2-7)内的一端与螺母(2-3)连接，所述插头座(2-1)位于连接管(2-7)外的一端连接有航空插头(2-8)，所述连接管(2-7)内部设置有顶在设置在连接管(2-7)内壁上的凸起与插头座(2-1)之间的第一弹簧(2-2)，所述密封座(2-5)上连接有高压插头(2-6)；
所述花篮(3)包括花篮本体(3-1)和设置在花篮本体(3-1)上的多个绝缘块(3-2)，所述电路板(5)固定在多个绝缘块(3-2)上；
所述伽玛射线探头(4)包括暗管(4-3)以及从下到上依次设置在暗管(4-3)内部的伽玛晶体(4-4)和光电倍增管(4-5)，所述暗管(4-3)的下端与导向头(1-3)固定连接，所述暗管(4-3)的上端固定连接有暗管堵(4-1)，所述暗管(4-3)的上端内部设置有倍增管座(4-6)，所述光电倍增管(4-5)安装在倍增管座(4-6)上，所述倍增管座(4-6)与暗管堵(4-1)之间设置有第二弹簧(4-2)；
所述井下信号处理电路(6)包括依次相接的闪烁探测器(6-1)、信号采集电路模块(6-2)、井下处理器模块(6-3)和通信驱动电路模块(6-4)。
2.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述外管体(1-2)的两端均设置有内螺纹，所述导向头(1-3)和原接头(1-1)均与外管体(1-2)螺纹连接，所述导向头(1-3)与外管体(1-2)之间以及原接头(1-1)与外管体(1-2)之间均设置有密封圈(1-4)。
3.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述导向头(1-3)的下端为锥形。
4.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述伽玛晶体(4-4)的端部连接有用于检验校正伽玛射线探头(4)的精度的校验源(4-7)。
5.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述井下处理器模块(6-3)包括单片机STM32F103R8T6，所述信号采集电路模块(6-2)包括闪烁探测器驱动电路和闪烁探测器信号采集电路，所述闪烁探测器驱动电路包括与单片机STM32F103R8T6内部的D/A转换器连接的高压调节电路(6-21)和与高压调节电路(6-21)的输出端连接的高压电源(6-22)，所述闪烁探测器(6-1)与高压电源(6-22)的输出端连接；所述闪烁探测器信号采集电路包括依次相接的滤波电路(6-23)和程控放大电路(6-24)，以及均与程控放大电路(6-24)相接的峰值检测电路(6-25)和阀值检测电路(6-26)，所述程控放大电路(6-24)与单片机STM32F103R8T6的I/O口相接，所述峰值检测电路(6-25)与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的A/D转换器均相接，所述阀值检测电路(6-26)与单片机STM32F103R8T6的I/O口和内部的D/A转换器均相接；所述通信驱动电路模块(6-4)与单片机STM32F103R8T6的通信接口连接。
6.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述通信驱动电路模块(6-4)包括芯片AD8054AR，极性电容C10和极性电容C11，以及二极管D1和二极管D2；所述芯片AD8054AR的第3引脚通过电阻R7与+12V电源的输出端相接，且通过并联的电阻R6和非极性电容C8接地；所述芯片AD8054AR的第2引脚通过电阻R9与极性电容C10的负极相接，所述极性电容C10的正极为通信驱动电路模块(6-4)的输入端IN，所述芯片AD8054AR的引脚1、引脚5、引脚10和引脚12均通过电阻R12与芯片AD8054AR的引脚2相接，所述芯片AD8054AR的引脚6和引脚7均通过电阻R8与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚8和引脚9均通过电阻R14与极性电容C11的负极相接，所述芯片AD8054AR的引脚13和引脚14均通过电阻R16与极性电容C11的负极相接，所述极性电容C1的负极与二极管D1的正极和二极管D2的负极相接，所述二极管D1的负极与+12V电源相接，所述二极管D8的正极接地，所述极性电容C11的正极为所述通信驱动电路模块(6-4)的输出端OUT。
7.按照权利要求1所述的一种伽玛能谱测井仪，其特征在于：所述地面信号处理电路(7)由依次相接的放大整形电路(7-1)和串并转换电路(7-2)构成，所述地面处理器模块(8)包括单片机MSP430F1611。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105134201B (zh) | 2017-11-21 |
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