一种可打捞的源侧装式中子仪
技术领域
本发明涉及一种源侧装式中子仪,具体涉及一种可打捞的源侧装式中子仪。
背景技术
中子仪测井是一种地层孔隙度测井仪器,该仪器的技术原理是:通过化学放射性源向地层发射快中子,快中子与地层元素碰撞减速为慢中子,并很快转化为热中子,最终在中子源附近形成一个热中子云团。由于地层中的氢元素(H)在中子减速慢化中起着决定性的因素,因此测量中子源附近热中子的浓度衰减比就可估算地层H元素含量的多少。而地层中的H元素又只存在于地层孔隙流体(水、油)中,从而进一步推断地层孔隙度大小。
传统的补偿中子仪器的源与源仓结构如图1所示,中子源1’安装在源仓2’内,源仓2’安装在仪器上。但是,这种结构的仪器一旦发生仪器遇卡掩埋,仪器主体遇阻难以整体打捞收回时,中子源就无法回收,从而对地下水产生长期的放射性污染,显然这在页岩气复杂井身结构中使用是具有极大风险的。
发明内容
本发明的目的是提供一种可打捞的源侧装式中子仪,解决了现有中子仪难以打捞的问题,能够对中子仪进行打捞,减少了放射性污染带来的风险。
为了达到上述目的,本发明提供了一种可打捞的源侧装式中子仪,其特征在于,该中子仪包括:打捞头、壳体、防脱落部件、放射性中子源组件和源仓;其中,所述壳体具有第一端设有开口一的空腔,且该空腔靠近第二端处的侧壁设有用于打开源仓的开口二,所述源仓置于所述壳体的空腔内并处于开口二处,且与所述壳体的空腔内壁转动连接;所述放射性中子源组件通过弱点销二固定在源仓内;所述打捞头置于所述壳体的空腔内,其第一端处于壳体的空腔外。
其中,所述打捞头的第二端具有空腔,该空腔从其第二端沿侧壁延伸方向开设有第一开口形成卡槽,且该卡槽的内壁上对称设有:限位突起。
所述放射性中子源组件的第一端的侧壁上周向设有环槽,所述放射性中子源组件的第一端处于所述打捞头的空腔内,且其环槽卡在所述限位突起处;所述放射性中子源组件的第一端的端面上设有:插槽二。
所述防脱落部件包括:定心衬套、顶针、压缩弹簧、弱点销一和压紧螺塞;其中,所述定心衬套置于所述打捞头的空腔内,其具有第一端开口的安装槽,该安装槽的侧壁上设有腰型槽,该腰型槽与所述卡槽的第一开口相对;所述定心衬套的第二端端面设有与该安装槽连通的插孔一,该插孔一的内径小于安装槽的内径,且该插孔一与所述放射性中子源组件的插槽二相对;所述顶针处于所述定心衬套的安装槽内,与该安装槽相适配,且其第二端固定有长针,该长针插置在所述定心衬套的插孔一内;所述顶针的侧面设有限位销孔,所述弱点销一的一端穿过定心衬套的腰型槽并插置在顶针的限位销孔内,所述弱点销一的另一端穿过所述卡槽的第一开口并固定在所述壳体上;所述压缩弹簧处于所述安装槽内,并处于压缩状态,其一端卡抵至所述打捞头的空腔内壁上,另一端卡抵至所述顶针的第一端端面。
在使用状态时,所述压缩弹簧处于压缩状态;在打捞过程中,所述弱点销二在提拉过程中先被拉断,所述放射性中子源组件随所述打捞头在所述壳体的空腔内上移;当腰型槽移动至所述弱点销一处时,该弱点销一在拉力作用下被拉断,所述压缩弹簧的弹力释放,推动所述顶针的长针插入所述放射性中子源组件的插槽二内,从而使打捞头和放射性中子源组件一起被打捞出来;且,所述弱点销二处被拉断的拉力<所述弱点销一被拉断的拉力<该中子仪上其他连接部分被拉断的拉力<打捞电缆所能承受的极限拉力。
优选地,所述放射性中子源组件包括:中子源连接头、中子源外套和中子源主体;其中,所述中子源外套具有第一端设有开口的空腔,其第二端通过弱点销二固定在所述源仓内;所述中子源主体为放射性源的活性部分,其固定在所述中子源外套的空腔内;所述中子源连接头的第二端具有外螺纹,第一端的端部具有外六方结构,且其第二端通过螺纹可拆卸地固定在所述中子源外套的空腔第一端,并卡抵至所述中子源主体的端部;所述环槽紧邻所述中子源连接头的外六方结构设置;所述插槽二设置在所述中子源连接头的外六方结构的中心。
优选地,所述源仓的第二端处设有:固定孔一;所述中子源外套的第二端设有与所述源仓上的固定孔一相对应的固定孔二,所述弱点销二插置在所述固定孔二和固定孔一内。
优选地,所述中子源外套的第二端具有四方防转键结构;所述源仓的第二端处设有:方形防转槽,所述固定孔一处于该方形防转槽的侧壁上并连通,该四方防转键结构插置在所述方形防转槽内,所述弱点销二插置在所述固定孔二和固定孔一内。
优选地,所述源仓为侧装式源仓,其具有安置槽,所述放射性中子源组件通过所述弱点销二固定在该安置槽内,其第二端通过旋转销转动设置在壳体的空腔内。
优选地,所述打捞头的第一端为标准打捞结构。
优选地,所述壳体的空腔侧壁上设有:螺钉孔一,所述源仓的侧壁上设有与该螺钉孔一相对的螺钉孔二,通过螺钉螺纹连接在螺钉孔一和螺钉孔二上。
优选地,所述插槽二的内壁上设有内螺纹,与所述装源工具上的外螺纹相适配,通过螺纹与所述装源工具连接。
优选地,所述壳体包含:上接头和安装外壳;其中,所述安装外壳具有第一端设有开口一的空腔,且该空腔靠近第二端处的侧壁设有用于打开源仓的开口二,所述源仓处于所述安装外壳的空腔内;所述上接头具有贯通的空腔,其第二端固定在所述安装外壳的第一端,所述打捞头从其第一端插入至所述安装外壳的空腔内。
优选地,所述弱点销一通过压紧螺塞固定在壳体的第一端;所述安装外壳的空腔第一端的内径减小形成台肩;所述压紧螺塞套置在所述卡槽的侧壁,并螺纹连接在所述安装外壳的空腔第一端;所述压紧螺塞的第二端的外径减小形成台阶,所述弱点销一固定在安装外壳上的一端设有限位块;所述压紧螺塞的台阶卡抵在所述限位块和弱点销一的连接处,该限位块被压紧至与所述台肩的两个面紧贴。
本发明的可打捞的源侧装式中子仪,解决了现有中子仪难以打捞的问题,具有以下优点:
本发明的中子仪,通过对打捞头、防脱落部件和放射性中子源组件的结构设计,中子源组件卡在打捞头的卡槽上的限位突起处,通过两个弱点销的设计,在提拉过程中,先实现放射性中子源组件和源仓的分离,弱点销二既满足了平时的防松固定,又可以在紧急打捞下受力脱离,再通过防脱落部件上腰型槽的设计,上移一段距离实现弱点销一的断裂,此时防脱落部件通过释放压缩弹簧的弹力,通过长针将放射性中子源组件和打捞头连接在一起,从而保证打捞过程中中子源不会脱落,方便打捞,减少了放射性污染的风险。
此外,本发明的中子源外套的四方防转键结构能够防止放射性中子源组件的转动。
附图说明
图1为传统的补偿中子仪器的源与源仓的结构示意图。
图2为本发明的可打捞的源侧装式中子仪的结构示意图一。
图3为本发明的可打捞的源侧装式中子仪的结构示意图二。
图4为本发明的安装外壳的立体示意图。
图5为本发明的打捞头的立体示意图。
图6为本发明的定心衬套的立体示意图。
图7为本发明的放射性中子源组件的结构示意图。
图8为本发明的放射性中子源组件的立体示意图。
图9为本发明的源仓的立体示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种可打捞的源侧装式中子仪,参见图2和3,包括:打捞头1、壳体、防脱落部件、放射性中子源组件2和源仓3。其中,打捞头1部分插置在壳体的空腔内,放射性中子源组件2固定在源仓3内,源仓3安装在壳体的空腔内且卡在打捞头1的卡槽内,防脱落部件安装在打捞头1的卡槽内。
壳体包括:上接头17和安装外壳5。其中,参见图4,安装外壳5具有第一端设有开口一的空腔,且该空腔靠近第二端处的侧壁设有用于打开源仓3的开口二5A,该空腔的侧壁上设有:转动销孔一5B,用于转动连接源仓3,其侧壁上还设有:螺钉孔一5C,用于固定源仓3。上接头17具有贯通的空腔,第二端固定在安装外壳5的第一端,打捞头1从上接头17的第一端插入至安装外壳5的空腔内。
上接头17的外侧壁上套置并固定有螺纹环18,该螺纹环18具有外螺纹,用于连接带有方向性要求的仪器,此处是测井仪器的通用连接螺纹口型。
具体的,螺纹环是由两个螺纹半环组成的,安装时固定在上接头的环槽上,再用螺钉连接紧固。
参见图5,打捞头1的第一端为标准打捞结构,该标准打捞结构具有锥形导向角1A和圆环台阶1B,便于打捞设备抓取,爪紧卡住此圆环台阶后,方便提拉受力,而其第二端具有卡槽1C,该卡槽1C具有两个开口,一个开口沿打捞头1的轴向设置,另一个开口处于打捞头1的第二端的端部,径向设置,且该卡槽1C的内壁上设有限位突起1D。
防脱落部件包括:定心衬套12、顶针13、压缩弹簧14、弱点销一15、压紧螺塞16。其中,定心衬套12置于打捞头1的卡槽1C内,其具有第一端开口的安装槽,该安装槽的侧壁上设有腰型槽12A,参见图6,该腰型槽12A与卡槽1C轴向设置的开口相对。定心衬套12的第二端端面设有与该安装槽连通的插孔一12B,该插孔一12B的内径小于安装槽的内径。顶针13处于定心衬套12的安装槽内,与该安装槽相适配,且其第二端固定有长针,该长针插置在定心衬套12的插孔一12B内。顶针13的侧面设有限位销孔,弱点销一15的一端穿过定心衬套12的腰型槽12A并插置在顶针13的限位销孔内,弱点销一15的另一端通过压紧螺塞16固定在安装外壳5的第一端,压紧螺塞16具有与安装外壳5第一端内壁上的内螺纹相适配的外螺纹,通过螺纹固定连接。压缩弹簧14处于安装槽内,一端与打捞头1的第二端固定连接,另一端与顶针13的第一端固定连接。
具体地,弱点销一15通过压紧螺塞16固定在壳体的第一端,安装外壳5的空腔第一端的内径减小形成台肩。压紧螺塞16套置在卡槽1C的侧壁,并螺纹连接在安装外壳5的空腔第一端,压紧螺塞16的第二端的外径减小形成台阶,弱点销一15固定在安装外壳5上的一端设有限位块;压紧螺塞16的台阶卡抵在限位块和弱点销一15的连接处,该限位块被压紧至与台肩的两个面紧贴。
上述防脱落部件,在仪器下井安装时,弱点销一15插置在顶针13上,将顶针13进行固定,此时压缩弹簧14处于压缩状态,防脱装置不工作;当仪器进行打捞时,打捞头1带动中子源向上提拉,在拉力作用下,弱点销一15被拉断,此时压缩弹簧14被释放,推动顶针13的长针顶进定心衬套12的插孔一12B内,并插入放射性中子源组件2的连接头的中心,保证打捞过程中中子源不会脱落。
参见图9,源仓3为侧装式源仓,其具有安置槽,其第二端的侧壁上设有:转动销孔二3A,通过旋转销4转动设置在安装外壳5的转动销孔一5B内,并处于空腔侧壁上的开口二处,可从该空腔侧壁上的开口二处打开,具有某一角度转动功能。该源仓3的侧壁上还设有:螺钉孔二3B,通过螺钉固定在安装外壳5的螺钉孔一5C内。源仓3的第二端处还设有:固定孔一3C和方形防转槽3D,方形防转槽3D处于源仓3的第二端的端部,固定孔一3C处于方形防转槽3D的侧壁上与方形防转槽3D连通,放射性中子源组件2的端部插置在方形防转槽3D内,防止放射性中子源组件2的转动,且通过弱点销二24插置在固定孔一3C与放射性中子源组件2上进行固定。
参见图7和8,放射性中子源组件2通过弱点销二24固定在源仓3内,其包括:中子源连接头21、中子源外套22和中子源主体23。中子源外套22为柱状结构且具有第一端设有开口的空腔,其第二端设有与源仓3上的固定孔一相对应的固定孔二,弱点销二24插置在固定孔二和固定孔一内。中子源主体23为放射性源的活性部分,其固定在中子源外套22的空腔内。中子源连接头21的第二端具有外螺纹,第一端的端部具有外六方结构21A,且其第二端通过螺纹可拆卸地固定在中子源外套22的空腔第一端,并卡抵至中子源主体23的端部,其第一端外侧壁上紧邻外六方结构21A处设有:环槽21B,该环槽21B与打捞头1的限位突起1D相适配,可卡在打捞头1的卡槽1C上的限位突起1D处,受力不脱落。中子源连接头21的外六方结构21A的中心设有插槽二21C,在弱点销一15被拉断后,顶针13的长针插入定心衬套12的插孔一12B和中子源连接头21的插槽二21C内。而且,中子源连接头21的外六方结构21A和插孔一12B能够用于与装源杆工具匹配,插孔一12B的内壁上设有内螺纹,与装源工具上的外螺纹相适配,通过螺纹与装源工具连接,用于将放射性中子源组件2安装入源仓3内。
而且,中子源外套22的第二端具有四方防转键结构22A,即横截面为四方形,如长方体或正方体结构,用以匹配源仓3,四方防转键结构22A插置在源仓3的方形防转槽3D内,通过弱点销二24插置在固定孔二和固定孔一3C内以将中子源外套22固定在源仓3上。打捞受力时,弱点销二24在打捞头1的拉力作用下,通过打捞头1的卡槽1C上的限位突起1D卡住中子源连接头21的环槽21B,带动中子源外套22一起受力向上拉,当拉力超过弱点销二24的受力极限时,弱点销二24就会被拉断,从而分离放射性中子源组件2和源仓3。弱点销二24处被拉断的拉力<弱点销一15被拉断的拉力<拉断该仪器上其他连接结构的拉力,从而保证其它部分不会被拉断,同时也小于打捞电缆所能承受的极限拉力。弱点销二24和弱点销一15起到了弱点保护作用,保证整体仪器串收拉力时两处弱点销依次被被拉断,同时又不能太脆弱导致常规使用时易损。
本发明的可打捞的源侧装式中子仪的使用方法,具体如下:
(1)在装源前,将安装外壳5上的固定源仓的螺钉6旋开,此时源仓3就绕着旋转销4旋转,当旋转到一定角度,就可以装中子源了;
(2)放射性中子源组件2由中子源主体23装在中子源外套22内部,再由中子源连接头21通过螺纹连接紧固封装;
(3)在装源时,利用特殊的装源杆夹持在中子源连接头21的环槽21B上,塞入源仓3内用弱点销二24固定,而且中子源外套22的第二端具有四方防转键结构22A,能够防止放射性中子源组件2在源仓3内转动。将源仓3重新装入安装外壳5内,此时中子源连接头21上的环槽21B卡接在打捞头1的第二端的卡槽1C的限位突起1D处,中子源连接头21上的插槽二21C与定心衬套12的插孔一12B相对,最后用螺钉6将源仓3固定在安装外壳5上,防止下井测试过程中源仓3松动跑出;此时,在仪器内,弱点销一15插置在顶针13上,将顶针13进行固定,压缩弹簧14处于压缩状态,防脱装置不工作;
(4)当仪器进行打捞时,打捞头1带动中子源向上提拉,在拉力作用下,弱点销二24先被拉断,中子源组件卡在打捞头1的卡槽1C上的限位突起1D处,打捞头1带动中子源组件和防脱落部件在安装外壳5的空腔内上移一段距离,分离放射性中子源组件2和源仓3。在上移过程中,弱点销一15沿定心衬套12侧壁上的腰型槽12A移动至腰型槽12A的端部,此时弱点销一15被拉断,此时压缩弹簧14被释放,推动顶针13的长针顶进定心衬套12的插孔一12B内,并插入放射性中子源组件2的连接头的中心,保证打捞过程中中子源不会脱落。
按上述步骤操作可用实现侧面安装中子源的打捞作业,从而避免了放射性源的长期泄露带来的污染风险。
需要说明的,本发明中所述的“第一端”、“第二端”分别为部件或零件的两端,也可采用“前端”、“后端”或其它表述,这是对部件或零件两端相对位置的一个表述,不影响本领域技术人员对本发明的技术方案的理解。而且,在本发明中当中子源被打捞时,仪器处于竖直状态,“第一端”即为上端,“第二端”即为下端。
综上所述,本发明的可打捞的源侧装式中子仪,将放射性源从侧面装入,操作方便,对放射性中子源组件的结构改进使之与打捞头可以快捷对接,方便打捞,减少了放射性污染的风险,而且将中子源外套与源仓连接设计为带弱点的销子固定,既满足了平时的防松固定,又可以在紧急打捞下受力脱离。此外,通过中子源防脱落部件,能够确保打捞及上提过程的安全。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。