CN202954810U

CN202954810U - 氘氚可控源中子孔隙度测井仪

Info

Publication number: CN202954810U
Application number: CN 201220240662
Authority: CN
Inventors: 李安宗; 闫水浪; 郑世平; 鲁宁; 张维; 朱军; 李童; 秦泓江; 刘炯; 王俊超; 骆庆峰; 刘策; 王珺; 陈绪涛; 范宇翔; 贾桑
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Logging Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-05-25

Abstract

本申请涉及石油测井领域，特别涉及一种氘氚可控源中子孔隙度测井仪，包括氘氚型中子发生器、中子发生器控制器、信号采集器及信号处理器；所述中子发生器控制器与所述氘氚型中子发生器连接；所述氘氚型中子发生器依次通过所述中子探测器与所述信号采集器与所述信号处理器连接。本申请可以与随钻电磁波、随钻伽马等随钻测井仪组成随钻测井系统，在钻井过程中获取更多更精确的地层参数，并消除了放射源污染环境的危险，减少了放射源对操作人员的危害。

Description

氘氚可控源中子孔隙度测井仪

技术领域

本申请涉及石油测井领域，特别涉及一种氘氚可控源中子孔隙度测井仪。

背景技术

自1993年Schlumberger公司首先推出IDEAL地质导向钻井系统以来，地质导向钻井技术近十年来在全球发展迅速，现已被国际钻井界公认为是最有发展前景的21世纪的钻井高技术。在此技术基础上，地层评价的随钻地质参数测井也得到高速发展，并在石油勘探和开发过程中发挥越来越重要的作用。中国石油集团测井有限公司经过几年的潜心研究，已经将随钻测井系统应用于随钻测井实践中，其中下井仪有随钻自然伽马测井仪和电阻率测井仪等。

常规中子孔隙度测井仪器使用AmBe放射性化学源，镅(Am)的半衰期是432年，放射出的中子比伽马射线更难屏蔽，可能对操作人员以及其它生物细胞造成很大伤害。带有放射源的仪器遇到井下复杂情况会造成卡钻，可能无法收回放射源，导致钻井、测井作业失败，油井报废，地层环境受到严重的放射性污染，通常要专门封井、定期监测。未来，国家对测井放射源的管理将会变得更加严格，相关费用也将大幅增加。由于随钻测井环境更为恶劣，仪器和放射性源装卸比常规测井更为复杂、需要的时间更长，从而加剧了放射性源对环境的污染和对操作人员的伤害。

中国专利申请200620115987.2公开了一种“随钻氘氘可控补偿中子测井仪”的不带化学源的随钻可控源中子孔隙度测井仪器，该仪器使用的是氘氘中子管作为随钻可控源中子孔隙度测井仪的可控源部件，缺点是根据氘氘反应和氘氚反应机理，同种尺寸，同种电参数下氘氘中子管中子产额比氘氚反应中子管中子产额低三分之二，同等产额下功耗会增大3倍。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种能够增加探测深度和提高测量灵敏度，能够消除放射性物质对环境的污染，并且能够减少放射源对操作人员的危害的氘氚可控源中子孔隙度测井仪。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种氘氚可控源中子孔隙度测井仪包括：氘氚型中子发生器、中子发生器控制器、信号采集器及信号处理器；所述中子发生器控制器与所述氘氚型中子发生器连接；所述氘氚型中子发生器依次通过所述中子探测器与所述信号采集器与所述信号处理器连接。

进一步地，所述中子探测器包括离中子源距离远的长源距探测器和离中子源距离近的短源距探测器。

进一步地，所述氘氚型中子发生器包括中子管、中子管减震装置及高压倍加器；所述高压倍加器通过中子管减震装置连接中子管；所述中子管被中子管减震装置包围；所述中子管与所述高压倍加器连接。

进一步地，所述中子发生器控制器包括井下压力响应开关、中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元；所述井下压力响应开关分别与所述中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元连接；所述中子发生器高压控制单元与所述高压倍加器连接；所述中子发生器离子源控制单元与所述中子管连接。

进一步地，该氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪还包括钻铤，所述钻铤内设置有仪器舱；所述仪器舱设置有所述中子探测器、氘氚型中子发生器、中子发生器控制器、信号采集器及信号处理器；所述仪器舱通过连接件固定在所述钻铤上。

进一步地，所述连接件包括镶块，所述镶块压着所述仪器舱，所述镶块与所述钻铤螺接。

本申请提供的氘氚可控源中子孔隙度测井仪通过增加源距和提高中子产额的方法增加探测深度和提高测量灵敏度，可以与随钻电磁波、随钻伽马等随钻测井仪组成随钻测井系统，消除了放射源污染环境的危险，减少了放射源对操作人员的危害。

附图说明

图1为本申请实施例提供的测井仪结构示意图。

图2为本申请实施例提供的测井仪镶块安装示意图。

图3为本申请实施例提供的测井仪工作原理图。

具体实施方式

参见图1、3所示，本发明提供了一种氘氚可控源中子孔隙度测井仪，包括：中子探测器2、密封的氘氚型中子发生器3、中子发生器控制器4、信号采集器及信号处理器。中子发生器控制器4与氘氚型中子发生器3连接。氘氚型中子发生器3依次通过中子探测器2与信号采集器与信号处理器连接。中子发生器控制器4包括中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元。中子探测器2包括离中子源远的长源距探测器和离中子源近的短源距探测器。中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元控制密封的氘氚型中子发生器3向地层发射中子。中子经过衰变成为热中子后由中子探测器2探测；中子探测器2存储探测到的热中子信息。中子探测器2测得地层信号在通过前置放大器放大后，再由信号采集器采集后输送至信号处理器。信号处理器用于对采集的信号进行分析。信号采集器和信号处理器均是硬件设备。例如，信号处理器可是计算机。

中子发生器3包括中子管、中子管减震装置及高压倍加器。高压倍加器通过中子管减震装置连接中子管；中子管被中子管减震装置包围。中子发生器高压控制单元控制高压倍加器产生高压。中子管在高压倍加器产生的高压的作用下发射中子。中子发生器离子源控制单元控制中子管电离，从而产生离子电场。

中子发生器控制器4还包括井下压力响应开关。井下压力响应开关通过中子管控制线路分别与中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元连接。压力响应开关开启后，中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元控制中子发生器向地层发射中子。

参见图2，考虑到环空泥浆中子仪器探测效率的影响，在保证中子探测器使用功能的条件下，保证钻铤足够的泥浆通道和机械强度，钻铤1采用偏心水眼且在侧壁开槽以安装仪器舱6。仪器舱6内设置有压力响应开关、中子探测器2、密封的中子发生器3、中子发生器控制器4、信号采集器。仪器舱6与钻铤1的固定是通过以下方式实现的：镶块5压着仪器舱6，固定螺钉先穿过镶块5上的螺纹过孔与钻铤上的螺纹紧固，从而将仪器舱6固定在钻铤1上。镶块5的螺纹过孔与固定螺钉尺寸一致，当螺钉通过镶块5过孔时，越过导向螺纹与钻挺1固定，其缩径处变为间隙配合。在随钻条件下，螺钉将会松动，设计上允许螺钉轴向位移量很小（约1mm）。当螺钉松动碰到镶块5的螺纹孔时，在振动状态下，螺钉旋转角度的随机性和轴向垂直的不确定性，导致螺钉不能主动与镶块5上的螺纹孔旋合，因此，固定螺钉不能轴向位移，确保螺钉和镶块5无法松动和脱落。从理论上分布在仪器舱6上的若干镶块5（例如2个）与固定螺钉组合，在实际应用中，允许出现1mm的松动和位移，但是，不会出现松动和脱落现象。

下面结合图3对氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪的工作原理进行说明：

中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元控制氘氚型中子发生器发射14MeV快中子，在地层中发生非弹、俘获等反应，最终产生热中子。电源给长源距探测器及短源距探测器提供高压电。长源距探测器及短源距探测器探测到热中子信号后并记录该中子信息（例如，热中子数）。长源距探测器及短源距探测器探测到的热中子信息将通过前置放大器进行放大后发送至信号采集器，最后发送至信号处理器。信号处理器对采集的信号进行分析，从而绘制地层孔隙度测井曲线。

这里对常用的三种中子源（Am-Be中子源、D-T中子源、D-D中子源）产生的中子进入不同地层后的热中子计数变化规律进行简单的介绍：

在近源距处相对一个源中子D-D中子管开始计数很高，随着径向厚度的增加下降很快，达到20cm时几乎不再发生变化；而Am-Be中子源计数稍低于D-D中子管，达到饱和径向厚度的值略为增加；D-T中子管的热中子计数要小于D-D中子管，计数降低约20%多，饱和径向厚度略为增加。远源距处规律和近源距相反，D-T中子管对应的热中子计数最高，采用D-T中子管进行中子孔隙度测井，由于其中子产额比其他中子源要高，且近探测器本来计数就高，可以保证计数统计性；而远源距的计数比其它中子源要高，从热中子计数上看利用D-T中子管效果最佳，并且可以通过增加源距来实现探测深度的增加。当地层孔隙度较小时，三种中子源得到的热中子计数比值相差不大，随着径向厚度的增加地层孔隙度的增大，比值都要增加，但D-D中子管对应的比值上升最快，而D-T中子管对应比值上升最慢，然后达到饱和比值。D-D中子管的探测深度为23.75cm，而D-T和Am-Be中子源的探测深度约为25cm，因此利用D-T中子管进行中子孔隙度测井其探测深度较深，可弥补探测灵敏度的不足，达到测井目的。

本申请实施例所产生的有益效果有：

1、使用以氘氚中子管为主要部件的可控源中子发生器取代AmBe放射性化学源，消除地层被放射性污染的危险和减小放射源对操作人员的伤害。

2、可以通过增加源距和提高中子产额的方法增加探测深度、提高测量灵敏度。

3、随钻可控源中子孔隙度测井仪采用镶嵌方式装入钻铤内，使得仪器与钻铤安装方便，二者结合牢固、可靠。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照实例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于，包括：

氘氚型中子发生器、中子发生器控制器、信号采集器及信号处理器；

所述中子发生器控制器与所述氘氚型中子发生器连接；所述氘氚型中子发生器依次通过所述中子探测器与所述信号采集器与所述信号处理器连接。

2.根据权利要求1所述的氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于，所述中子探测器包括：

离中子源距离远的长源距探测器和离中子源距离近的短源距探测器。

3.根据权利要求2所述的氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于，所述氘氚型中子发生器包括：

中子管、中子管减震装置及高压倍加器；

所述高压倍加器通过中子管减震装置连接中子管；

所述中子管被中子管减震装置包围；

所述中子管与所述高压倍加器连接。

4.根据权利要求3所述的氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于，所述中子发生器控制器包括：

井下压力响应开关、中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元；

所述井下压力响应开关分别与所述中子发生器高压控制单元和中子发生器离子源控制单元连接；

所述中子发生器高压控制单元与所述高压倍加器连接；

所述中子发生器离子源控制单元与所述中子管连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于，还包括：

钻铤，所述钻铤内设置有仪器舱；所述仪器舱设置有所述中子探测器、氘氚型中子发生器、中子发生器控制器及信号采集器；所述仪器舱通过连接件固定在所述钻铤上。

6.根据权利要求5所述的氘氚可控源中子孔隙度随钻测井仪，其特征在于：

所述连接件包括镶块，所述镶块压着所述仪器舱，所述镶块与所述钻铤螺接。