CN203285434U

CN203285434U - 测井仪器及系统

Info

Publication number: CN203285434U
Application number: CN2013203230260U
Authority: CN
Inventors: 王军杰; 段军亚; 高辉; 翟合娟; 夏济根
Original assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Current assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2023-06-05

Abstract

本实用新型公开了一种测井仪器及系统。其中，该测井仪器包括：射线发射器，用于发射第一射线；探测装置包括：第一探测器、第二探测器以及第三探测器，其中，第一探测器、第二探测器以及第三探测器用于获取探测区域内的第一射线的射线信号；测量电路，与探测装置连接，用于根据射线信号获取计数率和谱数据；其中，第一探测器与射线发射器的距离为第一距离，第二探测器与射线发射器的距离为第二距离，第三探测器与射线发射器的距离为第三距离，第一距离、第二距离以及第三距离各不相同。通过本实用新型，获取更为准确的计数率和谱数据，提高了对薄层的测量精度，从而可以准确获取地层的密度值以及光电吸收截面系数。

Description

测井仪器及系统

技术领域

本实用新型涉及探测设备领域，具体而言，涉及一种测井仪器及系统。

背景技术

随着油田勘探开发程度的不断深入，薄层以及薄互层已经成为期待被开发的油气储集层。由于光电吸收截面与地层物质的原子序数Z密切相关，固可用来研究地层的岩石性质（Pe值），现有的检测岩性密度的仪器主要是利用同位素伽马源向地层辐射伽马射线，再利用与源相距一定距离的探测器来测量经过地层散射和吸收后的伽马射线强度。图1为离源某一距离处探测器测量到的伽玛射线能谱，纵向为计数率，横向为能量单位，横向可以包括60-600KeV的能量计数。如图1所示，在能量为150keV左右出现峰值，能量大于150keV的区域B中伽玛射线只受康-吴散射的影响，探测到的伽玛射线强度随能量增加而降低，其散射截面与地层体积密度密切相关，固可用来测量岩石的密度值（Den值）；而在能量小于150keV的区域A中，因受光电效应的影响，探测到的伽玛射线强度随能量减少而急剧下降。

然而，现有的单探测器密度测井仪器和现有的双源距岩性密度测井仪器均存在明显的缺陷，即垂向分辨率差，测量精度不高，计数率统计起伏较大，这两种测井仪器受泥饼和围岩影响大，从而导致测得的地层光电吸收截面指数不准确等，从而无法获取准确地岩性密度，不能满足当前对薄层的勘探开发需要。

针对现有技术中由于对薄层测量精度不高，从而无法获取准确的地层光电吸收截面指数的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术由于对薄层测量精度不高，从而无法获取准确的地层光电吸收截面指数的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种测井仪器及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种测井仪器，该测井仪器包括：射线发射器，用于发射第一射线；探测装置包括：第一探测器、第二探测器以及第三探测器，其中，第一探测器、第二探测器以及第三探测器用于获取探测区域内的第一射线的射线信号；测量电路，与探测装置连接，用于根据射线信号获取计数率和谱数据；其中，第一探测器与射线发射器的距离为第一距离，第二探测器与射线发射器的距离为第二距离，第三探测器与射线发射器的距离为第三距离，第一距离、第二距离以及第三距离各不相同。

进一步地，测井仪器还包括：直流电源，与测量电路连接，用于为测量电路提供工作电压。

进一步地，探测装置以及测量电路设置在壳体内，第一探测器、第二探测器以及第三探测器沿远离射线发射器的方向依次设置在壳体内；测量电路设置在第一探测器与第二探测器之间，和/或测量电路设置在第二探测器与第三探测器之间。

进一步地，壳体上开设有与第一探测器对应的第一窗口、与第二探测器对应的第二窗口以及与第三探测器对应的第三窗口；壳体上还开设有与射线发射器对应的第四窗口。

进一步地，第二窗口和第三窗口上附有金属铍。

进一步地，射线发射器与第一探测器之间设置有屏蔽体。

进一步地，测量电路包括：高压电路，分别与第一探测器、第二探测器以及第三探测器连接，用于为第一探测器、第二探测器以及第三探测器提供工作电压；信号处理器，分别与第一探测器、第二探测器以及第三探测器连接，用于转换射线信号获取脉冲信号；谱分析电路，与信号处理器连接，用于对脉冲信号进行采样处理和能谱分析获取计数率和谱数据。

进一步地，壳体为承压钢筒。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种测井系统，该测井系统包括测井仪器。

通过本实用新型，由于第一探测器、第二探测器以及第三探测器与射线发射器的距离各不相同，三个探测器的垂直分辨率不同，则三个探测器受地层厚度影响也不同，从而可以使用三个探测器获取到的探测区域内的不同的射线信号对地层的围岩进行补偿，从而使得测量电路处理射线信号时对薄层进行校正，获取更为准确的计数率和谱数据，提高了对薄层的测量精度，从而可以准确获取地层的密度值以及光电吸收截面系数，解决了现有技术中由于对薄层测量精度不高，从而无法获取准确的地层光电吸收截面指数的问题，实现了提高对薄层的测量精度的效果，从而准确获取地层光电吸收截面指数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术探测器测量到的伽玛射线能谱的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的测井仪器的结构示意图；

图3是根据图2所示实施例的测井仪器的结构示意图；

图4是根据图2所示实施例的测量电路的原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图2是根据本实用新型实施例的测井仪器的结构示意图。图3是根据图2所示实施例的测井仪器的结构示意图。

如图2和图3所示，该测井仪器1可以包括：射线发射器10，用于发射第一射线；探测装置30可以包括：第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35，其中，第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35用于获取探测区域内的第一射线的射线信号；测量电路50，与探测装置30连接，用于根据射线信号获取计数率和谱数据，其中，第一探测器31与射线发射器10的距离为第一距离，第二探测器33与射线发射器10的距离为第二距离，第三探测器35与射线发射器10的距离为第三距离，第一距离、第二距离以及第三距离各不相同。

采用本实用新型，由于第一探测器、第二探测器以及第三探测器与射线发射器的距离各不相同，三个探测器的垂直分辨率不同，则三个探测器受地层厚度影响也不同，从而可以使用三个探测器获取到的探测区域内的不同的射线信号对地层的围岩进行补偿，从而使得测量电路处理射线信号时对薄层进行校正，获取更为准确的计数率和谱数据，提高了对薄层的测量精度，从而可以准确获取地层的密度值以及光电吸收截面系数，解决了现有技术中由于对薄层测量精度不高，从而无法获取准确的地层光电吸收截面指数的问题，实现了提高对薄层的测量精度的效果，从而可以通过地面的处理器根据计数率和谱数据准确获取地层光电吸收截面指数。

其中，射线发射器10可以是伽马射线源，第一射线可以是伽马射线；第一距离、第二距离和第三距离分别为第一探测器31的源距、第二探测器33的源距和第三探测器35的源距，各个探测器的垂直分辨率与其源距成正比。不同源距对应的探测深度不同，源距越大，探测深度就越大。仪器的垂直分辨能力是指探测器能够分辨地层的最小厚度，必须同时满足两个条件：即探测器的测量值接近地层的真值，且该地层的厚度是探测器分辨的最小厚度。从而可以利用三个探测器对不同厚度地层的敏感度不同，对围岩进行补偿，对薄层进行校正，可以更准确地求取地层的密度值及光电吸收截面系数。优选地，定义探测深度为能给某一探测器提供90%地层真实信息的地层径向深度。

具体地，光电吸收截面与地层物质的原子序数Z密切相关，可通过研究地层的岩石性质（Pe值）来获取光电吸收截面指数，三个探测器不同的垂直分辨率有助于获取更为准确地Pe值。

具体地，如图4所示，测量电路50可以包括：高压电路51，分别与第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35连接，用于为第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35提供工作电压；信号处理器53，分别与第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35连接，用于转换射线信号获取脉冲信号；谱分析电路55，与信号处理器53连接，用于对脉冲信号进行能谱分析获取计数率和谱数据。

更具体地，三个探测器分别采用碘化钠晶体与光电倍增管将测量到的不同能量的射线信号转换为正相关的电信号进入信号处理器53，信号处理器53将第二探测器33和第三探测器35获取的射线信号经处理后形成模拟信号通过谱分析电路55进行能谱分析，第一探测器31获取到的射线信号经信号处理器53处理后形成数字信号通过谱分析电路55进行计数率采集。

进一步地，测井仪器1还可以包括直流电源70，与测量电路50连接，用于为测量电路50提供工作电压。优选地，该直流电源70可以为12V的直流电源。该12V的直流电源可以给测量电路50中的高压电路51和信号处理器53供电，三个高压模块分别与三个探测器相连接。谱分析处理电路的作用是对信号放大后进行峰值保持、D/A转换、分道计数、以及采集后发送到地面仪处理。

其中，高压电路51可以包括第一高压模块、第二高压模块以及第三高压模块，第一高压模块与第一探测器31连接，第二高压模块与第二探测器33连接，第三高压模块与第三探测器35连接，高压电路51中还可以包括高压滤波电路，高压滤波电路为探测装置30中的光电倍增管提供工作电压。

具体地，在本实施例中，还可以在高压电路51的外部增加外部控制电压，高压电路51中的第二高压模块和第三高压模块可以通过外部控制电压来控制，这两个高压模块输出的电压与外部控制电压正相关，外部控制电压越高，高压模块输出的电压就越高。在本实施例中可以通过外部控制电压的改变进行稳谱，使探测装置30中的上述两个探测器准确区别不同能量的信号，并且高压模块输出的高压经二阶滤波器减小高压纹波，然后将得到的处理后的高压提供给光电倍增管，以降低输出信号噪声。

在本实施例中，还可以在高压电路51的外部增加温度补偿控制电压，并使用该温度补偿控制电压控制第一高压模块的高压输出。

在本实用新型的上述实施例中，探测装置30以及测量电路50可以设置在壳体3内，第一探测器31、第二探测器33以及第三探测器35沿远离射线发射器10的方向依次设置在壳体3内；测量电路50设置在第一探测器31与第二探测器33之间，和/或测量电路50设置在第二探测器33与第三探测器35之间。其中，壳体3可以为承压钢筒。具体地，承压钢筒可承受140MPa压力，这样安装在承压钢筒内的探测装置30以及测量电路50均可在140MPa、175℃条件下可靠工作。其中，射线发射器10可取出的设置在壳体内。

上述实施例中的测量电路50还可以设置在第三探测器远离射线发射器10的一侧，如图3所示。

其中，第一探测器31为超短源距探测器（BS），第二探测器33为短源距探测器（SS），以及第三探测器35为长源距探测器（LS），第一距离优选为12～8mm，第二距离优选为20～17mm，第三距离优选为41～38mm，探测装置30与射线发射器10的距离设置，既能满足垂直分辨率要求，同时也能提高仪器的测量精度。

如图3所示，壳体3上还可以开设有与第一探测器31对应的第一窗口305、与第二探测器33对应的第二窗口303以及与第三探测器35对应的第三窗口301；壳体3上还开设有与射线发射器10对应的第四窗口307。

具体地，第二窗口303和第三窗口301上附有金属铍。其中，第三窗口301上的铍窗应用，为Pe值测量准确度提高进行有效地补偿。

另外，射线发射器10与第一探测器31之间设置有屏蔽体11。

本申请上述实施例中壳体3上的长源距探测器（ls）和短源距探测器（ss）的窗口都采用金属铍作为探测窗口，加上超短源距探测器，可以大大增加低能伽马射线的探测效率，有利于Pe值的测量，上述探测装置30中探测器与射线发射器10的设置可以实现地层密度、光电吸收截面系数的高分辨率、高精度测量，垂直分辨率可达到0.3m以上。

采用本实用新型，由于增加了一个探测器（在上述实施例中为第一探测器31），利用第一探测深度浅，受泥饼的影响大的特性，对泥饼进行定量校正，更好地消除泥饼的影响，提高仪器的测量精度，并且第一探测器31的垂直分辨率很高，可有效提高测井仪器1的垂直分辨率，另外，第一探测器31的计数率高，可改善测量系统的统计起伏，提高在低孔隙度地层的测量精度。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：由于第一探测器、第二探测器以及第三探测器与射线发射器的距离各不相同，三个探测器的垂直分辨率不同，则三个探测器受地层厚度影响也不同，从而可以使用三个探测器获取到的探测区域内的不同的射线信号对地层的围岩进行补偿，对薄层进行校正，提高了对薄层的测量精度，从而可以准确获取地层的密度值以及光电吸收截面系数，解决了现有技术中由于对薄层测量精度不高，从而无法获取准确的地层光电吸收截面指数的问题，实现了提高对薄层的测量精度的效果，从而准确获取地层光电吸收截面指数。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种测井仪器，其特征在于，包括：

射线发射器，用于发射第一射线；

探测装置包括：第一探测器、第二探测器以及第三探测器，其中，所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器用于获取探测区域内的所述第一射线的射线信号；

测量电路，与所述探测装置连接，用于根据所述射线信号获取计数率和谱数据；

其中，所述第一探测器与所述射线发射器的距离为第一距离，所述第二探测器与所述射线发射器的距离为第二距离，所述第三探测器与所述射线发射器的距离为第三距离，所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离各不相同。

2.根据权利要求1所述的测井仪器，其特征在于，所述测井仪器还包括：直流电源，与所述测量电路连接，用于为所述测量电路提供工作电压。

3.根据权利要求1所述的测井仪器，其特征在于，

所述探测装置以及所述测量电路设置在壳体内，所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器沿远离所述射线发射器的方向依次设置在所述壳体内；

所述测量电路设置在所述第一探测器与所述第二探测器之间，和/或所述测量电路设置在所述第二探测器与所述第三探测器之间。

4.根据权利要求3所述的测井仪器，其特征在于，

所述壳体上开设有与所述第一探测器对应的第一窗口、与所述第二探测器对应的第二窗口以及与所述第三探测器对应的第三窗口；

所述壳体上还开设有与所述射线发射器对应的第四窗口。

5.根据权利要求4所述的测井仪器，其特征在于，所述第二窗口和所述第三窗口上附有金属铍。

6.根据权利要求3所述的测井仪器，其特征在于，所述射线发射器与所述第一探测器之间设置有屏蔽体。

7.根据权利要求1所述的测井仪器，其特征在于，所述测量电路包括：

高压电路，分别与所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器连接，用于为所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器提供工作电压；

信号处理器，分别与所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器连接，用于转换所述射线信号获取脉冲信号；

谱分析电路，与所述信号处理器连接，用于对所述脉冲信号进行采样处理和能谱分析获取所述计数率和谱数据。

8.根据权利要求3所述的测井仪器，其特征在于，所述壳体为承压钢筒。

9.一种测井系统，其特征在于，包括：权利要求1-8中任意一项所述的测井仪器。