CN2658757Y - 双向液流脉冲中子氧活化测井仪 - Google Patents
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Abstract
一种双向液流脉冲中子氧活化测井仪。主要解决现有的测井仪器一次下井只能测量一种液体流动量、测井成本高的问题。其特征在于：在中子发生器短节(17)上下两端各有若干液流探测器(4)，在壳体(7)内有一电信号控制单元，在该电信号控制单元的作用下，本测井仪可在三种方式下工作。具有可同时测量上下液流、获取的资料误差小、精度高的特点。
Description
技术领域：
本实用新型涉及油田开发生产测井注入剖面领域中的一种测井仪器，特别是涉及一种可测量双向液体流动的双向液流脉冲中子氧活化测井仪。
背景技术：
在油田开发生产测井注入剖面测井领域，目前的液体流动脉冲中子氧活化测井仪都是在中子管的一侧放置若干个探测器，一次下井只能测量一种液流的液体流动量，由于大多数注液井同时存在上下两种液体流动，所以应用这样的测井仪器测井，必须要进行两次下井测量，其结果是两次下井非同时测量上、下液体流动，获取的资料误差大精度低；测井功效低，成本高。
实用新型内容：
为了克服现有测井仪器一次下井只能测量一种液体流动量、测井成本高、工作效率低的不足，本实用新型提供一种双向液流脉冲中子氧活化测井仪，该双向液流脉冲中子氧活化测井仪具有可同时测量两种液流、仪器制造及测量成本低、中子产额高、测量准确的的特点。
本实用新型的技术方案是：该种双向液流脉冲中子氧活化测井仪，包括置于壳体内的电信号控制单元、上下液流短节、中子发生器短节，其中上下液流短节分别位于中子发生器短节的上下两端，在上下液流短节内各有若干伽马射线探测器，伽马射线探测器的近源距范围在25～60厘米，中源距范围在60～90厘米，远源距范围在90～150厘米。
中子发生器短节包括中子管、高压倍加器、高压变压器、高压直流变换器、控制开关，所述控制开关的控制信号输入端连接至电信号控制单元的中子发生器控制信号输出端，控制开关的电压输出端连接至高压直流变换器的电压输入端，所述中子管的阴阳两极之间直流电压范围在1～2.4千伏，其靶极电压为幅值120千伏的负脉冲电压，有效时间范围为1～10秒。
所述若干液流探测器的探测信号输出端与位于壳体内的相应若干上下液流甄别器的甄别信号输入端相连，所述若干上下液流甄别器的甄别信号输入端分别并行连接至六个12位二进制计数器的计数输入端以此将模拟信号变为二进制数字信号，所述六个12位二进制计数器的若干计数输出端依照逻辑电路规则依次连接至八个并入/串出移位寄存器的并行输入端，所述八个并入/串出移位寄存器的移位控制信号输入端连接至电信号控制单元的移位控制信号输出端以此控制将并行信号变为串行信号并使得位于上下液流短节内的若干液流探测器所输出的数字信号为一帧，传递速率为10帧/秒，所述并入/串出移位寄存器的串行数字信号输入端连接至电压、功率放大单元的输入端以此将放大后的数字信号经电缆向上传输。
具体的说，在壳体内有一电信号控制单元，该控制单元由中子管控制信号单元、模数变换单元、信号传输单元组成。
上液流短节由上液流伽马射线探测器、上液流甄别器、光电倍增管供电模块、控制开关、电源供电模块、电子线路板顺序连接而成。
下液流短节由下液流伽马射线探测器、下液流甄别器、光电倍增管供电模块、阳极供电模块、灯丝供电模块顺序连接而成。
中子发生器短节由中子管、高压倍加器、高压变压器、高压直流变换器、控制开关、阳极供电模块、灯丝供电模块组成，控制开关的输出端与高压直流变换器的控制输入端相电连接，高压直流变换器的输出端与高压变压器相电连接，高压变压器的输出端与高压倍加器的输入端相电连接，高压倍加器的输出端电连接中子管的靶极，灯丝供电模块的输出端电连接中子管的灯丝，阳极供电模块的输出端电连接中子管的阳极。
中子管控制信号单元由反相器、计数器、单稳态触发器、与非门、或门及晶体三极管跟随器组成，中子管控制信号单元的输出信号使中子发生器可在三种方式下工作即中子管的离子源阳极为脉冲电压，幅度2400伏，宽度范围1～10秒，其靶极电压为-120千伏的直流电压；中子管的离子源阳极、靶极电压均为宽度范围1～10秒的脉冲电压，阳极电压幅度为2400伏，靶极电压幅度为负120千伏；中子管的离子源阳极电压为直流电压，幅度2400伏；其靶极电压为负120千伏的宽度范围在1～10秒内的脉冲电压。
本仪器中的活化时间为1～10秒，仪器测量时间在0～50秒范围内可调。
模数变换单元、信号传输单元由若干计数器、移位寄存器和电压功率放大单元组成，计数器和移位寄存器的数量与液流探测器的数量相对应，计数器的输入端与液流探测器的甄别信号输出端相连，以完成将模拟脉冲信号转换为二进制数字信号，计数器的输出端与移位寄存器的并行输入端相连，以完成把并行数字信号转换为串行数字信号，移位寄存器的串行输出端与电压功率放大单元的输入端相连，若干液流探测器的数字信号按时序为一帧
本实用新型具有如下有益效果：由于上述方案中的中子管上下两侧均安装有液流探测器，所以可在一次下井中完成对两种液流的测定，提高了工作效率，降低了测井成本，特别是能够同时测量上下液流获取的资料误差小、精度高；利用计数器、移位寄存器等电子逻辑元件替代了传统的单片机完成了控制功能，节约了测井仪器的制造成本。
附图说明：
附图1是本实用新型的结构剖视图；
图中1-灯丝供电模块，2-阳极供电模块，3-下液流甄别器，4-液流探测器，6-薄壁管，7-壳体，8-绝缘管，9-六氟化硫，10-高压直流变换器，11-控制开关，12-电源供电模块，13-电子线路板，14-中子管，15-高压倍加器，16-高压变压器，17-中子发生器短节，18-下液流短节，19-上液流短节，21-上液流甄别器。
附图2是本实用新型的中子发生器方框图；
图中A-供电端，B-电压输出端，C-控制端。
附图3是本实用新型的六液流探测器方框图。
附图4是本实用新型的电信号控制单元方框图。
附图5是本实用新型的模/数变换信号传输方框图；
图中K-、K+-六探测器信号帧同步正、负信号，PL-97 s54HC165移位寄存器置数入脉冲，CP-置数位输入端。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，双向液流脉冲中子氧活化测井仪，包括带有电信号控制单元的壳体7、中子发生器短节17，在中子发生器短节17的上下两端的上下液流短节18、19中各有若干伽玛射线液流探测器4，通过实际测试伽玛射线液流探测器4的最佳数目为1～3个，此液流探测器4由碘化钠晶体与光电倍增管藉合而成，液流探测器4的近源距范围在25～60厘米，中源距范围在60～90厘米，远源距范围在90～150厘米，壳体1内的电信号控制单元由中子管控制信号单元、模/数变换控制单元、信号传输控制单元组成。
上液流短节由上液流伽玛射线探测器、上液流甄别器、光电倍增管供电模块、控制开关、电源供电模块、电子线路板顺序连接而成。
下液流短节由下液流伽玛射线探测器、下液流甄别器、光电倍增管供电模块、阳极供电模块、灯丝供电模块顺序连接而成。
如图2所示，中子发生器短节17由中子管14、高压倍加器15、高压变压器16构成，控制开关11的输出端与高压直流变换器10的控制输入端相电连接，高压直流变换器10的输出端与高压变压器16相电连接，高压变压器16的输出端与高压倍加器15的输入端相电连接，高压倍加器15的输出端电连接中子管14的靶极，灯丝供电模块1的输出端电连接中子管14的灯丝，阳极供电模块2的输出端电连接中子管14的阳极。
中子管控制信号单元由反向器、计数器、单稳态触发器、与非门、或门及晶体三极管跟随器组成，中子管控制信号单元的输出信号使中子发生器在三种方式下工作即中子管14的离子源电压在电信号控制单元的中子控制信号输出端的控制下可在以下三种方式下工作即中子管的离子源阳极为脉冲电压，幅度2400伏，宽度范围1～10秒，其靶极电压为-120千伏的直流电压；中子管的离子源阳极、靶极电压均为宽度范围1～10秒的脉冲电压，阳极电压幅度为2400伏，靶极电压幅度为负120千伏；中子管的离子源阳极电压为直流电压，幅度2400伏；其靶极电压为负120千伏的宽度范围在1～10秒内的脉冲电压。
本仪器中的活化时间为1～10秒，仪器工作时间在0～50秒范围内可调。
实际应用时，把中子管14、高压倍加器15、高压变压器16密封在里面衬绝缘管8的金属薄壁管中，充10～20个大气压的六氟化硫而成；也可以充绝缘油9作为绝缘介质，因油不可压缩，应把上液流若干个探测器密封在其中，而后加有压力平衡器。
如图4所示电信号控制单元由反相器、计数器、单稳态触发器、与非门、或门及晶体三极管组成的跟随器组成。跟随器输出信号控制中子发生器，跟随器基极输入信号控制并入/串出移位寄存器54HC165显示瞬间中子时间谱，作为计算流量变化时间的参照物，产生上下液流若干个探测器数字信号的帧同步控制信号，产生计数器清零信号，产生并入/串出移位寄存器的移位脉冲，产生并入/串出移位寄存器的数置入移位脉冲.电信号控制单元的输出端电连接至中子管14的控制端，在中子控制信号单元的输出信号的控制下，中子管14可在三种方式下工作，即离子源阳极电压为脉冲电压，幅度2400伏，宽度范围1～10秒，其靶极电压为-120千伏的直流电压；中子管5的离子源阳极、靶极电压均为宽度范围1～10秒的脉冲电压，阳极电压幅度为2400伏，靶极电压幅度为负120千伏；中子管5的离子源阳极电压为直流电压，幅度2400伏，其靶极电压为负120千伏的宽度范围在1～10秒内的脉冲电压。在实际使用时，该控制单元发挥作用的过程是这样的：中子管的灯丝被加热后放出氘、氚气体，阳极电压把氘、氚气体电离成离子，靶极上有钛靶，在打中子过程中吸附了一定的氘、氚气体，靶极上由高压倍加器加有负120千伏电压，120千伏电压以极大力量吸引氘、氚离子，进而打在钛靶上发生氘氚反应，产生14.1MeV的快中子。
上述单元的具体工作过程是，反相器、CC4069振荡器经过CC4024七位二进制计数器、CC44040十二位二进制计数器，进行216分频，在CC4040十二位二进制计数器的输出端得到周期为102.4秒的方波，其上升沿触发CC4098A单稳态触发器，产生幅度为+5伏，宽度为1～2秒的脉冲，其下降沿触发CC4098B单稳态触发器，产生幅度为+5伏，宽度为4～10秒的正脉冲，两脉冲经过CC4071或门，在其输出端得到周期51.2秒，幅度+5伏，宽度分别为1～2秒、4～10秒的正脉冲，去控制上液流54HC165并入/串出移位寄存器的P0脚、下液流54HC165并入/串出移位寄存器的P0脚，以显示打中子时的瞬间中子谱。通过跟随器输出的脉冲去控制中子发生器的三种工作方式。
如图5所示，为使得由液流探测器4而得来的模拟信号被转变为以10帧/秒速度传输的串行信号，所述若干液流探测器4的探测信号输出端与位于壳体7内的相应若干上下液流甄别器的甄别信号输入端相连，所述若干液流甄别器的甄别信号输入端分别并行连接至六个12位二进制计数器的计数输入端以此将模拟信号变为二进制数字信号，所述六个12位二进制计数器的若干计数输出端依照逻辑电路规则依次连接至八个并入/串出移位寄存器的并行输入端，所述八个并入/串出移位寄存器的移位控制信号输入端连接至电信号控制单元的移位控制信号输出端以此控制将并行信号变为串行信号并使得位于上下液流短节18、19的若干液流探测器4所输出的数字信号为一帧，传递速率为10帧/秒，所述并入/串出移位寄存器的串行数字信号输入端连接至电压、功率放大单元的输入端以此将放大后的数字信号经电缆向上传输。
上述模数变换单元、信号传输单元由若干计数器、移位寄存器和电压功率放大单元组成，计数器和移位寄存器的数量与液流探测器的数量相对应，计数器的输入端与液流探测器4的甄别信号输出端相连，以完成将计数器中的模拟脉冲信号转换为二进制数字信号，计数器的输出端与移位寄存器的并行输入端相连，以完成把并行数字信号转换为串行数字信号，移位寄存器的串行输出端与电压功率放大单元的输入端相连，若干液流探测器的数字信号按时序为一帧，在具体工作时，来自液流探测器的数个信号进入液流甄别器，并行进入数个CC4040二进制计数器，籍此把脉冲数变为二进制数，此后并行输入数个54HC165并入/串出移位寄存器，在各种控制信号及时钟信号的作用下，把并行的二进制数变为串行的二进制数，上下液流探测器信号为一帧，经过LM118运算放大器进行电压放大，经三极管组成的跟随器进行功率放大后，通过数千米电缆，每秒10帧向上传播。
综上所述，本实用新型较之同类测井仪器，已显示出很大的优势，具有资料精度高、测井成本低的特点，具有很好的应用发展前景。
Claims (4)
1、一种双向液流脉冲中子氧活化测井仪，包括置于壳体(7)内的电信号控制单元、上下液流短节(18，19)、中子发生器短节(17)，其特征在于：上下液流短节(18，19)分别位于中子发生器短节(17)的上下两端，在上下液流短节(18，19)内各有若干液流探测器(4)，所述液流探测器(4)的近源距范围在25～60厘米，中源距范围在60～90厘米，远源距范围在90～150厘米。
2、根据权利要求1所述的双向液流脉冲中子氧活化测井仪，其特征在于：液流探测器(4)的数目为1～3个。
3、根据权利要求1所述的双向液流脉冲中子氧活化测井仪，其特征在于：中子发生器短节(17)包括中子管(14)、高压倍加器(15)、高压变压器(16)、高压直流变换器(10)、控制开关(11)，所述控制开关(11)的控制信号输入端连接至电信号控制单元的中子发生器控制信号输出端，控制开关(11)的电压输出端连接至高压直流变换器(10)的电压输入端，所述中子管(14)的阴阳两极之间直流电压范围在1～2.4千伏，其靶极电压为幅值120千伏的负脉冲电压，有效时间范围为1～10秒。
4、根据权利要求1、2或3所述的双向液流脉冲中子氧活化测井仪，其特征在于：所述若干液流探测器(4)的探测信号输出端与位于壳体(7)内的相应若干上下液流甄别器的甄别信号输入端相连，所述若干液流甄别器的甄别信号输入端分别并行连接至六个12位二进制计数器的计数输入端，所述六个12位二进制计数器的若干计数输出端依照逻辑电路规则依次连接至八个并入/串出移位寄存器的并行输入端，所述八个并入/串出移位寄存器的移位控制信号输入端连接至电信号控制单元的移位控制信号输出端，所述并入/串出移位寄存器的串行数字信号输入端连接至电压、功率放大单元的输入端。
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| CN112558183A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-26 | 中国石油天然气集团有限公司 | 基于单片机的中子发生器短节模拟装置 |
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