專(zhuān)利名稱(chēng)：一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油地質(zhì)勘探隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向的隨鉆測(cè)井方法領(lǐng)域，特別涉及一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器。
背景技術(shù)：
隨鉆測(cè)井是在鉆井過(guò)程中用安裝在鉆鋌中的測(cè)井儀器測(cè)量地層性質(zhì)并將測(cè)量結(jié)果傳送到地面或記錄在井下存儲(chǔ)器中的一種技術(shù)。該技術(shù)要求測(cè)井儀器能夠安裝在鉆鋌內(nèi)較小的空間里，并能承受高溫、高壓和鉆井時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動(dòng)。隨鉆測(cè)井資料是在地層被泥漿濾液侵入之前或侵入很淺時(shí)測(cè)量的，比電纜測(cè)井更為客觀真實(shí)地反映了地層特征。隨鉆測(cè)井能夠?qū)崟r(shí)確定井眼軌跡，進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向和地層評(píng)價(jià)，提高了現(xiàn)場(chǎng)鉆井決策能力。隨鉆測(cè)井還可進(jìn)行時(shí)間推移測(cè)井，分析侵入隨時(shí)間的變化，能得到區(qū)別油水層的信息。在非常規(guī)井中或在特殊地質(zhì)環(huán)境(如膨脹粘土或高壓地層)下，常規(guī)電纜測(cè)井困難或風(fēng)險(xiǎn)很大以至不能·作業(yè)時(shí)，隨鉆測(cè)井就更顯示其自身獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)。常規(guī)放射性測(cè)井儀器使用放射性化學(xué)源，對(duì)操作人員以及其它生物細(xì)胞造成很大傷害。遇到井下復(fù)雜情況會(huì)造成卡鉆時(shí)，帶有放射性化學(xué)源的儀器，可能無(wú)法收回放射源，導(dǎo)致鉆井、測(cè)井作業(yè)失敗，油井報(bào)廢，通常要專(zhuān)門(mén)封井。地層環(huán)境將受到嚴(yán)重的放射性污染，需定期監(jiān)測(cè)。國(guó)家對(duì)測(cè)井放射源的管理將會(huì)日益嚴(yán)格，相關(guān)費(fèi)用也將大幅增加。由于隨鉆測(cè)井環(huán)境更為惡劣，儀器和放射性化學(xué)源裝卸比常規(guī)測(cè)井更為復(fù)雜、需要的時(shí)間更長(zhǎng)，從而加劇了放射性化學(xué)源對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)操作人員的傷害。用可控中子源替代放射性化學(xué)源即可很好地解決這個(gè)問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 2900786公開(kāi)了一種“隨鉆氘氘可控補(bǔ)償中子測(cè)井儀”的不帶化學(xué)源的隨鉆可控源中子孔隙度測(cè)井儀器，該專(zhuān)利首次將可控源用在獲得地層孔隙度參數(shù)上，其使用的是D-D中子管作為隨鉆可控源中子孔隙度測(cè)井儀的可控源部件，的中子射線能量為2Mev，探測(cè)深度為23. 75cm，缺點(diǎn)是D-D中子管，其中子管中子產(chǎn)額低，容易引起放射性統(tǒng)計(jì)漲落誤差，測(cè)量精度較低。且該中子管陽(yáng)極使用的是直流高壓，不能測(cè)量熱中子俘獲截面和含水飽和度。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102159970A公開(kāi)了一種確定地下巖層中的水飽和度的方法，包括用多個(gè)在鉆探入巖層中的鉆井孔中進(jìn)行的測(cè)量來(lái)測(cè)定巖層的侵入深度。測(cè)量具有不同的進(jìn)入巖層的調(diào)查的橫向深度。在基本上與測(cè)量侵入深度的位置相同的縱向位置上測(cè)量巖層中的碳和氧。用測(cè)量的碳和氧以及侵入深度確定巖層的基本上未侵入部分的水飽和度。上述專(zhuān)利文獻(xiàn)中用3He正比計(jì)數(shù)器測(cè)量地層中孔隙度￠,而測(cè)量地層熱中子俘獲截面使用的是傳統(tǒng)的閃爍晶體探測(cè)器，閃爍晶體探測(cè)器接收的是地層中的俘獲伽馬射線，利用俘獲伽馬數(shù)目計(jì)算熱中子俘獲截面。其熱中子俘獲截面的測(cè)量方法與傳統(tǒng)的中子壽命測(cè)井儀器方法相同，這種方法的缺點(diǎn)是受自然界中各種伽馬射線本底計(jì)數(shù)的影響，而且不適用于礦化度相對(duì)較低的地層。
實(shí)用新型內(nèi)容為了在礦化度相對(duì)較低的地層中實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)地層含水飽和度和孔隙度的測(cè)量，實(shí)時(shí)測(cè)量井眼周?chē)貙涌紫抖扰c熱中子宏觀俘獲截面參數(shù)，消除放射源對(duì)環(huán)境污染的危險(xiǎn)及操作人員的人身傷害，本實(shí)用新型提供了一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器。所述技術(shù)方案如下—方面，提供了一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器，所述儀器包括包括鉆鋌，沿所述鉆鋌的軸向上間隔成型有多個(gè)徑向設(shè)置的U型槽，所述測(cè)井儀器密封設(shè)置于所述U型槽內(nèi)，其包括脈沖中子源，包括氘氚反應(yīng)中子管，其以脈沖方式向所測(cè)地層發(fā)射高能中子；探測(cè)單元，包括長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器，用于接收由地層散射至井眼中的熱中子；·[0010]信號(hào)處理及數(shù)據(jù)分析單元，用于對(duì)所述探測(cè)單元所接收的地層熱中子進(jìn)行計(jì)數(shù)與數(shù)據(jù)處理，獲得所測(cè)地層的孔隙度0和含水飽和度Sw; 電源模塊，用于為上述各單元提供電源。所述的信號(hào)處理及數(shù)據(jù)分析單元內(nèi)運(yùn)行有主放與脈沖幅度分析模塊，接收所述探測(cè)單元的前放輸出信號(hào)，用于對(duì)前放輸出信號(hào)進(jìn)行放大和脈沖幅度分析。信號(hào)處理模塊，接收所述主放與脈沖幅度分析模塊的輸出信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的累加處理；數(shù)據(jù)處理器，接收所述信號(hào)處理模塊的累加信號(hào)，并對(duì)所接收的累加信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)得地層的孔隙度0和含水飽和度Sw;數(shù)據(jù)傳輸模塊，分別與所述數(shù)據(jù)處理器和上位機(jī)連接，用于將所測(cè)參數(shù)傳輸至上位機(jī)。所述的長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器均為3He熱中子探測(cè)器。另一方面，提供了一種隨鉆可控源中子測(cè)井方法，所述方法包括啟動(dòng)鉆鋌上的脈沖中子源以脈沖方式向地層發(fā)射定量高能中子；通過(guò)設(shè)置于鉆鋌上的長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器分別測(cè)得經(jīng)地層減速后散射回井眼的熱中子數(shù)目；根據(jù)兩探測(cè)器所測(cè)得的熱中子數(shù)目獲得所測(cè)地層的熱中子宏觀俘獲截面E和孔隙度0 ;根據(jù)所測(cè)熱中子宏觀俘獲截面E及孔隙度0得出所測(cè)地層的含水飽和度Sw。所述的根據(jù)兩探測(cè)器所測(cè)得的熱中子數(shù)目獲得所測(cè)地層的熱中子宏觀俘獲截面E，其具體包括是根據(jù)任意一段時(shí)間內(nèi)所發(fā)送的定量熱中子數(shù)目及在兩探測(cè)器所探測(cè)到的熱中子數(shù)目，分別得出兩探測(cè)器所探測(cè)到的地層俘獲熱中子數(shù)目；通過(guò)熱中子宏觀俘獲截面計(jì)算公式算出所測(cè)地層的宏觀俘獲截面E；E =105X 104 (lnNl-lnN2) /(tl-t2)其中N1、N2分別對(duì)應(yīng)兩探測(cè)器所探測(cè)到的地層俘獲熱中子數(shù)目；tl、t2為不同的時(shí)間門(mén)。所述的根據(jù)兩探測(cè)器所測(cè)得的熱中子數(shù)目獲得所測(cè)地層的孔隙度0，其具體包括是[0026]根據(jù)兩探測(cè)器所測(cè)熱中子數(shù)目分別得出單位時(shí)間內(nèi)熱中子的計(jì)數(shù)率，由兩探測(cè)器所得計(jì)數(shù)率的比值求得減速長(zhǎng)度Le ;根據(jù)熱中子的減速長(zhǎng)度Le求得所測(cè)地層的孔隙度；其中，熱中子的減速長(zhǎng)度Le的獲得所依據(jù)的公式為
權(quán)利要求1.一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器，包括鉆鋌，其特征在于，沿所述鉆鋌的軸向上間隔成型有多個(gè)徑向設(shè)置的U型槽，所述測(cè)井儀器密封設(shè)置于所述U型槽內(nèi)，其包括 脈沖中子源，包括氘氚反應(yīng)中子管，其以脈沖方式向所測(cè)地層發(fā)射高能中子； 探測(cè)單元，包括長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器，用于接收由地層散射至井眼中的熱中子; 信號(hào)處理及數(shù)據(jù)分析單元，用于對(duì)所述探測(cè)單元所接收的地層熱中子進(jìn)行計(jì)數(shù)與數(shù)據(jù)處理，獲得所測(cè)地層的孔隙度Φ和含水飽和度Sw ； 電源模塊，用于為上述各單元提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隨鉆可控源中子測(cè)井儀器，其特征在于， 所述的信號(hào)處理及數(shù)據(jù)分析單元內(nèi)運(yùn)行有 主放與脈沖幅度分析模塊，接收所述探測(cè)單元的前放輸出信號(hào)，用于對(duì)前放輸出信號(hào)進(jìn)行放大和脈沖幅度分析。
信號(hào)處理模塊，接收所述主放與脈沖幅度分析模塊的輸出信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的累加處理； 數(shù)據(jù)處理器，接收所述信號(hào)處理模塊的累加信號(hào)，并對(duì)所接收的累加信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)得地層的孔隙度Φ和含水飽和度Sw ； 數(shù)據(jù)傳輸模塊，分別與所述數(shù)據(jù)處理器和上位機(jī)連接，用于將所測(cè)參數(shù)傳輸至上位機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的隨鉆可控源中子測(cè)井儀器，其特征在于， 所述的長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器均為3He熱中子探測(cè)器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種隨鉆可控源中子測(cè)井儀器，通過(guò)啟動(dòng)鉆鋌上的脈沖中子源以脈沖方式向地層發(fā)射定量高能中子；通過(guò)設(shè)置于鉆鋌上的長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器分別測(cè)得經(jīng)地層減速后散射回井眼的熱中子數(shù)目，通過(guò)計(jì)算獲得地層的熱中子宏觀俘獲截面∑和孔隙度φ；根據(jù)熱中子宏觀俘獲截面及孔隙度φ得到地層含水飽和度Sw。所述儀器包括脈沖中子源、探測(cè)單元、信號(hào)處理及數(shù)據(jù)分析單元及電源模塊，用于為上述各單元提供電源。本實(shí)用新型利用長(zhǎng)、短源距3He熱中子探測(cè)器對(duì)熱中子進(jìn)行探測(cè)，獲得孔隙度與熱中子宏觀俘獲截面兩組參數(shù)，實(shí)現(xiàn)礦化度相對(duì)較低地層的含水飽和度和孔隙度測(cè)量。脈沖中子源的使用，消除了放射源對(duì)人和環(huán)境的危害。
文檔編號(hào)E21B49/00GK202755971SQ201220325550
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者李安宗, 朱軍, 王珺, 駱慶鋒, 張維, 陳鵬, 秦鴻江, 祝環(huán)芬, 郭廣鎏, 蔣登文, 李童, 陳緒濤, 劉策, 牒勇, 王俊超 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司