一种新型高温高压补偿中子测井仪的制作方法

1.本发明涉及石油测井领域，特别涉及一种具有存储模式的高温高压补偿中子测井仪。


背景技术：

2.补偿中子测井仪是一种具有两道热中子探测器的中子强度测井仪器，通过测量地层含氢指数来确定地层孔隙度以及判断岩性的放射性测井仪器，可以测定裸眼井或套管井的地层孔隙度，是三大孔隙度测井项目中必不可少的测井仪器。
3.补偿中子测井仪上装载着20居里的am—be中子源，能量约为几百万电子伏特。每秒钟将产生4 107个快中子，这些快中子射入地层，与地层的物质发生一系列的核反应。其中包括：快中子的非弹性散射、快中子对原子核的活化、快中子的弹性散射及减速。快中子经过一系列的非弹性碰撞及弹性碰撞，能量逐渐减小，最后当中子能量与地层的原子处于热平衡状态时，中子不再减速。这种能量状态的中子叫热中子。标准热中子的能量为：0.025ev,速度为2.2
×
105厘米/秒。根据碰撞学说，中子碰撞中的能量损失与被碰撞物质的质量和入射角有关，与中子质量相当的物质碰撞(弹性碰撞)，中子损失的能量最大。在地层中，氢原子具有与中子非常接近的质量，因此地层对快中子的减速能力主要决定于地层的含氢量含氢量高的地层宏观减速能力强，减速长度小。经过几次碰撞后，快中子将被减速，能量从快中子的平均能量5.6mev衰减到0.025ev的热中子。这些热中子部分进入探测器，撞击he-3核，引起核反应，产生h3(氚)子，该质子使其它一部分he-3电离，产生带电的离子和电子，在高压电场的作用下，电子向阳极运动，产生一负脉冲，该脉冲被电子线路放大并记录下来，探测器接受中子的多少直接反映了地层中氢原子的多少。因此he-3探测器及其电子线路组成的下井仪可以测量地层中的含氢量。地层孔隙是充满流体的细微空间，水及碳氢化合物中含有氢原子，无油地层与矿岩中极少或根本没有氢。这样仪器的相应基本上反映了充满流体的地层的细微空间，即孔隙度。
4.该仪器具有两道探测器来探测地层的热中子射线。其中离放射性源的距离较远的叫长源距探测器，离放射性源近的叫短远距探测器。短源距探测器的灵敏度较低，由于它离源较近，所以探测深度较浅，它主要探测来自井眼的热中子分布信息。长源距探测器的灵敏度较高，探测深度较深，它主要探测来自地层的热中子分布信息。长源距探测器探测的热中子也受井眼的影响。这个影响可以利用短源距探测器探测到的井眼影响信息来进行补偿。补偿中子的概念由此而来。hct补偿中子仪器吸收了国内外同类仪器的优点，采用高稳定的电子放大线路和进口的高灵敏度热中子探测器(he-3正比计数管)。在设计制造时，优化了国内同类产品，使得该仪器测量误差小，可靠性高，具有良好的使用调校性能。仪器由外部壳体组件和内部电子线路芯件两大部分组成，外部壳体组件主要包括上部壳体组件、中子源装载段和底锥、推靠器等，内部电子线路芯件由两个热中子探测器、电子线路板、插头座、骨架等组成。
5.现有的补偿中子测井仪主要适用于电缆测井，最高工作温度为175℃，耐压
140mpa，难以满足井温超过200℃、井眼压力超过200mpa的超深油气井测量需要。对于存储式测井，由于不能保证仪器较好的贴近井壁，导致补偿中子测量值偏大。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型高温高压补偿中子测井仪，解决补偿中子测井仪器200℃和200mpa高温高压、he3管坪区高温漂移、探头贴井壁和中子测量电路高温漂移等问题，提高中子测量的准确性。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
8.一种新型高温高压补偿中子测井仪，包括顺次连接的上护帽、上接头、仪器壳体、下护帽，还包括设置于仪器壳体内顺次连接的电子线路骨架、保温瓶、隔热体、上吸热器，所述电子线路骨架、保温瓶、隔热体、上吸热器通过螺钉轴向固定，所述保温瓶内设置有瓶内电子线路骨架，所述瓶内电子线路骨架与所述上吸热器通过螺钉连接。
9.进一步的，所述电子线路骨架与所述下护帽的端面之间设置有承压块。所述上护帽与上接头之间螺纹连接有螺纹套。
10.进一步的，还包括源仓、中子源，所述中子源插装于源仓内，所述仪器壳体上设置有容纳源仓的槽体，所述源仓与槽体嵌装配合，源仓一端铰接于槽体，所述源仓另一端和槽体上设置有对应的源仓定位孔，所述源仓另一端与槽体通过螺栓连接。
11.进一步的，还包括偏心弓，所述偏心弓设置于所述仪器壳体外壁上。所述偏心弓主要由导轨、滑块、支撑弓组成，所述仪器壳体上设置有两个导轨，所述导轨上滑动设置有滑块，所述支撑弓两端通过固定座分别与两个滑块连接。所述导轨上开设有延仪器壳体轴向延伸的条形滑槽，所述滑槽截面为t形，所述滑块嵌装于滑槽内，所述滑块与滑槽滑动配合。所述支撑弓中段设置有防磨块。所述仪器壳体上设置有凹进，所述凹进底面为平面，所述导轨设置于凹进两端。
12.更进一步的，所述电子线路骨架、瓶内电子线路骨架上设置有中子稳谱测量电路，所述中子稳谱测量电路主要由高压调节控制模块、中子高压模块、大he3管、小he3管、中子谱分析模块组成，所述大、小he3管分别与所述中子高压模块电连接，所述中子谱分析模块、中子高压模块分别与高压调节控制模块电连接。
13.本发明的有益效果是：
14.本发明的高温高压补偿中子测井仪能够长时间(大于20小时)工作于200℃、206mpa高温高压超深井中，通过中子峰稳谱解决he3管坪区高温漂移问题，通过独特的偏心弓设计保证仪器贴井壁效果提高中子测量的准确性，通过优化源仓结构使中子源的安装、拆卸更加安全和便捷。
附图说明
15.图1是本发明整体结构示意图；
16.图2是中子稳谱测量电路示意图；
17.图3是中子偏心弓结构示意图；
18.图4是中子源仓结构示意图；
19.图5是图1中i处的放大结构示意图；
20.图6是图1中ii处的放大结构示意图；
21.图7是图1中iii处的放大结构示意图；
22.图8是图3中iv处的放大结构示意图；
23.图中：上护帽1，上接头2，电子线路骨架3，保温瓶4，隔热体5，上吸热体6，仪器外壳7，盖板8，瓶内电子线路骨架9，探测器总成10，下吸热体11，中子源短节12，承压块13，下护帽14，挡环15，卡环16，卡簧17，螺纹套18，凹进19，支撑弓20，防磨块21，导轨22，滑块23，销24，固定座25。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的具体实施方案作进一步详细地说明。
25.实施例一：
26.请参阅图1，一种新型高温高压补偿中子测井仪，主要由上护帽(1)、上接头(2)、电子线路骨架(3)、保温瓶(4)、隔热体(5)、上吸热体(6)、仪器外壳(7)、盖板(8)、瓶内电子线路骨架(9)、探测器总成(10)、下吸热体(11)、中子源短节(12)、承压块(13)、下护帽(14)、挡环(15)、卡环(16)、卡簧(17)和螺纹套(18)组成。
27.其中，上护帽1和下护帽(14)通过螺纹与仪器外壳(7)连接，电子线路骨架(3)和保温瓶(4)居中置于仪器外壳(7)内，保温瓶(4)通过螺钉连接电子线路骨架(3)，挡环(15)、卡环(16)和卡簧(17)相互配合将螺纹套(18)固定在上接头(2)上。保温瓶(4)内包括探测器总成(10)通过螺钉固定在瓶内电子线路骨架(9)上，瓶内电子线路骨架(9)通过螺钉固定在上吸热体(6)，上吸热体(6)通过螺钉固定在隔热体(5)，隔热体(5)通过螺钉固定在电子线路骨架(3)上。中子源短节(12)在仪器外壳(7)上开槽实现，承压块(13)通过卡簧与仪器外壳(7)连接。信号采集存储电路和大小he3管放在双通道保温瓶(4)内，增大吸热体(5)的吸热剂容量，使保温瓶(4)能够在200℃环境下20h内部温升不超过120℃。仪器外壳(7)采用高强度钛合金材料，高温下具有优良的屈服强度，保证高温高压下承压可靠性，承压块(13)使仪器具备防灌隔离能力。
28.实施例二：
29.请参阅图2，一种新型高温高压补偿中子测井仪，所述电子线路骨架、瓶内电子线路骨架上设置有中子稳谱测量电路，所述中子稳谱测量电路主要由高压调节控制模块、中子高压模块、大he3管、小he3管、中子谱分析模块组成，所述大、小he3管分别与所述中子高压模块电连接，所述中子谱分析模块、中子高压模块分别与高压调节控制模块电连接。
30.为了解决he3管坪区受高温影响而导致中子测量不准确的问题，在中子测量电路中增加谱分析电路，将中子长、短测量道按照能量划分为256道，通过对he3管坪区的温度标定确定不同温度下的谱峰数值。测井过程中，长、短源距中子测量数据首先进入中子谱分析模块进行谱分析，并将分析结果与温度标定结果进行比对，当谱峰数值偏高时，中子谱分析模块反馈给中子高压调节模块一个降低高压的信号，中子高压调节模块按照5v的步长降低大、小he3管的高压数值，降低高压后，重新对长、短源距测量数据进行谱分析、比对和高压调节，直到谱峰与标定数值吻合。当谱峰数值偏低时，中子谱分析模块反馈给中子高压调节模块一个提高高压的信号，中子高压调节模块按照5v的步长提高大、小he3管的高压数值，提高高压后，重新对长、短源距测量数据进行谱分析、比对和高压调节，直到谱峰与标定数
值吻合。通过分析中子谱峰数值调节高压，保证中子测量数值的准确性。
31.实施例三：
32.请参阅图3，一种新型高温高压补偿中子测井仪，所述仪器壳体上设置有偏心弓，偏心弓主要包括凹进(19)和弓体两部分，其中，弓体由支撑弓(20)、防磨块(21)、导轨(22)、滑块(23)、销(24)和固定座(25)组成。防磨块(21)通过激光烧熔固定在支撑弓(20)上，提高弓体耐磨特性。支撑弓(20)通过固定座(25)和销(24)与滑块(23)连接，滑块(23)可沿导轨(22)自由滑动，仪器上测和下测过程中不易遇阻遇卡。支撑弓(20)采用高强度高弹性不锈钢板簧材质，能够保证仪器的贴井壁效果。
33.实施例四：
34.请参阅图4，一种新型高温高压补偿中子测井仪，所述仪器壳体上开设有容纳源仓的槽体，所述源仓、槽体一端通过销铰接，另一端为开合式设计，分别设置有源仓定位孔，通过螺栓连接。
35.中子源仓结构主要包括源仓(27)、源仓螺栓(28)、源仓定位孔(29)和销(30)四个部分。中子源(26)通过源顶丝固定在源仓(27)内，源仓拉出后，旋转至水平位置可往仪器壳体内滑动，通过销(30)实现源仓定位。中子源安装到位或拆卸完成后，用装源工具解除定位，源仓靠自重旋转进入仪器壳体内，将源仓螺栓(28)和源仓定位孔(29)固定源仓(27)，保证中子源的安全。
36.实施例五：
37.一种新型高温高压补偿中子测井仪，包括顺次连接的上护帽、上接头、仪器壳体、下护帽，还包括设置于仪器壳体内顺次连接的电子线路骨架、保温瓶、隔热体、上吸热器，所述电子线路骨架、保温瓶、隔热体、上吸热器通过螺钉轴向固定，所述保温瓶内设置有瓶内电子线路骨架，所述瓶内电子线路骨架与所述上吸热器通过螺钉连接。
38.所述电子线路骨架与所述下护帽的端面之间设置有承压块。所述上护帽与上接头之间螺纹连接有螺纹套。还包括源仓、中子源，所述中子源插装于源仓内，所述仪器壳体上设置有容纳源仓的槽体，所述源仓与槽体嵌装配合，源仓一端铰接于槽体，所述源仓另一端和槽体上设置有对应的源仓定位孔，所述源仓另一端与槽体通过螺栓连接。还包括偏心弓，所述偏心弓设置于所述仪器壳体外壁上。所述偏心弓主要由导轨、滑块、支撑弓组成，所述仪器壳体上设置有两个导轨，所述导轨上滑动设置有滑块，所述支撑弓两端通过固定座分别与两个滑块连接。所述导轨上开设有延仪器壳体轴向延伸的条形滑槽，所述滑槽截面为t形，所述滑块嵌装于滑槽内，所述滑块与滑槽滑动配合。所述支撑弓中段设置有防磨块。所述仪器壳体上设置有凹进，所述凹进底面为平面，所述导轨设置于凹进两端。
39.所述电子线路骨架、瓶内电子线路骨架上设置有中子稳谱测量电路，所述中子稳谱测量电路主要由高压调节控制模块、中子高压模块、大he3管、小he3管、中子谱分析模块组成，所述大、小he3管分别与所述中子高压模块电连接，所述中子谱分析模块、中子高压模块分别与高压调节控制模块电连接
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。