用于井下操作的伽马检测器保护制造技术

一种用于保护伽马辐射检测器工具中的敏感电子部件的设备和方法，该伽马辐射检测器工具被构造成布置在井孔内。所述设备包括布置在单个壳体或各自的壳体内的闪烁晶体和光电倍增管。所述壳体与被构造成缓冲轴向振动的弹簧邻接。可以通过从外侧包围所述壳体的套管上的侧向减震器来缓冲对所述壳体的侧向振动。所述方法包括在钻井操作期间缓冲对所述晶体/光电倍增管的轴向和侧向振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月3日提交的美国临时专利申请No.61/988,197的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容在此通过引用的方式并入。
本公开涉及与地层中的随钻测量(MWD)相关的井下工具领域，尤其涉及减小由于机械冲击和振动而导致的对伽马检测器的损害。
技术介绍
在地层中旋转钻井用于形成井孔，以获得地层中的物质，例如碳氢化合物。旋转钻井涉及布置在从地面延伸的钻柱的钻进端上的底孔组件。钻柱由将底孔组件连接至地面的一系列管状构件组成。底孔组件可以包括钻头，当旋转时，钻头可以使地层破裂而钻出井孔。在钻头上方靠近钻头的可以是地层和/或井孔装置以及用于测量、记录和/或报告与地层、井孔、底孔组件的状态或钻井环境的其它方面有关的信息的测量工具。传感器用于在钻井期间工作，并且通常被称为随钻测井(LWD)或随钻测量(MWD)传感器。所述传感器可以包括被构造成检测伽马射线以评价地层特性的辐射检测器。伽马射线可以自然地发生(被动)，或者由地层响应于底孔组件中的辐射源(主动)而发出。伽马检测器的核心部件包括闪烁晶体(例如碘化钠(Nal)晶体)以及与该闪烁晶体光学耦合的光电倍增管。光电倍增管的输出可以被电子装置检测并转换成所接收到的伽马辐射的伽马射线计数或者强度和频率的其它测量参数。钻头在地层中的旋转和钻柱在地层中的运动导致物理(机械)冲击和振动，这些物理(机械)冲击和振动被沿着钻柱尤其传递至底孔组件中的敏感电子部件，例如伽马检测器。所述机械冲击和振动可能会损害该伽马检测器的闪烁晶体、光学耦合和电子装置中的一个或多个。因此，对于能够耐受由于井下钻井操作而导致的机械冲击和振动的伽马检测器，存在着需求。
技术实现思路
在多个方面，本公开涉及与地层中的旋转钻井相关的井下工具。具体地，本公开涉及减小由于机械冲击和振动而导致的损害和磨损。一个实施例包括一种用于检测井孔内的伽马辐射的设备，该设备包括：被构造成布置在井孔内的底座；布置在底座内的伽马检测器，该伽马检测器包括对伽马辐射作出响应的闪烁晶体以及被光学耦合至该闪烁晶体的光电倍增管；被构造成从外侧包围该伽马检测器并具有第一端和第二端的壳体；被构造成与所述第一端及底座机械连通的第一轴向减震器；以及被构造成与所述第二端和底座机械连通的第二轴向减震器。该设备还可以包括布置在第一轴向减震器和所述第一端之间的第一轴向减震器适配器、以及布置在第二轴向减震器和所述第二端之间的第二轴向减震器适配器。在多个方面，轴向减震器适配器可以构造成将轴向减震器的力均匀地分布在所述壳体的端部上或分布在所述壳体的端部的周界上。在一些方面，该设备可以包括被构造成从外侧包围所述壳体的套管。该套管可以具有在第一端和第二端之间连续的凹进部分。该设备还可以具有侧向减震器，该侧向减震器被构造成从外侧包围所述套管。该侧向减震器可以包括处于第一端和第二端之间的连续通道。该连续通道可以是非直线的。该连续通道可以是所述侧向减震器的凹进部分，或者是所述侧向减震器中的缝隙。所述侧向减震器可以包括弹性体材料。在一些方面，该弹性体材料可以包括硅树脂。所述侧向减震器可以包括波纹金属，并且其波纹可以是以下项中的一种或多种：径向的、纵向的或螺旋形的。在一些方面，第一轴向减震器和第二轴向减震器均可以包括弹簧。根据本公开的另一实施例包括一种用于检测井孔内的伽马辐射的设备，该设备包括：被构造成布置在井孔内的底座；布置在底座内的伽马检测器，该伽马检测器包括对伽马辐射作出响应的闪烁晶体、被构造成从外侧包围所述闪烁晶体并具有外侧端的壳体、被光学耦合至所述闪烁晶体的光电倍增管、以及被构造成从外侧包围所述光电倍增管并具有外侧端的壳体；被构造成与所述闪烁晶体壳体的外侧端及所述底座机械连通的第一轴向减震器；以及被构造成与所述光电倍增管壳体的外侧端及所述底座机械连通的第二轴向减震器。该闪烁晶体壳体和光电倍增管壳体可以彼此相邻。该设备还可以包括布置在第一轴向减震器和所述第一端之间的第一轴向减震器适配器、以及布置在第二轴向减震器和所述第二端之间的第二轴向减震器适配器。在多个方面，所述轴向减震器适配器可以构造成将轴向减震器的力均匀地分布在所述壳体的端部上或者分布在所述壳体的端部的周界上。在一些方面，该设备可以包括套管，该套管被构造成从外侧包围所述壳体。该套管可以具有在第一端和第二端之间连续的凹进部分。该设备还可以具有侧向减震器，该侧向减震器被构造成从外侧包围所述套管。该侧向减震器可以包括位于第一端和第二端之间的连续通道。该连续通道可以是非直线的。该连续通道可以是侧向减震器的凹进部分或者是侧向减震器中的缝隙。该侧向减震器可以包括弹性体材料。在一些方面，该弹性体材料可以包括硅树脂。该侧向减震器可以包括波纹金属，并且其波纹可以是以下项中的一种：径向的、纵向的或螺旋形的。在一些方面，第一轴向减震器和第二轴向减震器均可以包括弹簧。本公开的另一实施例包括一种用于在井孔内执行伽马射线检测操作的方法，该方法包括：缓冲对伽马检测器工具的轴向冲击，该伽马检测器工具包括：被构造成布置在井孔内的底座；布置在底座内的伽马检测器，该伽马检测器包括对伽马辐射作出响应的闪烁晶体、以及被光学耦合至该闪烁晶体的光电倍增管；被构造成从外侧包围所述伽马检测器并具有第一端和第二端的壳体；被构造成与第一端及所述底座机械连通的第一轴向减震器；以及被构造成与第二端和所述底座机械连通的第二轴向减震器。该方法还可以包括：缓冲对伽马检测器工具的侧向冲击。该方法还可以包括：通过闪烁晶体从地层接收伽马辐射；以及将该伽马辐射转换为表示伽马计数的信号。可以在钻井操作期间执行缓冲所述轴向冲击的步骤。已相当宽泛地总结了本公开的更重要特征的示例，以便可以更好地理解下文的其详细描述并且可以明白它们对本领域的贡献。当然，本公开的其他特征将在下文中被描述并且其将形成所附权利要求的主题。附图说明通过以下对附图中的各种公开的实施例的详细描述，能够获得对本公开的更好理解，该详细描述仅作为示例给出，因此并非限制本专利技术，其中：图1是根据本公开的一个实施例的具有底孔组件(bottomholeassembly)的钻井系统的视图，该底孔组件被构造成用在包括井下伽马检测器工具的井孔中；图2A是根据本公开的一个实施例的井下伽马检测器工具的3D视图；图2B是沿着图2A的工具的长度的剖面图；图2C是图2A的工具的3D分解图；图3是根据本公开的一个实施例的、不具有侧向减震器的伽马检测器工具的另一实施例的3D视图；并且图4是根据本公开的一个实施例的使用伽马检测器工具的示例性方法。具体实施方式在各个方面，本公开涉及井下钻井操作。具体地，本公开涉及对井下伽马检测器的部件的保护，该伽马检测器工具可能对在钻井操作期间发生的且可能减少井下伽马检测器工具的运行寿命的机械冲击和振动敏感。本专利技术容许不同形式的实施例。在附图中示出并将在本文中详细描述的具体实施例应理解成：本专利技术被认为是原理的示例，并非旨在将本专利技术限制到本文所图示和描述的内容。图1示出了钻井系统100的视图，该钻井系统100包括布置在地面120上并且在地层140中的井孔130上方的钻机110。钻柱150布置在井孔130中，其具有在井孔130的底部处的钻头160。在钻头160上方的是包括伽马本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测井孔内的伽马辐射的设备，所述设备包括：底座，所述底座被构造成布置在所述井孔内；伽马检测器，所述伽马检测器布置在所述底座内并包括：对伽马辐射作出响应的闪烁晶体；和光学耦合至所述闪烁晶体的光电倍增管；壳体，所述壳体被构造成从外侧包围所述伽马检测器并具有第一端和第二端；第一轴向减震器，所述第一轴向减震器被构造成与所述第一端和所述底座机械连通；以及第二轴向减震器，所述第二轴向减震器被构造成与所述第二端和所述底座机械连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.03 US 61/988,1971.一种用于检测井孔内的伽马辐射的设备，所述设备包括：底座，所述底座被构造成布置在所述井孔内；伽马检测器，所述伽马检测器布置在所述底座内并包括：对伽马辐射作出响应的闪烁晶体；和光学耦合至所述闪烁晶体的光电倍增管；壳体，所述壳体被构造成从外侧包围所述伽马检测器并具有第一端和第二端；第一轴向减震器，所述第一轴向减震器被构造成与所述第一端和所述底座机械连通；以及第二轴向减震器，所述第二轴向减震器被构造成与所述第二端和所述底座机械连通。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：第一轴向减震器适配器，所述第一轴向减震器适配器布置在所述第一轴向减震器和所述第一端之间；和第二轴向减震器适配器，所述第二轴向减震器适配器布置在所述第二轴向减震器和所述第二端之间。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述轴向减震器适配器被构造成将所述轴向减震器的力均匀地分布在所述壳体的所述端部上。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述轴向减震器适配器被构造成将所述轴向减震器的力分布在所述壳体的所述端部的周界上。5.根据权利要求1所述的设备，还包括：套管，所述套管被构造成从外侧包围所述壳体。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述套管包括在第一端和第二端之间连续的凹进部分。7.根据权利要求5所述的设备，还包括：侧向减震器，所述侧向减震器被构造成从外侧包围所述套管。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述侧向减震器包括位于第一端和第二端之间的连续通道。9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述连续通道是非直线的。10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述连续通道是所述侧向减震器的凹进部分。11.根据权利要求7所述的设备，其中，所述连续通道是所述侧向减震器中的缝隙。12.根据权利要求7所述的设备，其中，所述侧向减震器包括弹性体材料。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述弹性体材料包括硅树脂。14.根据权利要求7所述的设备，其中，所述侧向减震器包括波纹金属。15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述波纹金属具有以下项中的一种：i)径向波纹，ii)纵向波纹，和iii)螺旋形波纹。16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一轴向减震器和所述第二轴向减震器包括弹簧。17.一种用于检测井孔内的伽马辐射的设备，所述设备包括：底座，所述底座被构造成布置在所述井孔内；伽马检测器，所述伽马检测器布置在所述底座内并包括：闪烁晶体，所述闪烁晶体对伽马辐射作出响应；壳体，所述壳体被构造成从外侧包围所述闪烁晶体并具有外侧端；光电倍增管，所述光电倍增管光学耦合至所述闪烁晶体；和被构造成从外侧包围所述光电倍增管并具有外侧端的壳体；第一轴向减震器，所述第一轴向减震器被构造成...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·保罗·迪尔，大卫·钱多斯，雅各布·托马斯，
申请(专利权)人：托尔特克集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US