中子和伽马敏感纤维闪烁体制造技术

根据本公开内容的一个一般性实施例可以是用于在一定体积的地层中的井眼里检测辐射的地层估计工具。该工具可以包括检测器，该检测器包括整体闪烁元件，该整体闪烁元件包括接合纤维的连贯聚集体，其中纤维由光学透明的闪烁介质制成。纤维可以是以下各项中的至少一种：i)伽玛射线响应的；和ii)中子响应的。纤维的连贯聚集体可以是连续的质量体，可以通过热接合。纤维可以是实心的。闪烁介质包括以下各项中的至少一种：i)有机晶体闪烁材料，ii)无定形玻璃，和iii)纳米结构化玻璃陶瓷。纤维的连贯聚集体可以是不对称的。纤维的连贯聚集体可以围绕具有与闪烁介质不同的闪烁特性的另一闪烁介质。闪烁元件可以是方位敏感的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在一方面，本公开总体上涉及用于使用基于核辐射的测量来估计与一定体积的物质相关的至少一个感兴趣参数的井眼测井方法和设备。
技术介绍
油井测井技术多年来已为人所熟知，并且提供了关于特定地层的信息。在传统测井中，在钻井时和/或在钻井后，可以将一个辐射源和相关联的辐射探测器输送至井眼中并用于确定与地层相关的一个或多个参数。刚性或非刚性的托架通常作为工具的一部分或成套的工具，经常用于输送辐射源，并且该托架也可以提供用于发送信息至地表的通信通道。本公开涉及增强此种装置的制造、使用及有效性。
技术实现思路
在各个方面，本公开涉及使用从地下地层检测到的辐射来估计地层的感兴趣的参数。根据本公开的一个一般性实施例可以是用于在一定体积的地层中的井眼里检测辐射的地层估计工具。所述工具可包括探测器，该探测器包括包含接合纤维的连贯聚集体的整体闪烁元件，其中纤维由光学透明的闪烁介质制成。所述纤维可以是以下各项中的至少一种：i)伽马射线响应的；和ii)中子响应的。闪烁介质可包括以下各项中的至少一种：i)DSB:Ce和ii)包含Li6的玻璃或玻璃陶瓷。所述纤维的连贯聚集体可以是连续的质量体。所述接合纤维的连贯聚集体可以是热接合。纤维可以是实心的。所述闪烁介质可包括以下各项中的至少一种：i)有机晶体闪烁材料，ii)无定形玻璃，和iii)纳米结构化玻璃陶瓷。所述纤维的连贯聚集体可以是不对称的。所述纤维的连贯聚集体可围绕具有与所述闪烁介质不同的闪烁特性的另一闪烁介质。该工具可包括：至少一个光电探测器，其配置为响应于由纤维的连贯聚集体产生的第一光闪烁产生第一输出，以及响应于由另一闪烁介质产生的第二光闪烁产生第二输出；以及处理器，其配置为根据所述第一输出和所述第二输出来确定所述第一光闪烁和所述第二光闪烁的量的差异。该闪烁元件可以是方位敏感的。所述另一闪烁介质可以包括以下各项中的至少一种：i)单晶材料，和ii)多晶材料。所述闪烁探测器可以配置为检测伽马射线，使得在标称操作期间，根据在另一闪烁介质中检测到阈值数量的伽马射线，在所述闪烁介质中检测到伽马射线的概率被最大化。所述纤维的连贯聚集体可围绕具有与所述闪烁介质不同的闪烁特性的另一闪烁介质。所述纤维集合体还可以包括与纤维穿插设置并基本上平行于纤维的多个重金属杆。所述闪烁元件可以围绕光学光导，该光学光导包括热熔纤维的第二连贯聚集体。该纤维的长度可以是至少50厘米。所述纤维的连贯聚集体可以配置为允许光以基本上平行于所述纤维的纵轴线行进。至少一部分纤维可以各自被覆盖层包围。所述纤维的连贯聚集体可以包括形成第一辐射响应部件的第一纤维层和形成光学透明光导的第二纤维层。所述纤维的连贯聚集体可以包括第三纤维层，该第三纤维层位于所述第一层和第二层的内部，形成第二辐射响应部件；所述第二辐射响应部件可以配置为检测来自所述井眼的中子。所述第二纤维层可以由光学透明中子吸收材料制成；并且所述第二辐射响应部件可以配置为检测来自所述井眼的中子。该工具可进一步包括钻柱；以及定位在钻柱上的辐射源。方法实施例可包含使用包括接合纤维的连贯聚集体的整体闪烁元件，以响应于井眼辐射而产生光闪烁，其中所述纤维由光学透明的闪烁介质制成。已相当宽泛地总结本公开的特征的示例，以便更好地理解以下的详细描述，并且可以理解其对本领域所表示的贡献。附图说明为了详细理解本公开，应当结合附图参考以下对实施例的详细描述，其中相同的元件被给予相同的附图标记，其中：图1示出了用于井眼中，包括伽马射线源和探测器的工具；图2A和图2B示出了在蒙特卡罗模拟中在垂直于SS和LS闪烁体晶体的井眼的纵轴(“井眼轴”)的平面中的伽马射线的进入的X和Y坐标；图3示出了根据本公开的实施例的用于在井眼中的工具中使用的探测器；图4示出了根据本公开的实施例的用于在井眼中的工具中使用的另一个探测器；图5A和图5B示出了根据本公开的实施例的中子探测器；图5C示出了其中每个纤维被覆盖层包围的实施例；图6示出了根据本公开的实施例的另一中子探测器；图7示出了根据本公开的实施例的具有闪烁体元件的探测器；图8示出的探测器，其中内柱直径在PMT附近逐渐变细以形成截头圆锥形状；图9A至图9C示出了具有闪烁元件的探测器，所述闪烁元件包括具有多层的纤维的连贯聚集体；图10示意性地示出了具有井下工具的系统，该井下工具配置为获取用于估计地层的感兴趣的参数的信息；图11以流程图形式示出了根据本公开的用于估计地层的至少一个感兴趣参数的方法。具体实施方式在各个方面，本公开涉及检测来自地下地层的辐射。在其它方面，本公开涉及利用检测到的辐射来估计地下地层的感兴趣参数，诸如，例如密度、孔隙率等。具体而言，一般性的实施例检测伽马射线和中子。在很多情况下，用于这些估计的信息可以通过部署入井眼中、与所感兴趣的一个或多个地层相交叉的工具来获取。为进行上下文说明，下面将描述部署和使用该工具以获取此信息的示例性系统。这些方面中的每一个可以一般性地称为地层的研究。地层可以暴露于来自辐射源的能量。井下工具可以包括该辐射源和一个或多个探测器室中的一个或多个探测器。其中，所述辐射源可以包括但并不限于，一个或多个中子源、伽马射线源和以及x射线。该探测器可以用来检测来自地层的辐射，虽然探测器不限于检测如辐射源发射的该类型的辐射。探测器也可以用于检测天然产生的辐射。每个探测器包括具有敏感体积部分的闪烁元件。该“敏感体积部分”是检测体积部分，其填充有闪烁介质。如本文所定义的闪烁介质，指其中电离辐射的能量被转换为光子(例如，闪烁光子)的能量的介质。如本文中所使用的闪烁介质，指用于检测伽马射线或中子中的至少一种的闪烁材料。该敏感体积部分不包括附件探测器材料，诸如光反射包装、外壳、光学光导等等。光学光导(“光导”)历史上由石英或其它类似玻璃的透明材料制成。光导是光学透明介质，其中由探测器的敏感体积部分(例如，闪烁介质)产生的光朝向光电探测器传播。光导提供闪烁光子到光电探测器的传递，并且已经实现为板、柱体或光学耦合到闪烁元件的其它简单的对称形状。到目前为止，伽马射线敏感的无机闪烁元件已经制造为包括多晶和单晶块的不同形式。单晶块可通过各种技术获得，其包括熔化行材料的相并将熔融的材料保持在坩埚中一段相当长的时间以引发晶体生长。如下面进一步描述，可以期望使用用于在井下检测辐射的不对称闪烁元件。传统闪烁探测器的一个缺点是闪烁元件的不对称形式表现出来自元件的不同部分的不均匀响应，导致作为整体的探测器的不均匀响应。此外，作为有效闪烁介质(例如，每单位吸收能量的入射辐射提供大量闪烁光子的介质)的一些材料可能发生闪烁的自吸收。随着闪烁介质的尺寸增加，自吸收变得更加成问题，因为光子必须穿过更多的材料。然而，增加的尺寸导致探测器灵敏度更大。因此，已经采用光导来提供光学透明介质，闪烁可以通过该介质到达光电探测器。探测器的“有源元件”可以被定义为直接或间接地光耦合到一个或多个光导的敏感体积部分。对于中子检测，广泛使用富含Li-6同位素的基于Li的闪烁玻璃。在测井装置中，基于Li的闪烁玻璃用于长度不超过25毫米且外径高达25毫米的小元件中；或者具有壁厚3-4毫米，外径为20-25毫米，长度不超过100毫米的中空管。元件的形状由用Ce3+离子激活的玻璃中的光闪烁的自吸收决定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在一定体积的地层中的井眼里检测辐射的地层估计工具，其包括：检测器，其包括整体闪烁元件，所述整体闪烁元件包括接合纤维的连贯聚集体，其中所述纤维由光学透明的闪烁介质制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.08 US 14/2734181.一种用于在一定体积的地层中的井眼里检测辐射的地层估计工具，其包括：检测器，其包括整体闪烁元件，所述整体闪烁元件包括接合纤维的连贯聚集体，其中所述纤维由光学透明的闪烁介质制成。2.如权利要求1所述的工具，其中所述纤维是以下各项中的至少一种：i)伽马射线响应的；和ii)中子响应的。3.如权利要求1所述的工具，其中所述纤维的连贯聚集体包括形成第一辐射响应部件的第一纤维层和形成光学透明光导的第二纤维层。4.如权利要求3所述的工具，其中所述纤维的连贯聚集体包括第三纤维层，其位于所述第一层和第二层的内部，形成第二辐射响应部件；且其中所述第一辐射响应部件配置为检测来自所述地层的中子；所述第二纤维层由光学透明中子吸收材料制成；并且所述第二辐射响应部件配置为检测来自所述井眼的中子。5.如权利要求1所述的工具，其中所述纤维是实心的。6.如权利要求1所述的工具，其中所述闪烁介质包括以下各项中的至少一种：i)有机晶体闪烁材料，ii)无定形玻璃，和iii)纳米结构化玻璃陶瓷。7.如权利要求1所述的工具，其中所述纤维的连贯聚集体是不对称的。8.如权利要求7所述的工具，其中所述纤维的连贯聚集体围绕具有与所述闪烁介质不同的闪烁特性的另一闪烁介质；至少一个光电探测器，其配置为响应于由所述纤维的连贯聚集体产生的第一光闪烁而产生第一输出，并响应于由所述另一闪烁介质产生的第二光闪烁产生第二输出；以及处理器，其配置为根据所述第一输出和所述第二输出确定所述第一光闪烁和所述第二光闪烁的量的差异。9.如权利要求8所述的工具，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·瓦西里耶夫，T·安尼伊夫，V·N·哈巴斯赫斯库，A·费德洛夫，M·科尔吉克，G·丘巴赖安，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US