使用脉冲中子测量平台上的检测器进行的密度测量制造技术

一种用于估计地球地层和钻孔流体的性质的设备包括：载体，其被配置来设置在钻孔中；以及脉冲中子测量组件，其包括被配置来将中子发射至所述钻孔和所述地球地层中的脉冲中子源，和伽马射线检测器。所述设备还包括流体密度测量组件，其包括所述伽马射线检测器和被配置来以伽马射线辐射钻孔流体的伽马射线源。所述伽马射线检测器相对于所述伽马射线源被定位以检测以下两者：因中子相互作用而产生的伽马射线，和响应于来自所述伽马射线源的辐射而从所述钻孔流体发射的伽马射线。所述设备还包括处理器，其被配置来将与所述相互作用相关联的脉冲中子伽马射线谱与密度伽马射线谱区别开。

Density measurement using a detector on a pulse neutron measurement platform

A method for estimating the properties of the earth formation and drilling fluid equipment including: carrier, which is configured to set in the borehole; and the pulse neutron measurement component, which includes configured to pulse neutron source emission to the borehole and the earth strata, and gamma ray detector. The device also includes a fluid density measurement module, which comprises the gamma ray detector and a gamma ray source configured for gamma ray radiation drilling fluid. The gamma ray detector is positioned relative to the gamma ray source to detect the following two: gamma rays produced by neutron interaction, and gamma rays emitted from the drilling fluid in response to the radiation from the gamma ray source. The device also includes a processor, which is configured to distinguish the pulsed neutron gamma ray spectrum associated with the interaction with the density gamma ray line spectrum.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用脉冲中子测量平台上的检测器进行的密度测量相关申请的交叉引用本申请要求2015年4月29日提交的美国申请第14/699910号的权益，所述美国申请通过引用整体并入本文。背景能源工业出于诸如勘探、地层评估、增产和生产的目的而利用各种类型的测井工具以便评估地球地层和储层。示例性工具包括电阻率工具、伽马密度工具、中子孔隙度工具、声波和声学测井工具以及脉冲中子工具。脉冲中子测量工具在井下环境中被用于多种多样的目的，诸如基于中子的地层密度和孔隙度测量和中子诱发伽玛射线谱测量。概述用于估计地球地层和钻孔流体的至少一种性质的设备的实施方案包括：载体，其被配置来设置在所述地球地层中的钻孔中；以及脉冲中子测量组件，其设置在所述载体处，所述脉冲中子测量组件包括被配置来将中子发射至所述钻孔和所述地球地层中的脉冲中子源，和被配置来传输对应于所检测伽马射线的信号的伽马射线检测器。所述设备还包括流体密度测量组件，其设置在所述载体处，所述流体密度测量组件包括所述伽马射线检测器和被配置来以伽马射线辐射钻孔流体的伽马射线源。所述伽马射线检测器相对于所述伽马射线源被定位以检测以下两者：因所述中子与所述钻孔和所述地层中的至少一个之间的相互作用而产生的伽马射线，和响应于来自所述伽马射线源的辐射而从所述钻孔流体发射的伽马射线。所述设备还包括处理器，其被配置来从所述检测器接收所述信号并生成伽马射线谱数据，所述处理器被配置来将与所述相互作用相关联的脉冲中子伽马射线谱跟与响应于所述辐射而发射的所述伽马射线相关联的密度伽马射线谱区别开。估计地球地层和钻孔流体的至少一种性质的方法的实施方案包括将载体设置于所述地球地层中的钻孔中，所述载体包括具有脉冲中子源和伽马射线检测器的脉冲中子测量组件，和具有伽马射线源和所述伽马射线检测器的流体密度测量组件。所述方法还包括：从所述脉冲中子源将中子脉冲发射至所述钻孔和所述地球地层中；以来自所述伽马射线源的伽马射线辐射钻孔流体；通过所述伽马射线检测器检测因所述中子与所述钻孔和所述地层中的至少一个之间的相互作用而产生的伽马射线，和响应于来自所述伽马射线源的辐射而从所述钻孔流体发射的伽马射线两者；以及在处理器处从所述检测器接收信号。所述方法还包括：生成与因所述中子与所述钻孔和所述地层中的至少一个之间的相互作用而产生的伽马射线相关联的脉冲中子伽马射线谱，和与响应于所述辐射而发射的伽马射线相关联的密度伽马射线谱；以及基于所述脉冲中子伽马射线谱估计地层性质，并且基于所述密度伽马射线谱通过估计由于所述钻孔流体造成的所述伽马射线的衰减来估计所述钻孔流体的密度。附图简述说明书结尾处的权利要求书中具体地指出并且明确要求保护被认为是本专利技术的主题。本专利技术的前述和其他特征和优点从以下结合附图进行的详细描述显而易见，在附图中：图1是地下井钻探、评估、勘探和/或生产系统的实施方案的截面侧视图；图2描绘组合脉冲中子和流体密度测量工具的一个实施方案；图3描绘组合脉冲中子和流体密度测量工具的另一个实施方案；图4描绘组合脉冲中子和流体密度测量工具的再一个实施方案；图5描绘组合脉冲中子和流体密度测量工具的又一个实施方案；并且图6是描绘估计地层和钻孔流体的性质的方法的实施方案的流程图。详述公开用于执行地层性质测量和分析过程的装置和方法。地层测量设备或系统的实施方案包括组合脉冲中子和流体密度测量工具，其被配置来对钻孔和/或地层进行脉冲中子测量，并且结合脉冲中子测量进行流体密度测量。在一个实施方案中，流体密度测量用于基于密度测量估计流体的一个或多个相的含率(即，含率密度)。组合工具被配置来设置在井下环境中，例如，设置在电缆或随钻测井(LWD)测井应用中。组合工具包括脉冲中子测量组件，其包括被配置来执行脉冲中子测量(例如，中子诱发伽玛射线谱测量、地层孔隙度等)的部件。这类部件包括中子辐射源和一个或多个辐射检测器，所述一个或多个辐射检测器被配置来检测响应于中子而在钻孔和地层中生成的辐射。除脉冲中子测量所需要的或被配置用于脉冲中子测量的部件之外，流体密度测量组件合并至组合工具中。流体密度测量组件利用脉冲中子测量组件的一个或多个部件进行流体密度测量。流体密度测量对于估计包括流体的相的含率的钻孔流体性质是有用的。在一个实施方案中，流体密度测量组件包括补充伽马辐射源，其邻近或相对于来自脉冲中子测量组件的至少一个辐射检测器(例如，远检测器)设置。补充辐射源可以是可响应于脉冲中子发射而独立于从地层或钻孔发射的辐射发射伽马辐射的任何合适的源。补充辐射源被配置来辐射钻孔流体以用于估计诸如流体密度的流体性质。在这个实施方案中，工具包括流体控制部件，所述流体控制部件将钻孔流体定位在补充辐射源与脉冲中子检测器中的一个之间。来自补充辐射源的伽马辐射穿过所定位流体并由脉冲中子检测器检测到，并且用于估计流体的密度。在一个实施方案中，密度测量组件合并中子激活源，所述中子激活源被配置来响应于由中子源发射的中子而发射伽马辐射。中子激活源邻近流体控制部件设置。在一个实施方案中，中子激活源包括合并至脉冲中子检测器中的一个中和/或设置在脉冲中子源处或其附近的材料。例如，激活源包括密封脉冲中子管的一个或多个部件。一个或多个部件可包括已经是中子源的一部分的已有部件，和/或添加到中子源的部件的激活材料(例如，密封中子管的内部或外部部件)。在这个实施方案中，对来自钻孔流体的伽马辐射的检测可使用脉冲中子检测器中的一个和/或使用合并在工具中的一个或多个另外的检测器来实现。中子激活源可位于组合工具处或其中的任何合适的选定位置处，例如，位于足够靠近脉冲中子源以激励或引起伽马辐射的位置处，所述伽马辐射可用于辐射钻孔流体并且执行密度或其他流体性质测量。任何合适的伽马辐射源可与组合工具合并，并且不限于本文所描述的那些。例如，诸如伽马射线闪烁体的一些检测器可具有它们自己的内部放射性，例如由于内部衰变造成的闪烁体生成的辐射。钻孔流体可相对于一个或多个检测器被抽吸或定位成使得流体(或流体样品)被检测器的内部辐射辐射。组合工具利用已有的脉冲中子工具配置并且提供可同时或并行地用于脉冲中子和密度测量两者的设备或系统。本文所描述的系统和方法提供众多优点，诸如归因于在单个工具中使用多种测量状态的能力的提高的效率，以及降低的成本和制造复杂性。参考图1，地下井钻探、评估、勘探和/或生产系统10的示例性实施方案包括钻孔管柱12，所述钻孔管柱12被示出为设置在钻孔14中，所述钻孔14在地下操作期间穿透至少一个地球地层16。如本文所描述，“地层”指的是可在地下环境中遇到并且包围钻孔的各种特征和物质。钻孔14是有套管钻孔或开放钻孔，或具有有套管部分和开放部分两者。在一个实施方案中，钻孔管柱包括诸如测井工具的井下工具18。在这个实例中，井下工具18是电缆工具，但不限于此。例如，井下工具18可与用于随钻测井(LWD)应用的钻管柱合并。井下工具18不限于本文所描述的实施方案，并且可与任何合适的载体一起设置。如本文所描述的“载体”意味着以下任何装置、装置部件、装置的组合、介质和/或构件：其可用于运输、容置、支撑另一装置、装置部件、装置的组合、介质和/或构件或以其他方式促进其使用。示例性非限制性载体包括连续油管类型的钻管柱、接合管道类型的钻管柱以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计地球地层和钻孔流体的至少一种性质的设备，其包括：载体，其被配置来设置在所述地球地层中的钻孔(14)中；脉冲中子测量组件，其设置在所述载体处，所述脉冲中子测量组件包括被配置来将中子发射至所述钻孔(14)和所述地球地层中的脉冲中子源(20)，和被配置来传输对应于所检测伽马射线的信号的伽马射线检测器(64)；流体密度测量组件，其设置在所述载体处，所述流体密度测量组件包括所述伽马射线检测器(64)和被配置来以伽马射线辐射钻孔流体的伽马射线源(26)，其中所述伽马射线检测器(64)相对于所述伽马射线源(26)被定位以检测以下两者：因所述中子与所述钻孔(14)和所述地层中的至少一个之间的相互作用而产生的伽马射线，和响应于来自所述伽马射线源(26)的辐射而从所述钻孔流体发射的伽马射线；以及处理器，其被配置来从所述检测器接收所述信号并生成伽马射线谱数据，所述处理器被配置来将与所述相互作用相关联的脉冲中子伽马射线谱跟与响应于所述辐射而发射的所述伽马射线相关联的密度伽马射线谱区别开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.29 US 14/6999101.一种用于估计地球地层和钻孔流体的至少一种性质的设备，其包括：载体，其被配置来设置在所述地球地层中的钻孔(14)中；脉冲中子测量组件，其设置在所述载体处，所述脉冲中子测量组件包括被配置来将中子发射至所述钻孔(14)和所述地球地层中的脉冲中子源(20)，和被配置来传输对应于所检测伽马射线的信号的伽马射线检测器(64)；流体密度测量组件，其设置在所述载体处，所述流体密度测量组件包括所述伽马射线检测器(64)和被配置来以伽马射线辐射钻孔流体的伽马射线源(26)，其中所述伽马射线检测器(64)相对于所述伽马射线源(26)被定位以检测以下两者：因所述中子与所述钻孔(14)和所述地层中的至少一个之间的相互作用而产生的伽马射线，和响应于来自所述伽马射线源(26)的辐射而从所述钻孔流体发射的伽马射线；以及处理器，其被配置来从所述检测器接收所述信号并生成伽马射线谱数据，所述处理器被配置来将与所述相互作用相关联的脉冲中子伽马射线谱跟与响应于所述辐射而发射的所述伽马射线相关联的密度伽马射线谱区别开。2.如权利要求1所述的设备，其中所述脉冲中子测量组件包括第一检测器和位于距所述中子源比所述近检测器更远处的第二检测器，并且所述伽马射线检测器(64)被配置为所述第二检测器。3.如权利要求1所述的设备，其还包括流体控制部件(28)，所述流体控制部件(28)被配置来将流体抽吸至所述设备中，所述流体控制部件(28)包括位于所述伽马射线检测器(64)和所述伽马射线源(26)附近并且定位在所述伽马射线检测器(64)与所述伽马射线源(26)之间的流体腔室。4.如权利要求2所述的设备，其中所述伽马射线源(26)设置在所述第一检测器内。5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一检测器是闪烁检测器并且所述伽马射线源(26)是具有自然伽马射线发射的闪烁材料。6.如权利要求1所述的设备，其中所述伽马射线源(26)包括中子激活材料，所述中子激活材料被配置来响应于来自中子源(20)的中子冲击在所述中子激活材料上而朝向所述钻孔流体发射伽马射线。7.如权利要求6所述的设备，其中所述中子源(20)是密封中子管(54)，并且所述中子激活材料包括所述密封中子管(54)的一个或多个部件。8.如权利要求7所述的设备，其中所述中子源(20)包括离子源(56)和被配置来响应于离子而发射中子的靶，并且所述中子激活材料是所述靶的部件。9.如权利要求1所述的设备，其中所述处理器被配置来基于所述脉冲中子伽马射线谱估计地层性质，并且被配置来基于所述密度伽马射线谱通过估计由于所述钻孔流体造成的所述伽马射线的衰减来估计所述钻孔流体的密度。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·伊安卡，D·M·蔡斯，M·瓦西里耶夫，S·S·盖德，S·M·布利文，
申请(专利权)人：通用电气GE贝克休斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US