一种伽马标定和测试装置制造方法及图纸

一种伽马标定和测试装置，包括：用于支撑伽马钻铤或伽马仪器的支撑坐架；支撑坐架为环空结构，内部轴心向上固定有伽马钻挺支撑轴，支撑坐架外围带有环状支架，环状支架上部放置测试骨架；测试骨架为轴向通孔的环状结构，测试骨架的通孔与伽马钻铤或伽马仪器构成套装间隙配合；测试骨架沿轴向通孔向外划分有2的整数倍数个扇区，扇区内用于存放岩性填充单元，测试骨架的顶面设置刻度对焦码盘，刻度对焦码盘上设有与每个扇区对应的连续数字标记，在刻度对焦码盘上部的伽马钻铤或伽马仪器上固定有与单一扇区对应的对焦指针。该装置能够更加精确描述仪器的响应区域及特征，且结构简单，测量快速，具有可实施性。

A gamma calibration and testing device

The utility model relates to a gamma calibration and testing device, which comprises a support seat for supporting a gamma drill collar or gamma instrument, an annular support seat, a gamma drill tapping support shaft fixed upward in the internal axis, a ring support frame with a ring support outside the support seat frame, and a test frame arranged on the upper part of the ring support frame; and a test frame with an annular through-hole in the axial direction. The through hole of the test skeleton and the gamma drill collar or the gamma ray instrument form a set of clearance matching; the test skeleton is divided into 2 integer multiple sectors along the axial through hole, the sector is used to store lithologic filling units, the top of the test skeleton is provided with a scale focusing code plate, and the scale focusing code plate is provided with corresponding to each sector. A continuous digital marker is fixed on a gamma drill collar or gamma instrument on the upper part of the scale focusing code disk with a focusing pointer corresponding to a single sector. The device can more accurately describe the response area and characteristics of the instrument, and has the advantages of simple structure, rapid measurement and practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种伽马标定和测试装置
本专利技术涉及一种在石油钻井工程中用于伽马/方位伽马/伽马成像仪器标定和测试装置。
技术介绍
岩石中含有天然的放射性核素，钻井行业所用到的自然伽马随钻测量(NaturalGammaRayLog)，是用伽马射线探测器测量岩石总的自然伽马射线强度，以研究井剖面地层性质的测井方法。传统的随钻或电缆伽马测井仪器往往是利用刻度井或刻度器来实现伽马计数率与伽马API单位之间的刻度。发表于1985年SPWLA上的“ANEWMEASUREMENT-WHILE-DRILLINGGAMMARAYLOGCALIBRATOR”、1988年SPWLA的“APIPITCALIBRATIONOFMWDGAMMARAYTOOLS”以及2011年UniversityofHouston大学发布的“UH(API)NuclearLoggingCalibrationFacility“等文献分别揭示了几种伽马刻度装置和刻度方法，发表于1999年石油仪器第13卷4期的“自然伽马测井刻度的论述”也详细讨论了刻度的物理原理和刻度方法，对伽马刻度提出了具体的实施步骤和操作措施。然而，上述文献有如下缺陷，第一，只专注于对伽马仪器进行API单位刻度，未提及伽马扇区或井周方向上的方位响应，更没有提及对伽马仪器的方位响应进行刻度。第二，伽马刻度井实施严格苛刻，制作成本高昂，不利于推广应用。第三，刻度井井眼尺寸较小，其内径小于5英寸，而大多数MWD/LWD伽马工具的外径尺寸为6英寸至12英寸，无法满足随钻伽马的标定和测量。为了实现多扇区方位伽马测量或方位伽马成像，与之相对应的伽马/方位伽马/伽马成像仪器刻度和测试装置及测试方法等都是必须的。发表于《Steroids》,2002，题为“Design,Calibration,Characterization,andFieldExperienceofNewHigh-Temperature,Azimuthal,andSpectralGammaRayLogging-While-DrillingTools“公布了一种高温方位能谱随钻伽马测井工具的设计，标定，特性和现场实验，揭示了高温方位能谱随钻伽马测井工具与常规电缆伽马工具的异同，尤其指明了用常规休斯顿大学的一级API刻度井进行LWD工具刻度的局限性与不适性。该文献为了克服API刻度的局限性，特意设计了两种刻度标准，一种标准针对外径为4.75英寸的伽马仪器，另一种标准针对外径为6.75英寸的伽马仪器，而未提及其他外径尺寸的仪器，这种利用刻度系数进行校正的方法只能看作是当外径尺寸变化不大时的一种折衷，不能彻底解决各种仪器尺寸的影响。另外，该文献仅是利用API刻度装置，未提及对其有任何改进。上述文献主要涉及自然伽马仪器的放射性强度刻度，实际上，由于随钻测井仪器中的晶体大小受到严格制约，当划分为多个方位扇区进行测量时，每一个扇区的伽马计数较低，能够测量到的涨落误差较大，致使整体测量精度降低。发表于2009年的SPE118328，题为”ANewAzimuthalGammaatBitImagingToolforGeosteeringThinReservoirs”公示了一种用于伽马实验室测试的花岗岩地层以及用于测量的花岗岩源，但是没有提到伽马仪器的测试方法，也未提及该测试装置的具体尺寸和具体的使用步骤。另外，halliburton,weatherfordandschlumberger等公司也多有提到采用点放射源来模拟不同方位的放射性地层，虽然可以较好的显示仪器方位响应，但是放射源的使用受到环保部门的严格管控，同时，不同伽马仪器结构不同，径向尺寸差别大，受放射源的放射位置、放射强度，介质等因素影响，用同一个点源测量所有的伽马仪器显然是不现实的。综上所述，随着伽马工具种类增多，方位成像难度加深，早期的刻度装置越来越不适应现代随钻伽马仪器的标定和刻度，对于测试方法简单、应用面广，测量快速准确的装置的需求增大。
技术实现思路
本专利技术的伽马标定和测试装置为了克服上述一个或多个不足或缺陷，设计了定点扇区放置高放射性地层，从而实现对该扇区的方位伽马测井响应的测试。本专利技术的技术方案包括：一种伽马标定和测试装置，包括：用于支撑伽马钻铤或伽马仪器的支撑坐架；支撑坐架为环空结构，内部轴心向上固定有伽马钻挺支撑轴，支撑坐架外围带有环状支架，环状支架上部放置测试骨架；测试骨架为轴向通孔的环状结构，测试骨架的通孔与伽马钻铤或伽马仪器构成套装间隙配合；测试骨架沿轴向通孔向外划分有2的整数倍数个扇区，扇区内用于存放岩性填充单元，测试骨架的顶面设置刻度对焦码盘，刻度对焦码盘上设有与每个扇区对应的连续数字标记，在刻度对焦码盘上部的伽马钻铤或伽马仪器上固定有与单一扇区对应的对焦指针；所述刻度对焦码盘为一个光扫描装置，与待测伽马钻铤或伽马仪器的零线同轴或同步。所述伽马钻挺支撑轴与支撑坐架通过轴承构成旋转配合。伽马钻挺支撑轴与驱动电机联动驱动。伽马钻挺支撑轴与驱动电机通过齿轮啮合组件联动驱动。所述一个岩性填充单元至少为一种单一岩性，其材质为自然界存在的岩石，包括页岩或砂岩，用于生成具有特定岩性特征的地层。所述岩性填充单元为具有一定弧度的弧环柱形结构，且具有一定厚度。所述岩性填充单元具有不同尺寸，且具有组合能力，即几种不同尺寸的岩性填充单元可组合使用。将所述具有某个岩性的填充单元放入骨架扇区1位置，将其余骨架扇区2-32位置装入具有不同岩性特征的岩性填充单元，使整个测试装置只在扇区1位置具有特定岩性，而在其余扇区位置具有另外一种岩性。所述测试骨架划分为32个扇区，所述扇区顺时针或逆时针标为1，2，3…,32，并具有包括刻度线、色标及同步线标志。相比较在用的各种伽马标定和测试装置，在实验室生成含有特定岩性特征的地层具有下列实用意义：首先，装置结构简单操作性好，方便方位伽马或成像伽马工具的标定和测试，提供稳定可靠的实验数据，其次，装置灵活可调节，利用其方位响应灵敏性，解耦计算井周每个扇区地层对于仪器响应的贡献。其三适用于不同尺寸和规格的方位伽马或成像伽马工具标定和测试，数据采集用于分析比较，便于刻度。通过采用本专利技术所述的测试装置，不但能够实时提供具有一定放射特征的模拟地层，用于伽马仪器测试，还能够提供准确的伽马取样，用于伽马仪器标定。附图说明图1示出了根据本专利技术优选实施例的伽马标定和测试装置平面图；图2a-c分别示出了几种根据本专利技术的伽马标定和测试骨架结构及组成；图3a-b分别示出了两种根据本专利技术优选实施例的伽马标定和测试装置扇区分配及刻度读取装置；图4示出了根据本专利技术优选实施例的伽马标定和测试装置装配组成；图5示出了根据本专利技术优选实施例的伽马标定和测试装置下随钻方位伽马解耦刻度方法。图中：1是岩性填充单元，2是测试骨架，3是伽马钻挺，4是刻度对焦码盘，5是刻度对焦码盘对焦指针，6是伽马钻挺支撑轴，7是齿轮啮合组件，8是驱动电机，9是支撑坐架，11是光电刻度对焦码盘，10是方位伽马定位，12是单个1/16扇区，13是光电刻度对焦码盘内壁，14是伽马钻铤外间隙，15是支撑轴齿轮。具体实施方式下面结合优选实施例和说明书附图对本专利技术作进一步描述。图1示出了根据本专利技术优选实施例的一种伽马标定和测试装置，其包括测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伽马标定和测试装置，其特征是包括：用于支撑伽马钻铤或伽马仪器的支撑坐架；支撑坐架为环空结构，内部轴心向上固定有伽马钻挺支撑轴，支撑坐架外围带有环状支架，环状支架上部放置测试骨架；测试骨架为轴向通孔的环状结构，测试骨架的通孔与伽马钻铤或伽马仪器构成套装间隙配合；测试骨架沿轴向通孔向外划分有2的整数倍数个扇区，扇区内用于存放岩性填充单元，测试骨架的顶面设置刻度对焦码盘，刻度对焦码盘上设有与每个扇区对应的连续数字标记，在刻度对焦码盘上部的伽马钻铤或伽马仪器上固定有与单一扇区对应的对焦指针；所述刻度对焦码盘为一个光扫描装置，与待测伽马钻铤或伽马仪器的零线同轴或同步。

【技术特征摘要】
1.一种伽马标定和测试装置，其特征是包括：用于支撑伽马钻铤或伽马仪器的支撑坐架；支撑坐架为环空结构，内部轴心向上固定有伽马钻挺支撑轴，支撑坐架外围带有环状支架，环状支架上部放置测试骨架；测试骨架为轴向通孔的环状结构，测试骨架的通孔与伽马钻铤或伽马仪器构成套装间隙配合；测试骨架沿轴向通孔向外划分有2的整数倍数个扇区，扇区内用于存放岩性填充单元，测试骨架的顶面设置刻度对焦码盘，刻度对焦码盘上设有与每个扇区对应的连续数字标记，在刻度对焦码盘上部的伽马钻铤或伽马仪器上固定有与单一扇区对应的对焦指针；所述刻度对焦码盘为一个光扫描装置，与待测伽马钻铤或伽马仪器的零线同轴或同步。2.如权利要求1所述的伽马标定和测试装置，其特征是：所述伽马钻挺支撑轴与支撑坐架通过轴承构成旋转配合。3.如权利要求2所述的伽马标定和测试装置，其特征是：伽马钻挺支撑轴与驱动电机联动驱动。4.如权利要求3所述的伽马标定和测试装置，其特征是：伽马钻挺支撑轴与驱动电机通过齿轮啮合组件联动驱动。5.如权利要求1-4任一所述的伽马标定和测试装置，其特征是：所述一个岩性填充单元至少为一种单一岩性，其材质为自然界存在的岩石，包括页岩或砂岩，用于生成具有特定岩性特征的地层。6.如权利要求5所述的伽马标定和测试装置，其特征是：所述岩性填充单元为具有一定弧度的弧环柱形结构，且具有一定厚度。7.如权利要求6所述的伽马标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马清明，杨全进，林楠，崔海波，唐海全，张海花，刘庆龙，李佳，王朝阳，王敬萌，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11