一种小直径碳氢比饱和度井下仪及测井仪系统技术方案

一种小直径碳氢比饱和度井下仪及测井仪系统，包括通讯滤波组件、低压电源组件、测控组件、放大组件、探测组件、离子源组件、中子发生器、靶压驱动组件，以及地面系统，通讯滤波组件通过电缆连接地面系统，低压电源组件连接通讯滤波组件、测控组件、放大组件、探测组件，放大组件连接探测组件，测控组件连接中子发生器、离子源组件和靶压驱动组件，中子发生器连接离子源组件和靶压驱动组件，测控组件连接通讯滤波组件和放大组件。可在油管中直接完成测井，单次下井获得多种地层信息，降低测井成本，扩大了仪器的应用范围，且采用单个伽马探测器加单个热中子探测器的模式，可同时完成饱和度测井和中子寿命测井，定量的反应含油饱和度、识别气层等。

A Small Diameter Hydrocarbon Saturation Downhole Instrument and Logging System

A small diameter hydrocarbon saturation downhole tool and logging tool system includes communication filter module, low voltage power supply module, measurement and control module, amplification module, detection module, ion source module, neutron generator, target pressure drive module, and ground system. Communication filter module is connected to ground system by cable, and low voltage power supply module is connected to communication filter module, measurement and control module and discharge. Large components, detection components, amplification components connect detection components, measurement and control components connect neutron generator, ion source components and target pressure drive components, neutron generator connects ion source components and target pressure drive components, measurement and control components connect communication filter components and amplification components. Logging can be directly completed in tubing, multiple formation information can be obtained by single downhole, logging cost can be reduced, and the application scope of the instrument can be expanded. The mode of single gamma detector plus single thermal neutron detector can be used to complete saturation logging and neutron lifetime logging at the same time, to quantitatively respond to oil saturation, to identify gas reservoirs and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种小直径碳氢比饱和度井下仪及测井仪系统
本技术涉及饱和度测井仪，尤其涉及一种小直径碳氢比饱和度井下仪及测井仪系统。
技术介绍
传统的脉冲中子饱和度测井仪采用双源距的伽马探测技术和C/O解释方法，目前只采用的长远距的数据，并且只能适用于孔隙度＞25%以上的地层，对水淹程度只能定性解释为弱、中、强等级。现有的饱和度测井仪直径都为φ90mm左右，只能应用于套管中测量，虽然都标称能获得不同的地层信息，但一次下井只能得到一类地层信息，并且所属核心部件中子发生器寿命≤100h，测十几口井就必须更换中子发生器，造成生产测井成本昂贵。另一方面，现有的饱和度测井仪采用的也是双源距伽马探测技术或双热中子探测技术，一次下井只能得到一类地层信息，不能同时完成含油饱和度、地层岩性以及识别气层的测量。
技术实现思路
本技术提供一种小直径碳氢比饱和度井下仪及测井仪系统，以解决上述现有技术的缺陷，可在油管中直接完成测井任务，单次下井获得多种地层信息，降低了生产测井成本，扩大仪器的应用范围，且采用单个伽马探测器加单个热中子探测器的模式，可同时完成饱和度测井和中子寿命测井，定量的反应含油饱和度、识别气层等。为了实现本技术的目的，拟采用以下技术：一种小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，包括从上到下依次设置于壳体内的通讯滤波组件、低压电源组件、测控组件、放大组件、探测组件、离子源组件、中子发生器、靶压驱动组件，所述通讯滤波组件通过电缆连接地面系统，低压电源组件连接通讯滤波组件、测控组件、放大组件、探测组件，放大组件连接探测组件，测控组件连接中子发生器、离子源组件和靶压驱动组件，中子发生器连接离子源组件和靶压驱动组件，测控组件连接通讯滤波组件和放大组件，其中：通讯滤波组件，通过电缆建立井下仪与地面系统间的通信链路和电力传输线路，对电缆衰减的通讯信号进行调整，并对低压电源组件的输入输出进行滤波；低压电源组件，为测控组件、通讯滤波组件、放大组件、探测组件提供±15V和5V电源；测控组件，解码地面系统下发的指令，控制靶压驱动组件和离子源组件的驱动输出，采集探测组件的数据，读取中子发生器的工作参数，存贮并上传数据到地面系统；放大组件，对探测组件输出的脉冲信号进行放大整形并送至测控组件，并为探测组件的探头提供所需高压电源；探测组件，包括将地层元素发射的特征γ射线转换为电脉冲信号的NaI探头，以及将热中子信号转化为电脉冲信号的He3探头；离子源组件，为中子发生器提供灯丝电流和阳极脉冲，采集灯丝电流和离子流的值并上传给测控组件；中子发生器，受离子源组件和靶压驱动组件的控制，产生14Mev的高能脉冲中子；靶压驱动组件，为中子发生器提供靶压驱动信号，采集靶压采样信号的值并上传给测控组件。进一步的，所述离子源组件与屏蔽壳体设计为一体，所述屏蔽壳体采用钨镍合金材质。进一步的，所述通讯滤波组件、测控组件、放大组件、探测组件设置在一保温承压瓶中。保温承压瓶为真空绝热瓶，承压100Mpa，环境温度175℃下连续工作8h瓶内温度≤85℃。进一步的，所述测控组件为FPGA控制器，包括FPGA芯片、STD-1553MIL编解码器、伽马信号采集器、热中子脉冲信号采集器、离子源控制器、靶压驱动控制器。进一步的，所述放大组件包括伽马信号放大器、热中子脉冲信号提取器，以及为NaI探头和He3探头提供高压电源的高压模块。进一步的，所述井下仪直径为φ43mm。进一步的，所述中子发生器采用中子管寿命≥1000h的发生器。一种小直径碳氢比饱和度测井仪系统，其特征在于，包括前文所述的小直径碳氢比饱和度井下仪，还包括地面系统，所述地面系统包括：装载有与通讯滤波组件连接的电缆的车载电缆架，与车载电缆架的电缆连接的地面电源，与地面电源连接的地面数控组件和地面控制电脑，地面数控组件连接车载电缆架的电缆，其中：地面电源，为单路或者双路0~300V/1A的台式电源，用以为井下仪及地面系统提供电源；地面数控组件，通过车载电缆架的电缆与通讯滤波组件通讯，上传或下达地面控制电脑与井下仪之间的数据或指令，采集电缆张力信号，计算井深和测井速度；地面控制电脑，提供一个人机交互界面，控制整个系统的工作，向地面数控组件下达指令，并对地面数控组件上传的数据进行计算，绘制实时能谱图形、显示测井实时曲线。本技术的有益效果是：1、直径小，可直接应用于油管中，简化了测井操作，降低了生产成本；2、国内外测井仪器探测组件组合方式主要是双源距γ探测器和双热中子探测器。双源距γ探测器主要用于测量γ能谱，主要应用于含油饱和度测井；双热中子探测器主要用于测量热中子计数，主要应用于热中子寿命测量，发现气层。本方案采用单个伽马探测器加单个热中子探测器的模式，可同时完成饱和度测井和中子寿命测井，定量的反应含油饱和度、识别气层等；3、传统测井仪，多采用碳氧比C/O解释方法，在孔隙度＞20%的条件下，才能定量解释地层含油饱和度，并且只能应用于低矿化度环境中，对水淹层的等级划分不明确；本方案可用于实现碳氢比C/H解释方法，在孔隙度＞2%的条件下，并且矿化度＜300000PPM的条件下也能定量解释地层含油饱和度，将水淹层分为弱水淹、中水淹、强水淹等；4、在进行直径缩小的过程中，为了保证探测组件的源距，将中子发生器的驱动控制分成离子源组件和靶压驱动组件，同时改变结构，将离子源组件和屏蔽壳体设计成一体，屏蔽壳体采用钨镍合金材质，屏蔽中子，避免中子穿过保温承压瓶活化探测组件，解决了屏蔽体出线困难的问题；5、由于探测组件的输出脉冲幅度随温度变化很大，会影响地面系统的剥谱，故将通讯滤波组件、测控组件、放大组件、探测组件放置在保温瓶中，由于直径限制，将保温和承压设计成一体，构成保温承压瓶，由此，解决了保温承压壳和离子源组件、靶压驱动组件等的信号传输问题；6、目前国内外的核测井仪器，虽有多种工作模式，但一次下井只能获取一种参数，并且国内仪器不能识别气层。本方案的应用，一次测井可同时获取地层特征伽马能谱和中子寿命参数，在采用碳氢比解释方法的基础上，利用He3探头、放大组件、测控组件配合地面系统可增加地层俘获截面曲线，从而能准确的识别油层、气层，确定地层含油饱和度、岩性、孔隙度及水淹程度等地质和工程参数。附图说明图1是本技术的小直径碳氢比饱和度井下仪整体结构示意图。图2是本技术的小直径碳氢比饱和度井下仪各组件电气连接关系图。图3是本技术的小直径碳氢比饱和度测井仪系统整体结构示意图。图4是本技术的小直径碳氢比饱和度测井仪系统各组件电气连接关系图。图5是本技术的小直径碳氢比饱和度测井仪系统测控组件和通讯滤波组件的承载电路板骨架的结构俯视图。图6是本技术的小直径碳氢比饱和度测井仪系统测控组件和通讯滤波组件的承载电路板骨架的结构侧视图。其中，0-井下仪，01-油井套管，02-车载电缆架，03-地面电源，04-地面数控组件，05-地面控制电脑，1-通讯滤波组件，2-低压电源组件，3-测控组件，4-放大组件、5-探测组件、51-He3探头，52-NaI探头，6-离子源组件，7-中子发生器、8-靶压驱动组件、9-电路板骨架、92-测控组件承载区、91-通讯滤波组件承载区、93-底部铣槽的铝棒。具体实施方式如图1~2所示，一种小直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，包括从上到下依次设置于壳体内的通讯滤波组件（1）、低压电源组件（2）、测控组件（3）、放大组件（4）、探测组件（5）、离子源组件（6）、中子发生器（7）、靶压驱动组件（8），其中：通讯滤波组件（1），通过电缆建立井下仪与地面系统间的通信链路和电力传输线路，对电缆衰减的通讯信号进行调整，并对低压电源组件（2）的输入输出进行滤波；低压电源组件（2），为测控组件（3）、通讯滤波组件（1）、放大组件（4）、探测组件（5）提供±15V和5V电源；测控组件（3），解码地面系统下发的指令，控制靶压驱动组件（8）和离子源组件（6）的驱动输出，采集探测组件（5）的数据，读取中子发生器（7）的工作参数，存贮并上传数据到地面系统；放大组件（4），对探测组件（5）输出的脉冲信号进行放大整形并送至测控组件（3），并为探测组件（5）的探头提供所需高压电源；探测组件（5），包括将地层元素发射的特征γ射线转换为电脉冲信号的NaI探头（52），以及将热中子信号转化为电脉冲信号的He3探头（51）；离子源组件（6），为中子发生器（7）提供灯丝电流和阳极脉冲，采集灯丝电流和离子流的值并上传给测控组件（3）；中子发生器（7），受离子源组件（6）和靶压驱动组件（8）的控制，产生14Mev的高能脉冲中子；靶压驱动组件（8），为中子发生器（7）提供靶压驱动信号，采集靶压采样信号的值并上传给测控组件（3）。...

【技术特征摘要】
1.一种小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，包括从上到下依次设置于壳体内的通讯滤波组件（1）、低压电源组件（2）、测控组件（3）、放大组件（4）、探测组件（5）、离子源组件（6）、中子发生器（7）、靶压驱动组件（8），其中：通讯滤波组件（1），通过电缆建立井下仪与地面系统间的通信链路和电力传输线路，对电缆衰减的通讯信号进行调整，并对低压电源组件（2）的输入输出进行滤波；低压电源组件（2），为测控组件（3）、通讯滤波组件（1）、放大组件（4）、探测组件（5）提供±15V和5V电源；测控组件（3），解码地面系统下发的指令，控制靶压驱动组件（8）和离子源组件（6）的驱动输出，采集探测组件（5）的数据，读取中子发生器（7）的工作参数，存贮并上传数据到地面系统；放大组件（4），对探测组件（5）输出的脉冲信号进行放大整形并送至测控组件（3），并为探测组件（5）的探头提供所需高压电源；探测组件（5），包括将地层元素发射的特征γ射线转换为电脉冲信号的NaI探头（52），以及将热中子信号转化为电脉冲信号的He3探头（51）；离子源组件（6），为中子发生器（7）提供灯丝电流和阳极脉冲，采集灯丝电流和离子流的值并上传给测控组件（3）；中子发生器（7），受离子源组件（6）和靶压驱动组件（8）的控制，产生14Mev的高能脉冲中子；靶压驱动组件（8），为中子发生器（7）提供靶压驱动信号，采集靶压采样信号的值并上传给测控组件（3）。2.根据权利要求1所述的小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，所述离子源组件（6）与屏蔽壳体设计为一体，所述屏蔽壳体采用钨镍合金材质。3.根据权利要求1所述的小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，所述通讯滤波组件（1）、测控组件（3）、放大组件（4）、探测组件（5）设置在一保温承压瓶中。4.根据权利要求3所述的小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于，所述保温承压瓶为真空绝热瓶，承压100Mpa，环境温度175℃下连续工作8h瓶内温度≤85℃。5.根据权利要求1所述的小直径碳氢比饱和度井下仪，其特征在于：所述通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，罗廷顺，邹龙，卢逍遥，朱海滨，方浩，
申请(专利权)人：四川久天测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51