一种63伽马能谱三探头测井仪及其测井方法技术

本发明专利技术公开了一种63伽马能谱三探头测井仪及其测井方法，具体涉及测井设备领域，包括承压壳体、安装于承压壳体内的芯体以及安装于芯体内的三组伽马射线探测器和三组处理电路，每组处理电路均包括高压电路、信号处理电路、数据存储电路、通讯电路和开关电源电路；伽马射线探测器输出端与信号处理电路输入端连接，用于信息的采集转换；通讯电路包括CAN通讯板、COM通讯板、以太网接口和遥传短节。本发明专利技术通过采用三组伽马射线探测器和三组处理电路进行测井，可以将测量结果进行叠加，用这种方法来弥补小直径探测器探测效率低的缺点。

A 63 gamma spectrum three probe logging tool and its logging method

【技术实现步骤摘要】
一种63伽马能谱三探头测井仪及其测井方法
本专利技术实施例涉及测井设备领域，具体涉及一种63伽马能谱三探头测井仪及其测井方法。
技术介绍
自然伽马能谱测井仪器可以测量地层中伽马总计数率和钍、铀、钾三种天然放射性元素含量。钍(Th)、铀(U)、钾(K)三种元素的含量占地层中放射性元素总量的99％以上，其它天然放射性元素只占不到1％，完全可以忽略不计。根据钍、铀、钾的地球物理性质，利用自然伽马能谱测井资料和其它相关资料结合，追踪这三种元素的存在规律，可以识别火成岩，区别岩相，确定黏土含量，帮助划分储集层。目前，国内常规尺寸的自然伽马能谱测井仪已经应用相当广泛，但随着国内钻井大斜度井和水平井作业越来越多，常规仪器靠自重已经很难下方到目的层，不能满足市场的需求。因此小井眼仪器开始出现，这种仪器可实现电缆存储双模式测井，在大斜度井时可以应用电缆模式完成测井，完善的网络通讯模式可以记录地层的全谱数据、保证数据的上传速率，而传统的自然伽马能谱测井仪器已经达不到这些要求；另外这种仪器在水平井较长的井段，可以应用钻杆输送作业，完善的存储功能可以完成水平井的作业要求。自然伽马能谱测井仪的测井或坏完全取决于探测器质量的好坏。自然伽马能谱测井仪所测能量跨度大，从60KeV到3000KeV，在整个能量跨度都要求探测器有很好的线性。由于自然伽马能谱测井仪所测对象是自然界的放射性物质，计数率本来就很低，为了得到更多的计数以减少统计涨落的影响，提高仪器测速，就要求探测器有较高的探测效率。但为了适应更小井眼和水平井的测量，仪器外径自然会相应变小，同时所用晶体尺寸也会变小，但晶体的体积缩小将导致探测效率大幅下降。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种63伽马能谱三探头测井仪及其测井方法，通过采用三组伽马射线探测器和三组处理电路进行测井，可以将测量结果进行叠加，用这种方法来弥补小直径探测器探测效率低的缺点，以解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种63伽马能谱三探头测井仪，包括承压壳体、安装于承压壳体内的芯体以及安装于芯体内的三组伽马射线探测器和三组处理电路，每组处理电路均包括高压电路、信号处理电路、数据存储电路、通讯电路和开关电源电路；伽马射线探测器输出端与信号处理电路输入端连接，用于信息的采集转换；通讯电路包括CAN通讯板、COM通讯板、以太网接口和遥传短节；数据存储电路包括存控短节和接口板，所述信号处理电路通过CAN通讯板与存控短节进行通讯，通过存控短节将测量数据自行存储到接口板上，并同时备份到COM通讯板上；数据存储电路存储的数据传输给仪器COM通讯板，并通过以太网接口与遥传短节进行通讯，将测量数据上传给遥传短节，所述遥传短节输出端与地面系统连接，用于数据的上传；开关电源电路包括电源板和电源转换开关，所述电源板通过电源转换开关连接电池和地面交流主电。进一步地，所述伽马射线探测器、高压电路、信号处理电路、数据存储电路、通讯电路和开关电源电路均与电源板连接，所述电源板通过开关电源电路由电池和地面交流主电供电。进一步地，所述信号处理电路包括前置放大器、FPGA芯片、A/D转换器、D/A转换器和数字积分器，所述前置放大器用于将伽马射线探测器产生的电脉冲滤波放大输送至A/D转换器，所述A/D转换器用于将检测的模拟量信号转换为数字量信号进行存储，D/A转换器将数字量转换为模拟量用于数据传输，所述FPGA芯片用于根据D/A转换器的脉冲波形转换结果，完成脉冲成型、幅值分析以及实时峰值计算，所述数字积分器用于计算峰面积，从而来算脉冲幅度。进一步地，所述高压电路包括变压器和高压板。进一步地，所述测井仪内部使用SPI通讯协议进行数据传输，与其他仪器之间采用网络通讯。进一步地，所述芯体由芯体上段、芯体中段和芯体下段组成，所述芯体上段顶部与承压壳体之间固定安装有组叠簧，所述伽马射线探测器连接前置放大器和高压板，三组伽马射线探测器、前置放大器和高压板均安装于芯体中段内，三组处理电路和变压器均安装于芯体下段内部，所述芯体下段底部与承压壳体之间固定安装有减震弹簧。进一步地，三组所述伽马射线探测器呈一字型均匀分布于芯体中段内，所述伽马射线探测器包括安装座、减振轮、波形弹簧、垫片、探测器壳、晶体、光电倍增管、绝缘衬套、弹簧、过线管、减震垫和AM源；所述光电倍增管和晶体并排设置于探测器壳内部，所述光电倍增管和变压器与高压板连接，所述安装座和过线管分别设置于探测器壳的两端，且光电倍增管靠近安装座设置，所述减振轮设置为两个且分别固定设置于安装座和过线管端部，所述减震垫固定设置于探测器壳底部，所述AM源固定嵌设于底部一侧；所述垫片和波形弹簧并排设置于探测器壳与安装座之间，所述绝缘衬套固定设置于晶体靠近过线管的一端，所述弹簧固定设置于绝缘衬套和过线管之间。本专利技术还提供了一种63伽马能谱三探头测井仪的测井方法，包括以下测井步骤：S1、三组伽马射线探测器和三组处理电路工作，AM源发射一个阿尔法&伽马射线对，晶体接收伽马射线变成光脉冲信号，光脉冲信号经光电倍增管转换为光电子，并经前置放大器放大后输出电压脉冲至A/D转换器进行模数转换，然后经D/A转换器数模转换后传输至FPGA芯片，完成脉冲成型、幅值分析以及实时峰值计算，将数据处理得到个独立的谱图，并通过后续处理，将测量结果进行叠加，用这种方法来弥补小直径探测器探测效率低的缺点；S2、在应用过程中采用了三组探测器计数率的累计，因此在车间标定时，针对三组探测器分别进行标定，算出三个k、b值；在实际测井时，相当于是三支能谱仪器测量结果的合并，三组独立的探测器各自计数，最终软件处理以深度对齐的方式进行累计，深度位移与晶体之间的距离相关；S3、深度对齐实时处理时，利用地面系统的深度中断，深度中断，即每一个深度点，产生一个系统中断；按照测量点的远近，决定深度延时的距离，绘图时在同一深度，打印所有仪器的曲线；按照其测量点存储其测量和解谱数据，再滞后N个测量点之后，后经过目标地层的探测器数据也将被存储和计算；这N个测量点距离之和等于三个探头测量点间的距离，将对其后的数据进行相加再求平均，以得到最后结果进一步地，所述步骤S3中，仪器绘图的测量点必须是后经过目标地层的探测器中点，先经过目标地层的探测器的测量点也是其探测器中点。本专利技术实施例具有如下优点：1、本专利技术在电缆测井时，仪器使用地面供的交流主电，通过COM通讯板、以太网接口与遥传短节通讯，将数据上传至地面系统；在存储模式测井时，由电池统一供48V直流电，COM通讯板与存控短节进行通讯，测量数据自行存储到接口板上，并同时备份到该仪器的COM通讯板上，测量、存储等指令由存控短节向下发，测井时间标记由存控短节统一下发记录，整个测井仪可以实现自然伽马能谱数据采集，完成电缆、存储双模式的测井方式；2、通过采用三组伽马射线探测器和三组处理电路进行测井，可以将测量结果进行叠加，用这种方法来弥补小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：包括承压壳体(1)、安装于承压壳体(1)内的芯体(2)以及安装于芯体(2)内的三组伽马射线探测器(3)和三组处理电路，每组处理电路均包括高压电路(4)、信号处理电路(5)、数据存储电路(6)、通讯电路(7)和开关电源电路(8)；/n伽马射线探测器(3)输出端与信号处理电路(5)输入端连接，用于信息的采集转换；/n通讯电路(7)包括CAN通讯板、COM通讯板、以太网接口和遥传短节；/n数据存储电路(6)包括存控短节和接口板，所述信号处理电路(5)通过CAN通讯板与存控短节进行通讯，通过存控短节将测量数据自行存储到接口板上，并同时备份到COM通讯板上；/n数据存储电路(6)存储的数据传输给仪器COM通讯板，并通过以太网接口与遥传短节进行通讯，将测量数据上传给遥传短节，所述遥传短节输出端与地面系统连接，用于数据的上传；/n开关电源电路(8)包括电源板和电源转换开关，所述电源板通过电源转换开关连接电池和地面交流主电。/n

【技术特征摘要】
1.一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：包括承压壳体(1)、安装于承压壳体(1)内的芯体(2)以及安装于芯体(2)内的三组伽马射线探测器(3)和三组处理电路，每组处理电路均包括高压电路(4)、信号处理电路(5)、数据存储电路(6)、通讯电路(7)和开关电源电路(8)；
伽马射线探测器(3)输出端与信号处理电路(5)输入端连接，用于信息的采集转换；
通讯电路(7)包括CAN通讯板、COM通讯板、以太网接口和遥传短节；
数据存储电路(6)包括存控短节和接口板，所述信号处理电路(5)通过CAN通讯板与存控短节进行通讯，通过存控短节将测量数据自行存储到接口板上，并同时备份到COM通讯板上；
数据存储电路(6)存储的数据传输给仪器COM通讯板，并通过以太网接口与遥传短节进行通讯，将测量数据上传给遥传短节，所述遥传短节输出端与地面系统连接，用于数据的上传；
开关电源电路(8)包括电源板和电源转换开关，所述电源板通过电源转换开关连接电池和地面交流主电。


2.根据权利要求1所述的一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：所述伽马射线探测器(3)、高压电路(4)、信号处理电路(5)、数据存储电路(6)、通讯电路(7)和开关电源电路(8)均与电源板连接，所述电源板通过开关电源电路(8)由电池和地面交流主电供电。


3.根据权利要求1所述的一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：所述信号处理电路(5)包括前置放大器、FPGA芯片、A/D转换器、D/A转换器和数字积分器，所述前置放大器用于将伽马射线探测器(3)产生的电脉冲滤波放大输送至A/D转换器，所述A/D转换器用于将检测的模拟量信号转换为数字量信号进行存储，D/A转换器将数字量转换为模拟量用于数据传输，所述FPGA芯片用于根据D/A转换器的脉冲波形转换结果，完成脉冲成型、幅值分析以及实时峰值计算，所述数字积分器用于计算峰面积。


4.根据权利要求1所述的一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：所述高压电路(4)包括变压器和高压板。


5.根据权利要求1所述的一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：所述测井仪内部使用SPI通讯协议进行数据传输，与其他仪器之间采用网络通讯。


6.根据权利要求4所述的一种63伽马能谱三探头测井仪，其特征在于：所述芯体(2)由芯体上段(21)、芯体中段(22)和芯体下段(23)组成，所述芯体上段(21)顶部与承压壳体(1)之间固定安装有72组叠簧(9)，所述伽马射线探测器(3)连接前置放大器和高压板，三组伽马射线探测器(3)、前置放大器和高压板均安装于芯体中段(22)内，三组处理电路和变压器均安装于芯体下段(23)内部，所述芯体下段(23)底部与承...

【专利技术属性】
技术研发人员：马刊创，张再峰，李卫强，孙文龙，李英波，刘金柱，高秦群，马阔，
申请(专利权)人：北京环鼎科技有限责任公司，河北环鼎石油设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11