專利名稱：一種方位伽瑪探管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油勘探鉆井工程的探測裝置，具體涉及一種用于地層自然伽瑪測量的方位伽瑪探管。
背景技術(shù)：
在石油鉆井過程中，經(jīng)常需要利用隨鉆儀器測量地層的自然伽瑪強(qiáng)度，用于確定地層巖性。常規(guī)的無線隨鉆測量儀中已大量應(yīng)用總體伽瑪探管，這種自然伽瑪探管裝有一個(gè)碘化鈉晶體，安裝于鉆鋌中心軸上，其測量值是碘化鈉晶體為中心的半徑一英尺的球形區(qū)域內(nèi)自然伽瑪射線共同作用的結(jié)果。它通過統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)從地層中各個(gè)方向射入碘化鈉晶體的伽瑪射線，計(jì)算出該地層的總體伽瑪強(qiáng)度。然而當(dāng)巖性不均勻，特別是位于地層的分界面時(shí)，總體自然伽瑪難以及時(shí)的響應(yīng)地層的特點(diǎn)。特別是當(dāng)鉆具在儲(chǔ)油層中水平鉆進(jìn)，伽瑪值突然變大時(shí)，往往不能確定是遇見了儲(chǔ)層的頂部或底部，因此也不能及時(shí)的改變鉆進(jìn)方向，導(dǎo)致無效進(jìn)尺并造成工時(shí)浪費(fèi)。上述問題可以用方位伽瑪測量來解決。方位伽瑪測量儀采用一個(gè)或多個(gè)碘化鈉晶體，通過額外的屏蔽罩使每個(gè)晶體只能接收到一個(gè)扇區(qū)方向射來的伽瑪射線，通過將自然伽瑪測量值對應(yīng)到各個(gè)扇區(qū)上，實(shí)現(xiàn)方位伽瑪?shù)臏y量。目前，方位伽瑪測量儀多為短節(jié)形式，安裝在鉆頭附近，也稱為方位伽瑪測量短節(jié)。方位伽瑪測量短節(jié)的使用效果非常好，但在電力供應(yīng)和信息傳輸上較復(fù)雜，需要的傳感器的數(shù)量為兩個(gè)，使用成本較高，絕大多數(shù)只在隨鉆測井時(shí)使用。(專利井斜及方位伽馬隨鉆測量儀CN1676874A，一種旋轉(zhuǎn)聚集伽瑪測量裝置及方法CN101482014A)
也有一些產(chǎn)家制造了方位伽瑪探管，用于常規(guī)的無線隨鉆測量儀上，但在使用上也有或多或少的不便。專利(一種自定位式方位伽瑪測量系統(tǒng)CN102425402A)也有與本發(fā)明相似的在探管軸線上的屏蔽罩，屏蔽罩兩端也用軸承支承，且用導(dǎo)電滑環(huán)進(jìn)行電力和信息傳輸。不同的是，其沒有電機(jī)驅(qū)動(dòng)和角度傳感器，屏蔽罩上安裝了兩個(gè)相對放置的晶體計(jì)數(shù)器，以及一個(gè)偏心重?cái)[，利用重?cái)[的重力使兩個(gè)晶體計(jì)數(shù)器始終處于上、下位置。然而可以想象的是，在振動(dòng)稍大時(shí)重?cái)[將劇烈擺動(dòng)甚至不停翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致測量錯(cuò)誤；即使在測量正確時(shí)，也只能測量上、下兩個(gè)方向的伽瑪值。專利(方位伽瑪測井裝置CN102230376A)結(jié)構(gòu)簡單，它的屏蔽罩、晶體計(jì)數(shù)器、夕卜保護(hù)筒相對固定，使用重力加速度計(jì)測量探管的工具面位置，從而進(jìn)行扇面的劃分。這種方法僅用于靜止或振動(dòng)輕微的情況，劇烈振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)都將導(dǎo)致工具面測量錯(cuò)誤，因此它大多只能用在滑動(dòng)鉆進(jìn)情況下。但為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)扇面的測量，它又需要有計(jì)劃的轉(zhuǎn)動(dòng)探管到其它的工具面，這意味著需要司鉆不停的去擺鉆具的工具面，也意味著更長的測量時(shí)間和浪費(fèi)人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種方位伽瑪探管，可配置于常規(guī)無線隨鉆測量儀，用來測量地層的方位伽瑪強(qiáng)度，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種方位伽瑪探管，該探管包含伽瑪探測器和套設(shè)在伽瑪探測器外的外殼；
其特點(diǎn)是，該探管還包含
屏蔽罩，其套設(shè)在伽瑪探測器的位置，用于擋住伽瑪探測器部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器有方向地進(jìn)行伽瑪測量；
減速器，其通過轉(zhuǎn)軸連接屏蔽罩；
電機(jī)，其通過轉(zhuǎn)軸連接減速器，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)屏蔽罩以伽瑪探測器軸向?yàn)橹行男D(zhuǎn)；
角度傳感器，其輸入軸連接屏蔽罩，檢測屏蔽罩與外殼的相對旋轉(zhuǎn)角度。上述的屏蔽罩采用弧形板，并設(shè)置在伽瑪探測器的一側(cè)，擋住伽瑪探測器部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器有方向地進(jìn)行伽瑪測量。上述的屏蔽罩采用筒形結(jié)構(gòu)，套設(shè)在伽瑪探測器外；該屏蔽罩上設(shè)有窗口，伽瑪探測器透過該窗口射出伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器有方向地進(jìn)行伽瑪測量。上述的外殼包含抗壓筒。上述的伽瑪探測器設(shè)為與外殼固定連接，屏蔽罩由電機(jī)驅(qū)動(dòng)相對于伽瑪探測器旋轉(zhuǎn)。上述的伽瑪探測器設(shè)為與屏蔽罩固定連接，該伽瑪探測器與屏蔽罩共同由電機(jī)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)對于外殼旋轉(zhuǎn)。上述的方位伽瑪探管內(nèi)還設(shè)有重力加速度計(jì)。方位伽瑪探管適用工況為滑動(dòng)鉆進(jìn)，且在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)無需任何操作即可連續(xù)的進(jìn)行測量。在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，方位伽瑪探管的工具面值可以通過在方位伽瑪探管內(nèi)設(shè)置重力加速度計(jì)，用其內(nèi)置的重力加速度計(jì)測量得來，也可來自于隨鉆測量儀的定向探管。此時(shí)，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速器減速后，帶動(dòng)屏蔽罩，或屏蔽罩與伽瑪探測器一起，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)角度傳感器的輸入軸也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)可以同時(shí)讀取到伽瑪測量值和角度測量值。將探管工具面值、伽瑪測量值、角度測量值進(jìn)行計(jì)算，即可得到按扇區(qū)分布的方位伽瑪測量值。本發(fā)明一種方位伽瑪探管和現(xiàn)有技術(shù)的伽瑪探管相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明設(shè)有屏蔽罩，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器能進(jìn)行有方向地進(jìn)行伽瑪測量，具有相當(dāng)高的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性；
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，加工精度要求不高，現(xiàn)場操作方便，可配置于常規(guī)的無線隨鉆測量儀中提供方位伽瑪測量值，是一種兼顧實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的方位伽瑪測量儀。


圖I為本發(fā)明一種方位伽瑪探管的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明一種方位伽瑪探管的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
如圖I所示，為本發(fā)明方位伽瑪探管的實(shí)施例一。該方位伽瑪探管包含伽瑪探測器26、外殼21、屏蔽罩25、減速器23、電機(jī)22和角度傳感器24。伽瑪探測器26連接外部電源，輸出伽瑪射線，探測地層的方位伽瑪強(qiáng)度。外殼21的主體采用抗壓筒，其套設(shè)在伽瑪探測器26外，對上述伽瑪探測器26、屏蔽罩25、減速器23、電機(jī)22和角度傳感器24進(jìn)行保護(hù)抗壓。屏蔽罩25套設(shè)在伽瑪探測器26的位置，本實(shí)施例中屏蔽罩25采用弧形板結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在伽瑪探測器26的一側(cè)，用于擋住伽瑪探測器26部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器26能有方向地進(jìn)行伽瑪測量。減速器23通過轉(zhuǎn)軸連接屏蔽罩25，電機(jī)22通過轉(zhuǎn)軸連接減速器23。電機(jī)22外接外部電源，通電后高速轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)22的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出經(jīng)減速器23減速后通過轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)屏蔽罩25以伽瑪探測器26軸向?yàn)橹行木徛D(zhuǎn)。本實(shí)施例中，伽瑪探測器26可以設(shè)計(jì)成相對固定在外殼21上，也可以設(shè)計(jì)成安裝在屏蔽罩25上一起轉(zhuǎn)動(dòng)。若伽瑪探測器26設(shè)為與外殼21固定連接，則屏蔽罩25由電機(jī)22驅(qū)動(dòng)相對于伽瑪探測器26旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器26能有方向地進(jìn)行伽瑪測量。若伽瑪探測器26設(shè)為與屏蔽罩25固定連接，則該伽瑪探測器26與屏蔽罩25共同由電機(jī)22驅(qū)動(dòng)現(xiàn)對于外殼21旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器26能有方向地進(jìn)行伽瑪測量。角度傳感器24的輸入軸連接屏蔽罩25，檢測屏蔽罩25與外殼21的相對旋轉(zhuǎn)角度。方位伽瑪探管的工具面值可以通過在方位伽瑪探管內(nèi)設(shè)置重力加速度計(jì)，用其內(nèi)置的重力加速度計(jì)測量得來，也可來自于隨鉆測量儀的定向探管。本發(fā)明所描述的方位伽瑪探管通過伽瑪探測器26測量的伽瑪測量值、探管工具面值、以及角度傳感器24探測的角度測量值，得到方位伽瑪測量值。如圖2所示，為本發(fā)明方位伽瑪探管的實(shí)施例二。本實(shí)施例中，方位伽瑪探管包含下堵頭I、下固定座2、電機(jī)3、減速器4、下聯(lián)軸器5、下導(dǎo)電滑環(huán)6、伽瑪探測器7、上導(dǎo)電滑環(huán)8、上聯(lián)軸器9、上固定座10、上堵頭11、角度傳感器12、上軸承13、屏蔽罩14、下軸承15、抗壓筒16、控制電路板17。下堵頭I、上堵頭11分別設(shè)置于抗壓筒16的兩端，該下堵頭I、上堵頭11與抗壓筒16組成密封的外殼。上述的下固定座2、電機(jī)3、減速器4、下聯(lián)軸器5、下導(dǎo)電滑環(huán)6、伽瑪探測器7、上導(dǎo)電滑環(huán)8、上聯(lián)軸器9、上固定座10、角度傳感器12、上軸承13、屏蔽罩14、下軸承15、控制電路板17都設(shè)置于下堵頭I、上堵頭11和抗壓筒16組成的密封外殼內(nèi)。下固定座2固定于下堵頭I內(nèi)側(cè)，下固定座2 —端與下堵頭I連接，另一端連接下導(dǎo)電滑環(huán)6。上固定座10固定于上堵頭11內(nèi)側(cè)，上固定座10—端與上堵頭11連接，另一端連接上導(dǎo)電滑環(huán)8。伽瑪探測器7則固定在下導(dǎo)電滑環(huán)6與上導(dǎo)電滑環(huán)8之間。屏蔽罩14套設(shè)在伽瑪探測器7上，該屏蔽罩14采用筒形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有一個(gè)矩形窗口，伽瑪探測器7透過該窗口射出伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器7有方向地進(jìn)行伽瑪測量。電機(jī)3、減速器4、下聯(lián)軸器5由下堵頭I 一端向下導(dǎo)電滑環(huán)6 —端依次固定于下固定座2內(nèi)。電機(jī)3的輸出軸與減速器4連接，減速器4的輸出軸與下聯(lián)軸器5連接，下聯(lián)軸器5則通過一條從動(dòng)軸穿過下導(dǎo)電滑環(huán)6與屏蔽罩14 (或伽瑪探測器7和屏蔽罩14)的下端連接。在下導(dǎo)電滑環(huán)6與下聯(lián)軸器5之間，從動(dòng)軸上還套設(shè)有下軸承15。電機(jī)3外接電源轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，其輸出軸連接至減速器4，經(jīng)減速器4減速后，通過減速器4的輸出軸傳送至下聯(lián)軸器5，下聯(lián)軸器5通過一根從動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)屏蔽罩14 (或伽瑪探測器7和屏蔽罩14)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣本實(shí)施例中，伽瑪探測器7可以設(shè)計(jì)成相對固定在抗壓筒16上，也可以設(shè)計(jì)成安裝在屏蔽罩14上一起轉(zhuǎn)動(dòng)。若伽瑪探測器7設(shè)為與抗壓筒16固定連接，而只有屏蔽罩14連接電機(jī)3，則屏蔽罩14由電機(jī)3驅(qū)動(dòng)相對于伽瑪探測器7旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器7能有方向地進(jìn)行伽瑪測量。若伽瑪探測器7設(shè)為與屏蔽罩14固定連接，則該伽瑪探測器7與屏蔽罩14共同由電機(jī)3驅(qū)動(dòng)現(xiàn)對于抗壓筒16旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器7能有方向地進(jìn)行伽瑪測量。角度傳感器12固定在上固定座10內(nèi)，角度傳感器12的輸入端通過一轉(zhuǎn)軸穿過上導(dǎo)電滑環(huán)8與屏蔽罩14 (或伽瑪探測器7和屏蔽罩14)的上端連接，測量屏蔽罩14與抗壓筒16之間的相對角度。在角度傳感器12與上導(dǎo)電滑環(huán)8的轉(zhuǎn)軸上套設(shè)有上軸承13。方位伽瑪探管的工具面值可以通過在方位伽瑪探管內(nèi)設(shè)置重力加速度計(jì)，用其內(nèi)置的重力加速度計(jì)測量得來，也可來自于隨鉆測量儀的定向探管。在上固定座10內(nèi)還安裝有控制電路板17，該控制電路板17分別與下導(dǎo)電滑環(huán)6和上導(dǎo)電滑環(huán)8電路連接。上導(dǎo)電滑環(huán)8電路連接角度傳感器12，下導(dǎo)電滑環(huán)6電路連接電機(jī)3、減速器4、伽瑪探測器7電路連接?？刂齐娐钒?7分別通過下導(dǎo)電滑環(huán)6和上導(dǎo)電滑環(huán)8控制電機(jī)3、減速器4、伽瑪探測器7、角度傳感器12的運(yùn)作，并接收伽瑪探測器7測量的伽瑪測量值、探管工具面值、以及角度傳感器12探測的角度測量值，以計(jì)算得到方位伽瑪測量值。上述實(shí)施例二所描述的方位伽瑪探管的工作流程如下
方位伽瑪探管適用工況為滑動(dòng)鉆進(jìn)，且在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)無需任何操作即可連續(xù)的進(jìn)行測量。在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，方位伽瑪探管的工具面值可以通過在方位伽瑪探管內(nèi)設(shè)置重力加速度計(jì)，用其內(nèi)置的重力加速度計(jì)測量得來，也可來自于隨鉆測量儀的定向探管。此時(shí)，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速器減速后，帶動(dòng)屏蔽罩(或屏蔽罩與伽瑪探測器一起)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)角度傳感器的輸入軸也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，各路電力和信號(hào)通過兩端的導(dǎo)電滑環(huán)進(jìn)行傳輸，這時(shí)可以同時(shí)讀取到伽瑪測量值和角度測量值。將探管工具面值、伽瑪測量值、角度測量值送往控制電路板進(jìn)行計(jì)算，即可得到按扇區(qū)分布的方位伽瑪測量值。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種方位伽瑪探管，該探管包含伽瑪探測器(26)和套設(shè)在所述伽瑪探測器(26)外的外殼(21)； 其特征在于，該探管還包含 屏蔽罩(25)，其套設(shè)在所述伽瑪探測器(26)的位置，用于擋住伽瑪探測器(26)部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器(26)有方向地進(jìn)行伽瑪測量； 減速器(23)，其通過轉(zhuǎn)軸連接所述的屏蔽罩(25)； 電機(jī)(22)，其通過轉(zhuǎn)軸連接所述的減速器(23)，電機(jī)(22)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出經(jīng)所述減速器(23)減速后驅(qū)動(dòng)屏蔽罩(25)以伽瑪探測器(26)軸向?yàn)橹行男D(zhuǎn)； 角度傳感器(24)，其輸入軸連接所述屏蔽罩(25)，檢測屏蔽罩(25)與外殼(21)的相對旋轉(zhuǎn)角度。
2.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的屏蔽罩(25)采用弧形板，并設(shè)置在所述伽瑪探測器(26)的一側(cè)，擋住伽瑪探測器(26)部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器(26)有方向地進(jìn)行伽瑪測量。
3.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的屏蔽罩采用筒形結(jié)構(gòu)，套設(shè)在所述伽瑪探測器外；該屏蔽罩上設(shè)有窗口，伽瑪探測器透過該窗口射出伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器有方向地進(jìn)行伽瑪測量。
4.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的外殼(21)包含抗壓筒。
5.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的伽瑪探測器(26)設(shè)為與所述的外殼(21)固定連接，所述屏蔽罩(25)由電機(jī)(22)驅(qū)動(dòng)相對于伽瑪探測器(26)旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的伽瑪探測器(26)設(shè)為與所述屏蔽罩(25)固定連接，該伽瑪探測器(26)與屏蔽罩(25)共同由電機(jī)(22)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)對于所述外殼(21)旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求I所述的方位伽瑪探管，其特征在于，所述的方位伽瑪探管內(nèi)還設(shè)有重力加速度計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方位伽瑪探管，該探管包含伽瑪探測器和套設(shè)在伽瑪探測器外的外殼；該探管還包含屏蔽罩，其套設(shè)在伽瑪探測器的位置，用于擋住伽瑪探測器部分伽瑪射線，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器有方向地進(jìn)行伽瑪測量；減速器，其通過轉(zhuǎn)軸連接屏蔽罩；電機(jī)，其通過轉(zhuǎn)軸連接減速器，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)屏蔽罩以伽瑪探測器軸向?yàn)橹行男D(zhuǎn)；角度傳感器，其輸入軸連接屏蔽罩，檢測屏蔽罩與外殼的相對旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明設(shè)有屏蔽罩，實(shí)現(xiàn)伽瑪探測器能進(jìn)行有方向地進(jìn)行伽瑪測量，結(jié)構(gòu)簡單，加工精度要求不高，現(xiàn)場操作方便，可配置于常規(guī)的無線隨鉆測量儀中提供方位伽瑪測量值，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)E21B49/00GK102979518SQ201210541098
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者趙要強(qiáng), 王翔 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設(shè)備有限公司