專利名稱：巖屑描述儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆探巖屑的分析設(shè)備，特別是涉及一種巖屑描述儀。
二.
背景技術(shù)：
作為開(kāi)采老油田挖潛革新和鉆探新的油氣田，巖屑的巖性以及含油豐度的分析設(shè)備，是石油鉆探評(píng)價(jià)油田的儲(chǔ)量和開(kāi)采價(jià)值必不可少的設(shè)備，以前我國(guó)石油鉆探行業(yè)普遍使用三牙輪式鉆頭，其鉆探的巖屑顆粒較大，可以依靠人的眼睛來(lái)定性觀察認(rèn)識(shí)巖性和含油豐度，但識(shí)別結(jié)果誤差較大，因?yàn)槭茏R(shí)別者的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平高低和責(zé)任心的強(qiáng)弱等主觀因素影響，同時(shí)也易受光線亮度、巖屑潮濕和巖屑顆粒大小等客觀因素干擾。隨著科技的進(jìn)步和探井技術(shù)的逐步提高，三牙輪式鉆頭逐步被PDC鉆頭所代替，PDC鉆頭鉆出的巖屑接近粉末狀，難以用肉眼觀察而確定巖性和含油豐度，迫切尋求一種新手段、新方法來(lái)判斷巖屑的巖性和評(píng)價(jià)巖屑含油豐度。中國(guó)專利CN1157917A，申請(qǐng)?zhí)?6114143公開(kāi)了一種“巖屑定量評(píng)價(jià)儀”，該評(píng)價(jià)儀主要由微型計(jì)算機(jī)，樣品箱，光電掃描器，白光燈和紫外光源組成，可實(shí)現(xiàn)巖屑樣品砂巖、泥巖、含油砂巖百分量及含油豐度的定量自動(dòng)檢測(cè)評(píng)價(jià)；CN1373357A，申請(qǐng)?zhí)?2116558.0公開(kāi)一種巖樣觀測(cè)裝置，該裝置在攝像機(jī)目鏡接口處安裝了一臺(tái)顯微鏡，可以分辨極細(xì)小巖樣的巖性和含油豐度，但是利用白光燈和紫外光源攝制圖像存在一定缺陷，降低圖像的熒光度，增加測(cè)試誤差。
三.實(shí)用新型內(nèi)容(一)本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用先進(jìn)的核技術(shù)、電子電路和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)提高巖屑巖性和含油豐度定量檢測(cè)精度的巖屑描述儀。
(二)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種巖屑描述儀，含有電源，箱體，計(jì)算機(jī)，電子處理電路，攝像裝置，巖屑樣品盒，紫外光源，帶有屏蔽結(jié)構(gòu)的伽瑪射線探測(cè)器安裝在箱體的底板上，由閃爍晶體和光電倍增管及高壓模塊組成，巖屑樣品盒安裝在閃爍晶體上端部，在其正上方一定距離內(nèi)安裝有電子攝像裝置和紫外光源，伽瑪射線探測(cè)器所獲得的閃爍脈沖信號(hào)輸入電子處理電路中鑒別放大級(jí)比較器的輸入端，電子處理電路的輸出端通過(guò)接口接計(jì)算機(jī)輸入端，電子攝像裝置的視頻線接計(jì)算機(jī)的視頻接口。
所述屏蔽結(jié)構(gòu)與閃爍晶體和光電倍增管的外部形狀相匹配，屏蔽結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面可為不銹鋼殼體，兩殼體之間為鉛材料屏蔽層，伽瑪射線探測(cè)器下端通過(guò)彈簧安裝在屏蔽結(jié)構(gòu)的內(nèi)底面上，探測(cè)器的變截面過(guò)渡段處通過(guò)彈性墊圈與屏蔽結(jié)構(gòu)固緊，在樣品盒上方設(shè)有屏蔽結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)屏蔽蓋板，巖屑樣品盒可為倒“凹”字形或短圓柱形結(jié)構(gòu)，電子攝像裝置的攝像鏡頭到樣品盒上表面之間的距離應(yīng)在該攝像鏡頭的變焦焦距范圍之內(nèi)，電子攝像裝置通過(guò)緊固卡圈固定在支架上，支架固定在箱體壁板上，紫外光源安裝在攝像裝置的攝像頭兩側(cè)的燈架上，燈架固定在箱體壁上，電子攝像裝置可為由電子攝像頭和視頻卡組成，或電子數(shù)碼攝像機(jī)，或數(shù)碼相機(jī)，或由非電子攝像裝置和掃描儀構(gòu)成的裝置。
所述滑動(dòng)屏蔽蓋板下表面的兩側(cè)分別裝有帶保持架的滾珠，其中一側(cè)滾珠與一條導(dǎo)軌的V形槽配合，另一側(cè)滾珠與另一條導(dǎo)軌的導(dǎo)向凹槽配合，兩條導(dǎo)軌安裝固定在箱體中間的橫梁上，蓋板前側(cè)裝有操作把手，后側(cè)面上裝有限位銷(xiāo)，電子處理電路的線路板夾持安裝在固定于箱體中的插卡槽中，紫外光源電壓為交流220V，電源向電子攝像機(jī)構(gòu)、高壓模塊提供+5V、±12V直流電源或24V交流電源，伽瑪射線探測(cè)裝置的閃爍晶體可為無(wú)機(jī)晶體粉末，有機(jī)晶體，液體或塑料晶體等。
所述電子處理電路含有鑒別放大級(jí)，整形級(jí)，單片機(jī)及外圍元件，伽瑪射線探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)輸入到電子處理電路中鑒別放大級(jí)比較器LM111的反向端，比較器LM111的同向端接由電源和穩(wěn)壓電路提供的門(mén)檻電壓，LM111的輸出脈沖信號(hào)可經(jīng)分頻器分頻后輸入到整形電路芯片4538的輸入端，整形后的輸出信號(hào)經(jīng)芯片40109降壓，輸入單片機(jī)89C51的T1腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值由串行口RXD，TXD輸入到收發(fā)器MAX202的輸入端，經(jīng)MAX202輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
在電子處理電路中，比較器還可為L(zhǎng)M319，LM311，整形電路芯片也可用CD4098，單片機(jī)可用31、51、52系列芯片，或?yàn)镸LU、tm320系列，也可用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)輸出可經(jīng)鎖存器或收發(fā)器等并行口或串行口輸入計(jì)算機(jī)。
(三)本實(shí)用新型的積極有益效果1.本實(shí)用新型使用了伽瑪射線探測(cè)器和電子處理電路，能準(zhǔn)確、直觀、簡(jiǎn)便地在鉆探現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)被檢巖屑的砂泥巖比例和含油豐度，突破現(xiàn)有鉆井后再將有關(guān)儀器下井補(bǔ)測(cè)的常規(guī)方法，為較準(zhǔn)確地判定巖性提供科學(xué)依據(jù)，并及時(shí)了解鉆井情況，解決鉆井中出現(xiàn)的問(wèn)題。
2.本實(shí)用新型利用電子數(shù)碼攝像技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，使巖屑巖性和含油豐度分析由目測(cè)過(guò)渡到由儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定量檢測(cè)，快捷方便，大大縮短了評(píng)價(jià)周期，提高了工作效率和測(cè)量精度，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)巖樣圖象存儲(chǔ)，節(jié)約巖樣運(yùn)輸和保存費(fèi)用，大大降低油田鉆探成本。
3.本實(shí)用新型功能齊全、測(cè)量準(zhǔn)確、市場(chǎng)廣闊，因此容易推廣實(shí)施，必將促進(jìn)我國(guó)石油鉆探技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)石油工業(yè)做出貢獻(xiàn)。
四.

圖1為巖屑描述儀總體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1所示的巖屑描述儀的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖圖3為圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖圖4為伽瑪射線探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖圖5為電子攝像裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖6為紫外光源安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖7為電源及信號(hào)接口布置示意圖圖8為巖屑描述儀工作原理方框示意圖圖9為巖屑描述儀的電子處理電路示意圖五.具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1～9，圖中1為伽瑪射線探測(cè)器，該探測(cè)器安裝固定在箱體4的底板上，探測(cè)器1由閃爍晶體19和光電倍增管20疊放在一起組成，閃爍晶體19采用NaI晶體，探測(cè)器1通過(guò)彈簧25安裝固定在屏蔽結(jié)構(gòu)底部，從光電倍增管20接出三根導(dǎo)線A、B、C，從屏蔽結(jié)構(gòu)的下部側(cè)向孔中穿出，分別接電子處理電路中的高壓輸出端、-12V電源、鑒別放大電路中比較器的輸入，屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面為不銹鋼殼體22、24，中間為屏蔽材料層鉛23，其形狀大體與探測(cè)器1的外形相匹配，在探測(cè)器1的橫變截面段設(shè)有彈性墊圈27，使探測(cè)器1與屏蔽結(jié)構(gòu)配合更緊密，21為閃爍晶體上部包裝殼體，通過(guò)26固緊螺釘固定在屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)表面殼體上，18為套裝在閃爍晶體19上部的倒“凹”字型樣品盒，盒體上端敞開(kāi)，用來(lái)裝巖屑用，在樣品盒18的上方安裝有滑動(dòng)屏蔽蓋板3，蓋板外層為不銹鋼殼體，里面裝有屏蔽材料層鉛，蓋板3通過(guò)滾珠和保持架(圖未畫(huà)出)安裝在前、后滑軌15、16上，電子處理電路板6安裝固定在箱體4的上部右側(cè)夾持架上，9為紫光源鎮(zhèn)流器，11為電子攝像裝置電源，10為前導(dǎo)軌滑槽，12為巖屑描述儀控制開(kāi)關(guān)，13為電源指示燈，12和13安裝在箱體4的前門(mén)板上，14為箱體4的支撐腳，17為接觸開(kāi)關(guān)，2為電子攝像裝置，通過(guò)緊固圈31和緊固件29固定在支架30上，支架30固定在箱體上，32為轉(zhuǎn)接筒，33為濾光鏡，28為襯墊，7和8為電源線和視頻線，與計(jì)算機(jī)的視頻卡接口37連接，38為計(jì)算機(jī)串口，39為電源插座，40為接線盒，紫外光燈管5安裝在燈管支架34兩端的燈管座上，燈管支架34固定在反光罩35上，反光罩35固定在燈罩支架36上，或固定在箱體4和支架36之間，紫外燈管5在攝像裝置鏡頭附近左右安裝。
巖屑描述儀的電子處理電路的+5V和±12V電源由開(kāi)關(guān)電源1和2提供，閃爍計(jì)數(shù)器的光電倍增管工作電壓由高壓模塊1A1提供，如圖9所示，高壓模塊1A1的5根引線中的紅線接+12V電源，黑線接地，白線與黑線之間接調(diào)整電阻1R10和1R11，調(diào)節(jié)其大小可改變輸出，黃線為高壓輸出端，連接由探測(cè)器接出的引線A，引線B接-12V電源，引線C輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)濾波電容1C7接電子處理電路中鑒別放大電路的比較器LM111的反向端，LM111的1、4腳接地，5、6、8腳接+12V電源，+12V電源經(jīng)限流電阻1R1和穩(wěn)壓二極管1V1接地，二極管1V1的穩(wěn)壓輸出一路經(jīng)電阻1R3、可變電阻1RP1、電阻1R4串聯(lián)接地，另一路經(jīng)電阻1R2也接入比較器LM111的反向端，同脈沖輸入信號(hào)并聯(lián)，可變電阻1RP1中心抽頭的電壓輸出串接電阻1R5經(jīng)接地電容1C8濾波后接入比較器LM111的同向端，作為門(mén)檻電壓將低于此電壓的脈沖信號(hào)去掉，以達(dá)到去除假信號(hào)的目的，LM111的輸出端7腳經(jīng)電阻1R6接+12V電源，同時(shí)將整形放大后的脈沖信號(hào)輸入1D1進(jìn)行分頻，防止脈沖信號(hào)頻率太高發(fā)生重疊形成漏計(jì)，分頻器采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4040，10(CLK)腳為輸入，9(Q1)腳為輸出，11(RST)腳經(jīng)電阻1R7接地；分頻后的脈沖信號(hào)接入整形電路1D2(采用芯片4538)的4腳，4538的6腳為輸出，4538的2腳經(jīng)電阻1R8接+12V電源，1、2腳間接有電容1C9，3腳接+12V電源，5和7腳短接；由于輸出信號(hào)電壓較高，為便于單片機(jī)計(jì)數(shù)，采用集成電路40109(1D3)將電壓降至+5V，40109的2和16腳接+5V電源，1腳接+12V電源，3腳為輸入，輸出端4腳連接單片機(jī)(1D4)89C51的15腳(計(jì)數(shù)輸入T1)，由單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，89C51的31腳接+5V電源，+5V電源串聯(lián)電容1C12及電阻1R9接地，1R9和1C12的連接點(diǎn)接入單片機(jī)的9腳作為復(fù)位輸入，時(shí)鐘用內(nèi)接方式，石英晶體振蕩器接入89C51的18、19腳，電容1C10串聯(lián)電容1C11并聯(lián)在石英晶體振蕩器兩端，1C10、1C11的連接點(diǎn)接地，計(jì)數(shù)值輸出由10、11(RXD、TXD)腳經(jīng)收發(fā)器(1D5)輸入計(jì)算機(jī)，收發(fā)器MAX202的9、10腳分別接89C51的10和11腳，MAX202的1、3和4、5腳之間分別接電容1C13和1C14，16腳接+5V電源，2、16腳間接有電容1C15，6和16腳之間接電容1C16、1C17，電容1C16、1C17的連接點(diǎn)接地，15腳接地，7和8為輸出接入計(jì)算機(jī)。
在本實(shí)施例中，伽瑪射線探測(cè)器閃爍晶體使用碘化鈉晶體，光電倍增管采用日本濱松公司產(chǎn)品，伽瑪射線檢測(cè)范圍0-300API，樣品誤差小于10％，檢測(cè)周期可為30秒，60秒，90秒，120秒，150秒，180秒等多檔，統(tǒng)計(jì)起伏小于等于3％，巖屑樣品量2.35×105MM3±5％，本底測(cè)量小于待等于20CPS，電子攝像裝置采用日本SONY公司最新CCD成像裝置，水平分辨率大于420射頻線，靈敏度高，最低照度僅需0.0005勒克司(F1.2)，使用市電或AC24V/50HZ或DC12V電源，紫外光源為SZ-A型紫外燈，使用89C51單片機(jī)，串口可選擇使用COM1，視頻口SVHS、AV1、AV2三項(xiàng)，常用AV1，視頻參數(shù)亮度、對(duì)比度、色度、分辨率、視頻制色有三種選擇，通常使用PAL制式。
巖屑含油豐度的檢測(cè)在樣品盒18內(nèi)裝上待測(cè)巖屑，推開(kāi)滑動(dòng)屏蔽蓋板3，調(diào)節(jié)電子攝像裝置2的焦距，打開(kāi)紫外光燈管5進(jìn)行攝像，所攝熒光圖片進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，待測(cè)巖屑在紫外燈光下反應(yīng)出的熒光面積占分析區(qū)域面積的比例值就表示其含油豐度，此結(jié)果與含油豐度的標(biāo)準(zhǔn)圖片相比，即可得知待測(cè)巖屑的含油豐度值。
巖屑巖性的檢測(cè)蓋上滑動(dòng)屏蔽蓋板3，打開(kāi)伽瑪射線探測(cè)器1，對(duì)樣品盒18內(nèi)裝的待測(cè)巖屑進(jìn)行輻射，伽瑪射線探測(cè)器1所獲得的閃爍脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)電子電路后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，所采集到一個(gè)周期的伽瑪計(jì)數(shù)值減去純砂巖伽瑪值之差除以泥巖和砂巖伽瑪數(shù)之差然后乘以100，得到砂巖和巖屑比例值，泥巖和巖屑的比例值等于100減去砂巖和巖屑比例值，油巖和砂巖的比例值等于含油豐度除以砂巖和巖屑比例乘以100，以上單位均為％。
實(shí)施例二參見(jiàn)圖1～9，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，不同之處是，電子攝像裝置采用數(shù)碼像機(jī)，單片機(jī)采用8051，有關(guān)細(xì)節(jié)不再重述。
實(shí)施例三參見(jiàn)圖1～9，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，不同之處是，采用非電子攝像裝置，先在暗室環(huán)境中，利用紫外燈光源攝出巖屑的熒光圖片，再用掃描儀將巖屑熒光圖片進(jìn)行數(shù)字化處理，輸入計(jì)算機(jī)，用這種方法處理的熒光圖片，有可能存在失真，單片機(jī)采用8031，有關(guān)細(xì)節(jié)不再重述。
還可以舉出其它的實(shí)施例，在此不再一一列舉。
權(quán)利要求1.一種巖屑描述儀，含有電源，箱體，電子處理電路，計(jì)算機(jī)，攝像裝置，巖屑樣品盒，紫外光源，其特征是帶有屏蔽結(jié)構(gòu)的伽瑪射線探測(cè)器安裝在箱體的底板上，由閃爍晶體和光電倍增管及高壓模塊組成，巖屑樣品盒安裝在閃爍晶體上端部，在其正上方一定距離內(nèi)安裝有電子攝像裝置和紫外光源，伽瑪射線探測(cè)器所獲得的閃爍脈沖信號(hào)輸入電子處理電路中鑒別放大級(jí)比較器的輸入端，電子處理電路的輸出端通過(guò)接口接計(jì)算機(jī)輸入端，電子攝像裝置的視頻線接計(jì)算機(jī)的視頻接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描述儀，其特征是屏蔽結(jié)構(gòu)與閃爍晶體和光電倍增管的外部形狀相匹配，屏蔽結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面可為不銹鋼殼體，兩殼體之間為鉛材料屏蔽層，伽瑪射線探測(cè)器下端通過(guò)彈簧安裝在屏蔽結(jié)構(gòu)的內(nèi)底面上，探測(cè)器的變截面過(guò)渡段處通過(guò)彈性墊圈與屏蔽結(jié)構(gòu)固緊，在樣品盒上方設(shè)有屏蔽結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)屏蔽蓋板，巖屑樣品盒可為倒“凹”字形或短圓柱形結(jié)構(gòu)，電子攝像裝置的攝像鏡頭到樣品盒上表面之間的距離應(yīng)在該攝像鏡頭的變焦焦距范圍之內(nèi)，電子攝像裝置通過(guò)緊固卡圈固定在支架上，支架固定在箱體壁板上，紫外光源安裝在攝像裝置的攝像頭兩側(cè)的燈架上，燈架固定在箱體壁上，電子攝像裝置可為由電子攝像頭和視頻卡組成，或?yàn)殡娮訑?shù)碼攝像機(jī)，或?yàn)閿?shù)碼相機(jī)，或?yàn)橛煞请娮訑z像裝置和掃描儀構(gòu)成的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的描述儀，其特征是滑動(dòng)屏蔽蓋板下表面的兩側(cè)分別裝有帶保持架的滾珠，其中一側(cè)滾珠與一條導(dǎo)軌的V形槽配合，另一側(cè)滾珠與另一條導(dǎo)軌的導(dǎo)向凹槽配合，兩條導(dǎo)軌安裝固定在箱體中間的橫梁上，蓋板前側(cè)裝有操作把手，后側(cè)面上裝有限位銷(xiāo)，電子處理電路的線路板夾持安裝在固定于箱體中的插卡槽中，紫外光源電壓為交流220V，電源向電子攝像機(jī)構(gòu)、高壓模塊提供+5V、±12V直流電源或24V交流電源，伽瑪射線探測(cè)裝置的閃爍晶體可為無(wú)機(jī)晶體粉末，有機(jī)晶體，液體或塑料晶體等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的描述儀，其特征是電子處理電路含有鑒別放大級(jí)，整形級(jí)，單片機(jī)及外圍元件，伽瑪射線探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)輸入到電子處理電路中鑒別放大級(jí)比較器LM111的反向端，比較器LM111的同向端接由電源和穩(wěn)壓電路提供的門(mén)檻電壓，LM111的輸出脈沖信號(hào)可經(jīng)分頻器分頻后輸入到整形電路芯片4538的輸入端，整形后的輸出信號(hào)經(jīng)芯片40109降壓，輸入單片機(jī)89C51的T1腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值由串行口RXD，TXD輸入到收發(fā)器MAX202的輸入端，經(jīng)MAX202輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的描述儀，其特征是在電子處理電路中，比較器還可為L(zhǎng)M319，LM311，整形電路芯片也可用CD4098，單片機(jī)可用31、51、52系列芯片，或?yàn)镸LU、tm320系列，也可用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)輸出可經(jīng)鎖存器或收發(fā)器等并行口或串行口輸入計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種石油鉆探巖屑的分析設(shè)備，特別是涉及一種巖屑描述儀，它含有電源，箱體，伽瑪射線探測(cè)器，電子處理電路，電子攝像裝置，巖屑樣品盒，紫外光源，帶有屏蔽結(jié)構(gòu)的伽瑪射線探測(cè)器安裝在箱體的底板上，巖屑樣品盒安裝在探測(cè)器閃爍晶體上端部，在其上方安裝有電子攝像裝置和紫外光源，探測(cè)器所獲得的脈沖信號(hào)輸入電子處理電路鑒別放大級(jí)比較器的輸入端，電子處理電路的輸出接計(jì)算機(jī)，電子攝像裝置的視頻線接計(jì)算機(jī)的視頻接口。本實(shí)用新型功能齊全、測(cè)量精度高、成本較低、市場(chǎng)廣闊，因此容易推廣實(shí)施，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于石油鉆探工業(yè)。
文檔編號(hào)G01N23/02GK2676196SQ0323567
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2003年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月1日
發(fā)明者孟憲禮, 張社民, 馬興啟, 崔中峰, 謝暉, 趙景波, 張 成, 劉鶴齡, 苑淮, 張予生, 李三明, 高李清, 牛書(shū)立, 李士鑫, 陳鵑, 吳方平, 汪暢 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所, 中國(guó)石化集團(tuán)河南石油勘探局地質(zhì)錄井公司