一种自定位式方位伽玛测量系统.pdf

1、10申请公布号CN102425402A43申请公布日20120425CN102425402ACN102425402A21申请号201110442469722申请日20111223E21B47/00201201E21B49/0020060171申请人中天启明石油技术有限公司地址510663广东省广州市高新技术产业开发区科学城科学大道237号总部经济区A2栋第十层72发明人石岩峰冯泽东刘海卜纲孙连奎74专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人黄磊54发明名称一种自定位式方位伽玛测量系统57摘要本发明涉及一种自定位式方位伽玛测量系统，包括上伽玛探测器和下伽玛探测器，还包括屏蔽筒、第

2、一轴承、第二轴承以及保护筒；上伽玛探测器处于屏蔽筒内壁的上端，下伽玛探测器位于屏蔽筒内壁的下端，屏蔽筒通过第一轴承和第二轴承固定在保护筒中。本系统采用轴承定位的方式实现对上下两个方向自然伽玛的同时测量，采用金属屏蔽的方法减少两个方向伽玛测量的相互影响，能准确判断油层、煤层的边界，帮助实现井眼轨迹的精确控制。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102425409A1/1页21一种自定位式方位伽玛测量系统，包括上伽玛探测器和下伽玛探测器，其特征在于，还包括屏蔽筒、第一轴承、第二轴承以及保护筒；上伽玛探测器处于屏蔽筒内壁的上端，下伽玛探测

3、器位于屏蔽筒内壁的下端，屏蔽筒通过第一轴承和第二轴承固定在保护筒中。2根据权利要求1所述的自定位式方位伽玛测量系统，其特征在于，还包括上端旋转接头、下端旋转接头、用于接收电源和发送信号的上端接头及用于连接井下设备的下端接头；所述保护筒内还设有电路板骨架；所述屏蔽筒通过上端旋转接头与电路板骨架连接，通过下端旋转接头与下端接头连接。3根据权利要求1或2所述的自定位式方位伽玛测量系统，其特征在于，还包括用于处理伽玛信号与上传数据的采样电路。4根据权利要求3所述的自定位式方位伽玛测量系统，其特征在于，所述采样电路包括上伽玛前置放大器、上伽玛整形电路、上伽玛比较器、下伽玛前置放大器、下伽玛整形电路、下伽

4、玛比较器及单片机，上伽玛前置放大器、上伽玛整形电路、上伽玛比较器和单片机依次连接，下伽玛前置放大器、下伽玛整形电路、下伽玛比较器和单片机依次连接。权利要求书CN102425402ACN102425409A1/3页3一种自定位式方位伽玛测量系统技术领域0001本发明涉及石油、煤层气等钻井作业过程中测量地层自然伽玛辐射的产品，具体涉及一种自定位式方位伽玛测量系统。背景技术0002石油、煤层气钻井作业中的水平井段一般位于储层中。在水平井段钻井时，由于储层的分布情况复杂，存在未知的起伏与变向，井眼轨迹有时会偏出储层，影响后续的采集效率。0003目前一般采用测量自然伽玛辐射的方法来确定储层的位置，并保证

5、井眼处于储层之中。自然伽玛测量仪器会测量其周围360方向的自然伽玛辐射，在井眼轨迹处于储层和岩层时可以给出不同计数用以区分。自然伽玛测量仪器只能给出井眼偏出储层的标志，但是无法给出储层所在位置。因此自然伽玛测量仪器并不能帮助做出准确的钻井判断。发明内容0004为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供了一种自定位式方位伽玛测量系统，可以准确判断储层所在的位置，实现井眼轨迹的精确控制。0005本发明采用如下技术方案来实现上述目的本自定位式方位伽玛测量系统，包括上伽玛探测器和下伽玛探测器，还包括屏蔽筒、第一轴承、第二轴承以及保护筒；上伽玛探测器处于屏蔽筒内壁的上端，下伽玛探测器位于屏蔽筒内壁的下端

6、，屏蔽筒通过第一轴承和第二轴承固定在保护筒中。0006上述自定位式方位伽玛测量系统，还包括上端旋转接头、下端旋转接头、用于接收电源和发送信号的上端接头及用于连接井下设备的下端接头；所述保护筒内还设有电路板骨架；所述屏蔽筒通过上端旋转接头与电路板骨架连接，通过下端旋转接头与下端接头连接。0007上述自定位式方位伽玛测量系统，还包括用于处理伽玛信号与上传数据的采样电路。0008所述采样电路包括上伽玛前置放大器、上伽玛整形电路、上伽玛比较器、下伽玛前置放大器、下伽玛整形电路、下伽玛比较器及单片机，上伽玛前置放大器、上伽玛整形电路、上伽玛比较器和单片机依次连接，下伽玛前置放大器、下伽玛整形电路、下伽玛

7、比较器和单片机依次连接。0009与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于可以准确判断储层所在的位置，实现井眼轨迹的精确控制，克服了360自然伽玛测量仪器无法定位的缺陷。在本发明的辅助下，钻井工程师可准确操作钻井的井眼轨迹。附图说明0010图1是本发明的系统框图；说明书CN102425402ACN102425409A2/3页40011其中1为上端接头，2为保护筒，3为电路板骨架，4为上端旋转接头，5为第一轴承，6为上伽玛探测器，7为屏蔽筒，8为下伽玛探测器，9为第二轴承，10为下端旋转接头，11为下端接线，12为下端接头。0012图2是本发明的功能说明图；0013其中13为岩层，14为储层，1

8、5为岩层伽玛辐射，16为储层伽玛辐射，17为屏蔽筒，6为上伽玛探测器，8为下伽玛探测器。0014图3是本发明的上伽玛屏蔽模型图；0015其中6为伽玛探测器，18为屏蔽层。0016图4是本系统的采样电路框图；0017其中19为上伽玛前置放大器，20为上伽玛整形电路，21为上伽玛比较器，22为下伽玛前置放大器，23为下伽玛整形电路，24为下伽玛比较器，25为单片机。具体实施方式0018下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。0019实施例0020本发明涉及一种自定位式方位伽玛测量系统。本系统使用在石油、煤层气等钻井作业过程中，测量地层自然伽玛辐射，给出地层岩性参

9、数，指导钻井作业。0021参见图1，本系统的方位伽玛测量采用金属屏蔽的方式实现，上伽玛探测器处于屏蔽筒7内壁的上端，下伽玛探测器位于屏蔽筒7内壁的下端，使用屏蔽筒7分别屏蔽上伽玛探测器6的下部和下伽玛探测器8的上部。屏蔽筒7通过第一轴承5和第二轴承9固定在保护筒2中，由于轴承的作用，无论保护筒2旋转还是静止，屏蔽筒7均可保证上伽玛探测器6位于内壁的上端，下伽玛探测器8位于内壁的下端。为了连接上端接头1、电路板骨架3、两个伽玛探测器即上伽玛探测器6和下伽玛探测器8以及下端接头12，使用了上端旋转接头4和下端旋转接头10。上端接头1用于接收电源和发送信号，下端接头12用于连接井下其他设备。本系统的

10、自定位结构保证了上下两个伽玛探测器同时分别测量上伽玛和下伽玛；采样电路固定在电路板骨架3上，实现了伽玛信号处理与数据的上传。0022图2是本系统处于储层与岩层交界处时测量的原理图。岩层13和储层14的自然伽玛辐射差别较大。由于本系统屏蔽筒7的作用，上伽玛探测器6仅接收上方岩层伽玛辐射15，下伽玛探测器8仅接收下方储层伽玛辐射16。上伽玛和下伽玛测量值会存在较大偏差，由于岩层伽玛辐射较大，储层伽玛辐射较小，因此上伽玛大于下伽玛。当上伽玛明显大于下伽玛时可以判断本系统处于储层与岩层交界，且岩层在上，储层在下。0023图3是本系统上伽玛部分的模型图。图3中6为上伽玛探测器，18为屏蔽层。屏蔽层在伽玛

11、探测器下端较厚，上端较薄，而且正上存在缺口。屏蔽层会将下端的伽玛射线全部屏蔽掉，而上端的伽玛射线基本完全通过，因此伽玛探测器只能探测到上方伽玛射线。0024图4是本发明的采集电路框图。上下伽玛分别通过前置放大、整形、比较电路，然后由单片机实现伽玛脉冲的计数。以上伽玛为例，上伽玛探测器信号送到上伽玛前置放大器19，经过放大的信号由上伽玛整形电路20整形后，再由上伽玛比较器21比较输出5V的脉冲信号。单片机25实现脉冲信号的计数，从而实现对伽玛计数的测量。本发明的电路分说明书CN102425402ACN102425409A3/3页5为上伽玛、下伽玛两部分，单片机可同时对两路信号计数，实现上下伽玛的同时测量。0025以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。说明书CN102425402ACN102425409A1/2页6图1图2说明书附图CN102425402ACN102425409A2/2页7图3图4说明书附图CN102425402A