[發明專利]一種新型高溫高壓補償中子測井儀

在審

• 申請號: 202010836107.5
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN114075966A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 劉汝山;董經利;張波;孫鋒;臧德福;郭同政;郭紅旗;劉增;丁世村;孫志遠;高輝;劉磊;柏強;蘇佰順;劉春瑩
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團有限公司;中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司測井公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00;G01V5/10
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

本發明涉及石油測井領域，特別涉及一種新型高溫高壓補償中子測井儀。包括順次連接的上護帽、上接頭、儀器殼體、下護帽，還包括設置于儀器殼體內順次連接的電子線路骨架、保溫瓶、隔熱體、上吸熱器，所述電子線路骨架、保溫瓶、隔熱體、上吸熱器通過螺釘軸向固定，所述保溫瓶內設置有瓶內電子線路骨架，所述瓶內電子線路骨架與所述上吸熱器通過螺釘連接；本發明的高溫高壓補償中子測井儀能夠長時間（大于20小時）工作于200℃、206MPa高溫高壓超深井中，通過中子峰穩譜解決He3管坪區高溫漂移問題，通過獨特的偏心弓設計保證儀器貼井壁效果提高中子測量的準確性，通過優化源倉結構使中子源的安裝、拆卸更加安全和便捷。

技術領域

本發明涉及石油測井領域，特別涉及一種具有存儲模式的高溫高壓補償中子測井儀。

背景技術

補償中子測井儀是一種具有兩道熱中子探測器的中子強度測井儀器，通過測量地層含氫指數來確定地層孔隙度以及判斷巖性的放射性測井儀器，可以測定裸眼井或套管井的地層孔隙度，是三大孔隙度測井項目中必不可少的測井儀器。

補償中子測井儀上裝載著20居里的Am—Be中子源，能量約為幾百萬電子伏特。每秒鐘將產生4 107個快中子，這些快中子射入地層，與地層的物質發生一系列的核反應。其中包括：快中子的非彈性散射、快中子對原子核的活化、快中子的彈性散射及減速。快中子經過一系列的非彈性碰撞及彈性碰撞，能量逐漸減小，最后當中子能量與地層的原子處于熱平衡狀態時，中子不再減速。這種能量狀態的中子叫熱中子。標準熱中子的能量為：0.025ev,速度為2.2×105厘米/秒。根據碰撞學說，中子碰撞中的能量損失與被碰撞物質的質量和入射角有關，與中子質量相當的物質碰撞(彈性碰撞)，中子損失的能量最大。在地層中，氫原子具有與中子非常接近的質量，因此地層對快中子的減速能力主要決定于地層的含氫量含氫量高的地層宏觀減速能力強，減速長度小。經過幾次碰撞后，快中子將被減速，能量從快中子的平均能量5.6MeV衰減到0.025eV的熱中子。這些熱中子部分進入探測器，撞擊He-3核，引起核反應，產生H3(氚)子，該質子使其它一部分He-3電離，產生帶電的離子和電子，在高壓電場的作用下，電子向陽極運動，產生一負脈沖，該脈沖被電子線路放大并記錄下來，探測器接受中子的多少直接反映了地層中氫原子的多少。因此He-3探測器及其電子線路組成的下井儀可以測量地層中的含氫量。地層孔隙是充滿流體的細微空間，水及碳氫化合物中含有氫原子，無油地層與礦巖中極少或根本沒有氫。這樣儀器的相應基本上反映了充滿流體的地層的細微空間，即孔隙度。

該儀器具有兩道探測器來探測地層的熱中子射線。其中離放射性源的距離較遠的叫長源距探測器，離放射性源近的叫短遠距探測器。短源距探測器的靈敏度較低，由于它離源較近，所以探測深度較淺，它主要探測來自井眼的熱中子分布信息。長源距探測器的靈敏度較高，探測深度較深，它主要探測來自地層的熱中子分布信息。長源距探測器探測的熱中子也受井眼的影響。這個影響可以利用短源距探測器探測到的井眼影響信息來進行補償。補償中子的概念由此而來。HCT補償中子儀器吸收了國內外同類儀器的優點，采用高穩定的電子放大線路和進口的高靈敏度熱中子探測器(He-3正比計數管)。在設計制造時，優化了國內同類產品，使得該儀器測量誤差小，可靠性高，具有良好的使用調校性能。儀器由外部殼體組件和內部電子線路芯件兩大部分組成，外部殼體組件主要包括上部殼體組件、中子源裝載段和底錐、推靠器等，內部電子線路芯件由兩個熱中子探測器、電子線路板、插頭座、骨架等組成。

現有的補償中子測井儀主要適用于電纜測井，最高工作溫度為175℃，耐壓140MPa，難以滿足井溫超過200℃、井眼壓力超過200MPa的超深油氣井測量需要。對于存儲式測井，由于不能保證儀器較好的貼近井壁，導致補償中子測量值偏大。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種新型高溫高壓補償中子測井儀，解決補償中子測井儀器200℃和200MPa高溫高壓、He3管坪區高溫漂移、探頭貼井壁和中子測量電路高溫漂移等問題，提高中子測量的準確性。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：