核测井仪器的结构设计是?

发布网友发布时间：2022-05-23 19:22

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热心网友时间：2023-11-14 04:48

对于核测井仪器结构设计，有人误认为就是简单的机械画图，特别是像碳氧比能谱、中子寿命、双向液流脉冲中子氧活化等测井仪器，又没有推靠器、扶正器，顶多画百余张图纸，没有研究价值，其实不然。现代核测井仪器由井下脉冲中子发生器、屏蔽体、探测器、数字控制电路组成，每部分又由各自的元件板、电子模块等组成；每大部分放在上、中、下哪个位置，它们的元件板怎样摆放、如何固定及防震，才能使探测器源距符合测井方法原理要求；屏蔽体材料、几何形状、尺寸大小如何，才能减少井内液体、套管、水泥环的影响；各部分之间不产生电磁互相干扰，且拆装方便，便于维修；仪器外壳不超长，能够放入测井车鼠洞内，这些就是仪器结设计的基本内容。脉冲中子核测井仪器的结构设计主要内容之一是井下脉冲中子发生器结构设计。其技术难点是中子管是一个特殊元件，其钛氚靶电极加有120kV高压，在井下仪器空间受*的条件下，要求120kV高压对仪器外壳及其他元件不放电不打火；在井下80～150℃高温环境中，稳定可靠连续工作4～10h，这就是一项非常高的技术，没有较高理论、没有丰富经验是不可能胜任的。诸家公司制造的井下中子发生器屡屡出现故障，导致不能完成生产任务，这也是无可非议的。
脉冲中子发生器是核测井仪器的“瓶颈”技术。脉冲中子发生器向前迈一小步，核测井仪器就向前跨越一大步。20世纪六七十年代，大庆油田地球物理测井研究所应用400Hz正弦波航空发电机发电做电源的中子寿命发生器，做碳氧比项目的室内基础试验。在孔隙度为35%的模型井中，井内充满清水、有套管、水泥环的饱和纯油砂、纯水砂做试验，碳氧比差值为0.10，放射性统计起伏误差0.04，几乎没有差别。上级主管部门和相当一部分技术人员说“碳氧比项目劳民伤财”，要求下马呼声甚高。在这关键时刻，笔者完成了中子管“半调头”式脉冲中子发生器，加上了屏蔽体。在同一模型井各种条件都一样情况下，再做试验，使碳氧比差值由0.10提高至0.20～0.23，相对变化由6%提高到15%，奠定了碳氧比项目的测井基础。在以后的数十年中，笔者对井下中子发生器继续研究，研究出中子管“调头”式脉冲中子发生器结构、“悬浮中子管离子源，一正一负，一推一拉”式脉冲中子发生器结构、“悬浮中子管离子源，靶接地”式脉冲中子发生器结构。由于脉冲中子发生器的这些改进，使项目组人员始终充满信心，也使碳氧比测井仪发展到双探测器BGO（锗酸铋）晶体数控测井。
当油田经过数十年注水开发，放射性钡(131Ba )塑料微球测井机理不存在时，把脉冲中子发生器直径由粗变成细，完成了单向水流脉冲中子氧活化测井仪器的研制(由大庆油田测井公司地球物理测井研究所王健民完成)。笔者把其中的120kV高压倍加器由长变短，提出了双向液流脉冲中子氧活化测井仪研制思路，与阙源、董建华、刘宪伟、杨松等人共同完成了样机的研制和20余口井的现场试验。紧接着又提出了四探测器中子一中子(N或γ)寿命综合测井仪，碳氧比、中子寿命PNN同次测量的综合(N、γ全谱)测井仪研制思路。提出了在中子管两端都放探测器，研制双向核测井仪的概念。由此可见，研究仪器结构是非常重要的。
应用中子源、γ源的核测井仪器的几大部分自上而下摆放顺序是数控电路、探测器、屏蔽体、放射源。应用充油的脉冲中子发生器的几大部分自上而下摆放顺序是中子发生器、屏蔽体、探测器、数控电路。应用充气的脉冲中子发生器的几大部分摆放顺序与一般核测井仪器相同。本章的重点讲述了脉冲中子发生器结构的设计与改进。