技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種在石油鉆井工程中用于伽馬/方位伽馬/伽馬成像儀器標(biāo)定和測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

巖石中含有天然的放射性核素，鉆井行業(yè)所用到的自然伽馬隨鉆測(cè)量(Natural Gamma Ray Log)，是用伽馬射線探測(cè)器測(cè)量巖石總的自然伽馬射線強(qiáng)度，以研究井剖面地層性質(zhì)的測(cè)井方法。

傳統(tǒng)的隨鉆或電纜伽馬測(cè)井儀器往往是利用刻度井或刻度器來(lái)實(shí)現(xiàn)伽馬計(jì)數(shù)率與伽馬API單位之間的刻度。發(fā)表于1985年SPWLA上的“A NEW MEASUREMENT-WHILE-DRILLING GAMMA RAY LOG CALIBRATOR”、1988年SPWLA的“API PIT CALIBRATIONOF MWD GAMMA RAY TOOLS”以及2011年University of Houston大學(xué)發(fā)布的“UH(API) Nuclear Logging CalibrationFacility“等文獻(xiàn)分別揭示了幾種伽馬刻度裝置和刻度方法，發(fā)表于1999年石油儀器第13卷4期的“自然伽馬測(cè)井刻度的論述”也詳細(xì)討論了刻度的物理原理和刻度方法，對(duì)伽馬刻度提出了具體的實(shí)施步驟和操作措施。

然而，上述文獻(xiàn)有如下缺陷，第一，只專注于對(duì)伽馬儀器進(jìn)行API單位刻度，未提及伽馬扇區(qū)或井周方向上的方位響應(yīng)，更沒有提及對(duì)伽馬儀器的方位響應(yīng)進(jìn)行刻度。第二，伽馬刻度井實(shí)施嚴(yán)格苛刻，制作成本高昂，不利于推廣應(yīng)用。第三，刻度井井眼尺寸較小，其內(nèi)徑小于5英寸，而大多數(shù)MWD/LWD伽馬工具的外徑尺寸為6英寸至12英寸，無(wú)法滿足隨鉆伽馬的標(biāo)定和測(cè)量。

為了實(shí)現(xiàn)多扇區(qū)方位伽馬測(cè)量或方位伽馬成像，與之相對(duì)應(yīng)的伽馬/方位伽馬/伽馬成像儀器刻度和測(cè)試裝置及測(cè)試方法等都是必須的。

發(fā)表于《Steroids》, 2002，題為“Design, Calibration, Characterization, and Field Experience of New High-Temperature, Azimuthal, and Spectral Gamma Ray Logging-While-Drilling Tools“公布了一種高溫方位能譜隨鉆伽馬測(cè)井工具的設(shè)計(jì)，標(biāo)定，特性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示了高溫方位能譜隨鉆伽馬測(cè)井工具與常規(guī)電纜伽馬工具的異同，尤其指明了用常規(guī)休斯頓大學(xué)的一級(jí)API刻度井進(jìn)行LWD工具刻度的局限性與不適性。該文獻(xiàn)為了克服API刻度的局限性，特意設(shè)計(jì)了兩種刻度標(biāo)準(zhǔn)，一種標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)外徑為4.75英寸的伽馬儀器，另一種標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)外徑為6.75英寸的伽馬儀器，而未提及其他外徑尺寸的儀器，這種利用刻度系數(shù)進(jìn)行校正的方法只能看作是當(dāng)外徑尺寸變化不大時(shí)的一種折衷，不能徹底解決各種儀器尺寸的影響。另外，該文獻(xiàn)僅是利用API刻度裝置，未提及對(duì)其有任何改進(jìn)。

上述文獻(xiàn)主要涉及自然伽馬儀器的放射性強(qiáng)度刻度，實(shí)際上，由于隨鉆測(cè)井儀器中的晶體大小受到嚴(yán)格制約，當(dāng)劃分為多個(gè)方位扇區(qū)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，每一個(gè)扇區(qū)的伽馬計(jì)數(shù)較低，能夠測(cè)量到的漲落誤差較大，致使整體測(cè)量精度降低。發(fā)表于2009年的SPE118328，題為” A New Azimuthal Gamma at Bit Imaging Tool for GeosteeringThin Reservoirs”公示了一種用于伽馬實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的花崗巖地層以及用于測(cè)量的花崗巖源，但是沒有提到伽馬儀器的測(cè)試方法，也未提及該測(cè)試裝置的具體尺寸和具體的使用步驟。另外，halliburton, weatherford and schlumberger等公司也多有提到采用點(diǎn)放射源來(lái)模擬不同方位的放射性地層，雖然可以較好的顯示儀器方位響應(yīng)，但是放射源的使用受到環(huán)保部門的嚴(yán)格管控，同時(shí)，不同伽馬儀器結(jié)構(gòu)不同，徑向尺寸差別大，受放射源的放射位置、放射強(qiáng)度，介質(zhì)等因素影響，用同一個(gè)點(diǎn)源測(cè)量所有的伽馬儀器顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

綜上所述，隨著伽馬工具種類增多，方位成像難度加深，早期的刻度裝置越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代隨鉆伽馬儀器的標(biāo)定和刻度，對(duì)于測(cè)試方法簡(jiǎn)單、應(yīng)用面廣，測(cè)量快速準(zhǔn)確的裝置的需求增大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的伽馬標(biāo)定和測(cè)試裝置為了克服上述一個(gè)或多個(gè)不足或缺陷，設(shè)計(jì)了定點(diǎn)扇區(qū)放置高放射性地層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該扇區(qū)的方位伽馬測(cè)井響應(yīng)的測(cè)試。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括：