用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的製作方法
2023-12-11 17:34:32 2
用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，包括由內到外依次設置的屏蔽襯套、屏蔽層和屏蔽罩，所述屏蔽襯套和屏蔽罩的兩端連接在一起，對設置在屏蔽襯套和屏蔽罩之間的屏蔽層起保護作用，其中，所述屏蔽襯套為測井儀承壓外殼。本發明提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，能夠屏蔽儀器周圍的熱中子，滿足地層元素測井方法的要求，也可用於其它需要屏蔽熱中子的測井儀器。它耐磨損、抗腐蝕，適用於高溫高壓的測井環境。並且它可以設計加工成單獨可拆卸部件，便於更換。
【專利說明】用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油井下測井儀器，特別涉及一種用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套。
【背景技術】
[0002]油氣藏勘探開發常用到地層元素測井儀器，地層元素測井儀通過測量中子在地層中產生的俘獲伽馬能譜，或者同時測量俘獲伽馬能譜和非彈性散射伽馬能譜，獲取地層巖石骨架中S1、Ca、Fe、S、T1、Gd、Mg、K、Mn、Al、H、Cl、C和O等元素含量，確定巖性和骨架參數。該儀器採用鋂-鈹中子源或者可控脈衝中子源，中子源發射快中子，快中子與周圍(地層、井眼和儀器本身)的物質發生非彈性散射和彈性散射，能量逐漸降低，成為只能處於熱運動狀態的中子一熱中子，熱中子最終被周圍核素俘獲而消失。在非彈性散射和熱中子俘獲反應中，會放出伽馬射線，地層元素測井儀器測量這些次生伽馬，並進行能譜分析，獲取元素含量。
[0003]近幾年,隨著複雜巖性(火成巖、變質巖、碳酸鹽巖、碌巖等)油氣藏、頁巖氣、緻密氣等非常規油氣藏勘探開發的深入，地層元素測井的作用得到越來越多重視，應用日益廣泛，例如，在頁巖氣和緻密氣勘探中，地層元素測井已經成為必測項目。這是因為弄清巖性和骨架參數是測井解釋的基礎，對非常規油氣藏而言，尤為重要。地層元素測井可以直接、準確確定巖性，這是其它測井方法無法比擬的。
[0004]熱中子屏蔽套是地層元素測井儀的一個重要部件，作用是吸收儀器周圍的熱中子，防止它們與儀器中所含的Fe、T1、Al等核素發生俘獲反應，因為，此反應產生的俘獲伽馬射線與來自地層的這些核素的俘獲伽馬射線相同，會影響對地層核素次生伽馬能譜的測量，導致地層元素含量的計算出現錯誤。因此，屏蔽套對周圍熱中子的屏蔽效果直接影響到地層元素測井的準確性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，能夠有效屏蔽測井儀周圍的熱中子，滿足地層元素測井方法的要求。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，包括屏蔽襯套，設置在所述屏蔽襯套上的屏蔽罩，及設置所述屏蔽襯套和所述屏蔽罩之間的屏蔽層，其中，所述屏蔽襯套為測井儀承壓外殼。
[0007]進一步地,所述屏蔽層厚度為4_5mm。
[0008]進一步地，所述屏蔽層包括熱中子吸收劑與有機基底材料，所述熱中子吸收劑為核素材料硼-10 C°B)或/和鎘(Cd)，所述有機基底材料為不含地層測井測量分析元素Fe、
S、S1、Ti和Ca的橡膠或塑料，所述熱中子吸收劑在所述有機基底材料中的摻入質量百分比濃度為45% -55%。
[0009]進一步地，所述屏蔽襯套是由耐腐蝕性的金屬材料製作而成，與所述測井儀承壓外殼相連結。
[0010]進一步地，所述屏蔽罩是由與所述測井儀承壓外殼外徑相同的金屬筒加工成的網狀結構，與所述屏蔽襯套連接在一起。
[0011]本發明提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，其屏蔽層的有機基底材料中不含Fe、S、S1、T1、Ca等地層元素測井測量分析的元素，其屏蔽層中的熱中子吸收劑選用的是硼1(kiB)或鎘(Cd)核素材料，其屏蔽層對熱中子的俘獲截面較高，並且俘獲熱中子後放出的伽馬射線能量沒處於1.6-lOMeV的範圍內，保證了對熱中子98%以上的吸收率。故能夠有效屏蔽測井儀周圍的熱中子，滿足了地層元素測井方法的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的主視圖。
[0013]圖2為本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的B-B剖視圖。
[0014]圖3為本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的屏蔽襯套結構示意圖。
[0015]圖4為本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的屏蔽罩的結構示意圖。
[0016]圖5為本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1和圖2，本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，包括設置在測井儀承壓外殼6上的屏蔽襯套I，設置在屏蔽襯套I上的屏蔽罩3，及設置屏蔽襯套I和屏蔽罩3之間屏蔽層2。其中，屏蔽層2是本發明熱中子屏蔽套的核心部分，屏蔽襯套I和屏蔽罩3連接在一起對屏蔽層2起保護作用，保證測井僅在井下運動過程中熱中子屏蔽套不會脫落，並減小井壁對熱中子屏蔽套的磨損。
[0018]當然，作為對本發明熱中子屏蔽套的簡化，也可以將測井儀承壓外殼6直接作為屏蔽襯套I，屏蔽層2和屏蔽罩3直接連接在測井儀承壓外殼6上，在這種情況下，本發明熱中子屏蔽套是固定在測井儀承壓外殼6上的，不可拆卸和直接更換。並且作為對本發明熱中子屏蔽套的更進一步簡化，當屏蔽層2的材料和加工工藝能夠保證其具有足夠的強度和耐磨性時，也可以不要屏蔽罩3，直接將屏蔽層2設置在測井儀承壓外殼6上作為熱中子屏蔽套。
[0019]參見圖3，屏蔽襯套I是由具有高強度和耐腐蝕性的金屬材料製作而成的內徑比測井儀承壓外殼6的外徑略大的筒狀結構，套在測井儀承壓外殼6的表面。
[0020]參見圖4，屏蔽罩3是由比測井儀承壓外殼6外徑略大的薄壁金屬筒加工成網狀結構，套在屏蔽襯套I外層的屏蔽層2上，並且屏蔽罩3的兩端與屏蔽襯套I的兩端焊接在一起，屏蔽罩3可防止屏蔽層2撕裂或脫落，增強屏蔽層2的耐磨性，對屏蔽層2起保護作用。
[0021]屏蔽層2作為本發明熱中子屏蔽套中屏蔽測井儀周圍熱中子的核心部分，為了更有效地屏蔽測井儀中的熱中子，在製作屏蔽層2時是將熱中子吸收劑摻入有機基底材料中，再通過特殊工藝固化形成。為了能夠使屏蔽層2具有較高的熱中子俘獲截面，並為了使屏蔽層2俘獲熱中子後放出的伽馬射線的能量不在1.6-lOMeV範圍內，熱中子吸收劑選擇核素材料硼-10 (kiB)或鎘(Cd)或兩者的混合物，並且有機基底材料選擇不含Fe、S、S1、T1、Ca等地層元素測井測量分析元素的橡膠或者塑料。屏蔽層2中熱中子吸收劑摻入有機基底材料中的質量百分比濃度由熱中子吸收劑的俘獲截面和屏蔽層2的厚度決定，通過數值模擬計算或者實驗，確定屏蔽層2的厚度和熱中子吸收劑的摻入濃度參數組合。為此將屏蔽層2的厚度設定為4-5mm，將熱中子吸收劑在有機基底材料中的摻入質量百分比濃度設定為45% -55%，能夠保證屏蔽層2對熱中子的吸收率在98%以上。
[0022]參見圖5，在製作本發明實施例提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套時，先將屏蔽襯套I套在測井儀承壓外殼6上，然後把屏蔽層2覆蓋在屏蔽襯套I上，再把屏蔽罩3套在屏蔽層2上，這樣形成熱中子屏蔽套，其中，屏蔽層2是含有一定質量百分比的硼-10碳化硼和特殊膠料配方，使其中含有50%的質量百分比的硼-10，且屏蔽層2的厚度為4.5mm。然後將屏蔽襯套I和屏蔽罩3採用氬弧焊焊接成一體，再把屏蔽襯套1、屏蔽層2和屏蔽罩3進行硫化處理。當然屏蔽襯套I內徑相對測井儀承壓外殼6的外徑留有一定的餘量，使屏蔽襯套I與測井儀承壓外殼6之間有適量空隙，避免屏蔽襯套I在硫化過程中因收縮發生變形。待硫化完成後再加工好連接耳4並將連接耳4從左端插入到測井儀承壓外殼6左端的槽中，在測井儀承壓外殼6右端加工3-5個螺釘沉孔5，然後用3-5顆沉頭螺釘7將熱中子屏蔽套固定在測井儀承壓外殼6上。作為本發明的一種【具體實施方式】，在測井儀承壓外殼6右端加工3個螺釘沉孔5，然後用3顆沉頭螺釘7將熱中子屏蔽套固定在測井儀承壓外殼6上。這樣得到的屏蔽套不僅具有良好的屏蔽熱中子性能，還具有耐高溫、耐腐蝕和可拆卸等特點。對於地層元素測井儀可在不增加儀器外殼直徑的情況下就能達到耐高溫、耐高壓的要求，一旦屏蔽套失效還可便於拆卸更換，不影響測井作業。並且，本發明提供的用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套不僅可用於通過測量中子次生伽馬能譜分析地層元素含量的測井儀器，還可用於其它需要屏蔽儀器周圍熱中子的測井儀器。
[0023]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種用於測井儀承壓外殼上的熱中子屏蔽套，其特徵在於:包括屏蔽襯套，設置在所述屏蔽襯套上的屏蔽罩，及設置所述屏蔽襯套和所述屏蔽罩之間的屏蔽層，其中，所述屏蔽襯套為測井儀承壓外殼。
2.根據權利要求1所述的熱中子屏蔽套，其特徵在於:所述屏蔽層厚度為4-5mm。
3.根據權利要求2所述的熱中子屏蔽套，其特徵在於:所述屏蔽層包括熱中子吸收劑與有機基底材料，所述熱中子吸收劑為核素材料硼-1O(kiB)或/和鎘(Cd)，所述有機基底材料為不含地層測井測量分析元素Fe、S、S1、Ti和Ca的橡膠或塑料，所述熱中子吸收劑在所述有機基底材料中的摻入質量百分比濃度為45% -55%。
4.根據權利要求1所述的熱中子屏蔽套，其特徵在於:所述屏蔽襯套是由耐腐蝕性的金屬材料製作而成，與所述測井儀承壓外殼相連結。
5.根據權利要求1所述的熱中子屏蔽套，其特徵在於:所述屏蔽罩是由與所述測井儀承壓外殼外徑相同的金屬筒加工成的網狀結構，與所述屏蔽襯套連接在一起。
【文檔編號】G01V5/10GK104237960SQ201410442762
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】嶽愛忠, 石麗雲, 李曉, 何緒新, 何子忠, 林延棟, 王樹聲 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團測井有限公司