旋轉可導向系統的旋轉部分中的近鑽頭伽馬射線傳感器的製作方法

2023-05-27 13:42:16

背景技術：

本公開總體涉及鑽井操作，並且更具體地，涉及旋轉可導向系統的旋轉部分中的近鑽頭伽馬射線傳感器。

碳氫化合物，諸如油和氣體，常見地從可位於陸上或者海上的地下地層獲得。涉及將碳氫化合物從地下地層移除的地下操作和過程的發展是複雜的。通常，地下操作涉及許多不同步驟，例如像在所期望的井場處鑽探井眼，處理所述井眼以便優化碳氫化合物的生產，以及執行必要步驟以便生產並處理來自地下地層的碳氫化合物。

鑽探井眼可包括將鑽頭引入地層中並且利用鑽柱使鑽頭旋轉。在某些操作中，旋轉可導向系統(rss)可以並且用於通過相對於井眼改變鑽頭的軸線而在地層中精確地定位鑽頭—在垂直和水平方向兩者上。擺動鑽頭系統通常是指這樣的rss：其中相對於rss的軸線改變鑽頭的軸線。推動鑽頭系統通常是指這樣的rss：其中液壓或其他流體控制的活塞從rss延伸並接觸鑽孔的壁。

鑽探井眼還可包括收集可指導鑽探操作的地下地層的測量值。示例性測量值包括但不限於：電阻率、伽馬射線、聲波、核磁共振和地震測量值。對於轉向應用，在鑽頭處或附近收集測量值可促進更快且更準確的鑽探決策。然而，根據可耦接到鑽頭或直接位於鑽頭上方的rss的構型，在鑽頭處或附近產生測量值可能是有問題的。

附圖簡述

可通過部分地參考以下描述和附圖來理解本公開的一些具體示例性實施方案。

圖1是示出根據本公開的各方面的示例性鑽探系統的圖。

圖2是根據本公開的各方面的示例性rss的一部分的圖。

圖3是根據本公開的各方面的處於殼體內的示例性伽馬射線傳感器的圖。

圖4是根據本公開的各方面的包括內套筒和外套筒的示例性殼體的圖。

圖5是根據本公開的各方面的包括內套筒和外套筒的另一個示例性殼體的圖。

圖6是根據本公開的各方面的包括內套筒和外套筒的另一個示例性殼體的圖。

雖然本公開的實施方案已經得以描繪和描述並且通過參考本公開的示例性實施方案來加以限定，但是所述參考並不暗示對本公開的限制，並且不能推斷出這樣的限制。如本領域中的技術人員以及受益於本公開的人員將想到，所公開的主題能夠在形式和功能上存在許多修改、變更和等效形式。所公開的實施方案僅以舉例的方式提供，並且並非是對本公開範圍的窮盡性說明。

具體實施方式

本公開總體涉及鑽井操作，並且更具體地，涉及旋轉可導向系統的旋轉部分中的近鑽頭伽馬射線傳感器。

為了清楚起見，在本說明書中並未描述實際實現方式的所有特徵。當然應理解的是，在任何這種實際實施方案的開發中，做出許多實現方式特定的決策以獲得特定的實現目標，這些目標因不同的實現方式而不同。此外，應理解的是，這種開發努力可能是複雜的且耗時的，但是仍將是受益於本公開的本領域普通技術人員的常規任務。

為了促進更好理解本公開，給出某些實施方案的以下實例。以下實例決不應被理解為限制或限定本發明的範圍。本公開的各實施方案可適用於任何類型的地下地層中的水平、垂直、偏斜或其他非線性井眼。各實施方案可適用於注入井以及生產井，包括碳氫化合物井。各實施方案可以使用被製造成適合於沿著地層的部分進行測試、取回和採樣的工具來實現。各實施方案可以利用例如可通過管狀柱中的流動通道傳送的工具或使用線纜、鋼絲繩、連續油管、井下機器人等來實現。

以下在石油鑽探和生產操作的上下文中討論某些系統和方法，在所述石油鑽探和生產操作中獲取與井下參數和條件相關的信息。存在幾種用於井下信息收集的方法，包括隨鑽測井(「lwd」)和隨鑽測量(「mwd」)。在lwd中，數據通常在鑽探過程期間收集，從而避免移除鑽探組件以插入線纜測井工具的任何需要。因此lwd允許鑽機做出精確實時的修改或校正以優化性能同時最小化停機時間。mwd是用於當鑽探繼續時，測量井下關於鑽探組件的運動和位置條件的術語。lwd更注重於地層參數測量。雖然在mwd和lwd之間可能存在區別，但是術語mwd和lwd經常互換地使用。為了本公開的目的，使用術語lwd時應理解這個術語包含地層參數的收集和與鑽探組件運動和位置相關的信息的收集。

為了本公開的目的，信息處理系統可包括可操作來計算、分類、處理、發送、接收、檢索、發起、切換、存儲、顯示、證明、檢測、記錄、再現、處理或利用任何形式的信息、智能或數據用於商業、科學、控制或其他目的的任何工具或工具的集合。例如，信息處理系統可以是個人計算機、網絡存儲裝置或任何其他合適的裝置，並且可以在尺寸、形狀、性能、功能和價格上改變。信息處理系統可包括隨機存取存儲器(ram)、諸如中央處理單元(cpu)或硬體或軟體控制邏輯的一個或多個處理資源、rom和/或其他類型的非易失性存儲器。信息處理系統的附加部件可包括一個或多個磁碟驅動器、用於與外部裝置通信的一個或多個網絡埠以及各種輸入和輸出(i/o)裝置(諸如鍵盤、滑鼠和視頻顯示器)。信息處理系統還可包括可操作來在各種硬體部件之間傳輸通信的一個或多個總線。它還可包括能夠將一個或多個信號傳輸到控制器、致動器或類似裝置的一個或多個接口單元。

為了本公開的目的，計算機可讀介質可包括可保留數據和/或指令達一段時間的任何工具或工具的集合。計算機可讀介質可包括例如但不限於：存儲介質，諸如直接存取存儲裝置(例如，硬碟驅動器或軟盤驅動器)、順序存取存儲裝置(例如，磁帶磁碟驅動器)、光碟、cd-rom、dvd、ram、rom、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)和/或快閃記憶體；以及通信介質，諸如導線、光纖、微波、無線電波和其他電磁和/或光載體；和/或前述各項的任何組合。

如本文所使用的，術語「耦接」可包括直接或間接連接。例如，當機械耦接涉及兩個裝置之間的緊密或直接物理接觸時，兩個機械耦接的裝置可以直接機械耦接，或當兩個裝置各自耦接到中間部件或結構時，兩個機械耦接的裝置可以間接機械耦接。如本文所使用的，術語「通信地耦接」通常是指兩個元件可以通過其電子地(或流體地)連通的電子(或在一些情況下，流體)連接。電子耦接通常能夠實現元件之間的電功率和/或數據流動。這種電子連接可包括例如使用wifi、藍牙或其他無線協議、lan、同軸布線、光纖布線、硬連線物理連接、電路板跡線或任何其他電子信號介質或其組合的有線和/或無線連接。與直接和間接物理連接一樣，第一裝置可諸如通過直接電子連接直接通信地耦接到第二裝置，或者通過中間裝置和/或連接間接通信地耦接到第二裝置。

圖1是根據本公開的各方面的包括示例性rss124的地下鑽探系統100的圖。鑽探系統100包括定位在地面104處的鑽探平臺102。在所示的實施方案中，地面104包括包含一個或多個巖石層或巖層106a-d的地層106的頂部，並且鑽探平臺102可與地面104接觸。在其他實施方案中，諸如在海上鑽探操作中，地面104可通過一定體積的水與鑽探平臺102分離。

鑽探系統100包括由鑽探平臺102支撐並且具有用於升高和降低鑽柱114的行進塊138的井架108。方鑽杆136可以在鑽柱114通過旋轉臺142降低到鑽孔110中時支撐所述鑽柱114。泵130通過進料管道134將鑽井液循環到方鑽杆136，向井下穿過鑽柱114的內部，穿過鑽頭118中的孔，通過由鑽柱114形成的環空140和鑽孔110的壁回到地面。一旦在地面處，鑽井液就可以通過管道144離開環空140並進入保留坑132。鑽井液將鑽屑從鑽孔110輸送到坑132中，並且幫助維持鑽孔110的完整性。

鑽探系統100可包括在鑽頭118附近耦接到鑽柱114的井底組件(bha)116。bha116可包括lwd/mwd工具122和遙測元件120。lwd/mwd工具122可包括接收器和/或發射器(例如，能夠接收和/或發送一個或多個電磁信號的天線)。當鑽孔110通過鑽探穿過地層106而延伸時，lwd/mwd工具122可收集與各種地層性質以及工具取向和位置以及各種其他鑽探條件相關的測量值。

遙測接頭120可以將測量值從bha116傳遞到地面接收器146和/或從地面接收器146接收命令。測量值可包括來自lwd/mwd工具122和/或來自rss124的測量值，如以下將描述的。遙測接頭120可通過一個或多個有線或無線通信信道(例如，有線管道或電磁傳播)傳輸測量值或數據。可替代地，遙測接頭120可以將數據作為鑽井液流動內的一系列壓力脈衝或調製(例如，泥漿脈衝或泥漿警報遙測)來傳輸，或者作為通過介質(諸如鑽柱114)傳播到地面的一系列聲脈衝來傳輸。在遙測接頭120處接收的命令可以被發送到命令所針對的bha116的元件。

在某些實施方案中，鑽探系統100可包括定位在地面104處的信息處理系統148。信息處理系統148可以可通信地耦接到地面接收器146，並且可以通過地面接收器146從bha116接收測量值和/或向bha116發送命令。當信息處理系統148在地面102處被取回時，所述信息處理系統148還可以從bha116的元件接收測量值。在某些實施方案中，信息處理系統148可以處理測量值以確定地層106的某些特性，並且可以向bha116的一個或多個元件發送至少部分地基於所確定的地層特性的命令。

鑽頭118可以通過井下馬達(未示出)和/或鑽柱114的旋轉來驅動，以便在地層106中鑽出鑽孔110。在某些實施方案中，井下馬達(未示出)可以併入位於鑽頭118正上方的bha116，並且可以使用由鑽井液穿過鑽柱114的流動而提供的動力來使鑽頭118旋轉。在鑽頭118由鑽柱114的旋轉而驅動的實施方案中，旋轉臺142可賦予鑽柱114扭矩和旋轉，所述扭矩和旋轉然後通過鑽柱114和bha116中的元件被傳輸到鑽頭118。

在某些實施方案中，bha116還可包括轉向組件，諸如rss124。rss124可以耦接到鑽頭118，並且可以通過控制rss124的縱向軸線126相對於鑽孔110的軸線的角度以及鑽頭118的縱向軸線128的相對於rss124的角度中的至少一個來控制鑽探系統100的鑽探方向。改變這些角度中的一個或兩者可以使鑽頭118的工具面180偏移，以使得其與鑽孔110的底部不平行，從而致使鑽探組件在相對於緊接鑽孔的前一部分具有方向偏移的情況下進一步鑽出鑽孔。在某些實施方案中，rss124可以響應於由信息處理系統148發送的命令來改變鑽探系統100的鑽探方向。

在所示的實施方案中，rss124包括擺動鑽頭系統，其中rss124的內部驅動軸(未示出)旋轉以驅動鑽頭並且偏轉到鑽頭118的縱向軸線128相對於rss124的角度。根據本公開的各方面，至少一個伽馬射線傳感器(未示出)可旋轉地耦接到驅動軸，以在鑽頭118處或附近產生地層106的伽馬射線測量值。如以下將詳細描述的，所述至少一個伽馬射線傳感器可在與內部驅動軸一起旋轉時以及在靜止時都產生測量值，從而提供寬範圍的測量值，根據這些測量值可以做出轉向決策。可以在信息處理系統148處通過經由遙測接頭120實現的傳輸以及地面接收器146或者當在地面處取回rss124時接收這些測量值，並且對這些測量值進行處理以指導轉向決策。

圖2是根據本公開的各方面的示例性rss200的一部分的圖。在所示的實施方案中，rss200包括外殼體202以及至少部分地位於外殼體202內並且獨立於所述外殼體202旋轉的驅動軸204。驅動軸204可在一端耦接到鑽頭206，並且在另一端耦接到扭矩源(未示出)。示例性扭矩源包括井下馬達以及通過頂部驅動器從地面旋轉的鑽柱。在鑽探操作期間，扭矩源可以使驅動軸204旋轉，這繼而使鑽頭206旋轉並且致使鑽頭206鑽入地層中，而外殼體202可保持大體上不旋轉。在所示的實施方案中，鑽頭206的縱向軸線可以使用耦接到外殼體202以在操作期間使驅動軸204在殼體202內徑向偏轉的偏轉組件208(諸如偏心環)來改變。

根據本公開的各方面，rss200可包括在外殼體202內旋轉地耦接到驅動軸204的至少一個伽馬射線傳感器210。至少一個伽馬射線傳感器210可包括通常用於井下測量的任何伽馬射線傳感器類型，如本領域的普通技術人員根據本公開將理解的。示例性傳感器包括一個或多個geiger-müller管以及具有一個或多個光學傳感器(諸如光電倍增管、光電池、pin二極體、光電二極體或基於量子點石墨烯的光子傳感器)的光電傳感器矩陣閃爍晶體。

在所示的實施方案中，至少一個伽馬射線傳感器210包括位於殼體214中的至少一個加壓腔212內的多個伽馬射線傳感器。至少一個加壓腔212可以維持在大氣壓力下以確保傳感器210的適當功能。在某些實施方案中，多個伽馬射線傳感器210可以圍繞殼體214以相等的角間隔隔開，或者捆束在一起以提供具有改進的方向靈敏度的測量值。另外，多個伽馬射線傳感器210可以位於圍繞殼體214以相等的角間隔隔開的多個加壓腔內，如以下將詳細描述的。

在所示的實施方案中，傳感器210與外殼體202縱向平行並且包括相同的長度。如本領域的普通技術人員根據本公開將理解的，伽馬射線傳感器的靈敏度可以與其尺寸正相關。因此，可基於所需的測量靈敏度和rss200的物理約束來縮放傳感器210和殼體214/容納傳感器210的壓力腔212的長度。在其他實施方案中，傳感器210的長度可以是不均勻的和/或傳感器210可以在殼體214內不同地定向。

殼體214可旋轉地耦接到驅動軸204，以使得殼體212和伽馬射線傳感器210以與驅動軸204相同的速度和方向旋轉。在所示的實施方案中，殼體214通過形成在驅動軸204的外表面和殼體214的內表面上的一系列縱向花鍵216旋轉地耦接到驅動軸204。使用殼體214和花鍵216將伽馬射線傳感器210旋轉地耦接到驅動軸204不旨在是限制性的，因為可以使用其他機構。

在所示的實施方案中，傳感器210和殼體212位於偏轉組件208的鑽頭側，以允許傳感器210更靠近鑽頭206定位。這可以提高所得到的測量值和速度的準確度，利用所述測量值和速度可以做出所得到的轉向決策。在其他實施方案中，傳感器210可位於沿著驅動軸204的其他位置，包括在偏轉組件208的與鑽頭206相對的一側上。

殼體210還可包括與傳感器210相關聯的電子器件。所述電子器件可包括控制單元218、電源220和位置傳感器222中的至少一個。電源220可包括例如電池組或電容器組。在其他實施方案中，電源220可位於殼體214的外部，並且可以通過一個或多個電耦合器(未示出)將電力提供給殼體，所述電耦合器諸如殼體214與外殼體202之間的電感耦合器。位置傳感器222可包括例如加速度計、磁力計或可用於識別井眼內殼體214的旋轉位置的任何其他傳感器，如本領域的普通技術人員根據本公開將理解的。在某些實施方案中，位置傳感器222可以繪製外殼體202的旋轉位置作為參考，所述外殼體202在使用期間可保持基本上不旋轉。

控制單元218可以耦接到電源220、位置傳感器222和伽馬射線傳感器210。控制單元218可以從電源220汲取電力並且從位置傳感器222和伽馬射線傳感器210兩者接收測量值，並且可以使用從位置傳感器222接收的測量值來處理從伽馬射線傳感器210接收的測量值，如以下將描述的。控制單元218可包括處理器，其實例包括微處理器、微控制器、數位訊號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)或被配置來解釋和/或執行程序指令和/或過程數據的任何其他數字或模擬電路。控制單元218還可包括可通信地耦接到處理器的存儲器元件。處理器可以被配置來解釋和/或執行存儲在存儲器中的程序指令和/或數據。示例性存儲器元件包括非暫態計算機可讀介質，其可包括被配置來保持和/或容納一個或多個存儲器模塊的任何系統、裝置或設備；例如，存儲器可包括只讀存儲器、隨機存取存儲器、固態存儲器或基於盤的存儲器。每個存儲器模塊可包括被配置來保留程序指令和/或數據達一段時間的任何系統、設備或裝置(例如，計算機可讀非暫態介質)。

圖3是根據本公開的各方面的處於殼體302內的示例性伽馬射線傳感器300的圖。在所示的實施方案中，殼體302包括旋轉地耦接到rss的驅動軸306的內套筒304以及旋轉地耦接到內套筒304的外套筒308。內套筒304可通過形成在內套筒304的內表面和驅動軸306的外表面上的多個花鍵310旋轉地耦接到驅動軸306。外套筒308可通過託架(未示出)或本領域的普通技術人員根據本公開將理解的任何其他附接機構而旋轉地耦接到內套筒304。內套筒304和外套筒308可至少部分地限定伽馬射線傳感器300位於其中的至少一個壓力腔312。在其他實施方案中，所述至少一個壓力腔312可包括部分地由內殼體304和/或外殼體308的特徵限定的多個壓力腔，其中多個伽馬射線傳感器300成角度地隔開。

圖4是根據本公開的各方面的包括內套筒402和外套筒404的示例性殼體400的圖。在所示的實施方案中，內套筒402和外套筒404都具有圓形橫截面，並且協作來至少部分地限定單個環形壓力腔406，其中多個伽馬射線傳感器408成角度地隔開。角間距可包括均勻的角間隔，如圖所示。在其他實施方案中，角間距可以是不均勻的，例如，傳感器408以第一角間隔聚集在一起，並且傳感器組406以第二角間隔圍繞殼體400隔開。

圖5是根據本公開的各方面的包括內套筒502和外套筒504的另一個示例性殼體500的圖。在所示的實施方案中，內套筒502包括正方形橫截面，並且外套筒504包括圓形橫截面。內套筒502和外套筒504仍協作來形成單個壓力腔506，但是由於內套筒502的正方形橫截面，所述腔包括不均勻的形狀。由於壓力腔506的不均勻形狀，伽馬射線傳感器508可以被分成圍繞殼體500隔開的組。所述組的間距以及所述組內傳感器508的間距可以為由傳感器508產生的測量值提供改進的方向解析度。

圖6是根據本公開的各方面的包括內套筒602和外套筒604的另一個示例性殼體600的圖。在所示的實施方案中，內套筒602包括從內套筒602的中心徑向向外延伸的多個肋610。肋610可以圍繞內套筒602以相等的角間隔或以任何其他角間距定位。在某些實施方案中，肋610可接觸外套筒604並抵靠所述外套筒604密封，以在殼體600內形成多個壓力腔。在其他實施方案中，如圖所示，肋610可以不抵靠外套筒604密封，而是在單個壓力腔608內形成多個凹穴。

如同參照圖5所描述的殼體，由肋610的存在導致的傳感器608的不均勻間距可以為由傳感器608產生的測量值提供改進的方向解析度。在某些實施方案中，內套筒604可包括伽馬射線屏蔽或吸收材料612，用於聚焦傳感器608的角靈敏度和方向性。在所示的實施方案中，伽馬射線屏蔽或吸收材料612以薄層沉積在內套筒602的外表面上，以使得每組傳感器608的角靈敏度遠離伽馬射線屏蔽或吸收材料612向外聚焦。示例性伽馬射線屏蔽或吸收材料包括：具有高電子/質量密度的材料，諸如鉛，所述材料可以在不顯著減小殼體內傳感器的間隙的情況下以薄層沉積；以及z級屏蔽材料，即由高密度到低密度的梯度材料組成的層合物。類似的伽馬射線屏蔽材料可以與本文所述的任何實施方案一起使用，包括將伽馬射線屏蔽材料應用於本文所述的任何內套筒和/或外套筒構型。另外，伽馬射線屏蔽材料可以短角度片段應用於內套筒和/或外套筒上，以增加所得到的測量值的角靈敏度。

儘管上述殼體的實施方案包括內套筒上的不同的橫截面和特徵以便有利於通過伽馬射線傳感器進行的角度聚焦測量，但是還可能的是，此類橫截面和特徵也可位於外套筒上。例如，圖6中的肋610可以形成在外套筒604的內表面上，而不是形成在內套筒602的外表面上。另外，可以在內套筒與外套筒之間插入單獨的元件，諸如單獨形成的肋。

當使用時，類似於上述rss的rss可位於地下地層內，其中可以由伽馬射線傳感器取得測量值。例如，當伽馬射線傳感器與驅動軸一起旋轉時，或者當驅動軸暫時停止並且伽馬射線傳感器靜止時，可以取得測量值。這些測量值可以在與伽馬射線傳感器相關聯的控制單元處與位置信息一起被接收，並且由控制單元處理和/或收集，並且通過耦接到rss的遙測系統被傳輸到地面信息處理系統。地面信息處理系統可至少部分地基於所接收的測量值來確定一個或多個地層特性。示例地層特性包括直接圍繞耦接到rss的鑽頭的地層中的巖石類型，其可以用於確定地層邊界的位置以及如何使鑽頭如何轉向。在其他實施方案中，測量值可以被傳輸到rss內的單獨的控制單元，所述控制單元可至少部分地基於所接收的測量值來確定一個或多個地層特性，並且至少部分地基於所確定的地層特性做出自動轉向決策。

在某些實施方案中，由伽馬射線傳感器產生的測量值可包括大量伽馬射線測量值。當伽馬射線傳感器與驅動軸一起旋轉或不旋轉時，可以產生大量伽馬射線測量值。每個伽馬射線傳感器可以在相對於驅動軸的所有角取向上感測由地層發射的伽馬射線。可以聚集來自多個伽馬射線傳感器中的每一個的所得到的測量值，以識別針對地層的特定深度的總伽馬射線測量值或平均伽馬射線測量值。總伽馬射線測量值或平均伽馬射線測量值可用於識別rss處輻射水平的趨勢，其可以指示鑽頭附近的地層組成的變化，使得鑽探需要停止或鑽探井方向需要改變。另外，其可以指示需要進行如下所述的方向測量，以確定增加的輻射水平是否歸因於在那個深度範圍處的所有地層，或者歸因於相對於rss位於特定角取向上的輻射源，例如當鑽頭在地層邊界附近時可能是這種情況。

在某些實施方案中，當伽馬射線傳感器與驅動軸一起旋轉時以及在伽馬射線傳感器暫時停止時，可以利用伽馬射線傳感器取得方向測量值。當暫時停止時，可以將來自伽馬射線傳感器的測量值與位置傳感器數據相關，以識別圍繞驅動軸的角取向，所述角取向與伽馬射線測量值相對應。角取向可以被分到「分區」中，每個分區對應於相對於驅動軸的一定範圍的角取向。分區的大小/角取向的範圍可以是任意的，或者可以部分地取決於耦接到驅動軸的伽馬射線傳感器的方向性。例如，每個分區可以包括圍繞rss的90°象限，這對應於圖6的構型，其中伽馬射線傳感器被分到圍繞殼體的四個等距隔開的凹穴中。其他分區尺寸也是可能的，包括非均勻分區。當伽馬射線傳感器旋轉時，可以使用類似的分區技術。然而，在這些情況下，發射伽馬射線與接收伽馬射線之間的延遲時間以及伽馬射線傳感器的旋轉速度可能使發射伽馬射線的角取向與伽馬射線傳感器在檢測到伽馬射線時的角取向之間的對應性偏斜。因此，可以在將伽馬射線測量值與特定分區相關聯之前對伽馬射線測量值的角定向進行校正。

根據本公開的各方面，一種示例性設備包括外殼體和至少部分地位於所述外殼體內並且獨立於所述外殼體旋轉的驅動軸。鑽頭可耦接到驅動軸。至少一個伽馬射線傳感器可在外殼體內旋轉地耦接到驅動軸。在某些實施方案中，所述設備還包括旋轉地耦接到驅動軸的殼體，其中所述殼體包括至少一個加壓腔；並且所述至少一個伽馬射線傳感器位於所述至少一個加壓腔內。

在某些實施方案中，殼體包括旋轉地耦接到驅動軸的內套筒和旋轉地耦接到所述內套筒的外套筒；並且所述內套筒和所述外套筒至少部分地限定至少一個壓力腔。在某些實施方案中，內套筒包括圓形橫截面和正方形橫截面中的至少一個。在某些實施方案中，內套筒和外套筒至少部分地限定圍繞殼體成角度地隔開的多個壓力腔。

在前述兩段中描述的任一實施方案中，所述內套筒和所述外套筒中的至少一個可包括伽馬屏蔽材料。在前述兩段中描述的任一實施方案中，所述殼體可通過花鍵旋轉地耦接到驅動軸。在前述兩段中描述的任一實施方案中，所述至少一個伽馬射線傳感器可包括在殼體內成角度地隔開並且與外殼體的縱向軸線平行地定向的多個伽馬射線傳感器。在前述兩段中描述的任一實施方案中，與所述至少一個傳感器相關聯的控制單元、電源和位置傳感器中的至少一個可耦接到殼體。在前述兩段中描述的任一實施方案中，所述至少一個伽馬射線傳感器可包括耦接到光學傳感器的geiger-müller管和閃爍晶體中的至少一個。

根據本公開的各方面，一種示例性方法包括將旋轉可導向系統(rss)定位在地下地層內，其中所述旋轉可導向系統包括至少部分地位於外殼體內並且獨立於所述外殼體旋轉的驅動軸。可以接收由在外殼體內旋轉地耦接到驅動軸的至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值，並且可以至少部分地基於所接收的測量值來確定地層的特性。在某些實施方案中，接收由在外殼內旋轉地耦接到驅動軸的至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值包括接收由位於外殼中的至少一個加壓腔內、旋轉地耦接到驅動軸的多個伽馬射線傳感器取得的測量值。在某些實施方案中，殼體包括旋轉地耦接到驅動軸的內套筒和旋轉地耦接到所述內套筒的外套筒；並且所述內套筒和所述外套筒至少部分地限定至少一個壓力腔。

在前述段落中描述的任一實施方案中，接收由旋轉地耦接到驅動軸的至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值可包括接收在驅動軸旋轉時由至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值。在某些實施方案中，所述測量值包括由至少一個伽馬射線傳感器在相對於驅動軸的所有角取向上取得的測量值。在某些實施方案中，至少部分地基於所接收的測量值來確定地層的特性包括確定與取得所述測量值的一定深度的地層相關聯的總測量值或平均測量值。在某些實施方案中，至少部分地基於所接收的測量值來確定地層的特性包括將所述測量值分到多個分區中，每個分區包括圍繞所述rss的一定範圍的角取向。在某些實施方案中，將所述測量值分到多個分區中，每個分區包括圍繞所述rss的一定範圍的角取向，包括至少部分地基於所述至少一個伽馬射線傳感器的旋轉速度來校正每個測量值。

在前述兩個段落中描述的任一實施方案中，接收由旋轉地耦接到驅動軸的至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值可包括接收在驅動軸不旋轉時由至少一個伽馬射線傳感器取得的測量值。在某些實施方案中，至少部分地基於所接收的測量來確定地層的特性包括以下中的至少一者：將測量值分到多個分區中的一個中，每個分區包括圍繞所述rss的一定範圍的角定向；以及確定與取得所述測量值的一定深度的地層相關聯的總測量值或平均測量值。

因此，本公開非常適合達到所提到的目的和優點以及本文固有的那些目的和優點。上文公開的具體實施方案只是說明性的，因為本公開可按照受益於本文教義的本領域技術人員顯而易見的不同但等效的方式進行修改和實踐。此外，除了以下權利要求書中所述之外，並不旨在限制本文示出的構造或設計的細節。因此，明顯的是，上文公開的具體說明性實施方案可加以改變或修改，並且所有這些變化都視為處於本公開的範圍和精神內。另外，除非專利權人另外明確並清楚地定義，否則權利要求書中的術語具有其平常、普通的含義。如權利要求書中使用的不定冠詞「一個」在本文中定義為意為其引入的一個或多於一個元件。此外，如在具體實施方式或權利要求書中使用的術語「耦接」或「耦接了」或任何常見變化並不旨在限於直接耦接。相反，兩個元件可以間接耦接並且仍然被認為在詳述和權利要求書的範圍內的耦接。