面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法
2023-07-22 11:08:01 2
面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法
【專利摘要】本發明公開了一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法，其包括噪聲伽瑪檢測器、樣品伽瑪檢測器、檢測屏蔽體等元件，檢測屏蔽體位於噪聲伽瑪檢測器和樣品伽瑪檢測器的下方，移動限位滑竿與檢測屏蔽體垂直固定，巖屑收集器位於巖屑濃縮螺旋推進器和移動裝置支架之間，減速機與防爆推進電機連接，減速機與巖屑濃縮螺旋推進器之間通過聯軸器連接，防爆電機限位底盤位於防爆推進電機的下方，移動控制電機與移動傳動帶連接，3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠都與噪聲伽瑪檢測器、樣品伽瑪檢測器連接。本發明降低成本，實現實時監控，得到與鑽井深度――對應的地層自然伽瑪曲線。
【專利說明】面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種錄井儀，特別是涉及一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法。
【背景技術】
[0002]自然伽瑪錄井是對鑽井回流泥漿所帶巖屑分離後進行測量，反映巖層中自然存在的放射性元素核衰變過程中放射的伽瑪射線強度，通過測量巖屑的自然伽瑪射線強度來認識巖層的一种放射性錄井方法。自然伽瑪錄井曲線具有以下功能:劃分巖性、地層對比、確定巖層的泥質含量。同時自然伽瑪錄井曲線的主要影響因素為放射性漲落。所謂巖屑自然伽瑪錄井技術就是利用自然伽瑪曲線主要與地層中含有的天然放射性元素的含量有關，而其他因素影響小的特點。
[0003]工程實現目的在於，對鑽井過程中返出泥漿所帶巖屑的自然伽瑪能量進行檢測，得到一條反映巖性的實時自然伽瑪曲線。由於自然伽瑪曲線的相對變化量只與鑽遇地層的巖性有關，因此，可以充分利用該條曲線進行地層劃分、地層比對、巖性判別等，從而有利於地質錄井工作者應對鑽井新工藝的挑戰。
[0004]一種測量方式是錄井工作人員採用人工方法進行自然伽瑪的測量，具體是通過人工定時、定期到鑽井泥漿振動篩出口處，對巖屑進行取樣、清洗、封存，然後對所封存的巖屑進行自然伽瑪放射性檢測。其檢測方法是:先將封存樣品放入特製的檢測鋁盒內，再將放有樣品的鋁盒放入特製的帶有鉛封的測量裝置中進行測量，測量過程中認為鉛封體內的本底噪聲為零。然後通過調取鑽井過程中的鑽進深度，形成一條反映巖性的實時自然伽瑪曲線。這種測量方法帶來的弊端是，所有包括取樣、清洗、封裝以及測量都需要人工來逐一完成。這不僅對工作現場增加了不少人力成本，同時在測量過程中給測量本身帶來了大量的人力工作，同時測量時認為鉛封罐內的本底噪聲為零值這也和工作現場實際情況存在差異，也沒有考慮伽瑪測量裝置的自身暗計數過程中存在的本地噪聲。另外由於取樣、清洗、封裝、測量這個過程是依靠人工來逐一完成的，致使測量結果與鑽進深度之間存在者嚴重的滯後特性，致使測量出的曲線不能很好的與鑽進深度形成完整的一一對應關係，也無法反映出真正意義上的在線測量。
[0005]另一種測量方式是通過隨鑽測量，具體是在距離鑽頭5 - 10米的位置安裝一套自然卡嗎探測器，進行隨鑽監控。這種測量方法的缺點是，測量裝置本身位於距離鑽頭5 — 10米的地方，本身就是一個滯後，同時伽瑪探測所得的信號獲取，一方面是通過管道泥漿作為載體將信號進行上傳，主要缺點是通過泥漿上傳的信號誤碼率很高，有時甚至產生錯誤傳輸；另一方面是使用井下存儲器進行存儲後，起鑽時再取出存儲器數據，再進行地層分析，其主要缺點是滯後性很強，不能達到實時監控的目的。更主要是隨鑽設備成本昂貴，多達幾百萬甚至上千萬元一套，這給石油開發公司也帶來了不少的經濟負擔。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法，其解決了自然伽瑪錄井過程中的全自動化處理、在線檢測、實時傳輸、本底噪聲扣除和檢測資源數字共享等問題，且降低成本，實現實時監控和正確傳輸，得到與鑽井深度一一對應的地層自然伽瑪曲線。
[0007]本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀，其特徵在於，其包括噪聲伽瑪檢測器、檢測屏蔽體、樣品伽瑪檢測器、清潔閥門、巖屑收集器、巖屑濃縮螺旋推進器、移動裝置支架、移動限位滑竿、減速機、防爆推進電機、移動控制滑輪組、移動控制電機、移動傳動帶、防爆電機限位底盤、聯軸器、3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠，檢測屏蔽體位於噪聲伽瑪檢測器和樣品伽瑪檢測器的下方，移動限位滑竿與檢測屏蔽體垂直固定，清潔閥門位於檢測屏蔽體的下方，巖屑收集器位於巖屑濃縮螺旋推進器和移動裝置支架之間，減速機與防爆推進電機連接，減速機與巖屑濃縮螺旋推進器之間通過聯軸器連接，防爆電機限位底盤位於防爆推進電機的下方，移動控制電機與移動傳動帶連接，3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠都與噪聲伽瑪檢測器、樣品伽瑪檢測器連接。
[0008]本發明還提供一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法，其特徵在於，其包括以下步驟:在位於鑽井巖屑泥漿振動篩的出口處，設置有移動裝置支架、移動限位滑竿、移動控制滑輪組、移動控制電機、移動傳動帶、防爆電機限位底盤，由移動控制電機拖動移動傳動帶的移動，移動傳動帶通過移動控制滑輪組拖動巖屑收集器、巖屑濃縮螺旋推進器、減速機、防爆推進電機、聯軸器、噪聲伽瑪檢測器、檢測屏蔽體、樣品伽瑪檢測器、清潔閥門、3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠和防止長期不用時巖屑乾枯結塊而阻塞的清潔閥門整體移動，並使巖屑收集器正好位於鑽井工作的振動篩巖屑出口的正下方，接取振動篩出口的鑽井巖屑；巖屑收集器中的巖屑通過防爆推進電機、減速機的減速和聯軸器推動巖屑濃縮螺旋推進器使巖屑在檢測屏蔽體內濃縮，濃縮的巖屑不斷由巖屑濃縮螺旋推進器推進，不斷地通過樣品伽瑪檢測器的在線檢測，得到檢測到的樣品自然卡嗎和自然環境伽瑪的混合在線檢測值，與此同時，噪聲伽瑪檢測器也同時檢測到本底噪聲伽瑪值；混合在線檢測值和本底噪聲伽瑪值通過3G無線網絡傳輸器或串行有線通信埠傳送給一個上位機進行運算分析。
[0009]本發明的積極進步效果在於:本發明對現場錄井過程中的撈取巖屑工作、清洗工作、封裝工作以及人工測量等工作都已全自動化方式替代了，給錄井工作節省了大量的人力成本；裝置採用巖屑取樣點在鑽井泥漿振動篩下方，同時由螺旋推進器的推進，使取樣巖屑在最短時間內得以濃縮並進行測量，使裝置測量的結果以最短的延時特性與鑽井深度得到了一一對應，從根本上解決了在線測量、實時對應的巖屑自然卡嗎與鑽井地質特性的一一對應關係，這在很大程度上推進了鑽井工藝的發展；裝置通過設定了一套本底噪聲檢測裝置，使傳統的檢測方法因為存在本底噪聲的漲落對測量結果的影響，進而導致對巖性特性的判斷存在誤差甚至是有時對巖性進行錯誤的判斷，使這些在錄井過程中存在的問題得到了有效的解決；裝置採用3G網絡通信和有線串行數據通信的方法與上位機連接，在很大程度上滿足了數字油田發展的需求，同時使裝置自然伽瑪測量的實時數據得到了最大程度的資源共享；裝置通過調取鑽井深度信號與實時自然伽瑪測量數據的一一對應，使鑽遇地層的地質特性與地層深度形成了完好的平面圖形顯示，是地層特性得到了相對直觀的顯示效果。同時裝置應用完全處於地面，使整個裝置避開了隨鑽測井過程中的價格昂貴的井下設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀的立體結構示意圖；
[0011]圖2為本發明面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀中清潔閥門和巖屑出口的示意圖。
[0012]圖3為上位機顯示界面的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0014]如圖1和圖2所示，本發明面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀包括噪聲伽瑪檢測器1、檢測屏蔽體2、樣品伽瑪檢測器3、清潔閥門4、巖屑收集器5、巖屑濃縮螺旋推進器
6、移動裝置支架7、移動限位滑竿8、減速機9、防爆推進電機10、移動控制滑輪組11、移動控制電機12、移動傳動帶13、防爆電機限位底盤14、聯軸器15、3G無線網絡傳輸器16、串行有線通信埠 17，檢測屏蔽體2位於噪聲伽瑪檢測器I和樣品伽瑪檢測器3的下方，移動限位滑竿8與檢測屏蔽體2垂直固定，清潔閥門4位於檢測屏蔽體2的下方，巖屑收集器5位於巖屑濃縮螺旋推進器6和移動裝置支架7之間，減速機9與防爆推進電機10連接，減速機9與巖屑濃縮螺旋推進器6之間通過聯軸器15連接，防爆電機限位底盤14位於防爆推進電機10的下方，移動控制電機12與移動傳動帶13連接，3G無線網絡傳輸器16、串行有線通信埠 17都與噪聲伽瑪檢測器I連接。
[0015]本發明直接安裝於鑽井振動篩下方，振動篩口振動出的巖屑直接落入巖屑收集器5中，由濃縮推進系統(防爆推進電機10、減速機9、聯軸器15、防爆電機限位底盤14、巖屑濃縮螺旋推進器6)將巖屑直接推進入檢測屏蔽體2中達到巖屑濃縮的目的，位於檢測屏蔽體2中的巖屑通過檢測系統(樣品伽瑪檢測器3、噪聲伽瑪檢測器1、檢測屏蔽體2、清潔閥門4、巖屑出口 18)的檢測，實現了全自動化在線的檢測目的，使傳統的伽瑪檢測過程中的人工撈取巖屑、清洗、封裝、檢測等過程得以完全自動化處理，大大簡化了整個自然伽瑪錄井檢測程序，使人力成本得到了極大的降低。同時檢測系統還設計了一套遠程數據傳輸系統(3G無線網絡傳輸器16、串行有線通信埠 17)直接與上位機進行數據交換，使檢測到的數據直接傳送給上位機進行處理，還可以實現遠程數據共享，便於油田數字網絡控制，實現實時監控的目的，同時也便於錄井工作人員結合上位機系統軟體，調取鑽井深度，得到一條與鑽井深度一一對應的巖性自然伽瑪曲線，便於現場工作人員進行地層特性對比。清潔閥門4同時也帶有屏蔽伽馬射線的功能，清潔閥門4位於檢測屏蔽2的下方，與檢測屏蔽體之間以活動卡扣相連接。巖屑出口 18位於清潔閥門4上，巖屑出口專供經過檢測後的巖屑掉落入巖屑池所設計的。
[0016]本發明面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀的錄井方法包括以下步驟:在位於鑽井巖屑泥漿振動篩的出口處，設置有一個自動移動控制部分(移動裝置支架7、移動限位滑竿8、移動控制滑輪組11、移動控制電機12、移動傳動帶13、防爆電機限位底盤14)，由移動控制電機12拖動移動傳動帶13的移動，移動傳動帶13通過移動控制滑輪組11拖動鑽井巖屑取樣收集及濃縮部分(巖屑收集器5、巖屑濃縮螺旋推進器6、減速機9、防爆推進電機
10、聯軸器15)、具有本底噪聲扣除的檢測系統(噪聲伽瑪檢測器1、檢測屏蔽體2、樣品伽瑪檢測器3、清潔閥門4)、遠程數據傳輸系統(3G無線網絡傳輸器16、串行有線通信埠 17)和防止長期不用時巖屑乾枯結塊而阻塞的清潔部分(清潔閥門4)整體移動，並使巖屑收集器5正好位於鑽井工作的振動篩巖屑出口的正下方，接取振動篩出口的鑽井巖屑；巖屑收集器5中的巖屑通過防爆推進電機10、減速機9的減速和聯軸器15推動巖屑濃縮螺旋推進器6使巖屑在檢測屏蔽體2內濃縮，濃縮的巖屑不斷由巖屑濃縮螺旋推進器6推進，不斷地通過樣品伽瑪檢測器3的在線檢測，得到檢測到的樣品自然卡嗎和自然環境伽瑪的混合在線檢測值A，與此同時，噪聲伽瑪檢測器I也同時檢測到本底噪聲伽瑪值B ;混合在線檢測值A和本底噪聲伽瑪值B通過3G無線網絡傳輸器16或串行有線通信埠 17傳送給一個上位機進行運算分析。上位機根據需要可以得到扣除本底噪聲伽瑪值B後的巖屑的固有自然伽瑪值C，這裡C=A-B,上位機裝置軟體再通過調取鑽井深度信號，結合巖屑的固有自然伽瑪值C，得到一條扣除了本底噪聲的巖性隨鑽特性圖(如圖3所示)，特性圖中設有檢測設置界面55 ;混合在線檢測值A數字顯示及混合在線檢測值A線性變換走勢圖形顯示界面57 ;本底噪聲伽瑪值B數字顯示及本底噪聲伽瑪值B線性變換走勢圖形顯示界面58 ;固有自然伽瑪值C數字顯示及固有自然伽瑪值C線性變換走勢圖形顯示界面59 ;鑽井深度信號數字顯示界面56 ;固有自然伽瑪值與深度對應的巖層結構圖形顯示界面60。
[0017]本發明對現場錄井過程中的撈取巖屑工作、清洗工作、封裝工作以及人工測量等工作都已全自動化方式替代了，給錄井工作節省了大量的人力成本；裝置採用巖屑取樣點在鑽井泥漿振動篩下方，同時由螺旋推進器的推進，使取樣巖屑在最短時間內得以濃縮並進行測量，使裝置測量的結果以最短的延時特性與鑽井深度得到了一一對應，從根本上解決了在線測量、實時對應的巖屑自然卡嗎與鑽井地質特性的一一對應關係，這在很大程度上推進了鑽井工藝的發展；裝置通過設定了一個噪聲伽瑪檢測器，傳統的檢測方法因為存在本底噪聲的漲落對測量結果的影響，進而導致對巖性特性的判斷存在誤差甚至是有時對巖性進行錯誤的判斷，使這些在錄井過程中存在的問題得到了有效的解決；裝置採用3G網絡通信和有線串行數據通信的方法與上位機連接，在很大程度上滿足了數字油田發展的需求，同時使裝置自然伽瑪測量的實時數據得到了最大程度的資源共享；裝置通過調取鑽井深度信號與實時自然伽瑪測量數據的一一對應，使鑽遇地層的地質特性與地層深度形成了完好的平面圖形顯示，使地層特性得到了相對直觀的顯示效果。同時裝置應用完全處於地面，使整個裝置避開了隨鑽測井過程中的價格昂貴的井下設備。
[0018]以上所述的具體實施例，對本發明的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀，其特徵在於，其包括噪聲伽瑪檢測器、檢測屏蔽體、樣品伽瑪檢測器、清潔閥門、巖屑收集器、巖屑濃縮螺旋推進器、移動裝置支架、移動限位滑竿、減速機、防爆推進電機、移動控制滑輪組、移動控制電機、移動傳動帶、防爆電機限位底盤、聯軸器、3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠，檢測屏蔽體位於噪聲伽瑪檢測器和樣品伽瑪檢測器的下方，移動限位滑竿與檢測屏蔽體垂直固定，清潔閥門位於檢測屏蔽體的下方，巖屑收集器位於巖屑濃縮螺旋推進器和移動裝置支架之間，減速機與防爆推進電機連接，減速機與巖屑濃縮螺旋推進器之間通過聯軸器連接，防爆電機限位底盤位於防爆推進電機的下方，移動控制電機與移動傳動帶連接，3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠都與噪聲伽瑪檢測器、樣品伽瑪檢測器連接。
2.—種面向巖性的巖屑在線自然伽瑪錄井儀及其錄井方法，其特徵在於，其包括以下步驟:在位於鑽井巖屑泥漿振動篩的出口處，設置有移動裝置支架、移動限位滑竿、移動控制滑輪組、移動控制電機、移動傳動帶、防爆電機限位底盤，由移動控制電機拖動移動傳動帶的移動，移動傳動帶通過移動控制滑輪組拖動巖屑收集器、巖屑濃縮螺旋推進器、減速機、防爆推進電機、聯軸器、噪聲伽瑪檢測器、檢測屏蔽體、樣品伽瑪檢測器、清潔閥門、3G無線網絡傳輸器、串行有線通信埠和防止長期不用時巖屑乾枯結塊而阻塞的清潔閥門整體移動，並使巖屑收集器正好位於鑽井工作的振動篩巖屑出口的正下方，接取振動篩出口的鑽井巖屑；巖屑收集器中的巖屑通過防爆推進電機、減速機的減速和聯軸器推動巖屑濃縮螺旋推進器使巖屑在檢測屏蔽體內濃縮，濃縮的巖屑不斷由巖屑濃縮螺旋推進器推進，不斷地通過樣品伽瑪檢測器的在線檢測，得到檢測到的樣品自然卡嗎和自然環境伽瑪的混合在線檢測值，與此同時，噪聲伽瑪檢測器也同時檢測到本底噪聲伽瑪值；混合在線檢測值和本底噪聲伽瑪值通過3G無線網絡傳輸器或串行有線通信埠傳送給一個上位機進行運算分析。
【文檔編號】E21B49/00GK103628869SQ201310710977
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】孫士平, 趙勇, 羅明璋, 葉應貴, 武洪濤, 吳愛平, 孫俊佚雄, 魏勇, 何剛, 祁紅學, 王強軍 申請人:孫俊佚雄, 孫士平