一種高溫高壓數字地熱測井系統的製作方法

2023-05-04 14:05:56 2

本發明涉及一種測井儀，特別涉及一種高溫數字地熱測井系統。

背景技術：

測井也叫地球物理測井或礦場地球物理，屬於應用地球物理方法（包括重、磁、電、震、核）之一，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性來測量地球物理參數的方法。

測井的方法由很多種，例如井溫測井、自然伽馬測井、中子測井、聲幅測井、井斜測井、地層壓力測井等。測井時，通過把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理製造的各種測井儀器，由測井電纜下入井內，使地面電測儀可沿著井筒連續記錄隨深度變化的各種參數，通過表示這類參數的曲線，結合地下巖層的物理參數來間接的識別地下巖層的物理特性。

測井作為勘探與開發油氣田的重要方法技術，它在油氣勘探、開發和生產的全過程中發揮著巨大的作用。但隨著科技進步和測井應用的發展，測井技術及設備也需要不斷發展。

例如，近年來隨著地熱資源開發，飲用水資源開發，以及各類建井工程需要，常規的井溫、壓力及井溫梯度等測井方法變得越來越受人們重視。

但是，目前已知的井溫測井儀、壓力測井儀在應用至上述地熱資源、飲用水資源開發時，由於其結構設計限制，井溫測井儀溫度工作範圍在-5-210℃之間，壓力測井儀的壓力工作範圍則在0-40mpa之間，在此領域使用時，易出現無法正常工作，測量數據誤差大等問題，已經無法滿足測井的要求。因此，開發一種新型的高溫高壓數字地熱測井系統勢在必行。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠在高溫高壓環境下順利實現測井的數字地熱測井系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種高溫高壓數字地熱測井系統，其創新點在於：包括

一承壓外管，所述承壓外管為一橫截面為圓環的管體結構，限定承壓外管在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第一端，另一端為第二端，所述承壓外管的第一端內壁上自第一端向第二端依次設有密封配合段和內螺紋段，承壓外管的密封配合段內徑記為r1，承壓外管的內螺紋段大徑記為r2，r1＞r2，所述承壓外管的第二端具有一個尾部內臺階孔；

一用於對承壓外管第二端進行封閉的儀器下接頭，所述儀器下接頭具有一個剛好可嵌入尾部內臺階孔的環形凸臺，所述環形凸臺嵌入承壓外管的尾部內臺階孔後與承壓外管焊接固定實現承壓外管第二端的封閉；

一同軸內置於承壓外管中的保溫內管，所述保溫內管為一橫截面為圓環的管體結構，限定保溫內管在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第三端，另一端為端部封閉的第四端；所述保溫內管的第三端靠近承壓外管的第一端，並位於承壓外管的內螺紋段處，所述保溫內管的第四端靠近承壓外管的第二端，且第四端端面抵住儀器下接頭的環形凸臺端面實現保溫內管的第四端限位；

一用於保溫內管定位的壓緊螺母，所述壓緊螺母具有一個可與承壓外管內螺紋段配合的外螺紋段，壓緊螺母的中心具有一個直徑大於保溫內管內徑的圓孔，並在壓緊螺母的端面上開有貫通的連接孔；所述壓緊螺母與承壓外管通過內、外螺紋段螺紋連接並抵住保溫內管的第三端端面實現保溫內管的第三端限位；

一儀器上接頭，所述儀器上接頭為一與承壓外管同軸設置的臺階狀迴轉體結構，限定儀器上接頭在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第五端，另一端為第六端；臺階狀迴轉體結構的外表面在沿自身軸線方向上，自第五端向第六端依次設置第一外圓柱段、外導向圓錐段、拆卸圓柱段、第一密封圓柱段、第一過渡圓柱段、第一鎖緊圓柱段、第二密封圓柱段和隔熱體連接圓柱段；所述第一密封圓柱段的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第一密封槽，第一鎖緊圓柱段外圈設置有可與承壓外管內螺紋段配合的外螺紋段，第二密封圓柱段的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第二密封槽，所述隔熱體連接圓柱段的外圈上鑽有保溫套連接孔；所述拆卸圓柱段的外徑記為r3，第一密封圓柱段的外徑記為r4，過渡圓柱段的外徑記為r5，第一鎖緊圓柱段的外螺紋段大徑記為r6，第二密封圓柱段的外徑記為r7，隔熱體連接圓柱段的外徑記為r8，r3＞r4＞r6＞r5＞r7＞r8，且第一密封圓柱段外徑r4與承壓外管的密封配合段r1相匹配，第二密封圓柱段外徑r7與保溫內管的內徑相匹配；所述拆卸圓柱段與第一密封圓柱段之間的臺階面抵住承壓外管的第一端端面，第一密封圓柱段剛好嵌入承壓外管的密封配合段內，並在第一密封圓柱段的第一密封槽與密封配合段之間形成的環形空腔內嵌入第一密封圈組；第一鎖緊圓柱段與承壓外管的內螺紋段配合鎖緊實現儀器上接頭與承壓外管的連接固定；第二密封圓柱段穿過壓緊螺母的中心圓孔後剛好嵌入保溫內管的第三端內壁中，並在第二密封圓柱段的第二密封槽與保溫內管內壁之間形成的環形空腔內嵌入第二密封圈組；所述隔熱體連接圓柱段外套裝有保溫套，所述保溫套通過與保溫套連接孔螺紋連接的螺釘固定在隔熱體連接圓柱段上；臺階狀迴轉體結構的中心在沿自身軸線方向上，自第五端向第六端依次設置密封配合圓孔段、鎖緊圓孔段、第一過渡圓孔段、錐孔段和第二過渡圓孔段，鎖緊圓孔段上設置有內螺紋；

一傳感器接頭，該傳感器接頭沿其自身軸線方向依次分為吊環連接部、測量部和上接頭連接部，吊環連接部通過螺紋與一吊環連接固定，測量部具有一沿傳感器接頭自身徑向延伸並貫通傳感器接頭側壁的測量腔，上接頭連接部內設置有溫度傳感器安裝腔和壓力傳感器安裝腔，所述溫度傳感器安裝腔、壓力傳感器安裝腔的一端與測量腔連通，另一端貫穿上接頭連接部的軸端面；

所述上接頭連接部的外表面同樣為臺階狀迴轉體，上接頭連接部沿其自身軸線方向自吊環連接部側向上接頭連接部側依次設置有第二外圓柱段、第三密封圓柱段、第二鎖緊圓柱段，所述第三密封圓柱段的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第三密封槽，第二鎖緊圓柱段外圈設置有可與儀器上接頭鎖緊圓孔段內螺紋配合的外螺紋段，所述第二外圓柱段的外徑記做r9，第三密封圓柱段的外徑記做r10，第二鎖緊圓柱段的外螺紋段大徑記做r11，r9＞r10＞r11，第二外圓柱段與第三密封圓柱段之間的臺階面抵住儀器上接頭的第五端端面，第三密封圓柱段剛好嵌入儀器上接頭的密封配合圓孔段內，並在第三密封圓柱段的第三密封槽與密封配合圓孔段之間形成的環形空腔內嵌入第三密封圈組，第二鎖緊圓柱段的外螺紋段與儀器上接頭的鎖緊圓孔段螺紋配合鎖緊實現儀器上接頭與傳感器接頭的鎖緊；

一測量組件，所述測量組件主要包括安裝在保溫內管中的nai晶體、光電倍增管、主線路板、電源板、wifi模塊、鋰電池，以及安裝在傳感器接頭內的溫度傳感器、壓力傳感器；所述nai晶體、光電倍增管、主線路板、電源板、wifi模塊、鋰電池在保溫內管的軸線上自第四端向第三端依次排列，主線路板上安裝有微處理單元、甄別器、放大器和數模轉換模塊；所述光電倍增管具有一個光陰極、一個陽極以及倍增級，光陰極緊貼設置在nai晶體一側，倍增級由鋰電池通過電源板供電，陽極依次通過放大器、甄別器將脈衝電流信號輸出至微處理單元；所述wifi模塊通過接線、主線路板接入微處理單元，wifi模塊包括天線座、天線發射板、電源開關、充電插座；所述溫度傳感器密封安裝在傳感器接頭的溫度傳感器安裝腔內，溫度傳感器的頭部伸入測量腔，溫度傳感器的尾部通過接線與主電路板上的數模轉換模塊連接；所述壓力傳感器密封安裝在傳感器接頭的壓力傳感器安裝腔內，壓力傳感器的頭部伸入測量腔，壓力傳感器的尾部通過接線與主電路板上的數模轉換模塊連接。

優選的，所述測量組件還包括第一內吸熱體、第二內吸熱體、上吸熱體、下吸熱體，在隔熱體與鋰電池之間設置有上吸熱體，在wifi模塊與主電路板之間設置有第一內吸熱體，在主電路板與電源板之間設置有第二內吸熱體，在nai晶體與保溫內管的第四端之間設置有下吸熱體。

優選的，所述nai晶體、光電倍增管被依次設置在一個內套管中，內套管的一端通過扶正接頭與下吸熱體連接固定，內套管的另一端通過另一接頭與電源板連接；光電倍增管中遠離nai晶體的一端設置有光電倍增管座，該光電倍增管座上具有一個彈簧定位套，在彈簧定位套上套裝有抗震彈簧，抗震彈簧的另一端抵住內套管端部。

優選的，所述扶正接頭與內套管之間設置抗震海綿和橡膠墊。

優選的，所述傳感器接頭的吊環連接部外表面鑽有傳感器接頭拆卸孔。

優選的，所述儀器上接頭的拆卸圓柱段外表面鑽有上接頭拆卸孔。

本發明的優點在於：

（1）本發明中，採用裸露在傳感器接頭上的小時間常數pt1000鉑電阻作為溫度傳感器，能快速響應鑽孔中溫度的變化，其溫度信號經數模轉換後進微處理單元測量處理，實現溫度測井；採用內置有溫度傳感器的高溫壓力傳感器，微處理單元通過壓力傳感器的輸出信號、內置溫度傳感器的輸出信號和二次標定方程，進行修正計算，最終得到實際壓力值，實現高精度壓力測井；

由nai晶體和光電倍增管組成自然伽瑪探測器，光電倍增管各倍增極上加有遞增的正電壓，伽瑪射線激發下nai晶體放出光子，這些光子打在光電倍增管的光陰極上會使其放出光電子，光電子在光電倍增管各倍增電極作用下不斷加速增殖，最後在光電倍增管的陽極形成幅度足夠大的脈衝電流，再將脈衝電流由前置放大器進行電流放大、甄別器進行選擇，輸出到微處理單元（mcu）進行計數處理，從而實現伽瑪射線探測；

使得整個測井系統能夠同時進行井溫測井、壓力測井和伽瑪射線測井，有利於更加全面的測量各項參數，綜合評估地質條件，同時，又能夠減少下井次數，提高工作效率；

（2）採用集成式單筒構造，使得溫度傳感器、壓力傳感器、nai晶體、光電倍增管等各測量器件位於在同一個筒體內，且按發熱功耗均衡分散設計，同時，位於保溫內管中的測量組件還包括多個分布在各測量器件之間的吸熱體，吸熱體能夠在一定時間內吸收測量組件工作過程中產生的熱量；這樣，以便讓發熱功耗被分散均衡式吸收，確保管內溫度分布一致性，這樣做的好處是提高了吸熱體熱容的工作效率，以防止局部溫度過高而造成儀器可靠性降低，為適用於高溫高壓條件下的地熱測井提供有利條件；

（3）本發明中，保溫內管通過壓緊螺母與儀器下接頭配合固定在承壓外管內，保溫內管的上端（即第三端）通過儀器上接頭與承壓外管配合實現密封，且通過在儀器上接頭上採用多臺階迴轉體結構，利用其上設置的多道密封槽組、密封圈分別與承壓外管、保溫內管密封配合，同時，承壓外管的下端（即第二端）以及保溫內管的下端（即第四端）是封閉的，這就使得承壓外管、保溫內管分別形成一個獨立的密封腔體；進而保溫內管中的測量器件被封閉在兩個殼體內，實現雙重保護，順利實現保溫內管內、外的隔熱隔壓，確保測井系統能夠在高溫高壓環境下正常工作，可靠工作溫度區間達到-10℃—+250℃，承壓達到55mpa，順利實現在高溫、高壓工況下的測井。

（4）nai晶體、光電倍增管被設置到一個內套管中，並填充有抗震彈簧、抗震海綿等緩衝器件，避免測井儀器在下井過程中遇到激烈撞擊影響其正常工作，進一步提升設備工作可靠性。

附圖說明

圖1為本發明高溫高壓數字地熱測井系統結構示意圖。

圖2為本發明承壓外管結構示意圖。

圖3為圖2中局部放大圖a。

圖4為圖2中局部放大圖b。

圖5為本發明中儀器下接頭結構示意圖。

圖6為本發明中儀器上接頭結構示意圖。

圖7為本發明中傳感器接頭與吊環結構示意圖。

圖8為本發明中保溫內管、承壓外管、儀器上接頭、傳感器接頭連接示意圖。

圖9為本發明中測量組件結構示意圖。

圖10為本發明中測量組件原理圖。

圖11為本發明中nai晶體、光電倍增管採用了防衝擊緩衝結構的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，包括承壓外管1、儀器下接頭2、保溫內管3、壓緊螺母4、儀器上接頭5、傳感器接頭6和測量組件，具體為：

承壓外管1：用於對整個測井系統的內部部件進行保護，避免撞擊，並承受高溫、高壓，如圖2、3、4所示，該承壓外管1為一橫截面為圓環的管體結構，限定承壓外管1在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第一端，另一端為第二端，承壓外管的第一端內壁上自第一端向第二端依次設有密封配合段11和內螺紋段12，承壓外管1的密封配合段11內徑記為r1，承壓外管1的內螺紋段12大徑記為r2，r1＞r2，承壓外管1的第二端具有一個尾部內臺階孔13。

儀器下接頭2：用於對承壓外管1第二端進行封閉，如圖5所示，儀器下接頭2具有一個剛好可嵌入尾部內臺階孔的環形凸臺21，該環形凸臺21嵌入承壓外管1的尾部內臺階孔13後與承壓外管1焊接固定實現承壓外管1第二端的封閉，本實施例中，儀器下接頭2主體為一端部圓滑過渡的圓錐形結構，以便整個測井系統在下井過程中更加順暢。

保溫內管3：用於容納測井系統的主要測試器件，並隔離外界溫度；同軸內置於承壓外管中的保溫內管3，保溫內管3同樣為一橫截面為圓環的管體結構，限定保溫內管3在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第三端，另一端為端部封閉的第四端；

保溫內管3在安裝到承壓外管1中時，保溫內管的第三端靠近承壓外管1的第一端，並位於承壓外管1的內螺紋段12處，而保溫內管3的第四端靠近承壓外管1的第二端，且第四端端面抵住儀器下接頭2的環形凸臺21端面進而實現保溫內管3的第四端限位。

壓緊螺母4：與儀器下接頭2配合將保溫內管固定到承壓外管1中，壓緊螺母4具有一個可與承壓外管1內螺紋段12配合的外螺紋段，壓緊螺母4的中心具有一個圓孔，該圓孔的直徑大於保溫內管3內徑，並在壓緊螺母4的端面上開有貫通的連接孔；壓緊螺母4與承壓外管1通過內、外螺紋段螺紋連接並抵住保溫內管3的第三端端面實現保溫內管的第三端限位。

儀器上接頭5：用於封閉承壓外管1的上端（第一端），並實現保溫內管3的密封，如圖6所示，儀器上接頭5為一與承壓外管同軸設置的臺階狀迴轉體結構，限定儀器上接頭在沿其自身管體軸線延伸方向上的一端為第五端，另一端為第六端；

臺階狀迴轉體結構的外表面在沿自身軸線方向上，自第五端向第六端依次設置第一外圓柱段51、外導向圓錐段52、拆卸圓柱段53、第一密封圓柱段54、第一過渡圓柱段55、第一鎖緊圓柱段56、第二密封圓柱段57和隔熱體連接圓柱段58；

儀器上接頭的拆卸圓柱段外表面鑽有上接頭拆卸孔。第一密封圓柱段54的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第一密封槽54a，第一鎖緊圓柱段56外圈設置有可與承壓外管1內螺紋段配合的外螺紋段，第二密封圓柱段57的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第二密封槽57a，隔熱體連接圓柱段58的外圈上鑽有保溫套連接孔58a；本發明中，將拆卸圓柱段53的外徑記為r3，第一密封圓柱段54的外徑記為r4，過渡圓柱段55的外徑記為r5，第一鎖緊圓柱段56的外螺紋段大徑記為r6，第二密封圓柱段57的外徑記為r7，隔熱體連接圓柱段58的外徑記為r8，r3＞r4＞r6＞r5＞r7＞r8，且第一密封圓柱段54外徑r4與承壓外管1的密封配合段r1相匹配，第二密封圓柱段57外徑r7與保溫內管3的內徑相匹配。

而儀器上接頭5在安裝到承壓外管1上時，如圖8所示，拆卸圓柱段53與第一密封圓柱段54之間的臺階面抵住承壓外管1的第一端端面，第一密封圓柱段54剛好嵌入承壓外管1的密封配合段11內，並在第一密封圓柱段54的第一密封槽54a與密封配合段11之間形成的環形空腔內嵌入第一密封圈組；第一鎖緊圓柱段56與承壓外管1的內螺紋段配合鎖緊實現儀器上接頭5與承壓外管1的連接固定；第二密封圓柱段57穿過壓緊螺母4的中心圓孔後剛好嵌入保溫內管3的第三端內壁中，並在第二密封圓柱段57的第二密封槽與保溫內管3內壁之間形成的環形空腔內嵌入第二密封圈組；隔熱體連接圓柱段58外套裝有保溫套59，該保溫套59通過與保溫套連接孔58a螺紋連接的螺釘固定在隔熱體連接圓柱段58上。

臺階狀迴轉體結構的中心在沿自身軸線方向上，自第五端向第六端依次設置密封配合圓孔段59、鎖緊圓孔段510、第一過渡圓孔段511、錐孔段512和第二過渡圓孔段513，鎖緊圓孔段510上設置有內螺紋。

傳感器接頭6：用於封裝傳感器，使傳感器的探測部分裸露在外，並確保儀器上接頭的中心孔部分被密封。如圖7、8所示，該傳感器接頭6沿其自身軸線方向依次分為吊環連接部61、測量部和上接頭連接部63，吊環連接部61通過螺紋與一吊環7連接固定，測量部具有一沿傳感器接頭自身徑向延伸並貫通傳感器接頭側壁的測量腔62a，上接頭連接部63內設置有溫度傳感器安裝腔63a和壓力傳感器安裝腔63b，溫度傳感器安裝腔63a、壓力傳感器安裝腔63b的一端與測量腔62a連通，另一端貫穿上接頭連接部63的軸端面；

傳感器接頭6的吊環連接部61外表面鑽有傳感器接頭拆卸孔。

其中，上接頭連接部63的外表面同樣為臺階狀迴轉體，上接頭連接部63沿其自身軸線方向自吊環連接部側向上接頭連接部側依次設置有第二外圓柱段631、第三密封圓柱段632、第二鎖緊圓柱段633，第三密封圓柱段632的外圈上沿自身軸線方向均勻分布有數道沿外圈圓周方向延伸的第三密封槽，第二鎖緊圓柱段633外圈設置有可與儀器上接頭鎖緊圓孔段510內螺紋配合的外螺紋段。

第二外圓柱段631的外徑記做r9，第三密封圓柱段632的外徑記做r10，第二鎖緊圓柱段633的外螺紋段大徑記做r11，r9＞r10＞r11，第二外圓柱段631與第三密封圓柱段632之間的臺階面抵住儀器上接頭5的第五端端面，第三密封圓柱段632剛好嵌入儀器上接頭5的密封配合圓孔段59內，並在第三密封圓柱段632的第三密封槽與密封配合圓孔段59之間形成的環形空腔內嵌入第三密封圈組，第二鎖緊圓柱段633的外螺紋段與儀器上接頭5的鎖緊圓孔段510螺紋配合鎖緊實現儀器上接頭5與傳感器接頭6的鎖緊。

測量組件7，作為地熱測井系統的核心部分，用於測量井溫、井溫梯度、壓力和自然伽馬，並可將採集的數據通過wifi模塊傳輸給電腦。

如圖9、10所示，測量組件主要包括安裝在保溫內管中的nai晶體71、光電倍增管72、主線路板73、電源板74、wifi模塊75、鋰電池76，以及安裝在傳感器接頭6內的溫度傳感器77、壓力傳感器78；nai晶體71、光電倍增管72、電源板74、主線路板73、wifi模塊75、鋰電池76在保溫內管3的軸線上自第四端向第三端依次排列，主線路板73上安裝有微處理單元（mcu）、甄別器、放大器和數模轉換模塊。

其中，光電倍增管72具有一個光陰極、一個陽極以及倍增級，光陰極緊貼設置在nai晶體71一側，倍增級由鋰電池76通過電源板74供電，陽極依次通過放大器、甄別器將脈衝電流信號輸出至微處理單元；wifi模塊75通過接線、主線路板73接入微處理單元，wifi模塊75包括天線座、天線發射板、電源開關、充電插座；

溫度傳感器77密封安裝在傳感器接頭6的溫度傳感器安裝腔63a內，溫度傳感器77的頭部伸入測量腔，溫度傳感器的尾部通過接線與主電路板上的數模轉換模塊連接；

壓力傳感器78密封安裝在傳感器接頭的壓力傳感器安裝腔63b內，壓力傳感器78的頭部伸入測量腔，壓力傳感器的尾部通過接線與主電路板上的數模轉換模塊連接，參見圖8。

測量組件7還包括隔熱體713、第一內吸熱體79、第二內吸熱體710、上吸熱體711、下吸熱體712，隔熱體713鑲嵌在保溫套59內，在隔熱體713與鋰電池76之間設置有上吸熱體711，在wifi模塊75與主電路板73之間設置有第一內吸熱體79，在主電路板73與電源板74之間設置有第二內吸熱體710，在nai晶體71與保溫內管3的第四端之間設置有下吸熱體712。

本發明中，實現伽馬射線測井的nai晶體71、光電倍增管72採用了防衝擊緩衝結構，如圖11所示，nai晶體71、光電倍增管72被依次設置在一個內套管714中，內套管714的一端通過扶正接頭715與下吸熱體712連接固定，內套管714的另一端通過另一接頭與電源板74連接；光電倍增管72中遠離nai晶體71的一端設置有光電倍增管座，該光電倍增管座上具有一個彈簧定位套715，在彈簧定位套715上套裝有抗震彈簧716，抗震彈簧716的另一端抵住內套管714端部。

作為本實施例更具體的實施方式：扶正接頭719與內套管714之間設置抗震海綿717和橡膠墊718。

工作原理：

地下自然溫度梯度是由於地球內部熱源擴散造成的，如果地質體是均勻的或者是同心球狀均勻分布，地溫梯度就是很穩定的量，井溫隨深度變化就是常數，稱作正常地溫梯度。我國大部分地區地溫梯度的平均值為0.03℃/米。當地質構造等因素變化或地質體本身不均勻，球狀熱平衡條件就被破壞，鑽孔中的軸向溫度梯度和鑽孔徑向溫度分布就會發生局部變化。

井下壓力是由井下流體密度和垂直深度造成的。井下流體密度取決於組成流體的固相物、液體、氣體的成分。如果井下流體由單一均質液體組成，壓力就只是垂直深度的函數。

井溫、壓力測井就是通過觀測溫度、壓力梯度的變化來判斷鑽孔周圍可能存在的異常情況，得到有實用價值的信息。地下流體（包括地下水、石油、天然氣等）的流動和密度變化造成了井溫和壓力異常。地層流體流動進入鑽孔時體積膨脹，井液中的固相物沉澱分離，可溶性礦物溶解擴散等等都會引起沿鑽孔軸向的溫度、壓力變化。反常的放射性地層、氧化地層、建井時套管外水泥膠結放出的熱量也會引起溫度、壓力的變化。

井下自然伽瑪射線強度取決於巖層中放射性元素的含量，本發明的數字地熱測井系統可用來測量井下自然伽瑪射線輻射強度，劃分巖層、判斷巖性、對比地層、解釋目的層厚、確定地層結構。

伽瑪射線探測工作原理：nai晶體和光電倍增管組成自然伽瑪探測器，光電倍增管各倍增極上加有遞增的正電壓，伽瑪射線激發下nai晶體放出光子，這些光子打在光電倍增管的光陰極上會使其放出光電子，光電子在光電倍增管各倍增電極作用下不斷加速增殖，最後在光電倍增管的陽極形成幅度足夠大的脈衝電流。將脈衝電流由前置放大器進行電流放大、甄別器進行選擇，輸出到微處理單元（mcu）進行計數處理。

井溫工作原理：井溫的測量採用小時間常數的pt1000鉑電阻作為傳感器，能快速響應鑽孔中溫度的變化，溫度信號經模數轉換後進單片機測量處理。

壓力工作原理：壓力傳感器採用高溫壓力傳感器，它內置有一個pt1000鉑電阻作為內置溫度傳感器，微處理單元通過壓力傳感器的輸出信號、內置溫度傳感器的輸出信號和二次標定方程，進行修正計算，最終得到實際壓力值。

本發明實施例的高溫高壓地熱測井系統的主要技術指標如下：

1)伽瑪射線探測傳感器：ф30×80nai晶體+gdb23光電倍增管

2)伽瑪射線探測計數範圍：0-65000cps

3)伽瑪射線探測能量閥值：≥0.06mev

4)測量精度：5%f.s

5)井溫解析度：0.025℃

6)測井速度：≤600m/h

7)上提下放速度：≤1000m/h

8)溫度梯度測量範圍：0.02℃/m～2℃/m(測速～600m/h時)

9)井溫測量傳感器：pt-1000

10)儀器承壓：≤55mpa

11)儀器耐溫：-10℃—+250℃；連續工作6小時，間歇6小時

12)井溫測量範圍：0—250℃

13)儀器內置電源：鋰電7.4v8000mah

14)信號輸出：wifi。

使用方法：

本發明中高溫高壓數字地熱測井系統需結合測井軟體「loggingwifi」進行測井。

1)啟動pc機上測井軟體

首先打開桌面的測井軟體「loggingwifi」，等待軟體啟動完畢。

2)儀器上電

擰下高溫高壓地熱測井系統的上儀器接頭和承壓外管。擰下承壓外管時需使儀器平放在乾淨的平地上或臺子上，儀器兩頭需要墊上v型槽墊塊。由於測量管較長，抽出儀器保溫內管時，需用手握緊儀器保溫內管。儀器保溫內管中部有電源開關、wifi天線、充電口。需要讓儀器電源開關和充電口和wifi天線完全裸露（見下圖），才能和pc機連接通信，這時開啟儀器電源。

這裡需要注意：光電倍增管在儀器內管的底部，所以一般不要把整支儀器抽出，防止光電倍增管受撞擊損壞。儀器的保溫套處，wifi天線處都是強度很弱的部位，要注意防止意外損壞。

3)深度測量天滑輪上電

深度測量天滑輪公知的為用於高溫高壓數字地熱測井系統下井並記錄深度的設備，應用時掛在鑽機大鉤上，取芯絞車鋼絲繞過滑輪下放測井儀器。深度滑輪的深度信息是無線方式實時傳到pc機的，使用前要充足電，按深度測量天滑輪標識的下井方向裝入鋼絲，開啟電源，再上提測量天滑輪到適當的高度，必要時要簡單固定一下深度測量滑輪，防止晃動。

4)建立連接

正常情況下，以上步驟完成後，pc機軟體界面上會出現儀器已連上的提示。

第一步，查看已連上的儀器連接個數，下井測量應該有2個已連上的儀器（一個下井儀器和一個深度測量滑輪），若開啟儀器1分鐘後，還是顯示少於2個連接的儀器，要檢查本發明的高溫高壓地熱測井儀是否已經供電。

第二步，點擊電腦桌面軟體的【儀器操作】，出現儀器操作對話框，會顯示兩個已連接設備的具體信息，它們分別顯示在地熱測井系統列表和深度儀列表中。

第三步，點擊【確定】對儀器進行下一步操作。

5)參數設置

第一步，設置儀器參數，詳細的內容如下。

a)開始測量時間：儀器在此時間後開始採集數據，單位：分鐘。設置開始測量時間，可以靈活選擇是從井口開始測量還是從井底開始測量，這樣就不會產生大量無用數據。另外，在開始測量時間前儀器是節電狀態運行，從而可以節省用電，延長一次下井工作時間，減少儀器內部溫升。

b)結束測量時間：儀器在此時間後停止採樣數據，單位：分鐘。設置合適的結束測量時間和開始測量時間都可以減小儀器自身發熱，保護儀器和節約電池電量。

本步驟中需注意：無論從井口往下測時，或從井底往上測都要預留足夠的開始測量時間，保證在此時間到達前，下井儀器到達要測的井段處。結束測量時間也要留有餘地，不然的話，還沒測完目的井段儀器就停止測量了。

c)測量方式：目前只能選擇連續測量。

d)採樣間隔時間：設置採樣間隔，默認1000ms採樣一點，最小500ms，最大60000ms，根據現場不同需要正確選擇採樣間隔時間。時間間隔越小，總數據量越大，單位深度的測點數多（又和測井速度相關）。

e)線纜外徑：測井現場下井鋼絲繩的外徑。請正確輸入，輸入錯誤會產生深度誤差。

f)深度方向：默認值是正向，出廠時已設定好。可以改變深度計數方向，當換了其它深度測量滑輪時，而且當儀器下放時不是增加深度，上提時不是減少深度，就要修改成相反的值。

首先設置下井儀器的參數，設置完後點擊【啟動】按鈕，探管開始進入工作狀態。然後再設置深度滑輪的參數，設置完成後點擊【啟動】按鈕，深度滑輪進入測量狀態。

把本發明高溫高壓數字地熱測井儀重新組裝好，即保溫內管與承壓外管重新鎖緊，之前需要擦乾淨連接螺紋，檢查承壓密封圈是否有損壞，並在承壓密封圈上均勻地抹上少許高溫矽脂。

6)下井測量

啟動絞車，吊起下井儀器，本發明的高溫高壓數字地熱測井儀慢慢下入井中。當儀器與鋼絲繩的連接處和井口對齊時停下絞車，進行深度清零等操作。如果要設置深度，滑鼠右鍵點擊「深度」，就可以設置當前深度為任意值。應根據現場的實際情況，正確設置下井儀器所在真實的深度。

當開始測量後時鐘倒計數到0s時，井下儀器就開始採集記錄測量數據。

到結束測量時間，下井儀器就停止測量記錄了。有的情況下，沒到結束測量時間就想結束測量，你也可隨時結束。點擊軟體界面的【停止測量】來結束。這是確定操作時可能未連接井下儀器，這時會提示「wifi連接失敗，請將探管斷電重啟！」，點擊確定按鈕即可，等下次連接高溫高壓數字地熱測井系統通信時，將井下儀斷電重新啟動一下再自動連接。

7)數據回放

開啟測井軟體，井下儀斷一下電重啟，過30秒後，點擊【探管回放】，軟體彈出回放對話框，選擇需要回放的儀器名稱，點擊確定即可。

彈出「回放成功，數據文件已保存」提示時，即表示數據回放成功，點擊確定。數據會自動保存在本軟體安裝目錄下data文件夾裡。數據文件可以用pc機的loggingpro打開或用win系統的記事本軟體打開查看。

如果數據回放失敗，重新按上面的步驟執行一次即可，回放數據時儘量讓探管與pc機之間的距離接近一些，並保持井下儀器的電量充足。

8)數據圖示

在軟體內點擊【loggingpro】進入出圖界面。點擊菜單欄【文件】，選擇【打開文件】，進入安裝目錄選擇data文件夾，正確選擇數據文件並打開。點擊【圖形】設置合適的標尺。修改後按【回車】保存。

採用本發明結構的測井系統，由於保溫內管中的測量器件被封閉在兩個殼體內，實現雙重保護，順利實現保溫內管內、外的隔熱隔壓，確保測井系統能夠在高溫高壓環境下正常工作，可靠工作溫度區間達到-10℃—+250℃，承壓達到55mpa，順利實現在高溫、高壓工況下的測井。