π油藏監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種π油藏監(jiān)測儀，包括從上至下依次相連的通訊節(jié)、發(fā)射/接收節(jié)、控制節(jié)。通訊節(jié)包括通訊節(jié)電源裝置，其向AD轉(zhuǎn)換器和通訊節(jié)CPU供電，AD轉(zhuǎn)換器連接通訊節(jié)CPU。發(fā)射/接收節(jié)包括中子管，其由燈絲電源、靶高壓發(fā)生器、離子源電源供電，熱中子接收機連接AD轉(zhuǎn)換器?？刂乒?jié)包括控制節(jié)電源裝置，其向控制節(jié)CPU、燈絲電源、靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置供電，靶高壓發(fā)生器供電裝置向靶高壓發(fā)生器供電，馬達供電裝置經(jīng)離子源電源供電裝置向離子源電源供電，控制節(jié)CPU控制靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置、離子源電源供電裝置，控制節(jié)CPU連接通訊節(jié)CPU。本實用新型可準確探測儲層油藏情況，確定剩余油飽和度。
【專利說明】π油藏監(jiān)測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于監(jiān)測儲層的剩余油飽和度的π油藏監(jiān)測儀，屬于石油測井【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田的開發(fā)，目前國內(nèi)大部分油田已進入開發(fā)中后期，地下情況日趨復(fù)雜，無論是二次采油還是三次采油都必須要及時了解油層的動態(tài)變化情況，即油層水淹程度和油藏內(nèi)油、氣、水的分布狀況等，以提高儲層采收率，這就需要有剩余油飽和度這一儲層參數(shù)作為依據(jù)，于是剩余油監(jiān)測及挖潛成為了地質(zhì)家們普遍關(guān)心的問題。
[0003]剩余油飽和度測井技術(shù)起源于20世紀70年代，主要涉及單探頭碳氧比能譜測井技術(shù)，該技術(shù)80年代引進我國后，在油田開發(fā)過程中，解決了大量儲層評價的難題，效果十分顯著，為油田開發(fā)做出了巨大貢獻。但是，單探頭碳氧比能譜測井技術(shù)本身存在如下缺陷:1、單探頭探測無法有效校正井眼環(huán)境對伽馬射線所造成的影響，使得俘獲伽馬射線的精確性降低；2、單探頭探測只可對短距離范圍內(nèi)的地層進行熱中子俘獲伽馬射線的能量分析，而不能對長距離或超長距離范圍內(nèi)的地層進行熱中子俘獲伽馬射線的能量分析，因此，也就無法得出可代表地層整個截面的儲層參數(shù)，從而無法對整個儲層的油藏情況(油、氣、水的分布狀況)進行準確、全面的分析。
[0004]由此可見，設(shè)計出一種可準確、全面、有效地評價儲層油藏情況的技術(shù)方案是目前急需解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種π油藏監(jiān)測儀，該π油藏監(jiān)測儀可對儲層的油藏情況進行準確探測，確定出剩余油飽和度參數(shù)，以提高儲層采收率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0007]一種π油藏監(jiān)測儀，其特征在于:它包括從上至下依次組裝相連的通訊節(jié)、發(fā)射/接收節(jié)、控制節(jié)，其中:
[0008]通訊節(jié)包括通訊節(jié)電源裝置、AD轉(zhuǎn)換器、通訊節(jié)CPU和電壓震蕩器，電壓震蕩器接收地面系統(tǒng)輸送的直流電壓，電壓震蕩器的交流輸出端與通訊節(jié)電源裝置的交流輸入端連接，通訊節(jié)電源裝置向AD轉(zhuǎn)換器和通訊節(jié)CPU供電，AD轉(zhuǎn)換器用于接收地面系統(tǒng)發(fā)送的探測指令，AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端與通訊節(jié)CPU的相應(yīng)10端連接，通訊節(jié)CPU用于將探測結(jié)果傳送給地面系統(tǒng)；
[0009]發(fā)射/接收節(jié)包括中子管、熱中子接收機，燈絲電源、靶高壓發(fā)生器、離子源電源給中子管供電，熱中子接收機的輸出端與AD轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端連接；
[0010]控制節(jié)包括控制節(jié)電源裝置、控制節(jié)CPU，控制節(jié)電源裝置的交流輸入端與電壓震蕩器的交流輸出端連接，控制節(jié)電源裝置向控制節(jié)CPU、燈絲電源、靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置供電，且馬達供電裝置接收地面系統(tǒng)輸送的直流電壓，靶高壓發(fā)生器供電裝置的輸出端與靶高壓發(fā)生器的供電端連接，馬達供電裝置的輸出端經(jīng)離子源電源供電裝置與離子源電源的供電端連接，控制節(jié)CPU的控制指令輸出端分別與靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置、離子源電源供電裝置的指令接收端連接，控制節(jié)CPU的指令傳送端與通訊節(jié)CPU的相應(yīng)10端連接。
[0011]所述熱中子接收機包括短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器、前置放大器，短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器的輸出端分別經(jīng)由前置放大器與所述AD轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端連接。
[0012]所述靶高壓發(fā)生器包括變壓器、N級倍增器，所述靶高壓發(fā)生器供電裝置的輸出端依次經(jīng)變壓器、N級倍增器與所述中子管的靶高壓供電端連接。優(yōu)選地，所述N級倍增器為18級倍增器。
[0013]所述燈絲電源、所述靶高壓發(fā)生器、所述離子源電源的檢測信號傳送端還可分別與所述控制節(jié)CPU的相應(yīng)10端連接。
[0014]本實用新型的優(yōu)點是:
[0015]本實用新型是一種脈沖中子測井儀器，可對儲層油藏情況(油藏內(nèi)油、氣、水的分布狀況等)進行準確探測，確定出剩余油飽和度這一油田開發(fā)后的關(guān)鍵儲層參數(shù)，進而為剩余油的分布規(guī)律研究、層內(nèi)水淹差異研究、含氣層位和油水界面識別、堵水層位確定、巖性判斷等提供依據(jù)，以提高儲層采收率，適用于老井挖潛、大斜度井和水平井等的生產(chǎn)測井中。
[0016]本實用新型測量精度高，工作穩(wěn)定、可靠，成本低，非工作狀態(tài)時無放射性，存放、運輸無危險。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的構(gòu)造示意圖。
[0018]圖2是本實用新型的連接示意圖。

【具體實施方式】
[0019]如圖1和圖2，本實用新型π油藏監(jiān)測儀包括從上至下依次組裝相連的通訊節(jié)10、發(fā)射/接收節(jié)20、控制節(jié)30，其中:
[0020]通訊節(jié)10包括通訊節(jié)電源裝置11、AD轉(zhuǎn)換器13、通訊節(jié)CPU 14和電壓震蕩器12，電壓震蕩器12接收地面系統(tǒng)(圖中未示出)輸送的直流電壓(150V)，進行直流轉(zhuǎn)交流處理，即電壓震蕩器12的直流輸入端與地面系統(tǒng)的直流供電裝置的輸出端連接，電壓震蕩器12的交流輸出端與通訊節(jié)電源裝置11的交流輸入端連接，通訊節(jié)電源裝置11將交流電壓轉(zhuǎn)換且降壓為相應(yīng)直流電壓后向AD轉(zhuǎn)換器13和通訊節(jié)CPU 14供電，即通訊節(jié)電源裝置11的輸出端與AD轉(zhuǎn)換器13、通訊節(jié)CPU 14的供電端連接，AD轉(zhuǎn)換器13用于接收地面系統(tǒng)發(fā)送的探測指令，即AD轉(zhuǎn)換器13的模擬輸入端與地面系統(tǒng)的工控機的相應(yīng)傳送端連接，ADR換器13的數(shù)字輸出端與通訊節(jié)CPU 14的相應(yīng)10端連接，通訊節(jié)CPU 14用于將探測結(jié)果傳送給地面系統(tǒng)，即通訊節(jié)CPU 14的信號傳輸端與地面系統(tǒng)的工控機的相應(yīng)接收端連接；
[0021]發(fā)射/接收節(jié)20包括燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22、中子管24、熱中子接收機25，燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22給中子管24供電，即燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22的輸出端分別與中子管24的燈絲供電端、靶高壓供電端、離子源供電端連接，靶高壓發(fā)生器21提供lOOkV直流電壓，離子源電源22提供頻率為lkHz/10kHz、2kV直流脈沖電壓，燈絲電源23提供小于2V的直流電壓，中子管24用于向地層50發(fā)射中子束流，熱中子接收機25用于接收中子束流與井眼周圍及地層中的原子核發(fā)生相互作用后產(chǎn)生的熱中子信號，熱中子接收機25的輸出端與AD轉(zhuǎn)換器13的模擬輸入端連接；
[0022]控制節(jié)30包括控制節(jié)電源裝置31、控制節(jié)CPU 35、靶高壓發(fā)生器供電裝置34、離子源電源供電裝置32、馬達供電裝置33，控制節(jié)電源裝置31的交流輸入端與電壓震蕩器12的交流輸出端連接，控制節(jié)電源裝置31將交流電壓轉(zhuǎn)換且降壓為相應(yīng)直流電壓后向控制節(jié)CPU 35、燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器供電裝置34、馬達供電裝置33供電，即控制節(jié)電源裝置31的輸出端分別與燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器供電裝置34、馬達供電裝置33、控制節(jié)CPU 35的供電端連接，且馬達供電裝置33接收地面系統(tǒng)輸送的、用于驅(qū)動其運行的直流電壓(150V)，靶高壓發(fā)生器供電裝置34的輸出端與靶高壓發(fā)生器21的供電端連接，馬達供電裝置33的輸出端經(jīng)離子源電源供電裝置32與離子源電源22的供電端連接，控制節(jié)CPU35的控制指令輸出端分別與靶高壓發(fā)生器供電裝置34、馬達供電裝置33、離子源電源供電裝置32的指令接收端連接，控制節(jié)CPU 35的指令傳送端與通訊節(jié)CPU 14的相應(yīng)10端連接。
[0023]在實際設(shè)計中，熱中子接收機25可包括短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器、前置放大器，短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器的輸出端分別經(jīng)由前置放大器與AD轉(zhuǎn)換器13的模擬輸入端連接。短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器分別由Nal晶體和相應(yīng)級數(shù)的光電倍增管構(gòu)成。
[0024]在本實用新型中，短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器這三種探測器的設(shè)計，一方面使得本實用新型可對俘獲到的伽馬射線受其它因素所造成的影響進行有效校正，以提高探測精確性，另一方面，使得本實用新型不僅可對短距離范圍內(nèi)的地層進行熱中子俘獲伽馬射線的能量分析，還可對長距離、超長距離范圍內(nèi)的地層進行熱中子俘獲伽馬射線的能量分析，因此，本實用新型得到的儲層參數(shù)可代表地層整個截面的油藏情況，即可實現(xiàn)對整個儲層的油、氣、水的分布狀況進行準確、全面的分析。
[0025]在實際設(shè)計中，靶高壓發(fā)生器21可包括變壓器、N級倍增器，靶高壓發(fā)生器供電裝置34的輸出端依次經(jīng)變壓器、N級倍增器與中子管24的靶高壓供電端連接。優(yōu)選地，N級倍增器可為18級倍增器。
[0026]如圖2，燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22的檢測信號傳送端還可分別與控制節(jié)CPU 35的相應(yīng)10端連接。
[0027]在本實用新型中，地面系統(tǒng)為公知系統(tǒng)，其包括直流供電裝置、工控機等，其具體構(gòu)成不在這里詳述。
[0028]在本實用新型中，通訊節(jié)電源裝置11、AD轉(zhuǎn)換器13、通訊節(jié)CPU 14、電壓震蕩器
12、中子管24、短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器、燈絲電源23、離子源電源22、控制節(jié)電源裝置31、控制節(jié)CPU 35、靶高壓發(fā)生器供電裝置34、馬達供電裝置33、離子源電源供電裝置32為本領(lǐng)域的已有器件或裝置，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)，故其具體構(gòu)成不在這里詳述。
[0029]在實際制造中，本實用新型的外徑可設(shè)計為43mm，因此其可在內(nèi)徑為48.3?311mm的油管或套管內(nèi)進行測井。本實用新型在沒有保溫瓶的情況下，其可達到:耐壓20000psi，耐溫 350。F(175。。)。
[0030]本實用新型可設(shè)計有多種測量模式，其中的C/0(脈沖中子能譜碳氧比)測量模式和PNC(脈沖中子俘獲)測量模式為最重要的兩個模式。
[0031]在C/0測量模式下，中子管24對地層50發(fā)射的脈沖電壓頻率為10kHz，一個測量時序為100ms，前95ms包括950個脈沖，每100 μ s發(fā)射一個脈沖，用于記錄非彈性散射能譜和俘獲能譜，而后5ms(96ms?100ms)用于測量本底譜，本底譜是校正俘獲能譜、非彈性散射能譜和測譜時間的重要依據(jù)。短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器分別探測非彈性散射能譜、俘獲能譜、本底譜，將這些能譜信息傳送給通訊節(jié)CPU 14，由通訊節(jié)CPU 14處理轉(zhuǎn)換為有用的元素比，如C/0、非彈性Ca/S1、俘獲Si/Ca等，以準確計算出剩余油飽和度。
[0032]在PNC測量模式下，中子管24對地層50發(fā)射的脈沖電壓頻率為1kHz，由28個脈沖組成的脈沖系列和衰減周期構(gòu)成，一個脈沖的持續(xù)時間大約是60 μ s，用于記錄非彈性散射能譜和俘獲能譜，每個衰減周期的持續(xù)時間為1ms，即在28ms?32ms時測量本底譜。短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器分別探測非彈性散射能譜、俘獲能譜、本底譜，將這些能譜信息傳送給通訊節(jié)CPU 14，由通訊節(jié)CPU 14進行相應(yīng)處理后得到剩余油飽和度。在該測量模式下記錄的非彈性能譜和俘獲能譜還可以對其他模式進行背景校正。并且，該測量模式可得到經(jīng)過井眼和散射校正后的地層俘獲截面曲線等。
[0033]不論是哪種測量模式，本實用新型的工作過程和工作原理為:
[0034]將本實用新型置于油管或套管內(nèi)后，下放到井內(nèi)進行測井。
[0035]地面系統(tǒng)下達的探測指令經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器13進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給通訊節(jié)CPU 14，繼而由通訊節(jié)CPU 14傳送給控制節(jié)CPU 35，以使控制節(jié)CPU 35根據(jù)接收的指令信息，控制靶高壓發(fā)生器供電裝置34、馬達供電裝置33、離子源電源供電裝置32工作。
[0036]燈絲電源23接收控制節(jié)電源裝置31輸出的12V直流電壓，進行降壓后向中子管24內(nèi)的燈絲提供小于2V的直流電壓。
[0037]控制節(jié)電源裝置31向靶高壓發(fā)生器供電裝置34輸出12V直流電壓，由靶高壓發(fā)生器供電裝置34進行升壓后向靶高壓發(fā)生器21輸送175V直流電壓，最終由靶高壓發(fā)生器21繼續(xù)進行升壓處理，以向中子管24內(nèi)的氚靶提供lOOkV直流的工作靶壓。
[0038]控制節(jié)電源裝置31向馬達供電裝置33輸出12V直流電壓，且馬達供電裝置33接收地面系統(tǒng)輸送來的直流電壓(150V)，驅(qū)動馬達供電裝置33工作，進行升壓后向離子源電源供電裝置32輸送相應(yīng)直流電壓(0?175V可調(diào))，然后由離子源電源供電裝置32繼續(xù)進行升壓處理與頻率設(shè)定，而后向離子源電源22輸送相應(yīng)頻率的750V直流電壓，最終由離子源電源22繼續(xù)進行升壓處理，以向中子管24內(nèi)的離子源提供2kV直流脈沖電壓，輸出的直流脈沖電壓的頻率決定了中子管24最終發(fā)射中子束流的方式。
[0039]于是，中子管24產(chǎn)生滿足產(chǎn)額等要求的中子束流(14MeV的高能快中子)，向地層50發(fā)射。中子管24發(fā)射出的中子束流射入地層50后，與井眼周圍及地層中的原子核發(fā)生互相作用，產(chǎn)生熱中子信號，被熱中子接收機25的三個探測器探測到，進行相應(yīng)處理后再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器13進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給通訊節(jié)CPU 14，由通訊節(jié)CPU 14進行相應(yīng)分析與處理后得出最終的探測結(jié)果，以將該探測結(jié)果上傳回地面系統(tǒng)，進行進一步的處理分析，得到剩余油飽和度等儲層參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0040]在本實用新型中，中子管24是產(chǎn)生中子的關(guān)鍵部件，包括離子源、燈絲、氚靶，它利用(D，T)反應(yīng)，產(chǎn)生高能中子，即其內(nèi)的離子源產(chǎn)生D+離子，在靶高壓的加速下，轟擊氚靶，產(chǎn)生快中子，中子能量為14MeV。
[0041]在進行中子產(chǎn)額調(diào)節(jié)時，先加載離子源的陽極電壓，再加載燈絲的電壓，待離子流穩(wěn)定在規(guī)定電壓值范圍內(nèi)時，逐漸提高氚靶的靶壓，以使中子產(chǎn)額達到測井要求。
[0042]在測井過程中，燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22會實時將自身狀態(tài)信號傳送給控制節(jié)CPU 35，然后控制節(jié)CPU 35將接收的狀態(tài)信號(監(jiān)測結(jié)果)傳送給通訊節(jié)CPU 14，以使通訊節(jié)CPU 14將監(jiān)測結(jié)果上傳回地面系統(tǒng)，實現(xiàn)對燈絲電源23、靶高壓發(fā)生器21、離子源電源22運行情況的監(jiān)測。
[0043]本實用新型的優(yōu)點是:
[0044]本實用新型是一種脈沖中子測井儀器，可對儲層油藏情況(油藏內(nèi)油、氣、水的分布狀況等)進行準確探測，確定出剩余油飽和度這一油田開發(fā)后的關(guān)鍵儲層參數(shù)，進而為剩余油的分布規(guī)律研究、層內(nèi)水淹差異研究、含氣層位和油水界面識別、堵水層位確定、巖性判斷等提供依據(jù)，以提高儲層采收率，適用于老井挖潛、大斜度井和水平井等的生產(chǎn)測井中。
[0045]本實用新型測量精度高，工作穩(wěn)定、可靠，成本低，非工作狀態(tài)時無放射性，存放、運輸無危險。
[0046]以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種H油藏監(jiān)測儀，其特征在于:它包括從上至下依次組裝相連的通訊節(jié)、發(fā)射/接收節(jié)、控制節(jié)，其中: 通訊節(jié)包括通訊節(jié)電源裝置、AD轉(zhuǎn)換器、通訊節(jié)CPU和電壓震蕩器，電壓震蕩器接收地面系統(tǒng)輸送的直流電壓，電壓震蕩器的交流輸出端與通訊節(jié)電源裝置的交流輸入端連接，通訊節(jié)電源裝置向AD轉(zhuǎn)換器和通訊節(jié)CPU供電，AD轉(zhuǎn)換器用于接收地面系統(tǒng)發(fā)送的探測指令，AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端與通訊節(jié)CPU的相應(yīng)1端連接，通訊節(jié)CPU用于將探測結(jié)果傳送給地面系統(tǒng)； 發(fā)射/接收節(jié)包括中子管、熱中子接收機，燈絲電源、靶高壓發(fā)生器、離子源電源給中子管供電，熱中子接收機的輸出端與AD轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端連接； 控制節(jié)包括控制節(jié)電源裝置、控制節(jié)CPU，控制節(jié)電源裝置的交流輸入端與電壓震蕩器的交流輸出端連接，控制節(jié)電源裝置向控制節(jié)CPU、燈絲電源、靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置供電，且馬達供電裝置接收地面系統(tǒng)輸送的直流電壓，靶高壓發(fā)生器供電裝置的輸出端與靶高壓發(fā)生器的供電端連接，馬達供電裝置的輸出端經(jīng)離子源電源供電裝置與離子源電源的供電端連接，控制節(jié)CPU的控制指令輸出端分別與靶高壓發(fā)生器供電裝置、馬達供電裝置、離子源電源供電裝置的指令接收端連接，控制節(jié)CPU的指令傳送端與通訊節(jié)CPU的相應(yīng)1端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的η油藏監(jiān)測儀，其特征在于: 所述熱中子接收機包括短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器、前置放大器，短源距探測器、長源距探測器、超長源距探測器的輸出端分別經(jīng)由前置放大器與所述AD轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端連接。
3.如權(quán)利要求1所述的η油藏監(jiān)測儀，其特征在于: 所述靶高壓發(fā)生器包括變壓器、N級倍增器，所述靶高壓發(fā)生器供電裝置的輸出端依次經(jīng)變壓器、N級倍增器與所述中子管的靶高壓供電端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的π油藏監(jiān)測儀，其特征在于: 所述N級倍增器為18級倍增器。
5.如權(quán)利要求1所述的η油藏監(jiān)測儀，其特征在于: 所述燈絲電源、所述靶高壓發(fā)生器、所述離子源電源的檢測信號傳送端分別與所述控制節(jié)CPU的相應(yīng)1端連接。
【文檔編號】E21B49/00GK204060686SQ201420475593
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】陳為民 申請人:北京捷威思特科技有限公司