專利名稱：一種補償中子測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于測量地層孔隙度的測井儀，特別涉及探礦鉆井中的利用 中子源測量地層孔隙度的測井儀器。
背景技術(shù)：
補償中子測井儀是放射性測井儀器的一種。它有兩個不同源距的熱中子_超熱中 子的探測器，通過長、短源距探測器的計數(shù)率比值來確定地層的空隙度。目前，國內(nèi)常用的 測井系列為ECLIPS 5700，EX2CELL 2000和HH2530三大系列，三種補償中子測井儀掛接的 測井系統(tǒng)各不相同，數(shù)據(jù)傳輸方式也不同，但基本的工作原理相同都是兩個不同源距的熱 中子-超熱中子的探測器，通過長、短源距探測器的計數(shù)率比值來確定地層的空隙度。但是 這樣的補償中子測井儀大量采用中小規(guī)模集成元器件，器件使用多而體積大，因此僅僅是 將部分電路裝入金屬絕熱瓶內(nèi)，然后再密封在一個金屬承壓外殼內(nèi)，而其他電路則無法封 裝在金屬絕熱瓶內(nèi)來實現(xiàn)高溫保護功能。另外，現(xiàn)有的補償中子測井儀的供電電源有+5伏 電源、+12伏電源、-12伏電源，功耗大，導(dǎo)致瓶內(nèi)溫度升高很快。以上現(xiàn)有技術(shù)存在的兩個 問題，影響了整個補償中子測井儀的耐高溫性能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種耐高溫性能更好的補償中子測井儀，能更好地解 決電路體積大不能完全放入金屬絕熱瓶從而導(dǎo)致整個儀器耐高溫性能差以及功耗大導(dǎo)致 金屬絕熱瓶內(nèi)溫度升高過快的問題。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種補償中子測井儀，包括殼體及設(shè)置在殼 體內(nèi)的以下部件金屬絕熱瓶；向地層發(fā)射中子的中子源；探測器，通過測量地層與中子源 所發(fā)射的中子互相作用產(chǎn)生的井下超熱中子，產(chǎn)生相應(yīng)的檢測信號；連接探測器的前置放 大器，用于放大探測器的檢測信號；連接前置放大器的采集處理模塊，用于接收并處理經(jīng)前 置放大器放大的探測器檢測信號得到井下地層的空隙度數(shù)據(jù)；連接采集處理模塊的通訊模 塊，用于接收地面命令并發(fā)送給采集處理模塊以及將采集處理模塊的井下地層孔隙度數(shù)據(jù) 發(fā)送給地面系統(tǒng)；探測器、前置放大器、通訊模塊、采集處理模塊置于金屬絕熱瓶內(nèi)，其中通 訊模塊和采集處理模塊由集成電路模塊構(gòu)成。該補償中子測井儀的探測器、前置放大器、通訊模塊、采集處理模塊集成在一塊集 成電路板上。該補償中子測井儀的還包括向金屬絕熱瓶內(nèi)的通訊模塊和采集處理模塊提供+5 伏直流電的供電模塊。該補償中子測井儀的探測器由碘化鋰晶體和氦3管組成。該補償中子測井儀的還包括位于金屬絕熱瓶內(nèi)的高壓控制電路及向氦3管提供 3500V高壓脈沖的高壓發(fā)生器。該補償中子測井儀的采集處理模塊由兩塊MSC1210芯片構(gòu)成。[0010]該補償中子測井儀的通訊模塊由兩塊PS0C芯片構(gòu)成。該補償中子測井儀的前置放大器設(shè)置在MSC1210芯片中。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果在于由于高壓控制電路、高壓發(fā)生 器、探測器、前置放大器、通訊模塊、采集處理模塊完全置于金屬絕熱瓶內(nèi)，從而可提高補償 中子測井儀的耐高溫性能，進而增強補償中子測井儀的測井時效。又由于金屬絕熱瓶內(nèi)的 通訊模塊、采集處理模塊的供電電源為+5伏直流電，從而降低了功耗，使金屬絕熱瓶內(nèi)的 溫度上升速度變慢。

圖1是本實用新型實施例提供的補償中子測井儀的剖視圖；圖2是本實用新型實施例提供的電路原理圖；圖3是本實用新型實施例提供的集成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說明1-殼體；2-金屬絕熱瓶；3-中子源；4-探測器；41-碘化鋰晶體； 42-氦3管；5-供電模塊；6-集成電路板；7-前置放大器；8-通訊模塊；9-采集處理模塊； 10-高壓控制電路；101-高壓模塊；11-主MSC芯片；12-副MSC芯片；13-主PS0C芯片； 14-畐ij PS0C 芯片。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明 的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本本實用新型。圖1是本實用新型的示意圖，如圖1所示，補償中子測井儀，包括殼體1及設(shè)置在 殼體1內(nèi)的以下部件金屬絕熱瓶2 ；向地層發(fā)射中子的中子源3 ；探測器4，通過測量地層 與中子源3所發(fā)射的中子互相作用產(chǎn)生的井下超熱中子，產(chǎn)生相應(yīng)的檢測信號；連接探測 器4的前置放大器7，用于放大探測器4的檢測信號；連接前置放大器7的采集處理模塊9， 用于接收并處理經(jīng)前置放大器7放大的探測器4檢測信號得到井下地層的孔隙度數(shù)據(jù)；連 接采集處理模塊9的通訊模塊8，用于接收地面命令并發(fā)送給采集處理模塊9以及將采集 處理模塊9的井下地層孔隙度數(shù)據(jù)發(fā)送給地面系統(tǒng)；探測器(4)、前置放大器(7)、通訊模塊 (8)、采集處理模塊(9)置于金屬絕熱瓶(2)內(nèi)的集成電路板6上，其中通訊模塊(8)和采 集處理模塊(9)由集成電路模塊構(gòu)成。圖2是本實用新型的電路原理圖，如圖2所示，探測器4采集測量井下超熱中子數(shù) 據(jù)經(jīng)前置放大器7放大輸入到采集處理模塊9中。采集處理模塊9經(jīng)過計算處理得到井下 地層空隙度數(shù)據(jù)并存儲在內(nèi)存中。通訊模塊8接收到地面的命令后，轉(zhuǎn)換編碼后輸入至采 集處理模塊9中，采集處理模塊9根據(jù)地面命令讀取出井下地層空隙度數(shù)據(jù)后輸出到通訊 模塊8中，通訊模塊8對該數(shù)據(jù)進行編碼轉(zhuǎn)換后發(fā)送到地面系統(tǒng)。供電模塊5為通訊模塊 8和采集處理模塊9提供+5伏直流電源。圖3是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，通訊模塊8由主PS0C芯片13 和副PS0C芯片14組成，采集處理模塊9由主MSC1210芯片11和副MSC1210芯片12組成。 主PS0C芯片13、副PS0C芯片14、主MSC1210芯片11、副MSC1210芯片12、探測器4、前置放 大器7集成在一塊集成電路板6上。地面命令輸入至主PS0C芯片13中，主PS0C芯片13將地面命令處理后輸入至主MSC1210芯片11中。探測器4采集測量井下超熱中子數(shù)據(jù)經(jīng)前 置放大器7輸入至主MSC1210芯片11和副MSC1210芯片12中。副MSC1210芯片12將輸 入的數(shù)據(jù)輸出至主MSC1210芯片11中。主MSC1210芯片11計算并處理經(jīng)前置放大器7放 大的探測器3的檢測信號，并將計算處理后得到井下地層孔隙度數(shù)據(jù)并存儲在內(nèi)存中。主 MSC1210芯片11根據(jù)地面命令將上述得到的數(shù)據(jù)輸入至主PS0C芯片13中，主PS0C芯片 13對該數(shù)據(jù)加工處理轉(zhuǎn)換編碼后發(fā)送至地面系統(tǒng)。集成電路板6的工作電壓為+5V ；前置 放大器7由MSC1210芯片內(nèi)的電路提供。工作時，本實用新型直接掛接在5700測井系統(tǒng)上。5700測井系統(tǒng)的主要部分由井下儀器和地面系統(tǒng)兩部分組成。地面和井下信號的 傳輸方式為電纜傳輸，井下儀器完成數(shù)據(jù)的測量和采集，把計算處理后的結(jié)果傳輸?shù)降孛妫?地面系統(tǒng)對井下傳上來的信息進行接收、處理、顯示等。5700WTS遙測系統(tǒng)調(diào)制編碼方式采用Manchester編碼。M2命令和M2、M5、M7數(shù) 據(jù)都是Manchester編碼，但在電纜上傳輸?shù)男盘柺茿MI Manchester編碼。這是因為AMI Manchester編碼有兩個優(yōu)點。首先，AMI Manchester編碼的電壓不全在高值狀態(tài)，故較 Manchester編碼的功率小。其次，AMI Manchester編碼的波形接近正弦波，這樣使得信號 中的高頻諧波成分較Manchester編碼大大減少，因而信號的畸變較小，所以誤碼率較曼切 斯特碼低。井下儀下井之后，地面系統(tǒng)不斷向井下儀發(fā)送M2命令，M2命令經(jīng)過遠距離有限帶 寬的傳輸之后，到井下有嚴重的變形，所以要通過3514通訊短節(jié)的整形之后方能輸入到井 下儀中。3514通訊短節(jié)中還有一個供電模塊5，將地面?zhèn)魉瓦^來的電壓轉(zhuǎn)換成-+5伏直流 電壓，然后通過電纜將此電壓提供給金屬絕熱瓶2內(nèi)的集成電路板6。補償中子測井儀的通訊模塊8接收地面命令并將其由AMI Manchester編碼轉(zhuǎn)換 成Manchester碼。電纜上傳輸?shù)男盘柺茿MI Manchester編碼，需要將其轉(zhuǎn)換成Manchester 編碼。本實施例中，通過設(shè)定主PS0C芯片13的PGA將來自地面的AMI Manchester波形 放大8至256倍，然后通過設(shè)定主PS0C13的通用模擬塊為遲滯比較器，將放大后的AMI Manchester碼轉(zhuǎn)換為Manchester碼。地面命令經(jīng)通訊模塊8轉(zhuǎn)換成Manchester碼，傳輸 到采集處理模塊。采集處理模塊9將通訊模塊8輸入的已轉(zhuǎn)換成Manchester碼的地面命令轉(zhuǎn)換 成16位的數(shù)據(jù)包。將主MSC1210芯片11中的2個TIMER —個設(shè)定為邊沿捕獲另一個設(shè) 定為高電平記數(shù)，即可以得到一系列的周期和脈寬值，然后按照中點跳變的方向，計算出 Manchester碼數(shù)據(jù)流所代表的16位數(shù)據(jù)。采集處理模塊9從16位的地面命令數(shù)據(jù)包中解析出地面指令。16位的數(shù)據(jù)包前 八位是地址，后八位是命令。采集處理模塊首先判斷數(shù)據(jù)包中的地址是否是補償中子測井 儀對應(yīng)的地址，如果不是，則不對命令做處理。相反如果判斷地面命令是發(fā)給補償中子測井 儀的，則根據(jù)命令進行相應(yīng)的處理。采集處理模塊9接收地面系統(tǒng)輸出高壓控制命令時，將命令解碼后傳輸至高壓控 制電路101，高壓控制電路101在地面控制信號的控制下，產(chǎn)生高壓控制信號，用于控制高 壓模塊101產(chǎn)生供給氦3管42工作的3500V高壓。采集處理模塊9采集并處理經(jīng)前置放大器7放大后的探測器3檢測信號，計算處理后得到井下地層孔隙度數(shù)據(jù)。采集處理模塊9首先通過A/D轉(zhuǎn)換器對經(jīng)前置放大器7放 大后的探測器3檢測信號進行連續(xù)采樣，采樣率為1毫秒，然后通過軟件算法對轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量的采樣信號進行計算處理，并將計算處理后得到的井下地層孔隙度數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲 器中。采集處理模塊9根據(jù)地面命令把數(shù)據(jù)存儲器中的井下地層孔隙度數(shù)據(jù)發(fā)送到通 訊模塊8中。如果地面命令是回傳數(shù)據(jù)，則采集處理模塊9從存儲器中讀出數(shù)據(jù)，然后利用 MSC1210芯片11中的PWM功能，設(shè)定其周期和脈寬，并隨時根據(jù)編碼的二進制數(shù)，調(diào)整周期 和脈寬的設(shè)定，便可產(chǎn)生出非常標(biāo)準(zhǔn)的20位Manchester編碼數(shù)據(jù)流。采集處理模塊9將 Manchester碼的回傳數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊模塊8中。通訊模塊8把回傳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成AMI Manchester碼發(fā)送至地面。設(shè)定主PS0C芯片 13之中的COUNTER，組成一個5微妙和2個2. 5微妙的單穩(wěn)態(tài)，這樣每當(dāng)Manchester的電 平跳變時觸發(fā)便生成了 AMI Manchester。通訊模塊8將AMI Manchester碼的回傳數(shù)據(jù)通 過電纜發(fā)送至地面系統(tǒng)。綜上所述，本實用新型通過把通訊模塊8、采集處理模塊9、探測器4、前置放大器 7、高壓控制電路10、高壓發(fā)生器101集成在一塊集成電路板6上并封裝在金屬絕熱瓶2內(nèi)， 從而提高了補償中子測井儀的耐高溫性、增強了儀器的可靠性和精確性。另外本實用新型 的金屬絕熱瓶2的通訊模塊8、采集處理模塊9的供電電源為+5伏直流電，功耗小，從而保 證了金屬絕熱瓶2內(nèi)的溫度升高不會過快，進一步增強了補償中子測井儀的耐高溫性。盡管上文對本實用新型進行了詳細說明，但是本實用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域 技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型的原理進行各種修改。因此，凡按照本實用新型原理所作的 修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種補償中子測井儀，包括殼體(1)及設(shè)置在殼體(1)內(nèi)的以下部件金屬絕熱瓶(2)；向地層發(fā)射中子的中子源(3)；探測器(4)，通過測量地層與中子源(3)所發(fā)射的中子互相作用產(chǎn)生的井下超熱中子，產(chǎn)生相應(yīng)的檢測信號；連接探測器(4)的前置放大器(7)，用于放大探測器(4)的檢測信號；連接前置放大器(7)的采集處理模塊(9)，用于接收并處理經(jīng)前置放大器(7)放大的探測器(4)檢測信號得到井下地層的孔隙度數(shù)據(jù)；連接采集處理模塊(9)的通訊模塊(8)，用于接收地面命令并發(fā)送給采集處理模塊(9)以及將采集處理模塊(9)的井下地層孔隙度數(shù)據(jù)發(fā)送給地面系統(tǒng)；其特征在于所述探測器(4)、前置放大器(7)、通訊模塊(8)、采集處理模塊(9)置于金屬絕熱瓶(2)內(nèi)，其中通訊模塊(8)和采集處理模塊(9)由集成電路模塊構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償中子測井儀，其特征在于所述探測器(4)、前置放大器 (7)、通訊模塊(8)、采集處理模塊(9)集成在一塊集成電路板(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補償中子測井儀，其特征在于還包括向金屬絕熱瓶(2)內(nèi)的 通訊模塊(8)和采集處理模塊(9)提供+5伏直流電的供電模塊(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的補償中子測井儀，其特征在于所述探測器(4)由 碘化鋰晶體(41)和氦3管(42)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的補償中子測井儀，其特征在于所述的測井儀還包 括位于金屬絕熱瓶(2)內(nèi)的高壓控制電路(10)及向氦3管提供3500V高壓脈沖的高壓發(fā) 生器(101)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的補償中子測井儀，其特征在于所述采集處理模 塊(9)由兩塊MSC1210芯片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的補償中子測井儀，其特征在于所述通訊模塊(8) 由兩塊PSOC芯片構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的補償中子測井儀，其特征在于所述前置放大器設(shè)置在 MSC1210芯片中。
專利摘要本實用新型公開了一種補償中子測井儀，該測井儀包括殼體(1)及設(shè)置在殼體(1)內(nèi)的以下部件金屬絕熱瓶(2)；中子源(3)；探測器(4)；連接探測器(4)的前置放大器(7)；連接前置放大器(7)的采集處理模塊(9)，用于接收并處理經(jīng)前置放大器(7)放大的探測器(4)輸出信號得到井下地層的空隙度數(shù)據(jù)；連接采集處理模塊(9)的通訊模塊(8)；探測器(4)、前置放大器(7)、通訊模塊(8)、采集處理模塊(9)置于金屬絕熱瓶(2)內(nèi)，其中通訊模塊(8)和采集處理模塊(9)由集成電路模塊構(gòu)成。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以減少功耗，提高補償中子測井儀的耐高溫性、可靠性和精確性。
文檔編號E21B49/00GK201763328SQ201020533069
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者張峰, 黃文幟 申請人:吉艾科技(北京)股份公司