一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器。其采用帶有方向性的自然伽馬測量技術(shù)，其特點(diǎn)是通過采用兩個(gè)互成180°安裝的方位自然伽馬傳感器。利用自然伽馬傳感器接收地層特定方向來的伽馬射線并將其轉(zhuǎn)換為兩組電壓脈沖，經(jīng)過兩級(jí)放大電路、鑒別電路與脈沖整形電路后，送入單片機(jī)對兩組電壓脈沖分別計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)值最終換算為以cps為單位的方位伽馬計(jì)數(shù)值，可為判斷鉆孔距離煤層頂?shù)装宓木嚯x及巖性劃分提供依據(jù)。本實(shí)用新型包括電源電路模塊、傳感器、信號(hào)提取電路及計(jì)數(shù)電路；所述的電源電路模塊與傳感器、信號(hào)提取電路和計(jì)數(shù)電路分別連接；所述的傳感器與信號(hào)提取電路連接，信號(hào)提取電路與計(jì)數(shù)電路連接。
【專利說明】一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器
[0001]一、【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及煤礦井下隨鉆方位伽馬測井技術(shù)，具體涉及一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器，也可與其它測井儀器相配套用于鉆孔內(nèi)地層信息的測量。
[0003]二、【背景技術(shù)】:
[0004]對于煤炭開采而言，提前查明煤炭資源賦存狀態(tài)與精細(xì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)煤礦高效安全開采的前提。針對煤層氣地面抽采，井下抽采與井上下聯(lián)合抽采等方式，需要預(yù)先查明其抽采地質(zhì)條件，從而指導(dǎo)煤層氣抽采鉆孔的設(shè)計(jì)與施工。測井技術(shù)為井下地質(zhì)條件的探查提供了技術(shù)上的支持，本實(shí)用新型所涉及的隨鉆方位伽馬測井主要用來測量地層中伽馬射線的活度，用于判斷鉆孔距離煤層頂?shù)装宓木嚯x及巖性劃分。
[0005]三、實(shí)用新型內(nèi)容:
[0006]本實(shí)用新型為了解決上述【背景技術(shù)】中的不足之處，提供一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器，該儀器采用帶有方向性的自然伽馬測量技術(shù)，其特點(diǎn)是通過采用兩個(gè)互成180°安裝的方位自然伽馬傳感器。利用自然伽馬傳感器接收地層特定方向來的伽馬射線并將其轉(zhuǎn)換為兩組電壓脈沖，經(jīng)過兩級(jí)放大電路、鑒別電路與脈沖整形電路后，送入單片機(jī)對兩組電壓脈沖分別計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)值最終換算為以cps為單位的方位伽馬計(jì)數(shù)值，可為判斷鉆孔距離煤層頂?shù)装宓木嚯x及巖性劃分提供依據(jù)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器，其特征在于:所述的方位伽馬測井儀器包括電源電路模塊、傳感器、信號(hào)提取電路及計(jì)數(shù)電路；所述的電源電路模塊與傳感器、信號(hào)提取電路和計(jì)數(shù)電路分別連接；所述的傳感器與信號(hào)提取電路連接，信號(hào)提取電路與計(jì)數(shù)電路連接。
[0008]所述的電源電路模塊包括鎳氫電池組、直流變換電路，所述的鎳氫電池組與直流變換電路連接；
[0009]所述的傳感器包括碘化鈉鉈閃爍晶體、光電倍增管、逆變升壓電路及分壓電路，碘化鈉鉈閃爍晶體與光電倍增管連接，光電倍增管與分壓電路及逆變升壓電路連接；
[0010]所述的信號(hào)提取電路包括AD8011前級(jí)放大電路、AD8011后級(jí)放大電路、MAX962鑒別電路及74121脈沖整形電路，AD8011前級(jí)放大電路依次與AD8011后級(jí)放大電路、MAX962鑒別電路及74121脈沖整形電路連接；
[0011]計(jì)數(shù)電路包括STM32微控制器、存儲(chǔ)器及RS485通訊電路，STM32微控制器分別與存儲(chǔ)器及RS485通訊電路連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下:本實(shí)用新型通過利用自然伽馬測井中的方位伽馬測井自動(dòng)測量井下鉆孔內(nèi)的地層信息，可以與其它測井方法配合，用于判斷鉆孔距離煤層頂?shù)装宓木嚯x及巖性劃分等目的。為煤礦井下的測井技術(shù)提供了一種新的途徑。
[0013]四、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0014]圖1為本實(shí)用新型的井下方位伽馬測井儀的系統(tǒng)原理圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的井下方位伽馬測井儀測量方法的流程示意圖。
[0016]五、【具體實(shí)施方式】:
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0018]本實(shí)用新型提供的井下隨鉆方位伽馬測井儀器，如圖1所示，包括電源電路模塊
1、傳感器2、信號(hào)提取電路3和計(jì)數(shù)電路4。
[0019]電源電路模塊I包括鎳氫電池組、充電接口和直流變換電，
[0020]所述的鎳氫電池組與直流變換電路連接。鎳氫電池組輸出的直流電壓經(jīng)過隔離升壓或降壓，產(chǎn)生的電壓經(jīng)穩(wěn)壓和限流后供給傳感器2、信號(hào)提取電路3和計(jì)數(shù)電路4。
[0021]傳感器2包括碘化鈉鉈閃爍晶體21、光電倍增管22、逆變升壓電路23和分壓電路24，可以探測自然伽馬射線。碘化鈉鉈閃爍晶體與光電倍增管連接，光電倍增管與分壓電路及逆變升壓電路連接；傳感器2本身沒有方向性，為確保一定的方向性，采用開窗型的鎢鎳合金作為傳感器2的屏蔽外殼。開窗方向的自然伽馬射線可以進(jìn)入傳感器2，而其它方向來的伽馬射線被鎢鎳合金外殼所屏蔽。當(dāng)?shù)貙又刑囟ǚ较虻馁ゑR射線通過開窗進(jìn)入碘化鈉鉈閃爍晶體21時(shí)，碘化鈉鉈閃爍晶體21受到激發(fā)在其退激時(shí)會(huì)發(fā)出光子，光電倍增管在逆變升壓電路及分壓電路作用下將收集的光子轉(zhuǎn)換為光電子并倍增，經(jīng)過后續(xù)多級(jí)倍增，最后在光電倍增管的陽極輸出負(fù)的電流脈沖。逆變升壓電路23將12v輸入電壓變換為輸出可調(diào)的高電壓，其范圍在500V?1000V之間，可以通過調(diào)整輸出高壓，使光電倍增管工作于其坪區(qū)之內(nèi)。同時(shí)為了使碘化鈉鉈閃爍晶體21產(chǎn)生的大部分光子能被吸引到光電倍增管22的光陰極上，需要在碘化鈉(鉈)閃爍晶體21端窗與光電倍增管22端窗之間使用光學(xué)偶合劑以達(dá)到好的耦合。
[0022]信號(hào)提取電路3包括AD8011前級(jí)放大電路31、AD8011后級(jí)放大電路32、MAX962鑒別電路33及74121脈沖整形電路34。AD8011前級(jí)放大電路依次與AD8011后級(jí)放大電路、MAX962鑒別電路及74121脈沖整形電路連接；AD8011前級(jí)放大器31作用相當(dāng)于射極跟隨器，主要起隔離與阻抗變換作用同時(shí)對光電倍增管輸出的負(fù)脈沖適當(dāng)放大，AD8011后級(jí)放大電路32是一個(gè)反向放大器，將前級(jí)放大器輸出的負(fù)脈沖進(jìn)一步放大并轉(zhuǎn)換為正脈沖信號(hào)。正脈沖信號(hào)經(jīng)過MAX962鑒別電路33后，將其中的噪聲信號(hào)與干擾信號(hào)去除掉，而保留有用的脈沖信號(hào)。隨后，74121脈沖整形電路34將尖脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖方波信號(hào)，送入STM32微控制器41。
[0023]計(jì)數(shù)電路4包括STM32微控制器、存儲(chǔ)器及RS485通訊電路。STM32微控制器分別與存儲(chǔ)器及RS485通訊電路連接；STM32微控制器對輸入的脈沖方波以分鐘為單位進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，并將該計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為以cps (次/秒)為單位的方位伽馬計(jì)數(shù)值，利用存儲(chǔ)器42可以存儲(chǔ)該伽馬計(jì)數(shù)值存，通過RS485串口通訊電路43可以將該伽馬計(jì)數(shù)值上傳到孔口監(jiān)視器。
[0024]如圖2所示，為利用本實(shí)用新型的井下隨鉆方位伽馬測井儀進(jìn)行鉆孔內(nèi)方位伽馬測量方法的流程。
[0025]I)開始；
[0026]2 )孔口監(jiān)視器發(fā)送啟動(dòng)命令；
[0027]3)方位伽馬測井探管上電；
[0028]4)方位伽馬測井儀自檢正常，則進(jìn)入下一步，如果自檢不正產(chǎn)，則返回第2)步；
[0029]5)開始脈沖計(jì)數(shù)；
[0030]6)判斷脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間到否，脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間已到則進(jìn)入下一步，脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間未到則繼續(xù)脈沖計(jì)數(shù)；
[0031]7)將脈沖計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為以cps為單位的方位伽馬計(jì)數(shù)值；
[0032]8)將方位伽馬計(jì)數(shù)值上傳到孔口監(jiān)視器；
[0033]9)隨鉆方位伽馬測井儀達(dá)到下一個(gè)測點(diǎn)；
[0034]10)測量結(jié)束，是則進(jìn)入下一步，否則返回第5)步；
[0035]11)數(shù)據(jù)校正與處理給出方位伽馬計(jì)數(shù)曲線；
[0036]12)測量結(jié)束。
[0037]方位伽馬測井儀收到孔口監(jiān)視器下發(fā)的測量命令后，自動(dòng)上電，測量電路開始工作，持續(xù)計(jì)數(shù)一分鐘，獲得兩組計(jì)數(shù)值，單片機(jī)將這兩組計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為以cps為單位的方位伽馬計(jì)數(shù)值，存儲(chǔ)并上傳這兩個(gè)方位伽馬計(jì)數(shù)值。不同深度測量方位伽馬計(jì)數(shù)值經(jīng)過數(shù)據(jù)校正與處理，可在孔口監(jiān)視器上繪制出兩組方位伽馬計(jì)數(shù)曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器，其特征在于:所述的方位伽馬測井儀器包括電源電路模塊、傳感器、信號(hào)提取電路及計(jì)數(shù)電路；所述的電源電路模塊與傳感器、信號(hào)提取電路和計(jì)數(shù)電路分別連接；所述的傳感器與信號(hào)提取電路連接，信號(hào)提取電路與計(jì)數(shù)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下隨鉆方位伽馬測井儀器，其特征在于:所述的電源電路模塊包括鎳氫電池組、直流變換電路，所述的鎳氫電池組與直流變換電路連接； 所述的傳感器包括碘化鈉鉈閃爍晶體、光電倍增管、逆變升壓電路及分壓電路，碘化鈉鉈閃爍晶體與光電倍增管連接，光電倍增管與分壓電路及逆變升壓電路連接； 所述的信號(hào)提取電路包括AD8011前級(jí)放大電路、AD8011后級(jí)放大電路、MAX962鑒別電路及74121脈沖整形電路，AD8011前級(jí)放大電路依次與AD8011后級(jí)放大電路、MAX962鑒別電路及74121脈沖整形電路連接； 計(jì)數(shù)電路包括STM32微控制器、存儲(chǔ)器及RS485通訊電路，STM32微控制器分別與存儲(chǔ)器及RS485通訊電路連接。
【文檔編號(hào)】E21B47/09GK204152503SQ201420540080
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王小龍, 汪凱斌, 陳剛, 田小超, 張冀冠, 連杰 申請人:中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司