用于隨鉆測量的中子發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井領(lǐng)域，特別是關(guān)于地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中隨鉆中子孔隙度測量的技術(shù)，具體涉及用于隨鉆中子孔隙度測量系統(tǒng)中提高中子發(fā)生器井下工作可靠性的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨鉆中子測井作為一種地層孔隙度測量方法，通過隨鉆測量裝置攜帶的中子源向周圍地層發(fā)射高能快中子，實時測量中子在地層中能量和強度的變化，從而獲得地層孔隙度和其他巖性參數(shù)，主要用于鉆井過程中實時地層評價。
[0003]上世紀(jì)90年代中期，國外幾大油田技術(shù)服務(wù)公司(斯倫貝謝、貝克休斯、哈利伯頓及威德福等)都研制出了類似的補償隨鉆中子孔隙度儀器。在隨后的十年間，斯倫貝謝公司于2005年又獨自研制出了基于加速器的隨鉆中子孔隙度測量儀器，使得隨鉆中子孔隙度測量更加安全和高效。
[0004]中子發(fā)生器主要由真空弧離子源、加速電極、氚靶和氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成，其工作原理是由真空弧離子源放電產(chǎn)生氘(D)離子，經(jīng)高壓加速入射到氚(T)靶上，產(chǎn)生氘氚聚變(d，η)反應(yīng)并產(chǎn)生14MeV脈沖中子，加速器高壓為100KV，中子產(chǎn)額約為108。在現(xiàn)有技術(shù)中，基于化學(xué)源的中子孔隙度測量是一種成熟技術(shù)，中子源強度穩(wěn)定，測量電路和儀器結(jié)構(gòu)相對簡單。然而，當(dāng)基于化學(xué)源的中子孔隙度測量技術(shù)應(yīng)用于隨鉆測井環(huán)境時，要面臨強振動沖擊、高溫、高壓等惡劣工況，中子源的可靠性和工作壽命成了最大的問題和障礙。目前，基于中子發(fā)生器的隨鉆中子孔隙度測量儀器僅有斯倫貝謝公司的EcoScope系統(tǒng)，在抗振、耐溫及工作壽命等方面的問題尚未有效解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種新的方法和裝置，即在中子發(fā)生器安裝結(jié)構(gòu)中增加彈簧阻尼減振裝置，在中子管外殼上安裝半導(dǎo)體制冷片，并對中子發(fā)生器的驅(qū)動脈沖進行分時斷續(xù)控制，以提高中子發(fā)生器的抗振和耐溫性能，并有效延長其工作時間，從而實現(xiàn)隨鉆中子孔隙度測量儀器達到實用化目的。
[0006]本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種有效提高中子發(fā)生器井下工作可靠性的方法及裝置，以解決在井下高溫、高壓、強振動沖擊環(huán)境下隨鉆中子孔隙度測量儀器中子源的可靠穩(wěn)定工作問題。
[0007]現(xiàn)有的中子發(fā)生器用于隨鉆測量，其工作可靠性及工作壽命是制約隨鉆中子孔隙度測量儀器達到實用化的關(guān)鍵因素。本發(fā)明提出的提高中子發(fā)生器井下工作可靠性的方法包括:通過在中子發(fā)生器兩端安裝減震彈簧和減震橡膠，在鉆進過程中減輕了軸向振動沖擊對中子發(fā)生器的危害，同時在中子發(fā)生器與保護套筒之間安裝減震橡膠以提高中子發(fā)生器在徑向的抗振能力。在井下高溫環(huán)境中為了使中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額穩(wěn)定，在中子管的加速電極外側(cè)安裝了半導(dǎo)體制冷裝置，當(dāng)檢測到中子管殼體溫度超過閾值時，中子發(fā)射控制電路接通開關(guān)，給半導(dǎo)體制冷裝置供電將中子管溫度降低，保證其工作溫度維持在額定范圍以內(nèi)。為了延長中子發(fā)生器工作時間，中子發(fā)射控制電路對中子發(fā)生器的驅(qū)動脈沖進行分時斷續(xù)控制，即在不同的中子發(fā)射頻率下中子發(fā)生器工作時間小于停止時間，達到延長中子發(fā)生器有效工作時間的目的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了用于隨鉆測量的中子發(fā)生器，包括:由上到下依次布置的上連接頭(1)、彈簧減震機構(gòu)(2)、中子發(fā)生器上連接器(9)、半導(dǎo)體制冷裝置(3)、中子管(10);容納上述部件的保護套筒(5)，其中，半導(dǎo)體制冷裝置(3)被設(shè)置在中子管(10)的加速電極的外側(cè)，用于對中子管(10)的加速電極進行降溫冷卻，半導(dǎo)體制冷裝置(3)的冷卻面和中子管(10)的外殼緊密接觸，半導(dǎo)體制冷裝置(3)的散熱面與保護套筒(5)之間填充有導(dǎo)熱硅脂。
[0009]本發(fā)明有益效果在于，通過提供一種提高中子發(fā)生器井下工作可靠性方法及裝置，以克服現(xiàn)有中子發(fā)生器技術(shù)中的存在的不足，將其用于隨鉆中子孔隙度測量儀器使其以達到實用化目的?，F(xiàn)有的中子發(fā)生器在抗振、耐溫及工作壽命方面存在較大不足，通常用于傳統(tǒng)的電纜測井，本發(fā)明實施例在基于中子發(fā)生器的隨鉆中子孔隙度測量中，采取有效減震措施，使中子發(fā)生器滿足了隨鉆要求，通過控制半導(dǎo)體制冷裝置，有效解決了中子管過熱導(dǎo)致的中子產(chǎn)額不穩(wěn)定的問題，分時斷續(xù)控制驅(qū)動脈沖方式延長了中子發(fā)生器的工作時間。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的中子發(fā)生器的總成結(jié)構(gòu)簡圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的中子發(fā)生器的控制原理框圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的中子發(fā)射控制方法的流程圖；
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的中子發(fā)生器的驅(qū)動脈沖示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面，結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進一步的詳細描述。
[0015]本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管以下的說明涉及到有關(guān)本發(fā)明的實施例的很多技術(shù)細節(jié)，但這僅為用來說明本發(fā)明的原理的示例、而不意味著任何限制。本發(fā)明能夠適用于不同于以下例舉的技術(shù)細節(jié)之外的場合，只要它們不背離本發(fā)明的原理和精神即可。
[0016]另外，為了避免使本說明書的描述限于冗繁，在本說明書中的描述中，可能對可在現(xiàn)有技術(shù)資料中獲得的部分技術(shù)細節(jié)進行了省略、簡化、變通等處理，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是可以理解的，并且這不會影響本說明書的公開充分性。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提出的中子發(fā)生器主要包括:
[0018]沿著軸線由上到下(圖中是由左至右)依次布置的上連接頭1、彈簧減震機構(gòu)2、中子發(fā)生器上連接器9、半導(dǎo)體制冷裝置3、中子管10、控制單元11、中子發(fā)生器下連接器12、下連接頭7 ;
[0019]容納上述部件的保護套筒5。
[0020]所述中子發(fā)生器還包括:橡膠扶正器8，其被安裝在上連接頭1上，上連接頭1與保護套筒5采用螺紋連接，并加有密封圈。
[0021]彈簧減震機構(gòu)2與中子發(fā)生器上連接器9采用銷釘連接。
[0022]中子管10的加速電極的外側(cè)安裝半導(dǎo)體制冷裝置3，用于對