使用X射线源的未被侵入地层密度测量和光电评估制造技术

提供了一种基于x射线的岩性密度工具，其用于测量包围井眼的同时存在的被侵入地层和未被侵入地层，该工具至少包括内部长度，该内部长度包括探头区段，其中，探头区段还包括X射线源；至少一个辐射测量探测器；至少一个源监控探测器；以及多个依赖探头的电子设备。在各种实施例中，该工具使用x射线来照射包围井眼的地层，并且多个探测器用于直接测量被侵入地层体积密度和未被侵入地层体积密度两者。还提供了：探测器，其用于测量井眼间隙使得其他探测器响应针对工具间隙得到补偿；长和超长源距探测器，其设置成与定位在准直钨辐射屏蔽体内的源电磁通信；以及耐磨垫，其设置成使得源和探测器组件可压靠在井眼的侧部上以减少井眼效应。

Density measurement and photoelectricity evaluation of undisturbed formation using X-ray source

A lithologic density tool based on X-ray is provided, which is used to measure the invasion and non invasion formations existing at the same time surrounding the well bore. The tool at least includes the internal length, which includes the probe section, wherein the probe section also includes the X-ray source; at least one radiation measurement detector; at least one source monitoring detector; and multiple probe dependent Electronic equipment. In various embodiments, the tool uses X-rays to irradiate the formation surrounding the wellbore, and multiple detectors are used to directly measure both the bulk density of the invaded formation and the bulk density of the undisturbed formation. A detector is also provided, which is used to measure the well bore clearance so that other detector responses are compensated for the tool clearance; a long and ultra long source distance detector, which is arranged to communicate with the source electromagnetic positioned in the collimated tungsten radiation shielding body; and a wear-resistant pad, which is arranged so that the source and detector components can be pressed against the side of the well bore to reduce the well bore effect.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用X射线源的未被侵入地层密度测量和光电评估
本专利技术总体涉及用于地层密度和光电评估的方法和装置，并且在特定但非限制性实施例中涉及使用X射线源进行未被侵入地层密度测量和光电评估的方法和装置。
技术介绍
测井或井眼测井是对地质地层作准确记录（称为测井）的一项实践，井眼穿过所述地质地层形成路径或管道。在油气井开发的所有阶段期间均执行测井活动：钻井和评估、完井、生产和弃置。油气行业对岩石和流体性质进行记录，以在被井眼横断的地层中找到含烃岩层。测井程序包括将电缆端部上的工具降入井中以测量地层的性质。然后，对这些测量值进行解释，以定位和量化潜在的包含烃的区以及这些区存在的深度。通常在将测井工具拉出井眼时执行测井。经由与地面测井单元的数据连接或使用工具上的存储器单元来实时记录该数据，以产生打印记录抑或电子演示（称为测井），然后将其提供给客户。在钻井期间以及在钻出总深度时，以各种间隔执行测井。密度测井是使用特定的测井工具来沿着井筒长度确定地层的体积密度的一项实践。体积密度是岩石的整体密度，包括形成岩石的矿物质和被封闭在岩石内的孔隙中的流体的密度。应用于井眼壁的基于放射性同位素的源（通常为铯137（137Cs））将伽玛射线发射到地层中，因此这些伽玛射线可被视为与构成地层的原子的电子碰撞的高速粒子。每次碰撞时，伽马射线都将能量损失给电子，并且然后以减少的能量继续。这种类型的相互作用被称为康普顿散射。一定比例的散射的伽马射线到达定位成与源相隔固定距离的探测器，并且被计数以作为对地层密度的指示。康普顿散射碰撞的次数与地层内每单位体积的电子数量或电子密度直接相关。因此，电子密度决定了密度工具的响应。油气行业内的井筒测井作业目前使用放射性同位素以达到随时供应伽玛射线的目的，所述伽玛射线被用于评估包围井眼的地质地层。放射性同位素在油田作业内的使用（诸如，这种源的生产、物流、处理、操作使用和处置）受法规的控制。由于与偶然地抑或有意地通过放射性材料跨越人口密集地区直接扩散或经由引入食物链中而间接地对人类造成伤害的可能性相关联的风险，这种同位素跨越地理和政治边界的运输受到严格的管制和控制。然而，由于直到现在还没有用于该技术的可行替代物，因此容许了这种同位素的使用。当从商业到健康、安全和环境来考虑井筒测井的作业周期的所有方面时，用不利用放射性材料的装置和方法代替放射性同位素的能力拥有许多关键优势。137Cs在油田作业内的使用通过政府法规、出口条约和禁运被控制。一般来说，在打算使用这种同位素的国家中，这种同位素在核反应堆中生产。由于与偶然地抑或有意地通过放射性材料跨越人口稠密地区直接扩散或经由引入食物链中而间接地对人类造成伤害的可能性相关联的风险，这种同位素跨越地理和政治边界的运输受到严格的管制和控制。进入人体之后，137Cs一般遍及全身均匀地分布，其在肌肉组织中表现出较高浓度并且在骨骼中表现出较低浓度。137Cs的生物学半衰期约为70天。犬类实验表明，每公斤0.0038居里的单一剂量在3周内致死。油田中的密度测井作业通常使用1.1居里的137Cs，其相当于重量为0.012克的材料的小体积。137Cs伽玛射线源的不当处理会导致放射性同位素的释放和随之而来的辐射损伤。已被装在金属壳体中的铯伽玛射线源可能在废金属到达熔炉的途中与废金属混合，从而导致产生受放射性污染的钢。在油田作业中，同位素可能由于测井工具的破损而被丢失到井中并有不可挽回的风险。这种事件会导致井封闭，或采取措施来确保放射性材料不会从井循环或渗透出来。事实上，直接污染和油田工人的暴露的危险水平的风险并不罕见。尽管全面的控制措施已到位，但在油田作业期间将始终存在与使用高度放射性同位素相关联的风险—除非可以引入可行的无同位素的选项。正如放射性材料的性质一样，材料的半衰期也决定其使用寿命。尽管对密度测井工具进行校准以考虑同位素活性的降低，但是同位素的使用寿命有些短。在30年的时段之后，137Cs源将仅产生其初始伽马射线输出的一半。结果是，需要每隔一段时间更换基于同位素的源，并且处理掉较旧的同位素。该处理要求必须采取与普通核废料（诸如，在核电站产生作为废品的核废料）的预防措施相似的预防措施。然而，没有现有技术教导如下能力：增加密度探测器的轴向偏移以达到避开被泥浆侵入区的目的，从而提高岩性密度测量的准确性并减轻泥浆比重和地层孔隙度对岩性密度测量的影响。例如，授予Teague等人的US7,675,029教导了使用x射线装置以借助于准直探测器来使用来自X射线源的反向散射辐射来产生井眼中的目标物体的二维图像，但是未能公开使用x射线装置的增加的输出以使更长偏移探测器能够实现对地层的未被侵入区的分析的方法。也没有公开通过针对给定的探测器体积将PMT的数量加倍来增加探测器体积内的可允许计数率的方法以及使用X射线源来直接测量地层的光电性质。Wraight等人的US7,564,948公开了在密度测井期间用作化学源的替代物的X射线源、连同布置设备和相关联的电源的各种装置，并且还公开了如下装置：该装置对来自X射线源的初级射束进行滤波，使得可以通过参考探测器来探测经滤波的双峰谱，该参考探测器被用于直接控制（反馈）x射线管电压和电流以达到稳定的目的。然而，该参考文献仅教导了具有栅格的紧凑型x射线装置（双极）、电源（其为被卷成圆柱体（在两个铁氟龙圆柱体之间）的Cockcroft-Walton，以节省空间）以及前述经滤波的参考探测器方法。也没有公开以下方法和装置：使用x射线装置的增加的输出以使更长偏移探测器能够实现对地层的未被侵入区的分析、通过针对给定的探测器体积将PMT的数量加倍来增加探测器体积内的可允许计数率以及使用X射线源来直接测量地层的光电性质。授予Teague的US8,481,919教导了以下装置：该装置通过连续增加DC参考并产生高电势场控制表面来产生并控制控制双极抑或单极x射线管所必需的电功率以达到在储层测井中代替化学源的目的。该参考文献还教导在源上的可移动/可操纵的射束硬化滤波器和旋转灯塔（light-house）准直、以及在井下x射线发生器中使用包括SF6的气体绝缘物作为电绝缘物。然而，该参考文献未能公开以下方法：使用x射线装置的增加的输出以使更长偏移探测器能够实现对地层的未被侵入区的分析。该参考文献也未能公开通过针对给定的探测器体积将PMT的数量加倍来增加探测器体积内的可允许计数率以及使用X射线源来直接测量地层的光电性质。
技术实现思路
提供了一种用于测量包围井眼的同时存在的被侵入地层和未被侵入地层的基于x射线的岩性密度工具，该工具至少包括内部长度，该内部长度包括探头区段，其中，所述探头区段还包括X射线源；至少一个辐射测量探测器；至少一个源监控探测器；以及多个依赖探头的电子设备。根据本专利技术的一些方面，该工具使用x射线来照射包围井眼的地层，并且多个探测器被用于直接测量被侵入地层体积密度和未被侵入地层体积密度两者。还提供了：探测器，其用于测量井眼间隙（standoff）使得其他探测器响应可针对工具间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于x射线的岩性密度工具，其用于测量包围井眼的同时存在的被侵入地层和未被侵入地层，所述工具包括：/n内部长度，所述内部长度包括探头区段，其中，所述探头区段还包括X射线源；至少一个辐射测量探测器；至少一个源监控探测器；以及多个依赖探头的电子设备。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170228 US 62/464426;20180108 US 62/6148101.一种基于x射线的岩性密度工具，其用于测量包围井眼的同时存在的被侵入地层和未被侵入地层，所述工具包括：
内部长度，所述内部长度包括探头区段，其中，所述探头区段还包括X射线源；至少一个辐射测量探测器；至少一个源监控探测器；以及多个依赖探头的电子设备。


2.根据权利要求1所述的工具，其还包括多个工具逻辑电子设备和PSU。


3.根据权利要求1所述的工具，其中，所述工具使用x射线来照射包围井眼的所述地层，并且多个探测器被用于直接测量被侵入地层体积密度和未被侵入地层体积密度两者。


4.根据权利要求1所述的工具，其还包括探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·蒂格，罗伯特·斯隆，
申请(专利权)人：菲利普·蒂格，罗伯特·斯隆，
类型：发明
国别省市：美国;US