一种用于可控井下产生离子辐射(12)的设备，该设备包括：被布置在电绝缘真空容器(9)的第一端部(7a)中的至少一热离子发射器(11)，以及被布置在电绝缘真空容器(9)的第二端部(7b)中的轻子靶(6)；热离子发射器(11)被连接到一系列串联连接的负电势增加元件(141、142、143、144)，所述电势增加元件(141、142、143、144)中的每一个被布置为通过转换施加的驱动电压(VAC)来增加施加的直流电势(δV0，δV1，δV1+2，...，δV1+2+3)，并且将增加的负直流电势(δV1，δV1+2，...，δV1+2+3+4)以及驱动电压(VAC)传输到一系列串联连接的元件(141、142、143、144、5)中的下一个单元，并且离子辐射(12)超过200keV且其能谱分布的主要部分处于康普顿范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不使用放射性化学同位素的可控井下产生离子辐射的设备和方法描述了一种用于可控井下产生离子辐射的设备，更具体地，其特征在于该设备包括至少一个热离子发射器，该至少一个热离子发射器被布置在电绝缘真空容器的第一端部；以及轻子靶(target)，该轻子靶被布置在电绝缘真空容器的第二端部；热离子发射器连接到一系列串联连接的负电势增加元件，所述电势增加元件中的每一个被布置为通过转换施加的驱动电压来增加施加的直流电势，并且将增加的负直流电势以及所述驱动电压传输到所述一系列串联连接的元件中的下一个单元，并且离子辐射超过200keV，该离子辐射的能谱分布的主要部分位于康普顿范围内。在对于井下材料组成的井眼测井和数据获取中，现在广泛使用放射性同位素。利用现有技术，不能够使用能够产生代替在井眼的测井操作等中使用的传统放射性同位素的发射的能量所需的光子能量的非放射性系统，也就是说，不能使用具有大于200keV的X射线/伽马辐射并且被布置为在具有小于4" (IOlmm)的直径的外壳内的设备。如今，容纳测井设备的外壳的典型的最大直径处于35/8" (92mm)或者更小的量级。同位素的发射速率以及强度与其放射性半衰期相关。为了减少记录在统计上可靠的检测到的次级光子的量所需要的时间，同位素必须具有相应短的半衰期，尽可能地使用更大量的材料来增加输出。这导致成本和安全性上难以平衡；测井操作的时间越长，与设施相关的成本(诸如钻井机时间)和/或生产的损耗越高；并且测井操作的时间越短，与所使用的同位素相关的风险越大，并且当处理同位素时，必须采用更加更广泛的安全预防措施。本专利技术的目的在于补偿或者减少现有技术中的至少一个缺陷，并且至少提供对于现有技术的有用的替代。通过在以下的描述和其后的权利要求书中描述的技术特征实现该目的。在密集测井、钻井时的测井、钻井时的测量期间以及井操作的测井期间，在不使用高放射性化学同位素的情况下在井眼等中“根据需要”产生X射线/伽马辐射形式的高能量辐射的能力在石油和天然气工业中将是非常有利的。在下文中，将使用术语“轻子”。轻子来源于希腊语λ ε π τ ν其意指“小”或者 “薄”。在物理学中，如果粒子具有1/2自旋，并且不经历色能(colour power)，则该粒子是轻子。轻子形成基本粒子的族。已知12种类型的轻子，其中3种是物质粒子(电子、μ子和tau轻子)，三种中微子，以及它们相应的6种反粒子。所有已知的带电轻子具有单个负电荷或者单个正电荷(取决于其是粒子还是反粒子)并且所有中微子和反中微子是电中性的。通常，同一类型的轻子的数量(电子和电子中微子；μ子和μ中微子；tau子和tau中微子)在粒子相互作用时仍保持相同。这已知为轻子数守恒。在石油和天然气工业中与放射性同位素相关联的当前控制、后勤、处理和安全措施需要高成本，并且不需要使用放射性化学同位素而是可以“根据需要”产生等效辐射的系统将消除与处理同位素相关的很多控制和后勤成本。作为由于引入了反恐预防使得对高放射性化学同位素的储存、使用和移动施加更加全面的控制的结果，与工业中日常使用的数千种同位素材料相关的安全和后勤的成本极大地增加。本专利技术提供一种设备和方法，其使得能够通过在相反极化的高电势的两个电极之间加速轻子，利用辐射输出产生具有康普顿范围内的能谱分量的X射线/伽马辐射，其中每个电极通过电势增加级系统而被维持在可控电势处，所述级被布置为允许在具有小于 4" (IOlmm)的截面大小的电接地的并且优选地为筒状的外壳中产生和控制非常高的电压 (高于100000V)。因此，系统的输出比发射伽马的同位素的输出大很多倍，这导致了在测井操作期间测量满意量的数据所需的时间的显著减小，使得整体时间消耗和成本都得到减小。系统没有使用高放射性同位素，从而消除了与放射性同位素相关的控制、处理和安全例程的需要。所述设备设置有被布置为在不使用诸如钴60或者铯137的高放射性化学同位素的情况下在钻井环境中在需要时产生离子辐射的组件。所述设备包括以下主要组件·模块化系统，用于在具有相对小的直径的接地的优选为筒状的外壳中产生和控制高电势，所述高电势包括正电势和负电势。 用于保持高电势和地之间电分离的系统，该系统包括场控制几何结构、加压气体电绝缘材料和爬电抑制支撑几何结构。·使用由偶极子电势形成的电场来朝向轻子靶加速轻子的系统。·靶和轻子流几何结构，该结构使得以围绕设备的纵向轴旋转对称的径向发射方式产生离子辐射。本专利技术更具体地涉及一种用于可控井下产生离子辐射的设备，其特征在于，该设备包括至少一热离子发射器，该至少一热离子发射器被布置在电绝缘真空容器的第一端部中，以及轻子靶，该轻子靶被布置在电绝缘真空容器的第二端部中；该热离子发射器连接到一系列串联连接的负电势增加元件，所述电势增加元件中的每一个被布置为通过转换施加的驱动电压增加施加的直流电势，并且将增加的负直流电势以及驱动电压传输到所述一系列串联连接的元件中的下一个单元，并且离子辐射超过200keV，并且该离子辐射的能谱分布的主要部分位于康普顿范围内。真空容器可以是真空管。这极大地减小了真空容器的发射阻力。轻子靶可以形成为旋转对称形状。这改善了从所述设备向外的所有方向上的辐射分布。轻子靶可以形成为锥形。其优点在于热离子发射的随机散射将导致所述设备的整个周围均勻分布的辐射。轻子靶可以基本上由从钨、钽、铪、钛、钼、铜以及呈现出大于55的原子数的元素的非放射性同位素组成的组中选取的材料、合金或者合成物来提供。这实现了辐射能谱的有利部分中更高程度的输出。轻子靶可以连接到一系列串联连接的正电势增加元件，所述电势增加元件中的每4一个被布置为通过转换施加的高频驱动电压增加施加的直流电势，并且将增加的正直流电势以及所述交流电压传输到所述一系列串联连接的元件中的下一个单元。这改善了对电压场几何结构的控制。驱动电压可以是具有高于60Hz的频率的交流电压。由此，能够在对于电流承载组件的较低容量要求的情况下生成给定的能量。可以布置能谱硬化滤波器以从产生的离子辐射中消除部分低能量辐射。由此，滤波从辐射输出中移除噪声。能谱硬化滤波器可以由从铜、铑、锆、银和铝构成的组中选取的材料、合金或者合成物来形成。可以由此生成想要的能谱区域内的辐射。在轻子靶处，可以布置束屏蔽部，该束屏蔽部具有被布置为生成定向控制辐射的一个或者多个孔。由此，可以根据需要对辐射进行定向控制。所述设备可以包括外壳，该外壳被布置为被利用气体形式的电绝缘物质来加压。 这减小了发火花和电闪络的风险。电绝缘物质可以是六氟化硫。六氟化硫具有良好的绝缘性质。外壳可以呈现出不超过101mnK4〃)的截面大小。设备由此良好地适用于所有井下测井环境。每个电势增加元件可以包括被布置为将与其自身的输入电势相等的输入电势施加到下一个电势增加元件的装置。在下文中，将描述在附图中示出的优选实施方式的示例，在附图中附图说明图1示出了穿过根据本专利技术的设备的第一双极性示例性实施方式的纵向截面，热离子发射器和轻子靶被连接到各系列电势增加元件，并且图1示出了显示在增加元件系列中的每个级的电势的曲线图；图2中的a)示出了铯137化学同位素的典型发射能谱；图2中的b)示出了当-350000V的电流电势施加到热离子发射器并且+350000V 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：菲尔·蒂格，
申请(专利权)人：拉滕特公司，
类型：发明
国别省市：
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