一种随钻方位居中伽马测井仪

技术领域

本发明属于石油天然气钻探领域，尤其是一种随钻方位居中伽马测井仪。

背景技术

随钻方位伽马测井技术可实现实时判断钻头所在储集层边界位置，以及时调整钻进轨迹，保证钻头尽可能在有利储层内钻进，达到提高钻进速度、油气产量和采收率的目的。随钻伽马成像测井技术采用多个伽马探测器，针对不同井眼的产品有4.75in、6.75in、8.25in、9.5in仪器(适用于5.75in或更大尺寸的井眼)，能够实时探测和传输方位伽马数据，测量结果带有方位特性，不仅能识别岩性、计算泥质含量等常规参数外，还能通过对实时传输的方位探测的地层伽马数据进行成像处理及实时分析，结合其他资料指导水平井施工，可较好地进行地质导向。

但随着环境恶劣地区油气勘探开发难度加大和成本上升，低产井及老井改造变得越来越重要。小井眼侧钻井技术具有降低勘探开发综合成本、满足勘探开发需要和有利于保护环境这三大优点，适用于一切非高产开发井及老井改造的探区。由于小井眼(3.5in)的仪器无法采用侧壁安装实现方位测量，传统的单一伽马晶体探测器不具有方位特性，因此适用小井眼的随钻方位伽马仪器亟待研发。

发明内容

本发明的目的在于克服小井眼(3.5in)的仪器无法采用侧壁安装实现方位测量的缺点，提供一种随钻方位居中伽马测井仪。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种随钻方位居中伽马测井仪，包括扶正器组件、承压外壳和过渡接头，扶正器组件和过渡接头分别设在承压外壳的两端；

承压外壳内设有减震器组件、方位特性伽马晶体、电路骨架和防转总成，减震器组件一端与扶正器组件相连，另一端与方位特性伽马晶体相连，方位特性伽马晶体的另一端与电路骨架相连，电路骨架的另一端与防转总成相连，防转总成的另一端与过渡接头相连；

方位特性伽马晶体由晶体和位于晶体的柱状铅屏蔽体组成，所述柱状铅屏蔽体上开设有70°-180°的开窗角度。

进一步的，方位特性伽马晶体和电路骨架的外围均设有密封圈，采用挤压的方式固定在承压外壳内。

进一步的，预设开窗角度为73°。

进一步的，预设开窗角度为90°。

进一步的，过渡接头为软连线，用于与其它仪器扶正器组件进行连接。

进一步的，承压外壳的材质为钛钢。

进一步的，屏蔽体的材质为钨镍铁合金、铅或镉。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的随钻方位居中伽马测井仪，可居中安装在不同规格的钻铤水眼中，可配接外径为3.5in、4.75in、6.75in的钻铤；通过在传统居中伽马测井仪用的晶体探测器增加带有开窗的柱状屏蔽材料，使得探测器在开窗的方向的测量地层自然伽马效率高于屏蔽方向，实现了居中式安装的随钻伽马仪器具有方位特性。

进一步的，分析开窗角度为73°、90°时，开窗方向对计数率的贡献是屏蔽方向的1.30、1.33倍，其方位分辨率分别达到76°、84°，基本具有方位的识别特性。

进一步的，承压外壳的材质为钛钢时，在保证机械承压的前提下，可使得伽马射线在承压外壳上的损失降为最低。

附图说明

图1为本发明的结构图，其中，图1(a)为外观图，图1(b)为剖视图；

图2为方位特性伽马晶体的结构示意图；

图3为开窗角度73°仪器旋转360°伽马计数率变化关系；

图4为开窗角度73°仪器旋转360°伽马计数率微分几何因子；

图5为开窗角度73°仪器旋转360°伽马计数率积分几何因子；

图6为开窗角度90°仪器旋转360°伽马计数率变化关系；

图7为开窗角度90°仪器旋转360°伽马计数率微分几何因子；

图8为开窗角度90°仪器旋转360°伽马计数率积分几何因子；

图9为不同材质的承压外壳对伽马探测器计数率的影响图。

其中：1-扶正器组件；2-减震器组件；3-承压外壳；4-方位特性伽马晶体；5-电路骨架；6-防转总成；7-过渡接头。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，图1(a)、图1(b)分别为带方位特性的居中伽马测井仪外观图和剖视图，本发明的带方位特性的居中伽马测井仪包括扶正器组件1、承压外壳3和过渡接头7，扶正器组件1和过渡接头7分别位于承压外壳3的两端；承压外壳3内设有减震器组件2、方位特性伽马晶体4、电路骨架5和防转总成6，减震器组件2一端与扶正器组件1相连，另一端与方位特性伽马晶体4相连，方位特性伽马晶体4的另一端与电路骨架5相连，电路骨架5的另一端与防转总成6相连，防转总成6的另一端与过渡接头7相连；扶正器组件1内部安装有密封塞组件；减震器组件2具有轴向伸缩性，方位特性伽马晶体4和电路骨架5的外围均设有密封圈，采用挤压的方式固定在承压外壳3内；防转总成6具有膨胀特性，将电路骨架5锁定在承压外壳3内；过渡接头7为软连线，有一定伸缩性，用于与其它仪器扶正器组件进行连接。

参见图2，图2为方位特性伽马晶体的结构示意图，方位特性伽马晶体4包括晶体02和屏蔽体01，开窗的柱状铅屏蔽体设在晶体外，屏蔽体的开窗角度03选取73°、90°，之后进行仿真测试，放射源为自然伽马的点状源。

将随钻方位居中伽马测井仪居中安装在钻铤内旋转一周，记录探测器计数数据处理如图3-8所示，图3、图6为仪器在旋转一周后，仪器计数率的方位特性关系，图4、图7为不同角度时对计数率的贡献，图5、图8表示为不同角度对计数率积分，可以看出开窗角度为73°时，开窗方向的计数率是屏蔽方向的1.30倍，仪器的方位分辨率为76°；开窗角度为90°时，开窗方向计数率是屏蔽方向的1.33倍，仪器的方位分辨率为112°。基于上述仿真结果，将方位特性伽马晶体的开窗角度设置为73°，开窗长度与晶体长度一致。

对不同材质的承压外壳进行伽马射线接收试验，结果参见图9，本底为在不安装承压外壳时，测试探测器接收到的大自然的伽马计数，从图9中可以看出钛钢的计数效果最好，可以有效减少伽马射线的损失。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。