π油藏监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种π油藏监测仪，包括从上至下依次相连的通讯节、发射/接收节、控制节。通讯节包括通讯节电源装置，其向AD转换器和通讯节CPU供电，AD转换器连接通讯节CPU。发射/接收节包括中子管，其由灯丝电源、靶高压发生器、离子源电源供电，热中子接收机连接AD转换器。控制节包括控制节电源装置，其向控制节CPU、灯丝电源、靶高压发生器供电装置、马达供电装置供电，靶高压发生器供电装置向靶高压发生器供电，马达供电装置经离子源电源供电装置向离子源电源供电，控制节CPU控制靶高压发生器供电装置、马达供电装置、离子源电源供电装置，控制节CPU连接通讯节CPU。本实用新型可准确探测储层油藏情况，确定剩余油饱和度。
【专利说明】π油藏监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于监测储层的剩余油饱和度的π油藏监测仪，属于石油测井【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着油田的开发，目前国内大部分油田已进入开发中后期，地下情况日趋复杂，无论是二次采油还是三次采油都必须要及时了解油层的动态变化情况，即油层水淹程度和油藏内油、气、水的分布状况等，以提高储层采收率，这就需要有剩余油饱和度这一储层参数作为依据，于是剩余油监测及挖潜成为了地质家们普遍关心的问题。
[0003]剩余油饱和度测井技术起源于20世纪70年代，主要涉及单探头碳氧比能谱测井技术，该技术80年代引进我国后，在油田开发过程中，解决了大量储层评价的难题，效果十分显著，为油田开发做出了巨大贡献。但是，单探头碳氧比能谱测井技术本身存在如下缺陷:1、单探头探测无法有效校正井眼环境对伽马射线所造成的影响，使得俘获伽马射线的精确性降低；2、单探头探测只可对短距离范围内的地层进行热中子俘获伽马射线的能量分析，而不能对长距离或超长距离范围内的地层进行热中子俘获伽马射线的能量分析，因此，也就无法得出可代表地层整个截面的储层参数，从而无法对整个储层的油藏情况(油、气、水的分布状况)进行准确、全面的分析。
[0004]由此可见，设计出一种可准确、全面、有效地评价储层油藏情况的技术方案是目前急需解决的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种π油藏监测仪，该π油藏监测仪可对储层的油藏情况进行准确探测，确定出剩余油饱和度参数，以提高储层采收率。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0007]一种π油藏监测仪，其特征在于:它包括从上至下依次组装相连的通讯节、发射/接收节、控制节，其中:
[0008]通讯节包括通讯节电源装置、AD转换器、通讯节CPU和电压震荡器，电压震荡器接收地面系统输送的直流电压，电压震荡器的交流输出端与通讯节电源装置的交流输入端连接，通讯节电源装置向AD转换器和通讯节CPU供电，AD转换器用于接收地面系统发送的探测指令，AD转换器的数字输出端与通讯节CPU的相应10端连接，通讯节CPU用于将探测结果传送给地面系统；
[0009]发射/接收节包括中子管、热中子接收机，灯丝电源、靶高压发生器、离子源电源给中子管供电，热中子接收机的输出端与AD转换器的模拟输入端连接；
[0010]控制节包括控制节电源装置、控制节CPU，控制节电源装置的交流输入端与电压震荡器的交流输出端连接，控制节电源装置向控制节CPU、灯丝电源、靶高压发生器供电装置、马达供电装置供电，且马达供电装置接收地面系统输送的直流电压，靶高压发生器供电装置的输出端与靶高压发生器的供电端连接，马达供电装置的输出端经离子源电源供电装置与离子源电源的供电端连接，控制节CPU的控制指令输出端分别与靶高压发生器供电装置、马达供电装置、离子源电源供电装置的指令接收端连接，控制节CPU的指令传送端与通讯节CPU的相应10端连接。
[0011]所述热中子接收机包括短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器、前置放大器，短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器的输出端分别经由前置放大器与所述AD转换器的模拟输入端连接。
[0012]所述靶高压发生器包括变压器、N级倍增器，所述靶高压发生器供电装置的输出端依次经变压器、N级倍增器与所述中子管的靶高压供电端连接。优选地，所述N级倍增器为18级倍增器。
[0013]所述灯丝电源、所述靶高压发生器、所述离子源电源的检测信号传送端还可分别与所述控制节CPU的相应10端连接。
[0014]本实用新型的优点是:
[0015]本实用新型是一种脉冲中子测井仪器，可对储层油藏情况(油藏内油、气、水的分布状况等)进行准确探测，确定出剩余油饱和度这一油田开发后的关键储层参数，进而为剩余油的分布规律研究、层内水淹差异研究、含气层位和油水界面识别、堵水层位确定、岩性判断等提供依据，以提高储层采收率，适用于老井挖潜、大斜度井和水平井等的生产测井中。
[0016]本实用新型测量精度高，工作稳定、可靠，成本低，非工作状态时无放射性，存放、运输无危险。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的构造示意图。
[0018]图2是本实用新型的连接示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2，本实用新型π油藏监测仪包括从上至下依次组装相连的通讯节10、发射/接收节20、控制节30，其中:
[0020]通讯节10包括通讯节电源装置11、AD转换器13、通讯节CPU 14和电压震荡器12，电压震荡器12接收地面系统(图中未示出)输送的直流电压(150V)，进行直流转交流处理，即电压震荡器12的直流输入端与地面系统的直流供电装置的输出端连接，电压震荡器12的交流输出端与通讯节电源装置11的交流输入端连接，通讯节电源装置11将交流电压转换且降压为相应直流电压后向AD转换器13和通讯节CPU 14供电，即通讯节电源装置11的输出端与AD转换器13、通讯节CPU 14的供电端连接，AD转换器13用于接收地面系统发送的探测指令，即AD转换器13的模拟输入端与地面系统的工控机的相应传送端连接，ADR换器13的数字输出端与通讯节CPU 14的相应10端连接，通讯节CPU 14用于将探测结果传送给地面系统，即通讯节CPU 14的信号传输端与地面系统的工控机的相应接收端连接；
[0021]发射/接收节20包括灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22、中子管24、热中子接收机25，灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22给中子管24供电，即灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22的输出端分别与中子管24的灯丝供电端、靶高压供电端、离子源供电端连接，靶高压发生器21提供lOOkV直流电压，离子源电源22提供频率为lkHz/10kHz、2kV直流脉冲电压，灯丝电源23提供小于2V的直流电压，中子管24用于向地层50发射中子束流，热中子接收机25用于接收中子束流与井眼周围及地层中的原子核发生相互作用后产生的热中子信号，热中子接收机25的输出端与AD转换器13的模拟输入端连接；
[0022]控制节30包括控制节电源装置31、控制节CPU 35、靶高压发生器供电装置34、离子源电源供电装置32、马达供电装置33，控制节电源装置31的交流输入端与电压震荡器12的交流输出端连接，控制节电源装置31将交流电压转换且降压为相应直流电压后向控制节CPU 35、灯丝电源23、靶高压发生器供电装置34、马达供电装置33供电，即控制节电源装置31的输出端分别与灯丝电源23、靶高压发生器供电装置34、马达供电装置33、控制节CPU 35的供电端连接，且马达供电装置33接收地面系统输送的、用于驱动其运行的直流电压(150V)，靶高压发生器供电装置34的输出端与靶高压发生器21的供电端连接，马达供电装置33的输出端经离子源电源供电装置32与离子源电源22的供电端连接，控制节CPU35的控制指令输出端分别与靶高压发生器供电装置34、马达供电装置33、离子源电源供电装置32的指令接收端连接，控制节CPU 35的指令传送端与通讯节CPU 14的相应10端连接。
[0023]在实际设计中，热中子接收机25可包括短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器、前置放大器，短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器的输出端分别经由前置放大器与AD转换器13的模拟输入端连接。短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器分别由Nal晶体和相应级数的光电倍增管构成。
[0024]在本实用新型中，短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器这三种探测器的设计，一方面使得本实用新型可对俘获到的伽马射线受其它因素所造成的影响进行有效校正，以提高探测精确性，另一方面，使得本实用新型不仅可对短距离范围内的地层进行热中子俘获伽马射线的能量分析，还可对长距离、超长距离范围内的地层进行热中子俘获伽马射线的能量分析，因此，本实用新型得到的储层参数可代表地层整个截面的油藏情况，即可实现对整个储层的油、气、水的分布状况进行准确、全面的分析。
[0025]在实际设计中，靶高压发生器21可包括变压器、N级倍增器，靶高压发生器供电装置34的输出端依次经变压器、N级倍增器与中子管24的靶高压供电端连接。优选地，N级倍增器可为18级倍增器。
[0026]如图2，灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22的检测信号传送端还可分别与控制节CPU 35的相应10端连接。
[0027]在本实用新型中，地面系统为公知系统，其包括直流供电装置、工控机等，其具体构成不在这里详述。
[0028]在本实用新型中，通讯节电源装置11、AD转换器13、通讯节CPU 14、电压震荡器
12、中子管24、短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器、灯丝电源23、离子源电源22、控制节电源装置31、控制节CPU 35、靶高压发生器供电装置34、马达供电装置33、离子源电源供电装置32为本领域的已有器件或装置，属于本领域技术人员熟知的技术，故其具体构成不在这里详述。
[0029]在实际制造中，本实用新型的外径可设计为43mm，因此其可在内径为48.3?311mm的油管或套管内进行测井。本实用新型在没有保温瓶的情况下，其可达到:耐压20000psi，耐温 350。F(175。。)。
[0030]本实用新型可设计有多种测量模式，其中的C/0(脉冲中子能谱碳氧比)测量模式和PNC(脉冲中子俘获)测量模式为最重要的两个模式。
[0031]在C/0测量模式下，中子管24对地层50发射的脉冲电压频率为10kHz，一个测量时序为100ms，前95ms包括950个脉冲，每100 μ s发射一个脉冲，用于记录非弹性散射能谱和俘获能谱，而后5ms(96ms?100ms)用于测量本底谱，本底谱是校正俘获能谱、非弹性散射能谱和测谱时间的重要依据。短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器分别探测非弹性散射能谱、俘获能谱、本底谱，将这些能谱信息传送给通讯节CPU 14，由通讯节CPU 14处理转换为有用的元素比，如C/0、非弹性Ca/S1、俘获Si/Ca等，以准确计算出剩余油饱和度。
[0032]在PNC测量模式下，中子管24对地层50发射的脉冲电压频率为1kHz，由28个脉冲组成的脉冲系列和衰减周期构成，一个脉冲的持续时间大约是60 μ s，用于记录非弹性散射能谱和俘获能谱，每个衰减周期的持续时间为1ms，即在28ms?32ms时测量本底谱。短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器分别探测非弹性散射能谱、俘获能谱、本底谱，将这些能谱信息传送给通讯节CPU 14，由通讯节CPU 14进行相应处理后得到剩余油饱和度。在该测量模式下记录的非弹性能谱和俘获能谱还可以对其他模式进行背景校正。并且，该测量模式可得到经过井眼和散射校正后的地层俘获截面曲线等。
[0033]不论是哪种测量模式，本实用新型的工作过程和工作原理为:
[0034]将本实用新型置于油管或套管内后，下放到井内进行测井。
[0035]地面系统下达的探测指令经AD转换器13进行模数转换后传送给通讯节CPU 14，继而由通讯节CPU 14传送给控制节CPU 35，以使控制节CPU 35根据接收的指令信息，控制靶高压发生器供电装置34、马达供电装置33、离子源电源供电装置32工作。
[0036]灯丝电源23接收控制节电源装置31输出的12V直流电压，进行降压后向中子管24内的灯丝提供小于2V的直流电压。
[0037]控制节电源装置31向靶高压发生器供电装置34输出12V直流电压，由靶高压发生器供电装置34进行升压后向靶高压发生器21输送175V直流电压，最终由靶高压发生器21继续进行升压处理，以向中子管24内的氚靶提供lOOkV直流的工作靶压。
[0038]控制节电源装置31向马达供电装置33输出12V直流电压，且马达供电装置33接收地面系统输送来的直流电压(150V)，驱动马达供电装置33工作，进行升压后向离子源电源供电装置32输送相应直流电压(0?175V可调)，然后由离子源电源供电装置32继续进行升压处理与频率设定，而后向离子源电源22输送相应频率的750V直流电压，最终由离子源电源22继续进行升压处理，以向中子管24内的离子源提供2kV直流脉冲电压，输出的直流脉冲电压的频率决定了中子管24最终发射中子束流的方式。
[0039]于是，中子管24产生满足产额等要求的中子束流(14MeV的高能快中子)，向地层50发射。中子管24发射出的中子束流射入地层50后，与井眼周围及地层中的原子核发生互相作用，产生热中子信号，被热中子接收机25的三个探测器探测到，进行相应处理后再经AD转换器13进行模数转换后传送给通讯节CPU 14，由通讯节CPU 14进行相应分析与处理后得出最终的探测结果，以将该探测结果上传回地面系统，进行进一步的处理分析，得到剩余油饱和度等储层参数数据。
[0040]在本实用新型中，中子管24是产生中子的关键部件，包括离子源、灯丝、氚靶，它利用(D，T)反应，产生高能中子，即其内的离子源产生D+离子，在靶高压的加速下，轰击氚靶，产生快中子，中子能量为14MeV。
[0041]在进行中子产额调节时，先加载离子源的阳极电压，再加载灯丝的电压，待离子流稳定在规定电压值范围内时，逐渐提高氚靶的靶压，以使中子产额达到测井要求。
[0042]在测井过程中，灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22会实时将自身状态信号传送给控制节CPU 35，然后控制节CPU 35将接收的状态信号(监测结果)传送给通讯节CPU 14，以使通讯节CPU 14将监测结果上传回地面系统，实现对灯丝电源23、靶高压发生器21、离子源电源22运行情况的监测。
[0043]本实用新型的优点是:
[0044]本实用新型是一种脉冲中子测井仪器，可对储层油藏情况(油藏内油、气、水的分布状况等)进行准确探测，确定出剩余油饱和度这一油田开发后的关键储层参数，进而为剩余油的分布规律研究、层内水淹差异研究、含气层位和油水界面识别、堵水层位确定、岩性判断等提供依据，以提高储层采收率，适用于老井挖潜、大斜度井和水平井等的生产测井中。
[0045]本实用新型测量精度高，工作稳定、可靠，成本低，非工作状态时无放射性，存放、运输无危险。
[0046]以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
【权利要求】
1.一种H油藏监测仪，其特征在于:它包括从上至下依次组装相连的通讯节、发射/接收节、控制节，其中: 通讯节包括通讯节电源装置、AD转换器、通讯节CPU和电压震荡器，电压震荡器接收地面系统输送的直流电压，电压震荡器的交流输出端与通讯节电源装置的交流输入端连接，通讯节电源装置向AD转换器和通讯节CPU供电，AD转换器用于接收地面系统发送的探测指令，AD转换器的数字输出端与通讯节CPU的相应1端连接，通讯节CPU用于将探测结果传送给地面系统； 发射/接收节包括中子管、热中子接收机，灯丝电源、靶高压发生器、离子源电源给中子管供电，热中子接收机的输出端与AD转换器的模拟输入端连接； 控制节包括控制节电源装置、控制节CPU，控制节电源装置的交流输入端与电压震荡器的交流输出端连接，控制节电源装置向控制节CPU、灯丝电源、靶高压发生器供电装置、马达供电装置供电，且马达供电装置接收地面系统输送的直流电压，靶高压发生器供电装置的输出端与靶高压发生器的供电端连接，马达供电装置的输出端经离子源电源供电装置与离子源电源的供电端连接，控制节CPU的控制指令输出端分别与靶高压发生器供电装置、马达供电装置、离子源电源供电装置的指令接收端连接，控制节CPU的指令传送端与通讯节CPU的相应1端连接。
2.如权利要求1所述的η油藏监测仪，其特征在于: 所述热中子接收机包括短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器、前置放大器，短源距探测器、长源距探测器、超长源距探测器的输出端分别经由前置放大器与所述AD转换器的模拟输入端连接。
3.如权利要求1所述的η油藏监测仪，其特征在于: 所述靶高压发生器包括变压器、N级倍增器，所述靶高压发生器供电装置的输出端依次经变压器、N级倍增器与所述中子管的靶高压供电端连接。
4.如权利要求3所述的π油藏监测仪，其特征在于: 所述N级倍增器为18级倍增器。
5.如权利要求1所述的η油藏监测仪，其特征在于: 所述灯丝电源、所述靶高压发生器、所述离子源电源的检测信号传送端分别与所述控制节CPU的相应1端连接。
【文档编号】E21B49/00GK204060686SQ201420475593
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】陈为民 申请人:北京捷威思特科技有限公司