[发明专利]用于闪烁型辐射探测器的气密封包装和中子屏蔽物

说明书

技术领域

本发明一般性地涉及用于测井仪的闪烁型辐射探测器领域。更具体地，本发明涉及不同形式的用于此类探测器的辐射屏蔽物，以减少除了意图探测的特定辐射事件以外的辐射探测。

背景技术

在本领域中，测量发源于井眼周围地下地层的辐射现象的各种测井仪是众所周知的。这类测井仪可以在铠装电缆的端部、在管柱或挠性油管或其它输送装置上插入井眼。一些形式的这类测井仪包括高能中子源。配置该中子源，以向井眼周围的地层中发射中子。该中子源可以是包括放射性同位素(如混合有铍粉的镅-241)的“化学”源。其它中子源为电控的加速器，例如发射连续的中子流或者持续时间受控的中子“脉冲串”进入地层的氘-氚或氘-氘加速器。

这类测井仪包括一个或多个辐射探测器，通常为闪烁计数器。闪烁计数器包括晶体，该晶体由对进入其中的辐射敏感的材料制得。该材料在与辐射相互作用时发出少量可见光、红外光或紫外光的闪光。通常闪光的振幅与沉积辐射(deposited radiation)的能量有关。转换放大器(converter and amplifier)，例如光电倍增器，与晶体光学耦合，并且经布置以产生对应于各辐射探测事件的可探测的电脉冲。授权给Srivastava等人的美国专利7084403描述了用于闪烁探测器晶体的各种不同材料，包括它们各自的优缺点。

已知特别有用的一类测井仪，其商标为RST，是本发明受让人的商标。该测井仪及其最近改进的装置包括加速器型中子源，该中子源向井眼周围的地层中发射持续时间受控的高能中子脉冲串。在该测井仪中布置一个或多个闪烁型辐射探测器，以探测中子和周围地层相互作用所产生的γ射线。为了使该测井仪提供接近代表周围地层性质的测量结果，希望使一个或多个辐射探测器屏蔽掉来自中子源的中子以及来自与地层和井眼内物质相互作用的中子的直接照射。这些中子在辐射探测器中可能引起与希望评价的地层性质无关的情形。

用于闪烁探测器的某些材料，如上面引用的‘403专利中所述的材料，具有这样的物理特征，例如其是吸湿的并且容易因机械冲击和振动而损坏，使得需要如此安装闪烁晶体，以减小潮湿、冲击和振动对其造成的影响。还需要赋予这种安装以适当的辐射屏蔽性质，使辐射探测器主要对关注的辐射事件敏感，而对其它的辐射事件相对不敏感。

发明内容

根据本发明的一个方面，测井仪包括经布置以轰击测井仪周围地层的高能中子源。在该测井仪中布置有对高能中子与地层相互作用所产生的γ射线敏感的闪烁体(scintillator)。中子屏蔽材料包围该闪烁体。中子减速器包围中子屏蔽材料。放大器和闪烁体光学耦合。

根据本发明的另一方面，中子活化γ射线测井的方法包括用高能中子轰击地下地层。地下地层发出的中子在靠近闪烁体处减速。减速的中子在减速位置和闪烁体之间被吸收。在闪烁体处探测因地下地层与中子相互作用而从地下地层发出的γ射线。

通过随后的说明和所附权利要求书，可以清楚本发明的其它方面和优点。

附图说明

图1显示了在井眼中的核辐射测井仪的实例。

图2更详细地显示了(例如来自图1测井仪的)辐射探测器的实例。

图3显示了辐射探测器的另一实例。

图4显示了中子和γ射线探测器组合的实例。

图5显示了辐射探测器中包围光电倍增器的另一中子屏蔽物的实例。

图6和图7显示了具有中子屏蔽物的密封、防震安装布置的实例。

具体实施方式

图1显示了用于井眼中时的示例性测井仪12。测井仪12包括通常为细长状的外壳14，配置该外壳14以便沿钻入地下地层24的井眼22移动。外壳14可由不锈钢、钛或类似材料制成，其具有选定的壁厚以防止在井眼22中的流体(未示出)净压力下压坏。测井仪12通过铠装电缆15可沿井眼22移动。电缆15可通过本领域已知的绞盘26或类似的卷轴装置(spooling device)延伸和缩回。可以通过布置在地面30的记录单元(recording unit)28提供使测井仪12工作的电力。记录单元28可包括在测井仪12沿井眼22移动时用于探测、记录和翻译从测井仪12传送出的信号的设备(未单独示出)。仅仅显示了沿井眼输送测井仪12的示例性装置(电缆15和绞盘26)，以例举可以和本发明的测井仪一起使用的输送装置。也可以使用现有技术已知的其它装置，其非限制性实例包括也可用于沿井眼22输送测井仪12的挠性油管、钻杆(包括随钻测井)、生产油管和钢丝。因此，图1显示的输送装置不意图限制本发明的范围。