[实用新型]一种伽马标定和测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在石油钻井工程中用于伽马/方位伽马/伽马成像仪器标定和测试装置。

背景技术

岩石中含有天然的放射性核素，钻井行业所用到的自然伽马随钻测量(Natural Gamma Ray Log)，是用伽马射线探测器测量岩石总的自然伽马射线强度，以研究井剖面地层性质的测井方法。

传统的随钻或电缆伽马测井仪器往往是利用刻度井或刻度器来实现伽马计数率与伽马API单位之间的刻度。发表于1985年SPWLA上的“A NEW MEASUREMENT-WHILE-DRILLING GAMMA RAY LOG CALIBRATOR”、1988年SPWLA的“API PIT CALIBRATIONOF MWD GAMMA RAY TOOLS”以及2011年University of Houston大学发布的“UH(API) Nuclear Logging CalibrationFacility“等文献分别揭示了几种伽马刻度装置和刻度方法，发表于1999年石油仪器第13卷4期的“自然伽马测井刻度的论述”也详细讨论了刻度的物理原理和刻度方法，对伽马刻度提出了具体的实施步骤和操作措施。

然而，上述文献有如下缺陷，第一，只专注于对伽马仪器进行API单位刻度，未提及伽马扇区或井周方向上的方位响应，更没有提及对伽马仪器的方位响应进行刻度。第二，伽马刻度井实施严格苛刻，制作成本高昂，不利于推广应用。第三，刻度井井眼尺寸较小，其内径小于5英寸，而大多数MWD/LWD伽马工具的外径尺寸为6英寸至12英寸，无法满足随钻伽马的标定和测量。

为了实现多扇区方位伽马测量或方位伽马成像，与之相对应的伽马/方位伽马/伽马成像仪器刻度和测试装置及测试方法等都是必须的。

发表于《Steroids》, 2002，题为“Design, Calibration, Characterization, and Field Experience of New High-Temperature, Azimuthal, and Spectral Gamma Ray Logging-While-Drilling Tools“公布了一种高温方位能谱随钻伽马测井工具的设计，标定，特性和现场实验，揭示了高温方位能谱随钻伽马测井工具与常规电缆伽马工具的异同，尤其指明了用常规休斯顿大学的一级API刻度井进行LWD工具刻度的局限性与不适性。该文献为了克服API刻度的局限性，特意设计了两种刻度标准，一种标准针对外径为4.75英寸的伽马仪器，另一种标准针对外径为6.75英寸的伽马仪器，而未提及其他外径尺寸的仪器，这种利用刻度系数进行校正的方法只能看作是当外径尺寸变化不大时的一种折衷，不能彻底解决各种仪器尺寸的影响。另外，该文献仅是利用API刻度装置，未提及对其有任何改进。

上述文献主要涉及自然伽马仪器的放射性强度刻度，实际上，由于随钻测井仪器中的晶体大小受到严格制约，当划分为多个方位扇区进行测量时，每一个扇区的伽马计数较低，能够测量到的涨落误差较大，致使整体测量精度降低。发表于2009年的SPE118328，题为” A New Azimuthal Gamma at Bit Imaging Tool for GeosteeringThin Reservoirs”公示了一种用于伽马实验室测试的花岗岩地层以及用于测量的花岗岩源，但是没有提到伽马仪器的测试方法，也未提及该测试装置的具体尺寸和具体的使用步骤。另外，halliburton, weatherford and schlumberger等公司也多有提到采用点放射源来模拟不同方位的放射性地层，虽然可以较好的显示仪器方位响应，但是放射源的使用受到环保部门的严格管控，同时，不同伽马仪器结构不同，径向尺寸差别大，受放射源的放射位置、放射强度，介质等因素影响，用同一个点源测量所有的伽马仪器显然是不现实的。

综上所述，随着伽马工具种类增多，方位成像难度加深，早期的刻度装置越来越不适应现代随钻伽马仪器的标定和刻度，对于测试方法简单、应用面广，测量快速准确的装置的需求增大。

实用新型内容

本实用新型的伽马标定和测试装置为了克服上述一个或多个不足或缺陷，设计了定点扇区放置高放射性地层，从而实现对该扇区的方位伽马测井响应的测试。

本实用新型的技术方案包括：