[发明专利]一种双能X射线测量地层密度测井装置和方法

说明书

本发明公开一种双能X射线测量地层密度测井装置和方法，具体涉及石油及天然气勘探领域。该装置采用X射线管、电子加速管、监测探测器、远近两个NaI探测器。首先，利用监测探测器确保X射线产额稳定。然后，利用X射线在地层衰减原理，建立地层电子密度与高、低能窗计数的响应关系，从而计算精确的地层电子密度，通过地层电子密度与地层密度关系进一步计算地层密度。本发明通过采用监测探测器确保X射线产额稳定等手段，同现有方法相比获得了更为准确的计算基础，从而可以计算出准确的地层密度。另外，本发明装置还克服了对化学源的使用，更加健康、安全和环保，并有效降低了对电子加速管和探测器等的工艺要求。

技术领域

本发明涉及石油及天然气勘探领域，具体地说是涉及一种双能X射线测量地层密度测井装置和方法。

背景技术

地层密度测井最早出现在20世纪50年代，是由斯伦贝谢科学家Henri Doll研发。早期的地层密度测井仪器使用γ放射源，通过记录由地层返回到探测器的γ射线确定地层密度。在过去的半个多世纪里，计算机硬件和电子工业经历了重大的变革，促进了测井仪器数据采集技术发展，但密度测井所用的放射源类型基本没有改变。使用γ放射源会带来安全、健康、环境等隐患问题。为了解决放射源带来的问题，斯伦贝谢科学家Peter Wraigh等人提出利用可控X射线源代替放射源。

目前，专利号(US20090274276)确定地层密度时，首先，电子加速器的电压为300KV，使X射线管向地层释放连续能量的X射线，远近探测器记录经过地层的X射线。然后，根据X射线在地层衰减原理计算地层密度。但是计算地层密度的误差比较大，由于X射线的能量比较低，经过地层时主要以光电效应和康普顿散射为主，无法找到与放射源地层密度测井一样的密度窗，其计算出地层密度的误差必定增大。

专利号(US20170168193)介绍了利用钨等原子序数较大的材料对X射线进行过滤，即过滤低能段的X射线，以此达到消除光电效应的影响，从而计算较为准确的地层密度值。但是需要更大的电子加速电压(接近400KV)，并且X射线的产额会受到影响，这对电子加速管和探测器的工艺要求极高。

专利号(CN105571986 A)介绍了一种基于散射能谱双能窗计算岩石密度的方法，分别利用高能窗和低能窗计数率得到对应的两个密度值，然后利用两个密度差值与密度响应关系进行岩性校正。由于X射线能量比较低，受光电效应比较大，在不同岩性地层情况下，低能窗计数率与密度的响应关系是不一样的，这样不利于X射线密度测井在工程上的使用。

以上介绍了现有计算地层密度的方法，都存在一定的不足。基本上，目前利用可控X射线源测量地层密度，其误差较大，对仪器的工艺要求高，特别是电子加速管。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种双能X射线测量地层密度测井装置和方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种双能X射线测量地层密度测井装置，包括筒状壳体，在筒状壳体的下部设置有X射线源控制系统，在筒状壳体的上部设置有探测器接收系统；

所述X射线源控制系统包括X射线可控源、电子加速管和监测探测器，X射线可控源与电子加速管连接，电子加速管通过源准直孔与地层相连通，所述监测探测器还通过监测准直孔连接源准直孔，在监测探测器的外侧包裹钨屏蔽材料；

所述探测器接收系统包括近探测器和远探测器，近探测器位于X射线可控源和远探测器之间，近探测器通过近准直孔与地层连通，远探测器通过远准直孔与地层连通，在近探测器和远探测器之间设置有钨屏蔽材料；

在监测探测器、近探测器和远探测器上均配置有光电倍增管。

优选的，所述电子加速管的电压为250-400Kv。

优选的，所述监测探测器、近探测器和远探测器均为NaI探测器。