脉冲中子氧活化测井仪用户手册(邹)
脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用

低注入量、低孔隙度、低 渗透率油田的注入剖面测
试, 现有的放射性同位素测井方法受到一定的限制,
由于同位素示踪法和流量法资料质量差及无法取得
资料等原因, 不能满足笼统正注井、笼统上返井和配
注井的注水剖面测试要求。
脉冲中子氧活化测 井技术恰恰解决了上述难
题, 同时脉冲中子氧活化技术在测井过程中不使用
任何放射性示踪剂, 克服了示踪剂的沾污、堆积和地
X 收稿日期: 2012- 02- 15
108
内蒙古石油化工 2012 年第 8 期
2. 2 在分层配注井中的应用
配注井在油管和套管之间安装了封隔器和配产
2012 年第 8 期 李多多 脉冲中子氧活化测井技术在海拉尔油田的应用
109
器, 通过测量水嘴上、下点的流量即可知道水嘴的吸 入量, 进而了解该层段的吸入状况。贝 60- 56 井为 取自海拉尔油田一口典型的分层配注井, 表 2 列出 氧活化测井结果与同位素测井结果对比情况。
关键词: 脉冲中子氧活化; 笼统注入井; 分层配注井; 测井解释; 海拉尔油田 中图分类号: P 631. 8+ 1 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981( 2012) 08—0107—03
随着油田开发时间的不断增加, 油田储层非均
质性越来越复杂, 对于高渗层、大孔道、裂缝井或是
表 2 贝 60- 56 井脉冲中子氧活化 测井结果和 同位素吸水剖面测井结果对比 表
层位名称
脉冲中子氧活化测井 结果( 相对吸入量)
同位素吸水剖面测井 结果( 相对吸入量)
NII6 NII3 NII7 NⅡ12 NII13 NII15 NII16
0 12. 7% 16. 1% 55. 5%
脉冲中子氧活化测井在工程监测中的应用

1 氧活 化 测 井技 术
氧 活化 测井 是 一 种 测量 水 流 速 度 的测 井 方 法 。 常用 于 同位 素测 井难 度 大 ( 稠油、 沾 污重 、 大 孔道 、 测
发生 器 工 作 ; 测量上 水流 时, 下 中子 发 生 器 工 作 。
第2 7卷
第 l 期
Vo 1 . 2 7 N0 . 1
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / J . i s s n . 1 6 7 3 - 5 9 3 5 . 2 0 1 3 . O 1 . 0 1 1
脉冲中子氧活化测井在工程监测 中的应 用
王 波 , 李 丽 , 武 清 钊
王
波, 等: 脉 冲 中 子 氧 活 化 测 井 在 工 程监 测 中 的 应 用
该 仪 器最 大 外径 4 3 mm, 长度 6 . 8 6 m, 可 耐 压 8 0 MP a , 耐温 1 3 5℃ , 在 油管 中水 流测 量 的范 围为 5
~
4 0 0 I T 1 。 / d , 测 量 误 差 ≤ ±8 , 在套 管中, 测 量 范
( 胜 利 石 油 管理 局 测 井 公 司 , 山东 东营 2 5 7 0 9 6 )
[ 摘 要 ] 脉冲中子氧活化测井是一种测量水流速度的测井方法, 高能快中子与水溶液中的氧元素发生活
化 反 应 释 放 出 的伽 马射 线 可 穿过 油 管 、 套 管 甚 至 水 泥 环 反 映 出随 水 流 动 的 活 化 氧 伽 马 信 号 , 通过 解析测得 的伽 马 时 间谱 可计 算 相应 的 水 流 速度 。 利 用 相 关 配 套 施 工工 艺 , 氧 活 化 测 井能 在 验 窜 、 找 漏、 找 水等 工 程 监 测 方 面 发 挥 重 要作 用, 现 场 实例 表 明该 技 术 应 用效 果 良好 。
脉冲中子氧活化测井技术的应用

脉冲中子氧活化测井技术的应用摘要:脉冲中子氧活化测井仪是一种测量水流速度的注入剖面测井技术,主要用于注水和聚合物的注入剖面测量,可测量笼统注水井、配注井、油套合注井的向上或向下水流的速度,在测量范围内能够准确测出注入量。
应用表明,测井过程中通过活化水中氧来直接测得油管和套管中水的流速,需要计算获得相应流量,可克服示踪剂沾污、沉淀、聚堆、地层漏失的影响。
关键词:脉冲中子活化测井应用一、仪器结构和技术指标(1)仪器结构。
包括磁性定位器,遥测电路,远中近探测器,中子发生器和高压驱动电路。
见图1。
磁性定位器:测量井内油管或套管节箍及井下工具深度;遥测电路:对地面仪通过电缆传送的控制命令进行解码,并实现对其他部分的控制;把磁定位数据、近中远探测器测得的伽马数据编码,通过电缆传送给地面仪。
远中近探测器:时时测量井内对应深度处的伽马数据。
中子发生器:发射中子,实现对氧的活化。
高压驱动:在控制命令控制下,向中子发生器提供高压脉冲。
(2)主要技术指标。
耐温:125℃;耐压:60MPa;仪器外经:43mm;仪器长度4.5m;近中远三个探测器的源距分别为0.45m、0.90m、1.80m。
图1 结构示意图二、测量原理氧活化反应使流动的水具备了短时间的能被伽马探测器探测到的放射性。
用能量大于10Mev的快中子轰击氧原子,就会发生活化反应。
氧核被激化后,产生氮的放射性同位素16N处于激发态,经β衰变后还原成氧,其半衰期为7.13s,同时释放出能量为 6.13Mev的特征伽玛射线。
反应表达式:16O+n=16N+P;16N=16O+γ。
其中时间应为水被活化到γ被探测到的时间差的平均值。
三、现场施工中应注意的问题(1)由于该仪器造价比较昂贵,而其中的中子发生器和探测器都有易碎部件,所以在使用过程中一定要做到轻拿轻放,在长途运输过程中一定要注意仪器的保护,尽量减少仪器的颠簸。
在测井过程中一定要严格按照规定测速启下仪器。
(2)地面仪中氧活化板卡对测量信号进行处理和解码,地面仪后面板接线方式与其他测井项目不同,在给仪器供电前要把由采集箱引出的信号线和连接到示波器的信号线分别接到氧活化板卡上,在测量其他项目时,必须还原接线方式,否则无法测得正确数据,而且有可能损坏氧活化板卡。
脉冲中子氧活化测井在油田的应用综述

摘要:脉冲中子氧活化测井不受井下工具沾污及大孔道影响,能更准确地判断封隔器密封情况、漏点、漏失量等问题,为油田开发研究提供有价值的动态监测资料,本文介绍了氧活化测井资料的实际应用。
关键字:氧活化测井;沾污;窜槽;漏失脉冲中子氧活化测井在油田的应用综述冯紫薇(中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司)0前言随着油田开发的不断深入,为了达到稳油控水、挖掘区块潜能,控制单层突进,提高驱油效率的目的,对注入井进行化堵、分级注入等作业;注入聚合物、三元液等。
另外,在部分早期投注的注水井中,受长期注水冲刷,以及酸化、压裂等作业的影响,地层的原生孔隙及裂缝增大,形成大孔道地层,这些给注入剖面测井带来了困难。
而脉冲中子氧活化测井则不受注水井管柱沾污和大孔道地层的影响,可以测量油管内和油套空间中不同方向水流速度,受流体粘度影响小,成为注聚井和疑难注入井的主要测井手段,得到用户高度认可,认识发生转变,从之前测试推荐该项目到发现问题井用户主动出具设计解决。
1氧活化测井基本原理脉冲中子氧活化测井的物理基础是脉冲中子与氧元素的相互作用。
氧的存在是根据检测氧原子的快中子活化后放射出的伽马射线来确定的。
能量超过10MeV 的快中子被用来活化氧原子核以产生氧的放射性同位素,16N 通过放射β射线而衰变,其半衰期是7.13s。
16Nβ衰变过程中发射高能γ射线,最主要是能量为6.13MeV 的射线,占16N 衰变的69%。
由于16O (n,p )反应的临界中子能量是10.2MeV,所以井筒内中子发生器产生的中子能量14MeV 非常适合于氧活化。
氧活化产生的16N 衰变后放射的6.13MeV 的伽马射线,氧核发生如下反应:当中子发生器发射一段时间中子后,仪器周围的氧被活化,放射出的伽马射线在井眼中能辐射20cm~30cm,可以穿透井眼流体、油管、套管及固井水泥。
含活化氧的水简称活化水。
在水流动方向上设置多个伽马射线探测器,由探测器测量伽马射线的能谱,活化伽马能谱可以反映出油管内、油套环形空间以及套管外含氧流体的流动状况。
论提高脉冲中子双向氧活化测试精度的方法

论提高脉冲中子双向氧活化测试精度的方法【摘要】脉冲中子双向氧活化测井技术比其他测井方法比起来,具有较多的优势,测试时,根据实际经验,也可以从各方面进行优化,以提高测井资料的精度,如:氧活化点测流量深度选择、控制脉冲中子发射的参数设置及高流速下测井等三个方面。
提高测井资料质量的同时,节约了测井成本,提高了测井效率。
【关键词】测井技术;测井资料;脉冲中子双向氧活化1、脉冲中子双向氧活化测井原理及优势油田进入聚驱采油时期,在注聚井中采用传统的同位素示踪测井,由于聚合物溶液粘度高,导致同位素抱团、聚堆等因素影响,得不到理想的测试结果。
脉冲中子氧活化测井是通过活化水中的氧来直接测量水的流速以测得井筒内流体的流量,对管外窜流液体也可探测到。
该方法克服了示踪剂沾污、沉淀、抱团、聚堆、地层漏失的影响,不受井内液体粘度的影响,与地层的孔隙度大小无关,可直接对井筒内工具的工作状况进行验证,尤其是对封隔器密封状况的判定。
氧活化测井利用了快中子对周围介质的活化反应。
中子发生器发射14MeV 的快中子,辐射井眼周围和地层中的物质,可以活化O、Si、Al等元素,其中的O16活化后转化成N16,放射性氮同位素发生β衰变,β射线很容易被地层岩石、井周介质和测井仪器钢外壳吸收,β衰变之后发射的主要是能量为6.13MeV的高能伽马射线,通过测量氧活化后发射的特征伽马射线可以探测到氧存在,进而计算出水的流速及井内流体的流量。
2、提高脉冲中子双向氧活化测井资料质量的方法2.1氧活化测点深度的选择原则深度作为测井的三要素之一,对氧活化测井尤为重要。
如果深度选得不对,会直接影响测井质量,甚至无法形成测井资料;为了节约测井成本和提高测井效率,我们需要在保证测井质量的前提下尽量减少测量点。
脉冲中子双向氧活化测井由于同时测量上下水流,在测点深度的选择时主要从以下三个方面考虑:(1)最基本的原则首先根据井温变化确定井的吸水底界,中子源和测量探头应该尽量避开管柱节箍和井下工具。
脉冲中子氧活化测井仪器

作者: 王建民;姜亦忠;马庆成
作者机构: 中国石油大庆钻探工程公司测井公司
出版物刊名: 石油科技论坛
页码: 63-65页
年卷期: 2012年 第2期
主题词: 脉冲中子;氧活化测井;聚合物注入剖面
摘要:脉冲中子氧活化测井仪是一种测量水流速度的测井仪器。
其结构由中子发生器和特征γ射线探测器两部分组成。
中子发生器发射中子,使井筒内水溶液中的氧元素活化,如果水流动,γ射线探测器就可以测出水的流动信号,进而测出水的流速。
氧活化测井仪已经成功应用于聚合物注入剖面测井和分层配注井管后流体流速测量,还在找漏找窜、封隔器验封、判断套管变形、纠正错误的井下工具位置、确定管线漏损等方面获得成功应用。
该成果填补了国内空白,在技术上达到了国际同类产品先进水平,推广应用后创造了良好的经济效益和社会效益。
脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用探究

摘要:脉冲中子氧活化测井,是一项能对油、套管内外相应的水流速度和具体方向进行探测的技术。
该测井技术不受地层大孔道、井内流体粘度等因素影响,因此在注入剖面井中得到了广泛的应用。
本文浅析了脉冲中子氧活化测井技术的原理,探究了脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用,以期为相关研究提供借鉴。
关键词:脉冲中子氧活化;注入剖面;井内流体脉冲中子氧活化测井技术在注入剖面井中的应用探究邸春鹏(大庆油田测试技术服务分公司)作者简介:邸春鹏(1991-),男,2014年毕业于佳木斯大学电气工程及其自动化专业,学士,测井操作工程师。
0前言部分油田在开发过程中长期注水,地层结构遭到破坏,水驱油过程中油水界面不平衡移动,层间、层内和平面的矛盾复杂化,生产测井监测难以获取准确结果。
脉冲中子氧活化测井技术对注入剖面井具有较强的应用优势,能对油田实施良好的动态监测。
1脉冲中子氧活化测井原理若能量超过10Mev 的快中子对氧原子进行轰击,即会形成如下反应:N+16O→16N+P水中氧原子核能受到激化,形成放射性氮同位素16N。
16N→16O +r +6.13Mev16N 经β衰变后,完成对氧的还原,后者半衰期为7.13s,并将伽马射线放射出来,其能量为6.13Mev;此类能量较高的伽马射线,能在井眼中达到200mm 到300mm 的辐射,高能中子与伽马射线,能将井内存在的流体、水泥环、套管和油管穿透。
伽马探测器能有效探测伽马射线,并对其活化相应的时间谱线进行记录[1]。
探测器源距L 已知,可对水流速度V 进行计算,V=L/△t。
在已知流动截面时,可对各层相应的分层注入量进行准确计算。
2测试原理脉冲中子氧活化测井仪器主要由两部分组成,一是地面数控测井仪,二是井下仪(示意图如图1)。
前者主要对井下仪进行供电,对控制指令进行发送,并对测试数据进行采集处理;后者主要由遥传、上下中子发生器以及探测器组成[2]。
脉冲中子氧活化测井仪测量过程包含活化期和数据采集期,其中,活化期时间较短,通常是1s,2s,10s,数据采集期时间较长,通常是60s。
脉冲中子测井

• 三、中子活化测井 • 1、中子活化测井的基本原理 • (1) 活化的概念
• 用脉冲中子源向地层发射14Mev的快中 子,中子使地层中的某些稳定的核素转化 成放射性核素——核被活化。
• (2) 活化伽马射线 • 活化核不稳定,且一般半衰期较短,活化
核衰变放出活化伽马射线。
• 注意:不同核衰变产生的射线的特征能量是 不同的。因此,记录不同能量的活化射线, 可以用来识别地层中存在的核素及浓度。
岩石
Σ 值范围
砂岩
8~13
石灰岩
8~10
白云岩
8~12
岩浆岩
15~18.6
页岩
25.2~66.2
• ③孔隙流体的热中子宏观俘获截面
• 纯水在常温下 22.1c.u.,地层水中通常
含有氯,通常为 22 ~ 120c.u.;
• 原油的热中子宏观截面通常范围为在18 ~ 22c.u.
• 天然气的热中子宏观截面与它的组成、地
• 当地层含有泥质时: ma (1 Vsh ) W SW h(1 SW ) shVsh
2、热中子寿命测井原理
• (1)热中子的空间分布 • 热中子产生后,它在地层中发生扩散,地
层中某点的热中子密度按指数规律随时间 衰减:
T
N N0e
• (2)热中子寿命的测量原理 • 任何时刻存在的俘获伽马射线的强度与仪
器周围中子密度成正比。 • 因此刻度后,我们记录(测量)俘获伽马
射线强度,可以求得(计算出)热中子的 寿命τ(或地层宏观俘获截面 Σ)。
• T1时刻:探测器记录的俘获伽马射线的计
数率 N1,
T1
N1 N0e
• T2时刻:探测器记录的俘获伽马射线的计
脉冲中子氧活化测井仪的故障分析及排除

关 键 词 :脉 冲 中子 ;氧活 化 ;故障 ;分析 ;排 除
中图法分类 号 :P 6 3 1 . 8 + 4 文献标识码 :B 文章编号 :1 0 0 4 - 9 1 3 4 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 8 5 ・ 0 2
所 测 层位 ,流动 的活 化水 流经 过探 测器 , 各 个探 测器
石 2 0 1 3年 第 2 7卷 第 1期
油
仪
器
・85 ・
Hale Waihona Puke PETR o LE UM I N STRU M ENI S
・
经验 交流 ・
脉冲中子氧活化测井仪的故障分析及排除
卢春辉 程传涛 邓 玉伦 刘力福 高志海 叶宏江
( 河南石油工程有 限公司 测井公司 河南 南阳)
短 接和 中子 发 生器及 探 测器短 接组 成 。 该 仪器 采 用 四 种 不 同源距 探测 器测 量 。 不 同源距 探测器 分 别用 于探 测 不 同速度 的水 流 , 从 而 保证 不 同流速 的水流 都能 得 到 较 高的测 量精 度 。由于采 用 了双 中子发 生器 ,因此
一
次下 井 即可完 成上 、下 水流 测井 。
摘
要 :文章介 绍 了脉 冲 中子氧活 化 测井仪 测 井原理 ,分析 了该仪 器在 工作过 程 中流程 产 生的 故障进行 原 因,并提 出解
决 故障 的方 法和对 策 。对指 导脉 冲 中子 氧活化 测 井仪维 修有 一 定的参 考价 值 ,提 高吸 水剖 面测井质 量提 供 了新 的手段 。
深 ,主要 原 因是 C P U ( C 8 0 5 1 F 0 4 0 )磁 定位 信号 输人
1 6 N 一1 6 O +r +6 . 1 3 ( 7 . 1 3 )M e v
脉冲中子氧活化测井仪典型应用分析

l 1 1.
分层 注水 的 目的是 为 了控 制 、 小 各 配 注 层段 间 缩 的注水差 异 , 全井 注水 达 到 平 衡 。在 配 注 井 的剖 面 使
监测中, 电磁流 量计 等 常规 测 井 方 法 受 本 身适 用条 件
的限制而 无法 给 出准确 的测 井 结果 。脉 冲中子氧 活化 测井 的优势在 于 能够对 油 管与 套 管 间 的流量 做 到定 量
维普资讯
石 油 仪 器 P T O E M I S R ME T E R L U N T U N S
20 0 7年 0 6月
形 成 大孔道 层 , 必造成 注水 长 期低 效 或无效 循环 , 势 而 且 干扰 其它层 段 的 吸水 状 况 。 当地 层 存 在 大 孔 道 时 , 用 同位 素示 踪载体 法 进行 注入 剖 面 测井 时 , 同位 素 示 踪载 体随注 入水进 入 到 地 层深 处 , 出仪器 的探 测 范 超
2 0 3.
3 0 0.
0. 0
解释, 给出地层 的真实吸液量 , 从而验证 实际配水效果 。
喇 ×井 是大庆 油 田的 一 口注水 井 , 02年 5月 由 20
l 3 8.
l O 5. l 7 2. O. O
笼统 配注 改 为分 层 配 注 。2 0 0 2年 9月 进 行 氧 活化 测 井 。该井 注入 量为 9 . l d 分 三级 配 注 , 入 压力 4 7n / , 注
脉冲中子氧活化水流测井技术在延长油田的应用研究

脉冲中子氧活化水流测井技术在延长油田的应用研究【摘要】随着科学技术的不断进步,脉冲中子养活化水流测井技术也在不断发展,一些新型的脉冲中子氧活化水流测井仪得到了广泛的应用,例如DSC单芯多功能水流测井技术在四川油气区的推广应用,氧活化上下水流组合测井技术在吐哈油田开发中也广泛用,与传统技术相比,脉冲中子氧活化测井技术具有精度高、误差小、稳定性好、抗干扰能力强等特点。
文章通过对延长油田测井中存在的问题进行总结,认识到该技术能为延长油田提供了一种可靠的弥补常规技术不足的局面。
【关键词】脉冲中子氧活化水流测井技术延长油田1 脉冲中子氧活化水流测井技术的发展现状脉冲中子氧活化水流测井是一种测量水流速度的方法,始于上世纪60年代,但是正真大量投入生产应用的时间并不长,知道21世纪,这种技术的优点越来越突出,才被世界各大油田大量采用,主要用于测量注水井或注聚合物井中各个层位吸水量。
在国内,首先应用脉冲中子氧活化水流测井技术的油田是吐哈油田,2006年,吐哈油田通过脉冲中子氧活化测井技术对4口井进行试验,认识到这种技术在不仅适应于该油田疑难井吸水剖面测试,而且还解决了一些特殊井验窜、找漏的问题,为该油田提供了一种可以弥补同位素吸水剖面测试技术不足的新的动态监测技术。
新型中子养活化水流测并技术(DSC)在四川油气区也得到推广应用,在成功地实现了测量注水剖面等常规功能的同时,还可以用于分析气水同产井产水剖面、确定气藏气水界面、测量油管外油套环空水流(或套管外水流)的等新用途,极大地拓展了该技术的应用领域,在国内测井行业中引起了较大的响应。
2 原理简介脉冲中子氧活化水流测井技术是一种直接测量水流速度从而达到测量水流量的测井方法。
通过高能脉冲中子发生器向井中流体发射百万电子伏特的快中子,使其撞击水中的氧原子发生活化反应,水中的氧核160与快中子反应生成氮的放射性同位素16N,16N的半衰期为7.13秒,经过β衰变蜕变为激发态的160,并随即在向其基态跃迁时发射出具有高能特征的伽马射线。
脉冲中子氧活化测井仪用户手册1

脉冲中子氧活化测井仪用户手册1 概述目前我国许多油田已进入三次采油阶段,注聚合物使得许多井内的黏度增加,传统的涡轮流量计和同位素视踪法已不能获得满意的测量效果。
电磁流量计虽可对笼统正注注聚井进行测量,但对于笼统反注和配注井却无法正确测量。
我们公司生产的这种测井仪器可以满足注聚合物水井吸液剖面测井工作的需要,同时该仪器对水井的找窜、找漏也可进行正确判断,可为三次采油及工程技术改造提供可靠的注入剖面测井资料。
仪器采用三芯供电方式,单发三收,单向测量方式,可通过仪器掉头方式,来实现双向水流的测量。
仪器采用20.83K的曼玛来进行传输,并可以下传指令l来控制中子发生器的工作状况。
2仪器的基本数据和技术指标:2.1 几何尺寸:仪器外径:43mm仪器总长:4500mm中子发生器短接:2100mm采集传输短接:2470mm近探测器距离:450mm中探测器距离:900mm远探测器距离:1800mm2.2 技术指标:2.2.1适用范围:仪器可用于笼统井的测量,也可用于配注井的测量。
耐温125 ℃耐压60MPA 2.2.2仪器技术指标仪器三芯供电(探测传输供电):75V,一般工作电流85mA左右,灯丝工作时可达100mA以上。
仪器二芯供电(靶压供电):80V,80mA左右。
当需要增加或减小中子产额时,可适当增加或减小供电电压。
仪器信号传输采用20.83K的曼玛信号,可下发指令。
3 仪器基本结构和工作原理3.1仪器的结构仪器主要由两部分组成:采集传输短接和中子发生器短接。
采集传输短接里又包括五芯接插件、磁性定位器、电源总承部分、远探测器、电路处理部分、阳极脉冲电路总承、中探测器和近探测器和七芯接插件等部分。
连接形式见(附图1):其中五芯接插件的外壳习惯上称为三芯,为仪器采集传输电路供电芯。
五芯接插件的一环(中间芯)习惯上称为二芯,为中子管靶压供电芯。
五芯接插件的三环习惯上称为一芯,专门用来进行信号的传输。
七芯接插件的定义为一芯为信号线,二芯为靶压供电线,三芯为电路供电线,四芯、五芯为灯丝供电线,六芯为地线,中间芯为阳极脉冲线。
脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术

脉冲中子氧活化上下水流组合测井技术一、脉冲中子氧活化上下水流组合测井原理简述脉冲中子水流测井的物理基础是脉冲中子与氧元素相互作用后能放射出特征伽马射线,通过检测伽马射线来确定仪器周围含氧流体的流动情况。
用能量大于10MeV的快中子轰击氧原子,使流动的水具备了在短时间内能被伽马探测器探测到的放射性;氧核被激化后,产生的氮放射性同位素N16处于激发态,经衰变后还原成氧,其半衰期为7.13s,同时释放出能量为6.13MeV的特征伽马射线,这些高能的伽马射线在井眼中辐射达200-300mm,能够穿透井中流体、油管、套管和水泥环,被伽马探测器探测到并记录其活化的时间谱线。
脉冲中子水流测井仪器由地面数控测井仪和井下仪2个部分组成。
地面数控测井仪负责给井下仪供电、发送控制指令和测试数据采集处理;井下仪依次为磁性定位器、中子发生器和近、中、远3台伽马射线探测器。
采用点测非集流工作方式,井下仪器使用单芯电缆。
井下仪器下井后,用远探测器先测一条自然伽马曲线,该曲线与磁性定位曲线共同完成校深工作,然后将仪器下到指定层位深度,开始流体流速测量。
脉冲中子水流测井时,每次测量都包括一个短的活化期(一般为1,2,10s)和一个相对较长的数据采集期(典型值为60s);当水流经中子发生器时,被快中子活化,活化后的水在流经3个不同源距的探测器时,测量其时间谱,得到峰位时间,再利用源距和被测点的横截面积等数据计算出各测点的流量。
二、解决的技术关键问题(一)仪器的机械结构设计本仪器采用“双发单收”模式,既采用一组伽马能谱探测器、两个高能脉冲中子发生器的组合结构。
设计上参照了原有脉冲中子氧活化仪器的结构,在保证仪器测量范围不变的情况下,将原有的四只伽马能谱探测器改为三只,从而缩短了仪器的总体长度,保证了仪器成功下井。
(二)中子发生器的分时控制由于仪器包括二节高能脉冲中子发生器,对应不同的水流需要使用特定的高能脉冲中子发生器。
为此我们设计了高能脉冲中子发生器的控制电路,并通过程序设计实现了对其控制,同时对应不同的水流还实现了对三支伽码能谱探测器的正常排序。
脉冲中子氧活化水流测井技术

O16
(6.13MeV)
O16*
Beta 衰变
N61
7.13s 半衰期
Hale Waihona Puke n氧活化O61
脉冲中子氧活化水流井下仪是由:遥测短 节(GR、CCL、TEMP、PRES)、脉冲中 子氧活化水流测井仪及中子发生器组成。一 次下井可完成自然伽马、井温、压力、接箍 磁性定位的测量。测量过程中脉冲中子发生 器发射一段时间的中子,使井筒内(纵向上约 30cm)水溶液中的氧元素活化。如果水流 动, r射线探测器就可以测出水的流动信号,进 而测出流体的速度。 即采用一个较短的活化 期(1-10秒视水流的速度而定), 选择一个较 长的数据采集期(一般为40-60秒)进行活 化测量。流体的速度是根据中子源至探测器 的距离、活化流体通过探测器的时间确定出 来的,是一种已知距离的时间测量。数据的 采集由现场测井软件自动实时监控,确保每 一次采集的有效性。数据采集实现了质量控 制的自动化。
仪器长度:5.0m 、加重长度:3.0m,合计:8.0m; 中子产额:1.0×108S-1 ;
仪器测量范围及精度:
水:6-20m3/d±10%;20-400m3/d ±5%;400-600m3/d±10%;
聚合物:60-200 m3/d ±5%;>200 m3/d(±10%)<60 m3/d。
目录
da(t)—单位体积的放射性活度;
水流方向
E—中子通量;
2—平均伽马吸收系数; Z(,z,)—柱坐标系下的轴向坐标;
Ls—表示源距;
r— 水流方向与仪器平行距离;
-Z1—轴向负方向上足够远、单位体积中子通量不
-Z1
足以产生足够活性位置;
+Z2—轴向正方向上足够远、活度无法被探测器记
一种用于脉冲中子氧活化测井仪数据采集电路方法的探析

2021.12科学技术创新一种用于脉冲中子氧活化测井仪数据采集电路方法的探析张峰1李琼2程晶晶2李照浦2(1、中海油田服务股份有限公司测井技术研究院,北京1011492、华中科技大学人工智能与自动化学院,湖北武汉430074)目前氧活化测井解释方法主要依赖于时间谱,本设计则同时采集的能谱信息和时间谱信息,可以通过能谱将活化氧产生的伽马与自然背景的伽马区分开,在地层环境复杂以及移动测量时具备独特的优势。
1采集电路设计脉冲中子氧活化测井仪的系统结构包括两部分,一部分控制中子发生器向地层发射中子,构成中子发射短节;另一部分采集地层中产生的伽马射线并获取其中所包含的信息,构成数据采集短节。
数据采集短节内部包含三个探头,按照与中子发生器的距离分别记为短源探头SS ,长源探头LS 以及超长源探头XLS 。
其结构图如图1所示。
由于数据采集短节内一共有三个探头,每个探头内部封装了NaI 晶体和光电倍增管,将外界伽马转换为电脉冲信号,因此采集电路需要同时对三路脉冲信号需要进行处理与采集。
针对每一个探头而言,其产生的脉冲信号首先需要通过前置放大器提高信噪比[5]。
前置放大器有两级,第一级采用电流灵敏型前置放大器对信号进行脉冲整形[6];第二级采用了同相比例放大器,可以改变电阻的参数来实现增益的调节,有利于后续能谱的标定。
由于不同探头处于仪器的不同位置,因此采用了同轴线进行信号传输并通过无源CDD 基线恢复电路[7]来消除脉冲堆积造成的基线偏移现象。
随后将信号分为两路:一路进行脉冲展宽同时获取展宽后脉冲的峰值时刻,从而触发ADC 采集脉冲的峰值,获取能量信息;另一路通过比较器将脉冲信号转换为数字信号,有利于计数信息的获取。
最终,通过两个单片机对信号采集、成谱、上传,整个电路的结构如图2所示。
2测试与结果分析由于电路的主要功能是能谱采集,因此测试过程以Cs137为基准源,对每个通道单独进行测试。
在单片机内编写测试程作者简介:张峰(1985,11-),男,汉族,籍贯:陕西,硕士,职称:工程师,研究方向:石油测井技术。
单芯脉冲中子氧活化测井仪

单芯脉冲中子氧活化测井仪
郑权
【期刊名称】《石油仪器》
【年(卷),期】2005(019)005
【摘要】在单芯电缆测量的脉冲中子氧活化仪器中,如何从地面实现对井下中子管的控制是一个非常复杂的问题.通过C8051F040单片机对中子管的灯丝电压、靶压以及阳极脉冲进行控制,使其工作在一个理想状态,是提高仪器测井效率、延长中子管使用寿命的重要手段.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】郑权
【作者单位】大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江,大庆
【正文语种】中文
【中图分类】P631.8+17
【相关文献】
1.脉冲中子氧活化水流测井仪在低流量水井注入剖面的应用 [J], 赵立安;尤立忠;陈显
2.脉冲中子氧活化测井仪的故障分析及排除 [J], 卢春辉;程传涛;邓玉伦;刘力福;高志海;叶宏江
3.脉冲中子氧活化水流测井仪在低流量水井注入剖面的应用 [J], 赵立安;尤立忠;陈显;
4.一种用于脉冲中子氧活化测井仪数据采集电路方法的探析 [J], 张峰;李琼;程晶晶;
李照浦
5.一种用于脉冲中子氧活化测井仪数据采集电路方法的探析 [J], 张峰;李琼;程晶晶;李照浦
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
脉冲中子氧活化测井仪用户手册1、概述目前我国许多油田已进入三次采油阶段,注聚合物使得许多井内的黏度增加,传统的涡轮流量计和同位素视踪法已不能获得满意的测量效果。
电磁流量计虽可对笼统正注注聚井进行测量,但对于笼统反注和配注井却无法正确测量。
我们公司生产的这种测井仪器可以满足注聚合物水井吸液剖面测井工作的需要,同时该仪器对水井的找窜、找漏也可进行正确判断,可为三次采油及工程技术改造提供可靠的注入剖面测井资料。
仪器采用三芯供电方式,单发三收,单向测量方式,可通过仪器掉头方式,来实现双向水流的测量。
仪器采用20.83K的曼玛来进行传输,并可以下传指令l来控制中子发生器的工作状况。
2、仪器的基本数据和技术指标:2.1 几何尺寸:仪器外径:43mm仪器总长:4500mm中子发生器短接:2100mm采集传输短接:2470mm近探测器距离:450mm中探测器距离:900mm远探测器距离:1800mm2.2 技术指标:2.2.1适用范围:仪器可用于笼统井的测量,也可用于配注井的测量。
耐温125 ℃耐压60MPA 2.2.2仪器技术指标仪器三芯供电(探测传输供电):75V,一般工作电流85mA左右,灯丝工作时可达100mA以上。
仪器二芯供电(靶压供电):80V,80mA左右。
当需要增加或减小中子产额时,可适当增加或减小供电电压。
仪器信号传输采用20.83K的曼玛信号,可下发指令。
3、仪器基本结构和工作原理3.1仪器的结构仪器主要由两部分组成:采集传输短接和中子发生器短接。
采集传输短接里又包括五芯接插件、磁性定位器、电源总承部分、远探测器、电路处理部分、阳极脉冲电路总承、中探测器和近探测器和七芯接插件等部分。
连接形式如下图:其中五芯接插件的外壳习惯上称为三芯,为仪器采集传输电路供电芯。
五芯接插件的一环(中间芯)习惯上称为二芯,为中子管靶压供电芯。
五芯接插件的三环习惯上称为一芯,专门用来进行信号的传输。
七芯接插件的定义为一芯为信号线,二芯为靶压供电线,三芯为电路供电线,四芯、五芯为灯丝供电线,六芯为地线,中间芯为阳极脉冲线。
中子发生器短接里又包括七芯接插件、中子发生器总承、七芯接插件、高压驱动电源总承和五芯接插件等部分。
连接形式如下图:其左面的七芯接插件与仪器采集传输短接连接,连线方式也与其相同。
中子发生器与高压驱动的七芯接插件的连线定义为一芯为信号线,二芯为靶压供电线,三芯为电路供电线,四芯为倍压器正供电线,五芯为倍压器负供电,六芯接地。
中间芯为空。
五芯接插件的定义方法同采集传输短接的五芯接插件定义相同。
三芯电缆头也采用五芯接插件,定义方法也完全相同。
这样,通过采用仪器掉头的方式,就可以实现对上下水流的测量。
测上水流时,发生器短接在下;测下水流时,发生器短接在上。
3.2仪器的工作原理仪器的工作原理要想了解氧活化测井仪器的工作原理,必须了解中子与物质的作用。
脉冲中子氧活化测井仪采用的中子源是中子发生器。
仪器工作时采用间歇式发射快中子的方式,中子能量为14MeV。
快中子射入地层,与地层物质相互作用,产生多种核反应。
这些反应可分为散射与吸收两类。
散射又包括非弹性散射和弹性散射。
吸收包括高能中子的活化反应和低能中子的俘获反应。
a) 非弹性散射,这是高能中子与靶核产生的一种非弹性碰撞。
碰撞后散射出较低能量中子。
中子损失的能量一部分转化为靶核的动能,一部分转化为靶核内能使其受激。
当这些激发态靶核很快退回基态时便放出一定能量γ射线。
我们中子氧活化测井仪近、中探测器在有阳极脉冲时即探测到的很高的伽玛计数即来自于该射线。
非弹性散射只在中子能量很高时才发生,因此它几乎只发生在14MeV快中子发射的持续期间。
b) 弹性散射,这是中子与靶核发生的一种弹性碰撞过程。
碰撞前后总动能不变。
经过碰撞,中子把部分动能转化为靶核的动能,自己成为较低能中子,即被减速,无伴随γ射线产生,仅仅是一个减速过程。
高能及较高能中子,在物质的减速主要是通过弹性散射。
c) 辐射俘获反应,这种核反应的特点是,中子被它撞击上的靶核完全吸收即俘获,靶核受激,然后快速退回基态,成为该核素的一种同位素,并放出较高能量的伽玛射线,称俘获γ。
一定元素放出一定能量的俘获γ。
d) 活化反应,快中子除与原子核产生非弹性散射外,还能与某些元素发生核反应。
反应后中子被吸收,靶核成新核,这些原子核常常是放射性同位素,还将衰变,并具有较长半衰期,衰变中放出β或γ射线,这种γ辐射被称做活化伽玛。
脉冲中子氧活化仪器就是通过探测水中氧原子与中子发生核反应所产生的活化伽玛射线(该伽玛射线的能量为6.13MEV )的时间谱,在已知探测器源距的情况下,通过测量水从中子源流动到探测器所用的时间,用公式(1)测得水流速,流速乘以截面积,就可得出水的流量。
V=S/T (1)式中:V —流体的流速;S —探测器到中子源的距离;T —水从中子源流到探测器所用的时间。
3.3中子发生器工作原理要向了解仪器的工作原理,必须先了解中子发生器的工作原理。
中子发生器由中子管和高压倍压电路组成。
3.3.1中子管结构中子管结构见图1-1。
中子管型号为MZ-30,系玻璃密封中子管。
外形尺寸φ30×200。
内部结构包括两大部分:离子源和靶。
3.3.2中子管工作原理密封中子管实质上就是一个小型静电加速器式中子源。
由离子源产生,经过引出孔引出,在加速间隙中被加速,当靶极加上近100kV 能量,打到靶片上既产生D-T 核反应,放出快中子,反应式为:反应产生的中子几乎是14MeV 单能中子—快中子。
详细原理如下:MeV n He T D 6.1710423121++→+离子源工作原理:中子管未工作(仪器未通电)时,氘存储器热丝没有电流或较小,中子管处于高真空状态(10-3Pa)。
仪器工作时,离子源控制电路向热丝提供一定加热电流I f,氘存储器内的钛粉被加热,放出氘气。
气压平衡后,气压与加热电流具有一定对应关系。
因此可借助调节I f来控制气压。
通常I f在0.25-0.30A之间,管内气压约(1-5×10-2Pa)。
中子管阴级阶地。
当阳极也处于低电位时氘气是处于分子态或原子态,既不导电。
当阳、阴极加上约2400V正脉冲电压Va时,且在脉冲电压的维持期,阳阴极之间的空间出现较强电场,这个电场具有势井特征,中性氘气中总存在个被氘离子和电子(称引燃离子),这些氘离子带正电,在电场加速下飞向阳极。
由于电场具有势井特征,以及运动电子在磁场中还受到洛伦次力作用,这些电子在飞向阳极途中是沿着往返螺旋路径,这样便大大加大了飞越路程,从而在即使较低气压下也形成碰撞电离,电离引发加倍数量氘离子和电子,电子再飞向阳极,离子再打阴级产生更多二次电子,如此倍增,很快形成雪崩放电,导致中子管迅速进入电离状态,阳阴极间停止放电。
一定气压、一定阳极电压(磁场已固定),对应一定强度的放电电流。
在阳极电压的频率与占空比一定下,其平均电流Ia亦固定。
这就是离子源的功能及工作原理。
仅有离子源工作,而靶极上不加足够高电压,氚离子得不到加速,D-T反应还不能发生。
欲得到快中子,靶极上还要加近百千伏负高压V T。
这样在加速间隙中形成很强静电场,电场方向由阴级指向靶极。
该电场通过阴级孔产生一定渗透,使氘离子引出一部分并在加速间隙中被加速,获得近百kev能量,打到氘靶上,产生D-T反应,放出快中子。
由于离子源工作于脉冲方式,因此快中子亦呈脉冲式发射。
中子管气压愈高,放电电流Ia愈大,靶流I T亦大,中子通量亦高。
但气压过高,对加速隙耐压不利,还会造成靶极热负荷过大,导致靶极放气。
因此中子管工作时,Ia 必须运用适当。
明白了中子管原理,也就同时理解了中子管工作时必须具有一定相关电路。
这些电路向中子管阳极提供一定幅度、宽度和重复频率的脉冲电压Va。
提供热丝加热电流If。
还要在要时向靶极加上靶压V T,它通常为-80—110kV.3.4电路工作原理先通过三芯给仪器探测器部分,接箍部分,CPU部分供电。
70-80V的电缆电压经过低压电源后转换出仪器正常工作所需要的+24V,±15V和+5V电压。
它们再给CPU,探测器高压、阳极高压、和灯丝电源以及驱动部分供电。
探测器高压给近、中、远三个伽玛探测电路的三个光电倍增管供电,光电倍增管探测伽玛射线。
当中子管工作时,它们探测活化氧的时间谱。
中子管不工作时,远探测器可用来探测地层的自然伽玛曲线。
三个探测器所最后产生的都是脉冲计数信号。
阳极脉冲高压电路的作用就是输入端当有一个0-5V的控制脉冲时,在输出端产生一个0-2KV的高压,来给中子管里的氚气产生电离。
控制信号来自于CPU,它能以30秒和60秒两种周期,任意占空比的形式来产生,这种控制是通过下发指令来实现的。
在通常情况下,阳极脉冲有一个默认的发射时间为2秒,周期为60秒的的阳极脉冲信号。
灯丝电源也是由下发指令来控制的,地面下发的指令到达CPU后,经过D\A转换后,产生一个0-10V的直流电平,来控制灯丝电源产生一个0-7V的灯丝电压。
该电压给灯丝供电时,通过电路部分产生一个灯丝电流参数,经A/D转换后,经CPU编码传至地面。
通过灯丝电流的调节,可以更好控制中子发生器的工作状态,延长其使用寿命。
CCL信号经过A/D转换后,也经CPU编码传至地面,该CCL可做辅助校深,也可测量井下工具,更好的确定仪器测量点。
需要打中子时,给二芯靶压供电。
经过一个高压驱动电路后,给中子管的倍压器供电,在这里产生一个负10万V的高压,给中子管靶压供电。
二芯、三芯缆头电压经采样后,也都经A/D转换后传至地面,以便对井下仪器的工作状态进行控制。
CPU将各路信号编码后,经过驱动后直接经电缆一芯传送至地面处理系统。
警告:在地面时,如果不加屏蔽,千万不能二芯、三芯同时供电,以免误射中子,对人体造成伤害。
4、仪器的使用与维修4.1 仪器的操作测量下水流时,仪器连接顺序该是中子发生器在上,采集传输短接在下。
测量上水流时,则是采集传输短接在上,发生器在下。
在下井前,先给仪器二芯供电,缆头电压30V左右时,开始有电流输出。
然后二芯供电断开,给三芯供电,缆头电压在70V左右时,电流应该在80mA左右,此时,一芯该有曼玛信号传上来。
下发阳极脉冲时序指令,灯丝电压控制指令,都正确无误后,切断电源,仪器可以下井。
下井速度应控制在3000M/H以内。
在下井时,可给仪器采集传输电路供电,以监测地层自然伽玛信号和井下工具、接箍情况。
到达目的层位时,需要中子发生器工作,先通过地面下发指令,给仪器的灯丝进行预热。
灯丝电压加载时,只能采用最多0.5V步长的步进方式给灯丝加电压。
注意监测灯丝电流,当灯丝电流与给定中子发生器的额定电流吻合时,再给仪器靶压供电,通过近探测器来探测中子产额,有中子产生时,可通过提高或降低靶压的方式来控制产额,保证测井质量。