[发明专利]多源距随钻中子孔隙度测量装置及其测量方法

说明书

一种多源距随钻中子孔隙度测量装置及其测量方法，测量装置包括无磁钻铤、中子发射单元、快中子监测单元、热中子探测单元及控制单元，所述中子发射单元包含多个加速器中子源，所述快中子监测单元包含多组快中子监测器组，所述热中子探测单元包含多组热中子探测器组，所述控制单元分别连接至中子发射单元、快中子监测单元和热中子探测单元；本发明克服现有技术中的不足之处，能在复杂地质条件下兼顾探测仪器的灵敏度及数据精度，还能有效降低测量结果受井孔参数、振动、冲击及测量数据随机波动的影响，解决现有技术中存在的问题和局限，实现地层孔隙度参数的准确获取。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程的技术领域，尤其涉及一种多源距随钻 中子孔隙度测量装置及其测量方法。

背景技术

随钻中子孔隙度测量是利用中子与地层的相互作用，获取地层孔 隙度参数的随钻测量方法，其装置通过所携带的中子源向周围地层发 射高能快中子，实时测量中子经过与地层各元素原子核的相互作用 (包括非弹性散射、弹性散射、辐射俘获、活化等)后的能量及强度 变化，从而获取地层的孔隙度及其他岩性参数。

早期的中子孔隙度测量技术主要应用于电缆测井中，随后逐渐发 展到随钻测井中，其中子源主要分为同位素中子源和加速器中子源， 其中同位素中子源存在着卡钻难打捞、辐射安全等问题，不利于复杂 而特殊的随钻条件。从上世纪90年代起，各大油服公司均研制出了 基于加速器中子源的随钻孔隙度测量仪器，更加安全和高效，并不断 加大研究投入。

在现有技术中，一种随钻可控源中子测井方法及仪器用于在矿化 度相对较低的地层中实现对所测地层含水饱和度和孔隙度的测量，实 时测量井眼周围地层孔隙度与热中子宏观俘获截面参数。其探测单元 主要有长源距探测器和短源距探测器构成，用于接收由地层散射至井 眼中的热中子。然而该装置在复杂工况下进行随钻中子孔隙度测井作 业时，受中子发生器输出中子数量、井孔参数及地层环境的影响，无 法实时判断测量数据的真实性与准确性。

在另一种方位中子孔隙度随钻测量装置中，采用加速器中子源、 快中子监测单元及分布于钻铤壁靠近地层圆周上的近、远中子探测器 构成。该技术的装置兼顾随钻测量的旋转和滑行两种工作状态，可进 行方位中子孔隙度测量。但该装置中由于近、远探测器相对于中子发 生器的源距固定，无法同时满足探头灵敏度与数据精度的要求。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计， 综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种多源距随 钻中子孔隙度测量装置，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多源距随钻中子孔隙度测量装置及 其测量方法，克服现有技术中的不足之处，能在复杂地质条件下兼顾 探测仪器的灵敏度及数据精度，还能有效降低测量结果受井孔参数、 振动、冲击及测量数据随机波动的影响，解决现有技术中存在的问题 和局限，实现地层孔隙度参数的准确获取。

为解决上述问题，本发明公开了一种多源距随钻中子孔隙度测量 装置，包括无磁钻铤、中子发射单元、快中子监测单元、热中子探测 单元及控制单元，其特征在于：

所述中子发射单元包含多个加速器中子源，所述加速器中子源沿 轴向固定在泥浆通道的内壁上，各加速器中子源的中子源靶端指向钻 头方向，每个加速器中子源均配备独立的供电电路及控制电路，在测 量作业时，可选择性的开启其中的1个、2个及4个加速器中子源以 分别对应方位孔隙度测量模式、节能或全功率平均孔隙度测量模式；

所述快中子监测单元包含多组快中子监测器组，所述多组快中子 探测器组沿轴向间隔设置的固定在泥浆通道内壁上，每个快中子探测 器组均包含4个快中子探测器，各组的4个快中子探测器在相同高度 均布于泥浆通道1内壁，而每个快中子探测器均独立计数及存储；