方位伽馬測(cè)量裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)一種方位伽馬測(cè)量裝置，該方位伽馬測(cè)裝置包含：聚焦伽馬傳感器，其采集伽瑪計(jì)數(shù)值；用于確定聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向的三軸加速度計(jì)和三軸磁通門，三軸加速度計(jì)和三軸磁通門的三軸方向相同；微控制器，其輸入端通信連接并接收三軸加速度計(jì)和三軸磁通門采集的聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向信息，及聚焦伽馬傳感器采集的伽瑪計(jì)數(shù)值，得到各個(gè)方向的伽馬計(jì)數(shù)值。本實(shí)用新型專利技術(shù)可以連續(xù)測(cè)量來(lái)自各個(gè)方向的伽馬射線，可以判斷和識(shí)別復(fù)雜地層的性質(zhì)和地層變化情況，不管伽馬傳感器處于何種姿態(tài)、以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，伽馬數(shù)據(jù)都可以采集歸結(jié)到某一方向，實(shí)現(xiàn)伽馬數(shù)據(jù)的方位測(cè)量，可以大幅度提高鉆遇率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及石油隨鉆測(cè)井領(lǐng)域，具體涉及一種方位伽馬測(cè)量裝置。
技術(shù)介紹
目前，石油隨鉆測(cè)井領(lǐng)域很多廠商推出了自然伽馬測(cè)井裝置，但是該種自然伽馬只是采集了傳感器所處環(huán)境中所有方向的伽馬值，不能準(zhǔn)確判斷伽馬的方向，無(wú)法判斷和識(shí)別復(fù)雜地層的性質(zhì)和地層變化情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種方位伽馬測(cè)量裝置，能夠測(cè)量各個(gè)方位的伽馬值，可以判斷和識(shí)別復(fù)雜地層的性質(zhì)和地層變化情況，為地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)提供重要依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種方位伽馬測(cè)量裝置，其特點(diǎn)是，該方位伽馬測(cè)裝置包含：聚焦伽馬傳感器，其采集伽瑪計(jì)數(shù)值；用于確定聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向的三軸加速度計(jì)和三軸磁通門，三軸加速度計(jì)和三軸磁通門的三軸方向相同；微控制器，其輸入端通信連接并接收三軸加速度計(jì)和三軸磁通門采集的聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向信息，及聚焦伽馬傳感器采集的伽瑪計(jì)數(shù)值，得到各個(gè)方向的伽馬計(jì)數(shù)值。上述聚焦伽馬傳感器外部包裹有鎢屏蔽層，鎢屏蔽層上對(duì)應(yīng)聚焦伽馬傳感器的探頭位置開(kāi)設(shè)有伽馬射線可穿過(guò)的窗口，窗口法向與聚焦伽馬傳感器探頭的法向相同。上述三軸加速度計(jì)中的兩軸方向與聚焦伽馬傳感器的軸向和探頭法向相相對(duì)應(yīng)。三軸加速度計(jì)采集三個(gè)軸方向的重力加速度數(shù)據(jù)輸出至微控制器，得到聚焦伽馬傳感器窗口在重力坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；三軸磁通門采集三個(gè)軸方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)輸出至微控制器，得到聚焦伽馬傳感器窗口在磁場(chǎng)坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；微控制器根據(jù)重力加速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，得出聚焦伽馬傳感器的傾斜角；微控制器根據(jù)傾斜角的大小來(lái)確定在測(cè)量伽馬的方位時(shí)采用重力坐標(biāo)還是磁場(chǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；聚焦伽馬傳感器連續(xù)高速采集伽馬計(jì)數(shù)值，微控制器根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和傾斜角將伽馬數(shù)據(jù)歸結(jié)到各個(gè)方位，形成各個(gè)方位的伽馬數(shù)據(jù)。本技術(shù)方位伽馬測(cè)量裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本技術(shù)可以連續(xù)測(cè)量來(lái)自各個(gè)方向的伽馬射線，可以判斷和識(shí)別復(fù)雜地層的性質(zhì)和地層變化情況，不管伽馬傳感器處于何種姿態(tài)、以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，伽馬數(shù)據(jù)都可以采集歸結(jié)到某一方向，實(shí)現(xiàn)伽馬數(shù)據(jù)的方位測(cè)量，可以大幅度提高鉆遇率。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)方位伽馬測(cè)量裝置的系統(tǒng)框圖；圖2為本技術(shù)聚焦伽馬傳感器的檢測(cè)示意圖；圖3為本技術(shù)聚焦伽馬傳感器、三軸加速度計(jì)和三軸磁通門的坐標(biāo)系定義示意圖；圖4為本技術(shù)方位伽馬測(cè)量裝置的方位定義圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本技術(shù)的具體實(shí)施例。如圖1所示，為本技術(shù)公開(kāi)的一種方位伽馬測(cè)量裝置的實(shí)施例，該方位伽馬測(cè)裝置包含：聚焦伽馬傳感器100、三軸加速度計(jì)200、三軸磁通門300和微控制器400。微控制器400的輸入端通信連接聚焦伽馬傳感器100、三軸加速度計(jì)200和三軸磁通門300。微控制器400輸入端通信連接并接收三軸加速度計(jì)200和三軸磁通門300采集的聚焦伽馬傳感器100在地層中姿態(tài)和探頭法向方向信息，及聚焦伽馬傳感器100采集的伽瑪計(jì)數(shù)值，從而得到各個(gè)方向的伽馬計(jì)數(shù)值。如圖2所示，聚焦伽馬傳感器100用于采集伽瑪計(jì)數(shù)值。聚焦伽馬傳感器100是一個(gè)圓柱體傳感器，在聚焦伽馬傳感器100外部包裹有鎢屏蔽層101，鎢屏蔽層101上對(duì)應(yīng)聚焦伽馬傳感器100的探頭位置徑向開(kāi)設(shè)有伽馬射線可穿過(guò)的窗口102，窗口102法向與聚焦伽馬傳感器探頭的法向相同。地層巖石中的伽馬射線103可以通過(guò)鎢屏蔽層101中的窗口102，進(jìn)入到傳感器內(nèi)部的探頭，其余方位的伽馬射線103即被鎢屏蔽層101屏蔽。如圖3所示，三軸加速度計(jì)200和三軸磁通門300的三個(gè)軸的方向一致，三軸加速度計(jì)200中設(shè)有加速度芯片201，三軸磁通門300中設(shè)有磁通門芯片301，用于確定聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向。三軸加速度計(jì)200中的兩軸方向與聚焦伽馬傳感器100的軸向和探頭法向相相對(duì)應(yīng)，具體如下：聚焦伽馬傳感器100軸向與三軸加速度計(jì)200的某一軸方向一致。本實(shí)施例中，設(shè)聚焦伽馬傳感器100軸向?yàn)閄軸，相應(yīng)的三軸加速度計(jì)200的X軸向與聚焦伽馬傳感器100軸向?qū)?yīng)。聚焦伽馬傳感器100的窗口102中心，即探頭法向所指向的方向與三軸加速度計(jì)200的某一軸方向一致。本實(shí)施例中，設(shè)聚焦伽馬傳感器100探頭的法向?yàn)閅軸，相應(yīng)的三軸加速度計(jì)200的Y軸向與聚焦伽馬傳感器100探頭的法向?qū)?yīng)。本技術(shù)方位伽馬測(cè)量裝置工作原理如下：S1、三軸加速度計(jì)采集三個(gè)軸方向的重力加速度數(shù)據(jù)輸出至微控制器，得到聚焦伽馬傳感器窗口在重力坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，重力坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以聚焦伽馬傳感器窗口垂直向上為0度。三軸加速度計(jì)采集三個(gè)軸方向的重力加速度數(shù)據(jù)為gx、gy、gz，根據(jù)式(1)得到重力坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ(0≤θ≤2π)：當(dāng)gz≥0時(shí)，0≤θ≤π，當(dāng)gz<0時(shí)，π<θ<2π。S2、三軸磁通門采集三個(gè)軸方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)輸出至微控制器，得到聚焦伽馬傳感器窗口在磁場(chǎng)坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，磁場(chǎng)坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以聚焦伽馬傳感器窗口指向地磁北極為0度。三軸磁通門采集三個(gè)軸方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為Hx、Hy、Hz，根據(jù)式(2)得到磁性坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θm(0≤θm≤2π)：當(dāng)Hz≥0時(shí)，0≤θm≤π，當(dāng)Hz<0時(shí)，π<θm<2π。S3、微控制器根據(jù)重力加速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向，得出聚焦伽馬傳感器的傾斜角，傾斜角以聚焦伽馬傳感器軸向垂直向下為0度。傾斜角ε(0≤ε≤π)根據(jù)式(3)得到：S4、微控制器根據(jù)傾斜角的大小來(lái)確定在測(cè)量伽馬的方位時(shí)采用重力坐標(biāo)還是磁場(chǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。微控制器判斷傾斜角ε是否小于5°，若是，則采用磁性坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)動(dòng)角度獲取方位伽馬數(shù)據(jù)；若否，則采用重力坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)動(dòng)角度獲取方位伽馬數(shù)據(jù)。S5、聚焦伽馬傳感器連續(xù)高速采集伽馬計(jì)數(shù)值，微控制器根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和傾斜角將伽馬數(shù)據(jù)歸結(jié)到各個(gè)方位，形成各個(gè)方位的伽馬數(shù)據(jù)。如圖4所示，垂直于上述聚焦伽馬傳感器軸向的平面分為4個(gè)扇區(qū)：上伽馬計(jì)數(shù)501、右伽馬計(jì)數(shù)502、下伽馬計(jì)數(shù)503和左伽馬計(jì)數(shù)504。若轉(zhuǎn)動(dòng)角度-45～45°時(shí)，所采集到的伽馬計(jì)數(shù)值歸結(jié)到上伽馬計(jì)數(shù)501。若轉(zhuǎn)動(dòng)角度45～135°時(shí)，所采集到的伽馬計(jì)數(shù)值歸結(jié)到右伽馬計(jì)數(shù)502。若轉(zhuǎn)動(dòng)角度135～225°時(shí)，所采集到的伽馬計(jì)數(shù)值歸結(jié)到下伽馬計(jì)數(shù)503。若轉(zhuǎn)動(dòng)角度225～315°時(shí)，所采集到的伽馬計(jì)數(shù)值歸結(jié)到左伽馬計(jì)數(shù)504。盡管本技術(shù)的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本技術(shù)的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本技術(shù)的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本技術(shù)的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種方位伽馬測(cè)量裝置，其特征在于，該方位伽馬測(cè)裝置包含：聚焦伽馬傳感器，其采集伽瑪計(jì)數(shù)值；用于確定聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向的三軸加速度計(jì)和三軸磁通門，三軸加速度計(jì)和三軸磁通門的三軸方向相同；微控制器，其輸入端通信連接并接收三軸加速度計(jì)和三軸磁通門采集的聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向信息，及聚焦伽馬傳感器采集的伽瑪計(jì)數(shù)值，得到各個(gè)方向的伽馬計(jì)數(shù)值。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種方位伽馬測(cè)量裝置，其特征在于，該方位伽馬測(cè)裝置包含：聚焦伽馬傳感器，其采集伽瑪計(jì)數(shù)值；用于確定聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向的三軸加速度計(jì)和三軸磁通門，三軸加速度計(jì)和三軸磁通門的三軸方向相同；微控制器，其輸入端通信連接并接收三軸加速度計(jì)和三軸磁通門采集的聚焦伽馬傳感器在地層中姿態(tài)和探頭法向方向信息，及聚焦伽馬傳感器采集的伽瑪計(jì)數(shù)值...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陸永鋼，倪初明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海神開(kāi)石油設(shè)備有限公司，上海神開(kāi)石油化工裝備股份有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：上海;31