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套管井饱和度脉冲中子测井仪器研制

薛田才  
【摘要】: 为适应国内油田当前勘探开发的实际需要,综合国内外同类型仪器在信号采集及仪器结构设计上的优点,应用先进的电子技术,设计开发一种新型的储层饱和度测井仪器。在研制过程中,通过大量的实验,和计算机模拟,获取了脉冲中子在物质产生伽马光子的全能谱、非弹性散射能谱,由此得出俘获能谱的方法,并因此作为本课题的理论依据。 根据常规几种探测器的性能和测井响应的模拟研究,比对探测器的优缺陷,选择NaI(Tl)晶体和光电倍增管作为探测伽马射线的信号探测器。并且为有效地消除干扰信号的射入,最大限度地提高仪器的信噪比,合理地选择源距和屏蔽体,取得了符合实际仪器仪器材质与尺寸。 为保证采集数据的可靠性,采用新型脉冲中子发生器,以及全新的高压稳谱技术,地面可以实时监控稳谱情况,并依据测井实况作出调整。采用远近两个探测器的方式,其中远探测器探测地层有用信息,近探测器作为井眼校正使用,可以有效提高仪器的分辨率。 系统中大量采用CPLD等高速电子器件,其中用CPLD器件来设计井下仪器控制部分电路,完成各种时序控制,包括中子发射、脉冲幅度分析、本底计数、脉冲信号的时间特性统计以及功能电路之间的接口等。CPLD优点是减小“死时间”,加大单位时间内的计数率,减小统计起伏对测量结果的影响。整个系统采取LDT模式与地面进行信号传输,系统中采用主从式两个单片机系统,极大提高仪器工作的可靠性,主单片机负责接收地面系统发出的命令,并且以M2模式向地面传回一些辅助参量,主单片机还通过高速串口向从单片机发出相应的命令,从单片机则负责管理CPLD等众多集成电路,在其统一协调下,完成脉冲中子的发射,长短源距信号的采集、量化,最终以M5模式向地面系统,发回测井信号。 仪器研制成功后,能够替代国外同类型进口仪器,填补国内没有此类仪器生产的空白,同时可以大幅度降低此类仪器的购置以及维护等各种成本,结合国内的地质特点来开发相应的解释技术,可以有效扩大其在国内油田的地质应用。随着以后仪器的推广应用,对提高油气采收率、油田勘探开发生产的持续发展具有重要意义


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