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1920
2023-04-25
今天给各位分享测井仪的知识,其中也会对测井仪器零长进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
γ测井仪是用在钻孔中测量岩层放射性的仪器。在放射性矿产勘探和开采过程中,用于确定矿层的深度位置、矿层厚度以及铀(或钍)的含量。在煤矿、磷灰石、铝土矿等非金属矿床勘探中用于确定矿层厚度、位置和岩层划分等。石油γ能谱测井,用于寻找生油层储油层以及岩层划分等。
FD-3019γ测井仪,使用NaI(Tl)与光电倍增管为探测器。仪器的整体结构如图4-7-4所示。测井探管部分包括探测器输出的电脉冲信号进入前置电路,再经成形放大器,使脉冲信号放大到适当幅度,并整形成矩形脉冲。通过输出驱动电路,组成井下探管部分;通过1000m电缆,将电脉冲信号传至操作台。为了长电缆传输信号不受损失,在井下先放大,并经驱动电路后进行传输。进入操作台的脉冲信号,为保持不漏信号先放大、整形,一路输入计数器。一路输入积分率计电路。定时器给出定时信号,通过控制电路控制计数时间。
率表记录主要用于测井探管下放和提升过程连续监测井中放射性变化,查找异常层位,为逐点测量提供参考。
仪器的灵敏度约为每秒(262±12)计数,等于地层中含有10-4(eU,平衡铀);最大测井深度为1000m,适用环境温度为-10~+60℃。
图4-7-3 稳谱程序流程图
图4-7-4 PD-3019γ测井仪结构图
煤炭系统自1985年引进五套美国MT-Ⅲ数字测井系统后,很长一段时间没有再引进国外先进的测井仪器和测井技术。直至2009年初,中煤地质工程总公司在国内首家引进一套美国蒙特(Moumt-Sopris)仪器公司生产的Matrix数控测井系统。目前国内生产煤炭测井仪器厂家主要有北京中地英捷物探仪器研究所、渭南煤矿设备仪器厂、上海地质仪器厂和重庆地质仪器厂。从测井参数方法方面看,上述厂家生产的测井仪器均可完成煤炭测井的补偿密度、自然伽马、视电阻率、三侧向电阻率、自然电位、声波时差、井径、井斜、井温等项目,基本满足《煤炭地球物理测井规范》的要求。北京中地英捷物探仪器研究所为开展煤层气和其他测井工作,还研发和生产一批新方法仪器,主要包括补偿中子、双侧向、微球形聚焦、套管接箍、双井径、声波变密度、声幅、流量、磁化率等测井仪器,测井方法较全。
1.PSJ-2型轻便数字测井系统
本仪器由北京中地英捷物探仪器研究所生产,是目前我国煤田地质勘探测井的主要设备,具有体积小、重量轻、选用范围广,可广泛用于煤田、水文、冶金及桩基勘测、工程地质等领域。该测井系统主要由笔记本电脑、针式打印机、数字采集记录仪、绞车控制器、绞车和测井探管组成。测井探管包括声速、密度三侧向、井温井液电阻率、电测电极系、连续孔斜检测、双井径检测、双侧向、补偿中子、磁 *** 自然伽马、桩基孔检测等十多种,组合程度高、方法齐全。测量方法为声波时差、声幅、补偿密度、井径、自然伽马、三侧向电阻率、激发极化率、井斜、双井径、双侧向、补偿中子、磁 *** 等。
2.TYSC-3Q型数字测井仪
本仪器由渭南煤矿设备仪器厂生产,是轻型车载或散装煤田勘探测井设备,具有综合化、轻便化和多参数的特点,便于拆卸搬运,还适用于金属、工程和水文地质勘探。该测井系统主要由计算机、针式打印机、测井控制面板、绞车控制器、绞车和测井探管组成。测井探管包括声速、密度三侧向、井温井液电阻率、电测电极系四种,测量方法为声波时差、密度、井径、自然伽马、三侧向电阻率、电位电阻率、自然电位、梯度电阻率、激发极化率、井温、井液电阻率。
3.JHQ-2D型数字测井系统
本仪器由上海地质仪器厂生产,是专为地质、煤田、水文、冶金、核工业行业而设计,具有重量轻、操作维修简单、可连接井下探管种类多、抗震、耐温、耐湿、可靠性高等特点。该系统主要由笔记本电脑、打印机、绘图仪、综合测井仪、电测面板、绞车控制器、绞车和测井探管组成。测井探管包括三侧向、磁三分量、声速、放射性密度、井温井液电阻率、数字井径仪、高精度测斜仪、电极系、磁化率、流量仪、闪烁辐射仪。探管种类多、组合程度较低。测量方法为三侧向电阻率、磁三分量、声速、密度、井温、井液电阻率、井径、井斜、自然电位、视电阻率、磁化率、流量、自然伽马。
4.JQS-1智能工程测井系统
本仪器由重庆地质仪器厂生产,具有设备轻便、功能齐全、图形清晰、直观(全中文菜单)、用户界面良好等特点。主要由笔记本电脑、打印机、智能工程测井系统主机、绞车控制器、绞车和测井探管组成,测井探管包括声波、双源距密度贴壁组合、井温井液电阻率、中子组合、磁化率、多道能谱、井径等,探管种类多,组合程度较高。测量方法为近接收、时差、密度、自然伽马、视电阻率、井径、井温、井液电阻率、中子、磁化率、自然伽马能谱。
但上述所有厂家生产的仪器,在工作性能稳定性、仪器刻度、校正和数据定量方面均存在一定的不足,有待进一步完善。
5.美国MT-Ⅲ数字测井系统
本测井系统由美国蒙特(Moumt-Sopris)仪器公司于1985年生产,具有测井方法多、探管组合程度高、工作稳定可靠,刻度计算量板齐全等特点,主要用于煤田,也适用于水文、工程、热源及浅油层等测井。因引进年限长,配件少、方法面板多、故障较多。地面仪器主要由计算机、四笔记录仪、方法面板、绞车控制器、数字格式器、绞车等组成;下井探管有6种,分别为密度组合仪、中子组合仪、声波仪、井温柔仪、电测仪、产状仪;测量方法有补偿密度、聚焦电阻率、自然伽马、井径、中子—热中子、自然电位、0.4m电位电阻率、接地电阻、声波时差、声幅、全波列、井温、井液电阻率、激发极化率、1.6m电位电阻率、1.8m梯度电阻率、井斜、微侧向等。
6.美国Matrix数控测井系统
该系统由美国蒙特(Moumt-Sopris)仪器公司于2009年初生产,在煤炭测井界属更先进、最可靠的测井仪器。测井方法齐全、配置合理,主要由采集面板、计算机、绞车和多种井下探头组成完整的测井体系,在丰富的测井采集软件支持、控制下,进行测井数据采集、显示、存盘、打印等工作,由软件取代了硬件的很多功能,大大增强了仪器工作的可靠性,减少仪器故障率。该系统使用国际通用的Well cad软件来管理、处理和解释测井数据,并可方便地与物探、地质等数据交换拼接。下井仪器最大外径40mm,设计可测井深2000m,完全适合煤炭、煤层气、金属、水文等领域测井。除了配备有可以测量补偿密度、补偿声波、补偿中子、深中浅电阻率、微侧向、自然伽马、自然电位、井径、井斜、井温、声波全波列、声波变密度、声幅、套管接箍、双感应、磁化率、流量等方法的测井仪器外;还配备有先进的声波全波列测井仪和超声波成像测井仪。应用声波全波列测井仪可直接测量纵波速度、横波速度或者从全波列中获取横波速度,计算更准确的岩煤层力学性质。应用超声波成像测井仪可以测量提供大量有效可视的钻孔岩体定量数据,形成反映孔壁特征的二维孔壁展开图像、三维孔壁柱状图、钻孔节理裂隙统计极点图和玫瑰花图,直接应用于测算地应力场、识别裸眼井壁裂缝、判断岩层岩性、确定岩层产状等,具有直观、清晰、可视性的特点,在工程勘察、油气、煤炭、煤层气等测井领域有着广阔的应用前景。
石油系统测井仪器的测井方法最全,技术先进,工作性能较好,但因井下仪器外径一般为89mm,最小外径为70mm,而且仪器采样间隔、源距均较大,一般不适宜煤炭测井。
具有当今世界先进水平的斯伦贝谢、阿特拉斯、哈里伯顿三大测井公司的测井技术和测井设备代表着测井技术的发展方向和水平。目前测井服务的主导产品是斯伦贝谢的MAXIS-500系统、贝克-阿特拉斯的ECLIPS-5700系统及哈里伯顿的ECELL-2000系统,及其配套的井下仪器系列和解释软件。
常见的测井仪器有能谱测井仪、岩性密度测井仪、数字声波测井仪、补偿中子测井仪、双测向测井仪。成像仪器主要有核磁共振测井仪、环周声波成像测井仪、电成像测井仪、多极子声波成像测井仪、扇段(分区)水泥胶结测井仪、阵列感应测井仪等。
(1)电阻率测井仪
电阻率测井仪(附图16)是用于钻孔岩层视电阻率测量的仪器。该地面仪器连接井下电极系,并配套PC机使用,可以测量视电阻率及自然电位等参数。
仪器采用自适应供电方案,向井下岩层供出宽范围的交流方波。同时测量供电电流和电压。所以具有操作简便,测量范围宽,轻便可靠等特点。
为了减少人工电场对自电测量的干扰,仪器采用AB不供电测自然电位的方案。视电阻率测量有两个电压测量通道,可以同时记录两条视电阻率曲线。
(2)全波列声波测井仪
全波列声波测井仪(附图17)功能齐全。可用于工程勘察中的岩石钻孔全波列测井,还可用于非金属材料和构件的强度及缺陷的无损检测、混凝土基桩完整性缺陷检测。
仪器波形放大显示,自动快速判读声波参数。钻孔、测区或桩基的波形、测点声时、测区平均声速、测区换算强度值现场实时显示。Windows系统下全中文菜单操作,简单易学,方便快捷。高亮度,10.4″彩色触摸式液晶显示屏。USB接口数据传输、打印,快速、可靠。
主要技术指标见表8.2。
表8.2全波列声波测井信主要技术指标表
续表
(3)多参数轻便数字测井仪
MOUNT测井仪系列(附图18)、全数字化井下综合参数探头,包括:电阻率,自然伽马、伽马能谱,伽马密度,中子孔隙度,自然电位,声波全波列,磁导率,激发极化,声学二维/三维成像,井径,井斜,产状,流量等各种探头。有适用于煤田和金属矿测井的1000m,2000m绞车,也有使用于工程物探,水文地质,环保测井的100m,200m,500m轻型绞车。
(4)综合数字测井系统
综合数字测井系统(附图19)是专为野外工作方便而设计的,可连接各种测井探管的数字化测井系统。地面仪器可连接各种测井探管的轻便方式,此外还包括了深度计量给井下仪供电等功能。本仪器具有重量轻,操作维修简单,可连接井下探管种类多,抗震、耐温、耐湿,可靠性高等特点。
1.压力计(高精度、永久式、压裂式)。
2.超声波流量计。
3.五参数(温度、伽马、磁 *** 、流量、压力)。
4.产出测井仪(温度、伽马、磁 *** 、流量、压力、持水、密度、持气率)。
5.注入多参数(温度、伽马、磁 *** 、流量、压力)。
6.低压综合测试仪。7.示功仪。
8.测调仪(高效测调、边测边调)。
9.井径仪(16臂、18臂、24臂、40臂、60臂)。
10.测厚仪(磁测厚)。11陀螺仪(测斜仪)。12.电磁探伤。
13.声波变密度(声波仪)。14.智能配水器。15.过套管电阻率。16.高压物样取样器。17.电动除垢器。18.液压举升装置。19.电动封隔器。20.张力短节。 21旋转短节。
22.测内径、腐蚀、壁厚、方位、水泥胶结。
23.电缆头、滑套、扶正器、软连接。
24.碳氢比、中子密度、氧活化。25成像测井系列。
以上这些常规测井仪器,西安思坦仪器股份有限公司都生产。
测井仪,是用于凿井领域,可对井壁进行连续扫描,也可对任意水平进行横向扫描,给出井筒竖直剖面、水平断面、井筒有效断面、井筒偏斜距离等技术资料。测井结果可由计算机屏幕直接显示,也可由绘图仪打印机给出,使用灵活方便。测井仪器的使用可以防止井筒偏斜,减少施工周期,加快施工进度,确保工程质量,间接经济效益明显,社会效益非常显著。目前市场上的测井仪有多种品种,包括凿井测井仪、超声测井仪、核测井仪以及数字取心测井仪等等。
(一)γ测井仪性能要求及检测
用于铀矿勘查的测井仪,灵敏阈应达到0.001%eU,含量测量范围为0%eU~5%eU;用于划分岩性的测井仪,灵敏阈应达到0.0001%eU,含量测量范围为0%eU~0.01%eU。
1.稳定性
(1)短期稳定性
在仪器测量范围内的任何一固定γ射线照射量率的位置上,连续工作8h内测量值的γ射线照射量率相对误差不应大于5%,计算公式为
放射性勘探方法
式中:I0为预热10min后,第一组测量值的平均值,nC/kg·h;Ii为第i组测量值的平均值,nC/kg·h;δ1为γ射线照射量率相对误差,%。
每组测量值不应少于30个,组间间隔时间为1h。
(2)长期稳定性
γ测井仪使用前后都应进行长期稳定性检查。仪器长期稳定性标准值的确定是在仪器检测后,在一固定工作源(或模型井)上测得,当仪器稳定性变化大于5%时,该仪器应重新标定,否则不能在测井中使用。
2.准确性
(1)模型检测
仪器校准后,在模型上测量的含量与模型含量的相对误差不应大于5%。计算公式为式中:Q1为模型含量,%;Q2为测量含量,%;δ2为相对误差,%。
放射性勘探方法
(2)仪器读数的涨落性检查
利用仪器短期稳定性测量数据,用“偏度、峰度检验法”检查仪器读数,符合正态分布,表明仪器读数可靠。
(3)仪器线性检查
在设计测程范围内,仪器实际示值与理论线性示值的误差不应大于5%,计算公式为
放射性勘探方法
式中:I1为仪器测程最大γ照射量率处的理论线性示值,cps;I2为仪器测程最大γ照射量率处的实际示值,cps;δ3为非线性误差,%。
3.一致性
(1)模型检测
多台仪器在相同测量条件下,其中任意两台仪器测量含量的相对误差不应大于5%,计算公式为
放射性勘探方法
放射性勘探方法
式中:Qi、Qj分别为任意两台仪器测量的当量含量,%;Q为n台仪器测量的当量含量平均值,%;n为仪器台数;δ4为含量的相对误差,%。
(2)固体点状6号镭源检查
多台仪器在相同测量条件下,对固体点状6号镭源某一固定点上的γ照射量率测量的相对误差不应大于5%,计算公式为
放射性勘探方法
放射性勘探方法
式中:Ii、Ij分别为任意两台仪器测量的γ照射量率,nC/kg·h;I为n台仪器测量的γ照射量率平均值,nC/kg·h;n为仪器台数;δ5为γ照射量率的相对误差,%。
(二)仪器校准
仪器在野外使用期间,正常情况下每一个月用固体点状6号镭源采用空中法对仪器单位换算系数校准一次;若仪器在使用期间因大修和更换了光电倍增管、晶体,或长期放置后,应对单位换算系数及时进行校准。校准时应在仪器测程范围内,均匀地给定10个以上的标准值。用固体点状6号镭源校准时,不同距离的γ照射量率计算公式为
放射性勘探方法
式中:Kγ为距点状镭源1m处的γ照射量率,m2·nC/kg·h;R为点状镭源中心到晶体中心的距离,m。
单位换算系数每一次检查确定值与第一次校准确定值的相对误差不应大于5%,其计算公式为
放射性勘探方法
式中:k为单位换算系数第一次校准确定值,nC/kg·h/cps;ki为单位换算系数任意一次校准确定值,nC/kg·h/cps;δ6为单位换算系数的相对误差,%。
(三)γ测井换算系数校准
1.γ总量测井换算系数计算
在模型上可以测得铀、钍、钾及零值模型上的γ照射量率,它们分别为
放射性勘探方法
式中:IU、ITh、IK、I0分别为在铀、钍、钾和零值模型中测量的γ照射量率,nC/kg·h;
分别为铀模型中的铀、钍、钾元素含量;
分别为钍模型中的铀、钍、钾元素含量;
分别为钾模型中的铀、钍、钾元素含量;
、
分别为零值模型中的铀、钍、钾元素含量;Ds为本底γ照射量率值,nC/kg·h;KU、KTh、KK分别为铀、钍、钾元素换算系数。
由上此可计算出KU、KTh、KK,其单位为:(nC/kg·h)/0.01%eU、(nC/kg·h)/0.01%eTh、(nC/kg·h)/1%K。
2.γ能谱测井换算系数计算
由铀、钍、钾及零值模型可测出γ测井能谱仪上铀、钍、钾道的计数,写成
放射性勘探方法
式中:
分别为铀、钍、钾和零值模型中i道的计数率,cps;ai、bi、ci分别为铀、钍、钾元素在i道中的换算系数,cps/0.01%eU、cps/0.01%eTh、cps/1%K;di为i道的本底值,cps。
由上式测量的12个计数,根据各模型含量,即可求出铀、钍、钾各道的换算系数。
γ测井仪器每年在使用前,或因更换了光电倍增管、晶体等主要部件,应在放射性勘查计量站的系列标准模型井进行校准。
岩、矿石的有效原子序数在9~21范围内,γ测井换算系数值的变化应不大于3%。有效原子序数计算公式为
放射性勘探方法
式中:Ze为岩矿石的有效原子序数;Z为原子序数;PZ为岩、矿石中,与Z元素相对应的含量。
应使用无放射性污染的井液进行冲孔。对于地浸砂岩型铀矿床,冲孔时排出的井液要求γ照射量率低于3.0nC/kg·h,一般类型铀矿床要求γ照射量率低于5.2nC/kg·h。
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