使用两点来稳定频谱的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在密度测井中，闪烁检测器测量来自地层的辐射，以估计地层的电子密度和光电因子(photoelectric factor)。检测到的辐射的能量被测量并量化为“计数”。计数根据它们的能量被分成“通道”。与每个通道相关联的能量可以随着温度和检测器年代而改变。稳定频谱，使得每个通道对应已知的能量，是一个挑战。
【附图说明】
[0002]图1示出钻井系统。
[0003]图2显示密度测井仪的示意性横截面图。
[0004]图3显示密度测井仪的框图。
[0005]图4和图5示出直方图。
[0006]图6示出具有与钨相关联的双峰的光谱。
[0007]图7是流程图。
[0008]图8示出环境。
【具体实施方式】
[0009]在一个实施例中，如图1所示，钻井系统100包括井架105，钻柱110从井架105处被悬挂在井孔(borehole) 112中。图1被大大简化且为了清楚起见并未显示在钻井过程中使用的很多元件。此外，虽然图1显示基于陆地的钻井系统，本文所描述的技术也可以用于基于海洋的钻井系统以及电缆和滑线系统和操作。在一个实施例中，围绕钻柱110的井孔112内的体积被称为环空(annulus) 114。在一个实施例中，钻柱包括钻头115、通过元件120示意性显示的各种致动器和传感器、以及遥测部125，井下设备通过遥测部125与地面遥测系统130进行通信。在一个实施例中，钻柱包括密度测井仪135，用于收集来自地表下的地层(例如地层140)的数据。
[0010]在一个实施例中，计算机145接收来自井下设备的数据并通过地面遥测系统130将指令发送至井下设备。在一个实施例中，计算机145包括输入/输出设备、存储器、存储和网络通信设备，该网络通信设备包括连接到互联网所必需的设备。
[0011]在一个实施例中，如图2所示，密度测井仪135包括外壳202和内壳203。内壳形成通道，钻井泥浆可以通过该通道从钻柱I1向下流至钻头115。执行密度测井仪135的功能的设备被安装在外壳202与内壳203之间的间隙内。
[0012]在一个实施例中，密度测井仪135包括铯(Cs)源205，该铯源205提供具有大约662千电子伏(“keV”)的已知能量的伽马射线。在一个实施例中，由铯源205产生的伽马射线215穿过源低密度窗口 210离开密度测井仪135。伽马射线215穿透地层214。在一个实施例中，一些伽马射线220从地层散射回密度测井仪135，其中这些伽马射线220穿过闪烁器低密度窗口 225至闪烁器230。在一个实施例中，闪烁器230通过钨防护物235被防护。在一个实施例中，来自铯源205的一些伽马射线240穿透钨防护物235并撞击闪烁器225。来自铯源205的这些伽马射线220和240被用作用于频谱稳定的参考，如下所述。
[0013]来自铯源205的一些伽马射线245导致钨防护物235放射x射线250，该x射线250直接或者通过散射到达闪烁器230。这些X射线250也被用作用于频谱稳定的参考，如下所述。
[0014]地层140发射伽马射线255，该伽马射线255通过闪烁器230被检测。在一个实施例中，来自伽马射线255的数据用于计算地层140的电子密度和/或光电因子。
[0015]在一个实施例中，闪烁器230由于被伽马射线220、240和255以及x射线250撞击的结果而产生光子。在一个实施例中，光电倍增管(photomultiplier tube，“PMT”)260耦接至闪烁器230。闪烁器230每接收到一个伽马射线或X射线，PMT 260就产生一电压脉冲，并使该电压脉冲的大小与接收到的伽马射线或X射线的能量相关。
[0016]现参见图3，在一个实施例中，PMT 260耦接至分压器305。在一个实施例中，分压器305耦接至高压源310。在一个实施例中，高压源310通过分压器305耦接至PMT 260，使得高压源310能够控制PMT 260的增益。也就是说，通过调整高压源310，能够调整闪烁器230和PMT 260对于撞击闪烁器230的辐射的响应。
[0017]在一个实施例中，PMT 260通过分压器305耦接至前置放大器315。在一个实施例中，前置放大器320提供对来自PMT的电压的恒定放大。在一个实施例中，放大器320耦接至前置放大器315的输出，并提供对来自前置放大器315的信号的可调放大。
[0018]在一个实施例中，放大器320的输出为一系列电压脉冲。在一个实施例中，每个电压脉冲对应于闪烁器230上的辐射的影响。在一个实施例中，每个电压脉冲的高度对应于通过创始脉冲的辐射而积聚在闪烁器中的能量。
[0019]在一个实施例中，放大器320的输出親接至多通道分析器(mult1-channelanalyzer ,"MCA") 325 ο在一个实施例中，MCA 325分析其从放大器320接收的电压脉冲流，并将它们排列成直方图。在一个实施例中，直方图包括多个通道(Chl，Ch2，…ChN)。在一个实施例中，每个通道具有通道号(即，Chl，Ch2，…ChN具有各自的通道号Cl，C2，…CN)。在一个实施例中，每个通道与能量范围相关联(即，每个通道Chl，Ch2，…ChN与以各能量E1，E2，…EN为中心的各能量范围相关联)。在一个实施例中，每个通道具有与其相关联的计数(Cl-计数，C2-计数，…CN-计数)，表示在一段检测时间内由装置接收到的所具有的能量落入与对应通道相关联的能量范围内的辐射事件的数目。
[0020]图4和图5示出两种这样的直方图。在图4中，在大约通道950处的峰值405是来自铯源的662keV峰值。在图5中，在大约通道225处的峰值505是来自铯源的662keV峰值。
[0021]如上所述，图3中显示的电路的响应倾向于随年代和温度漂移。因此，在一个实施例中，MCA直方图通道号与能量之间的相关性被定期地校准。在一个实施例中，如图4和图5所示，来自铯源的峰值被用于该过程。在一个实施例中，如下方程被用在该过程中:
[0022]Ey = kC γ +E0 (I)
[0023]其中:
[0024]K是带有能量/通道单位的能量标度；
[0025]Cy 是通道号(g卩，CL...CN);
[0026]Eγ是与通道C 7相关联的能量；以及
[0027]Etl是零点偏移。
[0028]在一个实施例中，来自铯源的峰值被调整为期望的通道号，Etl被假设为零(用以将方程I减少到单个未知数，K )，而方程(I)用于求解K。然后，具有设置为零的EO的方程
(I)可以用来识别直方图中的其它特征。
[0029]在一个实施例中，频谱稳定过程利用出现在MCA直方图上的峰值作为与钨防护物235相互作用的伽马射线的结果。伽马射线与钨的相互作用产生分别在59.3keV和67.2keV处具有峰值605和610的X射线辐射，如图6所示。通过在MCA直方图中找到钨x射线峰值，可以针对两个未知数K和EO来求解方程(I)的两个实例(一个实例用于铯峰值，一个实例用于钨峰值之一)。这允许在其它直方图特征的识别中使用完整的方程(I)。
[0030]在一个实施例中，处理器330 (参见图3)使用鹤峰值之一和铯峰值来执行两点稳定过程。如图7所示，两点稳定过程包括MCA 235通过前置放大器315和放大器320接收来自PMT 260的电压脉冲流(方框705)。在一个实施例中，MCA 235在直方图中将电压脉冲按通道排列。在一个实施例中，直方图具有对应于铯峰值的第一峰值和对应于钨峰值之一的第二峰值(方框710)。在一个实施例中，处理器330接收来自MCA 235的直方图，并确定第一峰值是否落入首选通道(具有通道号CA的通道ChA，I < A < N)。如果第一峰值未落入首选通道(从方框715分离出的“否”分支)，处理器330调整放大器320的增益或者高压源310的电压(方框720)。然后，重复要素(element) 705、710和715，直到第一峰值(即，铯峰值)落入首选通道(从方框715分离出的“是”分支)。
[0031]该过程通过测量第二峰值(即，钨峰值之一)的位置(即，具有通道号CB的通道ChB)而继续(方框725)。利用这些信息(铯峰值的通道号(CA)、与铯峰值相关联的能量(EA)、钨峰值的通道号(CB)、以及与钨峰值相关联的能量(EB))允许针对K和Etl联立求解如下方程组(方框730):
[0032]EA = K.CA+E0 (2)
[0033]EB = K.CB+E0 (3)
[0034]利用K和Etl已知，与K和E C1未知相比，能够更准确地求解方程(I)。方程(I)可以用来识别直方图中的能量窗(例如图5中显示的能量窗W1、W2、W3、W4和W5)的边缘，或者光谱特征的位置(例如在图4中大约通道200处的峰值410或者在图5中大约通道70处的峰值510)(方框735)。利用这些已知信息，能够估计地层140的电子密度和光电因子(方框740)，其允许操作员作出有关钻井或完井的决策(方框745)。
[0035]在一个实施例中，如图8所示，密度测井仪135通过以非临时性计算机可读介质805 (例如⑶、DVD、USB驱动器、移动硬盘驱动器或其它便携式存储器)上的计算机程序为形式的软件来控制。在一个实施例中，