专利名称：X射线荧光元素分析装置及其录井仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油、天然气钻井技术领域，特别是涉及一种X射线荧光元素分 析装置及其录井仪。
二背景技术：
“录井工程”是石油、天然气勘探开发领域的一个常规行业，其主要责任是对石油 钻井过程中岩心、泥浆中的岩屑及油气显示给予解释与评价。长期以来此行业一直存在以下问题1、对岩心与岩屑的岩性描述一直以来基本以肉眼观察为主，存在较多人为因素， 始终处在“定性”解释的水平上；2、对碳酸盐岩、膏岩、盐岩等化学岩及火山岩等特殊岩性的识别上缺乏可靠的手 段；3、近年来，为PDC、空气钻、泡沫钻等钻井新工艺的引进，造成岩屑细小甚至成粉末 状，常规肉眼识别已无法胜任。4、溶解于泥浆中的离子成分(特别对于高危的S2—)没有有效的监测手段。近年来，国内外也出现了一些利用X射线荧光方法对岩石特定元素含量进行分析 的设备，但其主要是针对实验室分析研究，其结构及性能特点限制了在录井现场的应用。 (1)其真空腔大都是上开门结构，其X光管与探头一般安装在真空腔下部，这种结构极易造 成探头被样品粉尘污染，影响其使用和检查效果，不适合大批量检测作业；(2)设计体积一 般都较大，不适合野外携带；(3)操作复杂，分析周期过长，适应不了录井现场高频率的检 测要求，不能及时跟上钻进速度；(4)仪器价格昂贵，检测成本高，无法在钻井现场大规模 推广等诸多问题。
三
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种X射线荧光元素分析装置及其 录井仪。本实用新型的技术方案是一种X射线荧光元素分析装置，含有真空腔，以及安装 在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，所述的真空腔为圆柱筒 形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其中心 的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安装， 所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角α， 所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架。所述的X光管与真空腔连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装 螺栓连接，并设有密封结构；所述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构。所述的样品架内设有逐次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略 窄，沿样品架的轴向贯穿整个样品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突出边缘，其中至少一个边缘上设有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设 有定位螺栓；第二台阶面比第一台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一 定深度，该台阶面里端为圆柱形竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三 台阶面比第二台阶面略窄；所述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔；该定位孔位 于第二台阶面到第三台阶面之间的竖向里面外侧。该装置还含有可升降样品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间 通过螺纹连接；上体和下体的直径与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。一种X射线荧光元素录井仪，含有壳体，操作仪表面板，门体，安装在壳体内的架 体，所述的架体上安装有X射线荧光元素分析装置，该分析装置含有真空腔，以及安装在真 空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，所述的真空腔为圆柱筒形空 腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其中心的X 光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安装，所述 的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角α，所述 的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架；在架体上还安装有电源和X光管控制器；所述的 真空腔的封板四角设有安装孔，通过紧固件安装在架体上。所述的X光管与真空腔连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装 螺栓连接，并设有密封结构；所述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构。所述的样品架内设有逐次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略 窄，沿样品架的轴向贯穿整个样品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突 出边缘，其中至少一个边缘上设有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设 有定位螺栓；第二台阶面比第一台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一 定深度，该台阶面里端为圆柱形竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三 台阶面比第二台阶面略窄；所述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔；该定位孔位 于第二台阶面到第三台阶面之间的竖向里面外侧。该装置还含有可升降样品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间 通过螺纹连接；上体和下体的直径与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。所述的门体通过与壳体之间为合页式连接结构。本实用新型的有益效果1、可对录井现场的岩屑、岩心样进行定量元素分析准确判定岩性；2、可对录井现场的泥浆样进行元素分析，监测地层流体中的特定离子变化；3、本装置及其仪器样品腔具有独特的探测器上置且侧开门的结构，将X光管和探 测器设置在真空腔的上部，能够有效防止了样品粉末对X光管和探测器的污染；提高检查 效果。4、本装置及其仪器的样品架设计独到具有以下特点1)真空腔内部为圆柱形，样 品架为半圆柱形，二者匹配可以实现样品架在真空腔内可旋转一定角度，能够保证探测器 的最佳检测角；2)样品架内置可升降样品支座，对于压制的不同厚度的样片，能够有效保 证其检测距离的一致性；3)样品架中的升降台可方便地取出，样品架就可以放置试管瓶， 用以检测泥浆液体样。5、该装置对外界使用环境要求不高，能够在钻井现场使用。四
图1为该X射线荧光元素分析装置立体结构示意图图2为该X射线荧光元素分析装置正视结构示意图图3为该X射线荧光元素分析装置左视结构示意图图4为图2的A-A剖面结构示意图图5为图3的B-B剖面结构示意图图6为该X射线荧光元素分析装置俯视结构示意图图7为X射线荧光元素分析装置的样品架和可升降样品支座的部件立体图图8为图7的正视结构示意图图9为图7的俯视结构示意图图10为样品架的立体结构示意图图11为可升降样品支座的立体结构示意图图12为可升降样品支座的正视剖视结构示意图图13为真空腔的立体结构示意图图14为X射线荧光元素录井仪立体结构示意图图15为X射线荧光元素录井仪正视结构示意图图16为图15的左视图图17为图15的C-C剖视结构示意图图18为图16的D-D剖视结构示意图
五具体实施方式
参见图1-图18，图中1.真空腔、2. X光管、3.探测器、4.安装螺栓、5.密封堵头、 6、准直器、7.样品架、8.可升级样品支座下体、9.可升级样品支座上体、10.样品环、11.密 封圈、101.壳体、102.门体、103.操作仪表面板、104.架体、105.电源、106. X光管控制器， 其中1-1.排气孔、1-2. X光孔、1-3.探测器安装孔、1-4.封板、1-5.安装孔、1-6.腔、7-1. 样品架定位孔、7-2.定位孔、7-3.第二台阶面、7-4.第三台阶面、7-5.竖直空腔、7-6.第一 台阶面。实施例一参见图1-图13，图中一种X射线荧光元素分析装置，含有真空腔，以及 安装在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，所述的真空腔为圆 柱筒形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其 中心的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安 装，所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角 α，所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架。所述的X光管与真空腔连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装 螺栓连接，并设有密封结构，可安装密封圈；所述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构， 如图中密封圈11。所述的样品架内设有逐次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略 窄，沿样品架的轴向贯穿整个样品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突出边缘，其中至少一个边缘上设有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设 有定位螺栓；第二台阶面比第一台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一 定深度，该台阶面里端为圆柱形竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三 台阶面比第二台阶面略窄；所述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔，通过定位螺 栓可以定为可升级支座；该定位孔位于第二台阶面到第三台阶面之间的竖向里面外侧。该装置还含有可升降样品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间 通过螺纹连接；上体和下体的直径与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。实施例二 参见图1-图18，图中一种X射线荧光元素录井仪，含有壳体，操作仪表 面板，门体，安装在壳体内的架体，所述的架体上安装有X射线荧光元素分析装置，该分析 装置含有真空腔，以及安装在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气 孔，所述的真空腔为圆柱筒形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔 的上部正上方开有向其中心的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正 对真空腔上的X光孔安装，所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所 述的X光孔成一定夹角α，所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架；在架体上还安装 有电源和X光管控制器；所述的真空腔的封板四角设有安装孔，通过紧固件安装在架体上。所述的X光管与真空腔连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装 螺栓连接，并设有密封结构，可安装密封圈；所述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构， 如图中密封圈11。所述的样品架内设有逐次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略 窄，沿样品架的轴向贯穿整个样品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突 出边缘，其中至少一个边缘上设有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设 有定位螺栓；第二台阶面比第一台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一 定深度，该台阶面里端为圆柱形竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三 台阶面比第二台阶面略窄；所述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔，通过定位螺 栓可以定为可升级支座；该定位孔位于第二台阶面到第三台阶面之间的竖向里面外侧。该装置还含有可升降样品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间 通过螺纹连接；上体和下体的直径与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。所述的门体通过与壳体之间为合页式连接结构。该X射线荧光元素录井仪的使用过程若需要检测岩屑等固体样品，先将制作好的固定在样品环内的固定样品饼置入所 述可升级支座上面，通过调整可升级支座的上体旋转，调整样品饼的高度到合适位置，若样 品架角度不合适可以旋转样品架到合适角度；拧上密封堵头，关闭该仪器的门体，启动仪器 进行检测；若需要检测泥浆等液体样品，则需要将样品腔内的可升级支座取出，将样品杯置 入样品架的竖直空腔内，然后拧上密封堵头，关闭该仪器的门体，启动仪器进行检测。
权利要求一种X射线荧光元素分析装置，含有真空腔，以及安装在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，其特征是所述的真空腔为圆柱筒形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其中心的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安装，所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角α，所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架。
2.根据权利要求1所述的X射线荧光元素分析装置，其特征是所述的X光管与真空腔 连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装螺栓连接，并设有密封结构；所 述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构。
3.根据权利要求1所述的X射线荧光元素分析装置，其特征是所述的样品架内设有 逐次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略窄，沿样品架的轴向贯穿整个 样品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突出边缘，其中至少一个边缘上 设有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设有定位螺栓；第二台阶面比第 一台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一定深度，该台阶面里端为圆柱 形竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三台阶面比第二台阶面略窄； 所述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔；该定位孔位于第二台阶面到第三台阶面 之间的竖向里面外侧。
4.根据权利要求3所述的X射线荧光元素分析装置，其特征是该装置还含有可升降 样品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间通过螺纹连接；上体和下体的直 径与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。
5.—种X射线荧光元素录井仪，含有壳体，操作仪表面板，门体，安装在壳体内的架体， 其特征是所述的架体上安装有X射线荧光元素分析装置，该分析装置含有真空腔，以及安 装在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，所述的真空腔为圆柱 筒形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其中 心的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安装， 所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角α， 所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架；在架体上还安装有电源和X光管控制器；所 述的真空腔的封板四角设有安装孔，通过紧固件安装在架体上。
6.根据权利要求5所述的X射线荧光元素录井仪，其特征是所述的X光管与真空腔 连接部位设有密封结构；所述的探测器与真空腔通过安装螺栓连接，并设有密封结构；所 述的密封堵头与真空腔之间设有密封结构。
7.根据权利要求5所述的X射线荧光元素录井仪，其特征是所述的样品架内设有逐 次下陷的三个台阶面，第一个台阶面比该样品架上表面略窄，沿样品架的轴向贯穿整个样 品架，在第一台阶面和样品架上表面之间形成两个向上突出边缘，其中至少一个边缘上设 有通向该样品架外圆周面的样品架定位孔，该定位孔内设有定位螺栓；第二台阶面比第一 台阶面略窄，该台阶面沿样品架的轴向深入到样品架内一定深度，该台阶面里端为圆柱形 竖直空腔，该圆柱形竖直空腔下面与第三台阶面共面；第三台阶面比第二台阶面略窄；所 述的样品架的端头上设有与轴向平行的定位孔；该定位孔位于第二台阶面到第三台阶面之 间的竖向里面外侧。
8.根据权利要求7所述的X射线荧光元素录井仪，其特征是该装置还含有可升降样 品支座，该支座包括上体和下体两部分，上体和下体之间通过螺纹连接；上体和下体的直径 与所述的样品架内的圆柱形竖直空腔直径匹配。
9.根据权利要求5所述的X射线荧光元素录井仪，其特征是所述的门体通过与壳体 之间为合页式连接结构。
专利摘要一种X射线荧光元素分析装置及其录井仪，该装置含有真空腔，以及安装在真空腔上的X光管和元素分析检测器，该真空腔上设有排气孔，所述的真空腔为圆柱筒形空腔，一端设有封板，另一端通过安装有密封堵头，该真空腔的上部正上方开有向其中心的X光孔，在该X光孔内安装有准直器，所述X光管的出光口正对真空腔上的X光孔安装，所述的真空腔上部还设有探测器安装孔，该探测器安装孔与所述的X光孔成一定夹角α，所述的真空腔内部安装有半圆柱形的样品架。该录井仪含有壳体，操作仪表面板，门体，安装在壳体内的架体，架体上安装有上述装置，在架体上还安装有电源和X光管控制器；该实用新型使用携带方便、具有固液两用功能，检测效果好，便于推广。
文档编号E21B49/00GK201749092SQ201020272090
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者孙锐, 谢元军, 陈玉亮 申请人:中国石化集团华北石油局;中国石油化工集团公司