专利名称：岩屑描述仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻探岩屑的分析设备，特别是涉及一种岩屑描述仪。
二.
背景技术：
作为开采老油田挖潜革新和钻探新的油气田，岩屑的岩性以及含油丰度的分析设备，是石油钻探评价油田的储量和开采价值必不可少的设备，以前我国石油钻探行业普遍使用三牙轮式钻头，其钻探的岩屑颗粒较大，可以依靠人的眼睛来定性观察认识岩性和含油丰度，但识别结果误差较大，因为受识别者的现场经验、技术水平高低和责任心的强弱等主观因素影响，同时也易受光线亮度、岩屑潮湿和岩屑颗粒大小等客观因素干扰。随着科技的进步和探井技术的逐步提高，三牙轮式钻头逐步被PDC钻头所代替，PDC钻头钻出的岩屑接近粉末状，难以用肉眼观察而确定岩性和含油丰度，迫切寻求一种新手段、新方法来判断岩屑的岩性和评价岩屑含油丰度。中国专利CN1157917A，申请号96114143公开了一种“岩屑定量评价仪”，该评价仪主要由微型计算机，样品箱，光电扫描器，白光灯和紫外光源组成，可实现岩屑样品砂岩、泥岩、含油砂岩百分量及含油丰度的定量自动检测评价；CN1373357A，申请号02116558.0公开一种岩样观测装置，该装置在摄像机目镜接口处安装了一台显微镜，可以分辨极细小岩样的岩性和含油丰度，但是利用白光灯和紫外光源摄制图像存在一定缺陷，降低图像的荧光度，增加测试误差。
三.实用新型内容(一)本实用新型所要解决的技术问题克服现有技术的缺陷，提供一种利用先进的核技术、电子电路和计算机图像处理技术来实现提高岩屑岩性和含油丰度定量检测精度的岩屑描述仪。
(二)本实用新型的技术方案是一种岩屑描述仪，含有电源，箱体，计算机，电子处理电路，摄像装置，岩屑样品盒，紫外光源，带有屏蔽结构的伽玛射线探测器安装在箱体的底板上，由闪烁晶体和光电倍增管及高压模块组成，岩屑样品盒安装在闪烁晶体上端部，在其正上方一定距离内安装有电子摄像装置和紫外光源，伽玛射线探测器所获得的闪烁脉冲信号输入电子处理电路中鉴别放大级比较器的输入端，电子处理电路的输出端通过接口接计算机输入端，电子摄像装置的视频线接计算机的视频接口。
所述屏蔽结构与闪烁晶体和光电倍增管的外部形状相匹配，屏蔽结构的内外表面可为不锈钢壳体，两壳体之间为铅材料屏蔽层，伽玛射线探测器下端通过弹簧安装在屏蔽结构的内底面上，探测器的变截面过渡段处通过弹性垫圈与屏蔽结构固紧，在样品盒上方设有屏蔽结构的滑动屏蔽盖板，岩屑样品盒可为倒“凹”字形或短圆柱形结构，电子摄像装置的摄像镜头到样品盒上表面之间的距离应在该摄像镜头的变焦焦距范围之内，电子摄像装置通过紧固卡圈固定在支架上，支架固定在箱体壁板上，紫外光源安装在摄像装置的摄像头两侧的灯架上，灯架固定在箱体壁上，电子摄像装置可为由电子摄像头和视频卡组成，或电子数码摄像机，或数码相机，或由非电子摄像装置和扫描仪构成的装置。
所述滑动屏蔽盖板下表面的两侧分别装有带保持架的滚珠，其中一侧滚珠与一条导轨的V形槽配合，另一侧滚珠与另一条导轨的导向凹槽配合，两条导轨安装固定在箱体中间的横梁上，盖板前侧装有操作把手，后侧面上装有限位销，电子处理电路的线路板夹持安装在固定于箱体中的插卡槽中，紫外光源电压为交流220V，电源向电子摄像机构、高压模块提供+5V、±12V直流电源或24V交流电源，伽玛射线探测装置的闪烁晶体可为无机晶体粉末，有机晶体，液体或塑料晶体等。
所述电子处理电路含有鉴别放大级，整形级，单片机及外围元件，伽玛射线探测器输出的脉冲信号输入到电子处理电路中鉴别放大级比较器LM111的反向端，比较器LM111的同向端接由电源和稳压电路提供的门槛电压，LM111的输出脉冲信号可经分频器分频后输入到整形电路芯片4538的输入端，整形后的输出信号经芯片40109降压，输入单片机89C51的T1脚进行计数，计数值由串行口RXD，TXD输入到收发器MAX202的输入端，经MAX202输入计算机进行处理。
在电子处理电路中，比较器还可为LM319，LM311，整形电路芯片也可用CD4098，单片机可用31、51、52系列芯片，或为MLU、tm320系列，也可用计数器计数，计数输出可经锁存器或收发器等并行口或串行口输入计算机。
(三)本实用新型的积极有益效果1.本实用新型使用了伽玛射线探测器和电子处理电路，能准确、直观、简便地在钻探现场实时检测被检岩屑的砂泥岩比例和含油丰度，突破现有钻井后再将有关仪器下井补测的常规方法，为较准确地判定岩性提供科学依据，并及时了解钻井情况，解决钻井中出现的问题。
2.本实用新型利用电子数码摄像技术和先进的计算机图像处理技术，使岩屑岩性和含油丰度分析由目测过渡到由仪器设备实现自动化定量检测，快捷方便，大大缩短了评价周期，提高了工作效率和测量精度，同时可实现岩样图象存储，节约岩样运输和保存费用，大大降低油田钻探成本。
3.本实用新型功能齐全、测量准确、市场广阔，因此容易推广实施，必将促进我国石油钻探技术的发展，为我国石油工业做出贡献。
四.
图1为岩屑描述仪总体结构示意图图2为图1所示的岩屑描述仪的侧视结构示意图图3为图1中A-A剖面结构示意图图4为伽玛射线探测器结构示意图图5为电子摄像装置结构示意图图6为紫外光源安装结构示意图图7为电源及信号接口布置示意图图8为岩屑描述仪工作原理方框示意图图9为岩屑描述仪的电子处理电路示意图五.具体实施方式
实施例一参见图1～9，图中1为伽玛射线探测器，该探测器安装固定在箱体4的底板上，探测器1由闪烁晶体19和光电倍增管20叠放在一起组成，闪烁晶体19采用NaI晶体，探测器1通过弹簧25安装固定在屏蔽结构底部，从光电倍增管20接出三根导线A、B、C，从屏蔽结构的下部侧向孔中穿出，分别接电子处理电路中的高压输出端、-12V电源、鉴别放大电路中比较器的输入，屏蔽结构内外表面为不锈钢壳体22、24，中间为屏蔽材料层铅23，其形状大体与探测器1的外形相匹配，在探测器1的横变截面段设有弹性垫圈27，使探测器1与屏蔽结构配合更紧密，21为闪烁晶体上部包装壳体，通过26固紧螺钉固定在屏蔽结构内表面壳体上，18为套装在闪烁晶体19上部的倒“凹”字型样品盒，盒体上端敞开，用来装岩屑用，在样品盒18的上方安装有滑动屏蔽盖板3，盖板外层为不锈钢壳体，里面装有屏蔽材料层铅，盖板3通过滚珠和保持架(图未画出)安装在前、后滑轨15、16上，电子处理电路板6安装固定在箱体4的上部右侧夹持架上，9为紫光源镇流器，11为电子摄像装置电源，10为前导轨滑槽，12为岩屑描述仪控制开关，13为电源指示灯，12和13安装在箱体4的前门板上，14为箱体4的支撑脚，17为接触开关，2为电子摄像装置，通过紧固圈31和紧固件29固定在支架30上，支架30固定在箱体上，32为转接筒，33为滤光镜，28为衬垫，7和8为电源线和视频线，与计算机的视频卡接口37连接，38为计算机串口，39为电源插座，40为接线盒，紫外光灯管5安装在灯管支架34两端的灯管座上，灯管支架34固定在反光罩35上，反光罩35固定在灯罩支架36上，或固定在箱体4和支架36之间，紫外灯管5在摄像装置镜头附近左右安装。
岩屑描述仪的电子处理电路的+5V和±12V电源由开关电源1和2提供，闪烁计数器的光电倍增管工作电压由高压模块1A1提供，如图9所示，高压模块1A1的5根引线中的红线接+12V电源，黑线接地，白线与黑线之间接调整电阻1R10和1R11，调节其大小可改变输出，黄线为高压输出端，连接由探测器接出的引线A，引线B接-12V电源，引线C输出的脉冲信号经滤波电容1C7接电子处理电路中鉴别放大电路的比较器LM111的反向端，LM111的1、4脚接地，5、6、8脚接+12V电源，+12V电源经限流电阻1R1和稳压二极管1V1接地，二极管1V1的稳压输出一路经电阻1R3、可变电阻1RP1、电阻1R4串联接地，另一路经电阻1R2也接入比较器LM111的反向端，同脉冲输入信号并联，可变电阻1RP1中心抽头的电压输出串接电阻1R5经接地电容1C8滤波后接入比较器LM111的同向端，作为门槛电压将低于此电压的脉冲信号去掉，以达到去除假信号的目的，LM111的输出端7脚经电阻1R6接+12V电源，同时将整形放大后的脉冲信号输入1D1进行分频，防止脉冲信号频率太高发生重叠形成漏计，分频器采用二进制计数器CD4040，10(CLK)脚为输入，9(Q1)脚为输出，11(RST)脚经电阻1R7接地；分频后的脉冲信号接入整形电路1D2(采用芯片4538)的4脚，4538的6脚为输出，4538的2脚经电阻1R8接+12V电源，1、2脚间接有电容1C9，3脚接+12V电源，5和7脚短接；由于输出信号电压较高，为便于单片机计数，采用集成电路40109(1D3)将电压降至+5V，40109的2和16脚接+5V电源，1脚接+12V电源，3脚为输入，输出端4脚连接单片机(1D4)89C51的15脚(计数输入T1)，由单片机进行计数，89C51的31脚接+5V电源，+5V电源串联电容1C12及电阻1R9接地，1R9和1C12的连接点接入单片机的9脚作为复位输入，时钟用内接方式，石英晶体振荡器接入89C51的18、19脚，电容1C10串联电容1C11并联在石英晶体振荡器两端，1C10、1C11的连接点接地，计数值输出由10、11(RXD、TXD)脚经收发器(1D5)输入计算机，收发器MAX202的9、10脚分别接89C51的10和11脚，MAX202的1、3和4、5脚之间分别接电容1C13和1C14，16脚接+5V电源，2、16脚间接有电容1C15，6和16脚之间接电容1C16、1C17，电容1C16、1C17的连接点接地，15脚接地，7和8为输出接入计算机。
在本实施例中，伽玛射线探测器闪烁晶体使用碘化钠晶体，光电倍增管采用日本滨松公司产品，伽玛射线检测范围0-300API，样品误差小于10％，检测周期可为30秒，60秒，90秒，120秒，150秒，180秒等多档，统计起伏小于等于3％，岩屑样品量2.35×105MM3±5％，本底测量小于待等于20CPS，电子摄像装置采用日本SONY公司最新CCD成像装置，水平分辨率大于420射频线，灵敏度高，最低照度仅需0.0005勒克司(F1.2)，使用市电或AC24V/50HZ或DC12V电源，紫外光源为SZ-A型紫外灯，使用89C51单片机，串口可选择使用COM1，视频口SVHS、AV1、AV2三项，常用AV1，视频参数亮度、对比度、色度、分辨率、视频制色有三种选择，通常使用PAL制式。
岩屑含油丰度的检测在样品盒18内装上待测岩屑，推开滑动屏蔽盖板3，调节电子摄像装置2的焦距，打开紫外光灯管5进行摄像，所摄荧光图片进入计算机进行分析，待测岩屑在紫外灯光下反应出的荧光面积占分析区域面积的比例值就表示其含油丰度，此结果与含油丰度的标准图片相比，即可得知待测岩屑的含油丰度值。
岩屑岩性的检测盖上滑动屏蔽盖板3，打开伽玛射线探测器1，对样品盒18内装的待测岩屑进行辐射，伽玛射线探测器1所获得的闪烁脉冲信号经过电子电路后进入计算机进行分析，所采集到一个周期的伽玛计数值减去纯砂岩伽玛值之差除以泥岩和砂岩伽玛数之差然后乘以100，得到砂岩和岩屑比例值，泥岩和岩屑的比例值等于100减去砂岩和岩屑比例值，油岩和砂岩的比例值等于含油丰度除以砂岩和岩屑比例乘以100，以上单位均为％。
实施例二参见图1～9，本实施例与实施例一基本相同，不同之处是，电子摄像装置采用数码像机，单片机采用8051，有关细节不再重述。
实施例三参见图1～9，本实施例与实施例一基本相同，不同之处是，采用非电子摄像装置，先在暗室环境中，利用紫外灯光源摄出岩屑的荧光图片，再用扫描仪将岩屑荧光图片进行数字化处理，输入计算机，用这种方法处理的荧光图片，有可能存在失真，单片机采用8031，有关细节不再重述。
还可以举出其它的实施例，在此不再一一列举。
权利要求1.一种岩屑描述仪，含有电源，箱体，电子处理电路，计算机，摄像装置，岩屑样品盒，紫外光源，其特征是带有屏蔽结构的伽玛射线探测器安装在箱体的底板上，由闪烁晶体和光电倍增管及高压模块组成，岩屑样品盒安装在闪烁晶体上端部，在其正上方一定距离内安装有电子摄像装置和紫外光源，伽玛射线探测器所获得的闪烁脉冲信号输入电子处理电路中鉴别放大级比较器的输入端，电子处理电路的输出端通过接口接计算机输入端，电子摄像装置的视频线接计算机的视频接口。
2.根据权利要求1所述的描述仪，其特征是屏蔽结构与闪烁晶体和光电倍增管的外部形状相匹配，屏蔽结构的内外表面可为不锈钢壳体，两壳体之间为铅材料屏蔽层，伽玛射线探测器下端通过弹簧安装在屏蔽结构的内底面上，探测器的变截面过渡段处通过弹性垫圈与屏蔽结构固紧，在样品盒上方设有屏蔽结构的滑动屏蔽盖板，岩屑样品盒可为倒“凹”字形或短圆柱形结构，电子摄像装置的摄像镜头到样品盒上表面之间的距离应在该摄像镜头的变焦焦距范围之内，电子摄像装置通过紧固卡圈固定在支架上，支架固定在箱体壁板上，紫外光源安装在摄像装置的摄像头两侧的灯架上，灯架固定在箱体壁上，电子摄像装置可为由电子摄像头和视频卡组成，或为电子数码摄像机，或为数码相机，或为由非电子摄像装置和扫描仪构成的装置。
3.根据权利要求1或2所述的描述仪，其特征是滑动屏蔽盖板下表面的两侧分别装有带保持架的滚珠，其中一侧滚珠与一条导轨的V形槽配合，另一侧滚珠与另一条导轨的导向凹槽配合，两条导轨安装固定在箱体中间的横梁上，盖板前侧装有操作把手，后侧面上装有限位销，电子处理电路的线路板夹持安装在固定于箱体中的插卡槽中，紫外光源电压为交流220V，电源向电子摄像机构、高压模块提供+5V、±12V直流电源或24V交流电源，伽玛射线探测装置的闪烁晶体可为无机晶体粉末，有机晶体，液体或塑料晶体等。
4.根据权利要求1或2所述的描述仪，其特征是电子处理电路含有鉴别放大级，整形级，单片机及外围元件，伽玛射线探测器输出的脉冲信号输入到电子处理电路中鉴别放大级比较器LM111的反向端，比较器LM111的同向端接由电源和稳压电路提供的门槛电压，LM111的输出脉冲信号可经分频器分频后输入到整形电路芯片4538的输入端，整形后的输出信号经芯片40109降压，输入单片机89C51的T1脚进行计数，计数值由串行口RXD，TXD输入到收发器MAX202的输入端，经MAX202输入计算机进行处理。
5.根据权利要求4所述的描述仪，其特征是在电子处理电路中，比较器还可为LM319，LM311，整形电路芯片也可用CD4098，单片机可用31、51、52系列芯片，或为MLU、tm320系列，也可用计数器计数，计数输出可经锁存器或收发器等并行口或串行口输入计算机。
专利摘要本实用新型涉及一种石油钻探岩屑的分析设备，特别是涉及一种岩屑描述仪，它含有电源，箱体，伽玛射线探测器，电子处理电路，电子摄像装置，岩屑样品盒，紫外光源，带有屏蔽结构的伽玛射线探测器安装在箱体的底板上，岩屑样品盒安装在探测器闪烁晶体上端部，在其上方安装有电子摄像装置和紫外光源，探测器所获得的脉冲信号输入电子处理电路鉴别放大级比较器的输入端，电子处理电路的输出接计算机，电子摄像装置的视频线接计算机的视频接口。本实用新型功能齐全、测量精度高、成本较低、市场广阔，因此容易推广实施，具有较高的经济效益，广泛应用于石油钻探工业。
文档编号G01N23/02GK2676196SQ0323567
公开日2005年2月2日 申请日期2003年3月1日 优先权日2003年3月1日
发明者孟宪礼, 张社民, 马兴启, 崔中峰, 谢晖, 赵景波, 张 成, 刘鹤龄, 苑淮, 张予生, 李三明, 高李清, 牛书立, 李士鑫, 陈鹃, 吴方平, 汪畅 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所, 中国石化集团河南石油勘探局地质录井公司