使用脉冲识别的辐射检测装置和使用该装置的方法_2

文档序号:8449089阅读:来源:国知局
到光传感器107,控制模块109可以单向或双向耦合到光 传感器107。在另一特定的实施例中,校准源103可以是单独的单元,可以运输到不同的位 置以校准不同的辐射检测装置。取决于校准源103,控制模块109可以或者可以不耦合到校 准源103。
[0026] 在一个实施例中,校准源103可以是能够发射适于引起闪烁体105发射闪烁光的 已知波长或波长光谱的辐射的部件。在另一实施例中,校准源还能够发射中子或带电粒子, 诸如阿尔法粒子。在一个特定的实施例中,校准源包括发光二极管("LED")或激光二极管 ("LD")。一些适当的LED包括发射光谱的紫外光部分内的光的那些LED。当校准源103 包括电子装置时,校准源103可以耦合到控制模块109。在替代性实施例中,校准源可以在 地表被控制。在另一实施例中,校准源103是放射性同位素。在一个特定的实施例中,校准 源103包括放射性同位素,诸如钴60,( 6tlCo)、镅241 (241Am)、铯137 (137Cs)或另一镧系元素 的同位素。由校准源103发射的辐射波长可以使它可以由闪烁体105而不是光传感器107 检测。例如,光传感器107可以不对由校准源103发射的辐射的特定波长或光谱波长特别 敏感。以此方式,来自闪烁体105的闪烁光而不是来自校准源103的辐射被光传感器107 检测。
[0027] 闪烁体105可以是通过发射取决于由闪烁体105捕获的辐射的类型的已知波长或 光谱波长的闪烁光对辐射做出响应的材料。根据实施例,闪烁体105可以由晶体材料、流体 材料、凝胶或另一适当的闪烁体材料制成。闪烁体105可以包括无机或有机材料。取决于 材料,闪烁体105可以对不同类型的辐射敏感。在一个实施例中,闪烁体105是无机晶体或 陶瓷闪烁体,包括含有卤素的材料、氧化物、硫化物或其任意组合。无机闪烁体材料可以包 含碱或稀土元素。适合于响应于捕获伽玛射线发射闪烁光的闪烁体材料包括激活溴化镧、 激活氯化镧、激活碘化钠、激活碘化铯、激活碘化锶或激活锗酸铋。特定的激活种类可以包 括铈、铊、钠、钪、镨、铕、铽、镱或钕。在一个特定的实施例中,闪烁体是铊激活的碘化钠或稀 土卤化物,诸如LaBr 3:Ce。在另一实施例中,闪烁体105是钾冰晶石,诸如Cs2LiYCl6:Ce。可 以使用能够在超过150°C的温度下发射闪烁光的流体闪烁体材料。在其它实施例中,闪烁 体105包括有机材料,诸如蒽或芪。有机闪烁体材料可以包括聚合物,诸如聚乙烯甲苯、聚 苯乙烯、丙烯酸和另一适当的有机闪烁体材料或其任意组合。
[0028] 光耦合材料106可以包括窗口 1064、在闪烁体105和窗口 1064之间的闪烁体垫 1062,以及在窗口 1064和光传感器107之间的光传感器垫1066。窗口 1064可以是透射紫 外线的或透明的。在一个特定实施例中,窗口 1064包括玻璃、蓝宝石、氮氧化铝或类似物。 闪烁体垫1062和光传感器垫1066各自可以包括衬垫材料,诸如硅橡胶或透明环氧树脂。在 一个特定实施例中,闪烁体垫1062、光传感器垫1066或两者可以过滤紫外线,这可能对确 定辐射检测装置102内何处出现火花是有用的。关于通过衬垫1062和1066过滤紫外线的 更多细节在本说明书中稍后讨论。
[0029] 光传感器107可以响应于从闪烁体105接收闪烁光或响应于噪声生成电子脉冲。 光传感器107可以是光电倍增管("PMT")、基于半导体的光电倍增管或响应于闪烁光生成 电子脉冲的另一适当装置。来自光传感器107的电子脉冲可以传输到控制模块109。
[0030] 控制模块109可以接收并处理来自光传感器107的电子脉冲,使得用户能够评估 由辐射检测装置102收集的信息。控制模块109可以包括放大器、模数转换器、处理器、存 储器、另一适当的部件或他们的任意组合。在一个实施例中,放大器可以是高保真放大器, 以便降低在由光传感器107生成的脉冲内丢失信息的可能性。在另一实施例中,由光传感 器生成的脉冲可以不被放大,因此由光传感器109生成的脉冲可以直接由模数转换器或控 制模块接收,使得所接收的脉冲基本上与开始发射的脉冲相同。
[0031] 控制模块109还可以包括电子部件,其在校准源103包括电子部件时可以给校准 源103发送控制信号。控制模块109能够接收与辐射检测装置102有关的信息。因此,状态 信息可以包括辐射检测装置102的状态信息。当辐射检测装置102耦合到其它装置(例如 钻井装置)时,状态信息可以包括这些其它装置的状态信息。在一个实施例中,状态信息可 以包括探测器100或者邻近探测器100的位置的温度或压力,操作参数(诸如涡轮机速度、 钻头速度、钻柱的旋转速度)或其它适当信息。关于控制模块109处理来自光传感器107 的电子脉冲的操作的更多细节稍后在本说明书中更加详细地描述。尽管控制模块109可以 包含于探测器101内,但控制模块109可以位于表面上。当控制模块109在探测器101内 时,控制模块109可以由井下发电机、交流发电机或本地能量储存装置(诸如电池)供电。
[0032] 辐射检测装置102可以在井眼内使用,以允许获得MWD或钢缆信息。全部被并入 的US 8173954类似于之前描述的解决了辐射检测装置的操作问题。根据本文中描述的概 念的辐射检测装置102被配置成提供没有明确地在US 8173954中公开的另外的功能。
[0033] 辐射检测装置102可以用在测井应用中,因此,辐射检测装置102可能暴露于严酷 条件,诸如高温和可能引起在来自光传感器107的电子脉冲中反射的噪声的一个或多个其 它条件(例如振动或另一噪声源)。噪声可能来自辐射检测装置102内部或外部的来源。 对于钻探操作,噪声可能来自抽泥泵,探测器100是其一部分的旋转的钻柱,碰撞岩石或其 它地下岩层的钻头,来自光传感器107的机电干扰,以及可能其它来源。一些噪声以恒定速 率出现,可以使用常规技术滤波。
[0034] 其它噪声可能是随机出现的(即不是恒定速率),产生的信号的频率可能或可能 不接近响应于捕获目标辐射(本文称作"闪烁脉冲")产生的闪烁脉冲的频率。这些其它噪 声可能产生如由光传感器107生成的可能难以与闪烁脉冲区别开的噪声脉冲。例如,振动 可能引起辐射检测装置102内的部件移动,积累静电电荷。当积累的电荷变得足够大时,可 能出现火花,减少积累的电荷。火花可能导致在光传感器107上生成噪声脉冲。在以前的 火花之后相对短的时间或在以前的火花之后相对更长时间出现下一火花或可能不出现任 何另外的火花。因此,火花是随机事件。在另一实施例中,探测器100可能经历突然的机械 冲击,这可能使光传感器内的倍增器电极移动或者可能不利地影响电连接,导致间歇短路 或开路。在本说明书中,突然的机械冲击是一种特定类型的振动。由机械冲击造成的不利 影响可能表明他们只处在操作员可能知道也可能不知道的特定的操作条件下。不利影响可 以以恒定速率或者可以不以恒定速率出现。不以恒定速率重复的不利影响可以被视为与火 花类似的随机事件。在阅读本说明书之后,本领域技术人员会认识到其它操作条件可能导
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