1 西安石油大学 理学院，西安710065
2 中国石油测井有限责任公司 测井技术研究院，西安710005
3 西北大学 物理学院，西安710127
为了解决注水井下安装和维护传感器难度大和成本高的问题，设计和理论分析了一种基于杠杆-铰链结构的靶式光纤布喇格光栅（FBG）流量传感器，将传感器结构中的FBG1和FBG3分别粘贴在杠杆-铰链两端构成差动结构，使传感器具有低启动与大量程特性；通过温度补偿光栅FBG2实现了温度和流量的同时测量。对传感器的结构进行了仿真与优化，得出传感器的优化参数，并以此参数为基础进行流量测量、重复性、温度测量、温度补偿、稳定性等实验。实验结果表明，该传感器可以同时测量流体流量和温度，其温度灵敏度为17.94 pm/℃，流量分辨率为0.039 L/s。
光纤传感器 流量 温度 监测 石油测井 optical fiber sensor, flow, temperature, monitorin
1 北方夜视科技（南京）研究院有限公司，江苏 南京 211106
2 微光夜视技术国防科技重点实验室，陕西 西安 710065
高温光电倍增管是石油测井的关键器件，介绍了两种制备高温Na-K-Sb光电阴极的工艺，并比较了制备工艺对光电倍增管性能的影响。从测试结果可以看出，同蒸工艺制备的光电倍增管具有更高的量子效率、阴极积分灵敏度、能量分辨率以及更优异的坪特性，通过分析光谱响应曲线和高低温曲线可以得到性能提升的根本原因，即同蒸工艺制备的光电阴极的光电发射能力更强、热电子发射能力更弱，借助微观形貌表征分析得出同蒸工艺制备的光电阴极厚度更均匀、膜层更致密平滑、均匀性更好。针对高温光电倍增管的实际应用场景，测试评估高温光电倍增管的高温性能，并与国外同类产品性能进行对比。
探测器 光电倍增管 高温 光电阴极 制备工艺 石油测井 光学学报
2023, 43(23): 2304001
1 中国石油集团 测井有限公司测井技术研究院西安 710077
2 （中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 青岛 266580）
3 （深层油气全国重点实验室（中国石油大学（华东））青岛 266580）
4 中国石油集团 测井有限公司西南分公司重庆 400000
密度测井中使用可控X射线源替代137Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时密度测量不确定度可以保持在0.01 g?cm-3。为探究350 kV高压X射线密度测井仪器的探测深度特性及影响，利用蒙特卡罗方法研究了不同源距探测器在20%含水石灰岩地层中的探测深度；并且通过与137Cs源密度测井仪探测特性的对比，分析了二者探测深度差异的原因。另外通过模拟分析了泥饼和地层对探测器的贡献度以及不同探测器的密度偏差，研究了井壁泥饼对密度测井响应的影响。研究结果表明：X射线密度测井仪的探测深度随着源距的增加而变大；与137Cs源密度测井仪相比，X射线密度测井仪散射粒子主要集中于井壁1~3 cm处，从而造成二者探测深度差异；此外，泥饼和地层对不同源距探测器的贡献度不同，探测器密度偏差随着源距增加而减小。
X射线 密度测井 蒙特卡罗模拟 探测深度 泥饼影响 X-ray Density logging Monte Carlo simulation Depth of investigation Effect of mudcake
设计了一种基于金属基片结构的随钻四极子复合发射换能器。采用有限元法数值模拟了换能器的频域及时域声学响应, 考察了钻铤结构及声源激励脉冲宽度对其声学特性的影响, 实际封装制作了发射换能器并进行了消声水池实验测试。测试结果表明, 该发射换能器的谐振频率、发射电压级及水平指向性与数值模拟结果吻合较好。该换能器在频率4.7 kHz附近存在一阶弯曲振动模态, 其发射电压级可达126.2 dB, 具备低频、大功率的辐射特点, 可满足随钻四极子声波测井需求。
四极子发射换能器 指向性 发射电压级 有限元 随钻声波测井 quadrupole transmitting transducer directivity emission voltage level finite element method acoustic logging-while-drilling (LWD)
1 电子科技大学 自动化工程学院 成都 610000
2 中海油田服务股份有限公司 廊坊 065000
随着环保及安全需求的提高，使用X射线源等可控源代替137Cs等化学源的密度测井仪器研发成为新的发展趋势，但大部分适用于井下密度测量的X射线源强度相对γ源较弱。为克服上述挑战，基于现有的γ密度测井仪器基本架构研究了X射线密度测井仪器的探测器源距设计，通过蒙特卡罗软件Geant4模拟了偏心放置于井径为215.9 mm的淡水钻孔中的仪器模型，其地层密度变化范围为1.7~3.0 g?cm-3。根据密度测量灵敏度、探测效率和探测深度综合分析了探测器响应。最终成功设计了一款三探头X射线密度测井仪器，其中源距稍远的两个探测器主要收集地层信息，源距最短的探测器主要用于探测井壁以内环境。以上研究为X射线可控源在井下密度测量中的应用及相关仪器的设计提供了参考。
X射线密度测井 蒙特卡罗 仪器设计 X-ray density logging Monte Carlo Tool design
长江大学 地球物理与石油资源学院, 湖北 武汉430100
在以往的诸多电法测井数值模拟研究过程中, 大多数研究均将重心放在数值模拟软件的选取以及算法的精进等部分, 使得模拟的结果很难用统一的标准进行评判, 并且在实际的测井过程中, 电阻率值是采用真实的采集仪器获取的。为了减少软件和算法的影响, 研究过程不脱离实物, 本文将阐述如何将串口触摸屏等硬件与既定的ANSYS软件相结合, 利用串口显示屏可自行编程以及ANSYS软件自带有限元算法特性, 构建了一套虚拟的三侧向测井仪模型。实验结果表明: (1)在测量过程随着地层厚度的增加, 视电阻率值不断上升; 当目的层厚度高于2.00 m视电阻率值就近视于真实的地层电阻率值。(2)随着井径长度从0.2 m逐渐增大,视电阻率也随之下降。以上两项结果量化了地层厚度与井径对电法测井的影响, 同时也证明了该套模型的可行性。
电法测井 数值模拟 串口触摸屏 electrical logging numerical simulation serial touch screen ANSYS ANSYS
1 成都理工大学, 四川 成都 610059
2 浙江中控系统工程有限公司, 浙江 杭州 310053
X射线荧光测井技术是一种可以在井下原位进行元素定量(半定量)分析的测井技术, 对矿产勘查具有重要意义。 受井下温度影响, X射线荧光测井仪容易发生谱漂。 X射线测井仪采用硬件进行稳谱, 采用软件实现微小谱漂校正。 X射线荧光测井的谱数据量大, 难以采用人工校正的方法实现。 文章在总结了X射线荧光测量专业人员进行谱漂校正经验的基础上, 结合专家系统研究了X射线荧光测井谱漂的校正方法。 在谱漂校正过程中, 采用对散射本底变化不灵敏的对称零面积法进行自动寻峰, 并用标准方差进行指示峰判别。 利用先验知识（上一次能量刻度）和高斯概率密度函数对当前指示峰进行定性分析, 确定指示峰能量。 将指示峰峰位和定性分析获得的能量值采用最小二乘法进行拟合, 获得能量刻度系数, 并对偏离较大的数据进行筛选, 达到能量自动刻度目的, 实现X射线荧光测井仪器谱谱漂校正。 文章采用所述的谱漂校正方法对某次X射线测井仪温度实验的322条谱线进行校正, 结果表明该方法能够有效地自动校正X射线荧光测井仪谱漂。
谱漂校正 X射线荧光测井 专家系统 Rescaling spectrum shifting X-ray fluorescence well logging Expert system
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国石油长城钻探工程有限公司 测井技术研究院, 北京 102206
补偿中子测井受到环境温度的影响,利用数值模拟计算来进行修正,但目前的理论计算程序MCNP缺乏水的精细温度相关的热中子散射数据库.为了解决蒙特卡罗模拟热中子散射S(α,β)模型只能求解特定温度条件下中子输运问题的局限性,基于热中子散射的S(α,β)原理,采用内插法得到不同温度下水的频谱分布、振动;在最新的ENDFB-VII.1数据库上,利用NJOY99程序制作了ACE格式的轻水热中子散射截面数据库.利用系列次临界基准题对数据的准确性进行了验证,不同数据库之间的计算结果及基准题的结果符合得很好.自制的数据应用于测井仪器中的温度效应修正,取得了较好的效果.
热中子散射 温度相关 补偿中子测井 S(α S(α β) β) thermal neutron scattering temperature-dependent compensated neutron logging 强激光与粒子束
2015, 27(7): 074003
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
油井含水率是油田开发过程中的一个重要指标。光纤传感器具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、实时、高效、准确等优点,将其应用于石油测井,有利于提高勘探效率。介绍测井应用中原油含水率计量仪的结构,分析了光纤传感器对混合液体含水率测量的基本原理。激光在弯曲光纤中的传输效率随外界混合介质折射率的变化而改变,根据光纤输出光功率的大小可以测量外界混合介质的组成成分。通过数值模拟,给出了光纤传感器中光束强度随混合液体含水率的变化现象,计算得到混合液体中含水率测量结果。结果表明,光纤传感器计量仪能实现0%~100%含水量的连续测量。最后基于数值模拟结果讨论了系统设计中的注意事项。
光学测量 光纤传感器 数值模拟 含水率 石油测井 optical measurement optical fiber sensor simulation water holdup petrol well logging
