[发明专利]自然伽马射线工具的增益稳定

说明书

发明背景

理解地质地层的结构和性质可以降低石油和天然气探勘的钻井成本。在井孔中完成的测量(即，井下测量)通常被执行以达成这一理解，从而识别井下测量装置周围的材料的组成和分布。为了获得所述测量结果，通常使用伽马射线检测器以测量井下自然发生的伽马辐射。然而，一些伽马射线检测器的增益可能会由于井下环境条件而波动。这些波动可能会引起由伽马射线检测器检测的表观能量级的改变，进而引起由伽马射线测量工具汇报的测量结果的不准确。

附图简述

图1是根据一些实施方案的伽马射线测量工具的示意图。

图2是诸如可以基于由根据一些实施方案的伽马射线测量工具提供的值生成的示例性伽马能谱。

图3是有关各种放射性同位素的模型化能谱的实例。

图4是根据一些实施方案的根据图3的模型化能谱计算出的图心的实例。

图5是根据一些实施方案的测井系统的框图。

图6是示出用于调整伽马射线检测器的增益的方法的实施方案的流程图。

图7是钢缆系统实施方案的图解。

图8是钻机系统实施方案的图解。

具体实施方式

为了解决上述挑战中的一些挑战以及其它挑战，本文描述了用于稳定伽马射线检测器的净增益的系统、设备和方法。

图1是根据一些实施方案的伽马射线测量工具100的示意图。伽马射线测量工具100包括井下伽马射线检测器102、电子单元104和处理单元106。伽马射线检测器102可能是用于随钻测井(LWD)或随钻测量(MWD)操作的钻井组件的一部分，或者可能是如本文后面参考图7和图8所描述的用于对现有井进行测井的钢缆工具。伽马射线测量工具100可包括多个方位角伽马射线检测器。虽然每一伽马射线检测器102计数地表下自然射出的伽马射线能，但是也可以用于井筒中的其它伽马射线源。方位角伽马射线检测器可能靠近测井工具的外部，并且围绕测井工具的圆周隔开。虽然可包括多个伽马射线检测器，但是此处仅明确呈现一个。

伽马射线检测器102提供与由伽马射线检测器102中的伽马射线蓄积的能量成比例的信号。伽马射线检测器102包括用于接收伽马射线的一个或多个闪烁体晶体108，所述一个或多个闪烁体晶体108然后创建会影响相邻的例如光电倍增管的光耦合光电探测器110的光发射。伽马射线检测器102电气耦合至电子单元104。电子单元104可包括放大器112、可变高压供电单元114和模拟数字(A/D)转换器116。高压供电单元114耦合至伽马射线检测器102中的一个或多个并且为其供电。一个高压供电单元114可以用于为多个伽马射线检测器供电。高压供电单元114可以被配置，以使得输出电压可以由外部控制器或处理单元106进行调整。

电子单元104还包括一个或多个放大器112，以修改来自一个或多个伽马射线检测器102的信号的振幅。放大器112可以被配置以由处理单元106进行调整。电子单元104进一步包括模拟-数字(A/D)转换器116，以将电压信号转换成数字信号从而传递给处理单元106。电子单元104通过例如调整信号振幅或者调整供应至伽马射线检测器102的电压来转换和处理信号。

处理单元106包括与一个或多个处理器120相关联的存储器118。存储器118当与处理器120耦合时可以实施代码以实现功能性，所述功能性包括本文后面所描述的用于增益控制的方法。存储器118可以存储地层参数或伽马射线测量工具100的诸如增益参数、校准常数、识别数据等参数的测量结果。存储器118因此可包括数据库，例如关系型数据库。处理器120可以控制高压供电单元114或放大器112的输出电压。伽马射线测量工具100还可包括电池或其它电源(图1中未示出)。

电子单元104和处理单元106尤其可操作，以根据数字信号的振幅将来自井下伽马射线检测器102的数字信号分类到信道中，并且将所述信道存储为伽马能谱。伽马射线测量工具100可能是总计数伽马射线检测器，其中确定总计数的过程涉及在布置在能谱中的多个信道上产生计数。不论是在随钻测井(图8)中或是在钢缆(图7)上完成，伽马射线测量工具100产生n个信道上的计数数据。每一信道代表能量级的范围，其中能量级可以诸如千电子伏(keV)等单位进行测量。信道的数量可能针对不同的应用而不同；例如，n可能是10、16、20、50、64、100、128、150、200、256、400或更多或其之间的任何数字。