伽馬探針健康檢測組合件的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請是2014年2月6日提交的美國非臨時專利申請序列號14/174,700的部 分延續(xù)，其全部內(nèi)容在此引用作為參考。本申請進一步要求2013年6月14日提交的美 國臨時專利申請序列號61/835, 188、2013年10月3日提交的美國臨時專利申請序列號 61/886, 509和2014年4月7日提交的美國臨時專利申請序列號61/976, 347的利益，各自 的全部內(nèi)容都在此引用作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及井下輻射測量組合件。
【背景技術(shù)】
[0004] 井下輻射測量組合件已經(jīng)在鉆井作業(yè)中使用了一段時間。在井下鉆進中用于識別 地下巖層以及定制鉆具組合和鉆進方法以適應(yīng)具體地層。這能夠用在例如鉆頭已經(jīng)被配置 為對具體類型的巖層有效以及巖層的特征隨著井眼在地面下延伸得更深而改變時。因此它 可用于在井場識別不同鉆進深度出現(xiàn)的巖層。井下輻射測量組合件測量由井下巖層發(fā)出的 自然發(fā)生的低水平輻射。不同類型的巖層能夠發(fā)出不同量的輻射或者具有其他不同特征的 輻射，并且如果準(zhǔn)確地測量，便能夠識別不同深度的巖層類型。輻射測量組合件往往部署在 井下并且在井中的不同深度進行多次測量。傳感器測量結(jié)果然后能夠被傳送到井上并處理 以確定在具體井位的不同深度出現(xiàn)的巖層的具體類型。在安裝過程期間、在進行輻射測量 時、在停留井下時以及在取回期間，輻射測量組合件都可能經(jīng)歷苛刻的振動和溫度以及其 他環(huán)境條件。隨著時間推移，已經(jīng)見到鉆井作業(yè)鉆進到更大的深度，使輻射測量組合件經(jīng)歷 更加苛刻的環(huán)境。此外，許多輻射測量傳感器可能特別敏感，應(yīng)對振動、苛刻溫度和其他環(huán) 境因素時發(fā)生故障。對于井下輻射測量組合件所用的輻射測量傳感器，振動因素可能特別 成問題。這可能部分由于輻射測量組合件的結(jié)構(gòu)和靈敏組件。這些因素和其他因素持續(xù)產(chǎn) 生對更高級而可靠的井下輻射測量組合件的需要。
[0005] 輻射測量組合件通常與隨鉆測量工具一起部署。隨鉆測量工具的目的是采集多種 基于傳感器的測量結(jié)果并且便于將測量結(jié)果傳送到地面。隨鉆測量工具能夠與測量多種井 下條件的傳感器一起部署，比如溫度、流量數(shù)據(jù)、鉆柱旋轉(zhuǎn)、位置信息、輻射讀數(shù)或其他有用 的井下條件。與隨鉆測量工具并排或作為其一部分部署的傳感器將往往被配置為與是井下 部署的隨鉆測量工具裝置的一部分的微控制器或微處理器傳送數(shù)據(jù)。使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議可以 進行這種傳輸，在隨鉆測量工具與多個傳感器之間的總線連接上傳送。隨鉆測量工具然后 能夠?qū)?shù)據(jù)從傳感器向井上傳送到遠程計算機或數(shù)據(jù)記錄裝備。隨鉆測量工具能夠由電纜 部署或者與鉆柱結(jié)合，并且能夠包括遠程電力供應(yīng)或者通過井下的電纜接收電力。常見的 是部署與井下隨鉆測量工具相連的輻射探針在不同深度進行輻射測量。隨鉆測量工具能夠 被配置為接收伽馬探針數(shù)據(jù)，例如它的形式可以為脈沖串，然后處理數(shù)據(jù)并傳送到地面的 遠程計算機。
[0006] 可能期望輻射測量組合件對井下出現(xiàn)的振動、苛刻溫度和其他環(huán)境因素具有更大 的順應(yīng)力。另外，可能期望提供井下安裝的輻射測量組合件的各故障之間延長的平均時間。 這會允許鉆進時間更多、測量時間延長以及輻射測量組合件的安裝、取回和服務(wù)所花費的 時間縮短?？赡芷谕档陀捎趯毫泳颅h(huán)境尤其敏感的輻射測量傳感器的故障而維護輻 射測量組合件的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了改進的伽馬探針健康檢測組合件，包括改進的伽馬故障檢測預(yù)測算 法和方法。輻射測量由為所述改進的伽馬探針健康檢測組合件的一部分的一個或多個伽馬 傳感器進行。當(dāng)所述一個或多個伽馬傳感器檢測到輻射時，它們將若干脈沖傳送到微控制 器，它解釋并檢驗測量結(jié)果。測量結(jié)果能夠被記錄、傳送到井上或兼而有之。在某實施例中， 所述微控制器將測量結(jié)果寫入井下的存儲器，存儲器內(nèi)容后來在地面或井場外（offsite) 從工具取回。測量結(jié)果一旦被發(fā)送或在井上取回，然后就能夠進一步處理并傳送以確定和 顯示井下地層的成分。伽馬控制器組合件包括一個或多個伽馬傳感器、一個或多個微控制 器、存儲由所述伽馬控制器組合件運行的程序的存儲器和輸入/輸出端口以及其他組件。 也能夠可選地配置附加存儲器用于記錄伽馬傳感器讀數(shù)。來自包括多個伽馬傳感器的實施 例的伽馬傳感器數(shù)據(jù)能夠由所述微控制器選擇或平均并存儲到存儲器或作為獨立記錄的 數(shù)值存儲到存儲器。所述傳感器數(shù)據(jù)然后能夠被發(fā)送到井上另一個基于微控制器或計算機 的系統(tǒng)，它然后能夠進一步處理、傳送和顯示所述數(shù)據(jù)。所述伽馬控制器組合件能夠被配置 為運行伽馬探針健康檢測算法，它檢測一個或多個伽馬傳感器是否顯現(xiàn)出故障，如果已經(jīng) 發(fā)生了明顯的故障，所述裝置能夠被配置為僅僅將來自功能正確的傳感器的數(shù)據(jù)傳送到井 上。在另一個實施例中，伽馬控制器組合件能夠發(fā)送全部傳感器數(shù)據(jù)到井上并且傳達什么 數(shù)據(jù)可信什么數(shù)據(jù)不可信。伽馬傳感器數(shù)據(jù)一旦到達井上，然后就能夠進一步傳送到另一 個基于微控制器或計算機的系統(tǒng)進行其他評估、處理、存儲或顯示。
【附圖說明】
[0008] 連同附圖參考以下【具體實施方式】時，由于一個或多個示范實施例及其修改的多個 方面和附帶優(yōu)點變得更好理解，所以將變得更容易認(rèn)識到，其中：
[0009] 圖1描繪了伽馬探針健康檢測組合件，也稱為多伽馬控制器組合件的實施例框 圖；
[0010] 圖2描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的示意表達；
[0011] 圖3描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的示意表達；
[0012] 圖4描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的側(cè)視圖；
[0013] 圖5描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的側(cè)面透視圖；
[0014] 圖6描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的側(cè)視圖；
[0015] 圖7描繪了圖1中多伽馬控制器組合件在井眼內(nèi)的側(cè)面透視圖；
[0016] 圖8描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的底座實施例的側(cè)面透視圖；
[0017] 圖9描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的電路板實施例的側(cè)面透視圖；
[0018] 圖10描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的跨接構(gòu)件實施例的側(cè)面透視圖；
[0019] 圖11描繪了具有僅僅單一伽馬傳感器的隨鉆測量工具的框圖；
[0020] 圖12描繪了具有圖1中多伽馬控制器組合件的隨鉆測量工具的框圖；
[0021] 圖13A描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的剔出（kickout)算法的流程圖的第 一部分，而圖13B描繪了第二部分；
[0022] 圖13B描繪了圖1中多伽馬控制器組合件的剔出算法的流程圖的第二部分，而圖 13A描繪了第一部分；
[0023] 圖14A描繪了來自兩個伽馬探針的原始伽馬探針輸出值的展示；
[0024] 圖14B描繪了來自兩個伽馬探針的處理后伽馬探針輸出值的展示，顯示了探針輸 出的算出的差分偏尚因子；
[0025] 圖15描繪了伽馬再認(rèn)定資格過程的流程圖；
[0026] 圖16描繪了伽馬健康監(jiān)視過程的流程圖；
[0027] 圖17描繪了伽馬輸出過程的流程圖，其中伽馬健康過程和伽馬再認(rèn)定資格過程 被包括在伽馬輸出過程中。
【具體實施方式】
[0028] 改進的伽馬控制器組合件的一個目的是提高井下伽馬傳感器測量結(jié)果的可靠性。 隨鉆測量系統(tǒng)中的常見故障之一是伽馬探針的故障。補救這種情況的成本可能非常高，因 為整個鉆柱都必須從井中提出才能更換伽馬探針，即使在有備件可用的情況下。
[0029] 為了緩解這種故障模式，伽馬探針健康檢測控制器組合件便利了單一隨鉆測量工 具，也能夠被稱為多伽馬控制器組合件的配置中的冗余伽馬探針。伽馬探針健康檢測控制 器組合件也能夠采用僅僅單一伽馬探針并運行改進的故障檢測算法以判斷該單一探針何 時已經(jīng)失效或可能接近失效。此外，來自單一或多個伽馬探針的讀數(shù)能夠在地面或井場外 使用改進的算法后期分析，以判斷是否能夠相信在一定的時間段期間的若干作業(yè)。多伽馬 控制器組合件也能夠被配置為記錄井下工具的多個參數(shù)，以幫助該工具被維護時的故障分 析。使用試探法，如果多伽馬控制器組合件判定每個伽馬探針都運行正常，那么多伽馬控制 器組合件就能夠輸出從多個單獨伽馬探針到隨鉆測量工具的組合并過濾的單一脈沖串或 者替代地單一平均的讀數(shù)。在替代實施例中，由多伽馬控制器組合件輸出的組合、過濾或平 均的讀數(shù)能夠在CAN總線或業(yè)內(nèi)公知的其他總線上傳送到