本公開(kāi)一般涉及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，且更具體地涉及用于將伽馬輻射傳感器封裝在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)部分中的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

通常從可能位于陸上或近海的地下地層獲得烴類(lèi)物，諸如石油和天然氣。在從地下地層中移除烴類(lèi)物中涉及的地下操作的開(kāi)發(fā)以及過(guò)程通常涉及許多不同步驟，諸如，例如在期望井位鉆井筒、處理井筒以?xún)?yōu)化烴類(lèi)物的生產(chǎn)，并進(jìn)行從地下地層生產(chǎn)并處理烴類(lèi)物的必要步驟。

為了各種目的(包括勘探鉆井以定位不同自然資源的地下沉積物、提取這些沉積物的采礦操作，以及安裝地下公用設(shè)施的建設(shè)項(xiàng)目)而建立井筒。通常垂直鉆井筒通過(guò)地下地層。然而，在許多應(yīng)用中，期望鉆具有垂直偏離或水平幾何形狀的井筒。用于鉆水平垂直偏離和其它復(fù)雜鉆孔的眾所周知的技術(shù)是定向鉆井。定向鉆井通常以鉆孔的方法為特點(diǎn)，其特征在于，地球中鉆孔的路線的至少一部分處于除了嚴(yán)格垂直外的方向，即軸與垂直平面成角度(稱(chēng)為“垂直偏離”)，并且被導(dǎo)向在方位平面中。

各種選項(xiàng)可用于為鉆井工具提供導(dǎo)向能力，以控制并改變井筒的方向。例如，定向鉆井也可用“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向”鉆井系統(tǒng)來(lái)完成，其中整個(gè)鉆桿管柱從地表旋轉(zhuǎn)，這又使得井底鉆具組件(bha)旋轉(zhuǎn)，該井底鉆具組件包括鉆頭，連接至鉆桿管柱的端部。在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中，當(dāng)鉆具通過(guò)由轉(zhuǎn)向裝置在期望方向(直接或間接地)被指向或推動(dòng)而轉(zhuǎn)向時(shí)，鉆柱可旋轉(zhuǎn)。一些旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)包括相對(duì)于鉆柱不旋轉(zhuǎn)的部件，以便為期望方向提供參考點(diǎn)并為轉(zhuǎn)向裝置提供安裝位置。其它旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可“完全旋轉(zhuǎn)”。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可為定向鉆井操作提供相對(duì)較高轉(zhuǎn)向精度。

定向鉆井通常涉及在鉆井時(shí)控制并改變井筒的方向。通常，定向鉆井的目標(biāo)是通過(guò)鉆柱到達(dá)目標(biāo)地下目的地或地層內(nèi)的位置。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中的井下傳感器可用于評(píng)估鉆井通過(guò)的地層，以便確定應(yīng)進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的方向改變。一些井下工具利用伽馬檢測(cè)傳感器，這些傳感器被設(shè)計(jì)測(cè)量從地下地層發(fā)射的天然伽馬輻射量。這樣的信息可能是有用的，因?yàn)橛蛯雍秃偷牡貙油ǔ?huì)比生產(chǎn)力較低的地層排放更多的伽馬輻射。不幸的是，伽馬檢測(cè)傳感器通常容納在鉆柱的非旋轉(zhuǎn)部分中，或者位于鉆頭的遠(yuǎn)處，使得難以使快速方向決定基于所感測(cè)的伽馬輻射。

附圖說(shuō)明

為了更全面地了解本公開(kāi)及其特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，其中：

圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的具有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的鉆井系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的部件的局部剖面?zhèn)纫晥D；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖2的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的部件的透視圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖2和圖3的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的伽馬感測(cè)部分的截面?zhèn)纫晥D；

圖5是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖3和圖4的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的部件的前剖面視圖；

圖6是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的具有用于促進(jìn)方位伽馬測(cè)量的兩個(gè)屏蔽部件的圖3的伽馬感測(cè)部的示意截面圖；

圖7是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的具有用于促進(jìn)方位伽馬測(cè)量的四個(gè)屏蔽部件的圖3的伽馬感測(cè)部的示意截面圖；和

圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于操作旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的伽馬感測(cè)部件的方法的過(guò)程流程圖。

具體實(shí)施方式

本文詳細(xì)描述本公開(kāi)的說(shuō)明性實(shí)施方案。為了清楚起見(jiàn)，在本說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)理解，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施方案的開(kāi)發(fā)中，必須做出許多實(shí)施方式具體的決定來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如遵守與系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束，這些約束將在一個(gè)實(shí)施方式與另一實(shí)施方式間變化。此外，應(yīng)理解，這樣的開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，這將是常規(guī)任務(wù)。此外，以下實(shí)施例決不應(yīng)被視為限制或限定本公開(kāi)的范圍。

根據(jù)本公開(kāi)的某些實(shí)施方案可涉及以下系統(tǒng)和方法：其用于在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)部分中感測(cè)伽馬輻射，以在鉆井時(shí)測(cè)量地層的自然伽馬輻射。這種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具通常用于進(jìn)行定向鉆井操作。定向鉆井通常涉及在鉆井時(shí)控制并改變井筒的方向。通常，定向鉆井的目標(biāo)是通過(guò)鉆柱到達(dá)目標(biāo)地下目的地或地層內(nèi)的位置。例如，可控制鉆井方向以將井筒導(dǎo)向期望目標(biāo)目的地，以水平地控制井筒以將其保持在期望產(chǎn)油層內(nèi)，或者校正與期望或預(yù)定路徑的不希望或不期望偏離。在鉆井操作期間，經(jīng)常對(duì)井筒的方向進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)計(jì)劃的方向變化或補(bǔ)償井筒的意外或不希望的偏轉(zhuǎn)。

地層中自然發(fā)射的伽馬輻射可提供對(duì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具鉆穿的地層的組成和可取性的了解。因此，期望進(jìn)行伽馬射線測(cè)量，以便在鉆井時(shí)通知關(guān)于控制和改變井筒的方向的決定。許多旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具根本沒(méi)有伽馬檢測(cè)功能。其它現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具可與設(shè)置在鉆柱中更高位置以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)伽馬測(cè)量的地層評(píng)估工具(帶有伽馬傳感器)一起工作。然而，為了基于伽馬測(cè)量做出更好的地理導(dǎo)向決定，可能期望經(jīng)由鉆頭處或附近的伽馬檢測(cè)傳感器進(jìn)行這些測(cè)量。鉆頭附近的測(cè)量可允許最準(zhǔn)確和最快的導(dǎo)向決定，以用于繼續(xù)鉆穿期望地層或避開(kāi)某些類(lèi)型的地層。然而，目前，在鉆頭附近具有伽馬傳感器的任何工具都具有位于鉆柱的非旋轉(zhuǎn)部分中的這些傳感器。

所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及此等工具的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具和伽馬傳感器部分，其被設(shè)計(jì)為解決這些缺點(diǎn)。本文公開(kāi)的系統(tǒng)可包括閃爍檢測(cè)傳感器，該閃爍檢測(cè)傳感器安裝在耦接至旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸和/或電子插件的壓力套筒組件中。傳感器可各自安裝在被設(shè)計(jì)為提供大氣壓環(huán)境的相應(yīng)壓力套筒中。壓力套筒可各自隨驅(qū)動(dòng)軸和電子插件旋轉(zhuǎn)。下面描述的系統(tǒng)的布置可促進(jìn)在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)部分處進(jìn)行相對(duì)較高靈敏度測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，所公開(kāi)的伽馬傳感器部分可用于基于經(jīng)由布置在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的驅(qū)動(dòng)軸周?chē)馁ゑR檢測(cè)傳感器收集的感測(cè)到的伽馬輻射量而在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)部分處進(jìn)行批量伽馬測(cè)量。在其它實(shí)施方案中，伽馬傳感器部分可配備一個(gè)或多個(gè)屏蔽部件(例如，鎢屏蔽件)，該屏蔽部件可被定位在各個(gè)探測(cè)器包裝的伽馬檢測(cè)傳感器周?chē)目捎每臻g中。屏蔽部件可防止某些伽馬檢測(cè)傳感器檢測(cè)從井筒內(nèi)的某些方向發(fā)射的伽馬輻射。因此，可利用伽馬傳感器部分的這種布置來(lái)確定在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)部分處的方位(即定向)伽馬測(cè)量。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的各方面的通常指定為10的定向鉆井系統(tǒng)。關(guān)于勘探和/或回收諸如石油和天然氣的地下烴沉積物的鉆井操作，討論了許多公開(kāi)的概念。然而，所公開(kāi)的概念不限于此，且可應(yīng)用于其它鉆井操作。為此，本公開(kāi)的各方面不一定限于圖1中呈現(xiàn)的布置和部件。例如，在不脫離本公開(kāi)的預(yù)期范圍和精神的情況下，本文呈現(xiàn)的許多特征和方面可應(yīng)用于水平鉆井應(yīng)用和垂直鉆井應(yīng)用中。

圖1中示出的定向鉆井系統(tǒng)10包括由鉆臺(tái)14支撐的塔架或“井架”12。鉆臺(tái)14可支撐以期望轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)以向鉆柱18提供旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)臺(tái)16。鉆柱18(其可包括鉆桿部分20)從旋轉(zhuǎn)臺(tái)16向下延伸至定向井筒22中。如圖所示，井筒22可沿多維路徑或“軌跡”行進(jìn)。圖1的井筒22的底部24的三維方向由指向矢量26表示。

鉆頭28通常附連至鉆柱18的井下遠(yuǎn)端。當(dāng)旋轉(zhuǎn)(例如經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺(tái)16)時(shí)，鉆頭28可操作以分解并大體上瓦解地質(zhì)構(gòu)造30。鉆柱18可例如經(jīng)由通過(guò)滑輪系統(tǒng)(未示出)的方鉆桿接頭34、旋轉(zhuǎn)件36和管線38耦接至“絞車(chē)”起重設(shè)備32。絞車(chē)32可包括各種部件，諸如滾筒、一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)、減速齒輪、主制動(dòng)器和輔助制動(dòng)器。在鉆井操作期間，在一些實(shí)施方案中，絞車(chē)32可被操作以控制鉆頭28上的重量和鉆柱18進(jìn)入井筒22的穿透速率。絞車(chē)32的操作通常是公知的，因此在這里沒(méi)有詳細(xì)描述。

在鉆井操作期間，合適的鉆井液(通常稱(chēng)為“泥漿”)40可在壓力下由液壓“泥漿泵”44循環(huán)而從泥漿坑42出來(lái)并進(jìn)入井筒22中通過(guò)鉆柱18。鉆井液40可包括例如水基泥漿、油基泥漿、合成基泥漿以及氣態(tài)鉆井液。鉆井液40可經(jīng)由流體導(dǎo)管(通常稱(chēng)為“泥漿管線”)46和方鉆桿接頭34從泥漿泵44穿過(guò)進(jìn)入鉆柱18中。鉆井液40可在井筒底部24處通過(guò)鉆頭28中的開(kāi)口或噴嘴排出，并且通過(guò)鉆柱18和井筒22的壁之間的環(huán)形件48朝向表面在“井口”方向循環(huán)。當(dāng)鉆井流體40接近旋轉(zhuǎn)臺(tái)16時(shí)，它可經(jīng)由返回管線50排放至泥漿坑42中。適當(dāng)?shù)夭渴鹪诰?2的表面上的各種表面?zhèn)鞲衅?2可單獨(dú)操作或與部署在井筒22內(nèi)的井下傳感器一起操作，以提供關(guān)于各種鉆井相關(guān)參數(shù)的信息，諸如流體流速、鉆頭重量和吊鉤負(fù)載等。

表面控制單元54可經(jīng)由傳感器或變換器56(其可放置在流體管線46上)從表面和井下傳感器和裝置接收信號(hào)。表面控制單元54可操作以根據(jù)提供至表面控制單元54的編程指令來(lái)處理這樣的信號(hào)。表面控制單元54可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)輸出裝置58(諸如顯示器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、揚(yáng)聲器、燈等)向操作人員呈現(xiàn)期望的鉆井參數(shù)和其它信息(其由操作人員用于控制鉆井操作)。表面控制單元54可包含計(jì)算機(jī)、用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)記錄器和其它已知和下文開(kāi)發(fā)的外圍裝置。表面控制單元54還可包括模型并且可根據(jù)編程指令處理數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)通過(guò)合適輸入裝置60(其可以是鍵盤(pán)、觸摸屏、麥克風(fēng)、鼠標(biāo)、操縱桿等的性質(zhì))輸入的用戶(hù)命令。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)鉆頭28附接在井底鉆具組件(bha)62的遠(yuǎn)端處。在所示實(shí)施方案中，bha62可耦接在鉆柱18的鉆頭28和鉆桿部分20之間。bha62可包括旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，該旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在圖1中大致表示為64，具有用以提供關(guān)于地層30和井下鉆井參數(shù)的信息的各種傳感器。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64中的傳感器可包括但不限于用于測(cè)量鉆頭附近的地層電阻率的裝置、用于測(cè)量地層伽馬射線強(qiáng)度的伽馬射線裝置、用于確定鉆柱的傾斜度和方位角的裝置，和用于測(cè)量井下鉆井液壓力的壓力傳感器。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64還可包括用于測(cè)量沖擊、振動(dòng)、扭矩、遙測(cè)等的附加/替代感測(cè)裝置。上述裝置可將數(shù)據(jù)發(fā)射至井下發(fā)射器66，該井下發(fā)射器又將數(shù)據(jù)向井口發(fā)射至表面控制單元54。在一些實(shí)施方案中，bha62還可包括隨鉆測(cè)量(mwd)系統(tǒng)或隨鉆測(cè)井(lwd)系統(tǒng)。

在一些實(shí)施方案中，泥漿脈沖遙測(cè)技術(shù)可用于在鉆井操作期間從井下傳感器和裝置傳送數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施方案中，系統(tǒng)10可利用電磁遙測(cè)、聲學(xué)遙測(cè)和有線鉆桿遙測(cè)等。放置在泥漿供應(yīng)管線46中的變換器56可響應(yīng)于由井下發(fā)射器66發(fā)射的數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)泥漿脈沖。變換器56又可響應(yīng)于泥漿壓力變化產(chǎn)生電信號(hào)，并將這些信號(hào)發(fā)射至表面控制單元54。在其它實(shí)施方案中，可利用諸如電磁和/或聲學(xué)技術(shù)或已知或以下開(kāi)發(fā)的任何其它合適技術(shù)的其它遙測(cè)技術(shù)。作為實(shí)施例，可使用硬連線鉆桿在表面和井下裝置之間進(jìn)行通信。在另一實(shí)施例中，可使用所描述的技術(shù)的組合。如圖1所示，表面發(fā)射接收器68可使用例如所描述的任何發(fā)射技術(shù)(諸如泥漿脈沖遙測(cè)技術(shù))與井下工具通信。這可實(shí)現(xiàn)表面控制單元54和下述的井下工具之間的雙向通信。

根據(jù)本公開(kāi)的各方面，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64可包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的旋轉(zhuǎn)部分中的伽馬檢測(cè)傳感器。類(lèi)似技術(shù)可用于在鉆頭28附近的其它井下部件(例如，定向鉆頭附近的bha62)的旋轉(zhuǎn)部分中提供伽馬檢測(cè)傳感器。通過(guò)將伽馬檢測(cè)傳感器放置在靠近鉆頭的井下系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)部分中，伽馬檢測(cè)傳感器可在靠近鉆頭28的位置處提供在井下地層內(nèi)檢測(cè)到的伽馬輻射的相對(duì)精確的測(cè)量。因此，可基于所檢測(cè)的伽馬輻射相對(duì)快速地進(jìn)行控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的軌跡，以將井筒22推進(jìn)到地層30的期望區(qū)域中。

圖2是所公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的實(shí)施方案的更詳細(xì)說(shuō)明。除了其它之外，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64還可包括驅(qū)動(dòng)軸90、電子插件組件92和伽馬傳感器組件94。當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64在使用時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸90可耦接在圖1的鉆柱18和鉆頭28之間。在一些實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)軸90可包括在其一端形成的鉆柱連接件96(用于將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64耦接至鉆柱)。

電子插件組件92可包括設(shè)置在各種電子裝置100周?chē)臍んw98，所述電子裝置可用于處理來(lái)自井下感測(cè)部件的信號(hào)和/或控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的操作。電子裝置100可包括一個(gè)或多個(gè)處理器部件、存儲(chǔ)器部件、存儲(chǔ)部件，和設(shè)計(jì)為用于執(zhí)行與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向感測(cè)和控制相關(guān)的各種指令的其它部件。例如，電子裝置100可包括信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器被編程為接收指示由伽馬傳感器組件94從地層發(fā)射的伽馬輻射的檢測(cè)量的信號(hào)。此外，電子裝置100可包括一個(gè)或多個(gè)處理器，該處理器被編程為執(zhí)行用于基于從表面接收的信號(hào)和/或從伽馬傳感器組件94接收的信號(hào)輸出控制信號(hào)以調(diào)整旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的軌跡的指令。此外，電子裝置100可包括存儲(chǔ)部件，該存儲(chǔ)部件用于存儲(chǔ)在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)由伽馬傳感器組件94檢測(cè)的伽馬輻射量的對(duì)數(shù)。電子插件組件92內(nèi)可能還存在其它電子裝置100。

電子插件組件(或插件)92的殼體98可用作用于將電子裝置100保持在期望壓力下的壓力容器。將插件92保持在該期望壓力(例如，大氣壓)下可促進(jìn)在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64沿井筒向下設(shè)置時(shí)設(shè)置在其中的電子裝置100的操作。在一些實(shí)施方案中，殼體98的壁可相對(duì)較厚，以便適應(yīng)插件92的期望內(nèi)部壓力。驅(qū)動(dòng)軸90可延伸通過(guò)形成于電子插件92中的孔。插件92可(例如，經(jīng)由連接部件101)耦接至驅(qū)動(dòng)軸90，從而使插件92能夠響應(yīng)于用于轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭的驅(qū)動(dòng)軸90的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

伽馬傳感器組件94可以是與保持電子裝置100的插件組件92完全分離的部件。伽馬傳感器組件94可以是包括設(shè)置在其中的一個(gè)或多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102的基于探測(cè)器的組件。術(shù)語(yǔ)“探測(cè)器”可指與其它傳感器分開(kāi)包含的封裝傳感器。伽馬檢測(cè)傳感器102可被成形為沿旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的軸線104縱向?qū)?zhǔn)的細(xì)長(zhǎng)管。如圖所示，伽馬檢測(cè)傳感器102可圍繞驅(qū)動(dòng)軸90(其延伸通過(guò)伽馬傳感器組件94)的周邊周向地設(shè)置。

如下面詳細(xì)描述，伽馬傳感器組件94還可包括用于將各個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102隔離在期望壓力下的壓力套筒組件106。在壓力套筒組件106中使用的探測(cè)器的壁可比插件92的殼體98相對(duì)更薄。除了由壓力套筒組件106限定的各個(gè)探測(cè)器的壁之外，伽馬傳感器組件94也可設(shè)置在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的殼體108中。雖然殼體108通常不被構(gòu)造為用作壓力容器，但該殼體108可用于保持插件電子裝置以及傳感器設(shè)備。

伽馬傳感器組件94可耦接至驅(qū)動(dòng)軸90和/或耦接至插件組件92，以便可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸90的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。為此，伽馬傳感器組件94可包括用于將伽馬傳感器組件94固定至插件92的遠(yuǎn)端和/或驅(qū)動(dòng)軸90的外周邊的連接器部件110。在其它實(shí)施方案中，連接器的不同類(lèi)型或布置可用于將伽馬傳感器組件94耦接至驅(qū)動(dòng)軸90和/或插件組件92。如圖所示，驅(qū)動(dòng)軸90可延伸通過(guò)形成于伽馬傳感器組件94中的孔。

在目前公開(kāi)的實(shí)施方案中，伽馬傳感器組件94可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸90的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，且伽馬傳感器組件94可設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64一起使用的鉆頭附近。例如，在所示的實(shí)施方案中，伽馬傳感器組件94可位于插件組件92和設(shè)計(jì)為與鉆頭耦接的驅(qū)動(dòng)軸90的端部之間。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的其它實(shí)施方案可包括沿工具64的長(zhǎng)度相對(duì)于彼此構(gòu)成工具64的部件的其它相對(duì)布置。

所公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64可使用位于靠近鉆頭處的伽馬傳感器組件94來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自地層的伽馬輻射的更有效實(shí)時(shí)測(cè)量。此外，通過(guò)使伽馬傳感器組件94能夠與驅(qū)動(dòng)軸90一起旋轉(zhuǎn)，所公開(kāi)的工具64可用于使用位于工具64的端部的相對(duì)精確伽馬傳感器組件94提供定向伽馬測(cè)量以及批量伽馬測(cè)量?；谔綔y(cè)器的設(shè)計(jì)還可在伽馬檢測(cè)傳感器102之間提供最小化厚度(且因此提供密度)。由于較少材料被阻擋進(jìn)入伽馬輻射，所以這種減小的密度可增加各個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102的靈敏度。此外，減小厚度可允許使用有效空間布置將更多伽馬檢測(cè)傳感器102設(shè)置在組件中。這可最終增加可通過(guò)伽馬傳感器組件收集的伽馬傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。

圖3示出具有耦接至插件組件92的端部130的伽馬傳感器組件94的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的更詳細(xì)實(shí)施方案，其中驅(qū)動(dòng)軸90延伸通過(guò)其中。如圖所示，伽馬檢測(cè)傳感器102可設(shè)置在構(gòu)成壓力套筒組件106的各個(gè)壓力套筒132中。

當(dāng)與更傳統(tǒng)基于插件的設(shè)計(jì)相比時(shí)，這種基于探測(cè)器的設(shè)計(jì)可有助于提高伽馬檢測(cè)傳感器102的壓力等級(jí)。即，伽馬檢測(cè)傳感器102可設(shè)置在壓力套筒組件106的各個(gè)壓力套筒132中的每個(gè)中，而不是伽馬檢測(cè)傳感器102全部都設(shè)置在較大插件殼體98上。插件92可利用相對(duì)厚壁殼體98，以便將較大壓力容器(插件92)保持在期望壓力下。然而，由于壓力套筒132的體積較小(與插件92相比)，所以各個(gè)包含的伽馬檢測(cè)傳感器102可各自經(jīng)由尺寸較小的壁厚的壓力套筒132保持在期望大氣壓力下。因此，伽馬檢測(cè)傳感器102可被布置為使得較少材料設(shè)置在傳感器102和來(lái)自地層的伽馬輻射之間，使得能夠經(jīng)由伽馬檢測(cè)傳感器102進(jìn)行更敏感數(shù)據(jù)測(cè)量。

此外，基于探測(cè)器的設(shè)計(jì)可提供對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的一個(gè)或多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102的相對(duì)容易的進(jìn)入以進(jìn)行服務(wù)、維護(hù)、修理等。這是因?yàn)橘ゑR檢測(cè)傳感器102可設(shè)置在較大電子插件組件92的外部。不用操作人員打開(kāi)插件92的壓力容器殼體98，而是操作人員可只是從伽馬傳感器組件94移除非加壓殼體(例如，圖2中的108)以進(jìn)入各個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102。因此，操作人員可在伽馬檢測(cè)傳感器102上進(jìn)行評(píng)估、修理和任何其它期望的服務(wù)，而不必拆卸電子插件組件92。

設(shè)置在壓力套筒組件106中的伽馬檢測(cè)傳感器102的基于探測(cè)器的布置也可有助于簡(jiǎn)化旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的組裝過(guò)程，因?yàn)橘ゑR檢測(cè)傳感器102不必裝配在保持電子裝置100的插件92。實(shí)際上，伽馬傳感器組件94的一些實(shí)施方案可重新裝配到具有插件92和驅(qū)動(dòng)軸90(但沒(méi)有或限制的伽馬傳感器部件)的現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具上。為此，伽馬傳感器組件94可設(shè)置在工具的電子插件92附近的現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的驅(qū)動(dòng)軸90上方。然后，伽馬傳感器組件94可(例如，使用將連接部件110耦接至端部130的螺栓)固定至插件92的端部130。電連接和其它連接可在連接部件110和插件組件92的端部130之間構(gòu)成。

如圖所示，伽馬傳感器組件94可配備螺栓134或者設(shè)置在一端處的連接部件110和另一端處的另一連接部件136(或端蓋)之間的一些其它連接器機(jī)構(gòu)。螺栓134通常可用于將壓力套筒132和端蓋136固定至電子插件92。連接部件/端蓋136也可用于將伽馬傳感器組件94耦接至鉆頭(未示出)。其它類(lèi)型的連接器(例如電氣)和流體管線可設(shè)置在伽馬傳感器組件94的兩個(gè)連接部件110和136之間，以在插件組件92的部件和鉆頭的部件(或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的其它零件)之間提供期望連通。

圖5示出用于在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64中采集伽馬輻射讀數(shù)的伽馬傳感器組件94的截面圖。如圖所示，伽馬傳感器組件94可包括相對(duì)于軸線104設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸90的相對(duì)側(cè)上的至少兩個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102。每個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102都可設(shè)置在相應(yīng)的壓力套筒132中，如上所述。在所示實(shí)施方案中，壓力套筒組件106的每個(gè)壓力套筒132可配備密封地設(shè)置在壓力套筒132的每個(gè)端部處的端蓋136的一部分，以便將壓力套筒132密封在期望壓力下。

伽馬檢測(cè)傳感器102可包括設(shè)計(jì)為當(dāng)由電離輻射(在本實(shí)施方案中具體是伽馬輻射)激勵(lì)時(shí)發(fā)射能量的閃爍體傳感器。在一些實(shí)施方案中，伽馬檢測(cè)傳感器102可各自包括耦接至閃爍體的光電倍增管(pmt)。在其它實(shí)施方案中，伽馬檢測(cè)傳感器102可各自包括耦接至閃爍體的蓋革彌勒(gm)管以用于檢測(cè)來(lái)自地層的伽馬輻射。在一些實(shí)施方案中可期望使用pmt傳感器，因?yàn)檫@些類(lèi)型的伽馬檢測(cè)傳感器102可在相對(duì)較高壓差(例如井下壓力)下操作。此外，pmt傳感器當(dāng)前是以具有截面積(例如，大約1英寸的直徑)(其可容易地裝配到所公開(kāi)的壓力套筒組件106的壓力套筒132中，而不會(huì)影響傳感器的壓力等級(jí))的尺寸生產(chǎn)。即，pmt傳感器的尺寸被設(shè)計(jì)為放置在壓力套筒132中，而不需要具有相對(duì)較大直徑和隨后較大壁厚的壓力套筒。相反，pm傳感器可允許壓力套筒132的相對(duì)較小壁厚，從而降低伽馬檢測(cè)傳感器102周?chē)牟牧系拿芏?，并確保伽馬檢測(cè)傳感器102的高有效靈敏度。

在所示實(shí)施方案中，伽馬檢測(cè)傳感器102可包括pmt傳感器。在這些傳感器中，光電倍增管晶體152可設(shè)置在伽馬檢測(cè)傳感器102中，并且該晶體152可響應(yīng)于吸收伽馬射線的傳感器而發(fā)光。在一些實(shí)施方案中，伽馬檢測(cè)傳感器102可包括用于感測(cè)從晶體152發(fā)射的光并輸出指示所檢測(cè)的伽馬輻射的信號(hào)的光檢測(cè)器。在其它實(shí)施方案中，伽馬檢測(cè)傳感器102可包括能夠從傳感器102向外移動(dòng)的光纖或類(lèi)似類(lèi)型的纜線。伽馬傳感器組件94可包括通過(guò)連接部件110而形成的通路154，該通路通向每個(gè)相應(yīng)的伽馬檢測(cè)傳感器102，以便促進(jìn)來(lái)自伽馬檢測(cè)傳感器102的傳感器信號(hào)傳送至插件組件中的電子裝置。

伽馬檢測(cè)傳感器102可在所公開(kāi)的伽馬傳感器組件94中具有任何期望長(zhǎng)度。通常，具有較長(zhǎng)長(zhǎng)度的檢測(cè)傳感器102可以比相同直徑和較短長(zhǎng)度的傳感器高的靈敏度進(jìn)行操作。具體而言，根據(jù)傳感器類(lèi)型，晶體152的長(zhǎng)度尺寸156與直徑尺寸158的較高比率可通常與傳感器的較高靈敏度相關(guān)，達(dá)到一定極限。例如，給出最大靈敏度的晶體長(zhǎng)度與直徑的長(zhǎng)寬比在pmt中可以是約6比1。因此，可能期望用盡可能長(zhǎng)的伽馬檢測(cè)傳感器102構(gòu)建伽馬傳感器組件94。如圖所示，伽馬檢測(cè)傳感器102可被布置為與壓力套筒組件106內(nèi)的軸線104成縱向?qū)?zhǔn)。

圖5示出在垂直于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的縱向軸線104的方向截取的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的剖視圖。在所示實(shí)施方案中，伽馬傳感器組件94包括多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102?？善谕谫ゑR傳感器組件94內(nèi)布置盡可能多的伽馬檢測(cè)傳感器102，以便增加對(duì)井筒環(huán)境中的批量伽馬輻射的整體工具敏感性。

由于布置伽馬傳感器組件94的空間的限制，所示實(shí)施方案可包括四個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102，每個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器各自設(shè)置在相應(yīng)的壓力套筒132中。壓力套筒132可圍繞軸線104以彼此90度的角度布置在壓力套筒組件106中。壓力套筒132可圍繞驅(qū)動(dòng)軸90的周邊周向定位。在其它實(shí)施方案中，各個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102的其它數(shù)量和相對(duì)布置可用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的所公開(kāi)伽馬傳感器組件94。

在所示實(shí)施方案中，伽馬傳感器組件94還可包括一個(gè)或多個(gè)電連接器170，這些電連接器設(shè)置在連接器部件110上，以在可選擇地耦接至插件組件92的各種電線之間提供期望通信連接。例如，電連接器170可包括六針連接器。電纜可耦接至一個(gè)或多個(gè)電連接器170，以在例如插件組件92和位于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64下方的液壓致動(dòng)單元之間提供控制連通。這些連接器170連同液壓線路134可促進(jìn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的相對(duì)容易的組裝或改裝，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)试S旋轉(zhuǎn)伽馬傳感器組件94被添加在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的任何兩個(gè)部件之間(例如，靠近鉆頭)，同時(shí)仍然在這些部件之間提供所需連接。

如上所述，可期望使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64中的伽馬傳感器組件94來(lái)提供相對(duì)敏感的伽馬測(cè)量。這可使用所公開(kāi)的基于探測(cè)器的伽馬傳感器設(shè)計(jì)以多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體而言，在組件內(nèi)的伽馬檢測(cè)傳感器102的數(shù)量增加時(shí)，整個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的伽馬測(cè)量靈敏度可增加。此外，由于伽馬檢測(cè)傳感器102和地層之間的材料量(即套筒或殼體厚度)的減少，所以測(cè)量靈敏度可增加。基于探測(cè)器的檢測(cè)組件利用壓力套筒132的明顯更薄殼體以及設(shè)置在壓力套筒132上方的可能另一殼體(與插件組件92的相對(duì)厚壁的殼體98相對(duì))。低壓套筒厚度可設(shè)計(jì)在適當(dāng)壓力等級(jí)下，這允許更好地測(cè)量批量伽馬測(cè)量的靈敏度。

壓力套筒132的減小厚度可減小伽馬傳感器組件94內(nèi)的空間限制?？臻g限制的這種減少可促進(jìn)使用更靈敏的pmt(如圖所示)，而不是gm管。此外，由壓力套筒組件106吸收的減小空間可使得能夠整體地使用更多的伽馬檢測(cè)傳感器102，從而進(jìn)一步提高測(cè)量靈敏度。

增加伽馬傳感器組件94的靈敏度可導(dǎo)致提高識(shí)別地下地層的精度。這可增加旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的可靠性，以及減少在鉆井時(shí)評(píng)估地層所需的時(shí)間。減少的評(píng)估時(shí)間可使操作人員或控制器能夠作出更快轉(zhuǎn)向決定來(lái)調(diào)整并改善井筒位置。此外，如上所述，伽馬傳感器組件94可設(shè)置在靠近旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64的鉆頭處，從而使得系統(tǒng)能夠在鉆井操作期間精確地識(shí)別靠近鉆頭的位置的地層。此外，伽馬傳感器組件94可隨驅(qū)動(dòng)軸90旋轉(zhuǎn)，并且因此，可提供考慮從地層內(nèi)的所有方向檢測(cè)的伽馬輻射的期望類(lèi)型的測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，各個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102可不能確定伽馬射線從哪個(gè)方向發(fā)射。相反，伽馬檢測(cè)傳感器102能夠檢測(cè)伽馬射線與閃爍體晶體的碰撞。因此，當(dāng)伽馬射線到達(dá)閃爍體晶體的概率基于伽馬射線的行進(jìn)方向有差異時(shí)，可統(tǒng)計(jì)地確定伽馬射線源的方向。該概率差可通過(guò)屏蔽或衰減伽馬射線在特定方向到達(dá)伽馬檢測(cè)傳感器102來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖6示出伽馬傳感器組件94的一個(gè)實(shí)施方案，其中一個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器102經(jīng)由屏蔽部件180在兩側(cè)被屏蔽。屏蔽部件180可以是由鎢形成的板或其它插件，或者是可衰減伽馬射線的一些其它材料。屏蔽部件180可用于縮小可經(jīng)由伽馬檢測(cè)傳感器102檢測(cè)的伽馬射線182的方位方向的范圍。

如圖6所示，屏蔽的伽馬檢測(cè)傳感器102能夠更容易地檢測(cè)來(lái)自伽馬檢測(cè)傳感器102周?chē)囊欢ǚ较蚧蛐D(zhuǎn)角度范圍的伽馬射線182。可相對(duì)于伽馬檢測(cè)傳感器102從相對(duì)側(cè)或相對(duì)角度范圍184發(fā)射的伽馬射線通?？杀黄帘尾考?80以及驅(qū)動(dòng)軸90阻擋到達(dá)傳感器。因此，屏蔽部件180可促進(jìn)經(jīng)由屏蔽的伽馬檢測(cè)傳感器102對(duì)伽馬輻射的方位(或定向)測(cè)量。在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具圍繞軸線旋轉(zhuǎn)伽馬傳感器組件94時(shí)，可隨工具在井筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部分的感測(cè)深度和/或取向來(lái)評(píng)估定向伽馬測(cè)量。

圖7示出使用設(shè)置在相鄰伽馬檢測(cè)傳感器102之間的多個(gè)屏蔽部件180的伽馬傳感器組件94的另一實(shí)施方案。應(yīng)注意，伽馬傳感器組件94內(nèi)的伽馬檢測(cè)傳感器102的基于探測(cè)器的布置可促進(jìn)這樣的屏蔽插件180的放置，而不用將大量散裝添加至包裝的傳感器組件94。實(shí)際上，如圖所示，所有屏蔽部件180都可大體上裝配在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的殼體108內(nèi)(在伽馬檢測(cè)傳感器102之間的位置中)。這些屏蔽部件180的任何期望數(shù)量或布置可用于提供期望定向伽馬測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，屏蔽部件180可移除地設(shè)置在伽馬傳感器組件94內(nèi)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具被構(gòu)造在車(chē)間位置處或在井場(chǎng)的表面處。在其它實(shí)施方案中，屏蔽部件180可被設(shè)計(jì)為在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具位于井下時(shí)選擇地致動(dòng)到位。例如，屏蔽部件180可初始地定位在與伽馬傳感器組件94相鄰的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的另一部件內(nèi)，并且這些屏蔽部件180可從該位置液壓致動(dòng)至伽馬檢測(cè)傳感器102之間的位置?？苫谝@得的所需類(lèi)型的伽馬測(cè)量來(lái)控制屏蔽部件180至傳感器102之間的位置的該致動(dòng)。即，當(dāng)要求批量伽馬測(cè)量時(shí)，控制部件可將屏蔽部件180致動(dòng)至遠(yuǎn)離伽馬檢測(cè)傳感器102的位置。同樣，當(dāng)要求定向伽馬測(cè)量時(shí)，控制部件可將一個(gè)或多個(gè)屏蔽部件180致動(dòng)至伽馬檢測(cè)傳感器102之間的位置中，以提供方位屏蔽。

所公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具64可獲得伽馬輻射傳感器數(shù)據(jù)，并且根據(jù)如圖8所示的方法190使用該數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估地層。應(yīng)注意，方法190的某些部分可作為計(jì)算機(jī)或軟件程序(例如，代碼或指令)來(lái)實(shí)施，所述計(jì)算機(jī)或軟件程序可由插件組件92中的電子處理器執(zhí)行，以執(zhí)行方法190的一個(gè)或多個(gè)步驟。此外，程序(例如，代碼或指令)可存儲(chǔ)在包括至少一個(gè)有形非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(其至少共同地存儲(chǔ)這些指令或程序)的任何合適的制品中，諸如設(shè)置在電子插件組件92中的存儲(chǔ)器部件或存儲(chǔ)部件。

方法190可包括將伽馬檢測(cè)傳感器相對(duì)于彼此保持在固定位置(框192)，并且耦接在電子插件組件的端部和鉆頭之間。方法190還可包括響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)而使電子插件和伽馬檢測(cè)傳感器旋轉(zhuǎn)(框194)。此外，方法190可包括經(jīng)由傳感器檢測(cè)從地下地層發(fā)射的伽馬輻射(框196)，并且將指示從傳感器檢測(cè)的伽馬輻射的信號(hào)提供至插件組件中的電子裝置(框198)。

在接收到信號(hào)時(shí)，電子裝置可基于在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在所有方向上采集的信號(hào)來(lái)確定批量伽馬測(cè)量(框200)。當(dāng)伽馬檢測(cè)傳感器(例如，pmt)具有較低靈敏度時(shí)，這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集可能相對(duì)容易實(shí)施，因?yàn)樵诠ぞ咝D(zhuǎn)時(shí)在信號(hào)中提供的計(jì)數(shù)量可能太低而不能提供立即反饋。為了確定批量伽馬測(cè)量，電子裝置可在相對(duì)較長(zhǎng)采樣周期內(nèi)從每個(gè)傳感器接收信號(hào)，并在所有方向上平均測(cè)量。這可有助于解決由于傳感器的慢速計(jì)數(shù)引起的任何信號(hào)波動(dòng)。雖然批量伽馬測(cè)量是來(lái)自各個(gè)方向的平均測(cè)量，但是鉆工可查看輻射水平變化的趨勢(shì)，以便決定在何處停止工具以根據(jù)需要進(jìn)行更具體的定向測(cè)量。批量伽馬測(cè)量可產(chǎn)生總傳感器測(cè)量的相對(duì)較高的組合計(jì)數(shù)率(或靈敏度)。

在其它實(shí)施方案中，在接收到信號(hào)時(shí)，電子裝置可在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具旋轉(zhuǎn)時(shí)確定定向伽馬測(cè)量(框202)?？墒褂镁哂休^高靈敏度(例如，計(jì)數(shù)率)的伽馬檢測(cè)傳感器來(lái)進(jìn)行相對(duì)精確的定向伽馬測(cè)量。為了確定特定方向上的伽馬測(cè)量，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具可包括用于在工具旋轉(zhuǎn)時(shí)確定定向測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)傳感器。該定向測(cè)量可被跟蹤并記錄為傳感器組件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的殼體(例如，大致靜止的外殼體)上的參考點(diǎn)的角度?？舍槍?duì)圍繞工具的軸線布置的不同角度區(qū)域進(jìn)行定向伽馬測(cè)量。這些角度區(qū)域可以許多方式布置，諸如使用軸線周?chē)亩鄠€(gè)等尺寸的區(qū)域，或者使用多個(gè)不規(guī)則尺寸的較大和較小區(qū)域。電子裝置可解釋插件組件和參考點(diǎn)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

在確定批量伽馬測(cè)量(200)或定向伽馬測(cè)量(202)之后，電子裝置組件可將測(cè)量存儲(chǔ)在工具上(框204)。在一些實(shí)施方案中，電子裝置組件可輸出用于控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的偏轉(zhuǎn)或其它操作參數(shù)的控制信號(hào)(框206)，以(例如，響應(yīng)于定向伽馬測(cè)量)改變工具通過(guò)地層的軌跡。在其它實(shí)施方案中，電子裝置組件可生成指示伽馬測(cè)量(批量或定向)的信號(hào)并將其輸出至遙測(cè)模塊，以用于將信號(hào)傳送至表面控制部件。從這里，信號(hào)可向表面的操作人員提供記錄，并且在某些情況下，信號(hào)可用于控制鉆柱和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)速度。

本文公開(kāi)的實(shí)施方案包括：

a.一種用于鉆取井筒通過(guò)地下地層的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具包括：驅(qū)動(dòng)軸、壓力套筒組件，和伽馬檢測(cè)傳感器。驅(qū)動(dòng)軸延伸通過(guò)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具以用于轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭。壓力套筒組件設(shè)置在鉆頭附近并且耦接至驅(qū)動(dòng)軸并且可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。伽馬檢測(cè)傳感器布置在壓力套筒組件內(nèi)以用于感測(cè)從地下地層發(fā)射的伽馬輻射。

b.一種用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)伽馬感測(cè)部分，其中旋轉(zhuǎn)伽馬感測(cè)部分包括：多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器、連接器部件，和壓力套筒組件。多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)從地下地層發(fā)射的伽馬輻射。連接器部件耦接至多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器以用于將多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器相對(duì)于彼此保持在固定位置，并且用于將旋轉(zhuǎn)伽馬感測(cè)部分耦接至旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的可旋轉(zhuǎn)部件。連接器部件包括通過(guò)其中形成的孔以容納延伸通過(guò)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的驅(qū)動(dòng)軸。壓力套筒組件包括經(jīng)由連接器部件彼此耦接的多個(gè)壓力套筒，其中多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器中的每個(gè)都設(shè)置在多個(gè)壓力套筒中的相應(yīng)一個(gè)中。多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器、壓力套筒組件和連接器部件可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而繞軸線旋轉(zhuǎn)。

c.一種用于操作旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的方法包括：將多個(gè)傳感器相對(duì)于彼此保持在固定位置并且耦接至旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的可旋轉(zhuǎn)部件。方法還包括響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的鉆頭而使電子插件和多個(gè)傳感器旋轉(zhuǎn)。此外，方法包括經(jīng)由多個(gè)傳感器檢測(cè)從地下地層發(fā)射的伽馬輻射。此外，方法包括將指示從多個(gè)傳感器檢測(cè)到的伽馬輻射的信號(hào)提供至設(shè)置在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的電子插件中的電子裝置。

實(shí)施方案a、b和c中的每個(gè)都可具有組合的一個(gè)或多個(gè)以下附加要素：要素1：其中壓力套筒包括探測(cè)器。要素2：其中伽馬檢測(cè)傳感器包括光電倍增管、蓋革彌勒(gm)管或可裝配在探測(cè)器中的另一伽馬檢測(cè)傳感器。要素3：其中壓力套筒組件包括用于將伽馬檢測(cè)傳感器保持在大氣壓力下的壓力套筒。要素4：還包括布置在壓力套筒組件內(nèi)的多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器。要素5：其中壓力套筒組件包括圍繞驅(qū)動(dòng)軸周向布置的多個(gè)壓力套筒，其中多個(gè)壓力套筒中的每個(gè)都保持多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器中的相應(yīng)一個(gè)，并且其中壓力套筒相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸布置在縱向上。要素6：還包括連接器部件，所述連接器部件設(shè)置在壓力套筒組件的遠(yuǎn)端處，以用于將多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器中的每個(gè)都相對(duì)于彼此保持在固定位置，并且能夠使套筒組件響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。要素7：還包括插件組件，所述插件組件包括設(shè)置在電子裝置周?chē)牡谝粴んw，其中插件組件可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，其中套筒組件耦接在插件組件和鉆頭之間。要素8：還包括設(shè)置在套筒組件周?chē)牡诙んw，其中第一殼體的厚度大于第二殼體的厚度。要素9：還包括電連接器，所述電連接器耦接在套筒組件和插件組件之間，以在液壓致動(dòng)單元和插件組件的電子裝置之間提供電連通。要素10：還包括可移除屏蔽部件，所述可移除屏蔽部件設(shè)置在伽馬檢測(cè)傳感器附近以縮小伽馬檢測(cè)傳感器的方位檢測(cè)范圍。

要素11：其中每個(gè)多個(gè)壓力套筒的壁具有小于可旋轉(zhuǎn)部件的殼體厚度的厚度。要素12：其中多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器圍繞軸線周向布置。要素13：還包括設(shè)置在多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器之間的一個(gè)或多個(gè)屏蔽部件，以使多個(gè)伽馬檢測(cè)傳感器中的至少一個(gè)的方位檢測(cè)范圍變窄。要素14：還包括形成在連接器部件中的一個(gè)或多個(gè)電連接器。要素15：還包括從連接器部件延伸的一個(gè)或多個(gè)流體管線。

要素16：還包括：基于在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)由多個(gè)傳感器檢測(cè)到的指示在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的所有方向上從地下地層發(fā)射的伽馬輻射的信號(hào)來(lái)確定批量伽馬測(cè)量。要素17：還包括將一個(gè)或多個(gè)屏蔽部件致動(dòng)至多個(gè)傳感器之間的位置中，和基于指示相對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在所有方向上從地下地層發(fā)射的伽馬輻射的信號(hào)來(lái)確定定向伽馬測(cè)量。

雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開(kāi)及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，可在本文中進(jìn)行各種改變、替換和更改。