Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КЕРНОВ НЕФТЕНОСНЫХ ПОРОД (ЕГО ВАРИАНТЫ)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КЕРНОВ НЕФТЕНОСНЫХ ПОРОД (ЕГО ВАРИАНТЫ)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КЕРНОВ НЕФТЕНОСНЫХ ПОРОД (ЕГО ВАРИАНТЫ)

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в аналитической технике, в частности в устройствах для анализа кернов нефтеносных пород. Сущность изобретения: устройство содержит замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью для установления анализируемого керна. Поверхность полости облицована материалом, хорошо поглощающим медленные нейтроны. Источник быстрых нейтронов и детектор медленных нейтронов расположены по разные стороны анализируемого керна внутри полости замедлительного блока. С детектором медленных нейтронов последовательно соединены блок выделения импульсного сигнала, соответствующего общей концентрации водородсодержащей жидкости в керне, и регистрирующий блок. Источник быстрых нейтронов и анализируемый керн выполнен взаимоперемещающимися так, чтобы осуществить облучение сначала быстрыми нейтронами для определения общей концентрации смеси нефти с пластовой водой, а затем тепловыми нейтронами для определения концентрации пластовой воды. 3 с. и 7 з. п. ф-лы, 16 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2008656
Класс(ы) патента: G01N23/02
Номер заявки: 5000051/25
Дата подачи заявки: 12.07.1991
Дата публикации: 28.02.1994
Заявитель(и): Республиканский инженерно-технический центр по восстановлению и упрочнению деталей машин и механизмов СО АН СССР
Автор(ы): Волченко Ю.А.; Пинкин В.Ф.; Сурков А.С.; Клименков Н.П.; Козлова В.В.
Патентообладатель(и): Республиканский инженерно-технический центр СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к средствам для радиационного контроля физических свойств веществ, материалов и изделий, а более точно - к устройствам для анализа кернов нефтеносных пород.
Известны устройства для измерения влажности, которые содержат расположенные вокруг источника нейтронов материалы (обычно водородсодержащие), изменяющие энергетический спектр нейтронов, которыми облучают анализируемую пробу, а также содержат экраны из материалов, хорошо поглощающих медленные нейтроны, которые располагают между источником нейтронов и пробой или которые окружают анализируемую пробу и детектор нейтронов со всех сторон [1,2] .
Эти устройства не применяются для определения концентрации нефти в кернах нефтеносных пород, однако их использование для этой цели позволяет определить суммарную концентрацию смеси пластовой воды с нефтью, так как все указанные устройства используют для измерения концентрации водородсодержащей жидкости в анализируемой пробе явление замедления быстрых или промежуточных нейтронов на ядрах водорода водородсодержащей жидкости. Однако замедляющие способности нефти и воды по отношению к быстрым и промежуточным нейтронам настолько близки, что различить воду и нефть по эффекту замедления быстрых и промежуточных нейтронов с помощью этих устройств практически невозможно.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство, реализующее радиационный способ определения концентрации водорода в пробах вещества путем замедления быстрых нейронов на ядрах водорода, которое используется для анализа кернов нефтеносных пород.
Устройство содержит замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью для установки анализируемого керна, поверхность которой облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, источник быстрых нейтронов, расположенный по одну сторону анализируемого керна, детектор медленных нейтронов, расположенный по другую сторону анализируемого керна внутри полости замедлительного блока, при этом источник быстрых нейтронов выполнен с возможностью перемещения вдоль горизонтальной оси замедлительного блока, а механизм перемещения источника быстрых нейтронов состоит из троса, приводимого в движение роликовым барабаном. Устройство также содержит соединенный с детектором медленных нейтронов блок выделения импульсного сигнала, соответствующего общей концентрации водородсодержащих жидкостей в керне, и регистрирующий блок, соединенный с выходом блока выделения импульсного сигнала [3] .
Недостатком этого устройства, несмотря на возможность регулировки энергетического спектра нейтронов для каждого конкретного керна, является низкая точность определения концентрации нефти в кернах нефтеносных пород, когда в порах анализируемого керна наряду с нефтью содержится пластовая вода, так как нефть и воду невозможно различить по эффекту замедления быстрых нейтронов на ядрах водородсодержащей жидкости из-за того, что замедляющая способность нефти по отношению к нейтронам близка по величине к замедляющей способности пластовой воды.
Цель изобретения - создание устройства для анализа кернов нефтеносных пород, в котором было бы реализовано сочетание эффекта замедления быстрых нейтронов на ядрах водородсодержащей жидкости и эффекта ослабления тепловых нейтронов ядрами веществ, хорошо поглощающих тепловые нейтроны за счет изменения конструкции механизма перемещения источника быстрых нейтронов.
Цель достигается тем, что в устройстве для анализа кернов нефтеносных пород, содержащем замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью для установки анализируемого керна и расположенным в ней детектором медленных нейтронов, облицованной поглощающим медленные нейтроны материалов, источник быстрых нейтронов в замедлительном блоке, последовательно соединенные с детектором медленных нейтронов усилитель-дискриминатор и регистрирующий блок, причем источник и детектор установлены с противоположных сторон полости, согласно изобретению, источник быстрых нейтронов размещен на боковой поверхности поворотного цилиндра с осью поворота, совпадающей с осью цилиндра, выполненного из водородсодержащего материала с возможностью установки источника относительно полости в двух положениях, при которых ось, соединяющая центры источника и детектора, пересекает ось цилиндра и центр полости и перпендикулярна оси цилиндра, устройство содержит поворотный экран, расположенный между боковой поверхностью цилиндра и полостью для анализируемого керна, из материала, поглощающего тепловые нейтроны, выполненный в виде диска с осью поворота, совпадающей с осью диска, и эксцентрически расположенным в нем отверстием, при этом ось поворота диска не совпадает с осью, проходящей через центры источника и детектора, а расстояние от последней оси до центра диска равно расстоянию от центра диска до центра отверстия в нем, и отсутствие или наличие отверстия между источником быстрых нейтронов и полостью обусловлено первым и вторым положениями источника быстрых нейтронов.
Целесообразно, чтобы оси поворота цилиндра и диска были перпендикулярны, а диаметр цилиндра был бы равен длине замедления наиболее интенсивной группы быстрых нейтронов источника в материале цилиндра.
Диаметр диска может быть равен двойной ширине полости для установки анализируемого керна, а площадь отверстия диска равна площади чувствительной поверхности детектора медленных нейтронов.
Во втором варианте выполнения заявляемого устройства цель достигается тем, что в устройстве для анализа кернов нефтеносных пород, содержащем замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью для установки анализируемого керна, поверхность которой облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, источник быстрых нейтронов, расположенный внутри замедлительного блока, и детектор медленных нейтронов, установленный в полости и последовательно соединенный с усилителем-дискриминатором и регистрирующим блоком, при этом детектор и источник расположены с противоположных сторон полости, согласно изобретению, устройство снабжено механизмом поворота источника быстрых нейтронов в виде цилиндра из водородсодержащего материала и экраном из материала, поглощающего медленные нейтроны на цилиндре напротив полости, охватывающим по ширине боковую поверхность цилиндра так, что кромки экрана совпадают с диаметрально противолежащим образующим цилиндра, и имеющим высоту, равную высоте полости для установки керна, источник быстрых нейтронов установлен на боковой поверхности цилиндра за экраном, и центры источника быстрых нейтронов, детектора медленных нейтронов и экрана расположены на одной оси с центром полости, при этом экран расположен на цилиндре заподлицо, а источник быстрых нейтронов углублен в цилиндр на глубину, равную толщине экрана, цилиндр выполнен поворотным с осью поворота, совпадающей с осью цилиндра, с возможностью установки источника относительно полости в двух положениях, при которых ось, соединяющая центры источника и детектора, пересекает ось цилиндра и центр полости и перпендикулярна оси цилиндра.
В третьем варианте выполнения заявляемого устройства цель достигается тем, что в устройстве для анализа кернов нефтеносных пород, содержащем замедлительный блок из водородсодержащего материала с полостью для установки анализируемого керна, поверхность которой облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, источник быстрых нейтронов, расположенный в замедлительном блоке за облицовочным покрытием, детектор медленных нейтронов, расположенный внутри полости с противоположной ее стороны по отношению к источнику, соединенный с детектором медленных нейтронов усилитель-дискриминатор и регистрирующий блок, соединенный с выходом усилителя-дискриминатора, согласно изобретению, в замедлительном блоке выполнена еще одна полость для установки анализируемого керна с расположенным в ней вторым детектором медленных нейтронов, поверхность которой частично облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, и облицовка отсутствует со стороны, обращенной к источнику быстрых нейтронов, который расположен на расстоянии от второй полости, равной длине замедления быстрых нейтронов в материале замедлительного блока, при этом детекторы медленных нейтронов расположены по разные стороны источника быстрых нейтронов, а их центры лежат на одной оси с источником и центрами полостей.
С противоположных сторон полости для установки анализируемого керна желательно расположить источник гамма-излучения и детектор гамма-излучения, и ось, образованная источником гамма-излучения и детектором гамма-излучения, может быть перпендикулярна оси, образованной источником быстрых нейтронов и детектором медленных нейтронов.
К выходу детектора гамма-излучения может быть подсоединен вход второго усилителя-дискриминатора, выход которого может быть соединен с вторым входом регистрирующего блока.
Оказалось также выгодно, чтобы к детектору медленных нейтронов, помещенному во второй полости замедлительного блока был бы подсоединен третий усилитель-дискриминатор, выход которого может быть подсоединен к третьему входу регистрирующего блока.
На фиг. 1 изображено устройство для анализа керна нефтеносных пород, в разрезе; на фиг. 2 - то же, с источников быстрых нейтронов в другом положении; на фиг. 3 - взаимное расположение экрана и цилиндра; на фиг. 4 - то же, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - взаимное расположение осей поворота диска и цилиндра; на фиг. 6 - зависимость диаметра цилиндра от энергии быстрых нейтронов источника; на фиг. 7 - другой вариант выполнения устройства; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7; на фиг. 9 - то же, что на фиг. 7, при другом положении источника; на фиг. 10 - еще один вариант выполнения устройства; на фиг. 11 - то же, с источником и детектором гамма-излучения; на фиг. 12 - зависимость потока гамма-излучения от плотности керна; на фиг. 13 - то же устройство, согласно изобретению; на фиг. 14 - еще один вариант выполнения устройства; на фиг. 15 - зависимость потока медленных нейтронов от общей концентрации водородсодержащих жидкостей (нефть + пластовая вода) в керне; на фиг. 16 - зависимость потока медленных нейтронов от концентрации пластовой воды различной степени минерализации в керне.
Фиг. 12 изображает зависимость 29-31 потока гамма-излучения Ф , зарегистрированного газоразрядным детектором типа СТС-6, от плотности песчаникового керна диаметром 80 мм для источника гамма-излучения Цезий137 активностью 2,9˙109 Бк в геометрии узкого пучка. Кривая 29 соответствует взаимному расположению оси источник гамма-излучения - детектор гамма-излучения и оси 14 под углом 90о. Кривая 30 соответствует взаимному расположению оси источник гамма-излучения - детектор гамма-излучения и оси 14 под углом 60о. Кривая 31 соответствует взаимному расположению выше упомянутых оси и оси 14 под углом 120о.
Фиг. 15 изображает зависимость 47 потока медленных нейтронов Фn, зарегистрированного газоразрядным детектором типа СНМ-16, от общей концентрации С1 водородсодержащих жидкостей (нефть + пластовая вода) в песчаниковом керне диаметром 80 мм для источника нейтронов калифорний2521,4˙106 Бк. На зависимости 47 показаны точки, соответствующие концентрации нефти 48 и концентрации воды 49.
Фиг. 16 изображает зависимости 50-52 потока медленных нейтронов Фn, зарегистрированных газоразрядным детектором типа СНМ-16, от концентрации С2 пластовой воды различной степени минерализации в песчаниковом керне диаметром 80 мм для источника нейтронов калифорний252активностью 1,4˙106 Бк. Кривые 50-52 соответствуют степени минерализации пластовой воды 10 г˙дм-3, 40 г˙дм-3, 50 г ˙дм-3.
Устройство для анализа кернов нефтеносных пород содержит замедлительный блок 1 (фиг. 1) из водородсодержащих материалов, например из парафина, заполняющего корпус 2, или из полиэтилена, или других известных аналогичных материалов. Блок 1 имеет полость 3, в которой устанавливается анализируемый керн 4 цилиндрической формы и поверхность которой облицована слоем 5 материала, поглощающего медленные нейтроны, в частности, карбидом бора.
Устройство содержит изотопный источник 6 быстрых нейтронов, расположенный с одной стороны полости 3 для анализируемого керна, и детектор 7 медленных нейтронов, расположенный по другую сторону полости 3 блока 1.
На фиг. 1 и 2 представлен механизм перемещения источника 6. Источник 6 расположен на боковой поверхности цилиндра 8, выполненного из водородсодержащего материала, например из полиэтилена, установленного в корпусе 2 и имеющего рукоятку 9, посредством которой цилиндр 8 поворачивается, и источник 6 занимает первое положение относительно полости 3 и второе положение 6, как показано на фиг. 2.
Между боковой поверхностью цилиндра 8 и полостью 3 для анализируемого керна расположен поворотный экран в виде диска 10 из того же материала, что и слой 5, имеющего сквозное коллимационное отверстие 11 (фиг. 1 и 2). Ось (фиг. 3 и 4) поворота диска 10 с рукояткой 13 расположена эксцентрично относительно оси 14, проходящей через центры источника 6, детектора 7 и перпендикулярной оси поворота цилиндра 8. Отверстие 11 (фиг. 4) расположено эксцентрично по отношению к оси 12 диска 10.
Диск 10 занимает два положения, соответствующие положению источника 6, в первом из которых отверстие 11 (фиг. 1) расположено вне зоны действия источника 6, а во втором - центр 15 (фиг. 2 и 4) отверстия 11 расположен на одной линии с центрами источника 6 и детектора 7.
На фиг. 5 изображено взаимное положение диска 10 и цилиндра 8, при этом ось 12 поворота диска 10 перпендикулярна оси 16 поворота цилиндра 8, что обеспечивает наименьшие потери при получении тепловых нейтронов путем замедления быстрых нейтронов источника 6 в материале цилиндра 8.
Диаметр d цилиндра 8 выбирают равным длине L замедления наиболее интенсивной группы быстрых нейтронов источника 6' в материале цилиндра 8', чтобы получить максимальный поток тепловых нейтронов на границе 17, образованной боковой поверхностью цилиндра 8' и прилегающей торцовой поверхностью диска 10. На фиг. 6 показаны зависимости 18 и 19 величины диаметра d цилиндра 8 от энергии Еn быстрых нейтронов источника 6 для полиэтилена и воды соответственно. Эти зависимости 18, 19 устанавливают однозначную связь между энергией Еn источника 6 быстрых нейтронов и диаметром цилиндра 8.
Диаметр D диска 10 выбирают равным двойной ширине А полости 3 замедлительного блока 1, при этом ось 12 поворота диска 10 параллельна плоскости 14, проходящей через центры источника 6, детектора 7 и перпендикулярной оси 16 поворота цилиндра 8, и сдвинута относительно оси 14 на величину, равную одной четвертой части диаметра D диска 10, чтобы обеспечить полное перекрывание ширины А полости 3 диском 10 (фиг. 3).
На фиг. 4 изображено расположение отверстия 11 диска 10 и центр 15 отверстия 11 удален на величину h, равную половине радиуса диска 10, от его оси 12 поворота. Такое расположение отверстия 11 обеспечивает совмещение центра 15 отверстия 11 с линией, на которой лежат центры источника 6' и детектора 7 и создаются наилучшие условия для облучения керна 4 потоком тепловых нейтронов, сформированным в цилиндре 8'.
Площадь S1 отверстия 11 выбирают равной площади S2чувствительной поверхности детектора 7, что обеспечивает геометрию узкого пучка при облучении керна 4 тепловыми нейтронами.
На фиг. 7 изображен другой вариант выполнения механизма поворота источника 6, в котором экран 20 из материала, поглощающего медленные нейтроны, расположен на цилиндре 8, охватывает по ширине боковую поверхность (фиг. 8) цилиндра 8 и имеет высоту К, равную высоте А полости 3 для установки керна (фиг. 7). Источник 6 расположен на боковой поверхности цилиндра 8 за экраном 20 и занимает положение 6, соответствующее облучению быстрыми нейтронами (фиг. 7), и положение 6' (фиг. 9), соответствующее облучению тепловыми нейтронами. Центры источника 6 (6'), детектора 7, экрана 20 расположены на одной оси с центром полости 3.
Экран 20 расположен на цилиндре 8 заподлицо, а источник 6 оказывается углубленным в цилиндр 8 на глубину, равную толщине экрана 20.
Такое выполнение механизма поворота источника 6 уменьшает число поворотных элементов для попеременного облучения быстрыми и тепловыми нейтронами.
На фиг. 10 представлен еще один вариант выполнения устройства, в котором для перемещения источника 6 в блоке 1 выполнена вторая полость 21 для размещения в ней того же керна 4 (4'), что обеспечивает облучение керна 4' тепловыми нейтронами. Полость 21 имеет облицовку слоем 22 материала, поглощающего медленные нейтроны. Облицовка в полости 21 отсутствует со стороны, обращенной к источнику 6, располагаемому вблизи облицовки полости 3.
Источник 6 расположен в блоке 1 на расстоянии N от полости 21, соответствующем длине L замедления быстрых нейтронов источника 6 в материале блока 1, чтобы получить максимальный поток тепловых нейтронов на поверхности 23 полости 21.
В полости 21 установлен также еще один детектор 24 медленных нейтронов.
На оси, перпендикулярной оси 14 (фиг. 4), расположены источник 25 (фиг. 11) гамма-излучения и детектор 26 гамма-излучения. Источник 25 расположен в свинцовом коллиматоре 27, а детектор 26 окружен защитным слоем 28 из свинца. Источник 25 и детектор 26 расположены по разные стороны полости, и их центры расположены на одной оси с центром полости.
Расположение источника 25 гамма-излучения и детектора 26 гамма-излучения на оси, перпендикулярной оси 14 (фиг. 11, 12), обеспечивает максимальную чувствительность измерения плотности керна 4, в сравнении с другими расположениями 30, 31 оси источник 25 гамма-излучения - детектор 26 гамма-излучения относительно оси 14.
К детектору 7 медленных нейтронов подсоединен усилитель-дискриминатор 32 (фиг. 1) выделения импульсного сигнала, соответствующего общей концентрации водородсодержащей жидкости, к детектору 26 гамма-излучения подсоединен усилитель-дискриминатор 34 выделения импульсного сигнала, соответствующего общей плотности керна. Выходы 35 и 36 усилителей-дискриминаторов 32 и 34 соединены соответственно с входами 37 и 38 регистрирующего блока 33.
В варианте выполнения устройства, в котором механизм перемещения источника 6 (фиг. 7) содержит цилиндр 8' и расположенный на нем экран 20, усилители-дискриминаторы 32, 34 и регистрирующий блок 33 соединены так же, как на фиг. 13.
Для варианта выполнения устройства, в котором замедлительный блок 1 имеет два полости 3 и 21 (фиг. 10 и 14), к входам 37-39 регистрирующего блока 33 подсоединены соответственно три усилителя-дискриминатора 32, 34, 40, из которых усилитель-дискриминатор 40 подсоединен к детектору 24 медленных нейтронов, вырабатывающему импульсный сигнал, пропорциональный концентрации пластовой воды.
Устройство для анализа кернов нефтеносных пород работает следующим образом.
Анализируемый керн 4 устанавливают в полость 3 замедлительного блока 1. С помощью рукоятки 9 поворотный цилиндр 8 устанавливают в положение, когда источник 6 нейтронов размещается вплотную к диску 10. В свою очередь диск 10 с помощью рукоятки 13 устанавливают в положение, когда отверстие 11 диска 10 выводится из зоны действия источника 6 нейтронов. В этом случае через диск 10 проходят только быстрые и промежуточные нейтроны, которые замедляются на ядрах водорода водородсодержащих жидкостей (нефть + пластовая вода), содержащихся в порах керна 4. Замедлившиеся нейтроны регистрируются детектором 7 медленных нейтронов, который вырабатывает импульсные сигналы. Усилитель-дискриминатор 32 из общего импульсного потока выделяет импульсы, соответствующие зарегистрированным медленным нейтронам, и передает их на соответствующий вход регистрирующего блока 33, причем частота следования этих импульсов пропорциональна общей концентрации водородсодержащих жидкостей (нефть + пластовая вода), находящихся в порах керна 4.
Одновременно гамма-излучение источника 25 пронизывает керн 4, ослабляется в нем и регистрируется детектором 26 гамма-излучения, который вырабатывает импульсные сигналы.
Усилитель-дискриминатор 34 выделяет из общего импульсного потока те импульсы, частота следования которых пропорциональна плотности керна 4, и передает их на соответствующий вход регистрирующего блока 33.
В регистрирующем блоке 33 импульсные сигналы с детектора 7 медленных нейтронов и детектора 26 гамма-квантов анализируются с помощью встроенного микропроцессора по корреляционным зависимостям (фиг. 12, 15), и вычисленные значения общей концентрации водородсодержащей жидкости, плотности керна и плотности скелета керна индицируются на цифровых табло регистриpующего блока.
После этого с помощью рукоятки 9 поворотный цилиндр 8 устанавливают в положение 8', когда источник 6' быстрых нейтронов удален от диска 10 на величину диаметра цилиндра 8 и установлен соосно с центром полости 3 и детектора 7 медленных нейтронов. В свою очередь диск 10 с помощью рукоятки 13 поворачивают таким образом, что центр отверстия 11 диска 10 устанавливается соосно с центром полости 3 и детектора 7 медленных нейтронов. В этом случае нейтроны источника 61 замедляются на ядрах водорода замедлительного блока 1 и поворотного цилиндра 8. Тепловые нейтроны, получившиеся в результате замедления быстрых нейтронов источника 61, через отверстие 11 диска 10 облучают полость 3 с анализируемым керном, ослабляются в нем преимущественно на ядрах хлора минерализованной пластовой воды и регистрируются детектором 7 медленных нейтронов. Усилитель-дискриминатор 32 выделяет из общего импульсного потока, вырабатываемого детектором 7 медленных нейтронов, импульсы, частота следования которых пропорциональна концентрации пластовой воды, содержащейся в порах керна 4, и регистрирующего блока 33.
В регистрирующем блока 33 импульсные сигналы с детектора 7 медленных нейтронов анализируются по корреляционным зависимостям (фиг. 16), вычисляется концентрация пластовой воды, по разности между общей концентрацией водородсодержащих жидкостей (нефть + пластовая вода) и концентрацией пластовой воды микропроцессор вычисляют концентрацию нефти. Все результаты индуцируются на соответствующих цифровых табло. По окончании измерений керн 4 вынимают из полости 3, и устройство готово для анализа следующего керна.
Второй вариант выполнения устройства для анализа кернов нефтеносных пород изображен на фиг. 7-9. Устройство работает так же, как и описанное выше, но условия облучения керна 4 сначала быстрыми и промежуточными нейтронами, а затем тепловыми нейтронами создаются поворотным цилиндром 8 с поглощающим нейтроны экраном 20.
Сначала с помощью рукоятки 9 поворачивают цилиндр 8 так, что источник 6 быстрых нейтронов занимает положение 6.
При этом быстрые и промежуточные нейтроны источника проходят через экран 20, который поглощает медленные нейтроны, и облучают полость 3 с анализируемым керном 4. После этого с помощью рукоятки 9 цилиндр 8 поворачивают так, что источник быстрых нейтронов занимает положение 61. При этом тепловые нейтроны, образовавшиеся в результате замедления быстрых нейтронов, источника 61 в материале замедлительного блока 1 и цилиндра 8, занявшего положение 81, излучаются боковой поверхностью этого цилиндра на полость 3 с анализируемым керном.
Третий вариант выполнения устройства для анализа кернов нефтеносных пород изображен на фиг. 10 и 14. Устройство работает следующим образом. Керн помещают в полость 3 замедлительного блока 1 и облучают быстрыми нейтронами источника 6, неподвижно закрепленного в замедлительном блоке 1, а также облучают гамма-излучением источника 25. После этого анализируемый керн 4 устанавливают в полость 21 замедлительного блока 1. При этом полость 21 облучается уже тепловыми нейтронами, образовавшимися в результате замедления быстрых нейтронов источника 6 на ядрах водорода материала замедлительного блока 1. Детектор медленных нейтронов 7, детектор 26 гамма-излучения, блоки 32, 34 и 33 работают так же, как соответствующие детекторы и электронные блоки в первом варианте выполнения устройства (фиг. 13).
Детектор 24 (фиг. 14) нейтронов регистрирует тепловые нейтроны, прошедшие через керн 4, и вырабатывает импульсные сигналы. Усилитель-дискриминатор 40 выделяет из общего импульсного потока импульсы, частота следования которых пропорциональна концентрации пластовой воды, и передает их на вход 39 регисрирующего блока 33. По окончании измерений керн 4 вынимают из полости 21 и устройство готово для анализа следующего керна.
Поскольку относительная погрешность измерения концентрации всей водородсодержащей жидкости составляет 2,06% , а относительная погрешность измерения концентрации пластовой воды составляет 3,04% , то относительную погрешность измерения концентрации нефти в керне с помощью предложенного устройства можно вычислить следующим образом:
δнефти= = 3.67% .
В то же время известное устройство, обеспечивая относительную погрешность измерения концентрации всей водородсодержащей жидкости 2,06% , не различает нефть и пластовую воду, поэтому погрешность в определении концентрации нефти в керне может изменяться от 2,06 до 100% . Следовательно, точность определения концентрации нефти в керне с помощью предложенного устройства повышается по крайней мере в 20 раз.
Рассмотренное устройство позволяет проводить анализ кернов нефтеносных пород непосредственно в условиях буровой. При этом обеспечиваются достаточно высокая экспрессность (не более 10 мин на анализ одного керна) и удовлетворяющая практические потребности точность анализа. Применение устройства в процессе бурения разведочных скважин позволит своевременно обнаруживать вскрытие нефтеносных пород, более точно подсчитывать запасы разведанных месторождений, а также исключить затраты на перевозку к месту проведения анализа неинформативного керна, количество которого колеблется в общем объеме керна от 20 до 40% . (56) 1. Патент Великобритании N 1387007, кл. G 01 N 23/08, 1975.
2. Патент Великобритании N 1395819, кл. G 01 N 23/12, 1975.
3. Авторское свидетельство СССР N 1345804, кл. G 01 N 23/02, 1985.
Формула изобретения: 1. Устройство для анализа кернов нефтеносных пород, содержащее замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью, облицованной поглощающим медленные нейтроны материалом, для установки анализируемого керна, детектора медленных нейтронов и источника быстрых нейтронов, последовательно с детектором медленных нейтронов соединены усилитель-дискриминатор и регистрирующий блок, причем источник и детектор установлены с противоположных сторон полости, отличающийся тем, что источник быстрых нейтронов размещен на боковой поверхности поворотного цилиндра, выполненного из водородсодержащего материала, с осью поворота, совпадающей с осью цилиндра, с возможностью его установки относительно полости в двух положениях, при которых ось, соединяющая центры источника и детектора, пересекает ось цилиндра и центр полости и перпендикулярна оси цилиндра, устройство содержит поворотный экран, расположенный между боковой поверхностью цилиндра и полостью для анализируемого керна, из материала, поглощающего тепловые нейтроны, выполненный в виде диска с осью поворота, совпадающей с осю диска, и эксцентрически расположенным в нем отверстием, при этом ось поворота диска не совпадает с осью, проходящей через центры источника и детектора, а расстояние от последней оси до центра диска равно расстоянию от центра диска до центра отверстия в нем, и отсутствие или наличие отверстия между источником быстрых нейтронов и полостью обусловлено первым и вторым положениями источника быстрых нейтронов.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оси поворота цилиндра и диска перпендикулярны.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диаметр цилиндра равен длине замедления наиболее интенсивной группы быстрых нейтронов источника в материале цилиндра.
4. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что диаметр диска равен двойной ширине полости для установки анализируемого керна.
5. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что площадь отверстия диска равна площади чувствительной поверхности детектора медленных нейтронов.
6. Устройство для анализа кернов нефтеносных пород, содержащее замедлительный блок из водородсодержащих материалов с полостью для установки анализируемого керна, поверхность которой облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, источник быстрых нейтронов, расположенный внутри замедлительного блока, и детектор медленных нейтронов, установленный в полости и последовательно соединенный с усилителем-дискриминатором и регистрирующим блоком, при этом детектор и источник расположены с противоположных сторон полости, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмом поворота источника быстрых нейтронов в виде поворотного цилиндра из водородсодержащих материалов и экраном из материала, поглощающего медленные нейтроны, расположенным на цилиндре напртив полости, охватывающим по ширине боковую поверхность цилиндра так, что кромки экрана совпадают с диаметрально противолежащими образующими цилиндра, и имеющим высоту, равную высоте полости для установки керна, источник быстрых нейтронов установлен на боковой поверхности цилиндра за экраном и центры источника быстрых нейтронов, детектора медленных нейтронов и экрана расположены на одной оси с центром полости, при этом экран расположен на цилиндре заподлицо, а источник быстрых нейтронов углублен в цилиндр на глубину, равную толщине экрана, ось поворота поворотного цилиндра совпадает с осью цилиндра и имеет возможность установки источника относительно полости в двух положениях, при которых ось, соединяющая центры источника и детектора, пересекает ось цилиндра и центр полости и перпендикулярна оси цилиндра.
7. Устройство для анализа кернов нефтеносных пород, содержащее замедлительный блок из водородсодержащего материала с полостью для установки анализируемого керна, поверхность которой облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, источник быстрых нейтронов, расположенный в замедлительном блоке за облицовочным покрытием, детектор медленных нейтронов, расположенный внутри полости с противоположной ее стороны по отношению к источнику, соединенный с детектором медленных нейтронов усилитель-дискриминатор и регистрирующий блок, соединенный с выходом усилителя-дискриминатора, отличающееся тем, что в замедлительном блоке выполнена вторая полость для установки анализируемого керна с расположенным в ней вторым детектором медленных нейтронов, поверхность полости частично облицована материалом, поглощающим медленные нейтроны, и облицовка отсутствует со стороны, обращенной к источнику быстрых нейтронов, который расположен на расстоянии от второй полости, равном длине замедления быстрых нейтронов в материале замедлительного блока, при этом детекторы медленных нейтронов расположены по разные стороны источника быстрых нейтронов, а их центры лежат на одной оси с источником и центрами полостей.
8. Устройство по любому из пп. 1 - 7, отличающееся тем, что с противоположных сторон полости для установки анализируемого керна расположены источник гамма-излучения и детектор гамма-излучения, а ось, проходящая через центры источника гамма-излучения и детектора гамма-излучения, перпендикулярна оси, проходящей через центры источника быстрых нейтронов и детектора медленных нейтронов.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что выход детектора гамма-излучения соединен с входом второго усилителя-дискриминатора, выход которого соединен с вторым входом регистрирующего блока.
10. Устройство по пп. 7 и 9, отличающееся тем, что к детектору медленных нейтронов, помещенному во второй полости замедлительного блока, подсоединен третий усилитель-дискриминатор, выход которого подсоединен к третьему входу регистрирующего блока.