Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖА
СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖА

СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при проведении гамма - гамма каротажа. Сущность изобретения: скважинный прибор содержит корпус, на оси которого последовательно расположены источник гамма - квантов, экран и два детектора гамма - квантов. Расстояние между источниками и детекторами выбирают из ряда чисел. Корпус имеет коллимационные окна для источника и детекторов гамма - квантов. Корпус может быть выполнен составным с возможностью фиксированного осевого и углового смещения одной части относительно другой. Коллимационные окна расположены под углом 32 - 40o к оси корпуса. 8 з.п. ф-лы, 3 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: 2105331
Класс(ы) патента: G01V5/12
Номер заявки: 93040285/25
Дата подачи заявки: 16.08.1993
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Малыхин Анатолий Яковлевич; Чурилов Валерий Андреевич; Нохрина Татьяна Александровна
Патентообладатель(и): Малыхин Анатолий Яковлевич; Чурилов Валерий Андреевич; Нохрина Татьяна Александровна
Описание изобретения: Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа.
При гамма-гамма каротаже измерительная информация зависит не только от плотности породы, ее состава или пористости, но и от диаметра скважины, параметров зонда, и, в первую очередь, его геометрических параметров и стабильности источника гамма-квантов, свойств среды, оказавшейся между поверхностями скважинного прибора и скважины. Все это затрудняет интерпретацию результатов контроля и снижает его точность.
Поиски решения указанной проблемы велись по двум основным направлениям. Ряд авторов добивался отстройки от мешающих факторов за счет усложнения конструкции зонда или скважинного прибора. Например, известен прибор [1] с несоосным источником и основным датчиком, рядом дополнительных датчиков и сложной геометрией коллимационных окон.
Однако указанные меры не обеспечивают достаточного повышения точности каротажа и приводит к неоправданному усложнению конструкции скважинного прибора.
Вторым направлением усовершенствования скважинных приборов явилось усложнение алгоритма обработки измерительной информации от двух соосных датчиков, обусловившее необходимость введения процессора в состав зонда или наземного прибора. При этом, помимо широко распространенного аналитического метода "отношение", использовался метод "гребень-прослойка" или комбинация этих методов [2].
Описанный в данном источнике скважинный прибор, является наиболее близким к предложенному и содержит корпус с зкраном и соосными источником и двумя детекторами гамма-квантов.
Однако даже применение сложных алгоритмов обработки информации, а значит и сложных блоков обработки, не обеспечивает достаточного повышения точности каротажа.
В связи с этим техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение точности скважинного прибора.
Указанный результат достигается тем, что в скважинном приборе для гамма-гамма каротажа, содержащем корпус, на оси которого последовательно расположены источник гамма-квантов, экран и два детектора гамма-квантов, отличающийся тем, средние расстояния между источником и детекторами гамма-квантов выбирают из ряда, члены которого удовлетворяют условию:
Lr=Lr-1 + Lr-2,
где r = 3,4...;
L1 = 1;
L2 = 2.
Кроме того, корпус может быть выполнен с окнами коллимации для источника и/или второго детектора гамма-квантов и составным, из первой и второй частей, выполненных с возможностью фиксированного осевого смещения друг относительно друга, причем в первой части корпуса расположены источник и первый детектор гамма-квантов, а во второй части - второй детектор гамма-квантов.
При этом модуль осевого смещения или колебания не превышает 10% от меньшего из расстояний между источником и детектором гамма-квантов, а модуль углового смещения или колебания не превышает 36o.
Кроме того первая часть корпуса может быть выполнена с окном коллимации для первого детектора гамма-квантов и составной, из двух частей, выполненных с возможностью фиксированного осевого смещения друг относительно друга, причем в одной части расположен источник, а в другой части - первый детектор гамма-квантов.
При этом модуль осевого смещения не превышает 6% от меньшего из расстояний между источником и детектором гамма-квантов, а модуль углового смещения не превышает 21,6o.
Кроме того, окна коллимации для источника и/или первого и/или второго детектора гамма-квантов могут быть расположены под углом 32-40o к оси корпуса.
В частности, окна коллимации могут быть расположены под углом 36o к оси корпуса.
Кроме того, диаметр окна коллимации для первого детектора гамма-квантов может быть в 1,5-1,8 раза больше окна коллимации для второго детектора.
И, наконец, толщина и материал части экрана, расположенной между источником и первым детектором гамма-квантов может быть выбрана из соотношения:
N(x1)/N(x2) = Kx2/x1exp{(y2-y1)z},
где x1, x2 - максимальная и минимальная эффективные энергии источника гамма-квантов;
N(x) - кратность ослабления излучения,
y - эффективный декремент затухания излучения с соответствующей энергией в породе с плотностью, равной середине диапазона измеряемых плотностей;
z - эффективная длина скважинного прибора;
K - константа.
На фиг.1 показана конструкция скважинного прибора; на фиг.2 и 3 - соотношение размеров и диапазон смещения датчиков в нем.
Скважинный прибор содержит корпус 1, источник 2 гамма-квантов, первый 3 и второй 4 детекторы гамма-квантов и экран 5, часть 6 которого располагается между источником 2 и датчиком 3. Экран 5 может являться частью корпуса 1 /фиг. 1/. Позицией 7 обозначены окна коллимации.
Как показано на фиг. 2, расстояние H1 есть расстояние между источником 2 и датчиком 3, а H2 - между источником 2 и датчиком 4.
Выбор этих расстояний из вышеуказанного ряда производится с точностью до константы, т. е. отношение H1/H2 равно отношению одного из членов ряда к последующему члену. Например, поскольку первые члены ряда будут 1,2,3,5,8,13,21,34..., упомянутое отношение может составить 1/2, 3/5, 8/21 и т. п. Разумеется, при выборе константы следует учитывать общепринятые для гамма-гамма каротажа соотношения, некоторые из которых приведены в вышеупомянутых источниках информации.
Далее, говоря о средних расстояниях, мы имеем в виду, что эти расстояния либо задается с точностью 0,1 (H1) для датчика 2 и 0,06 (H1) для датчика 3, либо могут изменяться вокруг среднего значения в указанных пределах в ходе настройки или измерения, и лишь в частном случае эти расстояния совпадают с соответствующими средними величинами. Так, на фиг. 3 пунктиром показаны области пространственного смещения датчиков 2, 3.
Как уже отмечалось, корпус 1 может быть выполнен составным и иметь один или два разъемных соединения 8 (фиг. 1,2). Неразъемный корпус 1 может иметь одно, два или три окна 7, но для разъемного корпуса 1 целесообразно коллимировать испускаемый и/или принимаемый (по меньшей мере информационный) потоки гамма-квантов.
Разъемное соединение может быть выполнено резьбовым (в этом случае, в зависимости от шага резьбы, угловое смещение сопровождается определенным осевым смещением), с калиброванными прокладками и упругими фиксаторами осевого и/или углового смещения и т.п. - вид соединения не является существенным и любое известное соединение может быть использовано.
В ряде случаев требуется осуществлять в процессе каротажа периодическое изменение углового и/или осевого положения датчиков 2,3 относительно их средних положений. С этой целью в корпусе 1 могут быть установлены соответствующие приводы. Однако колебания могут совершаться и вручную, путем периодического подъема зонда, смещения и поворота части корпуса 1 и повторного спуска зонда.
Если часть 6 экрана выполняется с учетом вышеприведенного соотношения, в месте расположения датчика 3 корпус 1, как правило, выполняется глухим или окно 7 датчика 3 закрывают заглушкой из материала экрана 5, хотя в ряде случаев датчик 3 может совмещать функции опорного и корректирующего датчика.
В простейшем случае, в частности при использовании датчика 3 в качестве корректирующего, изменение спектрального состава источника 2 (глухой корпус 1 в месте расположения датчика 3), можно применять K=1 и z=H2. В общем случае величины K и z определяют по результатам градуировки прибора, исходя из минимальной зависимости показаний (точнее отношения скоростей счета второго и первого датчиков) от спектрального состава излучения и его мощности.
При использовании скважинного прибора производится регистрация рассеянного в пласте горной породы гамма-излучения. Электрические сигналы от датчиков 3, 4 подвергаются обработке с целью выделения полезной информации, отстройки от мешающих факторов. Как показали проведенные исследования, для большинства контролируемых пород выбор расстояния из ряда Lr обеспечивает существенное повышение точности вне зависимости от методики обработки измерительной информации.
В ряде же случаев целесообразно изменять эти расстояния, а также поворачивать окна 7 одного или обоих датчиков 3, 4 для достижения максимальной точности, так что ряду Lr соответствуют только средние положения. Такое изменение расположения или ориентации датчиков 3, 4 может производиться по результатам градуировки прибора или его предварительных испытаний в процессе контроля пород определенного типа. Это изменение может осуществляться однократно, многократно и периодически. Иными словами, может быть использован прибор, в котором пространственное положение датчика в указанном выше смысле отличается от номинального или среднего, набор приборов с различным положением датчиков или прибор, выполненный с возможностью изменения их положения, в том числе периодического. Если в процессе каротажа осуществляется многократное изменение положения датчиков 3, 4, то информация может выделяться путем усреднения, выбора наиболее информативного положения или демодуляции в случае периодического изменения положения.
Выход за указанные выше пределы изменения положения датчиков 3, 4 приводит к снижению точности измерения. Амплитуда изменения определяется по результатам предварительных испытаний, но обычно лежит в пределах от 60 до 90% от максимальной.
Указанные выше правила выбора угла наклона и размеров окон 7 также способствует повышению точности каротажа, причем только в случае выбора величин H1 и H2 из ряда Lr.
Для предварительной настройки прибора используют образцы пород с известными свойствами.
Как показали проведенные исследования, точность измерения предлагаемым прибором в 1,5 - 1,8 раза выше.
Формула изобретения: 1. Скважинный прибор для гамма-гамма-каротажа, содержащий корпус, на оси которого последовательно расположены источник гамма-квантов, экран и два детектора гамма-квантов, отличающийся тем, что средние расстояния между источником и детекторами гамма-квантов выбирают из ряда, члены которого удовлетворяют условию
Lr Lr-1 + Lr-2,
где r 3, 4
L1 1, L2 2.
2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен с окнами коллимации для источника и/или второго детектора гамма-квантов и составным из первой и второй частей, выполненных с возможностью фиксированного осевого смещения одна относительно другой, причем в первой части корпуса расположены источник и первый детектор гамма-квантов, а во второй части второй детектор гамма-квантов.
3. Прибор по п.2, отличающийся тем, что модуль осевого смещения не превышает 10% от меньшего из расстояний между источником и детектором гамма-квантов, а модуль углового смещения не превышает 36o.
4. Прибор по п.2, отличающийся тем, что первая часть корпуса выполнена с окном коллимации для первого детектора гамма-квантов и составной из двух частей, выполненных с возможностью фиксированного осевого смещения одна относительно другой, причем в одной части расположен источник, а в другой части первый детектор гамма-квантов.
5. Прибор по п.4, отличающийся тем, что модуль осевого смещения не превышает 6% от меньшего из расстояний между источником и детектором гамма-квантов, а модуль углового смещения не превышает 21,6o.
6. Прибор по п.1, отличающийся тем, что окна коллимации для источника и/или первого и/или второго детекторов гамма-квантов расположены под углом 32 40o к оси корпуса.
7. Прибор по п.6, отличающийся тем, что окна коллимации расположены под углом 36o к оси корпуса.
8. Прибор по п.4, отличающийся тем, что диаметр окна коллимации для первого детектора гамма-квантов в 1,5 1,8 раза больше окна коллимации для второго детектора.
9. Прибор по п.1, отличающийся тем, что толщина и материал части экрана, расположенной между источником и первым детектором гамма-квантов, выбраны из соотношения
N(x1)/N(x2) K·x2/x1exp{(y2 - y1)Z}
где x1, x2 максимальная и минимальная эффективные энергии источника гамма-квантов соответственно;
N(x) кратность ослабления излучения;
y эффективный декремент затухания излучения с соответствующей энергией в породе с плотностью, равной середине диапазона измеряемых плотностей;
Z эффективная длина скважинного прибора;
K константа.