Способ разведки земной формации,пересеченной буровой скважиной,и устройство для его осуществления
1.Способ разведки земной формации , пересеченной буровой скважиной, включаю1ций облучение формации импульсами быстрых нейтронов, регистрацию энергетического спектра гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов, анализ энергетического спектра гамма-излучения, полученного в течение первого периода времени после облучения формации импульсом быстрых нейтронов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности разведки , измеряют логарифмический декремент затухания С тепловых нейтронов , осуществляют управление временем начала и длительностью первого периода времени в функции полученной величины путем генерирования сигнала управления импульсами быстрых нейтронов. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что земную формацию облучают импульсами быстрых нейтронов в течение интервалов, каждый из которых включает первые и второй периоды времени, логарифмический декремент затухания тепловых нейтронов измеряют в течение второго периода времени интервала, причем генерируют сигналы управления импульсами быстрых нейтронов так, чтобы длительность каждого импульса быстрых нейтронов была равна логарифмическому декременту затухания тепловых нейтронов, при этом импульсы быстрых нейтронов одного интервала следуют через четыре логарифмических декремента затухания тепловых нейтронов, а первый импульс быстрых нейтронов последующего интервала отстоит от последнего импульса быстрых нейтронов предьщущего интервала не менее, чем на десять логарифмических декрементов затухания Р тепловых нейтронов, первые периоды времени следуют с промежутком после окончания нейтронного импульса , равным логарифмическому декременту затухания тепловых нейтронов, и равны по длительности двум логарифмическим декрементам затухания тепловых нейтронов, второй период времени интервала следует через промежуток , равньй двум логарифмическим декрементам затухания тепловых нейтронов , после окончания последнего импульса быстрых нейтронов каждого интервала и равен по длительности семи логарифмическим декрементам затухания С тепловых нейтронов. 3.Способ по п. 1 и/или п.2,о т л и - чающийся тем, .что анализ знер (/) to о vl О ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИС ПЕВЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Я1оС 01 V 5/10
Kf(f! Ройяля
ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЯЩ я \ ц
К ПАТЕНТУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2338661/24-25 (22) 30.03.76 (31) 563359 (32) 31.03.75 (33) US (46) 23.01.86, Бюл. N 3 (71) Шлюмбергер Оверсиз С.А. (PA) (72) Стефен Анткив и Ричард Д.Марфи (Us) (53) 550.83 (088.8) (56) Патент США N - 3662179, кл. С 01 V 5/00, 1972.
Патент США Ф 3521064, кл. G 01 V 5/00, 1970. (54) СПОСОБ РАЗВЕДКИ ЗЕМНОЙ ФОРМАЦИИ, ПЕРЕСЕЧЕННОЙ БУРОВОЙ СКВАЖИНОЙ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1.Способ разведки земной формации, пересеченной буровой скважиной, включающий облучение формации импульсами быстрых нейтронов, регистрацию энергетического спектра гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов, анализ энергетического спектра гамма-излучения, полученного в течение первого периода времени после облучения формации импульсом быстрых нейтронов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности разведки, измеряют логарифмический декремент затухания С тепловых нейтронов, осуществляют управление временем начала и длительностью первого периода времени в функции полученной величины путем генерирования сигнала управления импульсами быстрых нейтронов.
2.Способ по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что земную форма„„SU ÄÄ 1207405 A цию облучают импульсами быстрых нейтронов в течение интервалов, каждый из которых включает первые и второй периоды времени, логарифмический декремент затухания тепловых нейтронов измеряют в течение второго периода времени интервала, причем генерируют сигналы управления импульсами быстрых нейтронов так, чтобы длительность каждого импульса быстрых нейтронов, была равна логарифмическому декременту затухания . тепловых нейтронов, при этом импульсы быстрых нейтронов одного интервала следуют через четыре логарифмических декремента затухания а тепловых нейтронов, а первый импульс быстрых нейтронов последующего интервала отстоит от последнего импульса быстрых нейтронов предыдущего интервала не менее, чем на десять логарифмических декрементов затухания тепловых нейтронов, первые периоды времени следуют с промежутком после окончания нейтронного. импульса, равным логарифмическому декременту затухания тепловых нейтронов, и равны по длительности двум логарифмическим декрементам затухания тепловых нейтронов, второй период времени интервала следует через промежуток, равный двум логарифмическим декрементам затухания тепловых нейтронов, после окончания последнего импульса быстрых нейтронов каждого интервала и равен по длительности семи логарифмическим декрементам затухания С тепловых нейтронов.
3. Способ по п. 1 и/или п. 2, о т л и ч а ю шийся тем, .что анализ энер12074 гетического спектра гамма-излучения проводят путем совмещения его с составным спектром, полученным на основе расчета ожидаемого спектра.
4.Устройство для разведки земной формации, пересеченной буровой скважиной,- содержащее импульсный источник быстрых нейтронов, последовательно включенные детектор излучения, вентиль и амплитудный анализатор спектра, а также блок управления, 05. подключенный к импульсному источнику быстрых нейтронов и детектору излучения, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения производительности ядерно-геофизических исследований, оно дополнительно содержит блок измерения логарифмического декремента затухания TpIIJjoBblx нейтронов, выход которого подключен к входу блока управления, а вход соединен с детектором излучения.
Изобретение относится к области геофизических методов разведки, а именно к импульсным нейтронным методам анализа земных формаций, пересеченных буровой скважиной, и может быть использовано для получения дополнительной и более точной информации о возможности извлечения углеводородов, содержащихся в подповерхностных водах. 10
Цель изобретения — повышение достоверности разведки и производительности ядерно-геофизических исследований.
На фиг.1 изображено устройство для 15 разведки земной формации, пересеченной буровой скважиной; на фиг.2— график распределения времени захвата гамма-лучей в зависимости от после
I облучения формации импульсом быстрых нейтронов, показывающий предпочтительное распределение интервалов времени спектроскопии и периодов детектирования времени распада; на фиг.З— один вариант основного рабочего цик" 2 ла для комбинированной функции время распада — спектрометрия.
Способ разведки земной формации, пересеченной буровой скважиной,предусматривает следующую последовательность операций: облучение формации импульсами быстрых нейтронов, регистрацию энергетического спектра гамма излучения радиационного захвата -тепловых нейтронов, анализ энергетического спектра гамма-излучения, полученного в течение первого периода времени после облучения формации импульсом быстрых нейтронов, измерение логарифмического декремента затухания тепловых нейтронов, управление временем начала и длительностью первого периода времени в функции полученной величины ь путем генерирования сигнала управления импульсами быстрых нейтронов. Кроме того, земную формацию облучают импульсами быстрых нейтронов в течение интервалов, каждый из которых включает первые и второй периоды времени, логарифмический декремент затухания 3 тепловых нейтронов измеряют в течение второго периода времени интервала, причем генерируют сигналы управления импульсами быстрых нейтронов таким образом, что длительность каждого импульса быстрых нейтронов .равна логарифмическому декременту затухания тепловых нейтронов, при этом импульсы быстрых нейтронов одного интервала следуют через четыре логарифмических,декре-. мента затухания и тепловых нейтронов, а первый импульс быстрых нейтронов последующего интервала отстоит от последнего импульса быстрых нейтронов предыдущего интервала не менее, чем на десять логарифмических декрементов затухания тепловых нейтронов; первые периоды времени следуют с промежутком после окончания нейтронного импульса, равным логарифмическому декременту затухания, тепловых нейтронов, и равны по длительности двум логарифмическим декрементам затухания а тепловых ней1207405 4
55 тронов; второй период времени интервала следует через промежуток, равный двум логарифмическим декрементам затухания 7 тепловых нейтронов, после окончания последнего импульса быстрых нейтронов каждого интервала и равен по длительности семи логарифмическим декрементам затухания тепловых нейтронов. Анализ энергетического спектра гамма-излучения, в частности, осуществляют путем совмещения его с составным спектром, полученным на основе расчета ожидаемого спектра.
Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержит буровой инструмент 1,подвешенный в буровой скважине 2 на бронированном кабеле З,что позволяет исследовать земные породы 4 по вертикали. Скважина 2,содержащая буровой раствор 5, обсажена стальной трубой 6 с окружающим ее цементным кольцом 7 ° Буровой инструмент 1 состоит из импульсного источника 8 быстрых нейтронов и детекто. ра 9 излучения, отстоящего от источника 8. Между источником 8 и детектором 9 установлена нейтронная защита — экран 10, который уменьшает прямое воздействие излучения источника 8 на детектор 9. Детектор 9 излучения содержит сцинтилляционный кристалл 11, оптически соединенный с фотоэлектронным умножителем (ФЗУ) 12.
Пропитанная карбидом бора гильза 13 окружает буровой инструмент 1 в зоне импульсного источника 8 быстрых нейтронов и детектора 9 излучения. Гильза 13 обеспечивает проход бурового раствора 5 вдоль бурового инструмента 1, а ее диаметр выбран из условия обеспечения возможности свободного движения бурового инструмента 1 внутри обсадной трубы 6. Кроме того, гильза 13 снижает влияние скважины на результаты проводимых измерений.
ФЭУ 12 соединен с предварительным чсилителем 14.
В канале вычисления параметра, включены последовательно: детектор 9 излучения, предварительный усилитель 14, усилитель 15, дискриминатор 16 блок 17 измерения логарифмического декремента затухания ь
Вход вентиля 18 (усилителя канала спектрометрии). подключен к выходу предварительного усилителя 14, а выход — к амплитудному анализатору 19
t0
35 импульсов. Сигналы с блока 20 управления подаются на входы схемы И 21, амплитудного анализатора 19 импульсов, блока 17 измерения логарифмического декремента затухания детектор 9 излучения и на импульсный источник 8 быстрых нейтронов. Вход стробирования схемы И 21 подключен к входу схемы 22 задержки, выход которой соединен с входом управления двоичного счетчика 23, информационный вход которого соединен с выходом схемы И 21. Выход двоичного счетчика 23 пучком проводников подключен к блоку 24 обработки сигналов и привода кабеля, который также соединен с выходом амплитудного анализатора 19 импульсов. Вход блока 24 обработки сигналов и привода кабеля подключен к входу наземного устройства 25 обработки информации посредством бронированного кабеля 3. Выходы наземного устройства 25 обработки информации соединены с компьютером 26, причем выходы последнего подключены к аналоговому регистратору 27 и цифроаналоговому преобразователю 28, информация которрго выводится на самописец 29.
Обозначения на фиг.2: 30 — вспышка быстрых нейтронов, 31 и 32 — основные интервалы детектирования, 33 — фоновый интервал детектирования, 34 — зависимость скорости счета гамма-излучения радиационного захвата от времени, выраженного в единицах c ..
Обозначения на фиг.3: 35А 35В
35С, 35D, 35Е, 35Р— импульсы быстрых нейтронов интервала 31 ; 36А, 36В, 36С, 36D, ЗЬЕ, 36F — первые периоды (периоды регистрации спектрометрической информации) интервала
31 «
Устройство работает следующим образом.
Облучают земные формации источником 8 нейтронов, генерирующим дискретные импульсы быстрых нейтронов, например, 14 M3B. Детектор 9 излучения, в качестве которого в одном случае может быть использован детектор гамма-излучения, работающий на два канала. спектрометрический и вычисления параметра с, в другом случае для канала вычисления параметра может быть использован детектор тепловых нейтронов, регистрирует в первом случае вызванное ней1207
5 тронами источника гамма-излучение земных формаций, во втором — гаммаизлучение совместно с регистрацией тепловых нейтронов. Для вычисления параметра (по цепи детектор 9 иэ5 лучения — предварительный усилитель 14 — усилитель 15 — дискриминатор 16 — блок 17 измерения логарифмического декремента затухания ь ) было определено, что двойное эапазды- 10 вание по после импульса быстрых нейтронов до начала периода детектирования устраняет большинство нежелательных эффектов скважины и приводит начальную часть основного интервала детектирования 31 (фиг.2) в зону экспоненциального распада зависимости 34. Спектрометрия гамма-излучения радиационного захвата (по цепи детектор 9 излучения — предва- 20 рительный усилитель 14 — вентиль 18— амплитудный анализатор 19 импульсов) производится в течение первых периодов времени (36А, 36В, 36С, 36D, 36Е, 36F) интервала 31, равных 25 по длительности 2 и следующих с задержкой в 1 после окончания импульсов быстрых нейтронов интервала
31 « (35A, 35В, 35С, 35D, 35Е, 35F соответственно). 30
Периодами спектрометрии, длительностью и скоростью повторения импульсов быстрых нейтронов управляет, в зависимости от вычисленного блоком 17 измерения логарифмического декремента затухания параметра, блок 20 управления.
Основной цикл длительностью 31<, генерации импульсов быстрых нейФро405 6 нов (фиг.3) включает подцикл спектроскопии длительностью 207о, подцикл времени распада длительностью 10<
:период, расциклиэации 1 . Подцикл спектроскопии, в свою очередь, состоит иэ пяти интервалов подцикла А, В, С, D, Е, каждый из которых длится 4 и включает импульс быстрых нейтронов 35А, 35В, 35С, 35D, 35Е соответственно длительностью в 1с и первый период 36А, 36В, 36С, 36D, 36Е соответственно (период регистрации спектрометрической информации) длительностью 2 . Подцикл времени распада начинается с шестым импульсом быстрых нейтронов 35F общего цикла в 31 . Этот импульс следует по окончании предыдущего первого периода 36Е. В подцикл времени распада для увеличения объема спектрометри- ческой информации включен также и первый период 36F (период регистрации спектрометрической информации).
В случае использования в канале вычисления параметра о детектора тепловых нейтронов для вычисления логарифмического декремента затухания действуют основные интервалы детектирования 31 и 32 ° В случае использования для обоих каналов (спектрометрического и вычисления параметра Т ) детектора гамма-излучения используется фоновый интервал 33 (фиг.2). Последний интервал 1 цикла 31 обеспечивает рециклизацию блока 20 управления (алгоритм работы которого следует из фиг.3) и стабилизацию процесса спектрометрии.
I207405
ro
Составитель Л.Торопова
Редактор А.Шишкина Техред A.Áàáèíåö Корректор А.Обручар
Заказ 8753/61 Тираж 73Q Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4
