Прибор плотностного гамма-гамма-каротажа

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа. Заявлено устройство плотностного гамма-гамма каротажа. Устройство содержит корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран, электронный блок, прижимное приспособление, выполненное в виде рычага с эластичным приводом к одной из стенок скважины. Детекторы гамма-излучения и электронный блок расположены в термостате. Со стороны коллимационных отверстий корпуса расположен дополнительный рычаг, в ведущем плече которого установлен эластичный элемент. Оба рычага снабжены узлами измерений расстояний от стенок скважины до стенки прибора со стороны коллимационных отверстий. Технический результат: упрощение конструкции, снижение габаритных размеров, упрощение алгоритма обработки результатов измерений, повышение точности измерений и термобаростойкости. 1 ил.

 

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.

Известен прибор с несоосным источником и основным датчиком, рядом дополнительных датчиков и сложной геометрией коллимационных окон. ЕР заявка №0379813, МПК: G 01 V 5/12, 1989 г.

Однако указанные меры не обеспечивают достаточного повышения точности каротажа и приводят к 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. ЕР заявка №0184898, МПК: G 01 V 5/12, 1985 г.

Этот прибор содержит корпус с экраном и соосными источником и двумя детекторами гамма-квантов.

Однако сложные алгоритмы обработки информации и сложные блоки обработки не обеспечивают повышения точности каротажа.

Известен прибор плотностного каротажа, содержащий охранный корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран с коллимационными отверстиями напротив источника и детекторов, электронный блок, предназначенный для формирования, накопления и передачи показаний детекторов по геофизическому кабелю на поверхность к регистрирующей аппаратуре, управляемое устройство для прижатия приборов, выполненное в виде основного рычага, снабженного приводом, включающим электродвигатель, редуктор и пружину, обеспечивающие усилие, достаточное для прижатия прибора со стороны коллимационных отверстий к одной из стенок скважины. Патент Российской Федерации №2105331, МПК: G 01 V 5/12, 1998 г., Бюл. №5 - прототип.

Недостатки прототипа заключаются в сложности конструктивного исполнения, в частности: расстояние между источниками и детекторами выбирают из ряда чисел. Корпус выполняют составным с возможностью фиксированного осевого и углового смещения одной части относительно другой. Коллимационные окна расположены под углом 32-40° к оси корпуса. Толщина экрана должна быть подобрана в зависимости от эффективности источника гамма-излучения. При этом точность измерений прототипа увеличилась всего лишь в 1,5-1,8 раза.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом данного изобретения является упрощение конструкции, снижение габаритных размеров, упрощение алгоритма обработки результатов измерений, повышение точности измерений и термобаростойкости.

Указанный результат достигается тем, что в приборе плотностного гамма-гамма каротажа скважин, содержащем корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран с коллимационными отверстиями напротив источника и детекторов, электронный блок для формирования, накопления и передачи показаний детекторов по геофизическому кабелю на поверхность к регистрирующей аппаратуре, управляемое устройство для прижатия прибора к одной из стенок скважины, выполненное в виде рычага с эластичным приводом, детекторы гамма-излучения и электронный блок, расположены в термостате, а со стороны коллимационных отверстий корпуса расположен дополнительный рычаг, в ведущем плече которого установлен эластичный элемент, а оба рычага снабжены узлами измерений расстояний от стенок скважины до стенки прибора со стороны коллимационых отверстий, при этом отношение коэффициентов упругости эластичных элементов основного и дополнительного рычагов удовлетворяют условию:

k₁/k₂≥15, где

k₁ - коэффициент упругости эластичного элемента основного рычага,

k₂ - коэффициент упругости эластичного элемента дополнительного рычага.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически представлен продольный разрез прибора плотностного гамма-гамма каротажа. Прибор содержит следующие узлы: 1 - корпус, 2 - источник гамма-излучения, 3 и 4 - детекторы гамма-излучения, 5 - защитный экран, 6 - коллимационные отверстия (коллимационные отверстия 6 расположены напротив источника 2 и детекторов 3 и 4), 7 - электронный блок, предназначенный для формирования, накопления и передачи показаний детекторов 3 и 4 по геофизическому кабелю 8 на поверхность к регистрирующей аппаратуре, 9 - термостат (в частности, металлический сосуд Дьюара), обеспечивающий тепловую защиту детекторов гамма-излучения 3, 4 и электронного блока 7 от воздействия высокой температуры в скважине. Управляемое устройство для прижатия прибора выполнено в виде основного рычага 10, снабженного приводом, содержащим электродвигатель 11, редуктор 12 и эластичный элемент (в частности, пружину) 13.

Эластичный элемент 13 обеспечивает усилие прижатия прибора со стороны коллимационных отверстий 6 к одной из стенок скважины 14. Упругость элемента задается его габаритами: длиной, толщиной и т.п., 15 - дополнительный рычаг, расположенный со стороны коллимационных отверстий 6, 16 - эластичный элемент дополнительного рычага 15; 17 и 18 - узлы измерения расстояний h₁ и h₂ от стенок скважины до стенки прибора со стороны коллимационных отверстий (в частности, реохорды).

Эластичный элемент 16 обеспечивает усилие прижатия на конце рычага 15 минимум в 15 раз меньше, чем на конце рычага 10, т.е. отношение коэффициента упругости k эластичного элемента 13 основного рычага 10 к коэффициенту упругости k₂ эластичного элемента 16 дополнительного рычага 15 удовлетворяет условию: k₁/k₂≥15.

Такое соотношение коэффициентов упругости эластичных элементов 13 и 16 позволяет надежно и равномерно прижимать прибор со стороны коллимационных отверстий 6 к стенке скважины 14. При этом узлы измерения 17 и 18 расстояний h₁ и h₂ от стенок скважины 14 до стенки прибора со стороны коллимационных отверстий 6 постоянно вводят корректирующие данные в общие показания измерений.

Совокупность конструктивных изменений в скважинном приборе для гамма-гамма каротажа позволили сократить габариты до 75 мм в диаметре и работать в температурных режимах, превышающих 200°С.

В процессе работы основной рычаг 10 прижимает прибор к стенке скважины и во время регистрации он движется прижатым. При этом помимо показаний зондов регистрируются также значения h₂ основным рычагом 10 и значения h₁ дополнительным рычагом 15. По значениям h₁ вводится поправка за влияние промежуточной среды, а по сумме показаний h₁+h₂ - поправка за влияние диаметра скважины.

Прибор плотностного гамма-гамма-каротажа скважин, содержащий корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран с коллимационными отверстиями напротив источника и детекторов, электронный блок для формирования, накопления и передачи показаний детекторов по геофизическому кабелю на поверхность к регистрирующей аппаратуре, управляемое устройство для прижатия прибора, выполненное в виде рычага с эластичным приводом к одной из стенок скважины, отличающийся тем, что детекторы гамма-излучения и электронный блок расположены в термостате, а со стороны коллимационных отверстий корпуса расположен дополнительный рычаг, в ведущем плече которого установлен эластичный элемент, а оба рычага снабжены узлами измерений расстояний от стенок скважины до стенки прибора со стороны коллимационных отверстий, при этом отношение коэффициентов упругости эластичных элементов основного и дополнительного рычагов удовлетворяют условию k₁/k₂≥15, где k₁ - коэффициент упругости эластичного элемента основного рычага, k₂ - коэффициент упругости эластичного элемента дополнительного рычага.