Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов

Авторы патента:


Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов
Генератор излучения и конфигурация источника питания для скважинных каротажных приборов

 


Владельцы патента RU 2481600:

ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

Изобретение относится к области скважинных каротажных приборов с генератором нейтронов. Скважинный каротажный прибор содержит по меньшей мере один генератор ионизирующего и ядерного излучения; источник питания высокого напряжения, функционально соединенный с генератором излучения, при этом генератор и источник питания в продольном направлении отделены расстоянием, достаточным для установки детектора излучения между генератором излучения и источником питания; по меньшей мере первый детектор излучения, расположенный между генератором и источником питания; электрическое соединение между источником питания и генератором, экран от излучения, расположенный между генератором излучения и первым детектором излучения; и детектор контроля источника, расположенный между экраном от излучения и генератором излучения, причем детектор контроля источника сконфигурирован для формирования сигнала, соответствующего выходной мощности излучения генератора излучения. Технический результат - усовершенствование конфигурации генератора излучения и детектора. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

По этой заявке испрашивается приоритет предварительной заявки №60/954586 на патент США, поданной 8 августа 2007 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области скважинных каротажных приборов с генератором нейтронов. Более конкретно, изобретение относится к структурам источников питания высокого напряжения, используемым вместе со скважинными каротажными приборами с генератором нейтронов, позволяющим обеспечить лучшее размещение внутренних компонентов таких приборов.

Уровень техники

Характеристики геологических пластов представляют значительный интерес при разведке, добыче и мониторинге подземных вод и месторождений полезных ископаемых, таких как нефть и газ. Для этого были разработаны различные способы измерения характеристик геологической среды и оценивания этих характеристик для определения некоторых петрофизических свойств, представляющих интерес. Эти способы обычно включают в себя развертывание в геологической среде приборов или инструментов, имеющих источники энергии для излучения энергии в пласты (обычно изнутри буровой скважины, пересекающей пласты). Излучаемая энергия взаимодействует с окружающими пластами с образованием сигналов, которые обнаруживаются и измеряются на одном или нескольких датчиках на приборе. Путем обработки данных об обнаруженных сигналах получают профиль или каротажную диаграмму свойств геологической среды.

Для оценивания подземных пластов разработаны различные способы каротажа. Ряд таких способов включает в себя излучение нейтронов в пласт и оценивание результатов взаимодействий нейтронов с ядрами пласта. В системах скважинного каротажа геологической среды используют источники излучения различных видов. Например, можно создавать нейтроны или гамма-излучение, просто используя радиоактивные изотопы (которые естественным путем распадаются с течением времени), можно использовать источник рентгеновского излучения или можно создавать нейтроны в электронном устройстве, используя реакцию ядерного синтеза для образования нейтронов по требованию. В таких электронных источниках нейтронов можно создавать нейтроны высокой энергии с помощью управляемого соударения возбужденных частиц, используя реакцию ядерного синтеза, вызванную ускорением ионов к мишени под высоким напряжением, с тем, чтобы излучать нейтроны всплесками при полном контроле длительностей и временных последовательностей. Такие устройства для удобства можно называть генераторами нейтронов, чтобы отличать их от химических изотопных источников. Один генератор нейтронов (названный «импульсным» генератором нейтронов) описан в патенте US №3461291. В источнике нейтронов, описанном в патенте, использована ускоряющая трубка, в которой заряженные частицы, такие как ионы дейтерия, ускоряются разностью потенциалов высокого напряжения и входят в контакт с элементом мишени, таким как тритий. В результате реакции между ионами дейтерия и тритиевой мишенью образуются по существу моноэнергетические всплески нейтронов на энергетическом уровне около 14 миллионов электрон-вольт (МэВ). В большей части применений скважинного каротажа нейтроны не излучаются непрерывно, а короткими всплесками с отчетливо выраженными длительностями и последовательностью повторения, однако также возможно непрерывное образование нейтронов. Когда используют такой генератор нейтронов, обычно пласт, окружающий прибор, неоднократно подвергают воздействию дискретных «всплесков» нейтронов высокой энергии. Например, в патентах US № 4501964, 4883956, 4926044, 4937446, 4972082, 5434408, 5105080, 5235185, 5539225 и 5608215 описаны скважинные каротажные приборы, снабженные импульсными генераторами нейтронов.

При скважинном каротаже, используя генератор нейтронов, облучают нейтронами буровую скважину и окружающий пласт и измеряют различные взаимодействия нейтронов с компонентными ядрами. Приборы скважинного каротажа на импульсных нейтронах обычно включают в себя один или несколько датчиков или детекторов, на которых регистрируют некоторое количество нейтронов, в частности энергию надтепловых нейтронов и энергию тепловых нейтронов, а также гамма-излучение, которое излучается в результате взаимодействия нейтронов с подземными пластами и флюидами в самой буровой скважине. Гамма-излучение может включать в себя неупругое гамма-излучение, которое является следствием высокоэнергетических столкновений нейтронов с атомными ядрами в подземных пластах, а также захватное гамма-излучение, испускаемое в случае, когда нейтроны низкой энергии (тепловые) захватываются восприимчивыми атомными ядрами в пластах (например, хлора). Различные, относящиеся к данному вопросу способы и приборы скважинного каротажа описаны, например, в патенте US № 4390783 (Grau), патенте US № 4507554 (Hertzog et al.), патенте US № 5021653 (Roscoe et al.), патенте US № 5081351 (Roscoe et al.), патенте US № 5097123 (Grau et al.), патенте US № 5237594 (Carrol) и патенте US № 5521378 (Roscoe et al.).

Свойства пластов, которые могут быть определены в результате измерения явления нейтронного и гамма-излучения, включают в себя, например, плотность пласта, парциальный объем пустот или порового пространства в пласте (пористость), соотношение углерод/кислород (С/О), литологию пласта и поперечное сечение захвата нейтронов (сигму), наряду с другими результатами измерений. Свойства, которые могут быть определены с помощью спектрального анализа гамма-излучения, включают в себя, например, концентрацию различных химических элементов. На основании результатов различных измерений нейтронного и гамма-излучения также можно определять свойства флюидов в стволе скважины.

Кроме того, ядерные измерения можно использовать в способах ядерной спектроскопии для получения качественной и количественной информации, относящейся к движению подземных флюидов. В патенте US № 5219518 описан прибор, снабженный источником нейтронов и датчиками, выполненными с возможностью измерения расхода воды посредством нейтронной активации кислорода. Варианты способов измерений характеристик подземных флюидов включают в себя использование радиоактивных маркеров или индикаторов для идентификации пути движения флюидов между пластами или скважинами. В патентах US № 5049743, 5182051, 5243190 и 5929437 описывается использование элементов, которые могут быть сделаны радиоактивными путем бомбардировки нейтронами, так что их местоположение может быть определено при ядерном каротаже. Каротажные приборы, снабженные детекторами гамма-излучения, являются особенно пригодными для различения и определения местоположения индикаторных веществ.

Ядерные явления, обнаруживаемые упомянутыми выше приборами, представляют взаимодействия не только с ядрами пласта, но также и с прибором и буровой скважиной. Чтобы проникнуть в пласт, нейтроны высокой энергии до вхождения в пласт должны пройти через флюид в буровой скважине (и обсадную колонну в некоторых применениях). Получающиеся в результате не связанные с пластом вклады в измеряемые излучения значительно усложняют анализ характеристик пласта. Проблема еще более усложняется в силу того, что чувствительность детектора (детекторов) к излучениям, поступающим из буровой скважины, прибора и пласта, является функцией многих параметров, среди прочего таких, как литология, пористость, размер буровой скважины, размер/масса/нецентральность обсадной колонны, качество цементирования, корпусы детекторов или состав скважинного флюида. Фактически, разработаны несколько способов для учета этих вкладов и для отделения нежелательных излучений от желательных излучений.

Для выполнения нейтронных измерений некоторых видов генератор нейтронов и его источник питания высокого напряжения, связанный с ним, можно располагать в корпусе прибора вместе с детекторами нейтронов, детектором контроля нейтронов, детекторами гамма-излучения или некоторыми комбинациями из упомянутых выше. Скважинные каротажные приборы с генератором нейтронов, известные в данной области техники, включают в себя источник питания высокого напряжения для приведения в действие генератора нейтронов, расположенный вблизи генератора нейтронов. Может возникнуть необходимость располагать некоторые из упомянутых выше детекторов внутри прибора почти на том же самом месте в продольном направлении, что и генератор нейтронов, чтобы оптимизировать измерения, выполняемые такими детекторами. Такое оптимальное размещение детекторов является неосуществимым при использовании обычных конфигураций приборов, в которых генератор нейтронов и его источник питания высокого напряжения, связанный с ним, расположены рядом друг с другом. На фиг.1 показана известная конфигурация прибора. Прибор 10 включает в себя спектроскопический детектор 12, пригодный для выполнения операций по обнаружению гамма-излучения, детекторы нейтронов на различных местах в продольном направлении, например, находящийся вблизи детектор 14 и удаленную группу 16, импульсный генератор 18 нейтронов и соответствующий защитный экран 20.

На фиг.2 показана другая известная конфигурация прибора. Прибор 30 имеет конфигурацию так называемой «физически разделенной конструкции», в которой детекторы 32, 34 меньшего диаметра могут быть расположены в продольном направлении бок о бок с генератором 36 нейтронов. Детекторы 38 большего размера, такие как детектор гамма-излучения, упомянутый выше, могут быть смещены в продольном направлении от генератора 36 нейтронов, вследствие чего совокупность детекторов может быть лучше оптимизирована. В прибор также включен соответствующий защитный экран 39. Прибор, показанный на фиг.2, описан, например, в патенте US № 7148471. Ограничения, присущие конфигурации из фиг.2, включают в себя то, что размер детекторов 32, 34 вблизи генератора 36 нейтронов должен быть относительно небольшим и/или диаметр корпуса прибора должен быть относительно большим. Указанное выше может ограничивать оптимальное размещение детекторов, которые обычно имеют более значительный диаметр, например детектор гамма-излучения, или может возникнуть необходимость использования корпусов инструментов такого размера, что придется применять прибор только в стволах скважин большого диаметра.

Приведенные выше положения, относящиеся к нейтронным скважинным каротажным приборам, также можно применить к скважинным каротажным приборам, имеющим генераторы рентгеновского излучения.

Краткое изложение сущности изобретения

Существует необходимость в усовершенствованной конфигурации генератора излучения и детектора в скважинном каротажном приборе.

Скважинный каротажный прибор согласно одному аспекту изобретения включает в себя генератор излучения и источник питания высокого напряжения, функционально соединенный с генератором. Генератор излучения и источник питания в продольном направлении отделены расстоянием, достаточным для установки детектора излучения. По меньшей мере первый детектор излучения расположен в пространстве между генератором излучения и источником питания. Прибор включает в себя электрическое соединение между источником питания и генератором излучения.

Согласно другому аспекту изобретения способ оценивания пластов, пересекаемых буровой скважиной, включает в себя выработку электрической энергии для приведения в действие генератора излучения на месте, в продольном направлении, отделенном от места расположения генератора нейтронов вдоль буровой скважины. Продольное отделение является достаточным для установки детектора излучения. Электрическую энергию проводят к генератору излучения. Генератор приводят в действие для испускания излучения в пласты. Излучение обнаруживают на месте в продольном направлении между местом выработки электрической энергии и местом расположения генератора излучения.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания и сопровождающих чертежей, на которых:

фиг.1 - вид скважинного каротажного прибора с генератором нейтронов из предшествующего уровня техники;

фиг.2 - вид другого скважинного каротажного прибора с генератором нейтронов из предшествующего уровня техники;

фиг.3А - один пример скважинного каротажного прибора с генератором нейтронов согласно изобретению;

фиг. 3В-3Е - сечения прибора, показанного на фиг.3, в выбранных местах в продольном направлении;

фиг.4А - другой пример скважинного каротажного прибора согласно изобретению;

фигуры 4В и 4С - сечения прибора из фиг.4А в выбранных местах в продольном направлении;

фиг.5А - другой пример прибора согласно изобретению;

фиг. 5В и 5С - сечения прибора из фиг.5А;

фиг.6А - еще один пример прибора согласно изобретению и

фиг. 6В и 6С - сечения прибора из фиг.6А.

Подробное описание предпочтительных вариантов

воплощения изобретения

На фиг.3А показан один пример скважинного каротажного прибора согласно изобретению. Скважинный каротажный прибор 40 включает в себя удлиненный корпус 40А, имеющий детектор 42 гамма-излучения, который может быть сцинтилляционным кристаллом, соединенным с фотоумножителем и соответствующим многоканальным анализатором амплитуд импульсов, предназначенным для определения энергетического уровня гамма-лучей, попадающих на кристалл. Детектор 42 гамма-излучения может быть расположен на одном конце корпуса 40А. Генератор 44 излучения, например приводимый в действие электроэнергией генератор нейтронов, такой как импульсный генератор нейтронов, и множество детекторов 45, 46, 47 нейтронов могут быть расположены в корпусе 40А на различных местах в продольном направлении, причем последние ниже генератора 44 излучения. Детекторы 45, 46, 47 нейтронов могут представлять собой любую комбинацию из приборов обнаружения нейтронов, известных в данной области техники, используемых в скважинных каротажных приборах, включая в качестве не создающих ограничения примеров сцинтилляционные детекторы на основе лития-6, пропорциональные счетчики на основе гелия-3 и аналогичные приборы. Детекторы 45, 46, 47 нейтронов могут включать в себя подходящий защитный экран нейтронов (не показан) в соответствии с энергетическим уровнем нейтронов, подлежащих обнаружению (например, быстрых, надтепловых и тепловых), поперечным положением детектора в корпусе 40А и продольным размещением детектора относительно генератора 44 нейтронов. Кроме того, детектор 43 контроля нейтронов можно расположить в корпусе 40А вблизи генератора 44 излучения для получения сигнала, связанного с мощностью излучения генератора 44. Кроме того, соответствующий защитный экран 50 может быть расположен внутри корпуса 40А, показанного на фиг.3А, чтобы, как известно в данной области техники, ухудшить обнаружение нейтронов и/или гамма-излучения непосредственно вдоль внутреннего пространства корпуса 40А.

Используемый в этой заявке термин «генератор излучения» обозначает любое приводимое в действие электроэнергией устройство, в котором электрическая энергия используется для управляемого образования ионизирующего и/или ядерного излучения. Генераторы нейтронов, такие как генераторы, описанные в разделе «Уровень техники» данной заявки, являются примерами генератора излучения одного вида. Генератор излучения другого вида представляет собой рентгеновскую трубку или генератор рентгеновского излучения. Предполагается, что при использовании термина в таком качестве будет видно отличие «генератора излучения» от химических изотопных источников излучения, в которых ионизирующее и/или ядерное излучения создаются при распаде атомных ядер и которые не могут управляться электрическим способом. В примерах, показанных в этой заявке, генератор излучения может быть генератором нейтронов, однако должно быть безусловно понятно, что изобретение можно применять, используя приводимые в действие электроэнергией генераторы излучения других видов.

Источник 52 питания высокого напряжения расположен на одном конце корпуса 40А и может быть функционально соединен с генератором 44 нейтронов путем использования соединения 54 высокого напряжения. Наряду с прочим назначение источника 52 питания высокого напряжения заключается в снабжении ускоряющим напряжением анода мишени генератора 44 излучения для содействия ядерной реакции, при которой в генераторе нейтронов образуются нейтроны, или для образования рентгеновских лучей в генераторе рентгеновского излучения. Поэтому используемый в настоящей заявке термин «высокое напряжение», применяемый к источнику электропитания, предполагается обозначающим, что выходное напряжение такого источника питания находится в пределах диапазона, используемого для работы анода мишени генератора излучения. Длина соединения 54 и соответствующее продольное расстояние между генератором 44 нейтронов и источником 52 питания должно быть достаточными, чтобы имелась возможность поместить один или несколько детекторов излучения между генератором 44 и источником 52 питания.

При отделении в продольном направлении источника 52 питания высокого напряжения от генератора 44 нейтронов, то есть при использовании соединения 54 высокого напряжения, можно сделать меньшим наружный диаметр и/или длину прибора, наряду с тем, что можно улучшить размещение детекторов и улучшить экранирование детекторов 45, 46, 47 в случаях, когда детекторы расположены предельно близко к генератору 44 нейтронов. Скважинный каротажный прибор согласно изобретению можно реализовать, используя любое одно из нескольких различных устройств, предназначенных для образования соединения 54. Например, соединение 54 может включать в себя трубку небольшого диаметра, изготовленную из подходящего материала, например стали. Трубку можно проложить внутри корпуса 40А прибора несколькими различными способами. В одном примере трубку располагают внутри корпуса 40А, окружая газом, обеспечивающим изоляцию высокого напряжения (например, шестифтористой серой). Другой пример можно реализовать электрическим кабелем высокого напряжения с подходящими электрическими соединителями на его концах. Для реализации соединений можно использовать соединения типа быстросоединяемых, известные в данной области техники. Еще один пример можно реализовать интегральным соединением между генератором 44 и источником 52 питания, используя материалы, известные в данной области техники, например медный провод, расположенный в изолирующем материале, таком как керамика, тефлон, фторинерт, шестифтористая сера или сочетания из указанных. Другие примеры можно реализовать соединениями, имеющими собственное сопротивление. Например, соединение можно образовать подходящим кабелем высокого напряжения, имеющим заданное электрическое сопротивление. Такой кабель по конфигурации может быть аналогичен автомобильному проводу свечи зажигания. Характеристики сопротивления такого кабеля можно выбирать, чтобы получать суммарное сопротивление, достаточное для использования в качестве защищающего от выбросов резистора, а в цепи высокого напряжения для генератора нейтронов можно сочетать элементы электропроводности и защищающий от выбросов резистор. Еще один пример может включать в себя соединитель высокого напряжения, изготавливаемый Spellman High Voltage Electronics Corporation, Valhalla, NY. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что можно использовать другие примеры конфигураций соединения высокого напряжения, позволяющие размещать устройства, такие как детекторы, между источником 52 питания и генератором 44 нейтронов.

На фиг. 3В-3Е показаны сечения прибора из фиг.3А, сделанные на различных продольных участках вдоль прибора. На фиг.3В показано сечение на месте нахождения генератора 44 нейтронов и детектора 43 контроля. На фиг.3С показано сечение на месте нахождения одного из детекторов 45 нейтронов. Часть объема или весь объем в пределах сечения корпуса 40А, не занятый детектором 45 и соединением 54, может быть заполнен защитным экраном 45А одного или нескольких видов. На фиг.3D показано сечение на месте нахождения других детекторов 46a, 46b нейтронов. Детекторы 46a, 46b (фиг.3D) соответствуют детектору, показанному позицией 46 на фиг.3, и имеется в виду, что они являются примером группы детекторов нейтронов, находящейся на том же самом расстоянии от генератора нейтронов 44 (фиг.3А). В данной области техники такие группы являются известными. Как и в сечении, показанном на фиг.3С, так и в сечении, показанном на фиг.3D, весь объем или часть объема внутри корпуса 40А, не занятого детекторами 46a, 46b и соединением 54, может включать в себя защитный экран 45А излучения. На фиг.3Е показано сечение прибора на месте нахождения детектора 47 нейтронов, который дальше всего отнесен от импульсного генератора нейтронов (44 на фиг.3А).

На фиг.4А показан другой пример прибора согласно изобретению. Прибор 60 можно реализовать вместе с большим спектральным детектором 62 гамма-излучения, расположенным в корпусе 60А прибора вблизи соединения 64 высокого напряжения. Кроме того, внутри корпуса 60А прибора на различных продольных расстояниях от импульсного генератора 70 нейтронов может быть расположено множество детекторов 65, 66, 67, 68 нейтронов. Аналогично предыдущему примеру детектор контроля 71 нейтронов также может быть расположен в приборе. Кроме того, внутри корпуса 60А прибора может быть расположен соответствующий защитный экран 72, известный в данной области техники, для ухудшения обнаружения непосредственно проходящих нейтронов и/или гамма-излучения. Кроме того, можно реализовать различные примеры с дополнительными детекторами, такими как детектор 73 гамма-излучения, расположенный на одном продольном конце прибора 60. Для упрощения вида на фиг.4А не показан источник питания высокого напряжения. Должно быть понятно, что соединение 64 для подачи напряжения продолжается в нижнюю часть прибора для подключения к источнику напряжения. Конфигурации приборов, показанные на фиг. 3А и 4А, пригодны для корпусов, предназначенных для транспортировки на каротажном кабеле, хотя не должно быть ограничений никакими способами транспортировки.

На фиг.4Е показано сечение прибора из фиг.4А на продольном месте расположения двух детекторов 66, 67 нейтронов. На фиг.4С показано сечение прибора из фиг.4А на продольном месте расположения генератора 70 нейтронов и контрольного детектора 71.

На фиг.5А показан еще один пример прибора согласно изобретению. Этот пример может быть более пригодным для транспортировки в процессе бурения, чем предыдущие примеры, хотя пример из фиг.5А не ограничен такой транспортировкой. Утяжеленная бурильная труба 80 расположена в буровой скважине 82, пробуренной сквозь подземные пласты пород. Буровая скважина 82 содержит буровой раствор 84 («промывочную жидкость»). Утяжеленная бурильная труба 80 включает в себя источник 85 питания высокого напряжения, функционально соединенный с импульсным генератором 86 нейтронов с использованием соединения 88 высокого напряжения. Спектроскопический детектор 90 гамма-излучения может быть расположен вблизи соединения 88 высокого напряжения и вблизи источника 85 питания высокого напряжения. Утяжеленная бурильная труба 80 может включать в себя ленточки износа, имеющие борный защитный экран 91 для обеспечения экранирования и дополнительной защиты, известных в данной области техники. В одном примере детекторы 92 нейтронов могут быть расположены внутри утяжеленной бурильной трубы 80 и могут располагаться по существу в совмещении с прозрачными для излучения окнами 95, образованными в лопасти 97 стабилизатора. Стабилизатор может быть прикреплен к или установлен на утяжеленной бурильной трубе 80. Кроме того, соответствующий защитный экран 93 излучения расположен внутри утяжеленной бурильной трубы 80. Детекторы 92 нейтронов также можно расположить в ней и окружить борированным слоем 96 резины/эпоксидной смолы. Один пример прибора можно реализовать с детектором 99 плотности, имеющим большой радиус исследования, и соответствующим прозрачным для излучения окном 95, образованным в лопасти 97 стабилизатора. Кроме того, контрольный детектор 100 нейтронов можно расположить внутри утяжеленной бурильной трубы 80 вблизи генератора 86 нейтронов и использовать так, как пояснялось при обращении к предыдущим примерам. Преобразование пространства, обеспечиваемое отделением в продольном направлении источника 85 напряжения от генератора 86 нейтронов, при использовании соединения 88 высокого напряжения, позволяет иметь более широкий внутренний канал 105 потока в утяжеленной бурильной трубе 80, чем это было возможно с использованием конфигураций, известных в данной области техники до настоящего изобретения. Как известно в данной области техники, канал 105 потока предусматривается в утяжеленной бурильной трубе 80 и реализуется средством изоляции давления (например, с помощью отдельного отверстия, образованного в утяжеленной бурильной трубе, отдельной трубки или трубы, расположенной в утяжеленной бурильной трубе).

Сечения упомянутого выше прибора показаны на фиг. 5В и 5С для иллюстрации относительного поперечного позиционирования некоторых компонентов, в том числе детектора 100 контроля и защитного экрана 93.

На фиг.6 показан еще один аспект изобретения. Этот аспект также является более пригодным для применений в процессе бурения. Утяжеленная бурильная труба 200 расположена в буровой скважине 82, содержащей буровой раствор 82. Утяжеленная бурильная труба 200 снабжена источником 202 напряжения, присоединенным к генератору 204 нейтронов через соединение 205 для подачи напряжения. Спектроскопический детектор 207 расположен под соединением 205 для подачи напряжения и вблизи источника 202 напряжения. Утяжеленная бурильная труба 200 также снабжена ленточкой износа/борным экраном 208 для обеспечения экранирования и дополнительной защиты, известных в данной области техники. В одном аспекте детекторы 210 нейтронов могут быть расположены внутри утяжеленной бурильной трубы 200 и могут располагаться в совмещении с прозрачными для излучения окнами 212, образованными в лопасти 214 стабилизатора на утяжеленной бурильной трубе. Соответствующий защитный экран 93 также расположен внутри прибора. Детекторы 210 нейтронов могут быть заключены и герметизированы внутри слоя 96 резины/эпоксидной смолы. Один аспект можно реализовать с детектором 216 плотности, имеющим большой радиус исследования, и, по желанию, с соответствующим прозрачным для излучения окном 215, образованным в лопасти 214 стабилизатора. Монитор 220 нейтронов также можно расположить внутри утяжеленной бурильной трубы 200. И в этом случае преобразование пространства, обеспечиваемое отделением источника 202 напряжения от генератора 204 нейтронов, при уменьшенном диаметре соединения 205 для подачи напряжения, позволяет иметь адекватный внутренний канал 225 потока в утяжеленной бурильной трубе 200. Конфигурацией из фиг.6А обеспечивается меньший наружный диаметр прибора по сравнению с конфигурацией из фиг.5А.

Сечения упомянутого выше прибора показаны на фиг. 6В и 6С для иллюстрации относительного поперечного позиционирования некоторых компонентов.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные конфигурации каротажного прибора можно реализовать, используя технологии индивидуальных соединений для подачи напряжения, раскрытые в этой заявке. Оптимальная конфигурация прибора в любом конкретном примере будет зависеть от видов используемых детекторов. Должно быть понятно, что раскрытые конфигурации прибора можно реализовывать вместе с дополнительными источниками и датчиками различных видов, чтобы помимо ядерных измерений выполнять разнообразные подземные измерения, известные в данной области техники. Хотя для упрощения иллюстрации это не показано, но раскрытые примеры можно реализовывать с использованием обычной электроники, источников, датчиков, аппаратного обеспечения, схем, корпусов и материалов, известных в данной области техники. Некоторые примеры можно реализовывать, используя экранирующие материалы, содержащие вольфрам или любые другие элементы или соединения, известные в данной области техники. Прозрачные для излучения окна можно реализовывать, используя материалы, содержащие титан, цирконий и другие материалы, известные в данной области техники для решения таких задач. Детекторы нейтронов также могут представлять собой обычные детекторы тепловых и/или надтепловых нейтронов, известные в данной области техники. Кроме того, раскрытые примеры работают вне зависимости от способа транспортировки. Системы, реализуемые с использованием раскрытых конфигураций, можно без ограничения транспортировать на всем протяжении буровой скважины на армированном электрическом кабеле («бронированном каротажном кабеле»), кабеле с гладкой поверхностью («одножильном каротажном кабеле»), используя соединенные резьбовыми муфтами трубы или трубопровод («каротаж в процессе бурения», «каротаж в процессе спуска-подъема») или гибкую трубу. Различные примеры можно надолго устанавливать в ствол скважины для мониторинга коллектора.

Хотя изобретение было описано применительно к ограниченному количеству осуществлений, специалистам в данной области техники, имеющим выгоду от этого раскрытия, должно быть понятно, что могут быть разработаны другие осуществления, которые не выходят за объем изобретения, раскрытый в этой заявке. Поэтому объем изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой.

1. Скважинный каротажный прибор, содержащий
по меньшей мере один генератор ионизирующего и ядерного излучения;
источник питания высокого напряжения, функционально соединенный с генератором излучения, при этом генератор и источник питания в продольном направлении отделены расстоянием, достаточным для установки детектора излучения между генератором излучения и источником питания;
по меньшей мере первый детектор излучения, расположенный между генератором и источником питания;
электрическое соединение между источником питания и генератором,
экран от излучения, расположенный между генератором излучения и первым детектором излучения;
детектор контроля источника, расположенный между экраном от излучения и генератором излучения, причем детектор контроля источника сконфигурирован для формирования сигнала, соответствующего выходной мощности излучения генератора излучения.

2. Прибор по п.1, дополнительно содержащий по меньшей мере второй детектор излучения, расположенный на выбранном продольном месте вдоль прибора.

3. Прибор по п.1, дополнительно содержащий спектральный детектор гамма-излучения, в продольном направлении расположенный на расстоянии от генератора, и экран излучения, расположенный между генератором и спектральным детектором гамма-излучения.

4. Прибор по п.1, в котором по меньшей мере первый детектор излучения содержит детектор нейтронов.

5. Прибор по п.4, в котором детектор нейтронов содержит по меньшей мере один из сцинтиллятора на основе лития-6 и пропорционального счетчика на основе гелия-3.

6. Прибор по п.1, в котором электрическое соединение содержит изолированный электрический кабель.

7. Прибор по п.1, в котором электрическое соединение содержит внутреннее сопротивление.

8. Прибор по п.1, в котором электрическое соединение содержит быстроразъемное соединение.

9. Прибор по п.1, в котором по меньшей мере первый детектор излучения содержит спектральный детектор гамма-излучения.

10. Прибор по п.1, в котором генератор, по меньшей мере первый детектор и соединение расположены в корпусе, выполненном с возможностью перемещения вдоль буровой скважины, пробуренной сквозь подземные пласты.

11. Прибор по п.10, в котором корпус выполнен с возможностью транспортировки вдоль буровой скважины с помощью по меньшей мере одного из каротажного кабеля, одножильного каротажного кабеля, связанных резьбовыми муфтами труб и гибкой трубы.

12. Прибор по п.1, в котором генератор излучения содержит генератор нейтронов.

13. Способ оценивания пластов, пересекаемых буровой скважиной, заключающийся в том, что
вырабатывают электрическую энергию для приведения в действие по меньшей мере одного генератора ядерного и ионизирующего излучения на месте в продольном направлении, отделенном от места расположения генератора излучения вдоль буровой скважины, при этом продольное
отделение достаточно для установки детектора излучения;
проводят электрическую энергию к генератору излучения;
приводят в действие генератор для излучения сильно ионизирующего излучения в пласты;
обнаруживают излучение па продольном месте между местом выработки электрической энергии и местом расположения генератора излучения с использованием детектора излучения экранированного от генератора излучения экраном от излучения, расположенным между детектором излучения и генератором излучения;
детектируют выходную мощность излучения генератора излучения с использованием блока контроля источника, расположенного между генератором излучения и экраном от излучения.

14. Способ по п.13, в котором обнаружение излучения содержит обнаружение нейтронов.

15. Способ по п.14, в котором нейтроны содержат по меньшей мере одно из нейтронов высокой энергии, тепловых нейтронов и надтепловых нейтронов.

16. Способ по п.13, в котором обнаружение излучения содержит обнаружение гамма-излучения.

17. Способ по п.16, дополнительно содержащий спектральный анализ обнаруживаемого гамма-излучения.

18. Способ по п.13, дополнительно содержащий обнаружение излучения на по меньшей мере одном месте, не находящемся между местом выработки энергии и местом расположения генератора излучения.

19. Способ по п.18, в котором обнаружение излучения на по меньшей мере одном месте содержит обнаружение гамма-излучения.

20. Способ по п.18, в котором обнаружение излучения на по меньшей мере одном месте содержит обнаружение нейтронов.

21. Способ по п.13, в котором излучение содержит нейтроны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может использоваться для выделения трещинно-поровых, трещинно-кавернозных высокорадиоактивных пород-коллекторов.

Изобретение относится к области ядерно-геофизических исследований скважин импульсными нейтронными методами и может быть использовано в геологии, геофизике, атомной промышленности и в других областях народного хозяйства.

Изобретение относится к области нефте- и газопромысловой геофизики и может быть использовано при контроле за разработкой залежей нефти и газа для определения пористости пластов.
Изобретение относится к геофизическим способам исследования скважин, в частности к выявлению углеводородсодержащих пластов в бурящихся, эксплуатационных и другого назначения скважинах.

Изобретение относится к области ядерной геофизики и служит для автоматической энергетической калибровки скважинных спектрометров со стальным кожухом, регистрирующих естественное гамма-излучение или нейтронное гамма-излучение, обладающих нелинейностью не больше ±2% и предназначенных для исследования обсаженных и необсаженных нефтегазовых, рудных и инженерных скважин, использующих стационарные или импульсные источники нейтронов.

Изобретение относится к скважинному устройству для определения свойств подземных формаций. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации скважины. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации скважины

Изобретение относится к области изготовления, градуировки и обслуживания приборов и устройств для геофизических измерений и может быть использовано в оборудовании для каротажа, содержащем систему охлаждения с использованием криогенных жидкостей

Изобретение относится к способам и композициям для определения геометрии трещин в подземных образованиях

Изобретение относится к области спектрометрии гамма-квантов и может быть использовано в различных областях физических исследований, в т.ч. при испытаниях изделий электронной техники на радиационную стойкость. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью известных дозиметров измеряют экспозиционные дозы гамма-квантов сначала от одного источника излучений, затем последовательно от двух, трех и т.д. до n-источников, от которых определяется искомый спектр гамма-квантов, при постоянной схеме их размещения относительно дозиметра, рассчитывают вклад (ξ) гамма-квантов от разных источников в показания дозиметров путем решения системы рекурентных уравнений, в правой части которых представлены формулы для расчета поглощенных доз гамма-квантов в воздухе, а в левой - результаты измерений экспозиционных доз. По значениям ξ определяют энергетические спектры гамма-квантов. Технический результат - упрощение методики определения спектра гамма-квантов в полях излучений от разных источников, возможность применения способа в слабых и в интенсивных полях излучений, на статических и импульсных установках. 1 табл.
Изобретение относится к геофизическим способам исследования скважин: каротаж-активация-каротаж, в частности к определению низко проницаемых пластов в бурящейся скважине. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в определении низко проницаемых пластов. Данный технический результат достигается следующим образом - проводят фоновый гамма-каротаж, закачивают в открытый ствол «меченый» буровой раствор, проводят расхаживание бурового оборудования. В интервал исследования, после расхаживания бурового оборудования (НКТ), закачивают 0,5 м3 бурового раствора с концентрацией радона не менее 0,175 ГБк на 100 м интервала, дополнительно продавливают его. Проводят промывку интервала исследования двумя циклами циркуляции, после чего проводят гамма-каротаж. Полученный результат сопоставляют с фоновым замером.

Описан способ обработки спектроскопических данных в скважине. Способ включает в себя: получение исходных спектроскопических данных посредством использования скважинного устройства; обработку исходных спектроскопических данных посредством использования скважинного устройства для получения решения, являющегося результатом обработки данных в скважине; передачу решения, являющегося результатом обработки данных в скважине, в систему обработки данных на поверхности; и использование системы обработки данных на поверхности для определения данных о литологии исходя из решения, являющегося результатом обработки данных в скважине. При этом выполняется удаление частей спектра посредством использования информации о времени и результирующих спектров захвата для определения выходов по элементам. Также описано скважинное устройство для обработки исходных спектроскопических данных. Устройство включает в себя: источник нейтронов; по меньшей мере, один детектор для детектирования исходных спектроскопических данных; средство обработки данных, предназначенное для обработки исходных спектроскопических данных для получения решения, являющегося результатом обработки данных в скважине; и средство для передачи решения, являющегося результатом обработки данных в скважине, в местоположение на поверхности. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для стабилизации коэффициента усиления гамма-сцинтилляционного детектора. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют генерацию светового излучения, соответствующего гамма-лучам, обнаруженным в геологической формации, используя сцинтиллятор, имеющий естественную радиоактивность, генерацию электрического сигнала, соответствующего световому излучению, и стабилизацию коэффициента усиления электрического сигнала, основанного па естественной радиоактивности сцинтиллятора. Сцинтиллятор может содержать, например, естественно радиоактивные элементы, такие как лютеций или лантан. Технический результат: обеспечение возможности стабилизации коэффициента усиления гамма-сцинтилляционного детектора без дополнительного радиоактивного источника. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 11 ил.
Способ гамма-спектрометрии, заключающийся в измерении энергии и интенсивности линии гамма-излучения, регистрируемого полупроводниковым детектором, отличающийся тем, что для измерения энергии используется положение пика линии, а для измерения интенсивности этой линии - интенсивность регистрации этой спектральной линии в горбе потерь (т.е. области спектра регистрируемого излучения с энергией от нуля до максимальной энергии электронов отдачи), возникающем при комптоновском рассеянии гамма-фотона в детекторе с последующим выходом рассеянного фотона из детектора. Техническим результатом является уменьшение статистических флуктуаций счета импульсов. 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для измерения интенсивности радиоактивного излучения непосредственно в процессе бурения на забое скважины, и может быть использовано в забойных телеметрических системах для измерения радиоактивного излучения горных пород в процессе бурения разведочных, эксплуатационных и пьезометрических скважин как роторным, так и турбинным способом. Устройство содержит корпус, ионизационную камеру с металлизированной поверхностью, первичный преобразователь, струйный генератор с каналами питания, приемным, выходным и расходным, приемной емкостью, неподвижный и подвижный электроды, источник питания, сильфон. На подвижном электроде жестко закреплена трубка малого диаметра, выполненная из полимерного материала, например фторкаучука, соединенная с приемной емкостью струйного генератора. Технический результат заключается в повышении точности измерения интенсивности радиоактивного излучения горных пород. 4 ил.
Наверх