Скважинный прибор для нейтронного каротажа

Авторы патента:

Кузнецов Юрий Павлович (RU)

Брагин Сергей Иванович (RU)

Рачков Роман Сергеевич (RU)

Краевский Вячеслав Владимирович (RU)

Галайдова Галина Александровна (RU)

G01V5/00 - Разведка или обнаружение с использованием ядерных излучений, например естественной или искусственной радиоактивности (определение свойств материалов G01N; измерение ядерных излучений G01T)

Владельцы патента RU 2774293:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения. Скважинный прибор для нейтронного каротажа содержит излучатель нейтронов, блок детектирования, блок электроники. Шасси изготовлено из высокоточной тонкостенной металлической трубы. На основании закреплен излучатель нейтронов, блок детектирования и блок электроники, крышка крепится к основанию при помощи опорных втулок. При монтаже ламели шасси изгибаются и плотно прилегают к внутренней поверхности охранного кожуха и наружным поверхностям излучателя нейтронов, блока детектирования и блока электроники. Достигается увеличение срока службы. 3 ил.

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, предназначенного для проведения геофизических исследований скважин импульсными нейтронными методами.

Известно устройство для импульсного нейтронного каротажа скважин, состоящее из наземной аппаратуры временного анализа импульсов, блока управления и питания и скважинного прибора, содержащего импульсный источник быстрых нейтронов, выполненный на ускорительной трубке с мишенью, схемы управления источником нейтронов и источником питания. Авторское свидетельство СССР № 447097, МПК G01V 5/10, 10.05.2000. Из-за перегрева нейтронной трубки устройство работает нестабильно, ненадежно в работе и громоздко.

Известен скважинный прибор, состоящий из соединенных между собой нейтронного излучателя, блока детектирования и блока электроники, которые расположены на одном шасси и размещены в общем охранном кожухе. Нейтронный излучатель включает в себя блок трубки и блок питания и управления, размещенные в отдельных металлических корпусах, соединенных между собой электрическим разъемом. Блок трубки включает в свой состав нейтронную трубку, являющуюся основным источником тепла, при этом около 75% электрической мощности, потребляемой скважинным прибором, выделяется в виде тепла и рассеивается в жидком диэлектрике, которым залит блок трубки. Сборник материалов Межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». - Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, 2004. - С. 256. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

В известном излучателе нейтронов тепло, выделившееся из нейтронной трубки, передается сначала через электроизоляционную среду блока трубки, затем передается на его корпус и далее через шасси поступает на охранный кожух, проходя через большой воздушный зазор, достигающий значений нескольких миллиметров. Это связано с тем, что шасси представляет собой длинную жесткую 2-метровую трубу с фрезерованным окнами, в которых размещаются и фиксируются отдельные узлы скважинного прибора, а именно его детекторная и излучательная части. Наличие большого воздушного зазора между шасси и внутренней поверхностью охранного кожуха обеспечивает собираемость жесткой конструкции шасси с охранным кожухом. Недостатком прототипа является то, что воздушный зазор, достигающий нескольких миллиметров, создает большое тепловое сопротивление, которое приводит к перегреву нейтронной трубки. Такая неэффективная теплопередача от шасси к охранному кожуху приводит к деградации основных узлов излучателя и изоляции, что негативно сказывается на сроке службы прототипа.

Задачей и техническим результатом изобретения является увеличение срока службы за счет эффективности теплопередачи.

Технический результат достигается тем, что в скважинном приборе, содержащем излучатель нейтронов, состоящий из блока трубки и блока питания и управления, блок детектирования, блок электроники, выполненные в виде отдельных блоков, находящихся в металлических корпусах, расположенных на шасси в общем охранном кожухе, охранный кожух выполнен из высокоточной толстостенной металлической трубы, шасси изготовлено из высокоточной тонкостенной металлической трубы, разрезанной по длине на две равные части, формирующие основание и крышку, при этом в основании и крышке выполнены ряды продольных прорезей, образующих пластически деформируемые ряды пластин (ламели), длина которых на порядок больше ширины, выгнутых через одну внутрь и наружу, на основании закреплен излучатель нейтронов, блок детектирования и блок электроники, крышка крепится к основанию при помощи опорных втулок. При монтаже ламели шасси изгибаются и плотно, с тепловым контактом прилегают к внутренней поверхности охранного кожуха и наружным поверхностям излучателя нейтронов, блока детектирования и блока электроники.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-3, где:

1 - излучатель нейтронов, 2 - блок детектирования, 3 - блок электроники, 4 - шасси (основание с крышкой), 5 - охранный кожух, 6 - герметичная заглушка, 7 - головка с геофизическим разъемом, 8 - компенсатор, 9 - опорные втулки, 10 - крепеж, 11 - уплотнительные кольца, 12 - корпус излучателя нейтронов.

На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез скважинного прибора.

На фиг. 2 схематично представлен разрез А-А скважинного прибора в зоне расположения излучателя нейтронов.

На фиг. 3 представлена конструкция шасси (основание с крышкой).

Скважинный прибор содержит охранный кожух 5, в котором на одном шасси 4 размещены излучатель нейтронов 1, блок детектирования 2 и блок электроники 3. Крепление блоков на шасси, а также соединение основания с крышкой осуществляется при помощи опорных втулок 9 и крепежа 10. Охранный кожух 5 загерметизирован при помощи уплотнительных колец 11 с одной стороны заглушкой 6, с другой - головкой 7 с геофизическим разъемом, предназначенным для соединения с каротажным кабелем. Скважинный прибор имеет также компенсатор 8, необходимый для саморегулирования зазоров, возникающих под действием нагрузки в продольном направлении.

Эффективный отвод тепла к охранному кожуху от внутренних элементов скважинного прибора, а именно от нейтронной трубки, обеспечивается за счет уменьшения теплового сопротивления между корпусом излучателя нейтронов 12 и охранным кожухом 5 вследствие минимизации воздушного зазора. Минимизация зазора достигается тем, что кожух и шасси изготовлены из высокоточных металлических труб, допуск по диаметру которых не превышает 0,2 мм. Шасси изготовлено из тонкостенной металлической трубы, разрезанной на две половины: одна представляет собой основание шасси, другая - крышку (фиг. 2, 3). В основании и крышке выполнены ряды продольных прорезей, образующих пластически деформируемые ряды пластин (ламели), длина которых на порядок больше ширины, выгнутых через одну внутрь и наружу, так что при входе шасси в охранный кожух обеспечивается плотный тепловой контакт с внутренней стороной охранного кожуха (фиг. 2). При монтаже ламели выгибаются наружу и внутрь так, что образуют два амортизирующих пояса (фиг. 3), обеспечивающих при входе в охранный кожух плотный тепловой контакт с внутренней поверхностью охранного кожуха и наружной поверхностью излучателя нейтронов. При этом напряжения, возникающие при сдавливании выгнутых ламелей основания и крышки, обеспечивают плотный тепловой контакт и амортизацию при механических воздействиях (удары, вибрация) на скважинный прибор при эксплуатации.

Расчетами подтверждено, что использование такой конструкции позволяет улучшить передачу тепла от нейтронной трубки к охранному кожуху и снизить перегрев основных узлов на 20%.

Работа устройства осуществляется следующим образом: импульсный излучатель нейтронов инициирует поток быстрых нейтронов. Эти нейтроны, в ходе взаимодействия с ядрами атомов породы скважины генерируют ответное гамма- и нейтронное излучение, которое регистрируется детекторами, что позволяет дать количественную оценку параметрам скважины.

При работе устройства основным источником тепла является нейтронная трубка. Тепло от нейтронной трубки путем конвективного обмена передается на корпус излучателя нейтронов, и далее через шасси на охранный кожух.

Скважинный прибор для нейтронного каротажа, содержащий излучатель нейтронов, состоящий из блока трубки и блока питания и управления, блок детектирования, блок электроники, выполненные в виде отдельных блоков, находящихся в металлических корпусах, расположенных на шасси в общем охранном кожухе, отличающийся тем, что охранный кожух выполнен из высокоточной толстостенной металлической трубы, шасси изготовлено из высокоточной тонкостенной металлической трубы, разрезанной по длине на две равные части, формирующие основание и крышку, на основании закреплен излучатель нейтронов, блок детектирования и блок электроники, крышка крепится к основанию при помощи опорных втулок; в основании и крышке выполнены ряды продольных прорезей, образующих пластически деформируемые ряды пластин – ламели, длина которых на порядок больше ширины, выгнутых через одну внутрь и наружу, с возможностью при монтаже изгибаться и плотно, с тепловым контактом прилегать к внутренней поверхности охранного кожуха и наружным поверхностям излучателя нейтронов, блока детектирования и блока электроники.

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может использоваться для определения и дифференциации пустотности карбонатных коллекторов. Согласно способу дифференциации пустотности неоднородных карбонатных пластов, осуществляют выделение интервалов коллекторов по методам гамма каротажа (ГК) и нейтрон-нейтронного каротажа на тепловых нейтронах (ННК-т) с последующим вычислением значений разностных параметров измерений ΔIгк и ΔIннк.

Способ определения лития в рапонасыщенных интервалах геологических разрезов скважин газоконденсатных месторождений по данным мультиметодного многозондового нейтронного каротажа // 2771438

Изобретение относится к области ядерно-физических методов исследований скважин с целью поиска и разведки лития в рапе как источника гидроминерального сырья в соленосных разрезах, вскрытых скважинами различного назначения. Согласно заявленному способу осуществляют регистрацию интенсивностей потоков тепловых нейтронов на малом - Jннкмз и большом - Jннкбз зондах метода нейтрон-нейтронного каротажа - 2ННКт и регистрацию интенсивности потока гамма излучения в жесткой части спектра ГИРЗ с энергией более 2,23 МэВ - Jснгк.

Аппаратура мультиметодного многозондового нейтронного каротажа - ммнк для вращательного сканирования разрезов нефтегазовых скважин // 2771437

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области ядерно-физических методов исследований скважин и может быть использовано в приборах, осуществляющих в режиме вращательного сканирования диагностику заколонного пространства. Предложена аппаратура мультиметодного многозондового нейтронного каротажа - ММНК для вращательного сканирования разрезов нефтегазовых скважин, которая включает источник нейтронов, детектор спектрометрического нейтронного гамма-каротажа (СНГК), детекторы тепловых нейтронов, формирующие малый и большой зонды нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (2ННКт), и детекторы надтепловых нейтронов, формирующие малый и большой зонды нейтрон-нейтронного каротажа по надтепловым нейтронам (2ННКнт).

Устройство для контроля технического состояния обсаженных скважин // 2769549

Изобретение относится к устройствам контроля технического состояния скважин методом гамма-гамма каротажа, в частности к устройствам контроля качества цементирования обсадных колонн геофизических скважин методом рассеянного гамма-излучения. Предложено устройство для контроля технического состояния обсаженных скважин, включающее корпус с центраторами, содержащий установленный в нижней части источник гамма-излучения, образующий с приемником гамма-излучения с фотоэлектронным умножителем зонд толщиномера, а в верхней части корпуса - фотоэлектронные умножители, равномерно разнесенные относительно друг друга и равноудаленные от оси корпуса, и электронный блок.

Аппаратура мультиметодного многозондового нейтронного каротажа - ммнк для посекторного сканирования разрезов нефтегазовых скважин // 2769169

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области ядерно-физических методов исследований скважин и может быть использовано в приборах, осуществляющих в сканирующем режиме диагностику заколонного пространства с целью оценки его заполнения легкими и облегченными цементами, определения пористости коллекторов горных пород и их насыщения углеводородами на разном удалении от стенки (в радиальном направлении) обсадной колонны (ОК) и по периметру скважины.

Способ оценки газонасыщенности галитизированных коллекторов газовых скважин в процессе проведения нейтрон-нейтронного каротажа // 2766063

Изобретение относится к области ядерно-физических методов исследований газовых скважин, к способам оценки газонасыщенности коллекторов, поровое пространство которых, наряду с газом, содержит галит (соль). Заявлен способ оценки газонасыщенности галитизированных коллекторов путем регистрации и обработки показаний двухзондового импульсного нейтрон-нейтронного каротажа скважин - 2ИННКт по тепловым нейтронам.

Способ определения минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций // 2756667

Изобретение относится к нефтегазовой геологии и применяется для повышения информативности и оперативности получения данных химического и минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций. Предложен способ определения минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций, который заключается в том, что посредством использования портативных рентгено-флуоресцентных анализаторов химического состава на продольно распиленном керне производят определение химического состава пород с детальной привязкой к геологическому разрезу и типу горной породы.

Способ выделения рапонасыщенных интервалов в геологическом разрезе скважин нефтегазоконденсатных месторождений по данным мультиметодного многозондового нейтронного каротажа // 2755100

Изобретение относится к методам нейтронного каротажа для определения рапонасыщенных интервалов в геологическом разрезе обсаженных нефтегазовых скважин, разделению рапосодержащих и рапопоглощающих интервалов относительно пластов соли, а также выделению интервалов с рапой в цементном камне. Способ позволяет решить проблему выделения рапоносных интервалов при строительстве скважин для планирования и проведения комплекса мероприятий, предотвращающих рапопроявления в скважине, являющегося причиной техногенной аварии.

Способ аэроэлектроразведки с применением легкого беспилотного летательного аппарата // 2736956

Изобретение относится к области геофизики и дистанционных зондирований Земли и может быть использовано для геологического картирования, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Способ аэроэлектроразведки с применением беспилотного летательного аппарата (БПЛА) заключается в том, что проводят регистрацию компонент электромагнитного поля с помощью электроразведочного измерителя, который установлен на БПЛА легкого класса, при этом генератор электромагнитного поля находится на земле, съемка производится при движении БПЛА на автопилоте по предварительно подготовленному и соответствующему постоянной высоте БПЛА над рельефом (от 3 метров) полетному заданию, скорость движения БПЛА может изменяться от 0 до 20 м/с, измерения компонент электромагнитного поля производятся в автоматическом режиме, а пространственная привязка точек измерений осуществляется средствами спутниковой навигационной системы и, опционально, высотомера.

Способ одновременного определения плотности и пористости горной породы // 2727091

Изобретение относится к способам определения геофизических параметров пластов горных пород с использованием аппаратуры импульсного нейтрон-гамма-каротажа. Технический результат – одновременное определение плотности и пористости горной породы.

Способ проведения индукционного гамма-нейтронного каротажа на скважине с большим поглощением жидкости и ограничениями эксплуатации колонной малого диаметра // 2778633

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при подготовке скважины и проведении геофизического исследования индукционного гамма-нейтронного каротажа (ИГН) по колонне НКТ в условиях высокого поглощения вскрытых ранее объектов разработки на скважинах малого диаметра, с целью доразведки объекта разработки, определения нефтенасыщенных толщин, подсчета запасов углеводородов в коллекторах. Сущность изобретения заключается в проведении геофизических исследований в скважине и анализе полученных результатов. Предварительно при текущем ремонте скважины определяют интервал поглощения жидкости, спускают в скважину компоновку на насосно-компрессорных трубах, включающую снизу-вверх: заглушку, пакер, перфопатрубок, обеспечивающий сообщение между насосно-компрессорными трубами и межтрубной полостью эксплуатационной колонны. Производят посадку пакера выше поглощающих пластов, заполняют колонну труб и межтрубное пространство технологической жидкостью, проверяют на герметичность, спускают скважинный прибор и производят индукционный гамма-нейтронный каротаж на скважине внутри полости насосно-компрессорных труб. Спуск скважинного прибора в НКТ производят до подошвы интервала исследования. Запись индукционного гамма-нейтронного каротажа начинают одновременно с подъемом прибора до кровли исследуемого интервала при скорости подъема скважинного прибора не более 120 м/ч. Техническим результатом является снижение продолжительности и стоимости ремонта скважины, а также расширение арсенала технологических возможностей способа проведения индукционного гамма-нейтронного каротажа на скважине с большим поглощением жидкости и ограничениями эксплуатации колонной малого диаметра. 1 ил.