Прилад нейтрон-нейтронного каротажу

Реферат: UA 95999 U UA 95999 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі геофізичних свердловинних досліджень гірських порід і призначена для підвищення ефективності вимірювань приладами нейтрон-нейтронного каротажу. Основні області застосування корисної моделі - дослідження традиційних нафтогазоносних колекторів, нетрадиційних колекторів газу (метановугільні розрізи, ущільнені пісковики, глинисті сланці), а також вимірювання через насосно-компресорні труби (НКТ). Малогабаритні прилади радіоактивного каротажу знаходять все більше застосування у зв'язку зі зменшенням діаметра свердловин, зокрема, при боковому і горизонтальному бурінні, при вимірюваннях в обсаджених свердловинах старого фонду, підземних сховищ газу тощо, в тому числі через НКТ. Двозондові прилади нейтрон-нейтронного каротажу за тепловими нейтронами (2ННКт) застосовують для визначення петрофізичних параметрів порід-колекторів, зокрема пористості. Використання відношення показань двох зондів при визначенні пористості дозволяє практично усунути вплив низки геологічних і свердловинних умов каротажу, а також ряду апаратурних факторів [1]. Відомі прилади 2ННКт містять стаціонарне джерело швидких нейтронів і два розташовані на різній відстані від джерела лічильники повільних нейтронів, за допомогою яких реєструють переважно теплові нейтрони (разом з частиною надтеплових). В сучасних приладах 2ННКт використовують високоефективні лічильники нейтронів на 3 основі газу Не, що мають форму циліндра певного діаметра і довжини. Відстань між центром 3 джерела та визначеною частиною циліндричного Не-лічильника (наприклад його ближнім торцем) становить технічну довжину зонда. Як прототип вибрано серійний двозондовий прилад СРК-89 2ННКт діаметром 89 мм [2]. Зондовий пристрій приладу має стальну камеру джерела для розміщення плутонієвоберилієвого (Pu-Ве) джерела нейтронів, містить в стальному захисному кожусі два детектори: меншого зонда (МЗ) з технічною довжиною 25 см і більшого зонда (БЗ) довжиною 50 см, а також 3 блок електроніки. Детектори МЗ і БЗ оснащені Не-лічильниками повільних нейтронів типу СНМ56 діаметром 32 мм і довжиною 140 мм. Недоліками приладу СРК 2ННКт є: а) недостатня швидкість лічби нейтронів на більшому зонді у середовищах зі значним вмістом водню (до яких належать і досліджувані нафтогазові колектори), що призводить до низької статистичної точності вимірювань і, відповідно, до збільшення похибок при визначенні шуканих параметрів колекторів або до необхідності зменшення швидкості каротажу; б) недостатня диференціація показань приладу за пористістю (водневмістом); в) малий радіус зони дослідження (мала глибинність) і, відповідно, посилений вплив свердловинних факторів, зокрема, при наявності однієї чи двох обсадних труб, цементного кільця тощо. г) завеликий діаметр приладу (89 мм) зменшує його прохідність, що призводить до неможливості його застосування в свердловинах чи обсадних трубах відносно малого діаметра, а також в НКТ. Вказані недоліки а) - в) викликані тим, що зондовий пристрій приладу СРК-89 2ННКт містить значну кількість сильного непружного сповільнювача швидких нейтронів (залізо) в складі камери джерела нейтронів, захисного кожуха та інших деталей, сильного сповільнювача нейтронів (водню) у матеріалі різних екранів, а також аномальних поглиначів теплових нейтронів (залізо, кадмій). Поле надтеплових і теплових нейтронів формується системою прилад - свердловина - пласт (ПСП); при цьому значний вплив на нейтронне поле мають речовини, що заповнюють зондову частину приладу і свердловинний простір. Чим більше водню і заліза в системі ПСП, тим сильніший просторовий спад нейтронного поля, тобто менша глибинність і менша швидкість лічби нейтронів зі збільшенням довжини зонда. Показання падають також внаслідок наявності аномальних поглиначів теплових нейтронів в системі ПСП (залізо, кадмій, водень, хлор, бор тощо). Як результат, показання більшого зонда приладу СРК 2ННКт є недостатніми (при заданій швидкості каротажу), що може призвести до значних статистичних похибок вимірювань і, відповідно, до зменшення точності визначення петрофізичних параметрів колекторів, зокрема, коефіцієнта пористості. Задачею створення корисної моделі є підвищення ефективності вимірювань двозондовими приладами нейтрон-нейтронного каротажу при визначенні пористості та інших параметрів колекторів нафти і газу через стальні обсадні колони, НКТ, а також в необсаджених свердловинах з широким діапазоном діаметрів. 1 UA 95999 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Підвищення ефективності вимірювань запропонованим приладом 2ННКт полягає в збільшенні швидкості лічби нейтронів на обох зондах (що відповідає зменшенню статистичної похибки вимірювань), покращенні диференціації пластів за пористістю (водневмістом), збільшенні глибинності досліджень і, в цілому, підвищенні точності при визначенні колекторських властивостей порід в розрізі обсаджених і необсаджених свердловин. При цьому важливим фактором є універсалізація приладу, тобто можливість його застосування в широкому діапазоні діаметрів свердловин, обсадок тощо. Вирішення поставленої задачі досягається шляхом використання для камери джерела і захисного кожуха приладу матеріалу, який слабко сповільнює, добре розсіює і слабко поглинає нейтрони, при зменшеному діаметрі приладу до розміру, що визначається діаметром лічильника нейтронів, глибиною досліджуваних свердловин і механічними та технологічними властивостями конструкційного матеріалу. Придатними матеріалами для виготовлення камери джерела і захисного кожуху є, наприклад, реакторний цирконій та більш доступні сплави на основі алюмінію. В запропонованій корисній моделі заміна найбільш об'ємних компонентів приладу, що містять залізо (камера джерела, захисний кожух тощо), на алюмінієві сплави з поліпшеними технологічними і механічними властивостями дозволяє забезпечити збільшення показань приладу (що особливо важливо для більшого зонда), покращити диференціацію пластів та підвищити глибинність досліджень, збільшити прохідність приладу, а в цілому - підвищити ефективність, продуктивність та якість нейтронного каротажу. Створений в Інституті геофізики НАН України експериментальний прилад двозондового нейтрон-нейтронного каротажу діаметром 45 мм (ДННК-45) з використанням дюралюмінієвих деталей (камера джерела, захисний кожух з товщиною стінки 5,5 мм) дає можливість проводити каротаж в свердловинах глибиною до -1,5 км. Виконані випробування на повномасштабних моделях пластів-колекторів, а також в обсаджених метановугільних свердловинах показали його позитивні якості. На фізичних моделях пластів-колекторів, перетнутих свердловиною, були проведені порівняльні вимірювання серійним приладом СРК-89 2ННКт і експериментальним приладом ДННК-45. Важливо відмітити, що довжина зондів і використані лічильники нейтронів СНМ-56 однакові в обох приладах. На фіг. 1 представлена залежність швидкості лічби нейтронів на більшому зонді (БЗ) в залежності від пористості карбонатної породи в інтервалі ~(0-30 %). Із фіг. 1 видно, що показання малогабаритного "алюмінієвого" приладу ДННК-45 набагато (в ~(8-10) разів) більші порівняно з "залізним" приладом СРК-89 2ННКт. На фіг. 2 приведена залежність від пористості інтерпретаційного параметра (відношення показань меншого зонда до більшого (МЗ/БЗ)) для приладів ДННК-45 і СРК-89 2ННКт. Із фіг. 2 слідує, що чутливість "алюмінієвого" приладу до пористості в ~ 1,3 разу вища, ніж у "залізного". Таким чином, використання як конструкційного матеріалу для камери джерела нейтронів і захисного кожуха приладу алюмінієвих сплавів замість сталі дозволяє збільшити показання приладу на обох зондах (що особливо важливо для більшого зонда), покращити диференціацію пластів та підвищити глибинність досліджень, а також збільшити прохідність приладу. Технічним результатом корисної моделі є підвищення точності вимірювань, підвищення чутливості інтерпретаційного параметра до пористості, збільшення прохідності приладу, а в цілому - підвищення ефективності, якості та універсальності нейтрон-нейтронного каротажу. Джерела інформації: 1. Скважинная ядерная геофизика. / Под ред. О.Л. Кузнецова, А.Л. Поляченко.-2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 318 с. 2. Методические указания по проведению нейтронного и гамма- каротажа в нефтяных и газовых скважинах аппаратурой СРК и обработке результатов измерений /Хаматдинов Р.Т., Еникеева Ф.Х., Журавлев Б.К. и др. - Калинин: Союзпромгеофизика, 1989. - 82 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Прилад нейтрон-нейтронного каротажу, що має камеру джерела з джерелом швидких нейтронів, захисний кожух, в якому розташовані на різних відстанях від джерела два детектори теплових нейтронів, а також блок електроніки, який відрізняється тим, що камера джерела і захисний кожух приладу виготовлені із матеріалу, що слабко сповільнює, добре розсіює і слабко поглинає нейтрони (наприклад із сплаву на основі алюмінію), а діаметр приладу зменшений до розміру, що визначається діаметром лічильників нейтронів, глибиною досліджуваних свердловин і механічними властивостями конструкційного матеріалу. 2 UA 95999 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3