Багатозондовий прилад нейтронного каротажу для визначення петрофізичних параметрів порід-колекторів
Номер патенту: 66155
Опубліковано: 16.01.2006
Автори: Загороднюк Павло Олексійович, Кармазенко Володимир В'ячеславович, Кулик Володимир Васильович, Гафич Іван Петрович, Старостенко Віталій Іванович, Звольський Станіслав Тимофійович
Формула / Реферат
Корисна модель належить до області газового аналізу, а конкретніше до термокондуктометричних газоаналізаторів, що призначені для виміру компонентів бінарних і псевдо бінарних газових сумішей.
Відомо про автоматичний датчик газоаналізатора ТП1126, призначений для визначення вмісту водню в повітрі, виробництва Вируського заводу газоаналізаторів (Естонія), який є аналогом пристрою, що заявляється.
Основним вузлом датчика - аналога є блок чутливих елементів по теплопровідності. У латунному корпусі блоку є чотири вертикальних канали, в яких встановлені чутливі елементи. Два з них - відкриті елементи омиваються аналізованим повітрям, два інших - заповнені чистим повітрям і запаяні.
Чутливий елемент представляє собою оскловану спіраль із платинового дроту діаметром 0,02мм, яка розміщена в скляній ампулі.
У датчику використаний мостовий метод виміру електричного опору. Мірою вмісту водню є напруга на вимірювальній діагоналі моста, що лінійно залежить від вмісту водню. Живлення мосту здійснюється стабілізованою перемінною напругою.
Вихідна напруга моста надходить на вхід вимірювального перетворювача, де перетворюється й підсилюється до значення уніфікованого вихідного сигналу 0-10В.
Принципова схема вимірювального моста датчика газоаналізатора ТП1126 зображена на малюнку 1, стор.6, прикладеного документа [«Описание и инструкция по монтажу и эксплуатации. Автоматический датчик газоанализатора для определения содержания водорода в воздухе ТП1126, СССР, Выруский завод газоанализаторов, 1969г.»].
Недоліком датчика - аналога є низька чутливість і істотна залежність від температури навколишнього середовища, складна схема перетворення його сигналу у вихідний уніфікований сигнал.
Найбільш близьким до заявленого пристрою - прототипом є відомий датчик газоаналізатора ГТВ-1101М, що випускається ФГУП СПО «Аналитприбор» (м.Смоленськ). Датчик представляє собою металевий блок чутливих елементів циліндричної форми з чотирма вертикальними каналами, в яких встановлені чотири терморезистори, включені у мостову вимірювальну схему - надалі МВС, дивися прикладений документ ["Газоанализаторы ГТВ - 1101М. Руководство по эксплуатации ИБЯЛ. 413211.003 РЭ, стр.9, 10, 25"].
Терморезистори R1, R4 - вимірювальні чутливі елементи (надалі BE) омиваються аналізованою газовою сумішшю, терморезистори R2, R3 - порівняльні чутливі елементи (надалі ПЕ) знаходяться в запаяних скляних ампулах, заповнених порівняльною газовою сумішшю.
Зазначені пари BE й ПЕ включені по одному в протилежні плечі МВС, яка живиться постійним струмом стабілізованого значення (Імвс).
Вихідний сигнал МВС датчика - прототипу надходить у пристрій вторичного перетворення на вхід попереднього підсилювача для подальшого перетворення у вихідний уніфікований сигнал.
Основний недолік прототипу - низька чутливість і надійність, обмеженість і нераціональність можливих способів їх підвищення, складна схема перетворення сигналу МВС у вихідний електричний уніфікований сигнал.
Обумовлено це наявністю наступних факторів.
При аналізі датчиком газової суміші, що відповідає по своєму складу початку діапазону виміру, опори всіх BE й ПЕ рівні між собою, тобто, усі RВЕ=RПЕ.
Опір ПЕ не залежить від вмісту визначуваного компонента й умовно (тому що залежить від зміни не вимірюваних величин) вважається постійним.
Зміна опору BE пропорційна зміні вмісту визначуваного компонента аналізованої газової суміші і дорівнює різниці
DRВЕ=RВЕ-RПЕ.
(1)
Вихідний сигнал (U) МВС, яка має однаковий (у початковому стані) опір плечей, дорівнює
U=0,5 Імвс DRВЕ=Іве DRВЕ
(2)
З рівняння (2) випливає, що підвищення чутливості датчика - прототипу, наприклад у два рази, можливо двома способами:
1) збільшенням загальної кількості чутливих елементів - до восьми (до двох BE і ПЕ у відповідних плечах МВС), що істотно ускладнить конструкцію датчика, збільшить його габарити й масу, а також підвищить споживану потужність і значно - вартість датчика;
2) збільшенням струму живлення МВС (згідно розрахунковим і експериментальним даним) як мінімум на 35%, що, при найчастіше використовуваних значеннях струму живлення МВС-150±30мА, приведе до значного підвищення температури, а значить і до істотного зниження надійності чутливих елементів і датчика в цілому.
Задачею цієї корисної моделі є підвищення чутливості і надійності термокондуктометричного датчика газу без збільшення числа термочутливих елементів при зменшеному у два рази струму живлення датчика.
Рішення поставленої задачі досягається тим чином, що у пропонованому термокондуктометричному датчику газу підвищеної чутливості (ДГ), який містить металевий блок та установлені в його каналах як мінімум два термочутливих елементи (порівняльний та вимірювальний), перетворення зміни вмісту визначуваного компоненту в аналізованій газовій суміші в уніфікований вихідний електричний сигнал виконують порівняльний та вимірювальний елементи, що з'єднані послідовно у схему дільника напруги (надалі ДН), який живиться стабілізованим струмом, та подальша мікроелектрона схема (надалі МЕС).
На рисунку, що поданий нижче, зображена електрична схема пропонованого термокондуктометричного датчика газу підвищеної чутливості. З неї видно, що ДН має два плеча : верхнє порівняльне (надалі ПП) та нижнє вимірювальне (надалі ВП), які містять по два ПЕ та BE, установлених в каналах блока термочутливих елементів (БЧЕ).
ДН живиться стабілізованим постійним струмом (Іст), рівним за своїм значенням струму BE в МВС датчика - прототипу, і виконує первинне перетворення зміни вмісту визначуваного компонента в послідовну зміну опору та напруги двох BE.
Вимір зміни напруги двох BE стосовно напруги двох ПЕ, що немає залежності від вмісту визначуваного компоненту аналізованої газової суміші, та подальше її перетворення в уніфікований сигнал виконує МЕС.
Така схема первинного та подальшого перетворення вимірюваної величини у запропоновану датчику забезпечує підвищення чутливості у два рази.
У прототипі, при однаковій кількості BE й ПЕ, з'єднаних у МВС, у формуванні вихідного електричного сигналу враховується зміна опору та напруги тільки одного BE, в результаті чого його чутливість до вимірюваної величини у два рази менше.
До складу МЕС входять дві мікросхеми повторювачів напруги DA1, DA2 із резисторами R1, R2, на виході яких дублюються, відповідно повна напруга ДН - Uдн і напруга ВП ДН – UВП. Отримані напруги надходять на вхід диференціального підсилювача, виконаного на мікросхемі DA3 з резисторами R3, R4, R5, R6. На виході DA3 у результаті вирахування одержуємо напругу ППДН.
UПП=ПДН–UВП
(3)
З виходу DA2, DA3 відповідні сигнали Uвп, UПП надходять на вхід мікросхеми вимірювального підсилювача DA4, на виході якого одержують уніфікований вихідний сигнал датчика газу (Uдг), рівний
UДГ=K(UВП-UПП)=[UBE1+UBE2)-UПE1+UПE2)], В
(4),
де К - коефіцієнт підсилення вимірювального підсилювача, що задається опором резистора R7; при відсутності R7 К=1.
Усі перелічені мікросхеми живляться від одного джерела напругою постійного току ± Uж.
Запропоноване технічне рішення дозволить:
1) підвищити чутливість термокондуктометричного датчика газу у два рази без збільшення кількості термочутливих елементів та при зниженому в два рази струмі живлення, що забезпечить відповідне підвищення надійності датчика;
2) спростити в цілому схему перетворення зміни опорів BE, викликаної зміною вмісту визначуваного компонента в аналізованій газовій суміші, у вихідний електричний уніфікований сигнал напруги постійного струму 0-1 В чи 0-10 В і ін.
3) застосовувати схему ДН із двома термочутливимими елементами (по одному BE і ПЕ) для аналізу газових сумішей, що містять компоненти з значно різними коефіцієнтами теплопровідності, а також, з достатнім для формування необхідного рівня вихідного сигналу датчика діапазоном зміни визначуваного компонента, що значно зменшить розміри й масу блоку чутливих елементів, істотно знизить вартість датчика;
4) спростити процедуру настроювання й ремонту датчика.
Викладений матеріал підтверджує новизну й ефективність моделі термокондуктометричного датчика газу, що заявляється, і доцільність її застосування в складі термокондуктометричних газоаналізаторів.
Текст
1. Багатозондовий прилад нейтронного каротажу для визначення петрофізичних параметрів порід-колекторів, що містить в захисному кожусі стаціонарне джерело швидких нейтронів, два детектори повільних нейтронів, розташованих на різній відстані від джерела по один бік від нього, два детектори надтеплових нейтронів, розташованих на різній відстані від джерела по інший бік від нього, та обладнаний комп'ютеризованою системою реєстрації, формування інтерпретаційних параметрів та інтерпретації каротажних даних, який відрізняється тим, що ближні до джерела детектори повільних і надтеплових нейтронів розташовані на однаковій відстані від джерела і оснащені однотипними лічильниками нейтронів, один із яких оточений фільтром, наприклад, з кад C2 2 (11) 1 3 66155 4 лічильники, за допомогою яких реєструють повільПрилад DNL віжористовують для визначення ні (теплові плюс надтеплові) нейтрони. Якщо напористості колекторів в ускладнених умовах свервколо лічильника розмістити тонкий шар матеріалу дповіїнних досліджень [2]. Зокрема, присутність в (фільтр), що поглинає теплові нейтрони і пропусглинах аномальних поглиначів теплових нейтронів кає в активний об'єм лічильника надтеплові нейтприводить до істотних похибок при визначенні рони (наприклад, із кадмію чи гадолінію), то за нейтронної пористості за допомогою 2ННКт, в той допомогою такого детектора реєструють надтепчас як нейтронна пористість за 2ННКнт пов'язана лові нейтрони. тільки з вмістом водню. Модифікацію стаціонарного нейтронного кароПрилад DMU один із аналогів даного винахотажу (СНК), при якому реєструють надтеплові нейду, характеризується такими ознаками: трони, позначають ННКнт (неігфон-нейгронний - ближні і дальні (відносно джерела нейтронів) каротаж за надтегшовими нейтронами). Модифізонди обох модифікацій (2ННКт і 2ННКнт) оснакацію СНК з реєстрацією повільних нейтронів тращені різнотипними лічильниками нейтронів, диційно називають нейтрон-нейтронним карота- лічильник нейтронів більшого зонда обох можем за тепловими нейтронами (ННКт). Це дифікацій, порівняно з лічильником меншого зонда пов'язано з тим, що при неускладнених умовах має підвищену реєстраційну чутливість (за рахукаротажу кількість зареєстрованих теплових нейтнок збільшеної довжини і діаметра вищого тиску ронів значно перевищує кількість зареєстрованих газу 3He); надтеплових нейтронів. Однак співвідношення між - обидва зонди надтеплових нейтронів мають швидкостями лічби теплових і надтеплових нейтменшу довжину порівняно з відповідними зондами ронів не фіксоване, а залежить від нейтронних і теплових нейтронів геометричних параметрів системи порода Подібна приладу DNL вітчизняна апаратура свердловина - прилад. Зокрема, зі збільшенням в СРК, що була створена ще 1989 року [3], складацій системі сильних поглиначів теплових нейтронів ється з свердловинного приладу, оснащеного (наприклад, хлору, бору, заліза) відносна кількість змінними зондовими пристроями 2ННКт і 2ННКнт. зареєстрованих надтеплових нейтронів, згідно з Ц зондові пристрої в контексті сказаного вище про теорією показань 3Не-детекторів в геологічних прилад DNL можна вважати єдиним зондовим середовищах, що підтверджена експериментальпристроєм 2ННКт+2ННКнт, що містить два детекними даними [1], значно зростає і може досягати тори теплових га два детектори надтегшових ней20-30%. тронів. Обидві модифікації стаціонарних нейтронних Свердловинний прилад СРК з зондовим приметодів (ННКт і ННКнт) в загальній класифікації строєм 2ННКт+2ННКнт вибрано нами в якості провідносяться до методів визначення пористості кототипу. Сучасні припади оснащені також комп'юлекторів. Нейтронні прилади, що призначені для теризованою системою реєстрації, формування визначення пористості порід-колекторів, оснащуінтерпретаційних параметрів та інтерпретацій кають двома просторово рознесеними детекторами ротажних даних. теплових (фактично - повільних) нейтронів або Прилад типу СРК 2ННКт+2ННКнт містить у задвома просторово рознесеними детекторами надхисному стальному кожусі діаметром 89мм і товтеплових нейтронів. Відповідні двозондові прилащиною стінок 9мм стаціонарне Ри-Ве джерело ди часто позначають як 2ННКт і 2ННКнт. швидких нейтронів з виходом 1х107 нейтронів/сек., Двозондові прилади дозволяють застосувати що знаходиться в стальній камері, два детектори спосіб визначення пористості за відношенням поповільних нейтронів типу СНМ-56, розміщених на казань двох зондів (наприклад, меншого до більвідстані Z1=25см і Ζ2=50см (тут довжина зонда Ζі шого), названий способом компенсованого нейт(і=1,2) - відстань від центра джерела до ближнього ронного каротажу (КНК). Використовують дві технічного торця лічильника нейтронів), два, розмодифікації способу КНК - за тепловими (фактичміщених з іншого боку від джерела на відстані но - за повільними) нейтронами (КНКт) і за надте15см і 40см, детектори надтеплових нейтронів, пловими нейтронами (КНКнт). Спосіб КНК дозвооснащених лічильниками того ж типу, а внутрішній ляє значно зменшити (компенсувати) вплив простір між лічильниками, а також між камерою свердловини, апаратурних та інших факторів при джерела і ближніми лічильниками заповнено полівизначенні пористості як за тепловими, так і за амідом (наприклад, капролоном). надтепловими нейтронами. Характерні ознаки зондового пристрою прилаДвозондові прилади 2ННКт і 2ННКнт можуть ду СРК 2ННКт+2ННКнт заключаються в наступнобути об'єднати в єдиний прилад, що містить одне му джерело і два детектори теплових (фактично пові- всі 4 детектори обладнані однотипними лічильних) нейтронів плюс два детектори надтеплових льниками (СНМ-56); нейтронів. Такий прилад створено фірмою - обидва зонди надтеплових нейтронів мають "Schlumbergеr" (США) [2]. До двозондового пріивду меншу довжину (на 10см) порівняно з відповідникомпенсованого нейтронного каротажу за тепломи зондами теплових нейтронів, а різниця між довими нейтронами типу CNL (Compensated Neutron вжиною зондів обох модифікацій однакова (і доріLog) з іншого боку від джерела нейтронів додано внює Ζ=25см); два детектори надтеплових нейтронів. Новий ней- внутрішній простір зондового пристрою запотронний прилад фірми "Schlumbergеr" має марку внено водневмісним матеріалом підвищеної густиDNL (Dual-energy Neutron Log), оскільки реєструни (наприклад, капролоном =1,4г/см3 сповільнюються нейтрони двох енергій — теплових (фактичвальна і поглинальна здатність якого вища, ніж у но повільних) і надтеплових. води), а також великим об'ємом заліза (із-за знач 5 66155 6 ної товщини стінок захисного кожуху і камери джевідрізняються тільки наявністю фільтра (наприрела); клад, кадмієвого) навколо одного з лічильників. Недоліками приладу СРК 2ННКт+2ННКнт є: Таким чином, способом ДІНС віртуально реа) недостатня чутливість індивідуальних зонєструють теплові нейтрони і виключають надтепдів 2ННКт до вмісту хлору (аномального поглиналові нейтрони, що є неінформативними щодо вміча теплових нейтронів) в поровому флюїді., із-за сту аномальних поглиначів (зокрема, хлору). чого прилад СРК-2ННКт практично не використоСпосіб ДІНС можна розглядати як ще одну (третю) вують при розв'язанні задач, пов'язаних з визнамодифікацію стаціонарних нейтронних методів ченням характеру насичення колекторів; нейтрон-нейтронний каротаж за чисто тепловими б) істотний вплив свердловини на показання нейтронами. Ця модифікація реалізується за доближніх зондів обох модифікацій (2ННКт і 2ННКнт) помогою відповідного програмного забезпечення. (особливо за надтепловими нейтронами), із-за Спосіб ДІНС доцільно використати для визнанедостатньої довжини менших зондів (25см і 15см, чення характеру насичення порід-колекторів. Не відповідно), близької до діаметра свердловини дозволяє підвищити чутливість до мінералізації С (бита 20см і більше); при даній пористості kп, лінеаризувати інтерпретав) не завжди достатня статистична точність ційний параметр як функцію С, а також знизити вимірювань, особливо дальнім зондом надтеплограничні значення kп і С при дослідженні колектових нейтронів при середніх і високих пористостях, рів. що разом з недоліком (б) привело до фактичної Метою даного винаходу є підвищення інфорвідмови від використання приладу СРК-2ННКнт; мативності і індуктивності стаціонарного нейтронг) значна реакція на відхилення приладу від ного каротажу шляхом створення єдиного багатостінки свердловини (standoff), що приводить до зондового приладу що фактично містить в собі три істотних похибок при визначенні пористості; зондові пристрої - 2ΗΗКт 2ННКнт і ДІНС, а також д) зменшена величина радіуса зони досліпокращення геофізичних характеристик приладу дження пластів-колекторів (глибинність) із-за висошляхом вибору відповідних довжин зондів і їхніх кого вмісту водню в зондовому пристрої приладу. детекторів і доцільного вибору матеріалу, що заПоряд з визначенням пористості, значний повнює внутрішній простір зондового пристрою. практичний інтерес також має використання комТакий прилад можна умовно позначити як 2ННКплексу стаціонарних нейтронних методів і для роДІНС. зв'язання задач, пов'язаних з характером насиРозв'язання названих задач досягається тим, чення порового флюїду (вода, нафта, їх суміш), та що багатозондовий прилад, який містить в захисдля визначення літологічних особливостей колекному кожусі стаціонарне джерело швидких нейтторів за відмінністю їх нейтронних характеристик. ронів, два детектори повільних нейтронів, розтаВизначення характеру насичення колекторів шованих на різних відстанях від джерела по один основане на тому, що мінералізована вода, яка бік від нього, два детектори надтеплових нейтронасичує пори, містить хлор - аномальний поглинач нів, розташованих на різних відстанях від джерела теплових нейтронів, тоді як нафта в своєму складі по інший бік від нього, має час таїні суттєві ознаки. не містить аномальних поглиначів. 1) ближні до джерела детектори повільних і Для підвищення чутливості стаціонарних нейнадтешювих нейтронів розташовані на однаковій тронних методів до поглинальних параметрів гірвідстані від джерела і оснащені однотипними лічиських порід нами раніше розроблено спосіб нейтльниками нейтронів (наприклад, СНМ-56), один із рон-нейтронного каротажу та пристрій для його яких оточений фільтром (наприклад, із кадмію); здійснення [4]. Запропонований підхід можна на2) дальні детектори повільних і надтеплових звати способом двоканальної інтегральної нейтнейтронів оснащені лічильниками з більш високою ронної спектрометрії (спосіб ДІНС). Показання реєстраційною чутливістю (наприклад, CFM-18); відкритого детектора (1-й канал реєстрації) одноз3) дальній детектор надтеплових нейтронів начно зв'язані з інтегральним спектром повільних розміщено ближче до ближнього детектора (порів(теплових плюс надтеплових) нейтронів., а поканяно з відповідною відстанню між детекторами зання детектора, оточеного кадмієвим фільтром повільних нейтронів); (2-й канал) - з інтегральним спектром надтеплових 4) ефективність реєстрації дальнього детектонейтронів [1]. Спосіб ДІНС полягає у використанні ра надтеплових нейтронів підвищена шляхом розрізниці показань детектора повільних і детектора міщення між лічильником і кадмієвим фільтром надтеплових нейтронів, що зареєстровані в однаводневмісного матеріалу (наприклад, капролону) кових умовах вимірювань. Ця, так звана кадмієва оптимальної товщини (яка забезпечує максимальрізниця має фізичний зміст швидкості лічби чисто ну для даних умов швидкість лічби); теплових нейтронів. Останні більш чутливі до пог5) внутрішній простір приладу заповнений малинальних параметрів колекторів порівняно з потеріалом, що слабо сповільнює і слабо поглинає вільними нейтронами, що реєструються відкритинейтрони (наприклад, алюмінієм); ми (без кадмієвого фільтра) детекторами. 6) захисний кожух при достатніх для провеІстотними ознаками пристрою ДІНС, що викодення каротажу механічних параметрах (термобаристані в даному винаході, є наступні: рична міцність, зносостійкість і т. д.) має мінімаль- однакова довжина зондів для реєстрації пону здатність до поглинання нейтронів. вільних і надтеплових нейтронів, що реалізується Прилад споряджено комп'ютеризованою сисза допомогою симетричного (відносно джерела) темою реєстрації формування інтерпретаційних розміщення однотипних лічильників нейтронів; параметрів та інтерпретації каротажних даних. - детектуючі системи обох симетричних зондів Розглянемо більш детально пп.(1)-(6) суттєвих 7 66155 8 ознак даного винаходу. ником. Для найбільш ефективної реєстрації нейтПункт (1) є необхідним і достатнім для реаліронів товщина стінок "пастки" повинна бути оптизації способу ДІНС в усіх варіантах конкретного мальною, що залежить від параметрів детектуючої втілення даного винаходу. системи. Ця оптимальність пов'язана з тим, що Пункт (2) має подвійний позитивний зміст: з при занадто великій товщині стінок "пастки" нейтодного боку дальні детектори з більшою чутливісрони самопоглинаються в водневмісному матеріатю (порівняно з ближніми) збільшують швидкість лі, а недостатня товщина стінок не дозволяє їм лічби на відносно великих відстанях від джерела ефективно сповільнитись до теплових енергій. нейтронів, що дозволяє зменшити статистичні поОптимальну товщину "пастки" встановлюють для хибки вимірювань і (або) збільшити швидкість казаданих умов емпіричним шляхом. ротажу, а з іншого боку дозволяють підвищити Пункт (5) має принципове значення у зв'язку з чутливість способів КНКт і КНКнт до пористості. тим, що він служить концептуальною основою Підвищення чутливості до пористості поважаконструкції приладів типу 2ННК-ДІНС не з такими факторами. При конкретному втіленні Відомо, що ефективний радіус зони дослівинаходу для обох менших зондів можна викорисдження (Rдосл) пласта-колектора залежить від потати лічильники типу СНМ-56, а для обох більших ристості (водневмісності), нейтронопоглинальних - типу СНМ-18. Лічильники СНМ-56 і СНМ-18 мапараметрів і довжини зонда (див. наприклад, [1]. ють однаковий діаметр (32мм) і однаковий тиск де радіус циліндрично] моделі пласта характеригазу 3Не (4атм), але різну довжину активного об'єзує глибинність дослідження). Чим менші порисму (відповідно 8 і 26см). В середовищі з великим тість (водневмістність) і мінералізація (поглинанвмістом водню (високопористий колектор) поле ня), і чим більша довжина зонда, тим більший нейтронів з відстанню спадає різко і тому фактичрадіус зони дослідження. Наприклад, згідно нашим но "працює" весь активний об'єм ближнього лічиоцінкам, при пористості пісковику 1% і 40% радіус льника і відносно невеликий активний об'єм біля зони дослідження за тепловими нейтронами ближнього торця дальнього лічильника Тому довRтдосл=63см і 37см, відповідно (довжина зонда жина детектора і пов'язана з нею чутливість у Ζ=60см, Pu-Ве джерело, детектор СТМ-56) цьому випадку не так важливі (відношення швидРеальній системі порода - свердловина - прикостей лічби меншого до більшого зонда В=Імз/Ібз лад (ПСП) можна "приписати" деяку ефективну слабо залежить від довжини лічильників). На відпористість і мінералізацію. Вплинути на ш ефектиміну від попереднього випадку, в середовищі з вні параметри можна тільки через нейтронні і геомалим вмістом водню (низькопористий колектор) метричні характеристики приладу (який, до того ж, поле нейтронів з відстанню спадає повільно, тому с "найближчою зоною" і тому має значний вплив "працює" весь активний об'єм обох лічильників і на вимірювання в системі ГХП), оскільки параметзавдяки значній довжині дальнього лічильника ри свердловини і пласта при каротажі апріорі завідношення В має меншу величину, ніж у випадку, дані. коли в дальньому зонді знаходиться детектор Заміна водневмісної речовини у вільному від СНМ-56. лічильників і інших конструктивних елементів внуТаким чином, завдяки більшій довжині (більшій трішньому просторі приладу на матеріал, що слачутливості) лічильника дальнього зонда зростає бо сповільнює і слабо поглинає нейтрони і одноінтервал значень Д і тим самим покращується чутчасно добре їх розсіює (наприклад, алюміній) ливість способу КНК до пористості. призводить до істотного збільшення радіуса зони Зауважимо, що лічильники нейтронів дальніх дослідження гірських порід із-за ефективного змезондів з посиленою чутливістю не обов'язково поншення водневмісності системи ПСП. винні бути однотипними (тоді як для лічильників Використання в приладі матеріалу з вказаниближніх зондів ця умова є необхідною). ми властивостями дозволяє (альтернативно чи з Пункти (3) і (4) мають істотне практичне знавідповідною "вагою"): чення, оскільки сприяють значному підвищенню - зменшити статистичні похибки вимірювань; швидкості лічби дальнього детектора надтепловнх - відповідно збільшити швидкість каротажу; нейтронів - збільшити довжину зондів, що знову ж таки Зменшення відстані між детекторами надтепризводить до збільшення глибинності дослідженгаювих нейтронів (п.(3)) в даному випадку рівносиня; льне укороченню довжини більшого зонда (на ве- зменшити вплив свердловини; личину, наприклад, ~5-15см порівняно з довжиною - практично ліквідувати реакцію приладу на йовідповідного зонда повільних нейтронів). Це значго відхилення від стінки свердловини; но збільшує швидкість лічби дальнього детектора - підвищити чутливість показань до мінералінадтеплових нейтронів і відповідно зменшує стазації флюїду. тистичні похибки, що особливо важливо при відноBсі ці переваги мають експериментальне підтсно високих пористостях. вердження (деякі результати будуть приведеш Згідно п.(4), водневмісний матеріал (що грає нижче). роль нейтронної "пастки") розміщено між кадмієЗазначимо, що матеріал заповнювача вільного вим фільтром і циліндричним балоном лічильника об'єму приладу впливає, разом з вибраними довФізична суть нейтронної 'пастки" наступна. Надтежинами зондів та їх детекторами, на градуювальну плові нейтрони з енергією вище 0,5еВ проходять характеристику приладу. Наприклад, залежність крізь кадмієвий фільтр, сповільнюються до теплоінтерпретаційного параметру КНК від пористості вих енергій в водневмісному матеріалі і мають може бути апроксимована в певному (достатньо високу ймовірність бути зареєстрованими лічильширокому) інтервалі пористості лінійною функцією, 9 66155 10 параболічною, логарифмічною і ш.). Вплинути на тип функціональної залежності можна, зокрема, NCd (C) NCd (0) NCd (C) шляхом використання набору коротких циліндрів з NCd (0) (1) різними нейтронними властивостями (наприклад, циліндрів із алюмінію і капролону висотою ~5-10см де і діаметром, рівним внутрішньому діаметру приладу), що заповнюють вільний внутрішній об'єм приIepiCd(k п , ZМЗ ) ладу і розташовані у вибраному експериментальNCd NCd (C, k п , ZМЗ ) ним шляхом просторовому порядку. D Cd (C, k п , ZМЗ ) (2) Пункт (6) також має практичний зміст, оскільки заміна товстостінного стального захисного кожуха Тут kп - пористість колектора; на кожух із матеріалу, що слабо поглинає нейтроZM3 [см] - довжина менших зондів (як за повіни і має потрібні конструкційні параметри (наприльними, так і за надтепловими нейтронами); ця клад, із алюмінію, цирконію), сприяє підвищенню довжина, згідно способу ДІНС, виби|зається однашвидкості лічби нейтронів (що рівнозначно відпоковою для обох менших зондів приладу 2ННКвідному збільшенню потужності джерела). ПроміДІНС; жним вирішенням є зменшення товщини стінок ІеріCd [імп/хв] - швидкість лічби надтеплових стального кожуха до мінімальної (при одночасному (епікадмієвих) нейтронів, що безпосередньо рейого зміцненні відповідним технологічним шляєструється 3Не-лічильником, оточеним кадмієвим хом). фільтром, і яка не залежить від мінералізації паІлюстративний матеріал до винаходу предстарового флюїду; влено на Фіг.1-6. Dcd [імп/хв] - різниця показань відповідних деФіг.1 і 2 показують залежність вибраного інтетекторів повільних і надтеллових нейтронів, зареєрпретаційного параметру NCd способу ДІНС від строваних в однакових \мовах вимірювань (кадмімінералізації насичуючого флюїду С Параметр єва різниця), що фактично є швидкістю лічби чисто NCd(C) визначається як відносна зміна кадмієвого теплових нейтронів: відношення NCd на інтервалі мінералізації (0, С): IT (C, kп, ZМ,З ) DCd(C, kп, ZМ,З ) Iпов (C, kп, ZМ,З ) ІepiCd(kп, ZМ,З ) ; Іпов [імп/хв] - швидкість лічби повільних нейтронів, що безпосередньо реєструється відкритим (без кадмієвого фільтра) 3Не-лічильником. Нa Фіг.1 приведені експериментальні результати, отримані в ВАТ "Дослідно-конструкторське бюро геофізичного приладобудування" (ДКБ ГЦ м.Київ) на повномасштабній фізичній моделі пласта вапняка пористістю kп=44%, перетнутого свердловиною діаметром 216мм. Модель пласта насичено спочатку прісною водою, що за нейтронними властивостями відповідає нафті, а потім - мінералізованою водою (розчином солі NaQ різної концентрації CNaCl, г/л). Макет приладу типу БНК-ДІЕС діаметром 89мм і товщиною стінок захисного стального кожуха 5мм оснащено Pu-Be джерелом нейтронів з розміщеними по один бік від нього детекторами повільних нейтронів (лічильники СНМ-56), а по інший бік, симетрично - детекторами надтеплових нейтронів з лічильниками того ж типу, оточеними кадмієвим фільтром; вільний простір зондової частини приладу заповнено капролоном. Шифр кривих на Фіг.1: 1 - необсаджена свердловина, заповнена водою тієї ж мінералізації, що і поровий флюїд; 2 - обсаджена свердловина, в колоні мінералізована вода; 3 - обсаджена свердловина, в колоні прісна вода Як видно з Фіг.1, інтерпретаційний параметр NCd є прямо пропорційний мінералізації порового флюїду. Коефіцієнт пропорційності, що характеризує чутливість способу ДІНС до мінералізації, залежить від діаметра свердловини, її конструкції і заповнення. (3) Фіг.2 демонструє розрахункову залежність NCd від С для пластів вапняка різної пористості, пересічених свердловиною. Із Фіг.2 видно, що чутливість до мінералізації флюїду задовільна і при відносно малих пористостях. Φіг.3 ілюструє експериментальні залежності інтерпретаційного параметра А від пористості К вапняка (dсв 20см) для ігриладів різних типів. А саме: прилад (1) - макет приладу 4ННКт+4ННКнт (ДКБ ΓП), всі 8 зондів якого оснащено лічильниками нейтронів СНМ-56, в детекторах надтеплових нейтронів між лічильниками і кадмієм - капролон, а вільний внутрішній об'єм заповнено апюмінієм; прилад (2) - прилад СРК-2ННКх: в обох зондах лічильники СНМ-56; прилад (3) - макет двозондового приладу типу РКС-3 (НПФ "Геофізика", Уфа): менший зонд оснащено лічильником СНМ-56, більший зонд - лічильником СНМ-18. Інтерпретаційний параметр А способу КНК визначається, згідно [3], як відношення показань меншого зонда до показань більшого зонда, нормоване на обернене відношення показань цих зондів у прісній воді: A(k п ) К 0Імз (k п ) / IБЗ (k п ), К 0 (В) (В) І /І . БЗ МЗ (4) Шифр кривих Фіг.3: 1 – А1/знт - нормоване відношення швидкості лічби надтеплових нейтронів 1-го зонда до 3-го (Z1=16см, Z3=46см), прилад (1); 2 – Α1/4т — нормоване відношення швидкості лічби теплових нейтронів 1-го зонда до 4-го (Z1=16см, Z4=61см ), прилад (1); 3 - А1/2т - нормоване відношення швидкості лі 11 66155 12 чби теплових нейтронів меншого зонда до більшонейтронів 4, яке розташоване в стальній камері 5, го (Z1=25см, Z2=50см), прилад (2); два просторово-рознесені детектори повільних 4 - А1/2т — нормоване відношення швидкості нейтронів з лічильниками 6 і 7, два простороволічби теплових нейтронів меншого зонда до більрознесені детектори надтеплових нейтронів з лішого (Z1=30см, Z2=60см), прилад (3). чильниками 8 і 9 по інший бік від джерела 4. Із Фіг.3 видно, що градуювальні криві апроксиБлижні (відносно джерела нейтронів 4) детекмуються різними функціями - в залежності від дотори повільних і над теплових нейтронів оснащені вжини зондів, використаних лічильників, заповненоднотипними 3Не-лічильниками нейтронів 6 і 8 ня внутрішнього простору зондової частини (наприклад, СНМ-56), які розташовані на однаковій конкретного приладу, інтервалу пористості. Перевідстані Z2 від джерела 4; лічильник 8 оточений вагу можна віддати приладу (3) типу РКС оснащекадмієвим фільтром 10, повітряні "вікна" 11 напроному лічильником СНМ-56 на меншому зонді і літи активного об'єму лічильників 6 і 8 однакові для чильником СНМ-18 на більшому зонді, при обох ближніх детекторів. вибраній довжині зондів така система має вищу В даному конкретному втіленні винаходу дачутливість до пористості, порівняно з приладом (2) льні детектори повільних і надтеплових нейтронів типу СРК, і зручну (лінійну) градуювальну залежоснащені однотипними 3Не-лічильниками нейтроність в широкому інтервалі пористості. нів 7 і 9 (наприклад, СНМ-18), які мають значно На Фіг.4 представлені експериментальні ребільшу довжину порівняно з ближніми лічильниказультати, отримані в ДКБ ГП на моделі пласта ми 6 і 8 при однаковому з ними діаметрі. Дальній вапняки пористістю 44% (dCB=216мм) за допомолічильник повільних нейтронів 7 розташований на гою макетів двох приладів (1 і 2) 4ННКнт діаметвідстані Ζ2 від джерела нейтронів 4, дальній лічиром 89мм (лічильники СНМ-56, Ри-Ве джерело льник 9 детектора надтеплових нейтронів розтанейтронів потужністю 1х107 нейтр/сек): шований на відстані Z3 (
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMultiprobe neutron logging device for determining petrophysical parameters of collector rocks
Автори англійськоюKulyk Volodymyr Vasyliovych, Zvolskyi Stanislav Tymofiiovych
Назва патенту російськоюМногозондовое устройство нейтронного каротажа для определения петрофизических параметров коллекторных горных пород
Автори російськоюКулик Владимир Васильевич, Звольський Станислав Тимофеевич
МПК / Мітки
МПК: G01V 5/00
Мітки: визначення, нейтронного, каротажу, прилад, параметрів, петрофізичних, порід-колекторів, багатозондовий
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-66155-bagatozondovijj-prilad-nejjtronnogo-karotazhu-dlya-viznachennya-petrofizichnikh-parametriv-porid-kolektoriv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Багатозондовий прилад нейтронного каротажу для визначення петрофізичних параметрів порід-колекторів</a>
Попередній патент: Спосіб одержання зразків з відфільтрованої або леткої золи
Наступний патент: Пристрій компенсації однофазних ємнісних струмів замикання та обмеження внутрішніх перенапруг у високовольтних мережах
Випадковий патент: Пластикова пляшка зі змінним об'ємом корпусу