Магнитный экран скважинных геофизических приборов

3
Полезная модель относится к аппаратуре геофизического исследования скважин, а конкретно для нейтронного гамма-каротажа. В данном типе аппаратуры блок детектора, как правило, состоит из сцинтилляционного кристалла (типа NaI, BGO, LaBr, СsI и др.), соединенного с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Сцинтилляционный кристалл выполняет функцию регистратора гамма-квантов, а ФЭУ преобразует энергию фотона в энергию электрона с необходимым коэффициентом усиления. Во время эксплуатации на данную аппаратуру действует внешнее магнитное поле со стороны самой скважины (магнитное поле обсадной колонны, породы и др.) уровнем до 100 Э, что вызывает сбои в работе ФЭУ и, следовательно, всей регистрационной части аппаратуры, в связи с чем требуется система экранировки ФЭУ.
Известен такой способ экранировки, как использование специального корпуса для электронных приборов, в который устанавливают электронную аппаратуру, выполненного в виде многослойных экранов из комбинации магнитных и немагнитных слоев. Благодаря специально подобранным слоям, осуществляется достаточно высокая эффективность экранирования электромагнитного излучения. Патент РФ № 2295207, H05K 5/06, 10.03.1997. Недостатком данного экрана являются большие габариты, вес, сложность создания такого корпуса и сложность встраивания корпуса в каротажную аппаратуру.
Известен также защитный экран от воздействия электромагнитного излучения, выполненный в виде многослойного пакета, включающего изоляционные отражающие электромагнитное излучение чередующиеся слои и расположенные между ними поглощающие электромагнитное излучение слои. Патент РФ № 2234176, Н01Q 17/00, 27.02.2004. Недостатком данного экрана является сложность создания и нанесения таких слоев и недостаточная защита таким экраном от электромагнитного излучения.
магн
немагн
магн
немагн
Известен многослойный электромагнитный экран, который выполняется в виде покрытия из последовательно нанесенных магнитных и немагнитных слоев, при этом толщина немагнитного слоя выбирается в пределах 1–25 мкм, толщина магнитного слоя выбирается в пределах 6–250 мкм, при этом суммарная толщина магнитных слоев составляет 300–500 мкм, общее количество магнитных и немагнитных слоев находится в пределах 3<N+N<99, при этом N=N+1. Патент РФ № 2474890, МПК G12B 17/02, H05K 9/00, H05K 5/06, 27.05.2011. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком экрана являются сложность в изготовлении и краевые эффекты, поскольку в аппаратуре из-за элементов крепежа данный экран возможно установить только на всю длину ФЭУ, поэтому с торцов ФЭУ остаётся не защищен от проникновения магнитного поля. Кроме того, данные экраны обеспечивают эффективную экранировку от магнитных полей уровня до 3 Э, что не достаточно для скважинных условий (100 Э).
Задачей и техническим результатом является повышение устойчивости аппаратуры к магнитным полям.
Технический результат достигается тем, что в блоке детектора, состоящем из корпуса, в котором размещены сцинтилляционный кристалл и ФЭУ, помещённые в электромагнитный экран, магнитный экран включает несколько слоёв ленты из магнитомягких сплавов общей толщиной 0,5–1,5 мм, намотанной на всю длину ФЭУ, и корпус, представляющий собой цилиндр из стали с высокой магнитной проницаемостью с толщиной стенки 2–10 мм.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже представлена конструкция блока детектора, где 1 – ФЭУ, 2 – сцинтилляционный кристалл, 3 – слои лент, 4 – пружина, 5 – корпус, 6 –винт, 7 –гайка, 8 – опорные кольца и крепёжные втулки.
Блок детектора для аппаратуры геофизического исследования скважин содержит размещенные внутри корпуса 5 ФЭУ 1 с намотанной на него в несколько слоёв лентой 3 из магнитомягких сплавов общей толщиной 0,5–1,5 мм, сцинтилляционный кристалл 2, пружину 4, опорные кольца и втулки 8. Кристалл 2 поджат винтом 6, который законтрен гайкой 7. Корпус 5 представляет собой цилиндр с толщиной стенки 2–10 мм, выполненный из стали с высокой магнитной проницаемостью.
Сущность полезной модели заключается в том, что в блоке детектора используется корпус из стали с высокой магнитной проницаемостью, в котором размещён ФЭУ со сцинтилляционным кристаллом. В этом случае корпус обеспечивает одновременно механическую защиту сцинтилляционного кристалла и ФЭУ и экранировку от внешних магнитных полей, замыкая на себя внешнее магнитное поле скважины и не пропуская его внутрь. При такой конструкции из-за удалённости ФЭУ от торцов корпуса значительно снижается влияние краевых эффектов внешнего магнитного поля. Наличие на ФЭУ лент из магнитомягких сплавов обеспечивает дополнительную его экранировку. Такое решение позволяет обеспечить эффективную экранировку ФЭУ от внешних магнитных полей скважины без внесения существенных изменений в конструкцию блока детектора.
Также роль магнитного экрана ФЭУ может выполнять прочный корпус геофизической аппаратуры, изготовленный из стали с высокой магнитной проницаемостью.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволят повысить устойчивость аппаратуры к магнитным полям уровня 100 Э и выше.