СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА И УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА
METHOD OF TESTING INSTRUMENTS OF RADIO-ACTIVE LOGGING AND INSTALLATION FOR TESTING INSTRUMENTS OF RADIO-ACTIVE LOGGING

Изобретение относится к области калибровки радиоактивной аппаратуры, в частности - к калибровке геофизических приборов радиоактивного каротажа.
Известен способ определения функции отклика каротажных датчиков с помощью многоточечной калибровки (GB, №2384856, G01V 5/14, 2004 г.), предусматривающий излучение первого сигнала в первое калибровочное вещество, расположенное вблизи от датчика, измерение первого отклика датчика на первый сигнал, излучение второго сигнала во второе калибровочное вещество, расположенное вблизи датчика, измерение второго отклика датчика на второй сигнал и определение функции отклика на основе первого и второго отклика. В качестве первого и второго калибровочных веществ используются алюминий и магний. Одним из калибровочных веществ может применяться также полимерный стержень либо воздух.
Достоинством данного способа является широкий выбор калибровочных веществ, однако при этом все калибровочные вещества должны обладать высокой чистотой материала. Кроме того, точность калибровки известным способом определяется размерами калибровочного вещества. Объем вещества должен превышать 3-4 длины свободного пробега нейтронов калибруемого датчика, при этом ограничение объема калибровочного вещества может исказить результат измерений за счет отрицательного влияния краевого эффекта.
Известна система для калибровки и регулировки качества прибора нейтронного каротажа (США, №4945233, G01V 5/10, 1991 г.). Известное устройство содержит цилиндр, заполненный водным раствором, обладающим свойствами замедлять и поглощать нейтроны. Внутри цилиндра расположен удлиненный трубчатый элемент, в который помещают каротажный прибор. Трубчатый элемент имеет определенный диаметр, соответствующий первой эталонной калибровочной величине для каротажного прибора. В трубчатый элемент с размещенным внутри него каротажным прибором избирательно вводятся стержни различного диаметра для имитации нескольких различных калибровочных величин.
Известная система обладает высокой точностью калибровки, поскольку обеспечивает возможность точного расчета параметров калибровочного вещества.
Однако при реализации калибровки каротажного прибора данным способом возникают сложности в осуществлении ввода различных стержней при работающем источнике быстрых нейтронов.
Известны способ и устройство для контроля выходного излучения импульсных источников нейтронов (США, №6754586, G01V 5/101, 2005 г.), взятые за прототип. Известный способ предусматривает измерение частоты импульсов и скорости их затухания при включенном источнике нейтронов с использованием внешнего детектора контроля и извлечение индикатора мощности источника нейтронов по результатам измерений. Установка для реализации известного способа представляет собой корпус, в который вставляется импульсный источник нейтронов, детектор контроля, расположенный рядом с корпусом на определенном расстоянии от источника, и размещенный в корпусе блок управления источником нейтронов и детектором.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение поверки аппаратуры радиоактивного каротажа в полевых условиях без использования в своем составе ампульных источников нейтронного излучения и гамма-излучения и повышение производительности работ по поверке данного типа приборов.
Поставленная задача решается следующим образом.
По способу тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа, включающему операцию измерения частоты импульсов излучения при включенном источнике быстрых нейтронов с использованием детектора контроля, расположенного рядом с источником, измерение скорости затухания при включенном источнике быстрых нейтронов с использованием того же детектора и получение информации о мощности поля наведенной гамма-активности на основе результатов измерения, согласно изобретению посредством управления частотой запуска излучателя быстрых нейтронов задают режим, обеспечивающий необходимый активационный фон медленных нейтронов/наведенного гамма-излучения радиационного излучения в камере с тестируемым прибором; перемещая тестируемый прибор относительно мишени излучателя быстрых нейтронов, производят регистрацию зависимости количества импульсов в контролируемом канале тестируемого прибора от расстояния между тестируемым прибором и мишенью излучателя быстрых нейтронов/наведенного гамма-излучения, и далее параметры наведенной гамма-активности, зарегистрированные тестируемым прибором, посредством блока телеметрии передают по системе связи к компьютеру, где сравнивают с заданным режимом.
Установка для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа, содержащая корпус в виде цилиндра для размещений внутри тестируемого прибора, заполненный водным раствором, обладающим свойством замедлять и/или поглощать нейтроны, согласно изобретению дополнительно снабжена установленной в камере автоматически управляемой транспортной системой для размещения на ней тестируемого прибора и устройством, содержащим преобразователь потока медленных нейтронов/наведенного гамма-излучения, генератор быстрых нейтронов/наведенного гамма-излучения, блок телеметрии и блок управления, координирующий работу преобразователя потока медленных нейтронов/наведенного гамма-излучения с генератором быстрых нейтронов/наведенного гамма-излучения и тестируемым прибором и связанным посредством блока телеметрии с линией связи компьютера, при этом тестируемый прибор подключен к блоку телеметрии.
В качестве водного раствора, обладающего свойством замедлять и поглощать нейтроны, использован водородосодержащий материал или вещество, способное замедлять поток нейтронов до тепловых энергий.
Предложенное техническое решение имеет следующие отличительные особенности и преимущества по сравнению с известными:
- предложенный способ тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа обеспечивает возможность проведения оперативного контроля основных параметров радиоактивного прибора непосредственно в полевых условиях;
- предложенный способ обеспечивает возможность проведения тестирования радиоактивного прибора без применения ампульных источников нейтронного и гамма-излучения, как у известных, что исключает необходимость дополнительных затрат на обеспечение их биологической и транспортной защиты в процессе транспортировки и обслуживания;
- конструкция установки для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа обеспечивает возможность дистанционного управления процессом, то есть обеспечивает биологическую защиту окружающей среды и обслуживающего персонала от воздействия радиоактивного излучения, что значительно упрощает работу с тестируемыми приборами и повышает производительность проводимых работ;
- конструкция установки для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа предложенным способом обеспечивает возможность тестирования радиоактивных приборов различного назначения, поскольку обеспечивает создание как потока медленных нейтронов, так и наведенного гамма-излучения и обеспечивает формирование информации о мощности поля нейтронов или наведенной гамма активности соответственно.
На чертеже представлена функциональная схема установки для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа.
Установка для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа содержит цилиндрический корпус 1 с водородосодержащим веществом 2, способным замедлять поток нейтронов до тепловых энергий или поглощать нейтроны (в данном случае - полиэтилен). В корпусе 1 установлена автоматически управляемая транспортная система 3 для размещения на ней тестируемого прибора (на чертеже не показан) и устройство, содержащее преобразователь потока медленных нейтронов 4 в виде первичного преобразователя 5 на основе кристалла NaI, активированного теллуром, фотоумножителя 6 и усилителя-ограничителя 7 для регистрации гамма-квантов определенной энергии; генератор быстрых нейтронов 8 в виде блока питания нейтронной трубки 9, накопителя энергии 10 и излучателя 11 быстрых нейтронов энергией 14 МэВ; блок телеметрии 12, подключенный к тестируемому прибору и к блоку питания нейтронной трубки 9 генератора быстрых нейтронов 8; и блок управления 13, координирующий работу преобразователя потока медленных нейтронов 4 с генератором быстрых нейтронов 8 и тестируемым прибором и связанный посредством блока телеметрии 12 по линии связи 14 с компьютером.
На практике предложенный способ тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа осуществляется следующим образом.
Поверочную установку размещают на достаточно удаленном расстоянии (порядка 100-400 метров) от компьютера с оператором и посредством геофизического кабеля подключают к регистратору. Тестируемый радиоактивный прибор на транспортной системе 3 размещают внутри цилиндрического корпуса 1 на фиксированном расстоянии от мишени генератора быстрых нейтронов 8 и подключают к блоку телеметрии 12. В блок управления 13 вводят максимальные значения параметров по чувствительности и динамическому диапазону изменений скорости счета квантов в канале преобразования, подлежащие регистрации в канале тестируемого прибора. Оператором посредством блока телеметрии 12 осуществляется включение блока питания нейтронной трубки 9 генератора быстрых нейтронов 8 и через блок управления 13 производится запуск генератора быстрых нейтронов 8. Генератор быстрых нейтронов 8 формирует нестационарное поле быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ. Посредством излучателя 11 генератором быстрых нейтронов 8 производится формирование поля тепловых нейтронов и активация водородосодержащего вещества 2. Информация о мощности поля наведенной гамма-активности регистрируется тестируемым прибором и посредством блока телеметрии 12 передается в блок управления 13, где сравнивается с заранее заданными параметрами. При совпадении значений параметров, регистрируемых тестируемым прибором с заранее заданными, работа генератора быстрых нейтронов 8 останавливается. Автоматически перемещая в корпусе 1 тестируемый прибор на транспортной системе 3 относительно мишени генератора быстрых нейтронов 8, цикл измерений повторяют, регистрируя при этом зависимость количества импульсов контролируемого канала тестируемого прибора от расстояния между мишенью генератора быстрых нейтронов 8 и тестируемым прибором. По данной зависимости рассчитывают чувствительность канала тестируемого прибора. Полученную характеристику заносят в базу данных компьютера.
В процессе последующей эксплуатации данного радиоактивного прибора периодически производят его поверку и сравнение с рассчитанной ранее характеристикой, имеющейся в базе данных компьютера. В случае отклонения полученной характеристики от характеристики, зарегистрированной в базе данных компьютера, отправляют данный радиоактивный прибор в ремонт.
Поскольку данная установка для тестирования аппаратуры радиоактивного каротажа обеспечивает возможность работы как с нейтронным, так и гамма-излучением, предложенным способом можно тестировать радиоактивные приборы самого различного назначения с учетом их индивидуальных характеристик.