УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ
DEVICE FOR CALIBRATION OF BOREHOLE INSTRUMENTATION

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры.
Известен прибор плотностного каротажа, содержащий корпус с коллимационными отверстиями напротив источника, рычаг для прижатия прибора, обеспечивающий усилие, достаточное для прижатия прибора со стороны коллимационных отверстий к одной из стенок скважины. Патент Российской Федерации №2105331, МПК: G01V 5/12, 1998 г. Устройство сложно в изготовлении и предназначено для однопараметрового исследования.
эф
Известно устройство для калибровки аппаратуры плотностного и литоплотностного каротажа в виде полупластов, содержащее три калибра с известной плотностью материала ρ и эффективного атомного номера Z. Каждый калибр представляет собой плиту, вдоль продольной оси которой выполнен цилиндрический паз, поперечный размер которого чуть больше (в идеале практически равен диаметру) охранного кожуха прибора. Калибруемый прибор укладывают в паз коллиматорами вниз. Измерения проводят в каждом калибре, получают три информационных сигнала, соответствующих плотности материала калибра. Известны калибры из алюминия марки АДО, B95 и пластин магния. С.Б. Миндяров. Новый подход к градуировке и калибровке аппаратуры плотностного гамма-гамма каротажа. Научно-технический вестник «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 204. С.85-91. Недостатком устройства является то, обязательное соответствие паза диаметру прибора. Излучение от источника в этом случае попадает в образовавшийся зазор, что приводит к погрешности измерений. В процессе измерений прибор с источником гамма-квантов находится на воздухе и радиационно воздействует на персонал. Технология изготовления указанных выше калибров трудоемка и дорога.
Наиболее близким техническим решением для калибровки аппаратуры, приближенным к реальным условиям измерений, является использование калибров в виде цилиндрического корпуса 1 (фиг.3), заполненного породой и пересеченных скважиной, обсаженной тонкой стеклопластиковой трубой 2, расположенной вдоль его продольной оси и заканчивающейся зумпфом 3. Гулин Ю.А. Гамма-гамма метод исследования нефтегазовых скважин. М.: Недра, 1975. 160 с. Недостатком устройства является необходимость иметь столько калибров, сколько точек мы планируем использовать при калибровке аппаратуры. Кроме того, после измерения в одном калибре прибор необходимо вынимать и переносить в другой калибр, не вынимая источника гамма-излучения, что также приводит к нежелательному радиационному воздействию на персонал.
Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия процесса калибровки скважинной аппаратуры плотностного и литоплотностного гамма-гамма каротажа, экономичности и уменьшения радиационной нагрузки на персонал.
эф
Технический результат достигается тем, что в устройстве для калибровки скважинной аппаратуры плотностного и литоплотностного гамма-гамма каротажа в виде насыщенной модели пласта, содержащем цилиндрический корпус, заполненный материалом породы и пересеченный скважиной в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы, расположенной вдоль его продольной оси и заканчивающейся зумпфом, в корпусе радиально установлены, по крайней мере, две вертикальные перегородки, герметично соединенные со стенкой корпуса, его днищем и стеклопластиковой трубой, образуя изолированные друг от друга контейнеры, каждый из которых заполнен материалом породы с заданными плотностью ρ и эффективным атомным номером Z.
В одном из контейнеров установлен металлический экран, толщиной 0,8-1,5 мм, с поперечным сечением в форме дуги, плотно прилегающий к стеклопластиковой трубе, внутренний диаметр экрана равен внешнему диаметру тонкостенной стеклопластиковой трубы, а высота равна высоте этой трубы, при этом плотность материала породы ρ в этом и одном из соседних контейнеров одинакова.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-6.
На фиг.1 схематично представлен стандартный прибор для каротажа скважин, где: 1 - устройство в сборе, 2 - прижимное устройство для прижатия устройства коллимационными отверстиями к стенке скважины.
На фиг.2 представлен внешний вид полупласт калибра из алюминия марки АДО, B95 и пластин магния и алюминия.
На фиг.3 представлен продольный разрез устройства по прототипу, где: 3 - корпус; 4 - тонкостенная стеклопластиковая труба; 5 - зумпф.
1
эф1
2,
3
эф2
эф3
На фиг.4 схематично представлен поперечный разрез корпуса 3, где: 6 - перегородки; 7 - поочередные положения устройства; ρ и Z - плотность и эффективный атомный номер одного материала породы, ρ ρ и Z, Z - плотность и эффективный атомный номер других материалов породы.
На фиг.5 схематично представлен продольный разрез корпуса 3 с металлическим экраном в одном из контейнеров, где: 3 - корпус; 4 - тонкостенная стеклопластиковая труба; 5 - зумпф, 8 - металлический экран дугообразного сечения.
На фиг.6 схематично представлен поперечный разрез корпуса 3 с металлическим экраном в одном из контейнеров, где: 6 - перегородки, 7 поочередные положения устройства; 8 - металлический экран дугообразного сечения.
Гамма-гамма каротаж - исследования, основанные на регистрации плотности потока гамма-излучения, рассеянного горной породой при ее облучении стационарным ампульным источником гамма-квантов.
эф
В зависимости от энергетического спектра регистрируемого гамма-излучения различают плотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-П), показания которого обусловлены в основном плотностью пород ρ, и литоплотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-ЛП), предназначенный для определения плотности пород ρ и индекса фотоэлектрического поглощения, связанного с эффективным атомным номером Z горных пород.
1
эф1
2
эф2
эф3
3
Устройство работает следующим образом, перед заполнением корпуса 3 материалами породы в нем устанавливают 6 (фиг.4), герметично соединенные со стенкой корпуса 3, его днищем и тонкостенной стеклопластиковой трубой 4. Затем образовавшиеся независимые контейнеры корпуса 3 заполняют породой с ρ, Z и ρ, с Z, с Z и ρ.
В зависимости от конкретной калибровки контейнеры засыпают материалами породы с разными условиями при двух перегородках:
1
2
эф1
эф2
1
2
эф1
эф2
1
2
эф1
эф2
ρ≠ρ, Z≠Z; ρ=ρ; Z≠Z; ρ≠ρ, Z=Z
Или
1
2
3
эф1
эф2
эф3
ρ≠ρ≠ρ, Z≠Z≠Z
1
2
3
эф1
эф2
эф3
ρ≠ρ≠ρ, Z≠Z=Z
1
2
3
эф1
эф2
эф3
ρ≠ρ=ρ, Z=Z≠Z и т.д.
Затем калибруемый прибор помещают в скважину в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы 4 устройства и прижимают его поочередно к стенке скважины в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы 4 коллимационными отверстиями прибора так, как это показано позицией 7 (фиг.4).
эф
Таким образом, в итоге мы за один спуск прибора в устройство получаем как минимум два значения для плотности ρ и эффективного атомного номера Z.
Уменьшается расход материала на изготовление устройства, и снижается радиационная нагрузка на персонал. Для усиления достигаемого эффекта число перегородок можно увеличить, в частности до трех.
При определении пористости карбонатных горных пород существует трудность, т.к. скелет данных пород состоит преимущественно из смеси кальцита и доломита, непосредственная оценка пористости по значению плотности невозможна, так как погрешность ее определения на каждые 15% изменения содержания доломита составляет 2%. Так включение в оценку пористости карбонатных отложений, представленных в основном кальцитом и доломитом, параметра Pe позволяет проводить определение пористости с погрешностью не более 2%.
Для проведения калибровки и построения калибровочных зависимостей аппаратуры литоплотностного каротажа в базовых метрологических центрах используют стандартные образцы плотности, аттестованные также и по параметру Pe. Для выполнения ежеквартальной калибровки в метрологических участках производственных филиалов можно использовать комплект стандартных образцов плотности, показанных на фиг.4 и фиг.6.
Два контейнера заполнены материалом с одинаковой плотностью, но для отличия значений Pe в один из контейнеров установлен металлический экран 8, толщиной 0,8-1,5 мм, с поперечным сечением в форме дуги, плотно прилегающий к стеклопластиковой трубе, внутренний диаметр экрана равен внешнему диаметру тонкостенной стеклопластиковой трубы, а высота равна высоте этой трубы. Плотность материала породы ρ в этом и одном из соседних контейнеров одинакова, а третий контейнер заполнен материалом с другой плотностью и Pe.