КОМПЛЕКСНАЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА ЯДЕРНОГО КАРОТАЖА

Полезная модель относится к области геофизических исследований нефтегазовых скважин методом ядерного каротажа, а именно к комплексной спектрометрической аппаратуре.
Известна комплексная спектрометрическая аппаратура ядерного каротажа, включающая спектрометр гамма каротажа (СГК) и два спектрометра СНКГ-Ш, что позволяет при спуске скважинного прибора осуществлять измерения методом спектрометрического нейтронно-активационного каротажа (СНАК), а при подъеме - методом естественного гамма-излучения (СГК) и методом стационарного спектрометрического нейтронного гамма каротажа (СНГК). Широкодиапазонная аппаратура СНГК (СНГК-Ш) предназначена для оценки содержаний радиационно-активных элементов руд и горных пород (Н, Fe, Са, Si и др.). Метод СНАК дает возможность оценивать содержание активируемых нейтронами элементов, таких как кремний, алюминий, магний.
Фактически, широкодиапазонная модификация аппаратуры СНГК (СНГК-Ш) позволяет осуществить многометодные измерения за одну спускоподъемную операцию (А.А.Крысов, Т.С.Мамлеев, Г.С.Кулешов, Н.М.Зараменских, В.Н.Даниленко, В.И.Борисов, Л.К.Борисова. Комплексная спектрометрическая аппаратура ядерно-физическая аппаратура для исследования нефтегазовых скважин. // Научный симпозиум «Новые геофизические технологии для нефтегазовой промышленности» Тезисы докладов. Уфа, 2003 г., с.128(a).
Известна аппаратура СПРК - спектрометр гамма-излучения радиационного захвата для оценки концентрации хлора (CHГK-CL) с каналом СГК и двух зондовым ННК-Т (нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам), предназначенная для определения пористости горных пород (Цифровые приборы спектрометрического радиоактивного каротажа СПРК и СПРК-М. Каталог ОАО НПП «ВНИИГИС», ЗАО НПФ «ГИТАС», ).
Скважинная часть аппаратуры содержит источник гамма-квантов и расположенные по одну сторону от источника: два зонда ННК-Т (малый и большой с детекторами тепловых нейтронов), зонд СНГК-CL с детекторами гамма излучения радиационного захвата, зонд СГК с детектором естественной радиоактивности.
При исследовании скважин использование комплекса из обеих модификаций (СНГК-Ш и СПРК) дает возможность определить характер насыщения коллекторов и оценить пористость пород. Получаемая двумя приборами информация дает полное представление об объекте исследования.
Каждый прибор (СПРК и СНГК-Ш) имеет свой источник гамма-квантов и детекторы для их регистрации. В скважину они спускаются друг за другом и имеют в связке значительную длину.
Такая компоновка приборов неудобна в эксплуатации, спуск и подъем их занимают много времени.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение удобства в эксплуатации и расширение технологических возможностей комплексной аппаратуры, а также уменьшение ее габаритов.
Указанная задача решается тем, что в комплексной спектрометрической аппаратуре ядерного каротажа, включающей зонд, содержащий детектор естественной радиоактивности (СГК) и детекторы гамма излучения радиационного захвата (СНГК), и зонд, содержащий детекторы тепловых нейтронов (ННК-Т), указанные зонды имеют общий источник нейтронов, при этом детекторы естественной радиоактивности (СГК) и детекторы гамма излучения радиационного захвата (СНГК) развернуты от детекторов тепловых нейтронов (ННК-Т) в разные стороны по оси прибора относительно указанного источника, кроме того, охранные кожухи указанных зондов соединены с держателем источника нейтронов.
На фигуре изображена блочная схема комплексной спектрометрической аппаратуры радиоактивного каротажа (КСПРК-Ш).
КСПРК-Ш включает два зонда (малый 1 и большой 2 с детекторами гамма излучения радиационного захвата (СНГК)) и зонд СГК 3 с детектором естественной радиоактивности, которые расположены по одну сторону от общего источника нейтронов 4, и два зонда (малый 5 и большой 6 с детекторами тепловых нейтронов (ННК-Т)), которые расположены по другую сторону от общего источника нейтронов 4. Зонды 1, 2 и 3 установлены в охранном кожухе 7, а зонды 5 и 6 расположены в охранном кожухе 8. Охранные кожухи 7 и 8 соединены с держателем 9 источника нейтронов 4, по разные стороны от него.
Помимо указанных зондов, КСПРК-Ш содержит регистратор 10, обеспечивающий передачу информации по каротажному кабелю 11, питание скважинного прибора и связь с датчиком глубин 12. Информация по каротажному кабелю 11 передается на бортовой компьютер 13 каротажной станции.
Перед работой охранные кожухи 7 и 8 зондовых частей наворачиваются на ответные части держателя 9 источника нейтронов 4. Скважинный прибор с зондами спускается в скважину на каротажном кабеле 11.
Во время работы КСПРК-Ш происходит преобразование световых вспышек детекторов в пропорциональные по амплитуде импульсы тока посредством фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и преобразование теплового нейтронного излучения в амплитуды тока посредством счетчиков нейтронов, осуществляется усиление и оцифровка амплитуд и импульсов, выходящих с ФЭУ и счетчиков нейтронов, накопление спектров СНГК и СГК, и счета тепловых нейтронов, а также передача накопленных параметров по каротажному кабелю 11 на регистратор 10 и далее на компьютер каротажной станции 13.
Быстрые нейтроны в процессе взаимодействия с ядрами горных пород замедляются до тепловой энергии и регистрируются малым 5 и большим 6 зондами ННК-Т.
Малый 1 и большой 2 зонды СНГК детектируют гамма-излучение, образующееся в результате замедления быстрых нейтронов источника 4, диффузии тепловых нейтронов и гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ), образующегося при захвате тепловых нейтронов ядрами среды, а также рассеянного гамма-излучения, образующегося в процессе рассеяния квантов ГИРЗ. Спектрометр СГК 3 регистрирует гамма-излучение, образующееся в результате распада радиоактивных ядер химических элементов, находящихся в горных породах. Вторичное излучение, образующееся в результате действия нейтронного источника на окружающую среду, до детектора СГК, находящегося на расстоянии более 2 м от источника 4, не доходит.
На регистратор 10 и компьютер каротажной станции 13 с прибора КСПРК-Ш в каждом цикле информационного обмена передается один спектр СГК и по два спектра (общий и низкоэнергетический) малого 1 и большого 2 зондов СНГК и интегральный счет тепловых нейтронов малого 5 и большого 6 зондов ННК-Т.
Фиксированное расстояние между зондами на всем интервале исследования повышает достоверность интерпретации результатов измерений благодаря одинаковой интенсивности излучения общего источника нейтронов для всех зондов.
КСПРК-Ш позволяет за один спуско-подъем провести измерение, равносильное измерениям, произведенным отдельными приборами: СПРК и СНГК-Ш и осуществляет: литологическое расчленение вскрытого скважинной геологического разреза и позволяет рассчитать литологическую модель с уточнением типов глинистых отложений; выделить коллектор и определить коэффициент пористости; определить характер насыщения коллекторов и рассчитать коэффициенты нефте- и газонасыщенности; определить положение ВНК (водонефтяного контакта), ГНК (газонефтяного контакта), ГВК (газоводяного контакта).
Это значительно повышает технологические возможности аппаратуры, сокращая время исследования скважины в два раза.
Совмещение зондов в одном скважинном приборе уменьшает длину прибора (не более 3150 мм), что повышает удобство в эксплуатации и сокращает время спускоподъемных операций.