ПРИБОР МИКРО ГАММА-ГАММА КАРОТАЖА

Полезная модель относится к геофизической технике и может быть использована для измерения плотности грунта методом радиометрии - методом микро гамма-гамма каротажа.
Позволяет измерять плотность грунта в неглубоких шпурах приповерхностной части разреза методом альбедо, который заключается в детектировании и регистрации плотности потока гамма-квантов, рассеянных на электронах атомов вещества при взаимодействии потока энергии первичного гамма-излучения с материалом грунта. Существующая на данный момент аппаратура гамма-гамма каротажа предназначена для исследований в глубоких скважинах. Имеющиеся на рынке геофизической аппаратуры каротажные зонды имеют большие размеры и не могут быть помещены в неглубокие шпуры для измерений плотности приповерхностной части разреза. В связи с этим нами предложен малогабаритный прибор микро гамма-гамма каротажа, использующий глубинную схему измерений, при которой измерительный преобразователь с источником ионизирующего излучения помещают в общую скважину по ее центру для измерения плотности в радиусе до 100-250 мм.
Известен прибор плотностного каротажа, (аналог) (1), патент РФ №2105331 G01V 5/12, дата подачи заявки 16.08.1993, опубликовано 20.02.1998, содержащий охранный корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран с коллимационными отверстиями напротив источника и детекторов, электронный блок, предназначенный для формирования, накопления и передачи показаний детекторов по геофизическому кабелю на поверхность к регистрирующей аппаратуре, управляемое устройство для прижатия приборов, выполненное в виде основного рычага, снабженного приводом, включающим электродвигатель, редуктор и пружину, обеспечивающие усилие, достаточное для прижатия прибора со стороны коллимационных отверстий к одной из стенок скважины. Недостатками являются сложность конструкции, корпус выполняют составным с возможностью фиксированного осевого и углового смещения одной части относительно другой, расстояние между источниками и детекторами выбирают из ряда чисел, прибор имеет большие размеры и не может быть помещен в неглубокие шпуры для измерений плотности приповерхностной части разреза.
Известно скважинное устройство гамма-гамма каротажа, (аналог) (2), патент РФ №2611591, дата подачи заявки 02.12.2015, опубликовано 28.02.2017, которое содержит цилиндрический охранный корпус, цилиндрический экран, соосный с охранным корпусом и содержащий коллимирующие отверстия, находящиеся напротив источника гамма-квантов и гамма-детекторов, источник гамма-квантов, гамма-детекторы малого и большого зондов расположены внутри цилиндрического экрана последовательно вдоль оси охранного корпуса, причем малый зонд включает в себя один гамма-детектор, соосный с охранным корпусом и расположенный на расстоянии L1≈20 см от источника гамма-квантов, а большой зонд включает в себя шесть гамма-детекторов, подобных детектору малого зонда и расположенных по ту же сторону от источника гамма-квантов, что и детектор малого зонда, равномерно в поперечном сечении охранного корпуса, на расстоянии L2=2⋅L1 по оси охранного корпуса от источника гамма-квантов, при этом устройство содержит дополнительный зонд, включающий в себя шесть или более гамма-детекторов, подобных детектору малого зонда и расположенных в экране на расстоянии L3≥3⋅L1 по оси охранного корпуса от источника гамма-квантов по ту же сторону от источника гамма-квантов, что и детекторы большого зонда, равномерно в поперечном сечении охранного корпуса. Недостатками являются сложность конструкции, устройство имеет большие размеры и не может быть помещено в неглубокие шпуры для измерений плотности приповерхностной части разреза.
Известен прибор плотностного гамма-гамма-каротажа, (прототип) (3), патент RU 2258944 C1 G01V 5/12, дата подачи заявки 12.08.2004, опубликовано 20.08.2005, устройство содержит корпус, в котором расположены источник гамма-излучения, два детектора гамма-излучения, защитный экран, электронный блок, прижимное приспособление, выполненное в виде рычага с эластичным приводом к одной из стенок скважины. Детекторы гамма-излучения и электронный блок расположены в термостате. Со стороны коллимационных отверстий корпуса расположен дополнительный рычаг, в ведущем плече которого установлен эластичный элемент. Оба рычага снабжены узлами измерений расстояний от стенок скважины до стенки прибора со стороны коллимационных отверстий. Недостатками являются сложность конструкции, прибор имеет большие размеры и не может быть помещен в неглубокие шпуры для измерений плотности приповерхностной части разреза.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание малогабаритного прибора микро гамма-гамма каротажа для помещения в неглубокие шпуры с целью измерения плотности приповерхностной части разреза. Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что прибор микро гамма-гамма каротажа содержит корпус, расположенные в нем источникодержатель для установки источника гамма-излучения, защитный экран в кожухе, поджатый гайкой, детектор гамма-излучения, включающий фотоэлектронный умножитель и кристалл, блок электроники, установленный на шасси и приборную головку. В связи с тем, что изучаемые скважины имеют небольшую глубину и спускоподъемные операции проводят в ручном режиме, прибор также содержит мерную линейку, состоящую из шарнирных звеньев, на которых через 0,1 м выполнены отверстия для фиксирующего стержня. Полученные данные автоматически записываются на регистратор. Для надежного контакта измерительного преобразователя со стенками скважины (обсадной трубы) диаметр прибора максимально приближен к внутреннему диаметру скважины.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается прибором микро гамма-гамма каротажа, который содержит корпус, расположенные в нем источникодержатель для установки источника гамма-излучения, защитный экран в кожухе, поджатый гайкой, детектор гамма-излучения, включающий фотоэлектронный умножитель и кристалл, блок электроники, установленный на шасси и приборную головку. Согласно изобретению прибор микро гамма-гамма каротажа также содержит амортизационную пружину для фотоэлектронного умножителя, разъем для подключения кабеля питания и передачи информации. В связи с тем, что изучаемые скважины имеют небольшую глубину и спускоподъемные операции проводят в ручном режиме, прибор содержит пластину подвески с осью подвески, мерную линейку, состоящую из шарнирных звеньев, на которых через 0,1 м выполнены отверстия для фиксирующего стержня. Прибор выполнен малогабаритным, диаметр прибора максимально приближен к внутреннему диаметру скважины для надежного контакта измерительного преобразователя со стенками скважины (обсадной трубы), использующим глубинную схему измерений, при которой измерительный преобразователь с источником ионизирующего излучения помещен в общую скважину по ее центру, с возможностью измерения плотности в радиусе до 100-250 мм и автоматической записи полученных данных на регистратор. Соединения загерметизированы уплотнительными элементами. Новым является то, прибор микро гамма-гамма каротажа также содержит амортизационную пружину для фотоэлектронного умножителя, разъем для подключения кабеля питания и передачи информации. В связи с тем, что изучаемые скважины имеют небольшую глубину и спускоподъемные операции проводят в ручном режиме, прибор содержит пластину подвески с осью подвески, мерную линейку, состоящую из шарнирных звеньев, на которых через 0,1 м выполнены отверстия для фиксирующего стержня. Прибор выполнен малогабаритным, диаметр прибора максимально приближен к внутреннему диаметру скважины для надежного контакта измерительного преобразователя со стенками скважины (обсадной трубы), использующим глубинную схему измерений, при которой измерительный преобразователь с источником ионизирующего излучения помещен в общую скважину по ее центру, с возможностью измерения плотности в радиусе до 100-250 мм и автоматической записи полученных данных на регистратор.
На чертеже в продольном разрезе изображен прибор микро гамма-гамма каротажа. Прибор выполнен малогабаритным, диаметр прибора максимально приближен к внутреннему диаметру скважины, и содержит корпус 2, в котором расположен источникодержатель 1 для установки источника гамма-излучения, защитный экран 3 в кожухе 5, поджатый гайкой 4, детектор гамма-излучения, включающий фотоэлектронный умножитель 7 и кристалл 6, блок электроники 11, установленный на шасси 10 и приборную головку 9. Прибор также содержит амортизационную пружину 8 для фотоэлектронного умножителя 7, разъем 12 для подключения кабеля питания и передачи информации. В связи с тем, что изучаемые скважины имеют небольшую глубину и спускоподъемные операции проводят в ручном режиме, прибор также содержит пластину подвески 13 с осью подвески 14, мерную линейку 15, состоящую из шарнирных звеньев 16, на которых через 0,1 м выполнены отверстия 17 для фиксирующего стержня (на чертеже не показано), Соединения загерметизированы уплотнительными элементами 18. Работу с прибором микро гамма-гамма каротажа производят следующим образом. На участках гравиметрических пунктов (на расстоянии 10 м в разных направлениях от измерительной площадки) оборудованы специальные наблюдательные скважины глубинной 1,5-2 м. Скважины обсаживают полипропиленовыми трубами, армированными стекловолокном для обеспечения сохранности на протяжении нескольких сезонов. Обсадная колонна скважины заглушена снизу и имеет съемную крышку сверху, для предотвращения попадания воды внутрь скважины. Среда внутри скважины - воздушная. Для надежного контакта измерительного преобразователя со стенками скважины (обсадной трубы) диаметр прибора максимально приближен к внутреннему диаметру скважины. Кабель от наземного регистратора подсоединяют к прибору микро гамма-гамма каротажа через разъем 12 приборной головки 9. Плотномер устанавливают в скважине на требуемую глубину при помощи мерной линейки 15, состоящей из шарнирных звеньев 16, в отверстия 17 которых вставляют фиксирующий стержень, и производят запись полученных данных на регистратор. Перемещают плотномер на заданный шаг глубины и производят запись полученных данных на регистратор. Для подавления помех связанных с неоднородностью грунтов и погрешностей измерения аппаратуры, измерения в скважинах проводятся многократно, не менее 3 раз в каждом шпуре в течение одного дневного сеанса измерений плотности на данном гравиметрическом пункте.
Предлагаемое устройство реализовано при разработке и выпуске многоканальной аппаратуры радиоактивного каротажа «МАРК-ТЕРРА-62» и опробовано на Чаяндинском НГКМ в рамках опытно-методических работ, что позволяет сделать вывод о «Промышленной применимости». Данное устройство позволяет измерять плотность грунта в неглубоких шпурах для измерения плотности приповерхностной части разреза, повысить эффективность и надежность работы устройства, в результате чего достигается технический эффект, заключающийся в повышении качества и достоверности получаемой информации, что в конечном итоге ведет к улучшению эксплуатационных характеристик прибора и расширению сферы его применения.
Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели достигаются за счет возможности измерения плотности грунта в неглубоких шпурах приповерхностной части разреза, повышения эффективности и надежности работы устройства, в результате чего достигается технический эффект, заключающийся в повышении качества и достоверности получаемой информации.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, сокращения времени проведения работ, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Литература:
1. Патент РФ №2105331 G01V 5/12, дата подачи заявки 16.08.1993, опубликовано 20.02.1998.
2. Патент РФ №2611591, дата подачи заявки 02.12.2015, опубликовано 28.02.2017.
3. Патент RU 2258944 C1 G01V 5/12, дата подачи заявки 12.08.2004, опубликовано 20.08.2005.