СКВАЖИННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к устройствам нейтронного каротажа скважин, генераторам разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения.
Известно устройство для импульсного нейтронного каротажа скважин, состоящее из наземной аппаратуры временного анализа импульсов, блока управления и питания и скважинного прибора, содержащего импульсный источник быстрых нейтронов, выполненный на ускорительной трубке с мишенью, схему управления источником нейтронов, источник питания. Авторское свидетельство СССР №447097, МПК: G01V 5/10, 2000 г. Устройство не стабильно, не надежно в работе и громоздко.
Известен скважинный генератор, состоящий из нейтронного излучателя, блоков детектирования и блока электроники, соединенных между собой электрическими разъемами и расположенных на шасси в общем охранном кожухе. Нейтронный излучатель включает в себя блок трубки и блок питания, размещенные в отдельных металлических корпусах, соединенные между собой электрическими разъемами. Блок трубки залит жидким диэлектриком. В нем расположена нейтронная трубка и ее схема питания, состоящая из диодно-емкостного умножителя напряжения и высоковольтного трансформатора. Сборник материалов, Межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, с. 80, с. 256. 2004. Прототип.
В нейтронном генераторе тепло от нейтронной трубки передается сначала через электроизоляционную среду на тонкостенный корпус и далее на охранный кожух через воздушный зазор. Наличие зазора и промежуточного тонкостенного корпуса создает большое тепловое сопротивление, в результате чего перегрев на трубке при потребляемой мощности около 20 Вт достигает значений 30-50°C. Из-за не эффективности теплопередачи от корпуса блока трубки к охранному кожуху и связанной с этим деградацией основных узлов излучателя и изоляции срок службы прототипа ограничен.
Задачей полезной модели является создание скважинного генератора с большим сроком службы, повышение стабильности и уменьшение его габаритов и массы.
Техническим результатом полезной модели является увеличение срока службы, повышение стабильности за счет снижения перегрева основных узлов, в том числе и нейтронной трубки, а также уменьшение габаритов и массы.
Технический результат достигается тем, что в скважинном генераторе, содержащем нейтронную трубку, схему питания, блок детектирования и блок электроники, расположенные на шасси в охранном кожухе, на мишенном и анодном электродах нейтронной трубки плотно установлены теплопроводящие изоляторы, выполненные в виде полых цилиндров с кольцевыми проточками, на которых расположена внутренняя поверхность охранного кожуха, который заполнен газообразной изоляцией.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, фиг. 2.
На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез скважинного генератора где: 1 - охранный кожух скважинного генератора; 2 - нейтронная трубка; 3 - мишенный электрод; 4 - анодный электрод; 5 и 6 - теплопроводящие изоляторы; 7 и 8 - отверстия и прорези в теплопроводящих изоляторах; 9 - схема умножения; 10 - высоковольтный трансформатор; 11 - детекторы; 12 - блок питания; 13 - блок электроники; 14 - штуцер для подачи газа; 15 - заглушка; 16 - геофизический разъем; 17 - герметичные токовводы; 18 - розетка; 19 - амортизатор.
На фиг. 2 представлен разрез по А-А, где: 1 - охранный кожух; 3 или 4 - мишенный или анодный электрод; 5 или 6 - теплопроводящие изоляторы; 7 и 8 - отверстия и прорези в теплопроводящих изоляторах.
Скважинный генератор содержит прочный (охранный) кожух 1, в котором размещена нейронная трубка 2 с мишенным 3 и анодным 4 металлическими электродами, на которых коаксиально закреплены теплопроводные изоляторы 5 и 6 с отверстиями 7 и продольными прорезями 8 для прохода транзитных проводов и циркуляции газообразного диэлектрика.
Теплопроводящие изоляторы 5 и 6 выполнены в виде полых цилиндров из керамики с кольцевыми проточками для обеспечения требуемой электрической прочности, отверстиями для циркуляции газообразного диэлектрика, и продольными прорезями для прохода транзитных проводов.
Внутренние поверхности керамических изоляторов 5 и 6 плотно прилегают к электродам 3 и 4, а наружные - к внутренней цилиндрической поверхности охранного кожуха 1. Для снижения теплового сопротивления на контактные поверхности нанесены теплопроводящие покрытия (например, контактол). В качестве теплопроводящих диэлектриков с высокой теплопроводностью применен нитрид алюминия.
Скважинный генератор содержит нейтронную трубку 2 со схемой ее питания на диодно-емкостном умножителе 3 с высоковольтным трансформатором 10, блока детектирования 11 и блок электроники 13 расположенных на шасси в общем охранном кожухе 1.
Все элементы схемы скважинного генератора размещены на шасси в охранном кожухе 1, который герметизирован с одной стороны заглушкой 15, а с другой геофизическим разъемом 16 для соединения с каротажным кабелем.
Для обеспечения электрической прочности охранный кожух заполнен газообразным диэлектриком, который имеет ряд преимуществ по сравнению с жидкими диэлектриками. Он не требует применения термокомпенсатора для компенсации объемного расширения жидкого диэлектрика во всем температурном диапазоне от -50 до +200°C. Применение газовой изоляции упрощает технологию замены нейтронной трубки с использованием несложного оборудования.
Одним из газообразных диэлектриков является гексафторид SF6 (элегаз), обладающий малыми диэлектрическими потерями, высокой термостойкостью (более 800°C) и практически не изменяющий своих свойств в процессе эксплуатации, а электрическая прочность при давлении 4-6 МПа в 2 раза выше, чем у трансформаторного масла.
Внешнее питание и управление скважинным генератором осуществляют через проходные токовводы 17 и розетку 18. Для компенсации линейных перемещений лотка при изменениях температуры и механических нагрузок на заглушке установлен амортизатор 19. Эффективный отвод тепла к охранному кожуху 1 от основных источников тепла обеспечивается за счет теплопроводности изоляторов 5 и 6 и уменьшения теплового сопротивления между нейтронной трубкой 2 и охранным кожухом 1.
Выполнение скважинного генератора в соответствии с предложенным техническим решением позволяет увеличить срок службы излучателя по сравнению с прототипом и уменьшить габариты на 25%, а также повысить стабильность и интенсивность за счет удаления водородосодержащих изоляционных материалов из области вокруг мишени нейтронной трубки 2.