Структурная схема скважинного прибора.

Прибор скважинный

Радиоактивного каротажа комплексный термостойкий

СРК.

Назначение. Прибор скважинный радиоактивного каротажа комплексный термостойкий СРК (в дальнейшем СП) предназначен для исследования нефтяных и газовых скважин диаметром 110 мм и более методами двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым и надтепловым нейтронам (2ННК-Т и 2ННК-НТ), нейтронного гамма каротажа (НГК) и гамма каротажа (ГК).

 

Скважинный прибор обеспечивает проведение измерений в скважинах, заполненных водной ПЖ с содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH – до 20%, нефти до 10 %, при верхних значениях температуры окружающей среды 200 ⁰С и гидростатического давления 120 МПа с использованием бронированного кабеля марки ГКЗ-60-180 длиной до 7000 м.

 

СП эксплуатируется в комплексе со следующими изделиями:

q пультом управления КУРА 2М,

q станцией КСК,

q источником быстрых нейтронов полоний - бериллиевым типа ВНИ 2 или плутоний – бериллиевым типа ИБН 8-5 с потоком нейтронов от 5.10⁶ до 1.10⁷ с^-1,

q кабелем грузонесущим геофизическим марки КГЗ-60-180 длиной до 7000 м.

 

В комплексе с указанными изделиями СП обеспечивает измерение мощности экспозиционной дозы (МЭД) естественного гамма излучения горных пород и их водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания).

Информация, получаемая от СП, используется для литологического расчленения разреза скважины, оценки естественной гамма активности горных пород, количественного определения пористости пластов и др.

 

Технические данные. Диапазон измерений МЭД гамма излучения обеспечиваемый СП; от 14.10^-14 до 18.10^-12 А/кг, (2 – 257 мкр/ч).

Чувствительность канала ГК СП по гамма излучению источника радий 266 в т. 0.6 верхнего значения диапазона измерений не менее 3.10¹⁴ кг/(А×с).

Диапазон измерений водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания), обеспечиваемый СП, от 1 до 40 %.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности, вносимой СП при измерении МЭД гама – излучения источника радий 266 в диапазоне 15%.

Приделы допускаемой относительной основной погрешности, вносимой СП при измерении водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания) аттестованных в установленном порядке имитаторов пористого пласта (ИПП) в диапазоне измерений (d_окп, в процентах) в зависимости от значения водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания) определяется по формуле:

где К_п – значение водонасыщенной пористости объемного влагосодержания, в %.

 

Питание СП осуществляется постоянным электрическим током от БП пульта КУРА 2М, либо от источника питания, входящего в состав КС.

Сила электрического тока питания СП - 95 5 мА. U_пит на входе СП не более 26 В мощность потребляемая прибором – не более 2.6 Вт.

 

Число информационных каналов СП – 3: канал гамма каротажа (ГК), канал нейтрон-нейтронного каротажа с малым зондовым расстоянием (ННК_м) и канал нейтрон-нейтронного каротажа с большим зондовым расстоянием (ННК_Б).

 

Время установления рабочего режима СП не более 30 минут.

Продолжительность непрерывной работы нормальных условиях – 8 ч.

Продолжительность непрерывной работы СП при верхних значениях температуры окружающей среды составляет 2 ч.

 

Регистрация гамма-излучения осуществляется в СП АХБ 2.807.024 – блоком детектирования ГК, содержащим детектор NaJ(Tl) размерами 30 х 70 мм, в СП АХБ 2 807.024-01 – блоком детектирования ГК, содержащим два детектора NaJ(Tl) размерами 40 х 80 мм и сменным блоком детектирования НГК, содержащим детектор NaJ(Tl) размерами 40 х 40 мм.

 

Регистрация нейтронного излучения осуществляется блоком детектирования 2ННК – Т или сменным блоком детектирования 2ННК-НТ, каждый из которых содержит по два гелиевых счетчика тепловых нейтронов типа СНМ – 56.

 

Расстояние между центрами источника нейтронов и детектора блока детектирования НГК составляет 600 2 мм. Расстояние между центром источника нейтронов и ближними к нему торцами счетчиков СНМ – 56 – в соответствии с таблицей 1.

 

Таблица 1.

Блок детектирования	канал	Расстояние, мм (номинальное значение).	Допуск.
2ННК-Т	ННКм		5
2ННК-Т	ННКб		5
2ННК-НТ	ННКм		5
2ННК-НТ	ННКб		5

 

 

Амплитуда входных импульсов каналов СП – не менее 3В, длительность импульсов – не более 80 мкс.

 

Наружный диаметр СП 90 мм. Длина СП – не более 3140 мм, масса – 90 кг.

 

Устройство и работа прибора. СП выполняется в двух исполнениях, различающихся верхними значениями рабочих температур и комплексом реализуемых методов ГИС, см табл. 2.

Таблица 2.

Обозначение и код ОКП.	Верхнее значение температуры окружающей среды, 0С.	Реализуемые методы ГИС.
АХБ 2.807.024 ОКП 43.1525.0118		ГК+2ННК – Т ГК+2ННК – НТ
АХБ 2.807.024 – 01 ОКП 43.1525.0119		ГК+2ННК – Т ГК+2ННК – НТ ГК+НГК

 

СП обеспечивает одновременное измерение мощности экспозиционной дозы естественного гамма излучения горных пород и водонасыщенной пористости пластов, вскрываемых скважиной.

Измерение МЭД гамма излучения обеспечивается каналом ГК СП. Принцип измерения основан на преобразовании потока гамма квантов, обусловленных естественной радиоактивностью горных пород в поток электрических импульсов, средняя частота следования которых связана с МЭД гамма излучения (А/кг) функциональной зависимостью.

 

,

где N – средняя частота следования импульсов, с^-1, S – чувствительность канала ГК, кг/(А×с).

 

В результате измерения МЭД гамма излучение сводится к определению чувствительности канала ГК СП и измерению средней частоты следования его выходных импульсов.

Измерение водонасыщенной пористости горных пород обеспечивается каналом нейтронного каротажа СП при его работе в режиме 2ННК – НТ, а также в режиме 2ННК-НТ или НГК с использованием соответствующих сменных блоков детектирования.

Принцип измерения в режиме 2ННК – НТ состоит в облучении горных пород потоком быстрых нейтронов полоний - бериллиевого (или плутоний - бериллиевого) источника и преобразования, замедлившихся в исследуемой среде потоков тепловых или надтепловых (при 2ННК-НТ) нейтронов, зарегистрированных двумя установленными на фиксированных расстояниях от источника и снабженными специальными экранами счетчиками, в потоки электрических импульсов, средние частоты, следования которых связаны со значением водонасыщенной пористости функциональными зависимостями (*), (**) для режимов 2ННК – Т и 2ННК – НТ, соответственно:

А_Т(НТ) – выходные показания СП, выраженные в у.е. (N_БВ N_МВ – средние частоты следования выходных импульсов каналов ННКб и ННКм, зарегистрированные в соответствующих режимах в воде; N_б N_м – средние частоты следования выходных импульсов каналов ННКм и ННКб, зарегистрированные в этих же режимах в исследуемой среде).

Таким образом, измерение К_п сводится к определению коэффициента С_Т(НТ)=N_БВ/N_МВ, являющегося постоянной величиной для данного экземпляра СП в соответствующем режиме (2ННК – Т или 2ННК – НТ), и измерению средних частот следования выходных импульсов каналов ННК_М и ННК_Б в этом же режиме после чего по формуле (*) или (**) в зависимости от реализуемого метода вычисляют значение К_П.

При измерении водонасыщенной пористости в режиме НГК используются сменные блоки детектирования НГК и камера источника НГК. В этом случае осуществляется преобразование потока гамма квантов, возникающих при облучении среды быстрыми нейтронами, в поток электрических импульсов, средняя частота следования которых связана со значениями К_П функциональной зависимостью (1).

,

 

где А_НГК=N_НГК/N_{НГК В} – выходные показатели СП в режиме НГК, выраженные в у.е.

(N_НГК и N_{НГК В} – средние частотные следования выходных импульсов при НГК, зарегистрированные в исследуемой среде и в воде, естественно).

Типовые графики зависимостей (*), (**), а также функции приведены на следующих рисунках.

 

Рис. График зависимости К_П=f(Ат), К_П=75,2Ат-8,2.

Рис. График зависимости К_П=f(Ат),

 

 

 

Рис. График зависимости К_П=f(А^-1 т),

 

Структурная схема скважинного прибора.

в кабель

	1. Камера источника ННК (НГК).

 

Рис.12. Функциональная схема СП.

 

На структурной схеме выделены основные функциональные составные части СП и схематично показаны их соединения.

СП содержит блок детектирования тепловых нейтронов 2ННК-Т (2) с камерой источника ННК (1), блок детектирования ГК (7), осуществляющий регистрацию горных пород, и электронный блок (3), обеспечивающий питание блоков детектирования и первичную обработку поступающей от них информации.

Электронный блок включает в себя три идентичных дискриминатора (4), представляющих собой радиометрические каналы ННКм, ННКб и ГК, выходной каскад-смеситель (6) и высоковольтный преобразователь напряжения (5).

В СП АХБ 2.807.0204 электронный блок и блок детектирования ГК размещены в металлическом термостате.

Для реализации возможности проведения исследований методом 2ННК-НТ в комплект сменных частей СП входит соответствующий блок детектирования 2ННК-НТ. Кроме того, в комплект сменных частей СП АХБ 2.807.024-01 блок детектирования НГК и камера источника НГК, используемые при работе СП в режиме НГК.

 

Функциональное назначение составных частей СП и их взаимодействие в процессе работы. Тепловые нейтроны, регистрируемые счетчиками блока детектирования 2ННК-Т, и гамма кванты, обусловленные естественной радиоактивностью горных пород и регистрируемые счетчиками блока детектирования ГК, преобразуются ими в поток электрических импульсов, которые поступают на входы соответствующих радиометрических каналов (ННКм, ННКб и ГК) (дискриминаторов).

Дискриминаторы осуществляют необходимое усиление, амплитудную селекцию, пересчет средней частоты следования информационных сигналов и их формирование по амплитуде и длительности.

Входные импульсы каналов ННКм, ННКб и ГК поступают на соответствующие входы смесителя.

Смеситель содержит устройство взаимной блокировки выходных импульсных каналов ННКм, ННКб, устраняющие погрешности, связанные с возможным одновременным приходом информационных сигналов этих каналов, выходной каскад с трансформаторным выходом, обеспечивающий необходимое согласование с каротажным кабелем, а также вторичный источник питания функциональных устройств СП.

Информация от СП передается на поверхность тремя импульсными потоками, соответствующие выходам дискриминаторов (радиометрических каналов) ННКм, ННКб и ГК. При этом информация от каналов ННК передается в виде импульсов противоположной для каналов ННКм и ННКб полярности между 1 и 2 жилами кабеля, а импульсы канала ГК передаются между оплеткой кабеля (ОК) и двумя 1 и 2 жилами кабеля.

Питание блоков детектирования СП осуществляется постоянным стабилизированным электрическим напряжением положительной полярности, вырабатываемым высоковольтным преобразователем.

Питание СП осуществляется постоянным электрическим током от блока питания пульта КУРА 2М или от источника питания, входящего в состав каротажной станции, по цепи образованной двумя (I и II) жилами кабеля и его оплеткой (ОК).