СКВАЖИННЫЙ КАРОТАЖНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2016 года по МПК G01V5/08 

Изобретение относится к технике для проведения геофизических исследований в скважинах, в том числе для оценки качества цементирования обсадных колонн методом рассеянного гамма-излучения и акустического каротажа.

Известны гамма-гамма сканеры нескольких модификаций ((СГДТ-2, ЦМ-(8-12), СГДТ-НВ)) Е.В. Семенов, Т.Е. Крутова и др. «Гамма-гамма сканеры для исследования обсаженных скважин», НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС, 2005, вып. 137-138, с. 66-73), в которых используются двухзондовые установки гамма-гамма каротажа.

Известен прибор СГДТ-3 (выпускается по ТУ 39-01-09-499-79) для исследования качества цементирования обсадной колонны, позволяющей по измерению отраженного гамма-излучения регистрировать интегральное значение толщины стенки обсадной колонны по одному каналу, а по нескольким каналам - плотность цементного камня за колонной.

Все эти приборы содержат электронные измерительные блоки в герметичных контейнерах, центраторы и зонды радиоактивного каротажа, также размещенные в баростойких кожухах. Каждый такой зонд содержит источник гамма-излучения, размещенный по оси свинцового экрана с кольцевым коллимационным окном для облучения исследуемого интервала скважинного пространства, детектор отраженного от стенки обсадной колонны гамма-излучения, расположенный на оси прибора в своем коллимационном окне, и несколько детекторов отраженного гамма-излучения от исследуемых секторов скважинного заколонного пространства, расположенных в пазах по образующей цилиндрического свинцового экрана.

В этих приборах отмечаются следующие недостатки:

1. Высокий уровень облучения обслуживающего персонала во время спускоподъемных работ с прибором на скважине. Если перенос радиоактивного источника из транспортного защитного контейнера в скважинный прибор занимает 15-20 с, то опускание его в скважину или подъем из скважины для извлечения источника приводит к облучению персонала через кольцевое коллимационное окно в течение нескольких минут. Это приводит к ограничению мощности источника излучения в соответствии с санитарными нормами.

2. Измеряемые величины отраженного гамма-излучения имеют статистический характер, и для получения достоверного результата измерений приходится ограничивать скорость каротажа. При используемых в соответствии с санитарными нормами источниками гамма-излучения скорость каротажа составляет 300-400 м/ч, что явно занижает общую скорость каротажа при каротаже комплексом приборов, т.к. оптимальная скорость акустического каротажа в этом же комплексе составляет 1200 м/ч, а заключение выдается по комплексу методов.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции скважинного прибора для работы с источниками излучения, в три-пять раз мощнее применяемых в настоящее время, и совмещенной с зондом акустического каротажа при сохранении действующих санитарных норм по дозе облучения персонала и обеспечении скорости каротажа комплексным прибором, как для акустического каротажа.

Поставленная задача решается следующим образом.

Скважинный каротажный прибор содержит размещенные в герметичных баростойких корпусах электронный блок и зонд радиоактивного каротажа, причем последний состоит из экрана, защищающего детекторы излучения от прямого воздействия источника излучения, причем детекторы и источник излучения размещены в соответствующих коллимационных окнах, отличающийся тем, что экран состоит из неподвижной части с коллимационными окнами для детекторов излучения и подвижной части, а коллимационное окно источника излучения образуется между неподвижной и подвижной частями экрана при перемещении последней вдоль оси прибора с помощью механизма для открытия и закрытия коллимационного окна. Механизм для перемещения подвижной части экрана содержит, кроме того, концевые выключатели, электрофиксатор положения открытого коллимационного окна и пружину, закрывающую коллимационное окно при отключении питания электрофиксатора. Так как размер зонда радиоактивного каротажа составляет 0,3-0,5 м, то его можно разместить между преобразователями акустического зонда, расстояние между которыми обычно составляет 1 м.

Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с известными решениями:

- при использовании применяемых в настоящее время на производстве источников излучения снижается доза облучения персонала, т.к. коллимационное окно для излучателя можно открывать только после спуска прибора в скважину;

- при использовании источников излучения в несколько раз мощнее применяемых можно соответственно повысить скорость каротажа при условии сохранения санитарных норм по дозам облучения обслуживающего персонала и сохранения точности измерений;

- повышение возможной скорости радиоактивного каротажа до величины скорости акустического каротажа позволяет создать комплексный зонд акустического и радиоактивного каротажа, что повышает общую точность измерений и качество результатов интерпретации, например при оценке качества цементирования обсадных колонн, для которой исследования сейчас проводятся отдельно приборами радиоактивного и акустического каротажа.

На основании изложенного считаем, что заявляемая совокупность отличительных признаков предлагаемого технического решения соответствует критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применяемость».

На чертеже показан вариант конструкции скважинного каротажного прибора (верхняя часть прибора не показана).

Скважинный каротажный прибор содержит электронный блок 1. Зонд радиоактивного каротажа в баростойком корпусе 2. Зонд состоит из экрана 3 с коллимационными окнами 4, 5, в которых размещены детекторы 6, 7 отраженного от внешней среды излучения, испускаемого через коллимационное окно 8 радиоактивным источником 9. Коллимационное окно 8 образовано зазором между неподвижной 10 и двигающейся вдоль оси прибора частью экрана 11. Подвижная часть экрана, упирающаяся в сжатую пружину 12 для открывания коллимационного окна 8, перемещается с помощью электромеханизма 13, содержащего концевые выключатели. Положение открытого коллимационного окна фиксируется специальным электрофиксатором 14. Зонд радиоактивного каротажа размещен между преобразователями 15, 16 зонда акустического каротажа.

Работа с прибором на скважине производится в следующем порядке.

После проверки работоспособности прибора выключается его электропитание, и в нем автоматически закрывается коллимационное окно 8 источника излучения за счет действия пружины 12. В скважинный прибор устанавливается источник излучения 9 с помощью соответствующих манипуляторов, и прибор опускается в скважину. Включается электропитание прибора и механизма перемещения 13 через соответствующий концевой выключатель. Подвижная часть экрана 11 двигается вдоль оси прибора и образует коллимационное окно 8. При достижении заданного размера коллимационного окна 8 включается электрофиксатор 14, а затем соответствующим концевым выключателем отключается питание механизма перемещения 13. При этом дополнительно сжимается пружина 12. Коллимационное окно 8 остается открытым, и прибор готов к исследованиям в скважине, причем параллельно с каротажем РК будут проводиться и акустические исследования.

После каротажа при подъеме прибора перед его выходом из скважины выключают питание скважинного прибора. При этом отключается электрофиксатор 14, и под действием пружины 12 подвижная часть 11 экрана закрывает коллимационное окно 8, а соответствующий концевой выключатель включает цепь питания механизма перемещения 13, подготавливая его к следующему циклу работы. Прибор поднимают из скважины и переносят источник излучения 9 в транспортный защитный контейнер. Подобным образом коллимационное окно закрывается при любом отключении питания прибора, например при нарушении его герметичности в скважине.

Аналогичные работы с прибором производятся при метрологических поверках, а при проверке работоспособности каналов РК и АК работы ведутся без источника излучений или с помощью «подсветки». Подобная система управления открыванием - закрыванием коллимационного окна может быть использована и для других модификаций исследований методами радиоактивного каротажа.

Таким образом, предложенная конструкция решает поставленную задачу в полном объеме.

Использование: для геофизических исследований скважин методами радиоактивного и акустического каротажа. Сущность изобретения заключается в том, что скважинный прибор содержит зонд акустического каротажа с размещенным между его преобразователями зондом радиоактивного каротажа, коллимационное окно источника излучения зонда РК образовано зазором между неподвижной и двигающейся вдоль оси прибора частями экрана, подвижная часть экрана соединена с механизмом открывания - закрывания этого окна, фиксатором положения открытого окна и пружиной, причем последняя при выключении электропитания фиксатора автоматически закрывает коллимационное окно. Технический результат: обеспечение возможности снижения дозы радиоактивного облучения обслуживающего персонала при каротаже, а также обеспечение возможности работы с более мощными источниками излучения, позволяющими повысить скорость исследований методом радиоактивного каротажа до скорости акустического каротажа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скважинный каротажный прибор, содержащий электронный блок, баростойкий герметичный корпус с зондом радиоактивного каротажа, состоящим из экрана с размещенными в нем приемными коллимационными окнами и детекторами излучения в них и коллимационным окном с размещенным в нем источником излучения, отличающийся тем, что коллимационное окно источника излучения образовано зазором между неподвижной и двигающейся вдоль оси прибора частями экрана, причем подвижная часть экрана соединена с механизмом открывания - закрывания этого окна.

2. Скважинный прибор по п. 1, отличающийся тем, что механизм открывания - закрывания окна содержит электродвижитель с концевыми выключателями.

3. Скважинный прибор по п. 1, отличающийся тем, что механизм открывания - закрывания окна содержит электрофиксатор положения открытого окна и соединенную с подвижной частью экрана пружину, которая при выключении питания механизма открывания - закрывания и электрофиксатора закрывает коллимационное окно.

4. Скважинный прибор по п. 1, отличающийся тем, что прибор содержит зонд акустического каротажа, а зонд радиоактивного каротажа размещен между преобразователями акустического зонда.