Устройство для определения направления движения подземных вод Советский патент 1986 года по МПК E21B47/10 

to ел

Изобретение предназначено для контроля движения жидкости в буровых скважинах.

Известно устройство для определения направления движения подземных вод по основному авт.св. № 710283, содержащее радиометр, магнитную стрелку с- навеской радиоактивного изотопа и экран с кольцевой прорезью монотонно изменяющейся ширины, который размещен между магнитной стрелкой и детектором радиометра и скреплен с флюгером. Флюгер располагается по направлению движения подземных вод1 а магнитная стрелка по направлению магнитного меридиана. Угол между флюгером и стрелкой, т.е. магнитный азимут потока подземных вод, определяется по интенсивности радиоактивного излучения, прошедшего через прорезь в экране и зарегистрированного радиометром.

Для повышения чувствительности устройства магнитная стрелка размещена в немагнитной герметичной камере, скрепленной с флюгером и выполняющей роль своеобразного поплавка для флюгера и экрана.

Недостатком описанного устройства является низкая информативность измерений, поскольку оно позволяет определить только направление потока, но не дает сведений о его скорости. Для определения скорости потока в скважииу приходится опускать другие устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения получения одновременно информахщи о скорости движенияподземных вод.

Поставленная цель достигается тем что предлагаемое устройство снабжено крыльчаткой с навеской радиоактивного изотопа, установленной под герметичной камерой на горизонтальной оси, соединенной с флюгером, и размещенным на дне герметичной камеры над крыльчаткой коллиматором с цилиндрическим отверстием.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - внешний вид устройства со стороны флюгера.

Устройство содержит флюгер 1, жеско соединенный с экраном 2, магнитную стрелку 3 с нанесенным на нее радиоактивным изотопом 4 и радиометр 5. Экран 2 имеет по всей окружности кольцевую прорезь 6 переменной монотонно увеличивающейся ширины. Пррезь вьшолнена так, что радиоактивный изотоп при повороте магнитной стрелки проходит по ее средней линии Магнитная стрелка 3 помещена в герметичную камеру 7 для защиты от влияния перемещения исследуемой среды. Камера может быть заполнена -маслом для устойчивости против гидростатичекого давления. Флюгер с экраном и магнитная стрелка поворачиваются около одной неподвижной оси 8.

Детектор радиометра 5 закрыт цилиндрическим экраном 9 для защиты от рассеянного:излучения источника так, что радиометр реагирует только на прямое излучение изотопа, проходящее через прорезь в экране 2.

Приращение ширины прорези в зависимости от угловой координаты вьшолнено таким, что интенсивность излучения, зарегистрированного радиометром, изменяется по линейному закону в зависимости от угла поворота флюгера по отношению к магнитной стрелке.

Скважинный снаряд снабжен центрирующими рессорами 1 О. Сигнал из скважинного снаряда поступает по каротажному кабелю 11 на поверхность в измерительный пульт 12 радиометра и на регистрирующий прибор (регистратор) 13.

Под герметичной камерой 7 со стороны, противоположной флюгеру, установлена крьшьчатка 14 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 15, являющейся продолжением флюгера 1. На одной из лопастей крыльчатки размещена навеска радиоактивного изотопа 16. Расстояние изотопа 16 от оси вращения флюгера равно среднему радиусу кольцевой прорези в экране, так что этот изотоп располагается под прорезью. На дне герметичной камеры 7 располагается коллиматор излучения с узким цилиндрическим отверстием 17. Отверстие 17 вместе с участком кольцевой прорези 6, расположенным над изотопом 16, образует коллимационный канал, через который излучение этого изотопа попадает на детектор. Крыльчатка 14 помещена в защитный цилиндрический кожух 18. Полый нижний наконечник 19 жестко скреплен с флюгером 1 и кожухом 18. Вместе с герметичной камерой 7 нижний наконечник 19 играет роль ;своеобразного поплавка для зсего поворотного блока, содержащего экран, 4м1югер, крьшьчатку и магнитную стрелку, увеличивая выталкивающую силу, действ5пощую на этот блок что Приводит к уменьшению трения при повороте флюгера, и, как следствие, к повьшению чувствительности устройства по скорости потока. При помещении предлагаемого устройства в буровой скважине против водоносного пласта флюгер поворачивается в направлении потока под дей ствием напора воды. Магнитная стрел ка ориентируется по магнитному меридиану. Радиоактивный изотоп на стрелке создает определенную интенсивность излучения, зарегистрированную измерительным пультом 12 на поверхности. Интенсивность излучения и является мерой угла поворота флюгера относительно магнитной стрелки. Величина этого угла может быть определена на основании градуировочного графика. В то же время, когда флюгер пово рачивается по направлению потока, крыльчатка 14 располагается перпендикулярно ему и приходит во вращени вокруг оси 15. Радиоактивный изотоп I6, проходя под коллимацион25ным отверстием 17, периодически увеличивает интенсивность радиоактивного излучения, попадающего на детектор радиометра 5, и регистратор 13 фиксирует на диаграммной ленте пики интенсивности излучения на общем фоне, уровень которого определяется положением магнитной срелки под прорезью в экране. Для более простого и уверенного разделения сигналов, связанных с излучением изотопов на крыльчатке и магнитной стрелке, эти изотопы могут быть взяты отличающимися по энергии излучения, а в качестве радиометра использован каротажный гамма-спектре метр, например СГСЛ-2. Скорость потока подземных вод может быть определена на основании тарировочных графиков по скорости вращения крьшьчатки, которая в свою очередь, определяется по количеству пиков интенсивности излучения, зафиксированных регистратором 13, за единицу времени. Метки времени проставляются на диаграммной ленте специальным реле регистратора. Расчеты показьшают, что при использовании радиоактивных изотопов, дающих мягкое гамма-излучение с энергией до 0,1 мэВ, предложенное устройство позволяет производить одновременное определение направления и скорости движения подземных вод, начиная с 0,001 м/с. Устройство может быть вьтолнено в виде приставки к серийным каротажным радиометрам, что обеспечивает ему щирокое распространение.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД по авт.св. № 710283, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности получения одновременно ин- . формации о скорости движения подземных вод, оно снабжено крыльчаткой с навеской радиоактивного изотопа, установленной под герметичной камерой на горизонтальной оси, соединенной с флюгером, и размещенным на дне герметичной камеры над крыльчаткой коллиматором с цилиндрическим отверстием.

Фиг.2.

8

Фиг.