Способ проведения импульсного нейтронного каротажа Советский патент 1976 года по МПК G01V5/00 

1

Изобретение относитсй к ядерной геофиэике .предложенный способ может быть ис йользбван для проведения импульсного нейгipoHHoro каротажа.

Известные способы проведения импульсного 5 HeflTpOHHcro каротажа состоят в облучении горных пород в скважине и шульсами быстрык нейтронов с последующей регистрацией спадающей интенсивности тепловых и, над-т-епловых нейтронов и гамма-квантов. При 10 |:этом измерения начинают спустя некоторый промежуток времени (время задержки) пос- |Шв импульса нейтронов.

ji При этом информативность импульсного Цнейтронного каротажа существенно повышает -15 ;СЯ с расширением диапазона исследуемых jjnoTOKOB измерений и соответствующих вре- мен задержки .

Известные способы расширения диапазона измерения аппаратуры нейтронного карол 20 тажа состоят в увеличении интенсивности : источников быстрых нейтронов, в соответствующем подборе величины и закона изменения эффективности регистрации детекторов вторичных излучений и в повышении т избиратель- 25

ности путем э1фанирования от мешающих иэ мерений. В аппаратуре импульсного нейтрон-: кого каротажа (ИНК) эти пути нашли свое вь ражение в сушествейном увеличении нейтронйого выхода скьажинных генераторов нейтронов (СГН) типа . 107, ИГН-4-1-1О7

{ИГН«6- 5.10 н/сек и эффективности реги страции применяемых детекторов.(, С;НМ-1 8 - 8О%). Однакб дальнейшее расши рение диапазона измерения указанными способами ограничилось из--за малой пропускной Ьпособнойтйсуществующих типов кapoтaжныk кабелей, мертвое времяС которых трудно сделать менее 5-10 мксек. Для преодоления трудностей, связанных с низким временteiM разрешением кабеля, был, в частности, Предложен способ измерения и передачи по каротажному кабелю временных спектров , исследуемых при импульсном нейтрон нейтронном каротаже. По этому способу с йелью разгрузки каротажного кабеля как каI hana СВЯЗИ эффективность счета тепловы : j нейтронов в регистрирующем блоке скважш 1 його снар5Ща регулируют таким образом, что.

3

е . .

бы минимальная эффективность соответство вала по времени максимальным потокам тепповых нейтронов через детектор, а макоммальная эффективность «« минимальным пото-. кам. При этом закон изменения эффективно- сти задают заранее соответствующим упраа-« ;лением порогом дискриминации амплитудноно дискриминатора при постоянных напря не., мии на детекторе и коэффициенте усиления усилителя импульсов счета либо путем из- j менения коэффициента усиления усилителя ИЛИ коэффициента газового усилителя про; порционального счетчика нейтронов модул цией по закону напряжения питания детек- ;

тора,.. . J

Однако эти способы управления эффектив-.

ностью регистрации отличаются трудностью ЦХ.Лзеализации в скважинном приборе аппгэра туры MHF, с одной стороны,-ayo-.обусловле но противоречием между малым, временным : интервалом измерения слада потоков излу- чений (несколько, миллисекунд) и инерциониостыо объектов упрвлёния (источника высоковольтного питани5зг детектора, усилителя ;и дискриминатора), а с другой - нелостоянicTBOM скважиннык условий измерений и, в , .частности, значительными колебаниями тем- пературы .окружающей среды (от 20 до 120°С и выще) и величины напряжения пи™ :тающей сети, которые могут заметно превы шать заданные пределы изменения (+10 и , от номинала).

В результате действий указанных факто ров возникают трудноучитываемые (и даже не поддающиеся контролю) отклонения фак тического закона изменаиия эффективности регистрации от заданного, вносяише сушест венную погрешность в результаты измерений.

; Целью изобретения является расширение диапазона измерения при проведении импуль« рного .каротажа.

Сущность предложенного способа заклю;чается в увеличении эффективности регист-. ;раши при спаде потока излучений путем поЬледовательног.о подключения параллельно Шруг к другу все большего яисла детекто- .: ipOB, начиная с детектора с минимальной эф .фективностью и максимальным врек-генным разрешением и кончая детекторами с наи-™ (большей эффективностью, .J Предлагаемый способ позволяет расши- JiHTb диапазон измерения до 10- 10 :Н/сек, т, ё до 9 порядков:, уже при исполь зовании многодетекторного устройства (муль тидетектора), срстояш.его из трек счетчиков с эффективностью регистрации О, О1; ,1 и 8О«90%, разрешающим временем 1 ;мксек, собственным фоном имп/сек и максимальной скоростью сч.ета 10 .

При этом нижний предел измерения (0,1н/се принимается равным л/5 - красному фону ( имп/мин) детектора с максимальной э4 фективностью ( 100%), а верхний предел (1О° н/сек) определяется как частное от деления максимальной (из соображений допустимого процента просчетов).скорости : счета (v 10 имп/сек) на минимальную эффективность регистрации (0,01%), Одновременно возникает воаможность повыше ц.It

НИН достоверЕюсти и точности реэуль - . j татов измерений, в частности, статической точности при малык величинах потоков.иэлучений. Снижается влияние скважинных : условий измерений.

Предлагаемый способ позволяет исполызовать детекторы с различными принципа ш действия, чувствительные к различным видам излучений, в частности детекторы тепловых нейтронов и гамма квантов. Последнее дает возможность применять предложенный способ для проведения комплекса импульсного нейтрон-нейтронного и. импуль:Сного нейтронного гамма.-каротажа в идентичных условиях: одновременно при одинаковой длине зондов; что еще больше повы-

-сит информативность и надежность результатов. Наконец использование высокоэффектив

ных детекторов нейтронов для экранировки детекторов гбимма-квантов позволит обео течить работоспособность мультидетектора в мошных полях тепловых нейтронов, способствуя тем самым расширению его рабочего диапазона.

На фиг. 1., показана схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на

фиг, 2 « схема, поясняющая данный способ. i Устройство содержит детектор нейтронов 1, детектор г-амма-квантов 2, поглотитель

нейтронов 3 и блок управления эффективностью регистрапии 4..

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Подбором значений питак . щих на.пряжений, сопротивлений нагрузки, : перекодных еглксстей и пр. для каждого де-« тектора подбирают оптиме.льный рабочий режим, который в течение всего времени измерений поддерживают постоянным. Сигналы с выхода детекторов 1 н 2 подают на вкоды усиш телей, а с выходов последнихна соответствующие входы блока 4 управления эффективностью регистрации. С помощью блока 4, представляющего собой . управляемый электронный коммутатор, по мере спа-: да потока кзл;учений последовательно подключают к общему а.ыхо, параллельно друг другу все большее число выходов детекторов, начиная со счетчиков с минимальной .эф1})ективн1х:тыо и кончая счетчиками с максимальной эффективностью (см фиг. 2). Подбором эффективности отдельных счетчиков, их числа и момента подключения по-« лучают любой закон изменения эффективности, например, (, где Г. постоянная времени спада плотности потока излучений. Истинная форма спада во времени пло-рности и потока излучений (временной спектр находится из соотношения: TTtJ где т (t) - измеренный временной спект р; (t) - закон изменения эффективности регистрации во времени;t. Расширение диапазона измерения дости- |гают применением при больших значениях потоков излучений детекторов с эффектив ностью регистрации ( 0,01%) примерно :на четыре порядка ниже эффективности регистрадии ( 90%) детекторов, работающих .при малых значениях потоков, которые к тому же включают по нескольку штук в па;раллель. Последнее дает возможность исполь зовать высокоэффективные детекторы нейтipOHOB для экранировки детекторов гамма;.Квантов от мошных потоков тепловых нейтро)нов. Для этого детекторы нейтронов разме-« шают вокруг;детекторовгамма-квантов вплотную друг другу, образуя Из них надеж :ный экран от полей тепловых нейтронов (фиг. 1). Применением высокоэффективных длинных гелиевых счетчиков типа СНМ-17, СНМ-18 и других обеспечивают в ысокую степень экра1- ,нировки.. I Экранирующие детекторы нейтронов могут подключать с помощью блока 4 как всё .сразу, так и последовательно по одному, В последнем случае вследствие гаснмметрич-. |ного расположения счетчиков отнобительно 1стенок скважины (например, в случае, ког- ||да прибор лежит на станке) может наблку аться зависимость показаний йрибора от его поворота вокруг своей оси. Для (Исключения этого явления в каждом такте измерений опрос высокоэффективности дете начинают с детектора, соседнего по отношеш1ю с опрошенному в предыдущем ||такте. Другими словами, точка начала опрО() jca непрерывно вращается по кругу. Детек- JTop. с которого начинают считывание покам Лазаний, могут также выбирать по случайно му закону. ||- Работу блока управления эффектквнооти ;регистра осуществляют либо по заранее за iданной программе, которую- включают спуо|(гя определенное время после импульса бысту рых нейтронов, либо путем управления с поверхности специальными импульсами. Для получения идентичных условий иэмерений при проведении комплекса ИННК и ИНГК детекторы нейтронов и} г(амма-|сва№ тов располагают параллельно друг другу так, чтобы их середины совмешеиы. Формула изобретения 1.Способ проведения импульсного нейт pOHHoro каротажа, состоящий в облучении. горных пород в скажине импульсами бь1ст- |рых нейтронов с последующей регистрацией; спада потоков излучений тепловых и над|тепловык нейтронов и гамма-квантов, о т шичающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения при проведении нейтронного каротажа, спадающий поток излучений регистрируют путем регу., лирования эффективности детектирующей системы последовательным подключением параллельно друг другу все большего чиола диаметров, начиная с детектора с мини мальной эффективностью и кончая детектором с максимальной эффективностью регистрации.: 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения информати&нооти{способа .нейтронного каротажа, импульсный нейтрон -«««гамма и неЙтроН--.-.-«ейтронный карбтаж проводят одновреиенч но и при одинаковой длине зондов, для чего детекторы нейтронов и гамма-ввантов рас- по;шгают параллельно друг другу так, чтобы щ были совмещены.