различных точках пласта, окружающего скважину. Период измерений выбирают так, чтобы уменьшить влияни жидкости, а плотность тепловых нейтронов уменьшалась экспоненциально. Измеренное время жизни нейтронов toti ) (глеа&) таким образом соотЬетствует видимой постоянной времени жизни нейтронов в земном пласте, окружающем скважину. Следовательно, устройства для измерения собственной нейтронной характеристики земного пласта обладают низкой чувствительностью и точностью, поскольку отсутствует возможность измерять с достаточной точностью плотность нейтронного истока в двух удаленных точках земного пласта. Наиболее близким по технической су ности к предложенному является, устрой ство для измерения собственной нейтро ной характеристики земрого пласта, содержащее импульсный нейтронный источник излучения, герметически закрытый в корпусе, первый и второй детекторы излучения, расположенные на различных расстояниях от нейтронного источника излучения, первый и второй блоки обработки сигналов, каждый из которых соединен с одним из детекторов излучения, блок отношения сигналов, переключатель, регистратор, пр чем один из блоков обработки состоит из контура, имеющего схему управлания синхронизацией. В устройстве изме рения проводятся в течение отрезков времени между нейтронными импульсами. Зарегистрированные величины позволяют получить нейтронную характе-ристику земного пласта, т.е. видимую постоянную временя Сгцрр. замедления или жизни тепловых нейтронов. Величина (видимое) или (измерен ное) , соответствующая каждому изме)ению нейтронной плотности, затем запасается в памяти Отношение двух велиявляется величиной, характеризующей степень соответствия двух измеренных величин. Если измеренные значения Cfrvg g близки друг к другу, т.е. Z / t приближается к единице, одна или обе эти величины могут быть использованы для точного измерения истинного значения Нейтронная плотность (тепловых ч нейтронов) в точке измеряется в течение двух ограниченных временных интер валов между нейтронными импульсами, при этом определяется отношение вели84чины нейтронных плотностей. Интервалы выбираются таким образом, чтобы указанное отношение было равно заданному числу. Подбор интервалов времени осуществляется таким образом, чтобы продолжительность одного из интервалов обеспечивала измерение , соответствующее измерению плотности нейтронов в этой точке. Интервалы измерений во второй точке, следующие за каждым последовательным нейтронным импульсом, равны задаваемым инте|рвалам времени, соответствующим проведе-, нию измерений в первой точке, причем отношение измеренных нейтронных плотностей во второй точке в течение первого и второго задаваемых интервалов времени сравнивается между собой или с заданным эквивалентом. Если это второе отношение близко приближаетсяк этому эквиваленту, то заданное значение времени замедления тепловых нейтронов, измеренное в первой точке, может быть использовано для точного определения С . Если указанное второе отношение нейтронных плотностей в достаточно высокой степени приближения связано линейной зависимостью с отноше нием СС /tfj ), полученными при наблюдении Т в первой и второй точках, то оно может быть преобразовано в j / й Р этом хорошая сходимость наблюдается, когда удаленные t. /tr друг от друга о /tij равны единице, Корректное значениеtg Т или ) „ожет быть получено в результате 11спользования отношения С) / Cj для определения или же точное измерение истинной величины нейтронной характеристики может быть получено непосредственным решением экспоненциальной функции относительно данных измерений и характеристики нейтронной плотности. Таким образом известное устройство обладает низкой точностью. Цепь изобретения - повьш1ение точности измерений. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения собственной нейтронной характеристики земного пласта, содержащем импульсный нейтронный источник излучения, герметичес закрытый в корпусе первый и второй детекторы излу1ения, расположенные на различных расстояниях от нейтронного источника излучения, первый и второй блоки обработки сигналов, каждый из которых соединен с одним из детекторов излучения, блок отношения сигналов, переключатель регист ратор, причем один из блоков обработки состоит из контура L., имеющего схему управления синхронизацией, во второй блок обработки введены селектор, связанньй со схемой управления синхронизацией и аналоговый блок причем выход селектора соединен с вх дом аналогового блока, выход которог соединен с входом регистратора. Аналоговый блок выполнен в виде делителя. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения собственной нейтронной характеристики зеиного пласта j на фиг, 2 - второй вариант предложенного устройства для получения надежной иифо{И4ащ1и о измерении параметров нейтронного излучения; на фиг. 3 - граблей, показываюпр е корреляцию мелщу отношением ТДгН к отношением по скорости счета N; (набор истинных значений) /2Ц (набор истинных значений) для оп тимальной последовательности срабатьгааний детектора на фиг. 4 блок-схема, предназначенная для записи значения Ь и входящая в систему, показанную на фиг. 2; на фиг, 5 блок-схема для автоматической выборки и записи значенияЬт оз, через которое точно мсжет быть определен истинный параметрЦ,, Устройство для измерения собственной нейтронной характеристики земного пласта содержит герметичную прочную капсулу (или глубинный прибор) 1, которая находится в подвешенном состоянии в скважине 2, ук, репленной обсадньо ш трубами . Глубииш 1й прибор i удерживается тросом 3 и предназначен для исследования свойств земного пласта 4 , прилегающего к скважине. В капсуле i находится импульсньЛ электронный источник 5 и два разнесенных на заданное расстояние детектора 6 и 7. Нейтронный источник 5 ге нерирует дискретные импульсы нейтронов большой энергии (14 Мэв). Детекторы 6 и 7 излучения измеряют плотности тепловых нейтронов в пласте 4, которые пропорциональны их уда-55в которых находятся нейтронные детекленности от нейтронного источника.торы. Сигналы, представляющиеfj gj
В качестве детекторов 6 и 7 могутtjj , соответствуют измерению ослаблеиспользоваться детекторы тепловых нейгния нейтронного потока на ближнем 48б тронов, т.е. Не - пропорциональные счетчики, или же детекторы -излучения; т.е. сцинтилпяторы на Naf-кристаллах, которые реагируют на - излучение, возникающее при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами элементов исследуемого земного пласта. В данном случае принято, что детекторы 6 и 7 - детекторы « -излучения на базе кристаллов йодида натрия, Детекторы излучения расположены относительно нейтронного источника 5-в верхней части капсулы. Ближний. от источника 5 детектор 6 должен быть размещен так, чтобы центр его сцинтилляционного кристалла (не показан) располагался на расстоянии 36,83 см от мишени (не показана) нейтронного источника 5. Сцинтилляционный кристалл может иметь длину порядка 10,16 см и может быть оптически связан с фотоумножителем. Геометрический центр СЦННТИЛЛЯ1910ННОГО кристаш1а детектора 7, расположенного на больа1ем расстоянии от нейтронного источника 5, размещен приблизительно на расстоянии 63,5 см от мишени нейтронного источника. Он также оптическн связан с фотоумножителем. В капсуле I имеются усилитель и дискриминатор для подавления разЛИЧШ11Х помех которые не относятся к ядерным процессам, регистрируемым в капсуле, блоки 8 обработки намеряемой ннформацин могут располагаться полностью на поверхности кпи частично. Другая часть блоков может находиться в капсуле. 8 состоит из блока 9, находящегося в скважине, и блока 10 находя1цегося на поверхности земли. Подземный блок 9 включает два блока 11 и 12 обработки выходной информаЩ1И, соединены посредством проводников 13 и 14 с ближним 6 и дальнюю 7 детекторами, соответствено. Влоки It и 12 срабатывают по снгалу от ,соответству101Щ1Х детекторов 6 и 7 излучения. Эти блоки вырабатыаают сигналы, пропорциональные вндным значениям t , которые Соответствуют скоростям уменьшения ппотностн тепловых нейтронов в двух точках, детекторе, at -meoa (tp) соответствуют измерению ослабления нейтронного пото ка на дальнем детекторе. Эти сигналы поступают на задающий блок 15, через который измеренная информация по про водам 16 и 17 подается на блок 10 пе реработки измеренной формации. Сигна лы tfj иТ/р подаются на аналоговый блок 18 деления, на котором формируется сигнал, соответствующий отношению t . Один или оба сигнала Тц Htp вместе с выходным, сигналомот 6jiOKa 18 деления, который соответству ет отношению tTj /tp , могут быть по даны на регистрирующее устройство 19. Сигнал Т/ц обычно записывается какС , так как он имеет более выс кую статистическую точность. Однако при определенных обстоятельствах, tp более близко приближается к истинному значениюTj чем tj . В этих случаях предпочтительно регистрировать р вместо ffj , для чего регистрирующее устройство 19 имеет селекто ный переключатель 20. Регистрирующее устройство 19 со(тоит из лентопротяжного записывакицего устройства и у тройство визуального восприятия информации . Работа нейтронного источника 5 задается в зависимости от измеряемой величины tr ) Tj-e. продолжи ельность отдельных нейтронных импульсов и вре мя между последовательными импульсами пропорционально1/|„ д5 Блок 11 - tjj соединен проводником 21 с нейтронным источником 5, при этом выходные сигналы с блока 11 запускают нейтронный источник 5, который испускает нейтронные импульсы, длительность и частота которых зависит от значения . В случае нес 5ходимости блок 12 может использоваться для управления работой нейтронного источника 5, в этом случае проводник 21 (22) должен .проходить к этому блоку. В любом случае только один из двух t -блоков управляет работой нейтронного источника 5. Блок f вырабатывает синхронизированный относительно конца каждого нейтронного импульса сигнал, что необходимо для соответствующего управления по времени интервалами детектирования, связанными с t -блоком. Этот сигнвл может быть получен с Т -блока, управляющего работой нейтронного 8 источника, через проводники 27 (от tN-блока 11 кtp -блоку 12). Более точные результаты получаются при управлении частотой и длительностью нейтронных импульсов блока, однако это управление не является обязательным, вместо этого могут использоваться импульсы постоянной длительности, идущие с постоянными интервалами во времени. Б этом случае Сг-блок может находиться на поверхности и может быть синхронизован от общего сигнала, поступающего от глубинного прибора (не показан) и соот-« ветствующего окончанию каждого нейтронного импульса. В случае необходимости управления нейтронным источником в зависимости отЕ.ожет осуществляться, когда один или оба С-блока находятся наверху. Устройство работает следующим образом. Блок 11 формирует сигнал , соответствующий скорости ослабления (поглощения ) потока тепловых нейтронов в пласте посредством ближнего детектора 6. Предпочтительной последовательностью измерений является режим, при котором последовательные импульсы нейтронов, между которыми осуществляется замер времени жизни нейтронов в пласте (f), отделены друг от друга интервалами времени, равными произведению 1г на соответствующее число, например 12-1ЗТГ . Нейтронная плотность измеряется в течение трех временных интервалов между импульсами нейтронов и оценивается по отдельным вспышкам Ti-излучения, приходя1цимися на единицу времени. -излучение регистрируется ближним Детектором 6. Первая скорость счета (N), соответствующая первому отсчету плотности нейтронного потока, определяется в течение интервала (X), равного времени жизни нейтронов & . Этот первый отсчет начинается сразу после окончания первого нейтронного импульса. Второй (И) временной интервал, в течение которого сосчитьюается вторая скорость счета (Nj), начинается немедленно после первого интервала и длится отрезок времени 2t , в два раза превосходящий время жизни нейтроновв исследуемом пласте. В случае использования -индикаторов фоновое -излучение измеряется в течение третьего отрезка времени (III). Скорость счета в этот отрезок времени регистрируется приблизительно в течение времени 31/, равного трем временам жизни нейтронов в пласте. Отсчет в этом случае начинается через время, равное бТГ , после конца предшествующего нейтронного им пульса. На графиках 4мг. 3 показана последовательность отсчетов. Скорость счета (Мл,) фонового излучения вычитается из первой скорости счета (N) и второй скорости счет (N,) для того, чтобы получить в тече ние первого и второго временных интервалов истинные скорости счета N (net) и N2.(net) без фоновой состав ляющей. Эти скорости характеризуют плотности нейтронных потоков. Затем получается отношение N,j (net)7Ng, (net) Продолжительности первого и второго интервалов детектирования подбираются в пропорции 1:2, пока отношение скоростей счета N(net)/N(net) не будет равно 2, т.е. не Судет достигнуто состояние равновесия. В этом случае измеренное время жизни нейтро нов в пласте Т приближается к про должительности (t) первого интервала детектирования. Отклонения от этого условия равновесия приводят к срабатыванию временного блока, при помощи которого корректируется ширина первого интервала пропускания, по ка в системе ие будет достигнуто равиовесие. Сигнал, соответствующий tj поступает с временного блока в блок 18 деления и далее на.регистрирукицее устройство 19. Временной (fp) блок 12 работает аналогично, производя отдельные , счеты F. , F , Рл. Последовательность счета этого блока задается в соответствии с измеряемой величиной времени tp . Порядок работы tp -блока также как и порядок работы Т -блока, определяется приходом импульса синхронизации, соответствующего концу предшествующего нейтронного импульса ЗначениеСр с блока J2 подается в блок 18 деления и в случае необходимости иа регистрирующее устройство 19 При отсутствии возмущающих мешающих факторов, в основном связанных с рассеиванием нейтронов и, кроме того, обусловленных негомогенностью пласта и т.д., величины tT и Т/р должиы быть одинаковыми и равными или 810 равными истинному значению времени жизниt . Из этого следует, что если отношение t,j / tp равно единице, то измерения проведены правильно и измеренные значения времени жизни тепловых нейтронов в исследуемом пласте точно соответствуют истинным значениям. С другой стороны, если соотношение С /tp отличается от единицы, то имеет место помимо значительного рассеивания нейтронов и другие эффекты, которые влияют на точность определения. При обычных условиях проведения каротажа в скважине tp должно пречто обусловлено влиявышатьнием рассеяния нейтронов. Таким образом, otHomemie-tj /fp может быть близким к единице. Если отношение t /t ... значительно меньше единицы, т.е. равно, например, 0,80,9, то это означает, что измеренная величингьСу зависит от побочных возмущающих эффектов. ЕслиК, регистрируется , , то необходима коррекция этого параметра, а следовательно, и 2 tod Это можно сделать, используя таблицы или графики, учитывающие влияние рассеяния нейтроков на отношения t от истинных значений. На фиг. 2 показана упрощенная электронная аппаратура измерения нейтронной характеристики. Спускаемый под землю блок 23 обработки измеряемой информации включает временной бло (счетчик) 24, который соедЕ ен с нейтронным источником 25 и ближним детектором 26 через проводники 27, 28 и подключен к задающему блоку 29, через который сигналы подаются на поверхность по проводам 30 и 3. Прингщп работы временного блока (t,) 24 аналогичен принципу дейстВИЯ такого же блока, показанного на (. 1. Выходной временной сигнал подается по проводам 32 к реги-стрирующему устройству 33. для записи. Рабочие сигналы от дальнего детектора 34 подаются через проводник 35 на селекторную схему 36, которая управляется сигналами, поступающими по проводникам 37-39 временного -блока 24. Запускающие сигналы подаются на селекторный блок 36 с дальнего детектора 34. Этими сигналами осуществляется управление дпительностью и началом трех отрезков времени, n84 в течение которых между нейтронными импульсами измеряется величина t)j . Эти отрезки времени задаются также, так и интервалы T-MI, о которых упоминается выше. Рабочие сигналы на временной ХГ -блок поступают с ближнего детектора 26. Следовательно, счет нейтронов на ближнем и дальнем детекторах осуществляется одновременно, при этом временные интервалы, в течение которых прризводится счет, совпадают во времени и. имеют одинаковую длительность. Сигналы, соответствующие плотноети нейтронов и пришедшие на селекторный блок 36 в течение интервалов детактирования, передаются на наземную аппаратуру по проводникам 40-42, где в блоках 43 счета они обрабатываются. В блоках 43 осуществляется счет числа вс1шшек ijjj-излучения в единицу времени в течение первого и второго интервалов детектирования. В течение третьего периода в этих блоках регистрируется скорость счета «boHOBorcf -излучения, которая вычитается из первых двух подсчетов. Истинные скорости счета F (net) и Fe(net) от первого и второг интервалов, соответственно, сравниваются в аналоговом блоке 44, который формирует выходной сигнал, равнйй отношению F (net)/2F2(net). . Это отношение в больвшнстве случаев связано линейной зависдаюстью с отношением{ц/t/|: , гдеТр представляет собой постоянную времени жизни нейтронов, соответствукщую скорости уменьшения интенсивности потока тепловых нейтронов, измеренной на дальнем детекторе 34. Указанное отношение таким образом, определяет степень соответствия междуtyj и , следова - 14 г - тельно, точность регистрируемой величиныи. , по которой определяется нетинное время жизни нейтронов tjj в исследуемом пласте. Из графика фиг. 3 следует, что отношение F (net)/2Fg(net) близко приближается к отношению /tp . При определении значений в блоке 24 предполагается, что когда N(net)/ Nft(net)2 длительность (Т) первого интервала детектирования равна значению & , соответствующему скорости ослаблания нейтронного потока, регист рируемого ближним детектором. Отношение не равно в точности единица N- 12в то время как отношение )7 2N(net)1. Точное отношение Т(сЛ) T(t) к N (net)/2NQ,{net) показано кривой А на фиг. 3. Линия В имеет наклон под углом 45, что соответствует равенству двух отношений. Экспериментально установлено, что при нормальных условиях в скважине величина отношения N (net)/ 2N2 (net) равна 0,8-1,0. Сравнение кривых А и В в этом диапазоне (фиг. З) показывает, что этим отношением и отношением Т/Т в указанном диапазоне (0,8-1,9) имеет место строгая ли- нейная зависимость, Запускающий„сигнал с временного i j-блока 24, приходявщй на нейтронный источник 25, кроме того, подается на поверхность по проводнику 31. При замыкании переключателя 45 этот сигнал вызывает срабатывание пересчетных блоков, которые передают суммарные импульсы I;, (net) и Fn (net) на буферные регистр5 и после соотретствующей задержки, создаваемойлинией задержки, происходит обнуление счета. На. выходах преобразователей цифровой в аналоговую формируются непрерывные напряжения, пропорциональные Fj| (net) и F2(net). Измеренные сигналы регистрируются блоком 33 в виде функции глубины опускания глубинного прибора. Однако, учитывая строгую линейную зависимость F-отяошения и IJ / tp , отношение скоростей счета импульсов определяется с изменением масштаба что достигается вводом соответствующего коэффициента пропорциональности через потенциометр 46. Это позволяет увеличить глубину, йа которой производится измерение отношения Cj, / tp . Так как t и взаимои V. , . - связаны, то кривая Оц / tp может быть заменена кривой р Поправки должны вводиться, когда отношение /tp меньше допусти мык значений, т.е. 0,8-0,9. В свою очередь, надежная коррекция значенийТ обеспечена путем деления1) по отношению tr /1Гр , которое перед ЭТЮ4статистически усредняется,Операция усреднения показана на фиг. 4, где выходной сигнал V /tp с плазманного блока 23 подается на регистрирунядее устройство 33 и на блок 47 усраднания. Сигнал с блока 23 посыпается в регистрирукицее устройство 33 (фиг. 4) и совместно с сигналом, представлякяцим усредненное зна чение fcy /tp подается на вход блока 48 деления. Деление на отноше W ние Т /tp дает видимое значение t соответствующее скорости уменьшения плотности нейтронного потока, измеренной на дальнем детекторе 34. На фиг. 5 показан блок для автоматической селекции регистрируемых значений Т или tp . Этот блок включает аналоговый блок (схему деления 49 на вход которой поступают сигналы Сц с блока 23 и сигналы, представляю 1р усредненное значение t jy| /fp , которые подаются с блока 50 усреднения. На выходе схемы 49 деления фop я pyeтc сигналТр . Сигнал, пропорциональю) усредненному значению Сц /С|: , с блока 50 подается на дискриминатор 51 и на регистрирующее устройство 33. На дискриминаторе 51 происходит сравнение измеренного значения tTj 1% с эгалонной величиной. Если отношение N / F больше, чем зталонная величина, то на стробирующий или селекторный блок 52 подается запускающий сигнал, что обеспечивает прохождение сиг нала notfj на регистрирующее устройство 33. Если 1),)/tp меньше, чем I эталонная величина, то дискриминатор посылает запускающий сигнал на tp-селекторный контур 53, чтобы сигнала по tp прошли на регистрирующее устройство 33. Изобретение позволит повысить точность измерений собственной нейтрон88 ной характеристики земного пласта при одновременном упрощении устройства. Формула изобретения 1.Устройство для измерения собственной нейтронной характеристики земного пласта, содержащее импульсшлй нейтронный источник излучения, герметически закрытый в корпусе, первый и второй детекторы излучения, расположенные на различных расстояниях от источника нейтронного излучения, первый и второй блоки обработки сигналов, каждый из которых соединен с одним из детекторов излучения, блок отношения сигналов, переключатель, регистратор, причем один из блоков обработки состоит из контура, имейяцего схему управления синхронизации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений во второй блок обработки введены селектор, связанный со схемой управления синхронизацией и аналоговый блок, причем выход селектора соединен с входом ан огового блока, выход которого соединен с входом регистратора. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, аналоговый блок вьшолнен в виде делителя. Источники информации, П1 иятые во внимание при экспертизе I. Патент США № 3435216, кл. 250831, опублик. 1969. 2. Патент США № 3532884,. кл. G 01 V 3/00, опублик. 1970 (щрототип).
...«
847948
««
lAief
to
2Иг
O.S
ив
01 0.6.
L.. Г гЫг
в
L/V, /г/V 1.0,.985
