Аналитический активационный комплекс на основе портативного нейтронного генератора для анализа примесей в металлах
| Вид материала | Документы |
- Апряжения для малогабаритного, транспортабельного генератора рентгеновских квантов, 12.72kb.
- Токи смещения в металлах, диэдектриках и в вакууме Геннадий Ивченков, 336.87kb.
- Правила приемки лрс и методы отбора проб для анализа на складах, базах и промышленных, 204.41kb.
- Аннотация дисциплины «Физика рентгеновских лучей и основы рентгеноструктурного анализа», 10.94kb.
- Ия некоторых примесей в отдельных водоемах и водотоках может превышать величину предельно-допустимых, 136.44kb.
- Под действием нейтронного облучения конструкционные материалы оболочек твэлов реакторов, 169.68kb.
- Реферат отчета по нир на тему: Развитие и сопровождение информационно-аналитического, 19.31kb.
- Програма фахового вступного випробування для навчання за освітньо-професійною програмою, 63.8kb.
- Е. а чвертко московский инженерно-физический институт (государственный университет), 18.26kb.
- Новая технология очистки воды кандидат медицинских наук В. Барабанов, 116.04kb.
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики
им. Н. Л. Духова
В О П Р О С Ы
А Т О М Н О Й Н А У К И И Т Е Х Н И К И
СЕРИЯ :
Я Д Е Р Н О Е П Р И Б О Р О С Т Р О Е Н И Е
Издается с 1969 г.
Выпуск 1 (19)
НЕТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И АППАРАТУРА НП ИХ ОСНОВЕ
МОСКВА - 2001
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящем сборнике «Нейтронные генераторы и аппаратура на их основе» представлены статьи, отражающие работы, проводимые во ВНИИА, по выпуску нейтронных генераторов нового поколения и аппаратуры на их основе.
В сборнике представлены статьи ведущих специалистов института по следующим вопросам:
- состояние и основные направления развития разработок скважинной геофизической аппаратуры на основе генераторов нейтронов ВНИИА для нефтегазовой отрасли;
- аналитический активационный комплекс на основе портативного нейтронного генератора для анализа примесей в металлах;
- опыт внедрения и эксплуатации импульсного нейтронного каротажа АИНК-43;
- исследование и выбор оптимальной системы питания скважинных приборов ИНК;
- система телеметрии аппаратуры ИНК с применением технологии сигнальных процессоров;
- технологический прибор для контроля содержания калия в минеральных удобрениях;
- возможность использования нейтронных генераторов в черной металлургии;
- аппаратура импульсного нейтронного каротажа для определения содержания урана в скважинах на месторождениях, отрабатываемых способом подземного выщелачивания;
- многозондовая аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа АИНК-89;
- контроль делящихся материалов в багаже импульсным нейтронным методом;
- электроизоляционные материалы и особенности их применения в импульсных нейтронных генераторах.
Редакция приглашает к сотрудничеству специалистов в области ядерной энергетики для публикации своих статей в сборнике «Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерное приборостроение» и рассмотрит любые предложения по вопросам издания, в том числе и рекламные.
УДК 550.832.53.07/.08
СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТОК СКВАЖИННОЙ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ НА ОСНОВЕ ГЕНЕРАТОРОВ НЕЙТРОНОВ ВНИИА ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Ю.Н Бармаков, д.т.н., Е.П. Боголюбов, И.А. Титов,
А.Г. Амурский, к.т.н., М.В. Шипунов
Рассмотрены современное состояние и перспективы развития одного из важнейших направлений ядерной геофизики – импульсного нейтронного каротажа нефтегазовых скважин.
Во ВНИИА разработаны нейтронные трубки, генераторы нейтронов и каротажная аппаратура нового поколения, конкурентоспособные на мировом рынке.
Одним из основных способов получения информации в процессе разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений являются ядерно-физические методы исследования скважин. Среди этих методов особую роль играют импульсные нейтронные методы каротажа (ИНК), которые, благодаря высокой проникающей способности нейтронов и вторичного γ-излучения, могут с одинаковым успехом использоваться как в открытом стволе, так и в обсаженной стальной трубой скважине, в которой обычные методы геофизического исследования скважин (ГИС) малоэффективны.
Практическая реализация нейтронных методов каротажа при исследовании разрезов нефтегазовых скважин началась более 40 лет назад, когда один из создателей ядерного оружия академик Г.Н. Флёров в 1956 г. предложил использовать для этих целей генератор нейтронов. Оглядываясь назад, сегодня можно с уверенностью говорить о том, что наша страна вплоть до начала 80-х годов занимала лидирующее положение в области разработки аппаратуры ИНК и масштабов её применения. Особенно интенсивно она применялась при контроле за разработкой месторождений, во время которого каротаж производится, как правило, через насосно-компрессорную трубу (НКТ). При этом пришлось решить сложнейшую проблему создания генераторов нейтронов и всего скважинного прибора в корпусе диаметром не более 43 мм.
Однако в 80-х годах наметилась явная тенденция отставания российской геофизики в области разработки и использования аппаратуры ИНК от крупнейших геофизических компаний, главным образом – американских. Это безусловно стало следствием экономических проблем России в целом и нефтегазовой отрасли в частности, но, наряду с этим, негативную роль сыграли и чисто технические проблемы. Главная из них – низкие технические характеристики отечественных нейтронных трубок и генераторов нейтронов, в то время являющихся основной аппаратурой ИНК. Малый срок службы нейтронных трубок и низкая надёжность аппаратуры обусловили большие эксплуатационные расходы и резкое сокращение объёмов каротажа. Возникла реальная угроза исчезновения этого вида каротажа из арсенала средств отечественной геофизики. В то же время ряд иностранных геофизических компаний начали активно предлагать свою аппаратуру ИНК и геофизические услуги на российский рынок.
В этих условиях ВНИИА Минатома России приступил к работам по созданию и производству аппаратуры ИНК нового поколения. Начав с разработки и серийного выпуска специальных каротажных нейтронных трубок малого диаметра, институт последовательно переходил к разработкам и производству генераторов нейтронов, аппаратурных комплексов, включая детектирующие устройства, устройства телеметрии и обработки каротажной информации, и, наконец, приступил к организации сервисного обслуживания потребителей [1-3].
Улучшилась ситуация с аппаратурой ИНК российского производства. Вклад ВНИИА в изменение ситуации в области скважинной ядерной геофизики с генераторами нейтронов сводится к следующему:
- Разработано и серийно выпускается пять типов нейтронных трубок для каротажных генераторов, специально предназначенных для решения нефтегазопромысловых задач. Среди них – газонаполненные нейтронные трубки типа ГНТ с частотой следования нейтронных импульсов до 20 кГц, которые ранее не производились отечественной промышленностью.
- На базе этих трубок разработано либо разрабатываются шесть типов каротажных генераторов, из которых три выпускаются серийно, а остальные три находятся в различных стадиях разработки. Этот набор генераторов закрывает практически весь спектр геофизических задач, решаемых аппаратурой ИНК сегодня, а также тех, которые ещё предстоит решать.
- На базе этих генераторов разрабатывается несколько видов каротажной аппаратуры ИНК как для разведки, так и разработки нефтегазовых месторождений. Во ВНИИА разработана и с 1998 г. серийно выпускается аппаратура импульсного нейтронного каротажа АИНК-43, которая успешно применяется в процессе разведки и разработки нефтегазовых месторождений для оценки пористости и нефтегазонасыщенности продуктивных пластов, определения положения водонефтяного контакта и т.д. Высокие технические характеристики аппаратуры в сочетании с относительно невысокой стоимостью делают её вполне конкурентоспособной и на мировом рынке. Ряд фирм Германии используют ИНК для контроля состояния подземных хранилищ газа (ПХГ). Опыт, накопленный ВНИИА и немецкими фирмами, можно использовать также и на российских ПХГ.
- В опытной эксплуатации на ряде месторождений Западной Сибири испытывается несколько комплектов новой аппаратуры ИНК – так называемой аппаратуры “углеродно-кислородного каротажа” (С/O –каротажа). Аппаратура такого типа производилась ранее только американскими фирмами.
Для создания российского аналога аппаратуры С/O –каротажа ВНИИА разработал специальный высокочастотный генератор, а НПЦ “Тверьгеофизика” взял на себя функции по разработке остальных частей аппаратуры и её внедрению в промышленную эксплуатацию. Такая аппаратура позволяет однозначно определять характер насыщения пласта флюидами, независимо от их минерализации (концентрация NaCl) пластовых вод.
Однако, несмотря на достигнутый в последние годы прогресс в области разработки отечественной аппаратуры ИНК, положение в этой области ядерной геофизики нельзя назвать стабильным. Западные геофизические компании, в первую очередь - американские, ведут активную работу по расширению своего рынка на российских месторождениях, предлагая свои услуги и аппаратуру. Для успешной конкуренции с этими фирмами необходимо непрерывно совершенствовать нейтронные генераторы, создавать всё более информативную аппаратуру ИНК. В частности, стоит вопрос создания спектрометрической аппаратуры ИНК для определения состава элементов в затрубном пространстве скважины. Такая аппаратура по соотношениям ряда элементов (Ca, Si, Fe, Cl, S, H) позволит определить пористость и литологический состав пластов, выявлять и оценивать пропущенные залежи, исследовать старый фонд скважин.
Перечень выпускаемой и разрабатываемой продукции и их краткая техническая характеристика приведены в таблице.
Перечень выпускаемой продукции и перспективных разработок ВНИИА в области скважинных
генераторов нейтронов и аппаратуры на их основе
| Тип аппаратуры | Год начала выпуска | Диаметр скваж. части, мм | Длина скваж. части, мм | Максим. рабочая темп., С | Максим. рабочее давление, МПа | Средний ресурс, ч | Tип генератора/ трубки | Состояние разработки | Примечание |
| АИНК-43 | 1996 | 43 | 3300 | +120 | 100 | 100 | ИНГ101 | Серия до 35 шт/год | 2 зонда ИННК, 20Гц |
| АИНК-43-50 | 2001 | 43 | 3300 | +120 | 100 | 100 | ИНГ101-50 | Опыт.образцы | 2 зонда ИННК, 50 Гц |
| АИНК-43-400 | 2002 | 43 | 3700 | +120 | 100 | 300 | ИНГ-08 | В разработке | 2 ИНГК/ИННК,400Гц |
| АИНК-43-50Г | 2002 | 43 | 3300 | +120 | 100 | 100 | ИНГ101-50 | Опыт.образцы | 2 зонда ИНГК, 50 Гц |
| АИНК-89 | 2002 | 89 | 3500 | +120 | 70 | 300 | ИНГ-06-1 | Опыт.образцы | 4 зонда ИННК, 400Гц |
| ИНГ-101 | 1996 | 34 | 1240 | +120 | - | 100 | ВНT1-26 TНT-1411 | Серия до 250 шт/год | 1х108 н/с 1-20 Гц |
| ИНГ-101-50 | 2001 | 34 | 1180 | +120 | - | 100 | ВНT1-26 | Опыт.образцы | 1х108н/с, 1-50 Гц |
| ИНГ-11 | 2000 | 27 | 1300 | +120 | - | 50 | ВНT1-20 TНT-1415 | Опыт.образцы | 5х107н/с 1-20 Гц |
| ИНГ-12 | 2001 | 44 | 980 | +120 | - | 50 | ВНT1-26 НT-145 | Опыт.образцы | 5х108н/с 1-50 Гц |
| ИНГ-06-1 | 1998 | 70 | 1200 | +120 | - | 300 | ГНT1-32 | Серия до 20 шт/год | 1х108н/c 400-1000 Гц |
| ИНГ-06-10 | 1998 | 70 | 1200 | +120 | - | 300 | ГНT1-32 | Серия до 20 шт/год | 1х108н/c, 10 кГц |
| ИНГ-08-1 | 2001 | 34 | 2000 | +120 | - | 300 | ГНT1-26 | Опыт.образцы | 1х108н/c 400-1000 Гц |
| ИНГ-08-10 | 2001 | 34 | 2000 | +120 | - | 300 | ГНT1-26 | В разработке | 1х108н/c,10 кГц |