Усовершенствованная малогабаритная аппаратура импульсного нейтронного каротажа диаметром 42 мм. Игн-пс42

Вид материала

Документы

Содержание Спектры радиационного захвата в скважинных условиях

Подобный материал:

• 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева 30, уггу, игиГ, гин. Тел. (343)-2576661, 1309.39kb.
• Обоснование основных требований к аппаратуре ингкс и наземной системе регистрации., 421.1kb.
• Развитие импульсного нейтронного каротажа (инк) за рубежом, 375.13kb.
• А. Технические средства гирс, 448.28kb.
• Исследование космоса, 196.82kb.
• Совершенствование метрологического обеспечения нейтронного каротажа нефтегазовых скважин, 347.82kb.
• Аналитический активационный комплекс на основе портативного нейтронного генератора, 927.22kb.
• Государственный стандарт российской федерации аппаратура распределения и управления, 2105.25kb.
• Под действием нейтронного облучения конструкционные материалы оболочек твэлов реакторов, 169.68kb.
• И газового каротажа в процессе бурения скважин, 114.47kb.

Усовершенствованная малогабаритная аппаратура импульсного нейтронного каротажа диаметром 42 мм.

ИГН-ПС42.


Ефремов С.С., Мишин В.А.

(НПЦ «Радиоактивные приборы и системы»)


Новая двухзондовая аппаратура ИНГК предназначена для исследования в эксплуатационных, фонтанирующих и нагнетательных скважинах и производит измерение методом основанным на захвате тепловых нейтронов (ИНГК), и методом кислородного нейтронно-активационного анализа (КНАМ), а также методом ГК. Данная аппаратура является дальнейшим развитием аппаратуры ИГН-42 и разработана с целью повышения информативности и точности измерения физических параметров нестационарного поля гамма-квантов, образующихся вследствие облучения горных пород импульсами быстрых нейтронов энергией 14 Мэв.

Как и ИГН-42, прибор состоит из двух модулей: излучателя быстрых нейтронов и измерительного модуля.

Основные технические характеристики приведены в спецификации.


Внешний вид ИГН-ПС42 (защитные крышки модулей детекторов сняты), справа блок памяти.




Усовершенствования, примененные в аппаратуре ИГН-ПС42.

• Изменен режим регистрации нестационарного поля гамма-квантов.
  
• Установлена внутренняя Flash-память объемом 1Гб.
  
• В измерительной части установлен активный локатор муфт, однако отсутствует канал ГК для привязки ИНГК по глубине. При этом возможность регистрации естественного гамма-фона сохранена и осуществляется с помощью основных каналов, в режиме без излучения быстрых нейтронов с последующим сведением двух записей с использованием локатора муфт.
  
• В излучающей части установлена новая система питания источника быстрых нейтронов на основе излучателя производства ВНИИА.
  
• Расстояние до дальнего зонда увеличено до 750 мм.
  

По всем прочностным и механическим параметрам новая аппаратура не уступает аппаратуре ИГН - 42.

Внутреннее устройство прибора ИГН - ПС42 принципиально отличается от прибора ИГН-42.

Вся идеология ИГН-ПС42 построена как так называемая «система на кристалле», что предполагает переход от аналоговой техники к цифровой обработке аналоговых сигналов.

Каждый из четырех модулей новой аппаратуры создан на основе собственного микроконтроллера, который и выполняет большую часть функций модуля на микропрограммном уровне.

Основное преимущество такого подхода - это возможность программным способом влиять на параметры трактов измерения, т.е. программно компенсировать погрешности датчиков (ФЭУ и кристалла) непосредственно в процессе измерения.

Как следствие, одно из основных новшеств ИГН-ПС42 - это активные делители ФЭУ, что напрямую сказывается на точности преобразования фактической картины захвата тепловых нейтронов в количество и получаемых с детекторов импульсов.

Второе новшество нового прибора - это наличие внутри него Flash-памяти. Это позволяет отказаться от регистрации количества импульсов в дискретных временных интервалах (окнах), применявшейся во всех ИГН с момента создания, и перейти на регистрацию времени прихода каждого конкретного импульса и сохранение этого времени, а не интегральных счетов в окнах, как это принято в традиционных ИГН. Данное решение позволяет снизить статистическую ошибку измерения, связанную с «разбиением» временной оси на жестко заданные измерительные интервалы.

В новой аппаратуре понятие «окно» отсутствует как таковое, есть понятие относительного времени прихода гамма-кванта радиационного захвата, т.е. спектр получается, как он и есть в природе, - непрерывный.

Скоростные параметры тракта регистрации новой аппаратуры позволяют регистрировать гамма кванты с разрешением по времени 40 нс. на временном промежутке 40-2500 мкс.

Достаточно линейной характеристики детекторов в большом диапазоне загрузок ФЭУ и высокой разрешающей способности регистрации по времени; в данной аппаратуре «мертвое время» канала регистрации стремится ко времени высвечивания кристалла NaI(Тl), т.е. составляет приблизительно 400-600 нс.

Эти меры позволили снизить относительную погрешность измерения среднего времени жизни тепловых нейтронов в баке с водой до 2-3% (для сравнения в ИГН-42 погрешность составляла приблизительно 8-10%).


Спектры радиационного захвата в воде




В реальных скважинных условиях новая аппаратура позволяет с большей точностью разделить и выделить составляющую спектра радиационного захвата, вызванную влиянием скважины, что впоследствии положительно сказывается и на выделении составляющей спектра гамма-квантов, пришедших из пласта. Поскольку аппаратное деление на окна отсутствует, уменьшается также ошибка, связанная c интерактивным выбором задержек интерпретатором при вычислении среднего времени жизни тепловых нейтронов;

Спектры радиационного захвата в скважинных условиях

и


полученные аппроксимации «скважинной» и «пластовой» составляющей.


Несколько слов об активном локаторе муфт, по которому осуществляется привязка ИНГК к глубине. Отличительной особенностью примененного ЛМ является то, что он стабильно работает независимо от скорости каротажа и состояния колонны и НКТ. Он также служит для привязки кривых ГК, запись которых происходит при выключенном генераторе.

Кратко о системе хранения. Временные параметры пришедших из тракта регистрации импульсов сохраняются в модуле Flash-памяти объёмом 1 Гб, реализованном на основе двух микросхем NAND памяти. Емкость модуля рассчитана на непрерывный каротаж в течение приблизительно трех часов при максимально возможной загрузке детекторов. Как показала практика записи на реальной скважине, количество информации получается приблизительно 120-130 Мб на 100 метров каротажа, т.е. полной емкости накопителя достаточно для записи 700-800 м. Обычная запись ИГН на одной скважине составляет не более 200-300 м. На сегодняшний день появились микросхемы NAND, позволяющие нарастить емкость накопителя до 4 Гб без какого-либо изменения аппаратного и программного обеспечения.

В перспективе возможно сохранять в памяти не только временные, но и амплитудные параметры сигналов с датчиков для последующего амплитудного анализа.

Считывание сохраненной информации осуществляется без разборки корпуса прибора через кабельную головку по интерфейсу RS-485, который преобразуется внешним адаптером для подключения к персональному компьютеру через интерфейс USB 2.0. Считывание полного объема памяти занимает по времени приблизительно 40-45 минут (при отсутствии помех в линии связи).

В генераторной части новой аппаратуры также были произведены улучшения. В качестве излучателя нейтронов в новом приборе использовался излучатель ИНГ-101-150 БТ (производства ВНИИА), с установленной трубкой ВНТ2-26 со средним выходом 1*10⁸ нейтрон/сек, рабочей температурой 150 град.С. и заявленным ресурсом 100 ч.

Возможна также установка на аппаратуру излучателей нашего производства на нейтронной трубке ТНТ-1415;

Система питания генератора разработана на основе собственного микроконтроллера, который определяет оптимальный режим накачки накопительных емкостей излучателя при различных внешних условиях. (температуре, напряжении питания). Это обеспечивает более устойчивый режим работы устройства накачки, а также полный контроль за работой излучателя, что в конечном счете сказывается на ресурсе нейтронной трубки, стабильности запуска и надежности излучателя нейтронов.


Новая аппаратура используется со стандартной компьютеризированной стойкой производства ЗАО ”Эликом” совместно с каротажным регистратором типа ”Гектор” или “Вулкан”, или для работ можно использовать только “Вулкан” в переносном варианте.



При проведении измерений прибором ИГН-ПС42 используется программа регистрации Registration 2.0 производства ЗАО “Эликом”. Для контроля процесса записи оператором на экране отображаются измеряемые параметры ИНГК, временные спады поля гамма-квантов, а также информационные параметры: напряжение на головке и температура внутри корпуса прибора.
Приборы предназначены для работы с одножильным геофизическим кабелем длиной до 5 км. Для передачи информации использован стандартный код Манчестер II, что делает возможным использование данной аппаратуры и с большинством распространенных каротажных регистраторов и станций.


Предварительные испытания аппаратуры проведены в середине апреля на одной из действующих скважин. Испытания показали перспективность выбранных решений для дальнейшего совершенствования аппаратуры ИНК.

Геологические результаты в данный момент находятся в стадии обработки и будут представлены в ближайшее время.