RU2690095C1 - Device for neutron porosity determination - Google Patents
Device for neutron porosity determination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690095C1 RU2690095C1 RU2018102752A RU2018102752A RU2690095C1 RU 2690095 C1 RU2690095 C1 RU 2690095C1 RU 2018102752 A RU2018102752 A RU 2018102752A RU 2018102752 A RU2018102752 A RU 2018102752A RU 2690095 C1 RU2690095 C1 RU 2690095C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- detector
- neutrons
- thermal
- source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/12—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using gamma or X-ray sources
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований параметров геологических пластов методом импульсного нейтрон-нейтронного каротажа и может быть использовано в скважинных устройствах, предназначенных для измерения нейтронной пористости пластов горных пород в скважинах.The invention relates to the field of geophysical studies of parameters of geological formations by the method of pulsed neutron-neutron logging and can be used in downhole devices designed to measure the neutron porosity of rock formations in wells.
Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж применяют в обсаженных скважинах для литологического расчленения разрезов и выделения коллекторов, выявления водо- и нефтегазонасыщенных пластов, определения положений водонефтяного контакта, определения газожидкостных контактов, оценки пористости пород, количественной оценки начальной, текущей и остаточной нефтенасыщенности, контроля за процессом испытания и освоения скважин («Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ с приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах РД 153-39.0-072-01», Москва – 2002).Pulsed neutron-neutron logging is used in cased wells for lithological dissection of cuts and separation of reservoirs, identification of water and oil and gas saturated reservoirs, determination of the positions of water-oil contact, determination of gas-liquid contacts, evaluation of rock porosity, quantitative assessment of initial, current and residual oil saturation, monitoring the testing process and development of wells ("Technical instructions for conducting geophysical studies and work with instruments on the cable in oil and gas kvazhinah RD 153-39.0-072-01 ", Moscow - 2002).
Известно «Устройство, снабженное нейтронным генератором, для измерения нейтронной пористости, обладающее высокой чувствительностью к пористости». Устройство включает в себя: источник быстрых нейтронов, ближний нейтронный детектор и дальний нейтронный детектор, расположенный на большем расстоянии от нейтронного источника, чем ближний нейтронный детектор, источник быстрых нейтронов выполнен в виде электронного генератора нейтронов, электронный генератор нейтронов является генератором 14 МэВ нейтронов, излучаемые в горную породу нейтроны имеют энергию выше энергии нейтронов, излучаемых AmBe источником, ближний нейтронный детектор является детектором тепловых нейтронов, детектор тепловых нейтронов содержит 3Не, активная область детектора тепловых нейтронов, ближайшего к электронному генератору нейтронов, располагается от него на расстояниях менее, примерно, 7 или 9, или 10 дюймов, активная область детектора тепловых нейтронов, дальнего по отношению к электронному генератору нейтронов располагается от него на расстоянии более 15 дюймов, между детектором тепловых нейтронов и электронным нейтронным генератором установлен экран. Заявка на патент США №2011/0297818 А1, G01V 5/10. 08.12.2011. Аналог.It is known “A device equipped with a neutron generator for measuring neutron porosity, which is highly sensitive to porosity”. The device includes: a fast neutron source, a near neutron detector and a long-range neutron detector located at a greater distance from the neutron source than a near neutron detector, a fast neutron source made in the form of an electronic neutron generator, an electronic neutron generator is a 14 MeV neutron generator emitted Neutrons into the rock have energy higher than the energy of neutrons emitted by an AmBe source, the near neutron detector is a thermal neutron detector, the detector is pilaf neutrons comprises 3 He, the active region thermal neutron detector proximate to an electronic neutron generator, located on it at distances of less than about 7 or 9, or 10 inches, the active region thermal neutron detector, far in relation to an electronic neutron generator ranges from at a distance of more than 15 inches, a screen is installed between the thermal neutron detector and the electron neutron generator. Application for US patent No. 2011/0297818 A1, G01V 5/10. 12/08/2011. Analog.
Недостатком аналога является относительно низкая точность измерения влажности горной породы в скважине при наличии в ней кристаллизационной (связанной) воды, поскольку поток тепловых нейтронов определяется общим содержанием воды, а не только водой, содержащейся в поровом пространстве. Относительно низкая точность измерения влажности может быть обусловлена также наличием в породе примесей, заметно поглощающих тепловые нейтроны.The disadvantage of analog is the relatively low accuracy of measurement of rock moisture in the well in the presence of crystallization (bound) water in it, since the thermal neutron flux is determined by the total water content, and not only the water contained in the pore space. The relatively low accuracy of moisture measurement can also be caused by the presence of impurities in the rock, which noticeably absorb thermal neutrons.
Известно «Скважинное устройство для определения нейтронной пористости, характеризующееся повышенной точностью и уменьшением литологических эффектов». Устройство включает в себя: импульсный генератор 14 МэВ нейтронов, нейтронный монитор, первый и второй нейтронные детекторы и схему обработки данных. Причем, первый нейтронный детектор, или второй нейтронный детектор, или оба нейтронных детектора расположены от импульсного генератора на расстоянии, обеспечивающем минимальное влияние литологии. Заявка на патент США №2011/0260044 А1, G01V 5/10. 27.10.2011. Аналог.The well-known device for determining neutron porosity, characterized by increased accuracy and a decrease in lithological effects, is known. The device includes: a pulse generator of 14 MeV neutrons, a neutron monitor, the first and second neutron detectors and a data processing circuit. Moreover, the first neutron detector, or the second neutron detector, or both neutron detectors are located at a distance from the pulse generator, ensuring the minimal effect of lithology. Application for US patent No. 2011/ 0260044 A1, G01V 5/10. 10/27/2011. Analog.
Недостатком аналога является относительно низкая точность измерения влажности горной породы в скважине при наличии в ней кристаллизационной (связанной) воды, поскольку поток тепловых нейтронов определяется общим содержанием воды, а не только водой, содержащейся в поровом пространстве. Относительно низкая точность измерения влажности может быть обусловлена также наличием в породе примесей, заметно поглощающих тепловые нейтроны.The disadvantage of analog is the relatively low accuracy of measurement of rock moisture in the well in the presence of crystallization (bound) water in it, since the thermal neutron flux is determined by the total water content, and not only the water contained in the pore space. The relatively low accuracy of moisture measurement can also be caused by the presence of impurities in the rock, which noticeably absorb thermal neutrons.
Известны «Скважинные устройства для определения сечения поглощения и пористости, снабженные нейтронными мониторами». Устройства включают в себя: импульсный источник нейтронов, нейтронный монитор, расположенный рядом с источником нейтронов, гамма-детектор, расположенный от источника нейтронов на расстоянии, примерно, 8-40 дюймов, защитный экран между гамма-детектором и нейтронным источником, детектор эпитепловых нейтронов, расположенный между источником нейтронов и гамма-детектором на расстоянии от 9 до 14 дюймов от нейтронного источника, детектор тепловых нейтронов, расположенный рядом с детектором эпитепловых нейтронов, дополнительно один и более детекторов эпитепловых и тепловых нейтронов, расположенных от нейтронного источника на большем расстоянии, чем расстояние между гамма- детектором и нейтронным источником, причем расстояние между дополнительными детекторами эпитепловых и тепловых нейтронов и нейтронным источником составляет 24 или более дюймов. Патент США № 7365307 В2, G01V 5/10. 29.04.2008. Прототип.The well-known “downhole devices for determining absorption and porosity cross-sections, equipped with neutron monitors” are known. The devices include: a pulsed neutron source, a neutron monitor located near a neutron source, a gamma detector located from a neutron source at a distance of about 8-40 inches, a protective screen between a gamma detector and a neutron source, an epithermal neutron detector, located between the neutron source and the gamma detector at a distance of 9 to 14 inches from the neutron source, a thermal neutron detector, located next to the epithermal neutron detector, additionally one or more children The incidents of epithermal and thermal neutrons located at a distance from the neutron source are greater than the distance between the gamma detector and the neutron source, and the distance between the additional epithermal and thermal neutron detectors and the neutron source is 24 inches or more. U.S. Patent No. 7,365,307 B2, G01V 5/10. 04/29/2008 Prototype.
Недостатком прототипа является невозможность регистрации быстрых нейтронов, излучаемых импульсным источником нейтронов во время его импульсов, пропорциональным Не-3 счетчиком при условии наложения электрических сигналов на выходе пропорционального счетчика.The disadvantage of the prototype is the impossibility of registering fast neutrons emitted by a pulsed neutron source during its pulses, proportional to the He-3 counter, subject to the imposition of electrical signals at the output of the proportional counter.
Прототип содержит, как минимум, три нейтронных детектора: нейтронный монитор, детектор эпитепловых нейтронов и детектор тепловых нейтронов, которые расположены на разных расстояниях от импульсного источника нейтронов. Это приводит к увеличению длины скважинного прибора и ухудшению условий беспрепятственной проводки скважинного прибора по скважине. The prototype contains at least three neutron detectors: a neutron monitor, a detector of epithermal neutrons, and a thermal neutron detector, which are located at different distances from a pulsed neutron source. This leads to an increase in the length of the downhole tool and the deterioration of the conditions for the unobstructed wiring of the well tool through the well.
Техническим результатом изобретения является обеспечение регистрации быстрых нейтронов, излучаемых импульсным источником нейтронов во время его импульсов, пропорциональным Не-3 счетчиком при условии наложения электрических сигналов на выходе пропорционального счетчика. Следствием чего является уменьшение количества нейтронных детекторов в скважинном приборе и длины скважинного прибора, улучшающих условия беспрепятственной проводки скважинного прибора по скважине.The technical result of the invention is to provide registration of fast neutrons emitted by a pulsed neutron source during its pulses, proportional to the He-3 counter, subject to the imposition of electrical signals at the output of the proportional counter. The result is a reduction in the number of neutron detectors in the downhole tool and the length of the downhole tool, which improves the conditions for the unobstructed wiring of the downhole tool in the well.
Это достигается за счет использования вместо нескольких нейтронных детекторов: нейтронного монитора, детектора эпитепловых нейтронов, а также детектора тепловых нейтронов одного детектора тепловых нейтронов, расположенного на одном расстоянии от нейтронного источника, и регистрации им отдельно быстрых, эпитепловых и тепловых нейтронов за счет измерения временной зависимости сигнала, возникающего на выходе пропорционального счетчика во время и между нейтронными импульсами, с помощью усилителя-интегратора.This is achieved by using instead of several neutron detectors: a neutron monitor, an epithermal neutron detector, and a thermal neutron detector of one thermal neutron detector located one distance from the neutron source, and it registers separately fast, epithermal and thermal neutrons by measuring the time dependence the signal arising at the output of a proportional counter during and between neutron pulses, using an amplifier-integrator.
Технический результат достигается тем, что устройство определения нейтронной пористости, включающее в себя импульсный источник быстрых нейтронов, нейтронный детектор, размещенные в цилиндрическом охранном корпусе, в качестве нейтронного монитора, детектора эпитепловых нейтронов, а также детектора тепловых нейтронов используется один детектор тепловых нейтронов, расположенный соосно с импульсным источником быстрым нейтронов и цилиндрическим охранным корпусом, детектор тепловых нейтронов подключен к усилителю-интегратору, усилитель-интегратор подключен процессору, процессор подключен к системе телеметрии, при этом импульсный источник быстрых нейтронов подключен к блоку управления, блок управления подключен также к процессору.The technical result is achieved by the fact that the neutron porosity detection device, which includes a pulsed source of fast neutrons, a neutron detector placed in a cylindrical security case, serves as a neutron monitor, epithermal neutron detector, and thermal neutron detector coaxially located with a pulsed fast neutron source and a cylindrical security case, a thermal neutron detector is connected to an amplifier-integrator, an amplifier The integrator is connected to the processor, the processor is connected to the telemetry system, while the pulsed source of fast neutrons is connected to the control unit, the control unit is also connected to the processor.
Сущность изобретения поясняется на Фиг. 1 - 3.The invention is illustrated in FIG. 13.
На Фиг. 1 схематично показаны состав и взаимное расположение основных элементов одной из возможных конструкций скважинного прибора, где:FIG. 1 schematically shows the composition and mutual arrangement of the main elements of one of the possible structures of the downhole tool, where:
1 – цилиндрический охранный корпус,1 - cylindrical security case,
2 – импульсный источник быстрых нейтронов,2 - pulsed source of fast neutrons,
3 – детектор тепловых нейтронов,3 - thermal neutron detector,
4 – усилитель-интегратор,4 - amplifier-integrator
5 – процессор,5 - processor
6 – блок управления,6 - control unit
7 – система телеметрии.7 - telemetry system.
На Фиг. 2 показана зависимость от времени удельного энерговыделения в детекторе 3 тепловых нейтронов при использовании в его качестве пропорционального 3Не счетчика и составляющие удельного энерговыделения, рассчитанные для кальцита с нейтронной пористостью (влажностью) 14,9% при его облучении 14 МэВ нейтронами с длительностью нейтронного импульса 1 мкс, где:FIG. 2 shows the time dependence of the specific energy release in the
8 – зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3,8 - dependence of the specific energy release in the
9 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3, вызываемого быстрыми нейтронами с энергией 14 МэВ - 40 кэВ,9 - dependence of specific energy release in the
10 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3, вызываемого эпитепловыми нейтронами с энергией 40 кэВ – 0,414 эВ,10 - dependence of specific energy release in the
11 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3, вызываемого тепловыми нейтронами с энергией менее 0,414 эВ.11 - dependence of the specific energy release in the
На Фиг. 3 показаны рассчитанные зависимости удельного энерговыделения в детекторе 3 тепловых нейтронов при использовании в его качестве пропорционального 3Не счетчика при различной нейтронной пористости кальцита при его облучении 14 МэВ нейтронами с длительностью нейтронного импульса 1 мкс, где:FIG. 3 shows the calculated dependences of the specific energy release in the
12 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3 для кальцита с нейтронной пористостью 0,8%,12 is the dependence of the specific energy release in the
13 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3 для кальцита с нейтронной пористостью 14,9%,13 is the dependence of the specific energy release in the
14 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3 для кальцита с нейтронной пористостью 36,4%,14 is the dependence of the specific energy release in the
15 - зависимость удельного энерговыделения в детекторе 3 для пресной воды.15 - the dependence of the specific energy release in the
Скважинное устройство согласно заявляемому техническому решению содержит цилиндрический охранный корпус 1, импульсный источник 2 быстрых нейтронов, детектор 3 тепловых нейтронов, усилитель-интегратор 4, процессор 5, блок управления 6 и систему телеметрии 7.The downhole device according to the claimed technical solution contains a
Цилиндрический охранный корпус 1 служит в качестве прочного корпуса устройства и выполняется из стали толщиной около нескольких миллиметров.The
Импульсный источник 2 быстрых нейтронов может быть выполнен в виде генератора нейтронов с энергией 2,5 МэВ или 14 МэВ, расположен соосно с охранным корпусом 1 и служит для облучения горной породы импульсами быстрых нейтронов. Импульсный источник 2 подключен электрически к блоку управления 6.The pulsed source of
Детектор 3 тепловых нейтронов служит для регистрации нейтронов, поступающих от импульсного источника 2 и из окружающей среды. В качестве детектора 3 тепловых нейтронов может использоваться пропорциональный счетчик, заполненный 3Не, длина которого обычно составляет от 8 см до 15 см, а диаметр около 30 мм. Детектор 3 может быть выполнен в виде кассеты, содержащей несколько пропорциональных счетчиков. Детектор 3 тепловых нейтронов обычно располагают по отношению к импульсному источнику 2 на расстоянии L<15 см и соосно с охранным корпусом 1.The
Блок управления 6 электрически подключен к импульсному источнику 2 и процессору 5 и служит для управления работой импульсного источника 2.The
Детектор 3 тепловых нейтронов подключен электрически ко входу усилителя-интегратора 4, который служит для интегрирования, усиления и оцифровки заряда, образуемого в детекторе 3 тепловых нейтронов в результате взаимодействия с ними нейтронов различной энергии.The
К усилителю-интегратору 4 подключен также процессор 5. Процессор 5 служит для программирования режимов работы усилителя-интегратора 4, блока управления 6 и передачи оцифрованных данных в системе телеметрии 7.A processor 5 is also connected to the amplifier-
Система телеметрии 7 служит для передачи данных в наземную аппаратуру (на Фиг. 1 не показана).
Сигнал, снимаемый с выхода детектора 3, пропорционален удельному энерговыделению в детекторе 3 (зависимость 8 на Фиг. 2). The signal taken from the output of the
При облучении вещества импульсным источником 2 быстрых нейтронов в веществе в различные моменты времени с начала импульса присутствуют быстрые нейтроны различной энергии, эпитепловые и тепловые нейтроны. Соотношение их потоков зависит от времени и нейтронной пористости горной породы.When a substance is irradiated by a pulsed source of 2 fast neutrons in a substance at different times from the beginning of the pulse, fast neutrons of various energies, epithermal and thermal neutrons are present. The ratio of their flux depends on the time and neutron porosity of the rock.
Величина энерговыделения (заряда), возникающего в детекторе 3 под действием быстрых нейтронов, определяется их потоком и средней энергией, передаваемой 3Не за счет упругого рассеяния быстрых нейтронов.The amount of energy release (charge) arising in the
Величина энерговыделения (заряда), возникающего в детекторе 3 под действием эпитепловых и тепловых нейтронов, прямо пропорциональна потоку на него этих нейтронов, поскольку при их захвате ядром 3Не выделяется одна и та же энергия, равная 0,76 Мэв/нейтрон.The amount of energy release (charge) arising in the
Во время импульса источника 2 и некоторое время после него на детектор поступают в основном быстрые нейтроны как непосредственно от источника, так и со стороны окружающего вещества (зависимость 9 на Фиг. 2 для нейтронов с энергией 14 МэВ – 40 кэВ). Из-за замедления быстрых нейтронов в веществе средняя энергия этих нейтронов постоянно уменьшается. Время замедления быстрых нейтронов сильно зависит от нейтронной пористости горной породы и уменьшается с ее увеличением.During a
Из зависимости 9 видно, что сигнал, возникающий в детекторе 3 тепловых нейтронов при t≈ 0,1 мкс от начала нейтронного импульса, может быть использован для мониторирования выхода импульсного источника 2.From dependence 9 it can be seen that the signal arising in the
Через несколько микросекунд после начала нейтронного импульса на детектор начинают поступать эпитепловые нейтроны (зависимость 10 на Фиг. 2 для нейтронов с энергией 40 кэВ – 0,414 эВ). В случае короткого ~1 мкс нейтронного импульса максимальная плотность их потока на детектор достигается примерно через t≈2-3 мкс и затем быстро спадает с постоянной спада не более нескольких десятков микросекунд. Таким образом, сигнал, возникающий в детекторе 3 тепловых нейтронов при t≈2-3 мкс, в основном вызван эпитепловыми нейтронами.A few microseconds after the start of the neutron pulse, epithermal neutrons begin to flow into the detector (
Тепловые нейтроны начинают поступать на детектор через несколько десятков микросекунд после начала нейтронного импульса (зависимость 11 на Фиг. 2 для нейтронов с энергией <0,414 эВ). В случае нейтронного импульса длительностью около 1 мкс удельное энерговыделение достигает максимума к моменту времени t~10-20 мкс. Сигнал, возникающий в детекторе 3 тепловых нейтронов t>≈20 мкс, в основном вызван тепловыми нейтронами.Thermal neutrons begin to flow to the detector several tens of microseconds after the start of the neutron pulse (dependence 11 in Fig. 2 for neutrons with an energy <0.414 eV). In the case of a neutron pulse with a duration of about 1 μs, the specific energy release reaches a maximum by the time t ~ 10–20 μs. The signal arising in the
Постоянная спада потока тепловых нейтронов на детектор зависит от нейтронной пористости горной породы и практически не превышает 1 мс. Поэтому при частоте повторения импульсов менее 100 Гц к моменту прихода следующего импульса тепловые нейтроны в горной породе вымирают и с приходом следующего импульса процесс полностью повторяется.The constant decay of the thermal neutron flux to the detector depends on the neutron porosity of the rock and practically does not exceed 1 ms. Therefore, when the pulse repetition frequency is less than 100 Hz, by the time of the next pulse arrival, thermal neutrons in the rock die out and with the arrival of the next pulse the process repeats completely.
В настоящее время для измерения нейтронной пористости горной породы в скважине используются эпитепловые и тепловые нейтроны. Для их регистрации применяются пропорциональные 3Не или 10В счетчики.Currently, epithermal and thermal neutrons are used to measure the neutron porosity of a rock in a well. For their registration, proportional 3 He or 10 V meters are used.
Время сбора заряда, образованного в пропорциональном счетчике в результате захвата нейтрона составляет около 1-4 мкс [D. Mazed, S. Mameri, R. Ciolini. Design parameters and technology optimization of 3He-filled proportional counter for thermal neutron detection and spectrometry applications. Radiation Measurements 47 (2012) 577-587]. Соответствующее «мертвое» время для пропорциональных счетчиков составляет <10 мкс [G.P. Manessi. Development of advanced radiation monitors for pulsed neutron fields. PhD thises. (2015) 1-147, p.16]. Указанное мертвое время неизбежно приводит к просчету нейтронов при частоте регистрируемых событий более (5-10) кГц. Такая частота может иметь место при регистрации нейтронов во время сравнительно короткого и мощного нейтронного импульса и некоторое время после него.The collection time of the charge formed in the proportional counter as a result of neutron capture is about 1-4 μs [D. Mazed, S. Mameri, R. Ciolini. Design parameters and technology optimization of 3 He-filled proportional counter for thermal neutron detection and spectrometry applications. Radiation Measurements 47 (2012) 577-587]. The corresponding dead time for proportional counters is <10 µs [GP Manessi. Development of advanced radiation monitors for pulsed neutron fields. PhD thises. (2015) 1-147, p.16]. The indicated dead time inevitably leads to the miscalculation of neutrons at a frequency of recorded events of more than (5-10) kHz. Such a frequency can occur when neutrons are recorded during a relatively short and powerful neutron pulse and some time after it.
«Временной спектр скоростей счета для отечественной низкочастотной аппаратуры сильно искажен просчетами, причем применяемая методика коррекции ограничивается просчетами до 2-кратных, что явно недостаточно. Основным интерпретационным параметром является измеряемый временной декремент спада нейтронов или фотонов, который зависит не только от свойств пласта, но и от условий измерения - конструкции и заполнения скважины, величины зонда. Полученное значение декремента к тому же обычно не обеспечивается оценкой его точности» (С.Г. Бородин. «Глубокая обработка данных импульсного нейтронного каротажа нефтегазовых скважин», автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Москва – 2009).“The time spectrum of counting rates for domestic low-frequency equipment is greatly distorted by miscalculations, and the correction method used is limited to errors of up to 2-fold, which is clearly not enough. The main interpretational parameter is the measured time decrement of neutron or photon decay, which depends not only on the properties of the reservoir, but also on the measurement conditions - the design and filling of the well, the probe size. The obtained value of the decrement is also usually not provided by the assessment of its accuracy "(SG Borodin." Deep processing of data from pulsed neutron logging of oil and gas wells ", dissertation author's abstract for the degree of Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Moscow - 2009).
Предлагаемое устройство для реализации импульсного нейтрон-нейтронного каротажа содержит усилитель-интегратор, обеспечивающий регистрацию нейтронов всего спектра (зависимость 8 на Фиг. 2), в том числе и при наложении регистрируемых событий, во всем временном интервале, как во время нейтронных импульсов, так и между ними.The proposed device for the implementation of pulsed neutron-neutron logging contains an amplifier-integrator that provides the registration of neutrons of the whole spectrum (dependence 8 in Fig. 2), including the imposition of recorded events over the entire time interval, both during neutron pulses and between them.
Усилитель-интегратор обеспечивает измерение величины заряда, образуемого в нейтронном детекторе, падающими на него нейтронами, как в случае высокой частоты следования регистрируемых событий, так и в случае их частичного наложения. При этом заряд, собранный с выхода счетчика, пропорционален числу зарегистрированных нейтронов и выделяющейся при этом энергии [I. Rios, J. Gonzalez, and R.E. Mayer. Total fluence influence on the detected magnitude of neutron burst using proportional detectors. Radiation Measurement 53-54 (2013) 31-37; J. Moreno, L. Birstein, R.E. Mayer et al. System for measurement of low yield neutron pulses from D-D fusion reactions based upon a 3He proportional counter. Meas. Sci. Technol. 19 (2008) IOPScience 087002 (5pp)].The integrator amplifier provides a measurement of the amount of charge produced in a neutron detector, neutrons incident on it, both in the case of a high repetition rate of recorded events, and in the case of their partial overlap. In this case, the charge collected from the output of the counter is proportional to the number of registered neutrons and the energy released during this [I. Rios, J. Gonzalez, and R.E. Mayer. Total fluence influence of the detectors of proportional detectors. Radiation Measurement 53-54 (2013) 31-37; J. Moreno, L. Birstein, R.E. Mayer et al. It is a proportional counter. Meas. Sci. Technol. 19 (2008) IOPScience 087002 (5pp)].
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Скважинный прибор размещают в скважине. Устанавливают с помощью процессора 5 режим работы блока управления 6 и усилителя-интегратора 4.The downhole tool is placed in the well. Install with the help of the processor 5, the mode of operation of the
Включают импульсный источник 2 на генерацию импульсов быстрых нейтронов. Быстрые нейтроны выходят из импульсного источника 2 и в общем случае попадают в промывочную (скважинную) жидкость, обсадную колонну, а затем в горную породу вокруг скважины, в которых быстрые нейтроны взаимодействуют с ядрами, входящих в их состав химических элементов, вследствие чего в основном теряют энергию, становятся с течением времени эпитепловыми, а затем и тепловыми. Количество образовавшихся эпитепловых и тепловых нейтронов зависит от нейтронной пористости горной породы и времени после нейтронного импульса. Количество тепловых нейтронов и время их жизни зависит также от наличия химических элементов, поглощающих нейтроны.Include
Быстрые нейтроны импульсного источника 2, а также быстрые нейтроны источника, рассеявшиеся в окружающей среде во время нейтронного импульса, эпитепловые и тепловые нейтроны частично попадают в детектор 3 тепловых нейтронов. Заряд, возникающий под действием нейтронов в детекторе 3 тепловых нейтронов, поступает в усилитель-интегратор 4, в котором он усиливается и далее оцифровывается. Временная зависимость сигнала на выходе усилителя-интегратора 4 определяются количеством взаимодействий тех или иных нейтронов с веществом внутри детектора 3 тепловых нейтронов в соответствующие моменты времени и выделяющейся при этом энергией.The fast neutrons of the
Сигналы, поступающие с выхода усилителя-интегратора 4 во время и между нейтронными импульсами передаются с помощью процессора 5 и системы телеметрии 7 в наземную аппаратуру (на Фиг. 1 не показана), где сохраняются в памяти персонального компьютера (ПК). Процесс повторяется для N≥1 нейтронных импульсов, при этом каждую последующую зависимость сигнала от времени для детектора 3 тепловых нейтронов суммируют с предыдущей. Число нейтронных импульсов N определяется заданной точностью измерений.Signals from the output of the amplifier-
В наземной аппаратуре полученную временную зависимость сравнивают с набором зависимостей из базы данных, рассчитанных заранее для горной породы различной нейтронной пористости, при различных параметрах скважины и обсадной колонны, а также промывочной жидкости и аттестованных путем измерений указанных зависимостей данным способом на геофизических моделях горных пород.In ground equipment, the obtained time dependence is compared with a set of dependencies from the database, calculated in advance for rocks of different neutron porosity, with different parameters of the well and casing, as well as flushing fluid and certified by measuring these dependencies by this method on geophysical rock models.
Из базы данных выбирают расчетную зависимость наиболее близкую, в соответствии с применяемыми критериями оценки, к зависимости, зарегистрированной детектором 3 тепловых нейтронов. Нейтронную пористость горной породы, а также параметры скважины принимают совпадающими с нейтронной пористостостью и параметрами, использованными при получении расчетной зависимости.From the database, the calculated dependence is chosen which is closest, in accordance with the applied evaluation criteria, to the dependence registered by the detector of 3 thermal neutrons. The neutron porosity of the rock, as well as well parameters, are assumed to coincide with the neutron porosity and the parameters used in deriving the calculated dependence.
Таким образом, заявленный технический результат: обеспечение регистрации быстрых нейтронов, излучаемых импульсным источником нейтронов во время его импульсов, пропорциональным Не-3 счетчиком при условии наложения электрических сигналов на выходе пропорционального счетчика осуществляется за счет использования импульсного источника 2 быстрых нейтронов, размещенного в цилиндрическом охранном корпусе 1 и подключенного к блоку управления 6, который подключен также к процессору 5, применения вместо нескольких нейтронных детекторов: нейтронного монитора, детектора эпитепловых нейтронов, а также детектора тепловых нейтронов одного детектора 3 тепловых нейтронов, подключенного последовательно к усилителю-интегратору 4, процессору 5 и системе телеметрии 7.Thus, the claimed technical result: ensuring the registration of fast neutrons emitted by a pulsed neutron source during its pulses, proportional to the He-3 counter provided that the electrical signals at the output of the proportional counter are superimposed by using a pulsed source of
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102752A RU2690095C1 (en) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Device for neutron porosity determination |
EA201892459A EA035942B1 (en) | 2018-01-24 | 2018-11-27 | Device for measuring neutron porosity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102752A RU2690095C1 (en) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Device for neutron porosity determination |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2690095C1 true RU2690095C1 (en) | 2019-05-30 |
Family
ID=67037672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018102752A RU2690095C1 (en) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Device for neutron porosity determination |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA035942B1 (en) |
RU (1) | RU2690095C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5767510A (en) * | 1996-04-15 | 1998-06-16 | Schlumberger Technology Corporation | Borehole invariant porosity measurement system |
US7365307B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-04-29 | Schlumberger Technology Corporation | Sigma/porosity tools with neutron monitors |
RU2351963C1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-10 | ПетроАльянс Сервисис Компани лимитед (Кипр) | Method of assessment of reservoir bed porosity in horizontal wells by implemeting three-probe neutron survey |
RU2468393C1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-11-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Method and apparatus for determining porosity and saturation of formations based simultaneously on thermal and epithermal neutrons |
RU2515111C1 (en) * | 2010-04-21 | 2014-05-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Neutron downhole device for measurement of porosity with increased accuracy and reduced lithological effects |
US8759750B2 (en) * | 2008-11-18 | 2014-06-24 | Schlumberger Technology Corporation | Neutron-generator-based thermal neutron porosity device with high porosity sensitivity |
-
2018
- 2018-01-24 RU RU2018102752A patent/RU2690095C1/en active
- 2018-11-27 EA EA201892459A patent/EA035942B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5767510A (en) * | 1996-04-15 | 1998-06-16 | Schlumberger Technology Corporation | Borehole invariant porosity measurement system |
US7365307B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-04-29 | Schlumberger Technology Corporation | Sigma/porosity tools with neutron monitors |
RU2351963C1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-10 | ПетроАльянс Сервисис Компани лимитед (Кипр) | Method of assessment of reservoir bed porosity in horizontal wells by implemeting three-probe neutron survey |
US8759750B2 (en) * | 2008-11-18 | 2014-06-24 | Schlumberger Technology Corporation | Neutron-generator-based thermal neutron porosity device with high porosity sensitivity |
RU2515111C1 (en) * | 2010-04-21 | 2014-05-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Neutron downhole device for measurement of porosity with increased accuracy and reduced lithological effects |
RU2468393C1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-11-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Method and apparatus for determining porosity and saturation of formations based simultaneously on thermal and epithermal neutrons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201892459A1 (en) | 2019-08-30 |
EA035942B1 (en) | 2020-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2991364A (en) | Well logging | |
RU2396579C2 (en) | Procedure and device for obtaining corrected value of rock density with implementation of pulse source of neutrons | |
US4122339A (en) | Earth formation pulsed neutron porosity logging system utilizing epithermal neutron and inelastic scattering gamma ray detectors | |
US7253402B2 (en) | Apparatus and method for determining thermal neutron capture cross section of a subsurface formation from a borehole using multiple detectors | |
US3379882A (en) | Method and apparatus for neutron well logging based on the lifetime of neutrons in the formations | |
US7615741B2 (en) | Determining organic carbon downhole from nuclear spectroscopy | |
RU2199010C2 (en) | Method and device for measurement of well characteristics and properties of formations | |
US4152590A (en) | Simultaneous thermal neutron decay time and porosity logging system | |
US5825024A (en) | Multidetector pulsed-neutron through-tubing cased-hole density measurement sonde | |
US9477006B2 (en) | Pulsed neutron well logging method for determining multiple formation parameters | |
US4122340A (en) | Pulsed neutron porosity logging system | |
US4350887A (en) | Method of assaying uranium with prompt fission and thermal neutron borehole logging adjusted by borehole physical characteristics | |
EP0387449B1 (en) | Pulsed neutron porosity logging | |
RU2397513C1 (en) | Procedure for neutron gamma logging and facility for its implementation | |
US5521378A (en) | Method and apparatus for gamma ray logging of underground formations | |
US20020150194A1 (en) | Method and device for non-invasive soil carbon content and distribution measurements | |
RU2427861C2 (en) | Procedure for simultaneous exploration by methods of radioactive logging and device for its implementation | |
US4189638A (en) | Water injection profiling by nuclear logging | |
RU2690095C1 (en) | Device for neutron porosity determination | |
AU2023200483A1 (en) | Neutron Time Of Flight Wellbore Logging | |
RU2685762C1 (en) | Pulsed neutron-neutron logging method | |
RU2578050C1 (en) | Downhole device with double-sided location measuring probes | |
RU2462736C1 (en) | Method of determining formation porosity based on epithermal neutron detection and device for realising said method | |
RU152169U1 (en) | Borehole Device with Neutral Measuring Probes | |
CA1103814A (en) | Earth formation porosity log using measurement of fast neutron energy spectrum |