RU2073896C1

RU2073896C1 - Device for horizontal and slope wells gamma-gamma ray logging

Info

Publication number: RU2073896C1
Application number: RU93030128A
Authority: RU
Inventors: Л.Г. Леготин; С.В. Вячин; Ф.Ш. Гатиятуллин; А.М. Султанов; Р.Т. Хаматдинов
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1997-02-20

Abstract

FIELD: geophysical prospecting technology, instrumentation engineering. SUBSTANCE: device has cylindrical body with gamma ray source container and gamma ray detectors inside it. Detectors are placed in gamma ray absorbing sell which is made asymmetrical, it has possibility of free axial rotating and it center of gravity has displacement to source and detectors collimating passages. EFFECT: more useful construction for slope wells logging. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям и может быть использовано для измерения плотности горных пород при исследовании наклонных и горизонтальных нефтегазовых скважин приборами, спускаемыми на бурильных трубах. The invention relates to field geophysical research and can be used to measure the density of rocks in the study of inclined and horizontal oil and gas wells with instruments lowered on drill pipes.

Известно устройство для проведения ГГК в процессе бурения [1] которое содержит аксиальный источник гамма-излучения, 4 детектора гамма-излучения, расположенных симметрично и необходимую защиту от прямого фона. Зондовое устройство расположено а буровой трубе вблизи долота. Несмотря на то, что в этом устройстве имеются 4 детектора и есть возможность определения плотности породы, промывочной жидкости и текущего диаметра скважины, это устройство на самом деле является однозондовым устройством, поскольку все детекторы расположены на одном расстоянии от источника. Основным недостатком этого устройства является отсутствие возможности одновременного учета влияний нерегулируемого положения прибора в стволе скважины (из-за отклонения прибора от стенки скважины из-за шлама, образованного в процессе бурения или после него в результате обвалов породы) и нерегулируемого изменения диаметра скважины. Как известно [2] отклонение однозондовых устройств ГГК от стенки скважины приводит к большим погрешностям определения плотности пород. A device for conducting GGC during drilling [1] is known which contains an axial gamma radiation source, 4 gamma radiation detectors arranged symmetrically and the necessary protection against direct background. The probe device is located on the drill pipe near the bit. Despite the fact that this device has 4 detectors and it is possible to determine the density of the rock, flushing fluid and the current diameter of the well, this device is actually a single-probe device, since all the detectors are located at the same distance from the source. The main disadvantage of this device is the inability to simultaneously account for the effects of the unregulated position of the device in the wellbore (due to deviation of the device from the well wall due to cuttings generated during or after drilling due to rock collapses) and unregulated changes in the diameter of the well. As is known [2], the deviation of single-probe GGC devices from the well wall leads to large errors in determining the density of rocks.

Наиболее близким по достигаемой цели (измерение плотности пород) является устройство для проведения ГГК [3, 4] состоящий из источника гамма-излучения, двух детекторов гамма-излучения, гамма-поглощающего экрана, в котором выполнены односторонне направленные коллимационные каналы источника гамма-излучения и детектора гамма-излучения и которые расположены в специальной муфте на буровой трубе для минимизации зазора с породой. Источник гамма-излучения на специальном держателе может быть удален в случае необходимости. Недостатками этого устройства являются необходимость специальной муфты диаметром чуть меньше диаметра скважины, которое увеличивает вероятность прихвата прибора вследствие сужения ствола горизонтальной скважины из-за оставшегося после бурения шлама и осколков обрушившейся горной породы и возможное уменьшение точности измерений на участках увеличения диаметра скважины, поскольку диаметр горизонтальной скважины увеличивается, в основном, за счет обрушивания горной породы с верхней стенки скважины, а направление коллимационных каналов в скважине произвольное. The closest to the achieved goal (measurement of rock density) is a device for conducting GGC [3, 4] consisting of a gamma radiation source, two gamma radiation detectors, a gamma-absorbing screen, in which the unilaterally directed collimation channels of the gamma radiation source and gamma radiation detectors and which are located in a special coupling on the drill pipe to minimize clearance with the rock. The gamma radiation source on a special holder can be removed if necessary. The disadvantages of this device are the need for a special coupling with a diameter slightly smaller than the diameter of the well, which increases the likelihood of a sticking device due to narrowing of the horizontal well bore due to the remaining cuttings and fragments of collapsed rock after drilling and a possible decrease in measurement accuracy in areas of increasing well diameter, since the diameter of the horizontal well increases mainly due to the collapse of the rock from the upper wall of the well, and the direction of the collimation channels fishing in an arbitrary well.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерений плотности горных пород [5] содержащее герметичный корпус, внутри которого размещен источник гамма-излучения и два детектора гамма-излучения, гамма-поглощающий экран, в котором выполнены односторонне направленные коллимационные каналы источника гамма-излучения и детекторов гамма-излучения, установленный на корпусе с возможностью свободного осевого вращения корпуса и экрана относительно друг друга, а также прижимная система, позволяющая прижимать устройство коллимационными каналами к стенке ствола скважины. The closest in technical essence is a device for measuring the density of rocks [5] containing a sealed enclosure inside which there is a gamma radiation source and two gamma radiation detectors, a gamma-absorbing screen in which the one-way collimation channels of the gamma radiation source and gamma radiation detectors mounted on the housing with the possibility of free axial rotation of the housing and the screen relative to each other, as well as a clamping system that allows you to press the device to by limitation channels to the wall of the wellbore.

Недостатком этого устройства является проблема доставки на участок скважин, отклонение от вертикали которых выше 50 градусов. Спуск прибора на кабеле под собственным весом невозможен, а применение разных способов доставки, описанных в [4] приводит к резкому увеличению времени исследований, снижению точности измерений из-за отсутствия определенности прижатия устройства коллимационными каналами у стенке скважины, а также повышают вероятность аварий. The disadvantage of this device is the problem of delivery to the site of wells, the deviation from the vertical of which is above 50 degrees. The descent of the device on the cable under its own weight is impossible, and the use of different delivery methods described in [4] leads to a sharp increase in research time, reduced measurement accuracy due to the lack of certainty of the device being pressed by the collimation channels at the well wall, and also increase the likelihood of accidents.

Наиболее эффективным способом доставки приборов в наклонные и горизонтальные (угол выше 80) участки скважины является спуск приборов на бурильном инструменте [4]
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и точности измерений при исследовании наклонных и горизонтальных скважин.The most effective way to deliver instruments to inclined and horizontal (angles above 80) sections of the well is to lower the instruments on a drilling tool [4]
The present invention solves the problem of improving the reliability and accuracy of measurements in the study of deviated and horizontal wells.

Для этого в известном устройстве гамма-гамма каротажа, содержащем гамма-поглощающий экран, имеющий возможность свободного осевого вращения, внутри которого размещены источник гамма-излучения в контейнере и детекторы гамма-излучения, расположенные внутри герметичного корпуса, односторонне-направленные коллимационные каналы, выполненные в гамма-поглощающем экране напротив источника и детекторов гамма-излучения, гамма-поглощающий экран выполнен асимметричным со смещением центра тяжести в сторону коллимационных каналов источника гамма-излучения и детектора гамма-излучения:
Для повышения надежности измерений герметичный цилиндрический корпус, гамма-поглощающий экран, контейнер с источником гамма-излучения помещены внутри дополнительного негерметичного цилиндрического корпуса, между гамма-поглощающим экраном и негерметичным цилиндрическим корпусом установлен зазор, при этом негерметичный цилиндрический корпус имеет выступ между коллимационными каналами источника гамма-излучения и детектора гамма-излучения, а напротив этого выступа гамма-поглощающий экран имеет углубление.To do this, in the known gamma-gamma-ray logging device containing a gamma-absorbing screen having the possibility of free axial rotation, inside which there is a gamma-ray source in the container and gamma-ray detectors located inside the sealed enclosure, one-way directional collimation channels made in a gamma-absorbing screen opposite the source and gamma-ray detectors, the gamma-absorbing screen is asymmetric with the center of gravity shifted towards the collimation channels of the gamma source a-radiation and gamma-radiation:
To increase the reliability of measurements, a sealed cylindrical body, a gamma-absorbing screen, a container with a gamma radiation source are placed inside an additional non-tight cylindrical body, a gap is established between the gamma-absorbing screen and the non-tight cylindrical body, while the non-tight cylindrical body has a protrusion between the collimation channels of the gamma source radiation and a gamma radiation detector, and in contrast to this protrusion, the gamma-absorbing screen has a recess.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство. Внешний корпус из труб 1, 2, 3, соединенных между собой и буровым инструментом с помощью резьб, контейнер 4 с источником гамма-излучения 5, герметичный цилиндрический корпус 6, внутри которого размещены детекторы гамма-излучения 7, электронные схемы гамма-гамма метода 8, процессор 9, блок питания 10, блок хранения информации 11. На подшипниках 12, закрепленных на корпусе 2, установлен гамма-поглощающий экран 13 имеющий возможность свободного вращения относительно корпуса 6 и контейнера 4 из-за небольшого кольцевого зазора между ними. Экран 13 изготовлен из свинца и в нем выполнены односторонне направленные коллимационные каналы 14 и 15 соответственно против источника 5 и детекторов 7, при этом экран изготовлен асимметричным, позволяющим получить большую массу в той части экрана, где расположены коллимационные каналы 14 и 15. Экран 13 имеет уступ 17, а внешний корпус 2 выступ 16. Внешний корпус 3 имеет отверстие для сквозной промывки 18. In FIG. 1 shows the proposed device. An outer casing of pipes 1, 2, 3, connected to each other and a drilling tool by means of threads, a container 4 with a gamma radiation source 5, a sealed cylindrical housing 6, inside which gamma radiation detectors 7 are placed, electronic circuits of the gamma-gamma method 8 , a processor 9, a power supply 10, an information storage unit 11. On the bearings 12 mounted on the housing 2, a gamma-absorbing screen 13 is installed having the possibility of free rotation relative to the housing 6 and the container 4 due to the small annular gap between them. The screen 13 is made of lead and has one-way directed collimation channels 14 and 15, respectively, against the source 5 and the detectors 7, while the screen is made asymmetric, which allows to obtain a large mass in that part of the screen where the collimation channels 14 and 15 are located. The screen 13 has ledge 17, and the outer casing 2 protrusion 16. The outer casing 3 has an opening for through flushing 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После установки контейнера 4 с источником 5 и калибровки прибор опускают в скважину на заданный интервал исследований. На наклонном участке скважины прибор и буровой инструмент лежит на нижней стенке ствола скважины. При спуске прибора на наклонном или горизонтальном участке скважины гамма-поглощающий экран 13, вследствие смещенного центра тяжести, поворачивается на подшипниках 12 коллимационными каналами 14 и 15 вниз, что приводит к минимальному зазору 19 между гамма-поглощающим экраном 13 и нижней стенкой корпуса 2, которая в свою очередь, лежит на стенке скважины. В зазоре 19 возможны попадания осколков породы, которые могут заклинить гамма-поглощающий экран 13. Для исключения заклинивания зазор 19 имеет достаточный для прохождения осколков породы зазор (около 5 мм). Для исключения попадания гамма-излучения от источника гамма-излучения 5 в детекторы гамма-излучения 7 через зазор 19 в корпусе 2 предусмотрен выступ 16 из гамма-поглощающего материала, а для сохранения зазора в гамма-поглощающем экране 13 уступ 17. В случае аварийной ситуации (прихват бурового инструмента) имеется возможность извлечения контейнера с гамма-источником из скважины с помощью кабеля и ловильной головки. After installing the container 4 with the source 5 and calibration, the device is lowered into the well for a given research interval. On an inclined section of the well, the instrument and the drilling tool lie on the bottom wall of the wellbore. When lowering the device on an inclined or horizontal section of the well, the gamma-absorbing screen 13, due to the shifted center of gravity, rotates downward on the bearings 12 by the collimation channels 14 and 15, which leads to a minimum clearance 19 between the gamma-absorbing screen 13 and the lower wall of the housing 2, which in turn, lies on the wall of the well. In the gap 19, fragments of the rock may penetrate, which can jam the gamma-absorbing screen 13. To prevent jamming, the gap 19 has a gap sufficient for the passage of fragments of rock (about 5 mm). To prevent gamma radiation from the gamma radiation source 5 from entering the gamma radiation detectors 7 through the gap 19, a protrusion 16 of gamma-absorbing material is provided in the housing 2, and a ledge 17 is provided in the gamma-absorbing screen 13 to maintain the gap. In case of emergency (grabbing a drilling tool) it is possible to extract a container with a gamma source from the well using a cable and fishing head.

Claims

1. Device for gamma-gamma-ray logging of deviated and horizontal wells, comprising a gamma-absorbing screen having the possibility of free axial rotation, inside which a gamma-ray source in the container and gamma-ray detectors located inside the sealed enclosure, one-way collimation channels are placed made in a gamma-absorbing screen opposite the source and gamma-ray detectors, characterized in that the gamma-absorbing screen is asymmetric with the center of gravity shifted to the side Well collimation gamma radiation source channels and gamma-ray detector.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sealed cylindrical body, the gamma-absorbing screen, the container with the gamma radiation source are placed inside an additional non-tight cylindrical body, a gap is established between the gamma-absorbing screen and the non-tight cylindrical body, while the non-tight cylindrical the housing has a protrusion between the collimation channels of the gamma radiation source and the gamma radiation detector, and on the contrary, the gamma-absorbing screen has a recess.