RU2530471C1 - Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation - Google Patents
Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530471C1 RU2530471C1 RU2013121877/28A RU2013121877A RU2530471C1 RU 2530471 C1 RU2530471 C1 RU 2530471C1 RU 2013121877/28 A RU2013121877/28 A RU 2013121877/28A RU 2013121877 A RU2013121877 A RU 2013121877A RU 2530471 C1 RU2530471 C1 RU 2530471C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- microcontroller
- input
- accumulation
- gamma
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к спектрометрическим измерениям гамма-излучения, используемым для количественного определения содержания радиоактивных элементов горных пород во время каротажа нефтегазовых скважин.The group of inventions relates to spectrometric measurements of gamma radiation used to quantify the content of rock radioactive elements during logging of oil and gas wells.
Известны способ спектрометрического гамма-каротажа и устройство для его проведения (патент РФ №2191413, приор. 19.06.2001 г.).A known method of spectrometric gamma-ray logging and a device for its implementation (RF patent No. 2191413, prior. 06/19/2001).
Способ заключается в измерении интенсивностей гамма-излучения, отфильтрованного экраном, выполненным из металла с малым атомным номером, например не больше, чем у титана, регистрации гамма-излучения сцинтилляционным детектором, оцифровке зарегистрированных сигналов, их накоплении в виде амплитудно-временных спектров, передаче на поверхность. Гамма-излучение дополнительно пропускают через экран, выполненный из металла с большим атомным номером, например не меньше, чем у свинца, регистрируют спектр, имеющий характерную форму в области 0,02-0,3 мэВ, запоминают его как опорный, проводят измерения в скважине и каждый полученный спектр приводят в соответствие со спектром, имеющим характерную форму в области 0,02-0,3 мэВ, например, по методу наименьших квадратов (принят в качестве прототипа к заявляемому способу).The method consists in measuring the intensities of gamma radiation filtered by a screen made of metal with a small atomic number, for example, not more than that of titanium, registering gamma radiation with a scintillation detector, digitizing the recorded signals, accumulating them in the form of amplitude-time spectra, transmitting to surface. Gamma radiation is additionally passed through a screen made of metal with a large atomic number, for example, not less than that of lead, a spectrum having a characteristic shape in the region of 0.02-0.3 meV is recorded, it is stored as a reference, measurements are taken in the well and each spectrum obtained is brought into correspondence with a spectrum having a characteristic shape in the region of 0.02-0.3 meV, for example, by the least squares method (adopted as a prototype of the claimed method).
Известное устройство содержит охранный кожух, изготовленный из титана, в котором размещены детектор гамма-излучения, соединенный с фотоэлектронным умножителем, обеспечиваемым питанием от блока питания высокого напряжения и имеющим выход на вход блока преобразования аналог - код, второй вход которого соединен с выходом блока преобразования вторичных напряжений, а выходы соединены с блоком центрального процессора: один непосредственно, другой через блок накопления амплитудно-временных спектров. Выход блока центрального процессора соединен с блоком питания высокого напряжения, вход которого соединен с выходом блока преобразования вторичных напряжений, выход которого соединен с блоком накопления амплитудно-временных спектров, вход которого соединен с выходом блока коммутации, соединенным с разъемом головки скважинного прибора и проходным разъемом, выход которого соединен с входом блока центрального процессора. Детектор помещен в экран, выполненный из свинца.The known device contains a protective casing made of titanium, in which a gamma radiation detector is placed, connected to a photoelectronic multiplier, powered by a high voltage power supply and having an output to the input of the conversion unit, an analogue-code, the second input of which is connected to the output of the secondary conversion unit voltages, and the outputs are connected to the central processor unit: one directly, the other through the accumulation of amplitude-time spectra. The output of the central processor unit is connected to a high voltage power supply, the input of which is connected to the output of the secondary voltage conversion unit, the output of which is connected to the amplitude-time spectral storage unit, the input of which is connected to the output of the switching unit connected to the downhole tool head connector and the feedthrough connector, the output of which is connected to the input of the central processor unit. The detector is placed on a screen made of lead.
Использование способа и устройства позволяет стабилизировать энергетическую шкалу спектрометра.Using the method and device allows you to stabilize the energy scale of the spectrometer.
Недостаток известного технического решения заключается в следующем.A disadvantage of the known technical solution is as follows.
Стабилизация энергетической шкалы спектрометрического тракта происходит без коррекции постоянной составляющей на выходе входного усилителя, что приводит к ошибке при определении энергии импульсов гамма-квантов. Особенно значительная ошибка получается при определении энергии низкоэнергетических импульсов. Из-за влияния внешних условий (температура, время) происходит изменение величины анодного тока ФЭУ, вследствие чего происходит смещение постоянной составляющей на выходе входного усилителя.The stabilization of the energy scale of the spectrometric path occurs without correction of the constant component at the output of the input amplifier, which leads to an error in determining the energy of gamma-ray pulses. A particularly significant error is obtained when determining the energy of low-energy pulses. Due to the influence of external conditions (temperature, time), the magnitude of the PMT anode current changes, as a result of which the DC component is displaced at the output of the input amplifier.
В известном способе стабилизация энергетической шкалы происходит по вычисленной линейной зависимости номера канала спектрометрического тракта от энергии гамма-квантов. В качестве опорных точек используется энергия характеристического излучения свинца и нулевой линии.In the known method, the stabilization of the energy scale occurs according to the calculated linear dependence of the channel number of the spectrometric path on the energy of gamma rays. The energy of the characteristic radiation of lead and the zero line is used as reference points.
Известно устройство спектрометрического гамма-каротажа, содержащее блок преобразования и усиления, имеющий датчик регистрации гамма-квантов, соединенный с преобразователем сигнала, выход которого подключен к входу усилителя-формирователя, к выходу которого подключен управляемый усилитель, к выходу которого подключен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), к выходу которого подключен микроконтроллер квантования и накопления спектра, к выходу которого подключен периферийный микроконтроллер, к выходу которого подключены буферы интерфейса и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) спектра. Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и светодиод, выход из периферийного микроконтроллера подключен к входу в ЦАП, а выход ЦАП подключен к светодиоду. К периферийному микроконтроллеру подключено оперативно запоминающее устройство и ОЗУ набора спектра, а также буфер интерфейса (патент РФ на полезную модель №31659, приор. 17.04.2003 г., опубл. 20.08.2003 г.). (Принят в качестве прототипа к заявляемому устройству.)A device for spectrometric gamma-ray logging comprising a conversion and amplification unit having a gamma-ray detection sensor connected to a signal converter, the output of which is connected to the input of the driver-amplifier, to the output of which a controlled amplifier is connected, to the output of which an analog-to-digital converter is connected ( ADC), the output of which is connected to a microcontroller of quantization and spectrum accumulation, to the output of which is connected a peripheral microcontroller, to the output of which buffers are connected Yeisa and random access memory (RAM) spectrum. The device contains a digital-to-analog converter (DAC) and an LED, the output from the peripheral microcontroller is connected to the input to the DAC, and the output of the DAC is connected to the LED. A peripheral microcontroller is connected to a random-access memory and RAM of spectrum acquisition, as well as an interface buffer (RF patent for utility model No. 31659, prior. 04.17.2003, publ. 08.20.2003). (Adopted as a prototype of the claimed device.)
Недостаток известного устройства заключается в отсутствии возможности коррекции смещения нуля выходного сигнала при воздействии внешних условий на детектор гамма-квантов, что снижает точность измерений.A disadvantage of the known device is the lack of the ability to correct the zero offset of the output signal when external conditions affect the gamma-ray detector, which reduces the accuracy of the measurements.
Задача заявленной группы изобретений состоит в разработке способа и устройства, позволяющих повысить точность определения энергии гамма-квантов путем привязки номера канала спектрометрического тракта к энергии гамма-квантов во всем диапазоне.The objective of the claimed group of inventions is to develop a method and device to improve the accuracy of determining the energy of gamma rays by linking the channel number of the spectrometric path to the energy of gamma rays in the entire range.
Указанная задача решается тем, что в способе регистрации данных радиоактивного каротажа, включающем облучение исследуемой среды в скважине источником радиоактивного излучения, регистрацию интенсивностей гамма-излучения, усиление и оцифровку зарегистрированных сигналов, их периодическое накопление в виде амплитудных спектров и передачу на поверхность, в отличие от известного способа, производят восстановление нулевого уровня усиленного выходного сигнала в циклическом режиме, в начале каждого периода накопления амплитудных спектров.This problem is solved by the fact that in the method of recording radioactive logging data, including irradiating the test medium in the well with a radiation source, registering gamma radiation intensities, amplifying and digitizing the recorded signals, periodically accumulating them in the form of amplitude spectra and transmitting them to the surface, in contrast to the known method, restore the zero level of the amplified output signal in a cyclic mode, at the beginning of each period of accumulation of amplitude spectra .
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для регистрации данных радиоактивного каротажа, включающем детектор интенсивностей гамма-излучения, соединенный с высоковольтным преобразователем питания (источник питания) и с входным усилителем, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), к выходам которого подключены микроконтроллер квантования и накопления спектра, и оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), а также содержащем цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), в отличие от известного, один выход микроконтроллера квантования и накопления спектра соединен с ЦАП, выход которого соединен с входом входного усилителя, выход которого соединен с дискриминатором, выход которого соединен с блоком временных интервалов, который подключен к входу АЦП, а другой выход микроконтроллера квантования и накопления спектра соединен с другим ЦАП, выход которого соединен с источником питания.The problem is solved in that in a device for recording radioactive logging data, including a gamma-ray intensity detector, connected to a high-voltage power converter (power source) and to an input amplifier, the output of which is connected to an analog-to-digital converter (ADC), to the outputs of which connected to the microcontroller of quantization and spectrum accumulation, and random access memory (RAM), as well as containing a digital-to-analog converter (DAC), in contrast to the well-known, one microc output the spectrum quantization and accumulation controller is connected to the DAC, the output of which is connected to the input of the input amplifier, the output of which is connected to a discriminator, the output of which is connected to the time interval unit, which is connected to the ADC input, and the other output of the spectrum quantization and accumulation microcontroller is connected to another DAC, the output of which is connected to a power source.
На чертеже представлено устройство для реализации способа.The drawing shows a device for implementing the method.
Устройство содержит: источник питания 1, соединенный с детектором интенсивностей гамма-излучения 2, соединенным с входным усилителем 3, выходы которого соединены с АЦП 4 и с дискриминатором 5, к выходу которого подключен блок временных интервалов 6. Выход дискриминатора 5 соединен с входом АЦП 4, выходы которого соединены с ОЗУ 7 и с микроконтроллером 8. К другому выходу микроконтроллера 8 подключен ЦАП 9, выход которого соединен с входом входного усилителя 3. Третий выход микроконтроллера 8 соединен с другим ЦАП 11 и с источником питания 1, а четвертый выход - с кодеком 10, к которому подсоединен каротажный кабель 12, передающий сигналы на наземный регистратор компьютера (не показан).The device comprises: a power source 1 connected to a gamma radiation intensity detector 2 connected to an input amplifier 3, the outputs of which are connected to the ADC 4 and to the discriminator 5, the output of which is connected to a time interval unit 6. The output of the discriminator 5 is connected to the input of the ADC 4 the outputs of which are connected to RAM 7 and to the microcontroller 8. A DAC 9 is connected to another output of the microcontroller 8, the output of which is connected to the input of the input amplifier 3. The third output of the microcontroller 8 is connected to another DAC 11 and to the power source 1, and four the fourth output is with a codec 10 to which a logging cable 12 is connected, transmitting signals to a ground-based computer recorder (not shown).
Суть способа целесообразно раскрыть в процессе работы устройства.The essence of the method, it is advisable to disclose in the process of the device.
Функционирование устройства определяется тремя режимами: режим накопления спектра, режим восстановления нулевого уровня на выходе входного усилителя и режим информационного обмена с наземным компьютером каротажного регистратора.The operation of the device is determined by three modes: the spectrum accumulation mode, the zero level recovery mode at the output of the input amplifier, and the information exchange mode with the ground-based logging computer.
В режиме накопления спектра импульсы с детектора интенсивностей гамма-излучения 2 (детектор) усиливаются входным усилителем 3, выполненным в виде преобразователя ток-напряжение, и подаются на дискриминатор 5 и на вход АЦП 4. С выхода дискриминатора 5 импульсы подаются на блок временных интервалов 6. Блок временных интервалов 6 формирует сигнал CONV запуска АЦП 4 на вершине импульса с выхода входного усилителя 3. После преобразования АЦП 4 выдает сигнал BUSY готовности данных и выставляет на шине Ai данные, пропорциональные энергии зарегистрированного кванта. Микроконтроллер 8 сигналом CS инкрементирует ячейку ОЗУ 7, адресом которой являются данные АЦП 4. В результате многократного повторения описанных выше операций в ОЗУ 7 накапливается информация, отражающая статистику регистрации квантов по 2i+1 уровням их энергий, т.е. амплитудно-временной спектр.In the spectrum accumulation mode, pulses from the gamma radiation intensity detector 2 (detector) are amplified by an input amplifier 3 made in the form of a current-voltage converter, and are fed to discriminator 5 and to the input of the ADC 4. From the output of discriminator 5, the pulses are fed to the block of time intervals 6 . timeslots unit 6 generates a start signal CONV ADC 4 at the top of the pulse output from the input amplifier 3. After ADC 4 outputs a signal BUSY data availability and exposes to data bus a i proportional to the energy registered th quantum. The microcontroller 8 by the CS signal increments the RAM cell 7, the address of which is the ADC data 4. As a result of repeated repetition of the above operations, the RAM accumulates information reflecting the statistics of quanta registration at 2 i + 1 energy levels, i.e. amplitude-time spectrum.
Источник питания 1 детектора 2 является стабилизированным источником с программируемым значением выходного напряжения. Программируя его на различные напряжения, имеется возможность менять коэффициент преобразования детектора, т.е. задавать и корректировать энергетическую шкалу спектрометрического тракта. Для настройки и управления выходным напряжением указанный источник содержит резисторы задания максимального и минимального значений напряжений и ЦАП 11, с помощью которого выходное напряжение можно программировать от минимального до максимального значения с шагом 1/256.The power supply 1 of detector 2 is a stabilized source with a programmable output voltage value. By programming it for different voltages, it is possible to change the conversion coefficient of the detector, i.e. set and adjust the energy scale of the spectrometric path. To configure and control the output voltage, the specified source contains resistors for setting the maximum and minimum voltage values and DAC 11, with which the output voltage can be programmed from minimum to maximum value in increments of 1/256.
В режиме информационного обмена инициатором является компьютер каротажного регистратора, который для получения данных от скважинного устройства посылает к нему "Запрос", включающий в себя адрес скважинного устройства и данные для управления энергетической шкалой.In the mode of information exchange, the initiator is a logging computer, which, to receive data from the downhole device, sends a “Request” to it, including the address of the downhole device and data for controlling the energy scale.
При приеме командного слова, кодек 10 проверяет его на соответствие признаку команды, совпадения адреса и бита паритета, после чего прерывает режим накопления на весь период информационного обмена. Микроконтроллер 8 считывает с кодека 10 данные для управления энергетической шкалой и отправляет их в программируемый источник питания 1 детектора 2, сопровождая сигналом WR_H. После этого микроконтроллер 8 последовательно считывает и передает через телеметрические узлы и каротажный кабель 12 в наземный регистратор слова данных Di из всех ячеек ОЗУ 7. Каждый раз после чтения очередной ячейки ОЗУ 7 эта ячейка обнуляется. После чтения последнего слова микроконтроллер 8 заканчивает обмен с наземным регистратором.When receiving a command word, the codec 10 checks it for compliance with the command attribute, the address and parity bits match, and then interrupts the accumulation mode for the entire period of information exchange. Microcontroller 8 reads data from the codec 10 to control the energy scale and sends it to the programmable power supply 1 of detector 2, accompanied by a signal WR_H. After that, the microcontroller 8 sequentially reads and transmits via telemetric nodes and logging cable 12 to the ground logger data words D i from all RAM cells 7. Each time after reading another RAM cell 7, this cell is reset. After reading the last word, microcontroller 8 completes the exchange with a ground-based recorder.
В режиме восстановления нулевого уровня на выходе входного усилителя микроконтроллер 8 запускает АЦП 4 в циклическом режиме через 10 мкс и в течение нескольких миллисекунд производит запись постоянной составляющей на выходе входного усилителя 3. После фильтрации данных микроконтроллер 8 программирует ЦАП 9, сопровождая сигналом WRN_N, который задает дополнительный ток на вход входного усилителя 3.In the recovery mode of the zero level at the output of the input amplifier, the microcontroller 8 starts the ADC 4 in a cyclic mode after 10 μs and within a few milliseconds records the constant component at the output of the input amplifier 3. After filtering the data, the microcontroller 8 programs the DAC 9, accompanying the signal WRN_N, which sets additional current to the input of the input amplifier 3.
При этом с помощью АЦП4 оцифровывают сигнал с выхода усилителя 3, сравнивают его с эталонным кодом, пропорциональным нулевому сигналу, и в зависимости от его изменения производят подачу сигнала WR_N на ЦАП 9. Нулевой сигнал постоянно корректируют с помощью подачи дополнительного тока с ЦАП 9 на вход усилителя 3.In this case, using the ADC4, the signal from the output of amplifier 3 is digitized, compared with a reference code proportional to the zero signal, and, depending on its change, the signal WR_N is supplied to the DAC 9. The zero signal is constantly corrected by supplying additional current from the DAC 9 to the input amplifier 3.
Таким образом производят в автоматическом режиме восстановление нулевого уровня на выходе входного усилителя, изменившегося из-за внешних условий.Thus, they automatically restore the zero level at the output of the input amplifier, which has changed due to external conditions.
В результате при обработке спектров, полученных после стабилизации энергетической шкалы по опорному сигналу (что известно из аналогов) и корректированной нулевой линии (заявленное решение), получаем идеальное соответствие номера спектрометрического тракта от энергии гамма-квантов во всем диапазоне.As a result, when processing the spectra obtained after stabilization of the energy scale by the reference signal (which is known from analogues) and the corrected zero line (the claimed solution), we obtain the ideal correspondence of the spectrometric path number to gamma-ray energy in the entire range.
После этого устройство переходит в режим накопления амплитудно-временного спектра. Время накопления спектра задается периодичностью обращения к прибору компьютера каротажного регистратора.After that, the device enters the accumulation mode of the amplitude-time spectrum. The accumulation time of the spectrum is set by the frequency of accessing the logger computer instrument.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013121877/28A RU2530471C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013121877/28A RU2530471C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2530471C1 true RU2530471C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53381673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013121877/28A RU2530471C1 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530471C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4749859A (en) * | 1985-04-22 | 1988-06-07 | Western Atlas International, Inc. | Nuclear well logging data acquistion system and method |
| SU1082154A1 (en) * | 1982-11-23 | 1989-05-15 | Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко | Downhole gamma-spectrometer |
| RU2191413C1 (en) * | 2001-06-19 | 2002-10-20 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма "Каротаж" | Process of spectrometric gamma-ray logging and gear to implement it |
| RU2427861C2 (en) * | 2009-11-17 | 2011-08-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Procedure for simultaneous exploration by methods of radioactive logging and device for its implementation |
-
2013
- 2013-05-13 RU RU2013121877/28A patent/RU2530471C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1082154A1 (en) * | 1982-11-23 | 1989-05-15 | Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко | Downhole gamma-spectrometer |
| US4749859A (en) * | 1985-04-22 | 1988-06-07 | Western Atlas International, Inc. | Nuclear well logging data acquistion system and method |
| RU2191413C1 (en) * | 2001-06-19 | 2002-10-20 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма "Каротаж" | Process of spectrometric gamma-ray logging and gear to implement it |
| RU2427861C2 (en) * | 2009-11-17 | 2011-08-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Procedure for simultaneous exploration by methods of radioactive logging and device for its implementation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Черменский В.Г., Аппаратурно-методический комплекс спектрометрического импульсного нейтронного гамма каротажа для определения текущей нефтенасыщенности эксплуатируемых залежей, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Дубна, 2008, стр. 1, 67, 68. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2505842C2 (en) | Gain stabilisation for gamma-ray scintillation detector | |
| CN106990429B (en) | Gamma and neutron dual-ray energy spectrum measuring device and measuring method | |
| Nissilä et al. | Performance analysis of a digital positron lifetime spectrometer | |
| CN102954971B (en) | Thermal power plant coal quality online monitoring system based on nature gamma spectrum analysis, and method thereof | |
| RU2011105130A (en) | DETECTOR SYSTEM FOR MEASURING RADIATION | |
| CN112684491B (en) | Gamma spectrometer digital automatic spectrum stabilizing method based on temperature change | |
| EP2710404A2 (en) | System and method for gain regulation | |
| KR101282962B1 (en) | neutron puluse-height spectrum analysis method and the neutron detector system using thereof | |
| RU2530471C1 (en) | Method of recording data of radioactive-tracer log and device for its implementation | |
| Boumediene | Calibration of the Tile Hadronic Calorimeter of ATLAS at LHC | |
| CN203053892U (en) | Coal quality online monitoring system based on natural gamma spectral analysis and used for coal-fired power plant | |
| RU2560531C1 (en) | Method of calibration of counting channel of reactimeter | |
| RU2445648C2 (en) | Method of stabilising and correcting transfer constant of scintillation detector and apparatus for realising said method | |
| JP2006029986A (en) | Radiation measuring device | |
| CN108693551B (en) | Probe and device for monitoring grade of uranium ore | |
| RU2650794C1 (en) | Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) | |
| US20180074222A1 (en) | Methos and apparatus for downhole sensing using neutron pulses and gamma radiation measurments | |
| CN106121628B (en) | 2228 lithologic density logging instrument with exemption source | |
| RU172839U1 (en) | Device for conducting pulsed neutron gamma-ray logging | |
| Boumediene | Calibration and monitoring of the ATLAS Tile calorimeter | |
| RU2523770C1 (en) | Procedure for pulsed neutron logging and facility for its implementation | |
| CN113835132B (en) | Pulse neutron energy spectrum measurement method and device | |
| González | Integrator based read-out in Tile Calorimeter of the ATLAS experiment | |
| WO2014064317A1 (en) | System for monitoring reactivity in a subcritical nuclear reactor | |
| Boumediene | ATLAS Tile calorimeter calibration and PMT response |