RU2578050C1 - Downhole device with double-sided location measuring probes - Google Patents
Downhole device with double-sided location measuring probes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578050C1 RU2578050C1 RU2014147339/28A RU2014147339A RU2578050C1 RU 2578050 C1 RU2578050 C1 RU 2578050C1 RU 2014147339/28 A RU2014147339/28 A RU 2014147339/28A RU 2014147339 A RU2014147339 A RU 2014147339A RU 2578050 C1 RU2578050 C1 RU 2578050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- downhole device
- detectors
- probes
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам каротажа нефтяных и газовых скважин и, в частности, к ядерно-физическим устройствам, служащим для определения характера насыщения пластов (нефть, вода), их фильтрационно-емкостных свойств и коэффициента нефтенасыщенности, и может быть использовано в скважинных устройствах, применяемых при каротаже нефтяных и газовых скважин.The invention relates to devices for logging oil and gas wells and, in particular, to nuclear-physical devices used to determine the nature of the saturation of formations (oil, water), their filtration-capacitive properties and oil saturation coefficient, and can be used in downhole devices used when logging oil and gas wells.
В настоящее время для детальных геологических исследований, проводимых в скважинах, широко используются ядерно-физические методы. К ним относятся, в частности, методы нейтронного каротажа, основанные на применении в качестве источника зондирующего излучения нейтронных источников: ампульных или нейтронных генераторов, излучающих быстрые нейтроны. При этом нейтронные генераторы могут быть непрерывного действия или импульсными.Currently, nuclear physics methods are widely used for detailed geological studies in wells. These include, in particular, neutron logging methods based on the use of neutron sources as ampoule radiation probes: ampoule or neutron generators emitting fast neutrons. In this case, neutron generators can be continuous or pulsed.
К наиболее информативным методам нейтронного каротажа относится метод импульсного нейтронного каротажа (ИНК), сущность которого заключается в следующем.The most informative methods of neutron logging include the method of pulsed neutron logging (INC), the essence of which is as follows.
В скважину спускают нейтронный генератор, который периодически в течение коротких (несколько мкс) интервалов времени облучает породу вокруг скважины потоком быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ. Эти нейтроны распространяются в исследуемой породе практически изотропно, претерпевая при этом упругие и неупругие рассеяния на атомных ядрах породы.A neutron generator is lowered into the well, which periodically for short (several microseconds) time intervals irradiates the rock around the well with a stream of fast neutrons with an energy of 14 MeV. These neutrons propagate in the rock under study almost isotropically, while undergoing elastic and inelastic scattering on the atomic nuclei of the rock.
В результате упругого рассеяния быстрые нейтроны замедляются и постепенно приходят в тепловое равновесие с породой. Расстояние от мишени нейтронного генератора, на котором наступает тепловое равновесие, зависит от свойств породы и, в значительной степени, от количества содержащихся в ней водородосодержащих веществ. Тепловые нейтроны диффундируют во все стороны и постепенно поглощаются атомами, входящими в состав породы, излучая гамма-кванты радиационного захвата.As a result of elastic scattering, fast neutrons slow down and gradually come into thermal equilibrium with the rock. The distance from the target of the neutron generator at which thermal equilibrium sets in depends on the properties of the rock and, to a large extent, on the amount of hydrogen-containing substances contained in it. Thermal neutrons diffuse in all directions and are gradually absorbed by the atoms that make up the rock, emitting gamma rays of radiation capture.
Неупругое рассеяние быстрых нейтронов приводит к образованию гамма-квантов неупругого рассеяния, излучаемых во время нейтронных импульсов. Энергия этих гамма-квантов характерна для каждого элемента. Так, в результате неупругого рассеяния на ядрах углерода (С) образуются гамма-кванты с энергий 4,43 МэВ, на ядрах кислорода - 6,13 МэВ. Количество гамма-квантов, зарегистрированных в определенных энергетических областях, пропорционально концентрации элементов, испускающих данные гамма-кванты.Inelastic scattering of fast neutrons leads to the formation of gamma rays of inelastic scattering emitted during neutron pulses. The energy of these gamma rays is characteristic of each element. So, as a result of inelastic scattering, gamma rays with energies of 4.43 MeV are formed on carbon (C) nuclei, and 6.13 MeV on oxygen nuclei. The number of gamma rays recorded in certain energy regions is proportional to the concentration of elements emitting these gamma rays.
Регистрация тепловых и/или эпитепловых нейтронов, а также гамма-квантов неупругого рассеяния и радиационного захвата позволяет определить нейтронную пористость, плотность и состав породы. Эти характеристики используются для определения характера насыщения пластов (нефть, вода), их фильтрационно-емкостных свойств и коэффициента нефтенасыщенности.The registration of thermal and / or epithermal neutrons, as well as gamma rays of inelastic scattering and radiation capture, allows one to determine the neutron porosity, density and composition of the rock. These characteristics are used to determine the nature of formation saturation (oil, water), their filtration-capacitive properties and oil saturation coefficient.
Расстояние между мишенью нейтронного генератора и детектором (длина зонда) влияет на размер исследуемой области вокруг скважины (глубинность зондирования) и величину измеряемого эффекта, связанного с ядерно-физическими характеристиками породы. С увеличением длины зонда глубинность сначала возрастает, затем достигает некоторого максимального значения и затем начинает уменьшаться. Такое поведение глубинности обусловлено тем, что величина потока регистрируемых детектором тепловых нейтронов или детектором гамма-квантов определяется ослаблением в породе, во-первых, быстрых нейтронов источника, распространяющихся в породе, и, во-вторых, ослаблением регистрируемого вторичного излучения.The distance between the target of the neutron generator and the detector (probe length) affects the size of the investigated area around the well (sounding depth) and the size of the measured effect associated with the nuclear physical characteristics of the rock. As the probe length increases, the depth first increases, then reaches a certain maximum value and then begins to decrease. This depth behavior is due to the fact that the flux of thermal neutrons detected by the detector or gamma-ray detector is determined by attenuation in the rock, firstly, of the fast neutrons of the source propagating in the rock, and, secondly, by attenuation of the detected secondary radiation.
Вследствие того, что по мере удаления от оси скважины порода вокруг скважины имеет переменный состав и плотность, для определения радиального распределения ее свойств необходимо применение нескольких зондов различной длины.Due to the fact that the rock around the well has a variable composition and density as it moves away from the axis of the well, it is necessary to use several probes of different lengths to determine the radial distribution of its properties.
Часть каротажной аппаратуры, опускаемая в скважину, называется скважинным устройством. Существует большое разнообразие состава и конструкций скважинных устройств.The part of the logging equipment lowered into the well is called a downhole device. There is a wide variety of composition and designs of downhole devices.
Так, основными элементами типичного многофункционального скважинного устройства ИНК являются: нейтронный источник в виде нейтронного генератора, нейтронные и гамма-зонды, защитный экран, устанавливаемый между мишенью нейтронного генератора и детекторами гамма-излучения.So, the main elements of a typical multifunctional downhole device of an INC are: a neutron source in the form of a neutron generator, neutron and gamma probes, a protective screen installed between the target of the neutron generator and gamma radiation detectors.
Выбор метода нейтронного каротажа, нейтронного генератора, применяемых зондов, их числа и длины, числа детекторов в зондах зависит от многих факторов, в частности от измеряемых характеристик, свойств окружающей породы, требований к глубинности, диаметра скважины, размера полости между скважинным устройством и стенкой скважины, наличия защитного экрана между нейтронным генератором и детектором гамма-излучения; является сложной научно-технической задачей и предметом компромисса, не всегда обеспечивающим максимально возможную чувствительность зонда. Это обусловлено тем, что в случае нейтронного источника в виде нейтронного генератора расположение зондов нескольких типов с одной стороны от его мишени накладывает дополнительные ограничения на длину зондов, часто приводящее к несоответствию их длин максимальным значениям чувствительности.The choice of neutron logging method, neutron generator, probes used, their number and length, the number of detectors in the probes depends on many factors, in particular on the measured characteristics, properties of the surrounding rock, requirements for depth, borehole diameter, cavity size between the borehole device and the borehole wall the presence of a protective shield between the neutron generator and the gamma radiation detector; It is a complex scientific and technical task and subject to compromise, which does not always ensure the maximum possible sensitivity of the probe. This is due to the fact that in the case of a neutron source in the form of a neutron generator, the arrangement of several types of probes on one side of its target imposes additional restrictions on the length of the probes, often leading to a mismatch of their lengths with the maximum sensitivity values.
В случае нейтронных зондов, расположенных вместе с гамма-зондами с одной стороны от мишени нейтронного генератора, протяженность детекторов нейтронного излучения, наличие гамма-зондов и защитного экрана между нейтронным генератором и детекторами гамма-излучения приводит к тому, что в породах с большой концентрацией водородосодержащих веществ, например в пористых нефтеносных пластах, ближайший к нейтронному генератору нейтронный зонд оказывается расположенным за точкой инверсии, характеризующейся сравнительно низкой чувствительностью к содержанию водорода по сравнению с до инверсионным зондом. В этом случае практически невозможно обеспечить оптимизацию нейтронных зондов и максимально возможную интенсивность падающего на них излучения.In the case of neutron probes located together with gamma probes on one side of the target of the neutron generator, the length of the neutron detectors, the presence of gamma probes and a protective shield between the neutron generator and gamma radiation detectors leads to the fact that in rocks with a high concentration of hydrogen-containing substances, for example in porous oil-bearing strata, the neutron probe closest to the neutron generator is located behind the inversion point, characterized by a relatively low sensitivity Tew to the hydrogen content in comparison with the inversion probe. In this case, it is practically impossible to optimize neutron probes and the maximum possible intensity of the radiation incident on them.
Длина нейтронных генераторов, применяемых при нейтронном каротаже, обычно составляет не менее 150 см. В то же время длина нейтронных зондов, обеспечивающая необходимый для измерений поток нейтронов на детекторы нейтронного излучения, не превышает 50-70 см. Расположение детекторов нейтронного излучения вдоль оси скважинного устройства за пределами нейтронного генератора существенно уменьшает интенсивность падающего на них нейтронного излучения и увеличивает, таким образом, время проведения измерений, а также увеличивает длину скважинного устройства, что нежелательно для обеспечения свободной проводки скважинного устройства по скважине.The length of neutron generators used in neutron logging is usually not less than 150 cm. At the same time, the length of neutron probes, providing the necessary neutron flux for neutron radiation measurements, does not exceed 50-70 cm. The location of neutron radiation detectors along the axis of the downhole device outside the neutron generator, it significantly reduces the intensity of the neutron radiation incident on them and, thus, increases the measurement time, and also increases the length of the borehole about the device, which is undesirable to ensure free wiring of the downhole device through the well.
Из-за разности диаметров скважинного устройства и скважины между их стенками имеется полость, размер которой различен в различных азимутальных направлениях и меняется в процессе каротажа случайным образом. Это приводит к изменению счета детектора зонда, не связанному с характеристиками породы вокруг скважины. Для учета влияния полости используются зонды, содержащие несколько детекторов, расположенных равномерно по окружности вокруг оси скважинного устройства. При этом для каждого детектора зонда вычисляется параметр асимметрии с использованием следующего выражения (заявка на патент US 2013/0187035, МПК: G01V 5/08, G01V 5/10, 2013 г.):Due to the difference in diameters of the borehole device and the borehole, there is a cavity between their walls, the size of which is different in different azimuthal directions and varies randomly during logging. This leads to a change in the probe detector count, which is not related to the characteristics of the rock around the well. To account for the influence of the cavity, probes are used that contain several detectors located evenly around the circumference around the axis of the downhole device. In this case, for each probe detector, the asymmetry parameter is calculated using the following expression (patent application US 2013/0187035, IPC: G01V 5/08, G01V 5/10, 2013):
где A(i) - параметр асимметрии i-го детектора зонда, N - число детекторов в зонде, C(i) - скорость счета i-го детектора зонда, ∑С(i) - сумма скоростей счета по всем N детекторам зонда.where A (i) is the asymmetry parameter of the i-th detector detector, N is the number of detectors in the probe, C (i) is the counting rate of the i-th probe detector, ∑С (i) is the sum of counting rates for all N probe detectors.
Параметр асимметрии позволяет определить положение скважинного устройства относительно стенок скважины и произвести коррекцию счета детекторов зонда с учетом этого положения. Очевидно, что детекторы зонда на всей их длине должны быть расположены на одном расстоянии от оси скважинного устройства, т.е. параллельно оси скважинного устройства. Чем больше число детекторов в зонде N (чем меньше угловое расстояние между детекторами) и чем больше число зондов при условии, что зонды повернуты относительно друг друга так, что детекторы из всех зондов находятся при различных угловых положениях относительно оси скважинного устройства, тем точнее выполняется коррекция счета детекторов.The asymmetry parameter allows you to determine the position of the downhole device relative to the walls of the well and to correct the count of the probe detectors based on this position. Obviously, the probe detectors along their entire length should be located at the same distance from the axis of the downhole device, i.e. parallel to the axis of the downhole device. The larger the number of detectors in the probe N (the smaller the angular distance between the detectors) and the greater the number of probes, provided that the probes are rotated relative to each other so that the detectors from all the probes are at different angular positions relative to the axis of the downhole device, the more accurate the correction accounts of detectors.
Известно скважинное устройство, описанное в работе: Nicole Reichel, Mike Evans, Francoise Alloioli, et al., "Neutron-Gamma Density (NGD): Principles, Field Test Results and Log Quality Control of a Radioisotope-Free Bulk Density Measurement" (SPWLA 53rd Annual Logging Symposium, June 16-20, 2012; http://www.slb.eom/~/media/Files/drilling/technical_papers/spwla2012_ngd_neoscope.pdf), содержащее нейтронный источник с мониторным детектором, вольфрамовый защитный фильтр, нейтронные зонды, включая детекторы тепловых и эпитепловых нейтронов, а также гамма-зонды. Аналог.Known downhole tool described in: Nicole Reichel, Mike Evans, Francoise Alloioli, et al., "Neutron-Gamma Density (NGD): Principles, Field Test Results and Log Quality Control of a Radioisotope-Free Bulk Density Measurement" (SPWLA 53 rd Annual Logging Symposium, June 16-20, 2012; http: //www.slb.eom/~/media/Files/drilling/technical_papers/spwla2012_ngd_neoscope.pdf) containing a neutron source with a monitor detector, tungsten protective filter, neutron probes, including thermal and epithermal neutron detectors, as well as gamma probes. The analogue.
Недостатком аналога является расположение нейтронных и гамма-зондов со стороны мишени импульсного нейтронного источника, увеличивающее длину скважинного устройства.The disadvantage of the analogue is the location of the neutron and gamma probes from the target side of the pulsed neutron source, which increases the length of the downhole device.
Известны «Способ и устройство получения уточненного значения плотности породы с использованием импульсного источника нейтронов», содержащее источник нейтронов, доставляемый в ствол скважины, по меньшей мере три детектора гамма-излучения, вырабатывающие сигналы отклика на гамма-излучение, создаваемое в породе в результате облучения импульсным источником нейтронов, и процессор, способный определять значение плотности для каждой из по меньшей мере двух пар сигналов с использованием числа отсчетов зарегистрированных гамма-квантов для двух сигналов, образующих каждую из пар, и уточненное значение плотности породы на основе, по меньшей мере, двух значений плотности. Патент RU №2396579, МПК G01V 5/10, 2010 г. Аналог.The known "Method and device for obtaining an updated value of rock density using a pulsed neutron source", containing a neutron source delivered to the wellbore, at least three gamma radiation detectors that generate response signals to gamma radiation generated in the rock as a result of pulsed irradiation a neutron source, and a processor capable of determining a density value for each of at least two pairs of signals using the number of samples of registered gamma rays for Vuh signals forming each of the pairs, and the corrected value based on the formation density, of at least two density values. Patent RU No. 2396579, IPC G01V 5/10, 2010. Analogue.
Недостатком аналога является расположение детекторов гамма-излучения с одной стороны от мишени импульсного источника нейтронов, увеличивающее длину скважинного устройства.A disadvantage of the analogue is the location of gamma-ray detectors on one side of the target of a pulsed neutron source, which increases the length of the downhole device.
Известна «Комплексная спектрометрическая аппаратура ядерного каротажа», включающая детекторы гамма-излучения, детекторы тепловых нейтронов, общий источник нейтронов, при этом детекторы гамма-излучения развернуты по оси относительно указанного источника в другую сторону от детекторов тепловых нейтронов. Патент RU №127487, МПК: G01V 5/00. 2013 г. Прототип.The well-known "Complex spectrometric equipment for nuclear logging", including gamma-ray detectors, thermal neutron detectors, a common neutron source, while gamma-ray detectors are rotated along the axis relative to the specified source to the other side from thermal neutron detectors. Patent RU No. 127487, IPC: G01V 5/00. 2013 Prototype.
Недостатками прототипа являются большая длина нейтронных измерительных зондов в случае применения в качестве нейтронного источника нейтронного генератора из-за его сравнительно большой длины, следствием чего является сравнительно низкая интенсивность падающего на детекторы излучения, требующая увеличенного времени измерений, и большая длина скважинного устройства, затрудняющая проводку скважинного устройства по скважине в процессе каротажа.The disadvantages of the prototype are the large length of the neutron measuring probes in the case of using a neutron generator as a neutron source due to its relatively large length, which results in a relatively low intensity of the radiation incident on the detectors, requiring an increased measurement time, and a large length of the downhole device, which complicates the downhole devices downhole during logging.
Техническим результатом изобретения является уменьшение длины нейтронных измерительных зондов в случае применения в качестве нейтронного источника нейтронного генератора и, как следствие, уменьшение времени измерений.The technical result of the invention is to reduce the length of the neutron measuring probes in the case of using a neutron generator as a neutron source and, as a consequence, reducing the measurement time.
Технический результат достигается тем, что скважинное устройство с двухсторонним расположением измерительных зондов, содержащее нейтронный источник, расположенный соосно с корпусом скважинного устройства, а также два нейтронных и два гамма-зонда, находящиеся по разные стороны от нейтронного источника, в качестве нейтронного источника применяется нейтронный генератор, каждый нейтронный зонд содержит не менее двух детекторов, которые располагаются между корпусом скважинного устройства и корпусом нейтронного генератора параллельно оси скважинного устройства, одинаково удаленно от оси скважинного устройства и одинаково удаленно от мишени нейтронного генератора, равномерно по углу вокруг оси скважинного устройства, причем детекторы в различных нейтронных зондах повернуты вокруг оси скважинного устройства по отношению друг к другу.The technical result is achieved in that a borehole device with a two-sided arrangement of measuring probes containing a neutron source located coaxially with the body of the borehole device, as well as two neutron and two gamma probes located on opposite sides of the neutron source, a neutron generator is used as a neutron source , each neutron probe contains at least two detectors, which are located between the housing of the downhole device and the housing of the neutron generator parallel to si downhole device, equally remote from the axis of the downhole device and equally remote from the target of the neutron generator, uniformly in angle around the axis of the downhole device, and detectors in different neutron probes are rotated around the axis of the downhole device with respect to each other.
Сущность изобретения поясняется на чертеже на примере устройства с нейтронным источником в виде нейтронного генератора 14 МэВ нейтронов, где 1 - корпус скважинного устройства; 2 - стенка скважины; 3 - нейтронный генератор; 4, 5 - детекторы, входящие в состав, соответственно, ближнего и дальнего нейтронных зондов; 6 - защитный экран; 7 - детекторы гамма-квантов, входящие в состав гамма-зондов; 8 - мишень нейтронного генератора (область, излучающая нейтроны); 9 - зазор между корпусом нейтронного генератора и корпусом скважинного устройства 1, 10 - полость между корпусом скважинного устройства и стенкой скважины.The invention is illustrated in the drawing by the example of a device with a neutron source in the form of a neutron generator of 14 MeV neutrons, where 1 is the body of the downhole device; 2 - well wall; 3 - neutron generator; 4, 5 - detectors that are part of, respectively, near and far neutron probes; 6 - a protective screen; 7 - gamma-ray detectors included in gamma-ray probes; 8 - target of a neutron generator (region emitting neutrons); 9 - the gap between the casing of the neutron generator and the casing of the downhole device 1, 10 - the cavity between the casing of the downhole device and the wall of the well.
Техническое решение основано на том, что между корпусом нейтронного генератора и корпусом скважинного устройства имеется зазор. Диаметр нейтронных генераторов, применяемых в скважинных устройствах, предназначенных для нейтронного каротажа, составляет не более 34 мм, а внутренний диаметр корпуса скважинного устройства обычно составляет не менее 80 мм, что позволяет разместить между корпусом скважинного устройства и корпусом нейтронного генератора детекторы диаметром до, примерно, 20 мм.The technical solution is based on the fact that there is a gap between the body of the neutron generator and the body of the downhole device. The diameter of the neutron generators used in borehole devices designed for neutron logging is not more than 34 mm, and the inner diameter of the body of the borehole device is usually not less than 80 mm, which allows you to place detectors with a diameter of up to about 20 mm.
Устройство содержит корпус 1, внутри которого соосно с ним располагается нейтронный генератор 3. Мишень 8 нейтронного генератора 3 располагается вблизи его торца. Детекторы 4 и 5 располагаются в зазоре 9 между корпусом нейтронного генератора 3 и корпусом 1 скважинного устройства параллельно его оси и вместе с ней составляют, соответственно, ближний и дальний зонды. В каждом зонде детекторы расположены на одном расстоянии от оси скважинного устройства и на одном расстоянии от мишени 8, а также равномерно по углу вокруг оси скважинного устройства. В общем случае ближний и дальний зонды могут содержать различное количество детекторов, которые могут быть повернуты относительно друг друга.The device comprises a housing 1, inside of which a neutron generator 3 is located coaxially with it. A target 8 of a neutron generator 3 is located near its end. The detectors 4 and 5 are located in the gap 9 between the casing of the neutron generator 3 and the casing 1 of the downhole device parallel to its axis and together with it constitute, respectively, the near and far probes. In each probe, the detectors are located at the same distance from the axis of the downhole device and at the same distance from the target 8, as well as uniformly in angle around the axis of the downhole device. In the General case, the near and far probes may contain a different number of detectors, which can be rotated relative to each other.
Детекторы 7 гамма-зондов и защитный экран 6 располагаются на оси корпуса 1. В общем случае ось скважинного устройства не совпадает с осью скважины. Вследствие этого между стенкой 2 скважины и корпусом 1 скважинного устройства имеется полость 10, размер которой зависит от азимутального угла относительно оси скважинного устройства.Detectors 7 gamma probes and a protective screen 6 are located on the axis of the housing 1. In the General case, the axis of the downhole device does not coincide with the axis of the well. As a result, between the wall 2 of the well and the housing 1 of the downhole device there is a cavity 10, the size of which depends on the azimuthal angle relative to the axis of the downhole device.
Электронные блоки скважинного устройства на чертеже не показаны. Они обеспечивают работу нейтронного генератора в заданном режиме, регистрацию нейтронного и гамма-излучения, выходящего из стенок скважины, а также первичную обработку поступающих с них данных, запись данных во встроенную память или/и их передачу в наземную аппаратуру, где полученные данные используются для определения характеристик среды вокруг скважины: плотности, пористости, химического состава.The electronic components of the downhole device are not shown in the drawing. They ensure the operation of the neutron generator in a predetermined mode, the registration of neutron and gamma radiation coming from the walls of the well, as well as the primary processing of the data coming from them, writing data to the built-in memory and / or transmitting it to ground-based equipment, where the data are used to determine environmental characteristics around the well: density, porosity, chemical composition.
В наземную аппаратуру входит главный процессор. К главному процессору подсоединены также дисплейный блок и блок накопления информации (на чертеже не показаны). Основным назначением дисплейного блока является визуальная индикация полученных данных каротажа, а также данных о работе скважинного устройства. Блок накопления предназначен для сохранения полученных системой каротажных данных, а также для вызова накопленных данных и рабочих программ системы.Ground equipment includes the main processor. A display unit and an information storage unit (not shown) are also connected to the main processor. The main purpose of the display unit is a visual indication of the received logging data, as well as data on the operation of the downhole device. The accumulation unit is intended for saving logging data received by the system, as well as for recalling accumulated data and system work programs.
В качестве детекторов 4 и 5 могут использоваться пропорциональные счетчики, а также сцинтилляционные детекторы, например, на основе литиевого стекла.As detectors 4 and 5, proportional counters can be used, as well as scintillation detectors, for example, based on lithium glass.
Расположение детекторов 4 и 5 параллельно оси скважинного устройства, на одном и том же на расстоянии от нее и равномерно по углу необходимо для более точного определения положения скважинного устройства относительно оси скважины с помощью выражения (1). В случае когда детекторы ближнего и дальнего зондов повернуты вокруг оси скважинного устройства по отношению друг к другу, параметр асимметрии вычисляется для детекторов из разных зондов. Чем больше различных угловых положений занимают детекторы 4 и 5, входящие в ближний и дальний зонды, тем большее число значений параметра асимметрии вычисляется и тем точнее определяется положение скважинного устройства в скважине.The location of the detectors 4 and 5 parallel to the axis of the borehole device, at the same distance from it and uniformly in angle is necessary for more accurate determination of the position of the borehole device relative to the axis of the well using expression (1). In the case when the detectors of the near and far probes are rotated around the axis of the downhole device with respect to each other, the asymmetry parameter is calculated for detectors from different probes. The more different angular positions the detectors 4 and 5 occupy in the near and far probes, the greater the number of asymmetry parameter values is calculated and the more accurately the position of the downhole device in the well is determined.
Нейтронный генератор 3 является источником зондирующего излучения и подключен к блоку питания и блоку управления его работой (на чертеже не указаны). Область мишени 8 нейтронного генератора 3, излучающая нейтроны, характеризуется толщиной в несколько десятков микрон, диаметром менее 10 мм и находится на расстоянии около 10 мм от ближайшего торца нейтронного генератора.The neutron generator 3 is a probe radiation source and is connected to a power supply and its operation control unit (not shown in the drawing). The region of the target 8 of the neutron generator 3 emitting neutrons is characterized by a thickness of several tens of microns, a diameter of less than 10 mm and is located at a distance of about 10 mm from the nearest end of the neutron generator.
Детекторы 7 гамма-зондов могут быть спектрометрическими или счетными. В первом случае детекторы 7 подключены к спектрометрической аппаратуре. Во втором случае к счетчику импульсов. И те, и другие на чертеже не показаны. Выходы спектрометрической аппаратуры или счетчиков подключены к процессору скважинного устройства (на чертеже не показаны).Detectors 7 gamma probes can be spectrometric or counting. In the first case, the detectors 7 are connected to spectrometric equipment. In the second case, to the pulse counter. Both those and others are not shown in the drawing. The outputs of the spectrometric equipment or counters are connected to the processor of the downhole device (not shown in the drawing).
Защитный экран 6 между мишенью 8 генератора 3 и детекторами 7 обычно изготавливается из вольфрама и служит для уменьшения интенсивности излучения нейтронного генератора 3, приходящего на детекторы 7 во время нейтронных импульсов. Это необходимо, чтобы регистрировать гамма-кванты неупругого рассеяния, излучаемые породой во время нейтронных импульсов.The protective screen 6 between the target 8 of the generator 3 and the detectors 7 is usually made of tungsten and serves to reduce the radiation intensity of the neutron generator 3, arriving at the detectors 7 during neutron pulses. This is necessary in order to register gamma rays of inelastic scattering emitted by the rock during neutron pulses.
Скважинное устройство с нейтронным источником в виде нейтронного генератора 14 МэВ нейтронов работает следующим образом.A downhole device with a neutron source in the form of a neutron generator of 14 MeV neutrons works as follows.
На электронные блоки скважинного устройства подается электрическое питание. С главного процессора, входящего в состав наземной аппаратуры, с помощью модема в процессор скважинного устройства пересылаются установочные данные о режиме его работы. Нейтронный генератор 3 начинает работать в частотном режиме.The electronic components of the downhole device are supplied with electrical power. From the main processor, which is part of the ground equipment, with the help of a modem, the installation data on the mode of its operation are sent to the processor of the downhole device. Neutron generator 3 starts to work in the frequency mode.
Во время нейтронного импульса мишень 8 излучает в окружающую породу практически изотропно 14 МэВ нейтроны, которые последовательно проходят через корпус генератора 3, зазор 9, корпус 1, полость 10, стенку 2 и попадают в породу вокруг скважины.During a neutron pulse, target 8 emits neutrons that are practically isotropically 14 MeV into the surrounding rock, which sequentially pass through the generator body 3, gap 9, body 1, cavity 10, wall 2 and fall into the rock around the well.
Защитный экран 6 препятствует попаданию 14 МэВ нейтронов и гамма-излучения, вырабатываемого во время нейтронного импульса, на детекторы 7.The protective screen 6 prevents the entry of 14 MeV neutrons and gamma radiation generated during the neutron pulse, on the detectors 7.
Распространяясь в породе вокруг скважины, 14 МэВ нейтроны претерпевают упругие и неупругие рассеяния на атомных ядрах. В результате образуются тепловые и эпитепловые нейтроны, гамма-кванты неупругого рассеяния и радиационного захвата, которые распространяются во все стороны и частично попадают на детекторы нейтронных и гамма-зондов.Propagating in the rock around the borehole, 14 MeV neutrons undergo elastic and inelastic scattering on atomic nuclei. As a result, thermal and epithermal neutrons, gamma rays of inelastic scattering and radiation capture are formed, which propagate in all directions and partially fall on the detectors of neutron and gamma probes.
В промежутках между нейтронными импульсами производится регистрация тепловых и/или эпитепловых нейтронов детекторами 4 и 5 ближнего и дальнего зондов. Электрические импульсы, выработанные нейтронами в этих детекторах, поступают на электронные блоки скважинного устройства. В процессоре скважинного устройства для детекторов каждого из зондов вычисляется параметр асимметрии и производится коррекция их счета с учетом данных о параметре асимметрии, полученных с различных зондов. Скорректированные результаты об интенсивности счета для каждого детектора записываются во встроенную память процессора и/или передаются посредством модема к наземной аппаратуре посредством кабеля.In the intervals between neutron pulses, thermal and / or epithermal neutrons are recorded by detectors 4 and 5 of the near and far probes. Electrical pulses generated by neutrons in these detectors are fed to the electronic components of the downhole device. In the processor of the downhole device for the detectors of each of the probes, the asymmetry parameter is calculated and their score is corrected taking into account the asymmetry parameter data obtained from various probes. The corrected results on the counting intensity for each detector are recorded in the processor internal memory and / or transmitted via a modem to the ground equipment via a cable.
Во время нейтронных импульсов детекторы 7 регистрируют гамма-кванты неупругого рассеяния быстрых нейтронов. Электрические импульсы, выработанные гамма-квантами в этих детекторах, сигналы с детекторов 7 поступают на соответствующие электронные блоки скважинного устройства, где обрабатываются по специальной программе.During neutron pulses, the detectors 7 register gamma rays of inelastic scattering of fast neutrons. Electrical pulses generated by gamma rays in these detectors, the signals from the detectors 7 are fed to the corresponding electronic blocks of the downhole device, where they are processed according to a special program.
По данным, полученным с нейтронных зондов, определяются такие свойства среды как водонасыщенная пористость и параметр «Сигма», а по данным, полученным с гамма-детекторов, определяют плотность среды и ее химический состав.According to data obtained from neutron probes, such properties of the medium as water-saturated porosity and the Sigma parameter are determined, and according to data obtained from gamma detectors, the density of the medium and its chemical composition are determined.
При использовании зондов различной длины обработка данных обеспечивает вычисление характеристик среды, усредненных по областям, находящимся на различных расстояниях от стенок скважины.When using probes of different lengths, data processing provides the calculation of the characteristics of the medium averaged over areas located at different distances from the walls of the well.
Полученная информация о характеристиках среды используется для определения характера насыщения пластов (нефть, вода), их фильтрационно-емкостных свойств и коэффициента нефтенасыщенности.The obtained information about the characteristics of the environment is used to determine the nature of the saturation of formations (oil, water), their filtration-capacitive properties and oil saturation coefficient.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014147339/28A RU2578050C1 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Downhole device with double-sided location measuring probes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014147339/28A RU2578050C1 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Downhole device with double-sided location measuring probes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578050C1 true RU2578050C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55648145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014147339/28A RU2578050C1 (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Downhole device with double-sided location measuring probes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578050C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769169C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт нефтегазовых технологий "ГеоСпектр" (ООО "ИНТ "ГеоСпектр") | Multi-method multi-probe neutron logging equipment - mmnl for sector-sector scanning of sections of oil and gas wells |
| RU2771437C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-05-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт нефтегазовых технологий "ГеоСпектр" (ООО "ИНТ "ГеоСпектр") | Multi-method multi-probe neutron logging equipment - mmnl for rotational scanning of sections of oil and gas wells |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4996017A (en) * | 1982-03-01 | 1991-02-26 | Halliburton Logging Services Inc. | Neutron generator tube |
| US6907097B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-14 | The Regents Of The University Of California | Cylindrical neutron generator |
| RU2357387C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Neutron generator |
| RU2368024C1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Well pulse neutron generator |
| RU127487U1 (en) * | 2012-12-04 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС") | INTEGRATED SPECTROMETRIC EQUIPMENT OF NUCLEAR LOGGING |
| RU2504853C1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Borehole neutron generator |
-
2014
- 2014-11-25 RU RU2014147339/28A patent/RU2578050C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4996017A (en) * | 1982-03-01 | 1991-02-26 | Halliburton Logging Services Inc. | Neutron generator tube |
| US6907097B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-14 | The Regents Of The University Of California | Cylindrical neutron generator |
| RU2357387C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Neutron generator |
| RU2368024C1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Well pulse neutron generator |
| RU2504853C1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Borehole neutron generator |
| RU127487U1 (en) * | 2012-12-04 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС") | INTEGRATED SPECTROMETRIC EQUIPMENT OF NUCLEAR LOGGING |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769169C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт нефтегазовых технологий "ГеоСпектр" (ООО "ИНТ "ГеоСпектр") | Multi-method multi-probe neutron logging equipment - mmnl for sector-sector scanning of sections of oil and gas wells |
| RU2771437C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-05-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт нефтегазовых технологий "ГеоСпектр" (ООО "ИНТ "ГеоСпектр") | Multi-method multi-probe neutron logging equipment - mmnl for rotational scanning of sections of oil and gas wells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6207953B1 (en) | Apparatus and methods for determining gas saturation and porosity of a formation penetrated by a gas filled or liquid filled borehole | |
| US8847149B2 (en) | Determining formation characteristics | |
| US6376838B1 (en) | Formation evaluation combination system for petrophysical well log analysis | |
| US4122339A (en) | Earth formation pulsed neutron porosity logging system utilizing epithermal neutron and inelastic scattering gamma ray detectors | |
| US10162079B2 (en) | Neutron-gamma density through normalized inelastic ratio | |
| US8884216B2 (en) | Gas detection and quantification method using a pulsed neutron logging tool | |
| US20110272570A1 (en) | Method and Apparatus for Neutron Logging Using a Position Sensitive Neutron Detector | |
| US9477006B2 (en) | Pulsed neutron well logging method for determining multiple formation parameters | |
| EA010781B1 (en) | Integrated logging tool for borehole | |
| CN106250619B (en) | Method and device for determining mineral content of stratum | |
| CN111894564B (en) | Method for calculating formation photoelectric absorption cross-section index based on X-ray lithology density logging | |
| US5521378A (en) | Method and apparatus for gamma ray logging of underground formations | |
| US20120326048A1 (en) | Measurement of Formation Porosity Using a Single Gamma Ray Detector | |
| Wang et al. | Neutron transport correction and density calculation in the neutron-gamma density logging | |
| RU2578050C1 (en) | Downhole device with double-sided location measuring probes | |
| EP2359166B1 (en) | Neutron porosity device with high porosity sensitivity | |
| CN109444972A (en) | A kind of dual-energy x-ray measurement formation density log device and method | |
| RU152169U1 (en) | Borehole Device with Neutral Measuring Probes | |
| RU2769169C1 (en) | Multi-method multi-probe neutron logging equipment - mmnl for sector-sector scanning of sections of oil and gas wells | |
| Yu et al. | Numerical simulation and method study of X-ray litho-density logging | |
| KR102064557B1 (en) | Platform for developing borehole elemental concentration logging sonde | |
| RU151860U1 (en) | Borehole device with measuring probes Gamma radiation | |
| EP3994502A1 (en) | Neutron time of flight wellbore logging | |
| RU2574414C1 (en) | Downhole device with two probes consisting of multiple detectors | |
| RU2611591C1 (en) | Downhole device of gamma-gamma logging |