Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры.

Известен прибор плотностного каротажа, содержащий корпус с коллимационными отверстиями напротив источника, рычаг для прижатия прибора, обеспечивающий усилие, достаточное для прижатия прибора со стороны коллимационных отверстий к одной из стенок скважины. Патент Российской Федерации №2105331, МПК: G01V 5/12, 1998 г. Устройство сложно в изготовлении и предназначено для однопараметрового исследования.

Известно устройство для калибровки аппаратуры плотностного и литоплотностного каротажа в виде полупластов, содержащее три калибра с известной плотностью материала ρ и эффективного атомного номера Z_эф. Каждый калибр представляет собой плиту, вдоль продольной оси которой выполнен цилиндрический паз, поперечный размер которого чуть больше (в идеале практически равен диаметру) охранного кожуха прибора. Калибруемый прибор укладывают в паз коллиматорами вниз. Измерения проводят в каждом калибре, получают три информационных сигнала, соответствующих плотности материала калибра. Известны калибры из алюминия марки АДО, B95 и пластин магния. С.Б. Миндяров. Новый подход к градуировке и калибровке аппаратуры плотностного гамма-гамма каротажа. Научно-технический вестник «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 204. С.85-91. Недостатком устройства является то, обязательное соответствие паза диаметру прибора. Излучение от источника в этом случае попадает в образовавшийся зазор, что приводит к погрешности измерений. В процессе измерений прибор с источником гамма-квантов находится на воздухе и радиационно воздействует на персонал. Технология изготовления указанных выше калибров трудоемка и дорога.

Наиболее близким техническим решением для калибровки аппаратуры, приближенным к реальным условиям измерений, является использование калибров в виде цилиндрического корпуса 1 (фиг.3), заполненного породой и пересеченных скважиной, обсаженной тонкой стеклопластиковой трубой 2, расположенной вдоль его продольной оси и заканчивающейся зумпфом 3. Гулин Ю.А. Гамма-гамма метод исследования нефтегазовых скважин. М.: Недра, 1975. 160 с. Недостатком устройства является необходимость иметь столько калибров, сколько точек мы планируем использовать при калибровке аппаратуры. Кроме того, после измерения в одном калибре прибор необходимо вынимать и переносить в другой калибр, не вынимая источника гамма-излучения, что также приводит к нежелательному радиационному воздействию на персонал.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия процесса калибровки скважинной аппаратуры плотностного и литоплотностного гамма-гамма каротажа, экономичности и уменьшения радиационной нагрузки на персонал.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для калибровки скважинной аппаратуры плотностного и литоплотностного гамма-гамма каротажа в виде насыщенной модели пласта, содержащем цилиндрический корпус, заполненный материалом породы и пересеченный скважиной в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы, расположенной вдоль его продольной оси и заканчивающейся зумпфом, в корпусе радиально установлены, по крайней мере, две вертикальные перегородки, герметично соединенные со стенкой корпуса, его днищем и стеклопластиковой трубой, образуя изолированные друг от друга контейнеры, каждый из которых заполнен материалом породы с заданными плотностью ρ и эффективным атомным номером Z_эф.

В одном из контейнеров установлен металлический экран, толщиной 0,8-1,5 мм, с поперечным сечением в форме дуги, плотно прилегающий к стеклопластиковой трубе, внутренний диаметр экрана равен внешнему диаметру тонкостенной стеклопластиковой трубы, а высота равна высоте этой трубы, при этом плотность материала породы ρ в этом и одном из соседних контейнеров одинакова.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-6.

На фиг.1 схематично представлен стандартный прибор для каротажа скважин, где: 1 - устройство в сборе, 2 - прижимное устройство для прижатия устройства коллимационными отверстиями к стенке скважины.

На фиг.2 представлен внешний вид полупласт калибра из алюминия марки АДО, B95 и пластин магния и алюминия.

На фиг.3 представлен продольный разрез устройства по прототипу, где: 3 - корпус; 4 - тонкостенная стеклопластиковая труба; 5 - зумпф.

На фиг.4 схематично представлен поперечный разрез корпуса 3, где: 6 - перегородки; 7 - поочередные положения устройства; ρ₁ и Z_эф1 - плотность и эффективный атомный номер одного материала породы, ρ_2, ρ₃ и Z_эф2, Z_эф3 - плотность и эффективный атомный номер других материалов породы.

На фиг.5 схематично представлен продольный разрез корпуса 3 с металлическим экраном в одном из контейнеров, где: 3 - корпус; 4 - тонкостенная стеклопластиковая труба; 5 - зумпф, 8 - металлический экран дугообразного сечения.

На фиг.6 схематично представлен поперечный разрез корпуса 3 с металлическим экраном в одном из контейнеров, где: 6 - перегородки, 7 поочередные положения устройства; 8 - металлический экран дугообразного сечения.

Гамма-гамма каротаж - исследования, основанные на регистрации плотности потока гамма-излучения, рассеянного горной породой при ее облучении стационарным ампульным источником гамма-квантов.

В зависимости от энергетического спектра регистрируемого гамма-излучения различают плотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-П), показания которого обусловлены в основном плотностью пород ρ, и литоплотностной гамма-гамма каротаж (ГГК-ЛП), предназначенный для определения плотности пород ρ и индекса фотоэлектрического поглощения, связанного с эффективным атомным номером Z_эф горных пород.

Устройство работает следующим образом, перед заполнением корпуса 3 материалами породы в нем устанавливают 6 (фиг.4), герметично соединенные со стенкой корпуса 3, его днищем и тонкостенной стеклопластиковой трубой 4. Затем образовавшиеся независимые контейнеры корпуса 3 заполняют породой с ρ₁, Z_эф1 и ρ₂, с Z_эф2, с Z_эф3 и ρ₃.

В зависимости от конкретной калибровки контейнеры засыпают материалами породы с разными условиями при двух перегородках:

ρ₁≠ρ₂, Z_эф1≠Z_эф2; ρ₁=ρ₂; Z_эф1≠Z_эф2; ρ₁≠ρ₂, Z_эф1=Z_эф2

Или

ρ₁≠ρ₂≠ρ₃, Z_эф1≠Z_эф2≠Z_эф3

ρ₁≠ρ₂≠ρ₃, Z_эф1≠Z_эф2=Z_эф3

ρ₁≠ρ₂=ρ₃, Z_эф1=Z_эф2≠Z_эф3 и т.д.

Затем калибруемый прибор помещают в скважину в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы 4 устройства и прижимают его поочередно к стенке скважины в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы 4 коллимационными отверстиями прибора так, как это показано позицией 7 (фиг.4).

Таким образом, в итоге мы за один спуск прибора в устройство получаем как минимум два значения для плотности ρ и эффективного атомного номера Z_эф.

Уменьшается расход материала на изготовление устройства, и снижается радиационная нагрузка на персонал. Для усиления достигаемого эффекта число перегородок можно увеличить, в частности до трех.

При определении пористости карбонатных горных пород существует трудность, т.к. скелет данных пород состоит преимущественно из смеси кальцита и доломита, непосредственная оценка пористости по значению плотности невозможна, так как погрешность ее определения на каждые 15% изменения содержания доломита составляет 2%. Так включение в оценку пористости карбонатных отложений, представленных в основном кальцитом и доломитом, параметра Pe позволяет проводить определение пористости с погрешностью не более 2%.

Для проведения калибровки и построения калибровочных зависимостей аппаратуры литоплотностного каротажа в базовых метрологических центрах используют стандартные образцы плотности, аттестованные также и по параметру Pe. Для выполнения ежеквартальной калибровки в метрологических участках производственных филиалов можно использовать комплект стандартных образцов плотности, показанных на фиг.4 и фиг.6.

Два контейнера заполнены материалом с одинаковой плотностью, но для отличия значений Pe в один из контейнеров установлен металлический экран 8, толщиной 0,8-1,5 мм, с поперечным сечением в форме дуги, плотно прилегающий к стеклопластиковой трубе, внутренний диаметр экрана равен внешнему диаметру тонкостенной стеклопластиковой трубы, а высота равна высоте этой трубы. Плотность материала породы ρ в этом и одном из соседних контейнеров одинакова, а третий контейнер заполнен материалом с другой плотностью и Pe.