RU2650794C1 - Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) - Google Patents
Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650794C1 RU2650794C1 RU2017103392A RU2017103392A RU2650794C1 RU 2650794 C1 RU2650794 C1 RU 2650794C1 RU 2017103392 A RU2017103392 A RU 2017103392A RU 2017103392 A RU2017103392 A RU 2017103392A RU 2650794 C1 RU2650794 C1 RU 2650794C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gamma
- generator
- pulses
- neutron
- pulsed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000001427 incoherent neutron scattering Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 20
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 206010051379 Systemic Inflammatory Response Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N methane;molecular oxygen Chemical compound C.O=O CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001956 neutron scattering Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/10—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using neutron sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к ядерной геофизике и предназначена для выполнения исследований скважин с целью определения текущей нефтенасыщенности и уточнения литологических и емкостных характеристик пластов-коллекторов, пересеченных скважиной.The group of inventions relates to nuclear geophysics and is intended to perform well research in order to determine the current oil saturation and to clarify the lithological and reservoir characteristics of reservoir layers crossed by a well.
В известных устройствах импульсного спектрометрического нейтронного каротажа с одним зондом (Способ импульсного нейтронного каротажа и устройство для его осуществления. Пат. РФ №2262124, G01V 5/40, приоритет 26.05.2004, опубликовано 10.10.2005) используется частота работы генератора 10-20 кГц при ширине импульса генератора 15-25 мкс, что вызывает наложение ГИНР (гамма-излучение неупругого рассеяния) и ГИРЗ (гамма-излучение радиационного захвата) от предыдущих импульсов генератора на регистрируемое ГИНР и необходимость последующей очистки спектра от наложенного излучения.In known devices for pulsed spectrometric neutron logging with a single probe (Method of pulsed neutron logging and device for its implementation. Pat. RF №2262124, G01V 5/40, priority 05/26/2004, published 10/10/2005) uses a generator frequency of 10-20 kHz with a generator pulse width of 15-25 μs, which causes the superposition of the SINR (gamma radiation of inelastic scattering) and the SIRS (gamma radiation of radiation capture) from previous generator pulses to the recorded SINR and the need for subsequent cleaning of the spectrum from overlapping radiation was.
Также в известном устройстве регистрируется временное распределение гамма-квантов ГИРЗ с целью определения среднего времени жизни тепловых нейтронов. Измерения распределений гамма-квантов во времени реализуется в паузах между сериями импульсов генератора. Длина такой паузы составляет величину 2000 мкс и соизмерима с временем существования тепловых нейтронов в исследуемой среде, при этом имеют место наложения откликов от серий импульсов в измерения в паузе, что существенно искажает характер временного распределения гамма-квантов, что сказывается на результатах каротажа.Also, in the known device, the temporal distribution of gamma rays of GIRZ is recorded in order to determine the average lifetime of thermal neutrons. Measurement of the distribution of gamma rays over time is implemented in the pauses between the series of pulses of the generator. The length of such a pause is 2000 μs and is comparable with the lifetime of thermal neutrons in the medium under study, and there are overlapping responses from a series of pulses to measurements in a pause, which significantly distorts the nature of the temporal distribution of gamma rays, which affects the results of logging.
К недостаткам известного метода можно отнести недоучет скважинной составляющей измеряемых характеристик разреза, так как измерения с одним зондом включают в себя как пластовую, так и скважинную составляющие.The disadvantages of this method include the underestimation of the borehole component of the measured characteristics of the section, since measurements with one probe include both the reservoir and the borehole components.
Известны устройства импульсного спектрометрического нейтронного каротажа, выполняющие регистрацию на двух расстояниях от генератора нейтронов (двух зондах), один из которых характеризует скважинную компоненту разреза (ближний), а второй - пластовую и скважинную компоненты (дальний) (Аппаратура импульсного нейтронного гамма-спектрометрического каротажа АИНК-73С-2. www.vniia.ru/ng/apkarotazh.html).Known devices for pulsed spectrometric neutron logging, performing registration at two distances from the neutron generator (two probes), one of which characterizes the borehole component of the section (near), and the second - the reservoir and borehole components (distant) (Pulse neutron gamma-ray spectrometric logging device AINC -73С-2. Www.vniia.ru/ng/apkarotazh.html).
В этих устройствах также используется частота работы генератора 10-20 кГц при ширине импульса генератора 15-25 мкс, а регистрация временных распределений гамма-квантов также выполняется в паузах между сериями (цугами) импульсов. Из-за высокой частоты генератора эти приборы также несвободны от наложения энергетических спектров друг на друга, а способ регистрации временных распределений не позволяет в полной мере разделить скважинную и пластовую компоненты исследуемого разреза даже при использовании измерений на двух различных зондах. Это связано с тем, что измерения на ближнем зонде дают характеристику скважинной составляющей, а измерения на дальнем зонде более глубинны, но несвободны от вклада скважинной составляющей, в результате при измерениях накапливается погрешность, что снижает точность определения исследуемых характеристик пластов-коллекторов, пересеченных скважиной.These devices also use a generator frequency of 10–20 kHz with a pulse width of the
В качестве прототипа к заявленному устройству принята аппаратура импульсного нейтронного гамма-спектрометрического каротажа АИНК-73С-2. www.vniia.ru/ng/apkarotazh.html.As a prototype of the claimed device adopted pulsed neutron gamma-ray spectrometric logging AINK-73C-2. www.vniia.ru/ng/apkarotazh.html.
Известная аппаратура выполнена двухзондовой и содержит импульсный генератор быстрых нейтронов, два сцинтилляционных детектора гамма-квантов, оптически соединенных с фотоэлектронным умножителем, экран защиты сцинтилляционного детектора от прямого излучения импульсного генератора быстрых нейтронов, блок питания, формирующий вторичные напряжения питания, кабельный ввод, блок приемопередатчика, соединенного двунаправленной шиной с автоматом приемопередатчика, реализованного в виде модуля программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), блоки высокого напряжения, обеспечивающие питание соответствующих блоков детектирования, блок цифроаналогового преобразователя, формирующий управляющие сигналы для блоков высокого напряжения, два блока аналого-цифрового преобразования, соединенные с блоками обработки данных, реализованными в виде модуля ПЛИС и блоков обработки данных.The known equipment is dual-probe and contains a pulsed fast neutron generator, two scintillation gamma-ray detectors optically connected to a photoelectronic multiplier, a screen for protecting the scintillation detector from direct radiation from a pulsed fast neutron generator, a power supply unit that generates secondary supply voltages, a cable input, a transceiver unit, connected by a bi-directional bus with an automatic transceiver, implemented as a programmable logic integrated circuit module we (FPGA), blocks the high voltage to ensure power corresponding to the detection blocks, the block-analog converter, which forms control signals for the high voltage block, two blocks of the analog to digital conversion connected to the data processing unit, implemented as a module FPGA and data processing units.
Известная аппаратура обеспечивает проведение импульсного нейтронного гамма-каротажа, который включает периодическое облучение скважинного пространства и горных пород импульсами генератора быстрых нейтронов, регистрацию гамма-излучения неупругого рассеяния (ГИНР) быстрых нейтронов, гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ) тепловых нейтронов и временных распределений ГИРЗ в паузах между импульсами генератора в реальном режиме времени при непрерывном перемещении скважинного прибора и заданном шаге квантования, накопление в пределах заданного шага полных амплитудно-временных спектров ГИНР быстрых нейтронов и ГИРЗ тепловых нейтронов во всем диапазоне энергий двумя детекторами гамма-излучения, расположенными в скважинном приборе на таких расстояниях, что один из них (ближний) регистрирует амплитудно-временные спектры гамма-излучения от скважинной составляющей разреза скважины, а второй - амплитудно-временные спектры гамма-излучения от пластовой составляющей разреза.Known equipment provides pulsed neutron gamma-ray logging, which includes periodic irradiation of the borehole space and rocks with pulses of a fast neutron generator, registration of gamma radiation of inelastic scattering (GINR) of fast neutrons, gamma radiation of radiation capture (GIRZ) of thermal neutrons and time distributions of GIRZ in pauses between pulses of the generator in real time with continuous movement of the downhole tool and a given quantization step, the accumulation in Within a given step of the full amplitude-time spectra of the fast neutron GINR and thermal neutron scattering spectra in the entire energy range by two gamma radiation detectors located in the downhole tool at such distances that one of them (near) records the amplitude-time spectra of gamma radiation from the borehole component of the well section, and the second - the amplitude-time spectra of gamma radiation from the reservoir component of the section.
В известной аппаратуре, как указывалось ранее, имеют место искажения как энергетических, так и временных спектров, несмотря на использование двух зондов, что обеспечивает первичное разделение скважинной и пластовой компонент исследуемого разреза, но при этом возникает погрешность измерения из-за наложения на измерения дальнего зонда (пластовая компонента) измерений скважинной составляющей.In the known equipment, as mentioned earlier, there are distortions of both energy and time spectra, despite the use of two probes, which provides the primary separation of the borehole and reservoir components of the investigated section, but there is a measurement error due to the superposition of the far probe (reservoir component) measurements of the downhole component.
Задача, которую решает заявленная группа изобретений, заключается в снижении погрешности измерений за счет повышенной точности разделения скважинной и пластовой компонент исследуемого разреза.The problem that the claimed group of inventions solves is to reduce the measurement error due to the increased accuracy of separation of the borehole and reservoir components of the studied section.
Задача решается использованием частоты генератора нейтронов, при которой наложение спектров минимально для данных конкретных условий измерений, связанных с характеристиками разреза скважины, длиной зонда и др. Эта частота находится в диапазоне 1000-400 Гц, которая выбрана экспериментальным путем.The problem is solved by using the frequency of the neutron generator, at which the superposition of the spectra is minimal for the given specific measurement conditions associated with the characteristics of the well section, probe length, etc. This frequency is in the range of 1000-400 Hz, which was chosen experimentally.
Указанная задача в части способа решается тем, что в заявленном способе для проведения импульсного нейтронного гамма-каротажа, включающем периодическое облучение скважинного пространства и горных пород импульсами генератора быстрых нейтронов, регистрацию гамма-излучения (гамма-квантов) неупругого рассеяния (ГИНР) быстрых нейтронов, гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ) тепловых нейтронов и временных распределений гамма-излучения радиационного захвата в паузах между импульсами генератора в реальном режиме времени при непрерывном перемещении скважинного прибора и заданном шаге квантования, накопление и регистрацию в пределах заданного временного цикла полных амплитудно-временных спектров гамма-излучения неупругого рассеяния быстрых нейтронов и гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов во всем диапазоне энергий, в отличие от известного периодическое облучение скважинного пространства и горных пород импульсами генератора быстрых нейтронов производят на рабочей частоте генератора, выбираемой из диапазона 1000-400 Гц, а регистрацию временных распределений гамма-квантов осуществляют в паузах между импульсами, устанавливаемых в диапазоне 2500-1000 мкс.The specified problem in terms of the method is solved by the fact that in the claimed method for conducting pulsed neutron gamma-ray logging, including periodic irradiation of the borehole space and rocks with pulses of a fast neutron generator, registration of gamma radiation (gamma quanta) of inelastic scattering (GINR) of fast neutrons, gamma radiation radiation capture (GIRZ) of thermal neutrons and time distributions of gamma radiation radiation capture in the pauses between pulses of the generator in real time with continuous the movement of the downhole tool and the specified quantization step, the accumulation and registration within the specified time cycle of the full amplitude-time spectra of gamma radiation of inelastic scattering of fast neutrons and gamma radiation of thermal neutron capture in the entire energy range, in contrast to the known periodic irradiation of the borehole space and rocks by pulses of a fast neutron generator produce at the operating frequency of the generator selected from the range of 1000-400 Hz, and the registration of temporary gamma-quantum distributions are carried out in pauses between pulses set in the range of 2500-1000 μs.
Указанная задача в части устройства по первому варианту решается тем, что в заявленном устройстве для проведения импульсного нейтронного гамма-каротажа, содержащем импульсный генератор быстрых нейтронов, два блока детектирования в виде сцинтилляционных детекторов гамма-квантов, оптически соединенных с фотоэлектронным умножителем, экран защиты одного из указанных детекторов от прямого излучения импульсного генератора быстрых нейтронов, блок питания, формирующий вторичные напряжения питания, кабельный ввод, блок приемопередатчика, соединенного двунаправленной шиной с автоматом приемопередатчика, реализованного в виде модуля программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), блоки высокого напряжения, обеспечивающие питание соответствующих блоков детектирования, блок цифроаналогового преобразователя, формирующий управляющие сигналы для блоков высокого напряжения, два блока аналого-цифрового преобразования, соединенные с блоками обработки данных, реализованными в виде модуля ПЛИС, в отличие от известного в состав программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) введен блок синхронизации, обеспечивающий управляющие импульсы для импульсного генератора быстрых нейтронов и блоков обработки данных, при этом блоки аналого-цифровых преобразований содержат преобразователи «аналог-код», работающие на высокой тактовой частоте синхронно с блоками обработки данных. Кроме того, в схему устройства введен блок хранения информации, представляющий энергонезависимую память.The specified task in terms of the device according to the first embodiment is solved by the fact that in the inventive device for conducting pulsed neutron gamma-ray logging containing a pulsed fast neutron generator, two detection units in the form of scintillation gamma-ray detectors optically connected to a photoelectron multiplier, a protection screen of one of these detectors from direct radiation of a pulsed fast neutron generator, a power supply unit forming secondary supply voltages, a cable entry, a transceiver unit, with a single bidirectional bus with an automatic transceiver, implemented as a programmable logic integrated circuit (FPGA) module, high voltage units that supply power to the respective detection units, a digital-to-analog converter unit that generates control signals for high-voltage units, two analog-to-digital conversion units connected to data processing units implemented in the form of a FPGA module, in contrast to the well-known programmable logical integrated circuit In addition, a synchronization unit was introduced that provides control pulses for a pulsed fast neutron generator and data processing units, while the analog-to-digital conversion units contain analog-to-code converters operating at a high clock frequency synchronously with the data processing units. In addition, an information storage unit representing non-volatile memory is introduced into the device circuit.
Указанная задача в части устройства по второму варианту решается тем, что в заявленном устройстве для проведения импульсного нейтронного гамма-каротажа, содержащем импульсный генератор быстрых нейтронов, блок детектирования в виде сцинтилляционного детектора гамма-квантов, оптически соединенного с фотоэлектронным умножителем, экран защиты детектора от прямого излучения импульсного генератора быстрых нейтронов, блок питания, формирующий вторичные напряжения питания, кабельный ввод, блок приемопередатчика, соединенного двунаправленной шиной с автоматом приемопередатчика, реализованного в виде модуля программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), блок высокого напряжения, обеспечивающий питание блока детектирования, блок цифроаналогового преобразователя, формирующий управляющие сигналы для блока высокого напряжения, блок аналого-цифрового преобразования, соединенный с блоком обработки данных, реализованных в виде модуля ПЛИС, в отличие от известного в состав программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) введен блок синхронизации, обеспечивающий управляющие импульсы для импульсного генератора быстрых нейтронов и блока обработки данных, при этом блок аналого-цифрового преобразования содержит преобразователь «аналог-код», работающий на высокой тактовой частоте синхронно с блоком обработки данных. Кроме того, в схему устройства введен блок хранения информации, представляющий энергонезависимую память.This problem in terms of the device according to the second embodiment is solved by the fact that in the inventive device for conducting pulsed neutron gamma-ray logging containing a pulsed fast neutron generator, a detection unit in the form of a scintillation gamma-ray detector optically connected to a photoelectronic multiplier, the screen protects the detector from direct radiation of a pulsed fast neutron generator, a power supply unit generating secondary supply voltages, cable entry, a transceiver unit connected to a bi-directional bus with an automatic transceiver, implemented as a programmable logic integrated circuit (FPGA) module, a high voltage unit that provides power to the detection unit, a digital-to-analog converter unit that generates control signals for the high-voltage unit, an analog-to-digital conversion unit connected to the data processing unit implemented in the form of FPGA module, in contrast to the well-known in the programmable logic integrated circuit (FPGA), a synchronization block is introduced, providing control pulses for a pulsed fast neutron generator and a data processing unit, while the analog-to-digital conversion unit contains an “analog-to-code” converter operating at a high clock frequency synchronously with the data processing unit. In addition, an information storage unit representing non-volatile memory is introduced into the device circuit.
На фиг. 1 представлено устройство импульсного нейтронного гамма-каротажа по первому варианту.In FIG. 1 shows a device for pulsed neutron gamma-ray logging according to the first embodiment.
На фиг. 2 представлено устройство импульсного нейтронного гамма-каротажа по второму варианту.In FIG. 2 shows a pulsed neutron gamma-ray logging device according to the second embodiment.
На фиг. 3 приведен пример сигнала, оцифрованного блоком АЦП.In FIG. Figure 3 shows an example of a signal digitized by an ADC unit.
На фиг. 4 приведен пример временного распределения сигнала.In FIG. 4 shows an example of the temporal distribution of a signal.
Устройство по первому варианту содержит управляемый генератор быстрых нейтронов 1, два блока детектирования 2 и 3, находящихся на различном удалении от генератора быстрых нейтронов и состоящих из сцинтиляционных детекторов гамма-квантов, оптически соединенных с фотоэлектронным умножителем, экран (на фиг. не показаны), расположенный между генератором быстрых нейтронов 1 и ближним к нему блоком детектирования 2, блок питания 4, формирующий вторичные напряжения питания, соединенный кабельным вводом 5 с блоком приемопередатчика 6, который соединен двунаправленной шиной 7 с автоматом приемопередатчика 8, реализованного в виде модуля программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) 9, два блока высокого напряжения 10 и 11, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков детектирования 2 и 3, блок цифроаналогового преобразователя 12, формирующий управляющие сигналы для блоков высокого напряжения 10 и 11, два блока аналого-цифрового преобразования 13 и 14, соединенные с соответствующими блоками обработки данных 15 и 16, реализованных в виде модуля ПЛИС, причем входы блоков аналого-цифрового преобразования 13 и 14 соединены с соответствующими блоками детектирования 2 и 3, а также входящий в состав ПЛИС блок синхронизации 17, обеспечивающий управляющие импульсы для генератора быстрых нейтронов 1 и блоков обработки данных 15 и 16, и входящий в состав ПЛИС микропроцессор 18, осуществляющий общее управление генератором быстрых нейтронов 1 и блоками 15 и 16, 17, 8, соединенными с ним двунаправленными щинами 19, 20, 21, 22, 23 через соединение 25, блок хранения информации 24, соединенный с микропроцессором 18, при этом блоки аналого-цифровых преобразователей 13 и 14 содержат преобразователи «аналог-код», работающие на высокой тактовой частоте синхронно с блоками обработки данных 15 и 16. Стандартные шины - позиции: LVDS - параллельная дифференциальная шина, АМВ АХ14 - общая шина ПЛИС, SDIO - шина между микропроцессором 18 и блоком хранения информации 24, SPI - шина соединения между блоком цифроаналогового преобразователя 12 и микропроцессором 18 (фиг. 1).The device according to the first embodiment contains a controlled fast neutron generator 1, two
Устройство по второму варианту содержит управляемый генератор быстрых нейтронов 1, блок детектирования 2, состоящий из сцинтиляционного детектора гамма-квантов, оптически соединенного с фотоэлектронным умножителем, экран (на фиг. не показан), расположенный между генератором быстрых нейтронов 1 и блоком детектирования 2, блок питания 4, формирующий вторичные напряжения питания, соединенный кабельным вводом 5 с блоком приемопередатчика 6, который соединен двунаправленной шиной 7 с автоматом приемопередатчика 8, реализованного в виде модуля программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) 9, блок высокого напряжения 10, выход которого соединен с входом блока детектирования 2, блок цифроаналогового преобразователя 12, формирующий управляющие сигналы для блока высокого напряжения 10, блок аналого-цифрового преобразования 13, соединенный с блоком обработки данных 15, реализованном в виде модуля ПЛИС, причем вход блока аналого-цифрового преобразования 13 соединен с блоком детектирования 2, а также входящий в состав ПЛИС блок синхронизации 17, обеспечивающий управляющие импульсы для генератора быстрых нейтронов 1 и блока обработки данных 15, и входящий в состав ПЛИС микропроцессор 18, осуществляющий общее управление генератором быстрых нейтронов 1 и блоками 15, 17, 8, соединенными с ним двунаправленными щинами 19, 20, 22, 23, блок хранения информации 24, соединенный с микропроцессором 18, при этом блок аналого-цифрового преобразования 13 содержит преобразователи «аналог-код», работающие на высокой тактовой частоте синхронно с блоком обработки данных 15 (фиг. 2).The device according to the second embodiment comprises a controllable fast neutron generator 1, a
В заявленном изобретении реализовано измерение необходимых для стандартного комплекса ядерно-физических методов (ЯФМ) параметров в двухзондовой модификации («Методические рекомендации по применению ядерно-физических методов ГИС (геофизических исследований скважин), включающих углерод-кислородный каротаж, для оценки нефте- и газонасыщенности пород-коллекторов в обсаженных скважинах» / Под ред. В.И. Петерсилье, Г.Г. Яценко. - Москва-Тверь: ВНИГНИ, НПЦ «Тверьгеофизика», 2006).The claimed invention implements the measurement of the parameters necessary for a standard complex of nuclear-physical methods (NPS) in a two-probe modification ("Methodological recommendations for the use of nuclear-physical well logging methods (geophysical studies of wells), including carbon-oxygen logging, to assess the oil and gas saturation of rocks -collectors in cased wells "/ Edited by V.I. Petersilier, GG Yatsenko. - Moscow-Tver: VNIGNI, Scientific and Production Center" Tvergeofizika ", 2006).
Для облучения горных пород нейтронами используется управляемый генератор быстрых нейтронов, работающий в импульсном режиме. Генератор нейтронов излучает нейтроны с энергией 14 МэВ. Устройство регистрирует вторичное гамма-излучение, образующееся при реакциях неупругого рассеяния (ГИНР) и радиационного захвата (ГИРЗ) с разделением его по энергиям и времени. Неупругое рассеяние представляет собой пороговую реакцию с характерным пороговым значением энергии нейтрона и характерной энергией генерируемого гамма-кванта для каждой вероятной реакции. ГИНР возникает в короткий интервал времени после вылета нейтрона из мишени генератора, что определяется временем замедления нейтрона до пороговых значений реакций. В большинстве разрезов, сложенных осадочными породами, это время не превышает единиц микросекунд, таким образом, ГИНР локализован по времени в интервале излучения генератора. При замедлении быстрых нейтронов до тепловых энергий основной реакцией становится радиационный захват, генерирующий линии гамма-излучения, характерные для каждого элемента. Процесс распространения тепловых нейтронов в среде носит диффузионный характер, длительность этого процесса зависит от состава и плотности вещества и характеризуется средним временем жизни тепловых нейтронов, который для осадочных пород изменяется в интервале от сотен до тысячи и более микросекунд. Таким образом возможно разделить по времени интервалы с максимальными вкладами ГИНР и ГИРЗ. Анализ зарегистрированных энергетических распределений (спектров) ГИНР и ГИРЗ позволяет оценить содержание элементов, характерные линии которых представлены в этих спектрах и в конечном итоге нефтенасыщенность пластов коллекторов. Распределение гамма-квантов по времени содержит информацию о среднем времени жизни тепловых нейтронов, что является обобщающей характеристикой среды в целом и широко используется при интерпретации данных ЯФМ для определение газонасыщенности пластов-коллекторов.To irradiate rocks with neutrons, a controlled fast neutron generator operating in a pulsed mode is used. A neutron generator emits neutrons with an energy of 14 MeV. The device registers secondary gamma radiation generated during inelastic scattering (GINR) and radiation capture (GIRZ) reactions with its separation by energy and time. Inelastic scattering is a threshold reaction with a characteristic threshold value of the neutron energy and the characteristic energy of the generated gamma quantum for each probable reaction. GINR occurs in a short time interval after the neutron leaves the target of the generator, which is determined by the time of neutron deceleration to threshold reaction values. In the majority of sections composed of sedimentary rocks, this time does not exceed units of microseconds, so the GINR is localized in time in the interval of the generator radiation. When fast neutrons are slowed down to thermal energies, the main reaction becomes radiation capture, generating gamma-ray lines characteristic of each element. The process of propagation of thermal neutrons in a medium is diffusive, the duration of this process depends on the composition and density of the substance and is characterized by the average lifetime of thermal neutrons, which for sedimentary rocks varies in the range from hundreds to thousands or more microseconds. Thus, it is possible to divide the time intervals with the maximum contributions of the GINR and GIRZ. An analysis of the recorded energy distributions (spectra) of the GINR and GIRZ makes it possible to assess the content of elements whose characteristic lines are presented in these spectra and, ultimately, the oil saturation of reservoir layers. The distribution of gamma rays over time contains information on the average lifetime of thermal neutrons, which is a generalizing characteristic of the medium as a whole and is widely used in the interpretation of NFM data to determine the gas saturation of reservoir layers.
В предлагаемом устройстве, имеющем два зонда (фиг. 1) или один зонд (фиг. 2), реализуются измерения при частоте генератора в диапазоне 1000-400 Гц и измерения временных распределений выполняются в паузах между импульсами порядка 1000-2500 мкс, которые вполне соизмеримы с временем существования тепловых нейтронов в исследуемой среде и эти измерения свободны от вклада откликов от импульсов нейтронов. При этом практически отсутствует наложение энергетических спектров. В связи с этим в данном устройстве реализуется надежное разделение скважинной и пластовой составляющих исследуемого разреза скважины. Для реализации таких измерений используются непрерывная оцифровка аналогового сигнала на высокой скорости и специальный алгоритм обработки сигнала, позволяющий обеспечить высокую пропускную способность спектрометрического тракта. Измерения выполняются с малым числом просчетов и низкой статистической погрешностью при высоких загрузках.In the proposed device, which has two probes (Fig. 1) or one probe (Fig. 2), measurements are carried out at a generator frequency in the range of 1000-400 Hz and time distributions are measured in the pauses between pulses of the order of 1000-2500 μs, which are quite comparable with the lifetime of thermal neutrons in the medium under study, and these measurements are free from the contribution of responses from neutron momenta. Moreover, the superposition of energy spectra is practically absent. In this regard, this device implements a reliable separation of the borehole and reservoir components of the studied section of the well. To implement such measurements, continuous digitization of the analog signal at high speed and a special signal processing algorithm are used to ensure high throughput of the spectrometric path. Measurements are performed with a small number of miscalculations and low statistical error at high loads.
С целью более полного раскрытия осуществления способа представлена работа устройства с двумя зондами (фиг. 1).In order to more fully disclose the implementation of the method, the operation of the device with two probes is presented (Fig. 1).
При подаче на кабельный ввод 5 напряжения питания начинает работать блок питания 4 и формирует необходимые для электронных схем уровни вторичных напряжений. Управляемый генератор быстрых нейтронов 1 питается непосредственно от кабельного ввода 5. При появлении напряжения питания начинает выполняться программа, находящаяся в постоянном запоминающем устройстве микропроцессора 18. В результате работы программы происходит установление необходимых настроек блока приемопередатчика 6, блока цифроаналогового преобразователя 12 и блоков аналого-цифровых преобразователей 13 и 14. Блок цифроаналогового преобразователя 12 после первоначальной инициализации осуществляет установление управляющих уровней на входах блоков высокого напряжения 10 и 11, которые затем подают питание высокого напряжения на блоки детектирования 2 и 3. Также в начале выполнения программой микропроцессора 18 устанавливаются необходимые параметры блока приемопередатчика 6, автомата приемопередатчика 8, блоков обработки данных 15 и 16 и блока синхронизации 17.When a supply voltage is applied to the cable entry 5, the
Дальнейшая работа устройства определяется управляющими командами с поверхности. Команды, закодированные в коде «манчестер-2», через кабельный ввод 5 поступают на вход блока приемопередатчика 6, преобразуются в цифровой код и затем поступают на вход автомата приемопередатчика 8, декодируются и передаются в микропроцессор 18. Микропроцессор 18 анализирует команду и, при необходимости, устанавливает параметры высокого напряжения на блоке цифроаналогового преобразователя 12, параметры блоков обработки данных 15 и 16.Further operation of the device is determined by control commands from the surface. Commands encoded in the Manchester-2 code, through cable input 5, are input to the transceiver unit 6, converted to a digital code and then fed to the
При подаче питания начинается подготовка генератора нейтронов 1 к работе в режиме излучения, для этого блок синронизации 17 генерирует управляющие импульсы, а микропроцессор 18 через шину 23 получает от генератора нейтронов 1 информацию о его состоянии. Режим излучения нейтронного генератора также включается по команде с поверхности. Частота и длительность нейтронных импульсов задается блоком синхронизации 17 и контролируется микропроцессором 18. При этом рабочая частота генератора нейтронов 1 задается из диапазона 1000-400 Гц, а измерение временных распределений гамма-квантов осуществляется в паузах между импульсами, устанавливаемых в диапазоне 2500-1000 мкс.When power is applied, preparation of the neutron generator 1 for operation in the radiation mode begins, for this the
Гамма-кванты регистрируются блоками детектирования 2 и 3, в сцинтилляторах которых происходит световая вспышка, количество фотонов которой пропорционально энергии гамма-кванта, потерянной в детекторе и которая далее преобразуется в электрический импульс в фотоэлектронном умножителе. Электрический импульс, соответствующий зарегистрированной частице, подается на вход соответствующего блока аналого-цифрового преобразователя 13 и 14 и после оцифровки с помощью параллельной дифференциальной шины стандарта LVDS - на вход блоков обработки данных 15 и 16. Блоки обработки данных выполняют измерение амплитуды импульса с учетом ошибок дискретизации по времени, а также выбраковывают наложенные импульсы и формируют амплитудные и временные спектры. Блоки аналого-цифровых преобразователей 13 и 14 содержат преобразователи «аналог-код», работающие на высокой тактовой частоте синхронно с блоками обработки данных 15 и 16, что обеспечивает непрерывную оцифровку без пропусков быстрых выходных импульсов и передачу их в блоки обработки 15 и 16. Таким образом, генератор быстрых нейтронов 1 управляется блоком синхронизации 17, а блоки аналого-цифровых преобразователей 13 и 14 обеспечивают непрерывную высокоскоростную оцифровку входного сигнала с последующей синхронной обработкой в блоках обработки данных 15 и 16, соединенных с блоком синхронизации 17, что позволяет снизить ширину регистрирующих импульсов, вероятность их наложения. В результате снижается статистическая погрешность при измерении.Gamma quanta are detected by
Работа устройства с одним зондом осуществляется аналогично работе устройства с двумя зондами, но используется схема, содержащая один блок обработки данных 15, один блок аналого-цифрового преобразователя 13, один блок детектирования 1, один блок высокого напряжения 10 (фиг. 2).The operation of the device with one probe is carried out similarly to the operation of the device with two probes, but a circuit is used that contains one
На фиг. 3 приведен вид оцифрованных сигналов.In FIG. 3 shows a view of the digitized signals.
Из приведенной фиг. 3 видно, что ширина регистрируемого сигнала составляет менее 200 нс, что позволяет значительно снизить просчеты.From the FIG. Figure 3 shows that the width of the recorded signal is less than 200 ns, which can significantly reduce miscalculations.
На фиг. 4 приведено временное распределение сигнала, полученное одновременно на двух блоках детектирования на различном удалении от генератора при частоте работы 400 Гц в модели пористого пласта.In FIG. Figure 4 shows the temporal distribution of the signal obtained simultaneously at two detection units at different distances from the generator at a frequency of 400 Hz in the model of a porous reservoir.
Видно, что счет спектрометрического тракта быстро спадает на интервале времени до 1 мс и при этом ГИРЗ от предыдущей вспышки не вносит вклад в текущее измерение.It can be seen that the count of the spectrometric path rapidly decreases over a time interval of up to 1 ms, while the GIRD from the previous flash does not contribute to the current measurement.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017103392A RU2650794C1 (en) | 2017-02-01 | 2017-02-01 | Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017103392A RU2650794C1 (en) | 2017-02-01 | 2017-02-01 | Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2650794C1 true RU2650794C1 (en) | 2018-04-17 |
Family
ID=61976975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017103392A RU2650794C1 (en) | 2017-02-01 | 2017-02-01 | Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650794C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111123377A (en) * | 2019-12-27 | 2020-05-08 | 核工业航测遥感中心 | A kind of aerial gamma energy spectrum instrument and radioactive geophysical detection method |
RU2751586C2 (en) * | 2017-05-31 | 2021-07-15 | Аахен Институт Фор Ньюклеар Трейнинг Гмбх | Method and device for multi-element analysis based on neutron activation, as well as application |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4937446A (en) * | 1988-06-07 | 1990-06-26 | Schlumberger Technology Corporation | Carbon/oxygen well logging method and apparatus |
US5053620A (en) * | 1989-12-13 | 1991-10-01 | Schlumberger Technology Corporation | Logging apparatus and method for determining concentrations of subsurface formation elements |
US5374823A (en) * | 1993-10-28 | 1994-12-20 | Computalog U.S.A., Inc. | Pulsed neutron decay tool for measuring gamma radiation energy spectra for fast neutron inelastic collisions and thermal neutron capture events |
RU2262124C1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-10-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Каротаж" (ЗАО НПФ "Каротаж") | Method for pulse neutron logging and device for realization of said method |
RU2351962C1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-04-10 | ПетроАльянс Сервисис Компани лимитед (Кипр) | Method of assessment of reservoir bed saturation with implementation of neutron generator and spectrometric registration of gamma radiation |
RU2502096C2 (en) * | 2008-07-02 | 2013-12-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Downhole measurement by neutron activation |
-
2017
- 2017-02-01 RU RU2017103392A patent/RU2650794C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4937446A (en) * | 1988-06-07 | 1990-06-26 | Schlumberger Technology Corporation | Carbon/oxygen well logging method and apparatus |
US5053620A (en) * | 1989-12-13 | 1991-10-01 | Schlumberger Technology Corporation | Logging apparatus and method for determining concentrations of subsurface formation elements |
US5374823A (en) * | 1993-10-28 | 1994-12-20 | Computalog U.S.A., Inc. | Pulsed neutron decay tool for measuring gamma radiation energy spectra for fast neutron inelastic collisions and thermal neutron capture events |
RU2262124C1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-10-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Каротаж" (ЗАО НПФ "Каротаж") | Method for pulse neutron logging and device for realization of said method |
RU2351962C1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-04-10 | ПетроАльянс Сервисис Компани лимитед (Кипр) | Method of assessment of reservoir bed saturation with implementation of neutron generator and spectrometric registration of gamma radiation |
RU2502096C2 (en) * | 2008-07-02 | 2013-12-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Downhole measurement by neutron activation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751586C2 (en) * | 2017-05-31 | 2021-07-15 | Аахен Институт Фор Ньюклеар Трейнинг Гмбх | Method and device for multi-element analysis based on neutron activation, as well as application |
CN111123377A (en) * | 2019-12-27 | 2020-05-08 | 核工业航测遥感中心 | A kind of aerial gamma energy spectrum instrument and radioactive geophysical detection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5832892B2 (en) | Method and apparatus for borehole logging | |
US6703606B2 (en) | Neutron burst timing method and system for multiple measurement pulsed neutron formation evaluation | |
US9477006B2 (en) | Pulsed neutron well logging method for determining multiple formation parameters | |
US4387302A (en) | Measuring of gamma-ray energy due to inelastic neutron scattering | |
US3780303A (en) | Pulsed neutron logging with background compensation | |
US9869791B2 (en) | Measurement of downhole radiation | |
EP0443936A1 (en) | Method and apparatus for evaluating the cement in a well | |
US10473802B2 (en) | Downhole energy calibration of gamma ray detectors | |
RU2650794C1 (en) | Method and device for carrying out of the pulse neutron gamma logging (options) | |
US20100228483A1 (en) | Method of detecting gas in a formation using capture cross-section from a pulsed neutron device | |
US3662179A (en) | Pulse neutron logging tool control and transmission system | |
RU2427861C2 (en) | Procedure for simultaneous exploration by methods of radioactive logging and device for its implementation | |
RU2262124C1 (en) | Method for pulse neutron logging and device for realization of said method | |
EP0145172B1 (en) | Epithermal neutron porosity measurement | |
RU2232409C1 (en) | Method and apparatus for determining of current oil and gas saturation of collectors in cased wells | |
RU172839U1 (en) | Device for conducting pulsed neutron gamma-ray logging | |
EP0081075A1 (en) | Method and apparatus for neutron induced gamma ray well logging | |
AU2023200483B2 (en) | Neutron Time Of Flight Wellbore Logging | |
Sulyaev et al. | Multi-purpose fast neutron spectrum analyzer with real-time signal processing | |
RU2523770C1 (en) | Procedure for pulsed neutron logging and facility for its implementation | |
RU2468393C1 (en) | Method and apparatus for determining porosity and saturation of formations based simultaneously on thermal and epithermal neutrons | |
CN113835132B (en) | Pulse neutron energy spectrum measurement method and device | |
CN116184515A (en) | A pulse neutron element scanning analysis system for extraterrestrial detection | |
CN118339482A (en) | Apparatus and associated methods for evaluating the uranium content and hydrogen porosity of a specific area in a geological formation while drilling | |
WO2024076848A2 (en) | Method for estimating net inelastic gamma ray counts |