Способ проведения импульсного нейтронного каротажа

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯРС ОМУ ТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(61) Дополнительное к авт. свидву ено 09.08,73 (21) 19506инением заявкиЗаяв 6-2 0 с присо ооударственнои комет Совета Министров ССС оо делам изобретенийи отнрытий(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский инсти геохймии ной геофизик 4) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ИМПУЛЪСНОГО НЕЙТРОННОГО КАРОТА с- отуры н личенни(72) Авторы изобретения Д. ф. Беспалов, А. Изобретение относится к ядерной геофизикепредложенный способ может быть и йользован для проведения имйульсного ней ронного каротажа.Известные способы проведения импульсного. б нейтронного каротажа состоят в облучении горных пород в скважине импульсами быстрых нейтронов с последующей регистрацией спадающей интенсивности тепловых и над ,тепловых нейтронов и гамма-квантов, При 10 :этом измерения начинают спустя некоторый промежуток времени (время задержки) пос ле импульса нейтронов.При этом информативность импульсного нейтронного каротажа существенно повышаерб ся с расширением диапазона исследуемых потоков измерений и соответствующих времен задержки .Известные способы расширения диапазона измерения аппара ейтронного карол 20 тажа состоят в уве интенсивности источников быстрых нейтронов, в соответст. вуюшем подборе величины и закона изменения эффективности регистрации детекторов вторичных излучений и в повышении и 1 х избиратель 2 б ности путем экранирования от мешающих и:Е- мерений. В аппаратуре импульсного нейтронного каротажа (ИНК) эти пути нашли свое вь- ражение в существейном увеличении нейтронт 1 ого выхода скважинных генераторов нейтронов (СГН) типа ИГН-110-7, ИГН-11071,ИГН 6 5,10 н/сек и эфрективности реги- страции применяемых "детекторов,(СНМ 17, СНМ 18 - 80%), Однакб дальнейшее расширениеднапазона измерения указанными способами ограничилось из-эа малой пропускной способнобтисуществующих типов каротажных , кабелей, мертвое время которых трудно сделать менее 5 10 мксек. Для преодоления трудностей, связанных с низким времен" йым разрешением кабеля, был, в частности, ттредложен способ измерения и передачи покаротажному кабелю временйъх спектров, исследуемых при импульсном нейтрон.нейтронном каротаже. По этому способу сцелью разгрузки каротажного кабеля как ка 1нала связи; эффективность счега тепловыхнейтронов в регистрирующем блоке скважвного снаряда регулируют таким образом, что3.бы минимальная эффективность соответствовала по времени максимальным потокам тепловых нейтронов через детектор, в максимальная эффективностьминимальным потокам. При этом закон изменения эффективности задают заранее соответствуюшим управпением порогом дискриминации амплитудноно дискриминатора при постоянных напряже;усилителя ймпульсов счета либо путем из- .менения коэффициента усиления усилителяили коэффициента газового усилителя пропорционального счетчика нейтронов модуляцией по закону напряжения питания детек-:тора.Однако эти способы управления эсдекммзктир р 1ностью регистрации отличаются трудностьюихреализации в скважинном приборе аппаратуры ИНК, С одной стороны, это .обусловлено противоречием между малым временным ,./интервалом измерения спада потоков излучений (несколько, миллисекунд) и инерционностью объектов уп 1 авления (источника высоковольтного питаниядетектора, усилителяи дискриминатора), а с другой - непостоян;стаом скважинных условий измерений и, в,,частности, значительными колебаниями тем-.пературы окружающей среды (от 20 до120 С и выше) и величичы напряжения питаюшей сети, которые могут заметно превышать заданные пределы изменения (+10 и15% от номинала).В результате действий указанных факторов возникают трудноучитываемые (и дажене поддаюшиеся контролю) отклонения фактического закона изменения эффективностирегистрации от заданного, вносящие сушественную погрешность в результаты измерений.Целью изобретения является расширениедиапазона измерения при проведении импуль"юного .каротажа,Сущность предложенного способа заклю.чается в увеличении эффективности регистрации при спаде потока излучений путем последовательного подключения параллельношруг к другу все большего числа детекто 1 ров, начиная с детектора с минимальной эффективностью и максимальным временнымразрешением и кончая детекторами с наибольшей эффективностью,Предлагаемый способ позволяет расши-Ярить диапазон измерения до 10-1 - 10 -,н/сек, т, е. до 9 порядков, уже при исполу:.зоввнии многодетекторного устройства (муль тидетектора), состоящего из трех счетчиков с эффективностью регистр ции 0,01;1 и 80 90%, разрешаюшим временем " 1;мксек, собственным фоном н 1 имп/сек имаксимальной скоростью счета 10 имп ссек.4 4При этом нижний предел измерения (0,1 н/сек)принимается равным5 - кратному фону(1 имп/мин) детектора с максимальной эффективностью ( 100%), а верхний проб дел (108 н/сек) определяется как частноеот деления максимальной (из соображенийдопустимого процента просчетов)скорости .счета (104 имп/сек) на минимальнуюэффективность регистрации (0,01%). Одно временно возникает возможность повыше -,ния достоверности и точности резуль -, Фтатов измерений, в частности, статическойточности при малых величинах потоков излучений. Снижается влияние скважинных 15 условий измерений.Предлагаемый способ позволяет исполь-зовать детекторы с различными принципами действия, чувствительные к различнымвидам излучений, в частности детекторытепловых нейтронов и гамма квантов. Последнее дает возможность применять пред-ложенный способ для проведения комплексаимпульсного нейтрон-нейтронного и, импульсного нейтронного гвмма-каротажа в идентичных условиях; одновременно при одинаковой длине зондов; что еше бсльше повысит информативность и надежность результатов. Наконец использование выс окоэффективных детекторов нейтронов для экранировки ЗОдетекторов гамма-"квантов позволит обесМечлть работоспособность мультидетекторав мошных полях тепловых нейтронов, способствуя тем самым расширению его рвбьчего диапазоне,Нв фиг,1 показана схема устройства дляосушествления предлагаемого способе; нафиг, 2 - схема, поясняющая данный способ.Устройство содержит детектор нейтронов ,) 31 детектор гмма-квантов 2, поглотительнейтронов 3 и блок управления эффективностью регистрации 4.Предлагаемый сйособ осушествляют следуюшим образом. Подбором значений питаюших напряжений, сопротивлений нагрузки, переходных емкостей и пр. для каждого де. тектора подбирают оптимальный рабочий ре жим, который в течение всего времени измерений поддерживают посточнным. Сигналы с выхода детекторов 1 н 2 подают на входы усилителей, в с выходов последнихна соответствуюшие входы блока 4 управления эффективностью регистрацииС помощью блока 4, представляющего собой, управляемый электронный коммутатор, по мере спа.- да потока излучений последовательно подключают к обшему выходу параллельно друг другу все большее число выходов детекто-ров, начиная со счетчиков с минимальной бО эффективностью и кончая счетчиками с мак"5симальной эффективностью (см фиг. 2),Подбором эффективности отдельных счетчиков, их числа и момента подключения пь лучают любой закон изменения эффективно-.- Ф/Г сти, например, с(Ц: 1-е , где 15 пЬстоянная времени спада плотности потока ,излучений.Истинная форма спада во времени плоч. ности и потока излучений (временной спектр) находится из соотношения: 10т 8)и =Е (х)где п 7 (1) -измеренный временной спекфЕ - закон изменения эффективности регистрации во времени;1,Расширение диапазона измерения дости,гают применением при больших значениях потоков излучений детекторов с эффективностью регистрации ( ф 0,01%) примерно на четыре порядка ниже эффективности регистрации (90%) детекторов, работающих ,при малых значениях потоков, которые к .тому же включают по нескольку штук в параппепь, Последнее дает возможность испопьзовать высокоэффективные детекторы нейтронов дпя экранировки детекторов гамма- .квантов от мощных потоков тепловых нейтронов. Для этого детекторы нейтронов разме- шают вокруг. детекторов гамма-квантов вплотную друг другу, образуя из них надежный экран от полей тепловых нейтронов (фиг. 1).Применением высокоэффективных длинных гелиевых счетчиков типа СНМ, СНМ ,",и других обеспечивают высокую степень экра,нировки,Экранируюшие детекторы нейтронов мо- гут подключать с помощью блока 4 как все щ сразу, так и поспедоватепьно по одному. В , последнем случае вследствие, асимметричного расположения счетчиков отнобйтельно стенок скважины (например, в случае, когда прибор лежит на станке) может наблю даться зависимость показаний прибора отгпа его поворота вокруг своей оси. Йпя ;Йскпючения этого явления в каждом такте 61измерений опрос высокоэффективности детеи;гакте. Другими словами, точка начала опроса непрерывно вращается по кругу. Детектор, с которого начинают считывание пока"заний, могут также выбирать по случайно"му закону.Работу блока управления эффективности1;регистра осуществляют либо по заранее за;данной программе, которую, включают спуо(гя определенное время после импупьса быстгрых нейтронов, либо путем управления споверхности специальными импульсами,Для получения идентичных условий иэмерений при проведении комплекса ИННКи ИНГК детекторы нейтронов и гамма-(иаьтов располагают параллельно друг другутак, чтобы их середины были совмешены. формула изобретения1. Способ проведения импульсного нейтронного каротажа, состоящий в облучении,горных пород в скажине импульсами бйсъ-рых нейтронов с последующей регистрациейспада потоков излучений тепловых и над-"тепповых нейтронов и гамма-квантов, о тп и ч а ю ш и й с я тем, что, с цепьюрасширения диапазона измерения при проведении нейтронного каротажа, спадаюшийпоток излучений регистрируют путем регу-.пирования эффективности детектируюшейсистемы последовательным подключениемпаралпельно друг другу все большего чиопа диаметров, начиная с детектора с минимапьной эффективностью и кончая детектаром с максимапьной эффективностью регистррации.2. Способ по ц. 1, о т и и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения информативности,способа, нейтронного каротажа, импульсный нейтрал ль гамма и нейтрон;.нейтронный каротаж проводят одновреиен-ено и при одинаковой длине зондов, дпя чегодетекторы нейтронов и гамма-квантов рас.попагают параллельно друг другу так, чтобы их середины были совмещены,486709 Яглилюр щио 0 атаопмпь нгцаря 1 Фиг 1 н 1 Ь бф Фи 8 Я Составитель И,АвчиевлявсеэЯ Тех рея Т КУРилеО ектор Тдревцо кто Подписно ИдЩ 3 ф ТиРвж 690 Ф ЦНИИ Г 1 И Госуд а рс твен ного комитета Совета Министров СС по делам иэобретсиий н открытий Москва, 113035, Раушская наб 4