22. Зонды и калибровочные установки радиометрии: импульсные однозондовые и многозондовые нейтронные методы.

Импкльсный нейтронный метод (ИНМ) основан на измерении нестационарных нейтронных полей, создаваемых и исследуемых в пластах скважинным генератором быстрых нейтронов. Стандартные модификации ИНМ предусматривают регистрацию плотности потока тепловых нейтронов(ИННМт) или интенсивности радиационногог гамма- излучения (ИНГМ). Характеристики временного затухания нейтронов или гамма-квантов измеряются в промежутках между импульсами излучения.

Непосредственно измеряемые параметры-

-Скорость счета в заданных временных интервалах(окнах) t на одной или нескольких временных задержках t

-Декремент временного затухания плотности тепловых нейтронов, определяемой по кривой, либо время жизни тепловых нейтронов τ, обратное пропорционально λ

- R- отношение показаний ближнего и дальнего зандов( соответствующих интегральных скоростей счета) в широком временном окне.

Непосредственно измеряемые параметры служат для определения макроскопического сеченияпоглощения тепловых нейтронов или истинного времени жизни тепловых нейтронов пласте, а при использование 2-х или многозондовой модификации ИНМ-коэффициента диффузии тепловых нейтронов. Эти параметры используют для определения общей водонасыщенной пористости и типа насыщающего флюида.

Для поведения ИНМ используют 2-х или многозондовые скважинные приборы. Двухзондовые малогабаритные приборы ИНМ применяются в основном для решения задач эксплуатационного и геолого-промыслового контроля пластов, а четырехзондовые приборы большого диаметра-для исследований в открытом стволе скважин.

Зондом ИНМ является устройство , состоящее из детектора излучения, блока нейтронной трубки и экранов. Детектор излучения состоит из счетчика нейтронов, окруженного экраном из материалов, обладающим высокими замедляющими и поглощающими нейтронными свойствами, и из электронных схем усилителей и формирователей импульсов.

В счетчике нейтронов в результате ядерных реакций с тепловыми нейтронами возникают электрические импульсы, которые усиливаются, формируются и передаются от детектора в блок электроники. Экраны счетчика увеличивают количество нейтронов вблизи счетчика и препятствуют прохождению нейтронов внутри прибора между различными детекторами. Блок эектроники, расположенный в непосредственной близости от счетчика нейтронов, занимает минимальное пространство, не способствующее распространению нейтронов внутри прибора.

Значение пористости, определяемые ИНМ, совпадают со значениями водонасыщенной пористости Кп для условий эталонной среды (с=чистый известняк). Для градуировки аппаратуру ИНМ служат стандартные образцы горны пород с аттестованными значениями нейтронных параметров. Стандартные образцы представляют собой модели пластов, пересеченных скважиной диаметром 196 мм. Твердая фаза моделей представлена чистым известняком, поры в известняке и скважина заполнены водой.

Калибровка аппаратуры ИНМ

Калибровка (первичная и переодическая) проводится с целью установления соответствия нормируемых метрологических характеристик конкретного прибора их значениям для «образцового прибора». Калибровка осуществляется для контроля стабильности чувствительности прибора к измеряемому параметру и ее соответствия показателям, полуенным при градуировке. При проведения всех операций контроль метрологических характеристик осуществляется строго в соответствии с документацией на аппаратуру и с требованиями нормативных документов.

Калибровку аппаратуру выполняет с помощью калибровочных установок.

Установка УПГН-1Л(«Сатурн»)

Установка УКПН-1И

8-10. Датчики с омическими и емкостными преобразователями термометров (принципы действия, конструкции, методы измерения)

Датчики с омическими и емкостными преобразователями каверномеров, профилемеров (принципы действия, конструкции, методы измерения)

Датчики с омическими и емкостными преобразователями расходомеров, инклинометров (принципы действия, конструкции, методы измерения)

Измерительный преобразователь – устройство, в котором с известной точностью реализуется однозначная функциональная зависимость между двумя величинами, одна из которых является входной, а другая - выходной.

Входные величины: 1)механические 2)физические 3)химические

Выходные: активное, индуктивное, емкостное сопротивление, электродвижущая сила, падение напряжения, частота и фаза тока…

Контактные преобразователи: В результате внешнего воздействия происходит замыкание или размыкание контактов, управляющих электрической цепью

Могут содержать несколько пар контактов

Недостатки: механическая нестабильность, ненадежность, ограниченный срок службы

Используются в инклинометрах и др. типах аппаратуры

Потенциометрические преобразователи:

Переменный резистор, подвижный контакт которого перемещается в соответствии с изменением входной величины, какой обычно является линейное или угловое перемещение изучаемого объекта

Намотка из изолированной проволоки специальных сплавов на каркасе из изолирующего материала

Используют в приборах для измерения диаметра и искривления скважин, системах контроля за натяжением геофизического кабеля, автоматических потенциометрах и других устройствах .

Терморезисторы:

Основаны на свойстве некоторых проводников и полупроводников изменять свое активное сопротивление в результате теплообмена с окружающей средой.

Материалы должны обладать возможно большим температурным коэффициентом сопротивления и высоким удельным электрическим сопротивлением (полупроводниковые терморезисторы)

Используются в термоанемометрах, термоэлетрических расходомерах(эффект сноса тепла потоком) .

Тензорезисторы.

Основаны на явлении тензоэффекта, который заключается в изменении активного сопротивления проводников под влиянием механических деформаций

Материалы должны характеризоваться большими величинами коэффициента относительной тензочувствительности и удельного электрического сопротивления при минимальных значениях температурного коэффициента сопротивления

Применяют для измерения давления, натяжения кабеля и др.

Электролитические преобразователи.

водные растворы солей, кислот и щелочей (обладающие ионной проводимостью)

УЭС электролита зависит от концентрации, степени диссоциации молекул, подвижности ионов

применяют при лабораторных исследованиях водных растворов + некоторые типы скважинных резистивиметров .

16-17. Датчики и калибровочные установки каверномеров, профилемеров

Датчики и калибровочные установки инклинометров, пластовых наклономеров

Аппаратура для линейных и угловых измерений в скважинах служат для измерения линейных размеров (диаметр, профиль, сечение) скважины 9 каверномеры и профилемеры), линейных размеров сечения колонны( трубные профилемеры, зенитных углов и азимута пространственного положения оси ствола скважины по глубине (инклинометры), элементов залегания пластов (наклонометры).

Поскольку измерительные каналы всех перечисленных устройств обеспечивают измерение линейных размеров и углов, метрологический контроль , как правило, осуществляется прямыми измерениями путем задания с помощью эталонных средств измерений( калибровочных установок) но входе первичных преобразователей скважиннвых приборов известных значений измеряемых величин.

Скважинными каверномерами и профилемерами измеряют в одной или нескольких плоскостях линейные размеры сечения.

-расстояние между концами противоположных измерительных рычагов( для коверномеров)

-среднее значение диаметра скважины( колонны), измеренное двумя парами взаимо перпендикулярных измерительных рычагов( для 4-х рычажных каверномеров)

-расстояние от оси прибора до конца измерительного рычага ( для профилемеров).

Калибровочная установка каверномеров и профилемеров

Эталонные средства измерений – комплект эталонных колец из установки УП-КВ, УПК-1, УАК-КП-700

Установка УП-КВ воспроизводит 10 диаметров скважин в диапазоне 100-800мм. Она предназначена для первичной, послеремонтной и периодической поверок каверномеров.

Датчики каверномеров и профилемеров.

Основными частями каверномера являются датчик, электрическая схема, узел раскрытия рычагов компенсированный охранный кожух.

Датчик каверномера состоит из реостатного преобразователя 1 и системы рычагов 9, прижимаемых с помощью пружин 3 к стенке скважины.

Инклинометрия скважин.

Определение пространства положения ствола буровой скважины

Первичными параметрами инклинометров являются:

Азимутальный угол плоскости наклона оси инклинометра;

Зенитный угол оси инклинометра (угол отклонения оси от вертикали)

Визирный угол (угол вращения корпуса инклинометра вокруг собственной оси).

Калибровка инклинометра

Периодическая процедура определения погрешности и годности инклинометра, выполняемая в процессе его эксплуатации.

В состав калибровочных установок входят эталонные СИ повышенной точности: аттестованные уровнометры, теодолиты и оптические квадранты.

При проведении калибровки инклинометров должны отсутствовать вибрации, тряска, удары, электрические и магнитные поля, являющиеся источником погрешности выполняемых угловых измерений.

Датчик инклинометра.

Датчики азимута и зенитного угла располагаются в свободно вращающейся рамке со смещенным центром тяжести.

Пластовая наклонометрия

Метод определения элементов залегания: азимута и угла падения пластов – в разрезе скважин по комплексу первичных геофизических параметров, измеряемых скважинным пластовым наклономером.

НИД-2 Малогабаритный пластовый наклономер

Калибровка пластовых наклономеров

Может быть выполнена комплексом рабочих эталонов электрометрии, кавернометрии и инклинометрии скважин

Методика калибровки измерительных каналов аналогична методике калибровки каверномера, инклинометра.

Для калибровки пластового наклонометра разработана установка УПН-1. Она позволяет калибровать наклонометры и инклинометры, имеющие массу до 150 кг, наружный диаметр до 100мм и длину до 5000мм. В состав входят:

Немагнитный поворотный стол

Набор колец

Теодолит

Оптический квадрант

Штангенрейсмус

Датчик наклонометра

Датчик наклонометра

Трехосный датчик магнитного азимута и датчик зенитного угла обеспечивают измерение искривления скважины и азимута ориентации скважинного прибора.