Разработка метода определения толщин и концентраций многокомпонентных объектов с использованием рентгеновских спектральных характеристик

• Автор: Черемисин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ:
ВВЕДЕНИЕ
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯ Н ИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МНОГОФАЗНЫХ СРЕД. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Особенности рентгеновских методов регистрации. Схемы рентгенографии.
Терминология. Классификация
1.2. Источники рентгеновского излучения
1.3. Спектральные характеристики источников, детекторов рентгеновского
излучения и объектов исследования
1.4. Оборудование и методы для исследования фильтрационных процессов в
пористых средах
1.5. Схемы фильтрации помех
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОЛИЧЕСТВЕННОГО РЕНТГЕНОВСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОСТИ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ
2.1. Постановка задачи
2.2. Экспериментальная установка для исследования фильтрационных параметров
пористых сред в условиях, приближенных к ПЛАСТОВЫМ
2.3. Разработка метода цифровой фильтрации рассеянного излучения
2.4. Разработка метода количественного рентгеновского анализа для исследования
фильтрационных процессов в пористых средах
2.5. Результаты экспериментов по определению фильтрационных параметров
ПОРИСТЫХ СРЕД
2.6. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ
3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
3.2. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХ СНИМКОВ В РАЗНЫХ ОБЛАСТЯХ СПЕКТРА ЗА ОДНУ ВСПЫШКУ
3.3. Выбор импульсных источников рентгеновского излучения для количественного
АНАЛИЗА МНОГОФАЗНЫХ СРЕД ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ
3.4. Характеристики применяемых импульсных источников излучения
3.5. Используемый детектор рентгеновского излуче! шя (1масеРьате)
3.6. Результаты статических экспериментов с импульсными рентгеновскими
аппаратами и тестового динамического эксперимента
3.7. выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ АППАРАТОВ, СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДУЕМЫХ ВЕЩЕСТВ И ДЕТЕКТОРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь Б1111 - быстропротекающие процессы ИРА — импульсный рентгеновский аппарат ИРТ - импульсная рентгеновская трубка
КМОП - комплементарные металл-оксидные полупроводники ПИД - пропорциональный интегродифференциальный ПЗС - прибор с зарядовой связью РА - рентгеновский аппарат
РЭОП — рентгеновский электронно-оптический преобразователь
ФСЛ - фотостимулированная люминесценция
ФРП - фрикционно-планетарный редуктор
ФЭУ — фотоэлектронный умножитель
ЭОП - электронно-оптический преобразователь
ЯМР - ядерный магнитный резонанс
2Б - двумерное
ЗП - трехмерное

ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования - многокомпонентные объекты.
Предмет исследования - количественный анализ многокомпонентных объектов с использованием рентгеновских спектральных характеристик.
Актуальность работы. Россия занимает одну из лидирующих позиций по разведанным запасам углеводородного сырья, однако следует отметить постоянное ухудшение их структуры. Большей частью эти запасы классифицируются, как трудноизвлекаемые, и сосредоточены в залежах, характеризующихся сложным геологическим строением, низкой и ультранизкой проницаемостью, высокой вязкостью нефти, осложненным наличием разломов, активных подошвенных вод и газовых шапок. Эффективная разработка таких залежей, относящихся к категории многокомпонентных объектов, не может быть обеспечена традиционными технологиями строительства и эксплуатации скважин и требует широкого применения новых методов нефтедобычи, способных обеспечить повышенную производительность скважин, интенсивные темпы отбора и высокую конечную нефтеотдачу. Усовершенствовать технологию разработки того или иного пласта и повысить ее эффективность позволяет гидродинамическое моделирование процессов вытеснения нефти и газа. Ключевыми параметрами для построения гидродинамической модели нефтегазовых месторождений являются экспериментальные данные по многофазной фильтрации нефти, газа и воды. Точное определение распределения насыщенности в таких экспериментах позволяет улучшить достоверность данных по фазовым проницаемостям и, следовательно, достоверность модели фильтрации в пласте.
Анализ методов измерения насыщенности образцов горных пород в лабораторных условиях, таких как оптические, резистивные, томографические и др., показал, что наиболее полно предъявляемым требованиям удовлетворяет рентгеновский метод определения водо-, газо- и нефтенасыщенности. Преимуществом рентгеновского метода перед другими является возможность

(рис. 8,а,б). На первой ступени формируется импульс высокого напряжения. Для этого используется обычно генератор импульсного напряжения либо ударный трансформатор Тесла (рис. 8,а,б). Далее первичный высоковольтный импульс трансформируется либо в высоковольтной ёмкостной цепи с
замыкающим разрядником (рис. 8,6), либо в высоковольтной цепи с одиночной формирующей линией и замыкающим разрядником (рис. 8,а).
Рис. 7. Схема аппарата с одним накопителем
энергии на генераторе Аркадьева-Маркса. Среди источников импульсов
высокого напряжения наименее исследованным является спиральный генератор, предложенный Фитчем и Хауэллом в 1961 году [38]. По отношению энергии к объему и по простоте устройства спиральный генератор, казалось бы, должен часто использоваться
в электрофизических устройствах. Но ввиду проблем, возникающих при попытке подогнать характеристики спирального генератора к габаритным и энергетическим характеристикам конкретных устройств, пригодных для практического использования, схемы высоковольтных цепей на основе спирального генератора не получили широкого распространения.
Подробно схема и принцип действия спирального генератора изложены в [39]. Работа генератора основана на замыкании ключом Б заряженной плоской двухшинной линии, свернутой в рулон (рис. 9,а). При этом по активной линии (закрашена на рис. 9,а серым цветом) идет волна. После отражения волны от разомкнутого конца на ак-
П ХП * т
о-СЗ-гЧ) О"—

к 5і

Рис. 8. Схемы аппаратов с двумя ступенями накопления и преобразования энергии на трансформаторе Тесла с формирующей линией (а) и с ёмкостью во вторичной цепи (б).