NO169199B - Anordning for plassering av en radioaktiv kilde i en formasjon som gjennomtrenges av et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for bruk i et borehull for plassering av en radioaktiv kilde i en av de geologiske formasjoner som borehullet strekker seg gjennom. En slik operasjon er en forberedende operasjon forut for måling av formasjonssetning. Kilder som er satt på plass virker på denne måte som søkere hvis dybder måles ved hjelp av strålingsdetek-torer som nedsenkes i borehullet. Setning bestemmes ved å beregne variasjonen av kildenes dybde over tid.

En kilde plasseres konvensjonelt på plass ved å avfyre et radioaktivt prosjektil, dvs. et prosjektil som inneholder en radioaktiv kilde, inn i formasjonen ved bruk av en sprengstoff-innretning (betegnet som en "kanon" av fagmannen) innrettet til å føres langs et borehull.

For at kilden skal kunne settes på plass på tilfredsstil-lende måte må den avstand den trenger inn i formasjonen fra borehullet ligge innenfor et bestemt område. Dersom den ikke trenger langt nok inn er det fare for at det radioaktive prosjektil skal falle inn i borehullet og forurense fluidene i dette. Dersom den derimot trenger for langt inn kan det bli umulig å detektere radioaktiviteten som kommer fra prosjektilet ved hjelp av en detektor som nedsenkes i borehullet, særlig dersom formasjonen har et høyt nivå av naturlig radioaktivitet.

Inntrengning avhenger selvsagt av hardheten hos formasjonen som skuddet avfyres i. Problemet er særlig vanskelig i meget bløte formasjoner, som f.eks. kalk, inntrengningsstrekningen kan varieres ved å variere mengden av sprengstoff, men for passende begrenset inntrengning i en meget bløt formasjon vil det være nødvendig å minske mengden av sprengstoff i en slik grad at avfyringen av prosjektilet blir usikker.

Oppfinnelsen søker å plassere et radioaktivt prosjektil i en passende inntrengningsavstand, selv i meget bløte formasjoner.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for å bringe en radioaktiv kilde inn i en formasjon som et borehull strekker seg gjennom, omfattende et kanonløp, et prosjektil som inneholder radioaktiv kilde og er i inngrep med løpet, sprengstoff for å drive prosjektilet mot formasjonen, karakterisert ved at den i tillegg omfatter midler for minsking av den hastighet hvormed prosjektilet trenger inn i formasjonen når det avfyres.

En foretrukket fremgangsmåte for minsking av prosjektilets inntrengningshastighet går ut på å plassere et rørformet avstandsstykke i løpet bak prosjektilet, for derved å minske den strekning prosjektilet beveger seg langs løpet, og således minske prosjektilets utgangshastighet.

Dessuten kan det rørformete avstandsstykke være slik formet at det danner et ekspansjonskammer bak prosjektilet for gassene som utvikles ved eksplosjonen, for derved å minske drivtrykket som virker på prosjektilet og således bidra til minskingen i prosjektilets utgangshastighet.

Et annet middel for minsking av prosjektilets hastighet, som fordelaktig kombineres med ovennevnte midler, går ut på å plassere en skjoldformet del over kanonløpets munning og innrettet til å medrives av prosjektilet når dette avfyres, for derved å bremse prosjektilet når det beveger seg gjennom borefluidet.

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra følgende beskrivelse av en utføringsform i tilknytning til tegningen hvor: Figur 1 skjematisk viser en anordning beregnet til å bringe radioaktive prosjektiler på plass, Figur 2 er et snitt langs linjen II-II på_figur 1 gjennnom en modul i henhold til oppfinnelsen for avfyring av et prosjektil, Figur 3 er et detaljriss som viser det rørformete avstandsstykke , og

Figur 4 er et detaljriss som viser bremseskjoldet.

Figur 1 viser et borehull 1 som strekker seg gjennom geologiske formasjoner 2. Borehullet er fylt med et fluid 3, f.eks. borefluid.

Forut for utførelse av formasjonssetningsmålinger plasseres radioaktive kilder i forutbestemte dybder ved hjelp av en anordning 10 betegnet som en "kanon", hvilken anordning nedsenkes i borehullet 1 ved hjelp av en elektrisk kabel 11 som også virker til å overføre elektriske signaler mellom kanonen 10 og overflateutstyr representert ved en blokk 12.

Kanonen 10 omfatter et antall moduler 15 som er festet på et langstrakt, stivt underlag 16. Hver modul virker til å avfyre et radioaktivt prosjektil inn i formasjonen. Toppen av kanonen 10 har en elektronikkdel 17 som er forbundet med kabelen 11 og som avgir avfyringssignaler til modulene 15 som reaksjon på styremeldinger sendt fra overflateutstyret 12.

Som nærmere vist i figur 2 omfatter hver modul et stort sett rørformet løp 20 som er festet i et bærehus 16 f.eks. ved skruing. Den bakre ende 21 av løpet avsmalner nedad og er omgitt av en patron 22 inneholdende sprengstoff 23. Patronen er i form av to konsentriske partier som er festet til hverandre via en malje 22a etter at den er blitt fylt med sprengstoff. En detonator 24 trenger inn i patronen og er forbundet med en elektrisk krets (ikke vist) som er opptatt i underlaget 16 og forbundet med kanonens elektronikkdel 17.

Et prosjektil 25 hvis fremre endeparti er prosjektilformet er plassert i løpet 20. Prosjektilets bakre endeparti er forsynt med et hus som opptar en radioaktiv brikke 26, f.eks. en 100 jjCu cesiumkilde 137. Brikken 26 holdes i sitt hus ved hjelp av en plugg 27. O-ringer 28 er opptatt i spor som er utformet i prosjektilets 25 bakre parti for å danne tetning mot borefluidet.

Som angitt i beskrivelsens innledning bør_den strekning eller avstand som prosjektilet trenger inn i formasjonen være hverken for stor (slik at strålingen fremdeles kan detekteres under etterfølgende setningsmålinger) eller for liten (for å unngå fare for at prosjektilet skal falle ned i borehullet). Den optimale inntrengningsavstand er ca. 20 cm fra borehullveg-gen. For harde eller middels harde formasjoner justeres inntrengningsstrekningen ved å variere sprengstoffmengden, dvs. ved å variere patronens fyllingsgrad. Det er imidlertid ikke mulig å gå under en minimumsvekt på 5 g ettersom det er fare for "klikk" dersom man anvender mindre sprengstoff enn 5 g.

Men dersom formasjonen er bløt blir prosjektil-inntrengningsstrekningen, selv under avfyring med minimum sprengstoffmengde, for stor. De nedenfor beskrevne midler virker til å minske prosjektil-inntrengningsstrekningen.

Et rørformet avstandselement 3 0 er montert i løpets 20 bakre parti. Avstandsstykket 30 har en flens 31 ved sin bakre ende hvis ytterdiameter er større enn løpets 20 innvendige diameter, og denne flens kommer til anlegg mot løpets bakre endeflate. Den utvendige diameter av distansestykkets parti 32 som er i inngrep med løpets innside er noe mindre enn løpets innvendige diameter for å tillate innføring av avstandsstykket i løpet. Prosjektilet 25 ligger an mot avstandsstykkets 30 fremre ende. Avstandsstykkets 30 rørform avgrenser et kammer 34 mellom prosjektilets 25 bakre ende og den lukkete ende 35 av huset som modulen 15 er opptatt i. Dette kammer tillater gassene som utvikles ved eksplosjonen å ekspandere, for derved å minske det trykk som virker på prosjektilets 25 bakre ende og følgelig minske prosjektilets 25 utgangshastighet. På grunn av avstandsstykket 30 er dessuten prosjektilet 25 beliggende i en mer fremskutt posisjon langs løpet enn ifølge kjent teknikk, og som følge av dette vil det ved avfyring bevege seg i løpet langs en strekning som er redusert ved lengden av avstandsstykket 30. Dette virker også til å minske prosjektilets utgangshastighet, idet denne virkning føyer seg til virkningen som følge av gassenes ekspansjon.

Perspektivrisset på figur 3 viser at flensen 31 omfatter

en rekke radielle hull 36 som virker som avløp_for eksplosjons-gassene. Var det ikke for slike avløp ville eksplosjonen virke til å tvinge avstandsstykket fremover langs løpet ved å sammentrykke flensen 31 i radialretningen. Avstandsstykket ville da kile seg fast i løpet og vanskelig la seg trekke ut igjen. Dessuten ville boringen i løpet bli skadet og avfyringsmodulen vil ikke kunne brukes for en påfølgende operasjon.

Figur 2 viser en ytterligere anordning for begrensning av prosjektilets inntrengning i en formasjon. Anordningen er vist i større detalj i figur 4. Anordningen kan brukes samtidig med avstandsstykket 30. Denne anordning er en bremsedel 40 som er egnet til å plasseres i løpets 20 munning. Delen 40 omfatter et stort sett skjoldformet parti 41 som er plassert utenfor løpet 20 og trykker mot dets fremre endeflate, sammen med et skjørt 42 i inngrep med boringen i løpet. Skjørtet 42 er i form av et antall tunger 43 som opptar sektorer av en sylinder, f.eks,, fire utvendige sektorer som vist i figur 4, forbundet med et sentralt parti. Denne form gir aksielle bruddlinjer som gjør det lettere å dele skjoldet i småstykker når det treffer formasjonen. Tungenes 43 utvendige diameter er slik tilpasset at skjørtet kan gli i løpet, idet delen 40 holdes mot løpets fremre endeflate, under bruk, på grunn av trykket i borefluidet.

Skjoldet 41 har en sentral åpning 40 som prosjektilets 25 spisse forende trenger gjennom ved avfyring. Dessuten avsmalner tungenes 43 innvendige form med en innvendig diameter som blir mindre i retning forover, slik at man får en form som er lik den prosjektilformete fremre ende av prosjektilet. Dette gjør det lettere for prosjektilet å medrive skjoldet når prosjektilet avfyres. Delen 40 som er montert på prosjektilet virker på denne måte som en fallskjerm når prosjektilet beveger seg gjennom borefluidet, slik at prosjektilet nedbremses. Når prosjektilet treffer formasjonen vil dessuten endel av prosjektilets kinetiske energi absorberes ved oppbryting av delen 40, hvilket ytterligere virker til å minske dets inntrengningsstrek-ning i formasjonen.

Modulen vist i figur 2 er sammensatt ved innledningsvis å bringe det radioaktive prosjektil 25 i inngrep med løpet 20 via dets bakre åpning, deretter bringe det rørformete avstandssstyk-ket 30 i inngrep med løpet under fremskyving ay prosjektilet langs løpet inntil flensen 31 kommer til anlegg mot løpets bakre ende. En patron 22 blir så plassert rundt løpets bakre ende og modulen 15 innskrues i underlaget 16. Delen 40 kan så plasseres i løpets munning.

Dersom noen av skuddene skal avfyres i harde formasjoner er det ikke nødvendig å utstyre alle modulene 15 med rørformete avstandsstykker og skjold. For avfyring i en hard formasjon plasseres prosjektilet 15 ved bakre ende av sitt løp slik at dets bakre endeflate kommer i kontakt med den lukkete endeflate 35 til huset som avfyringsmodulen er opptatt i.

Selvsagt er oppfinnelsen ikke begrenset til den ovenfor beskrevne og viste utføringsform, og talløse modifikasjoner kan utføres av fagmenn på området uten å gå utenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (9)

1. Anordning for å bringe en radioaktiv kilde inn i en formasjon som et borehull strekker seg gjennom, omfattende et kanonløp (20) , et prosjektil (25) som inneholder radioaktiv kilde (26) og er i inngrep med løpet, sprengstoff (22, 24) for å drive prosjektilet mot formasjonen, karakterisert ved at den i tillegg omfatter midler for minsking av den hastighet hvormed prosjektilet trenger inn i formasjonen når det avfyres.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at et avstandsstykke (30) er i inngrep med løpet bak prosjektilet (25).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at avstandsstykket (30) er rørformet for å danne et kammer som muliggjør ekspansjon av gassene som utvikles ved avfyring.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at det rørformete avstandsstykket omfatter en bremseflens (31) i anlegg mot løpets bakre ende.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at bremseflensen (31) har radielt rettete avløp (36).

6. Anordning ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at en skjoldformet del (40) er tilveiebrakt og anordnet på løpmunningen og er innrettet til å medrives av prosjektilet når det avfyres.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at delen (40) omfatter et skjørt (42) ved sin bakre ende som er i inngrep med løpet og som er i form av et antall separate tunger (43).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at tungenes (43) innvendige diameter avsmalner til en mindre diameter i retning fremmad.

9. Anordning ifølge et av kravene 6 - 8, karakterisert ved at delen (40) har en sentral åpning (44) som er innrettet til å oppta prosjektilets (25) fremre ende ved avfyring.