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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität für die am 31. Juli 2018 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung Nr.
62/712.304 mit dem Titel „INVERSE GEOMETRY X-RAY MACHINE DEPLOYMENT IN WELLBORE“, deren vollständige Offenbarung hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten ist.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Öl- und Gaswerkzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Inspektion von Bohrlochanordnungen, wie beispielsweise offene Löcher, verkleidete oder verschlossene Bohrungen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bei der Öl- und Gasherstellung können verschiedene Ausrüstungen in der Bohrlochumgebung eines Bohrlochs zum Einsatz kommen. So können zum Beispiel rohrförmige Abschnitte, die als Verkleidung bezeichnet werden, in einem Bohrloch installiert und dann einzementiert werden. Zusätzlich können verschiedene Werkzeuge wie beispielsweise Stopfen und dergleichen im Bohrloch installiert werden, um unterschiedliche Vorgänge durchzuführen. Die Betreiber möchten möglicherweise die zementierten Verkleidungen oder die Stelle, an der sich der Stopfen befindet, auf ihre Funktionsfähigkeit überprüfen. Es können verschiedene Verfahren, wie beispielsweise zerstörungsfreie Prüfverfahren, eingesetzt werden. Verschiedene zerstörungsfreie Prüfwerkzeuge können jedoch für bestimmte Abschnitte von Bohrlöchern zu groß sein. Darüber hinaus können die Werkzeuge aufgrund ihrer Größe und Detektoranordnungen bevorzugt mit einer Vielzahl von verschiedenen Bohrlochbetriebsverfahren, wie beispielsweise Protokollierung während des Bohrens oder dergleichen, eingesetzt werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Der Anmelder erkannte die vorstehend genannten Probleme und konzipierte und entwickelte Ausführungsformen von Systemen und Verfahren nach der vorliegenden Offenbarung zur Bestimmung der Eigenschaften von Bohrlochformationen.
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In einer Ausführungsform schließt ein System zur Gewinnung von Informationen zur azimutalen Abbildung im Bohrloch ein Druckgehäuse ein. Das System schließt auch eine Quelle ein, die innerhalb des Druckgehäuses angeordnet ist, wobei die Quelle einen richtbaren Elektronenstrahl einschließt. Das System schließt ferner eine Anode ein, die in der Nähe der Quelle innerhalb des Druckgehäuses positioniert ist, wobei die Anode eine sich verjüngende Fläche aufweist, die geeignet ist, mit dem lenkbaren Elektronenstrahl zu interagieren und einen Röntgenstrahl von der Anode weg zu lenken. Das System schließt auch einen Detektor ein, der in der Nähe der Anode angeordnet ist, wobei sich die Anode zwischen der Quelle und dem Detektor befindet, wobei der Detektor gestreute Röntgenstrahlen von dem Röntgenstrahl empfängt, wobei die empfangenen gestreuten Röntgenstrahlen Bildinformationen entsprechen, um eine oder mehrere Eigenschaften eines Bohrlochs zu bestimmen.
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In einer Ausführungsform schließt ein Bohrlochbildgebungssystem ein Bildgebungswerkzeug ein, das mindestens einen Abschnitt eines Werkzeugstrangs bildet, wobei der Werkzeugstrang mit einer Drahtleitung gekoppelt ist und die Drahtleitung den Werkzeugstrang in ein Bohrloch hängt. Das System schließt auch ein Druckgehäuse ein, das mindestens einen Abschnitt des Bildgebungswerkzeugs bildet. Das System schließt ferner eine Quelle ein, die innerhalb des Druckgehäuses angeordnet ist, wobei die Quelle einen richtbaren Elektronenstrahl aussendet. Das System schließt eine Anode mit einer sich verjüngenden Fläche ein, die geeignet ist, mit dem lenkbaren Elektronenstrahl zusammenzuwirken, wobei die Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der Anode einen Röntgenstrahl erzeugt, der von der Anode radial nach außen gerichtet ist. Das System schließt auch einen Detektor ein, der gegenüber der Anode angeordnet ist, wobei der Detektor geeignet ist, gestreute Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei der Detektor die gestreuten Röntgenstrahlen während eines Zeitrasters aufzeichnet, wobei das Zeitraster mit einer azimutalen Position des Bohrlochs korreliert ist.
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In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren zur Gewinnung von Bildinformationen das Richten eines Elektronenstrahls auf eine erste Stelle einer Anode ein. Das Verfahren schließt auch das Korrelieren der ersten Stelle mit einem ersten Zeitraster ein. Das Verfahren schließt ferner die Gewinnung von Bildinformationen während des ersten Zeitrasters ein. Das Verfahren schließt auch das Richten des Elektronenstrahls auf eine zweite Stelle der Anode ein. Das Verfahren schließt das Korrelieren der zweiten Stelle mit einem zweiten Zeitraster ein. Das Verfahren schließt ferner die Gewinnung von Bildinformationen während des zweiten Zeitrasters ein. Das Verfahren schließt auch die Bestimmung eines azimutalen Profils ein. Das Verfahren schließt das Erzeugen eines azimutalen Bildes ein.
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Figurenliste
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Die vorliegende Technologie wird besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsformen davon gelesen und die begleitenden Zeichnungen betrachtet werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Bohrlochsystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 2A-2C schematische Darstellungen von Röntgensystemen nach dem Stand der Technik;
- 3 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Bildgebungssystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Anode, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Anode, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 6 eine schematische Umgebung einer Ausführungsform eines Bildgebungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 7 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Bilden eines Bildgebungssystems gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
- 8 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung eines azimutalen Bohrlochbildes.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorstehenden Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Technologie werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern für gleiche Elemente stehen, besser verstanden. Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Technologie wird der Übersichtlichkeit halber eine spezielle Terminologie verwendet. Die vorliegende Technologie soll jedoch nicht auf die verwendeten spezifischen Begriffe beschränkt sein, und es ist zu verstehen, dass jeder spezifische Begriff Äquivalente einschließt, die in ähnlicher Art und Weise funktionieren, um einen ähnlichen Zweck zu erfüllen.
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Bei der Einführung von Elementen verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Artikel „ein“, „eine“, „ein“ und „der“, „die“, „das“ so zu verstehen, dass es ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Begriffe „umfassend“, „einschließend“ und „mit“ sind als einschließend zu verstehen und bedeuten, dass neben den aufgeführten Elementen weitere Elemente vorhanden sein können. Alle Beispiele für Betriebsparameter und/oder Umgebungsbedingungen schließen andere Parameter/Bedingungen der offenbarten Ausführungsformen nicht aus. Darüber hinaus sollte verstanden werden, dass Verweise auf „eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „bestimmte Ausführungsformen“ oder „andere Ausführungsformen“ der vorliegenden Erfindung nicht so ausgelegt werden sollen, dass sie die Existenz zusätzlicher Ausführungsformen ausschließen, die ebenfalls die genannten Merkmale aufweisen. Darüber hinaus beziehen sich Begriffe wie „oben“, „unten“, „oberer“, „unterer“, „seitlich“, „vorne“, „hinten“ oder andere Begriffe in Bezug auf die Ausrichtung auf die dargestellten Ausführungsformen und sind nicht als einschränkend oder als Ausschluss anderer Ausrichtungen gedacht.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung schließen ein Bildgebungssystem ein, das in einer Bohrlochumgebung verwendet wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bildgebungssystem Bilddaten oder Bildgebungsinformationen erfassen, die der Dichtebildgebung, der Bildgebung der Verkleidung, der Bildgebung der Zementintegrität oder dergleichen entsprechen können. Zum Beispiel können die Bildinformationen Daten entsprechen, die von einem oder mehreren Sensoren erfasst wurden, die verwendet werden können, um Informationen über ein Bohrloch, eine Formation oder Gegenstände, die im Bohrloch angeordnet sein können, zu erhalten. Das Bildgebungssystem kann eine Röntgenmaschine mit inverser Geometrie einschließen, die eine Anode zwischen einer Quelle und einem Detektor anordnet. Der Detektor kann Rückstreuröntgenstrahlen aus einer Formation empfangen, die einen von der Anode in die Formation gerichteten Röntgenstrahl empfängt. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Detektor ein einzelner Detektor. Der Detektor kann einen Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dem Durchmesser eines Gehäuses des Bildgebungssystems entspricht, was den Betrieb in Bohrlöchern mit kleinem Durchmesser erleichtern kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bildgebungssystem verwendet werden, um ein azimutales Bild des Bohrlochs zu erzeugen, zum Beispiel durch Einstellen einer Stelle, an der der Röntgenstrahl vom Bildgebungssystem ausgesendet wird. Zum Beispiel kann die Quelle einen Elektronenstrahl einschließen, der auf eine bestimmte Stelle einer Anode gerichtet ist. Die Röntgenstrahlen der Anode können in die Formation gelenkt werden, und die vom Detektor erhaltenen Messungen können mit einem Zeitraster versehen werden, um der jeweiligen Stelle zu entsprechen. Der Elektronenstrahl kann auf verschiedene Bereiche der Anode fokussiert werden, um die Richtung zu ändern, in der der Röntgenstrahl das Werkzeug verlässt, wodurch ein azimutales Bild des Bohrlochs erzeugt wird.
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1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Bohrlochsystems 100, das ein Werkzeug 102 (das Teil eines Werkzeugstrangs sein kann) einschließt, das von einer Stelle an der Oberfläche 108 in ein in einer Formation 106 gebildetes Bohrloch 104 abgesenkt wird. Das veranschaulichte Bohrloch 104 kann als offenes Bohrloch bezeichnet werden, da keine Verkleidung entlang der Bohrlochwände abgebildet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass auch andere Bohrungen, wie beispielsweise verkleidete Bohrungen, Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwenden können. In einem verkleideten Bohrloch kann eine Verkleidung entlang der Bohrlochwände installiert und einzementiert werden, wodurch eine Barriere entlang der Bohrlochwände gebildet wird. Wie nachstehend beschrieben wird, kann die Verkleidung perforiert sein, um die Rückgewinnung von Fluiden, wie beispielsweise von Kohlenwasserstoffen, aus dem Bohrloch zu erleichtern. Darüber hinaus ist zu beachten, dass auch andere Komponenten innerhalb des Bohrlochs 104 angeordnet sein können und die Ausführungsform von 1 nur zu veranschaulichenden Zwecken dient. Das Bohrloch 104 kann zum Beispiel auch Stopfen oder Sanierungsausrüstung einschließen. Das veranschaulichte Bohrlochsystem 100 kann als Drahtleitungssystem bezeichnet werden, weil das Werkzeug 102 an einem Kabel 110, wie beispielsweise einer elektrischen Drahtleitung, transportiert wird, obwohl dieses System auch an einem Bohrstrang zur Messung während des Bohrens eingesetzt werden könnte. In verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Drahtleitung elektrische Signale und/oder Energie von der Oberflächenstelle 108 in das Bohrloch übertragen, zum Beispiel um das Werkzeug 102 mit Betriebsenergie zu versorgen und/oder um Daten zu übertragen, wie beispielsweise Daten, die von am Werkzeug 102 angeordneten Sensoren gewonnen wurden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Werkzeug 102 zur Durchführung von Bohrlochprotokollierungen verwendet werden und kann ein Bildgebungswerkzeug, ein Widerstandswerkzeug, ein nukleares Werkzeug oder ein anderes Werkzeug zur Protokollierung sein, das in einer Bohrlochumgebung verwendet werden kann. Darüber hinaus kann das Werkzeug 102 in verschiedenen Ausführungsformen mehrere Werkzeuge zur Protokollierung oder Bildgebung einschließen. Der Einfachheit halber werden alle hierin beschriebenen Werkzeuge zur Protokollierung oder Bildgebung mit Bezug auf das Werkzeug 102 beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen können die von den verschiedenen Werkzeugen erhaltenen Protokollierungen oder Bilder jedoch zu unterschiedlichen Zeiten mit unterschiedlichen Werkzeugen 102 erhalten werden.
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Wie vorstehend beschrieben, kann das Werkzeug 102 in verschiedenen Ausführungsformen Teil eines Werkzeugstrangs 112 sein, der verschiedene Komponenten einschließen kann, die für den Bohrlochbetrieb verwendet werden. Zum Beispiel kann der Werkzeugstrang 112 verschiedene andere Werkzeuge 114A-114C einschließen, die Sensoren, Messgeräte, Kommunikationsgeräte und dergleichen einschließen können, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle beschrieben werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Werkzeugstrang 112 ein oder mehrere Werkzeuge einschließen, um mindestens eines von einem Protokollierungsvorgang, einem Perforationsvorgang oder einem Bohrlocheingriff zu ermöglichen. Bei der Protokollierung können zum Beispiel Werkzeuge für die nukleare Protokollierung, Werkzeuge für die Fluidprobenahme, Geräte für die Kernprobenahme und dergleichen verwendet werden. Der Perforationsvorgang kann ballistische Geräte einschließen, die in das Bohrloch abgesenkt werden, um die Verkleidung oder die Formation zu perforieren. Darüber hinaus können Eingriffe in das Bohrloch Vorgänge einschließen, die sich auf die Analyse eines oder mehrerer Merkmale des Bohrlochs und die Durchführung einer oder mehrerer Aufgaben in Abhängigkeit von diesen Merkmalen beziehen, wie beispielsweise ein Datenerfassungsprozess, ein Schneidprozess, ein Reinigungsprozess, ein Stopfenprozess, ein Inspektionsprozess und dergleichen. Dementsprechend kann sich der Werkzeugstrang 112 in verschiedenen Ausführungsformen auf Werkzeuge beziehen, die in das Bohrloch abgesenkt werden. Zusätzlich können passive Vorrichtungen wie Zentrierer oder Stabilisatoren, Traktoren zur Erleichterung der Bewegung des Werkzeugstrangs 112 und dergleichen in den Werkzeugstrang 112 eingebaut werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene strom- und/oder datenleitende Werkzeuge von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um Signale und/oder elektrischen Strom zu senden und zu empfangen. Wie nachstehend beschrieben wird, können in verschiedenen Ausführungsformen Sensoren in verschiedene Komponenten des Werkzeugstrangs 112 eingebaut werden und mit der Oberfläche oder anderen Komponenten des Werkzeugstrangs kommunizieren, zum Beispiel über Kommunikation durch das Kabel 110, Spülungstelemetrie, drahtlose Kommunikation, verdrahtetes Bohrgestänge und dergleichen. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass, während verschiedene Ausführungsformen ein Drahtleitungssystem einschließen, in anderen Ausführungsformen starres Bohrgestänge, Spiralrohre oder beliebige andere Explorations- und Produktionsverfahren im Bohrloch mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können.
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Das Bohrlochsystem 100 schließt eine Bohrkopfbaugruppe 116 ein, die an einer Öffnung des Bohrlochs 104 dargestellt ist, um eine Drucksteuerung des Bohrlochs zu gewährleisten und den Durchgang von Ausrüstungen in das Bohrloch 104, wie beispielsweise das Kabel 110 und den Werkzeugstrang 112, zu ermöglichen. In diesem Beispiel ist das Kabel 110 eine Drahtleitung, die von einem Service-Lkw 118 abgerollt wird. Das veranschaulichte Kabel 110 reicht bis zum Ende des Werkzeugstrangs 112. Im Betrieb kann das Kabel 110 mit einem Spiel versehen werden, wenn der Werkzeugstrang 112 in das Bohrloch 104 abgesenkt wird, zum Beispiel bis zu einer vorgegebenen Tiefe. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Fluid in das Bohrloch 104 eingeleitet werden, um die Bewegung des Werkzeugstrangs 112 anzutreiben, zum Beispiel wenn die Schwerkraft nicht ausreicht, wie in einem abgelenkten Bohrloch. Zum Beispiel kann ein Fluidpumpsystem (nicht abgebildet) an der Oberfläche ein Fluid von einer Quelle über eine Versorgungsleitung oder ein Leitungsrohr in das Bohrloch 104 pumpen. Um die Bewegungsrate der Bohrlochbaugruppe zu steuern, wird die Spannung an der Drahtleitung 110 an einer Winde an der Oberfläche gesteuert, die Teil des Service-Lkws 118 sein kann. Somit kann die Kombination aus der Fluiddurchflussrate und der Spannung an der Drahtleitung zur Bewegungsrate oder Eindringgeschwindigkeit des Werkzeugstrangs 112 in das Bohrloch 104 beitragen. Das Kabel 110 kann ein gepanzertes Kabel sein, das Leiter für die Versorgung der Werkzeuge im Bohrloch mit elektrischer Energie (Strom) und Kommunikationsverbindungen für die bidirektionale Kommunikation zwischen dem Werkzeug im Bohrloch und den Geräten an der Oberfläche einschließt. Darüber hinaus können in verschiedenen Ausführungsformen Werkzeuge wie Traktoren und dergleichen entlang des Werkzeugstrangs 112 angeordnet sein, um die Bewegung des Werkzeugstrangs 112 in das Bohrloch 104 zu erleichtern. Danach kann in verschiedenen Ausführungsformen der Werkzeugstrang 112 aus dem Bohrloch 14 herausgezogen werden, indem das Kabel 110 über den Service-Lkw 118 nach oben aufgewickelt wird. Auf diese Art und Weise können Protokollierungsvorgänge durchgeführt werden, während der Werkzeugstrang 112 an die Oberfläche 108 gebracht wird.
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Wie nachstehend beschrieben wird, kann es in verschiedenen Ausführungsformen unter anderem aufgrund von Größenbeschränkungen eine Herausforderung sein, Komponenten eines Bohrlochs zu inspizieren. So können zum Beispiel Produktionsbohrungen Durchmesser aufweisen, die zu klein sind, um verschiedene Werkzeuge oder Werkzeugstränge aufzunehmen. Infolgedessen können die Inspektionsmöglichkeiten eingeschränkt sein. Dies ist aus vielen Gründen unerwünscht und kann zum Beispiel bei Bohrungen im Spätstadium problematisch sein, die sich möglicherweise dem Ende ihrer produktiven Lebensdauer nähern. Diese Bohrungen werden oft stillgelegt, was das Verstopfen und Aufgeben der Bohrungen einschließen kann. Häufig werden die Bohrungen jedoch inspiziert, um zum Beispiel den Zustand der Verkleidung oder des Zements zu ermitteln, um festzustellen, ob vor der Stilllegung zusätzliche Maßnahmen ratsam sind. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, einen vollen azimutalen Bereich einer Bohrung an verschiedenen Stellen zu untersuchen.
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In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Röntgenscansystem mit inverser Geometrie in einer Bohrlochumgebung verwendet werden. Ein Aspekt der meisten Messmodalitäten, die unter Bohrlochbedingungen verwendet werden, ist die Erstellung eines azimutalen Bildes. Obwohl die Werkzeuge für die Protokollierung während des Bohrens (LWD) aufgrund ihrer Strukturen eine Selbstabschirmung einschließen können und eine azimutale Abbildung mit dem rotierenden Werkzeug möglich ist, ist dies bei den Drahtleitungswerkzeugen nicht der Fall. Eine solche azimutale Bildgebung ist auch bei Drahtleitungsanwendungen oder bei Anwendungen gewünscht, bei denen rotierende Werkzeuge nicht praktikabel oder zu teuer sind. Dies gilt insbesondere für die Implementierungen, bei denen Verkleidungen und oft auch der Zement zwischen den Verkleidungen geprüft werden sollen. In einigen Ausführungsformen können mehrere Detektoren verwendet werden, die so konfiguriert sind, dass sie einen Ring im Inneren des Werkzeugkörpers bilden, so dass ein azimutales Bild erzeugt werden kann. In Anbetracht des Werkzeugdurchmessers endet ein solches Konzept meist entweder in sehr großen Werkzeugen oder in Detektoren mit sehr kleinem Durchmesser. Während Werkzeuge mit großem Durchmesser für die meisten Komplettierungen nicht geeignet sind, kann es bei den kleinen Detektoren zu Problemen mit der Zählstatistik kommen. Röntgenmaschinen mit inverser Geometrie können in Werkzeugen mit relativ kleinem Durchmesser eingesetzt werden und liefern trotzdem eine gute azimutale Abbildung mit guter Zählstatistik, indem nur ein einziger Detektor mit einem Durchmesser, der mit dem Innendurchmesser des Werkzeugs vergleichbar ist, verwendet wird.
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Eine Röntgenmaschine sendet einen Elektronenstrahl aus, der auf eine Anode gerichtet ist. Je nach Anodentyp kann der Röntgenstrahl, der sich aus Bremsstrahlung und charakteristischer Röntgenstrahlung zusammensetzt, in einem Winkel von 90°-180° zur Richtung des auf die Anode auftreffenden Elektronenstrahls durch die Seite der Röntgenmaschine kommen. Während einige Anoden fest installiert sind, handelt es sich bei anderen um rotierende Anoden. 2A-2C sind schematische Ausführungsformen verschiedener Röntgensysteme 200, die in einer Vielzahl von Branchen zur Durchführung von zerstörungsfreien Prüfungen eingesetzt werden können. Die veranschaulichten Röntgensysteme 200 von 2A und 2B schließen einen Glühfaden 202 und eine Kathode 204 ein, die einen Elektronenstrahl 206 erzeugen, der auf eine Anode 208 gerichtet ist. Die Anode 208 schließt eine Ablenkungsoberfläche 210 ein, die einen Röntgenstrahl 212 von der Anode 208 weg lenkt. In der in 2A dargestellten Ausführungsform ist die Anode 208 fest installiert. In der in 2B veranschaulichten Ausführungsform kann sich die Anode 208 um eine Anodenachse 214 drehen. In jeder der veranschaulichten Ausführungsformen von 2A und 2B weist der aus einem Röntgenfenster oder einer Öffnung innerhalb eines Gehäuses austretende Röntgenstrahl 212 einen im Wesentlichen festen Kegelstrahl auf, der während der Exposition im Wesentlichen konstant bleibt.
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In bestimmten Implementierungen, wie beispielsweise bei medizinischen oder industriellen Anwendungen, werden Röntgenstrahlen auf das zu scannende Objekt gerichtet. Üblicherweise ist der bildgebende Detektor ein zweidimensionaler (2D) Detektor. Traditionell waren die Detektoren Röntgenfilme, die das Bild aufnahmen. In den aktuellen Implementierungen sind die Detektoren 2D-Digitaldetektoren, die Pixel speichern oder an die Displays übertragen können. Anders ausgedrückt, der gesamte Bildgebungsaufbau besteht aus einem festen Kegelstrahl, der auf das Ziel einfällt, und einem 2D-Pixeldetektor auf der anderen Seite. Anders ausgedrückt, die Anordnung schließt den Detektor ein, der auf einer gegenüberliegenden Seite des Ziels angeordnet ist als die Quelle. Eine solche Anordnung ist in einer Bohrlochumgebung möglicherweise nicht praktikabel, da es schwierig sein kann, das Ziel zwischen der Quelle und dem Detektor zu positionieren.
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Das veranschaulichte Röntgensystem 200 von 2C ist ein inverses Röntgensystem mit Abtaststrahl. Der veranschaulichte Röntgenstrahl 212 ist nicht fixiert, sondern wird über Ablenkungsspulen manipuliert, die es dem Elektronenstrahl 206 ermöglichen, die Anode 208 zu rastern. Die veranschaulichte Ausführungsform schließt ein, dass der Röntgenstrahl 212 von der Anode 208 durch einen Mehrlochkollimator 216 geleitet wird. Ein fixierter Detektor 218 empfängt den Röntgenstrahl 212, wobei das Ziel zwischen dem Kollimator 216 und dem Detektor 218 angeordnet sein kann. Da der Röntgenstrahl 212 das Ziel abtastet, bewegt sich der Röntgenstrahl 212 mit der Bewegung des Elektronenstrahls 206 mit. Für solche Anwendungen ist ein verpixelter Detektor nicht erforderlich. Der Detektor 218 erfasst die gesamte eintreffende Röntgenstrahlung und das Signal wird mit der Bewegung des Elektronenstrahls korreliert, um ein 2D-Bild zu erzeugen, obwohl der Detektor kein bildgebender Detektor ist.
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3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Bildgebungssystems 300. Das veranschaulichte Bildgebungssystem 300 kann eine Röntgenmaschinenkonfiguration mit inverser Geometrie verwenden und in einer Bohrlochumgebung, wie beispielsweise einem Bohrloch, eingesetzt werden. Das veranschaulichte Bildgebungssystem 300 ist in einem Gehäuse 302 angeordnet, wie beispielsweise einem Druckgehäuse eines Bohrlochwerkzeugs, und kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Durchmesser 304 aufweisen, der den Einsatz in Bohrlöchern mit kleinem Durchmesser ermöglicht. Das Druckgehäuse 302 kann abgedichtet oder im Wesentlichen abgedichtet sein, um zu verhindern, dass die Fluide in einen inneren Hohlraum 306 des Gehäuses 302 eindringen.
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Die veranschaulichte Ausführungsform schließt einen Glühfaden 308 ein, der in der Nähe einer oder mehrerer Strahlbiegespulen 310 positioniert ist, die auch als Ablenkungsbügel bezeichnet werden können. Wie hierin verwendet, bedeutet „unmittelbar“ „unmittelbar daneben“ oder „in der Nähe“ und kann auch Ausführungsformen einschließen, bei denen sich ein Abschnitt des Glühfadens 308 und eine oder mehrere Strahlbiegespulen 310 zumindest teilweise überlappen. Darüber hinaus bezieht sich die unmittelbare Stelle des Glühfadens 308 in Bezug auf die Strahlbiegespulen 310 auf eine Anordnung, bei der ein Elektronenstrahl 312, der von dem Glühfaden 308 emittiert wird, oder ein Ergebnis davon, oder in Verbindung damit, auf die eine oder die mehreren Strahlbiegespulen 310 gerichtet ist. In Ausführungsformen kann die Kombination aus dem Glühfaden 308 und den Strahlbiegespulen 310 als Quelle bezeichnet werden. Zum Beispiel kann der Elektronenstrahl 312 so angeordnet werden, dass der Elektronenstrahl 312 auf die Strahlbiegespulen 310 gerichtet ist, während die Menge, die an anderer Stelle im Gehäuse 302 gerichtet ist, minimiert oder reduziert wird. Der Glühfaden 308 kann Stromkreise einschließen, die Elektronen emittieren, die über die Strahlbiegespulen 310 auf verschiedene Abschnitte einer Anode 314 fokussiert werden können. In verschiedenen Ausführungsformen schließen die eine oder die mehreren Strahlbiegespulen 310 einen Satz von Spulen ein, die senkrecht zueinander und zu mindestens einem Abschnitt des Glühfadens 308 angeordnet sind. Zum Beispiel können die Strahlbiegespulen 310 magnetische oder elektrische Felder einschließen, um den Elektronenstrahl 312 im Wesentlichen auf eine vorbestimmte Position der Anode 314 zu fokussieren. Die Spulen 310 können eine lineare Magnetfeldverteilung erzeugen, um den elektronischen Strahl 312 auf die Anode 314 zu richten. In Ausführungsformen kann die Anode 314 als Teil der Quelle eingeschlossen sein.
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Die veranschaulichte Anode 314 weist eine konische Form auf. Das heißt, die Anode 314 der veranschaulichten Ausführungsform schließt eine sich verjüngende Fläche 316 ein, die sich von einem unteren Abschnitt 320 zu einem oberen Abschnitt 322 nach innen in Richtung einer Achse 318 erstreckt. Die verjüngte Fläche 316 ist in einem Winkel 324 in Bezug auf die Achse 318 angeordnet. Weiterhin ist ein Durchmesser 326 des oberen Abschnitts 322 kleiner als ein Durchmesser 328 des unteren Abschnitts 320. Daher kann die konische Form der Anode 314 als nach außen in Richtung des Gehäuses 302 verlaufend in Bezug auf die Bewegung vom oberen Abschnitt 322 zum unteren Abschnitt 320 beschrieben werden.
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Während der Elektronenstrahl 312 über die Strahlbiegespulen 310 auf die Anode 314, zum Beispiel auf eine bestimmte Stelle der Anode 314, gerichtet wird, wird ein Röntgenstrahl 330 im Wesentlichen horizontal in einer Kegelform 332 nach außen auf ein oder mehrere um das Gehäuse 302 angeordnete Fenster 334 gerichtet. In einer Ausführungsform können die Fenster 334 im Wesentlichen durchgehend in Umfangsrichtung um das Gehäuse 302 angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen können die Fenster 334 zum Beispiel an bestimmten Stellen des Gehäuses 302 angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Fenster 334 aus Materialien gebildet, die die Druckaufnahmefähigkeit des Gehäuses 302 erleichtern und gleichzeitig die Dämpfung des Röntgenstrahls 330 verringern.
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Wie vorstehend beschrieben, können die Strahlbiegespulen 310 den Elektronenstrahl auf verschiedene Abschnitte der Anode richten und fokussieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronenstrahl 312 um die Anode 314 gedreht werden, zum Beispiel in Umfangsrichtung um die Achse 318 (die im Wesentlichen parallel oder koaxial zu einer Achse des Gehäuses 302 sein kann). Der Elektronenstrahl 312 kann um die Achse 318 in inkrementellen Bewegungen oder mit kontinuierlichen Bewegungen bewegt werden. In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere Sensoren oder Elektronik 336 verwendet werden, um die Fokussierungsrichtung des Elektronenstrahls 312 zu verfolgen. Wie nachstehend beschrieben wird, kann die Bestimmung, wo der Elektronenstrahl 312 fokussiert ist, mit der azimutalen Position der zu untersuchenden Formation relativ zum Gehäuse 302 korreliert werden. Anders ausgedrückt, der emittierte Röntgenstrahl 330 kann in Umfangsrichtung um das Werkzeug gerichtet werden, während der Elektronenstrahl 312 um die Achse 318 gerichtet wird, und die entsprechende Stelle des Elektronenstrahls 312 kann mit zurückgestreuten Röntgenstrahlen 338 korreliert werden, die von einem Detektor 340 erfasst werden. Der Detektor 340 kann Daten erfassen, die so gesteuert werden können, dass jeder Datenpunkt mit einer bestimmten Koordinate auf der Anode 314 synchronisiert ist. Damit kann ein azimutales Bild aufgebaut werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Detektor 340 ein einzelner Detektor sein, wie in 3 veranschaulicht, oder er kann aus einer Vielzahl von Detektoren bestehen. Der Detektor 340 kann jeder Typ eines Szintillationsdetektors sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Detektor 340 ein Dosismessgerät sein, wie beispielsweise eine Ionisationskammer, wie beispielsweise ein Geigerzähler, oder ein Dosimeter. Die Menge der eingefangenen Strahlung kann mit der Streuung korreliert sein. Zum Beispiel kann weniger Material (z. B. Beschädigung der Verkleidung oder des Zements) aufgrund geringerer Streuung mit höheren Zählwerten auf dem Detektor korreliert sein. Darüber hinaus kann der Detektor 340 in verschiedenen Ausführungsformen ein Festkörperdetektor sein, wie beispielsweise ein Halbleiter, der Röntgenphotonen in eine elektrische Ladung umwandeln kann, um ein digitales Bild zu erhalten. In Ausführungsformen kann der Detektor 340 ein bildgebender Detektor sein, wie beispielsweise ein Digitalisiergerät wie eine Bildplatte oder ein Flachdetektor. Es ist zu beachten, dass verschiedene Arten von Detektoren verwendet werden können, um die Erfassung der gestreuten Röntgenstrahlen 338 zu erleichtern.
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Wie vorstehend erwähnt, kann der Detektor 340 in verschiedenen Ausführungsformen ein einzelner Detektor sein. Die Größe des Detektors 340 kann insbesondere auf der Grundlage des Durchmessers 304 des Gehäuses 302 gewählt werden. Zum Beispiel kann ein größeres Gehäuse 302 einen größeren Detektor aufnehmen. Ein größerer Detektor kann eine verbesserte Aufnahmestatistik ermöglichen, da die Detektoreffizienz zumindest teilweise eine Funktion der Detektorgröße ist. Dementsprechend kann ein einzelner großer Detektor aufgrund des größeren Volumens für die Interaktion eine bessere Zählstatistik liefern als kleinere Detektoren. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Zählstatistik jedoch auch durch eine längere Zähldauer verbessert werden (z. B. indem mehr Gelegenheit zur Interaktion geboten wird). Dementsprechend können in verschiedenen Ausführungsformen die Detektorgröße und/oder die Zähldauer in Abhängigkeit von betrieblichen Faktoren besonders ausgewählt und/oder angepasst werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen ist die Anode 314 zwischen dem Glühfaden 308 und dem Detektor 340 angeordnet, was eine Abschirmung für den Detektor 340 darstellen kann. Wenn zum Beispiel der Elektronenstrahl 312 auf die Anode 314 gerichtet ist, kann die Anode 314 zumindest einen Abschnitt des Elektronenstrahls 312 und/oder des Röntgenstrahls 330 von der Wechselwirkung mit dem Detektor 340 abhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Winkel 324 der verjüngten Fläche 316 zumindest teilweise die Abschirmung des Detektors 340 durch die Ablenkung des Röntgenstrahls 330 erleichtern. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Anode 314 aus Wolfram, Rhenium, Molybdän, einer Kombination davon oder einem anderen geeigneten Material gebildet werden. So kann aufgrund der Form und des Materials der Anode 314 ein im Wesentlichen kollimierter Strahl erzeugt werden, der das Werkzeug umkreist.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Steuerungssystem 342 kommunikativ mit dem Bildgebungssystem 300 gekoppelt und/oder ein Teil davon sein. Das Steuerungssystem 342 kann einen Prozessor 344 und einen Speicher 346 einschließen. Der Speicher 346 kann vom Prozessor 344 ausgeführte Anweisungen speichern, die einen oder mehrere Aspekte des Bildgebungssystems steuern oder regeln können. In der veranschaulichten Ausführungsform schließt das Steuerungssystem 342 einen Zeitgeber 348 ein, der in Verbindung mit Zeitrastermesszyklen verwendet werden kann, um verschiedene Messungen mit verschiedenen Positionen des Elektronenstrahls 312 zu korrelieren. Die Position des Elektronenstrahls 312 kann außerdem von dem einen oder den mehreren Sensoren 336 bestimmt werden, die Informationen an die Positionssteuerung 350 übertragen können. Die Positionssteuerung 350 kann auch die Position des Elektronenstrahls 312 einstellen. Zusätzlich kann in Ausführungsformen ein Zähler 352 verwendet werden, um Wechselwirkungen mit den gestreuten Röntgenstrahlen 338 zu zählen, die als Bildinformationen bezeichnet werden können. Es ist zu beachten, dass das Steuerungssystem 342 oder Komponenten davon im Gehäuse 302 und/oder entfernt vom Gehäuse 302, wie beispielsweise im Bohrloch, angeordnet sein können. Darüber hinaus können bestimmte Komponenten innerhalb des Gehäuses 302 angeordnet sein, während andere dies nicht sind.
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4 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Anode 314. Wie vorstehend erwähnt, ist die Anode 314 im Wesentlichen konisch und schließt die verjüngte Fläche 316 ein, die sich von dem oberen Abschnitt 322 bis zu dem unteren Abschnitt 320 erstreckt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Durchmesser 326 des oberen Abschnitts 322 kleiner als der Durchmesser 328 des unteren Abschnitts 320, was eine sich nach außen erstreckende verjüngte Fläche 316 ermöglicht. In der veranschaulichten Ausführungsform kann der obere Abschnitt 322 eine im Wesentlichen ebene Oberfläche 400 einschließen. Es ist jedoch zu beachten, dass sich der obere Abschnitt 322 auch bis zu einem Punkt oder einer schrägen Oberfläche erstrecken kann und dass die im Wesentlichen flache Oberfläche 400 nur zu Veranschaulichungszwecken eingeschlossen ist.
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5 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Anode 314. Die veranschaulichte Ausführungsform schließt den oberen Abschnitt 322, den unteren Abschnitt 320 und die verjüngte Fläche 316 ein. Wie veranschaulicht, ist die verjüngte Fläche 316 im Winkel 324 angeordnet und erstreckt sich vom Durchmesser 326 des oberen Abschnitts 322 bis zum Durchmesser 328 des unteren Abschnitts 320. Darüber hinaus ist die im Wesentlichen ebene Fläche 400 auch in 5 veranschaulicht.
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Es ist zu beachten, dass der Winkel 324 der verjüngten Fläche 316 insbesondere auf der Grundlage der erwarteten Betriebsparameter des Systems ausgewählt werden kann. Zum Beispiel kann die Anordnung der Fenster 334 am Gehäuse 302 den Winkel 324 beeinflussen. Darüber hinaus kann der Winkel in Ausführungsformen entlang einer Länge 500 der verjüngten Fläche 316 nicht konstant sein. Zum Beispiel kann ein Abschnitt der verjüngten Fläche 316 in einem ersten Winkel und ein zweiter Abschnitt in einem zweiten Winkel liegen.
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6 ist eine Umgebung 600, die einen Zeitrasterbetrieb des Bildgebungssystems 300 veranschaulicht, bei dem eine gerichtete Stelle 602 des Elektronenstrahls 312 mit einem Zeitraster 604 verbunden sein kann. Es ist zu beachten, dass die veranschaulichte Umgebung 600 nur als Beispiel dient und zur Verdeutlichung in der folgenden Diskussion vereinfacht wird. Im Betrieb können die Strahlbiegespulen 310 den Elektronenstrahl 312 auf die gerichtete Stelle 602A richten, die einer ersten azimutalen Position eines Bohrlochs entspricht. Der Elektronenstrahl 312 interagiert mit der Anode 314 und erzeugt den Röntgenstrahl 330, der in die Formation gerichtet wird. Der Röntgenstrahl 330 kann mit verschiedenen Komponenten des Bohrlochs und/oder der Formation interagieren, wie beispielsweise mit der Verkleidung, dem Zement oder dergleichen. Die gestreuten Röntgenstrahlen 338 werden vom Detektor 340 empfangen, der dazu verwendet werden kann, eine oder mehrere Eigenschaften oder Merkmale des Bohrlochs zu bestimmen. In verschiedenen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, eine azimutale Bohrlochposition mit den erhaltenen Messungen zu verknüpfen. In der veranschaulichten Ausführungsform wird ein Zeitraster verwendet, das mit einer Position des Elektronenstrahls 312 auf der Anode 314 verknüpft ist. In der veranschaulichten Ausführungsform wird der Elektronenstrahl 312 zum Beispiel während eines Zeitrasters 604A auf die gerichtete Stelle 602A gerichtet. Als Ergebnis können die während des Zeitrasters 604A erhaltenen Messungen mit der gerichteten Stelle 602A korreliert werden, die mit anderen Messungen kombiniert werden können, um ein azimutales Bild zu bilden, wie nachstehend beschrieben.
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Eine grafische Darstellung 606 schließt die Zählerstände 608A-D ein, die während der Zeitraster 604A-D an den gerichteten Stellen 602A-D ermittelt wurden. In der dargestellten Ausführungsform entsprechen beispielsweise die Zählerstände 608A der gerichteten Stelle 604A während des Zeitrasters 604A, die Zählerstände 608B entsprechen der gerichteten Stelle 602B während des Zeitrasters 604B, die Zählerstände 608C entsprechen der gerichteten Stelle 602C während des Zeitrasters 604C, und die Zählerstände 608D entsprechen der gerichteten Stelle 602D während des Zeitrasters 604D. Wie vorstehend erwähnt, dient die Verwendung von vier gerichteten Stellen nur der Veranschaulichung und es kann eine andere Anzahl gerichteter Stellen in anderen Ausführungsformen geben. Weiterhin kann die Bewegung des Elektronenstrahls 312 variiert werden, um eine Dauer der Zeitraster 604 einzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Zählerstände 608B größer als die Zählerstände 608A, C, D. Daraus kann gefolgert werden, dass an der azimutalen Position, die mit der gerichteten Stelle 602B verbunden ist, weniger Streuung vorhanden ist, was auf weniger Material, wie beispielsweise weniger Verkleidung oder Zement, hindeuten kann. Dementsprechend ergibt sich durch die Erfassung der verschiedenen Zählerstände und die Korrelation der Zählerstände mit Zeitrastern, die den gerichteten Stellen des Elektronenstrahls entsprechen, ein azimutales Bild des Bohrlochs.
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7 zeigt ein Verfahren 700 zur Bildung eines Bildgebungssystems. Es ist zu beachten, dass die Schritte des Verfahrens in beliebiger Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Weiterhin kann es in Ausführungsformen mehr oder weniger Schritte geben. Das Verfahren 700 von 7 beginnt mit der Anordnung eines Detektors innerhalb eines Druckgehäuses 702. Zum Beispiel kann ein Detektor innerhalb eines Gehäuses positioniert werden, das einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich einem Detektordurchmesser ist. In Ausführungsformen kann ein Glühfaden, der zur Erzeugung eines Neutronenstrahls verwendet werden kann, innerhalb des Druckgehäuses 704 positioniert werden. Die veranschaulichte Ausführungsform schließt auch die Positionierung einer Anode zwischen dem Glühfaden und dem Detektor 706 ein. Wie vorstehend beschrieben, kann die Anode dazu verwendet werden, einen Röntgenstrahl aus dem Gehäuse zu leiten und kann auch zur Abschirmung des Detektors dienen. Die Anode kann auf ein im Druckgehäuse 708 ausgebildetes Fenster ausgerichtet sein. Die Anode kann zum Beispiel eine sich verjüngende Oberfläche einschließen, die im Wesentlichen mit dem Fenster ausgerichtet ist, um einen Röntgenstrahl aus dem Gehäuse zu lenken. Auf diese Art und Weise kann ein bildgebendes System, das Teil eines Werkzeugs im Bohrloch sein kann, erzeugt werden.
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8 ist ein Verfahren 800 zur Erzeugung eines azimutalen Profils eines Bohrlochs. Das Verfahren 800 beginnt mit dem Richten eines Elektronenstrahls auf eine bestimmte Stelle einer Anode 802. Die gerichtete Stelle kann vorgegeben sein und im Wesentlichen auf eine bestimmte Region eines Bohrlochs ausgerichtet sein. Die gerichtete Stelle kann mit einem Zeitraster 804 korreliert sein. Zum Beispiel können der Elektronenstrahl und die Anode einen Röntgenstrahl erzeugen, der mit dem Bohrloch und/oder der Formation interagiert. Die Interaktion kann gestreute Röntgenstrahlen erzeugen, die von einem Detektor empfangen werden. Das Zeitraster kann der Zeitspanne entsprechen, in der der Elektronenstrahl auf die gerichtete Stelle gerichtet ist. Die Rückstreu- oder Streudaten können mit dem Detektor 806 erfasst werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, ein azimutales Profil des Bohrlochs zu erhalten. Dementsprechend kann der Elektronenstrahl auf eine andere Stelle gerichtet werden, wenn zusätzliche Abschnitte des Bohrlochs für die Abfrage 808 vorhanden sind, um zusätzliche Daten zu erhalten. Wenn die gewünschten Abschnitte des Bohrlochs abgefragt wurden, kann ein azimutales Bild erzeugt werden 810. Das azimutale Bild kann zum Beispiel Bereiche des Bohrlochs mit geringer Streuung ermitteln, was auf weniger Material hinweisen kann. Dadurch kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Bohrungseigenschaften ausgewertet werden.
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Es ist zu beachten, dass, obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Prüfung von Zement und Verkleidung beschrieben wurden, das gleiche Konzept bei der Komplettierung mit mehreren Verkleidungen für Stopfen und Abbruch angepasst werden kann, um azimutale Dichtebilder über die Drahtleitung zu erstellen, die mit den derzeitigen Technologien nicht möglich sind.
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Wie hierin beschrieben, kann eine Röntgenmaschine im Bohrlochbetrieb eingesetzt werden, um verschiedene Eigenschaften des Bohrlochs zu untersuchen, wie beispielsweise Zemente für Verkleidungen, Stopfen oder zur Bestimmung von azimutalen Dichtebildern mittels Drahtleitung. Die vorliegenden Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass sie in herkömmliche drahtgebundene Werkzeuge passen, im Gegensatz zu aktuellen Techniken, die für drahtgebundene Operationen zu groß sein können. Andere Werkzeuge können zum Beispiel mehrere Detektoren und Anordnungen verwenden, die im drahtgebundenen Betrieb möglicherweise nicht durchführbar sind. Weiterhin wird in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Detektor verwendet, obwohl in anderen Ausführungsformen auch mehrere vorhanden sein können. Durch die Nutzung eines einzigen großen Detektors kann die Zählerstand-Statistik verbessert werden. Zusätzlich kann in verschiedenen Ausführungsformen der Elektronenstrahl so programmiert werden, dass er auf bestimmte Bereiche der Bohrung gerichtet ist. Das heißt, der Elektronenstrahl kann so programmiert werden, dass er auf einen bestimmten Bereich der Anode zielt, der den kollimierten Röntgenstrahl auf den gewünschten Bereich überträgt. Als solche können besondere Abfragen und Prüfungen durchgeführt werden. Die Zielbereiche können zum Beispiel von einem Computersystem mit einem oder mehreren Speichern und einem oder mehreren Prozessoren erfasst werden, so dass ein azimutales Bild entsteht.
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Zusätzlich können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Hinblick auf die folgenden Klauseln beschrieben werden:
- 1. System zum Erhalten von azimutaler Abbildungsinformation im Bohrloch, umfassend:
- ein Druckgehäuse;
- eine im Druckgehäuse angeordnete Quelle, wobei die Quelle einen richtbaren Elektronenstrahl einschließt;
- eine Anode, die in der Nähe der Quelle innerhalb des Druckgehäuses positioniert ist, wobei die Anode eine verjüngte Fläche aufweist, die so angepasst ist, dass sie mit dem lenkbaren Elektronenstrahl interagiert und einen Röntgenstrahl von der Anode weg lenkt; und
- einen Detektor, der in der Nähe der Anode angeordnet ist, wobei sich die Anode zwischen der Quelle und dem Detektor befindet, wobei der Detektor gestreute Röntgenstrahlen von dem Röntgenstrahl empfängt, wobei die empfangenen gestreuten Röntgenstrahlen Bildinformationen entsprechen, um eine oder mehrere Eigenschaften eines Bohrlochs zu bestimmen.
- 2. System nach Anspruch 1, ferner umfassend:
- ein im Druckgehäuse ausgebildetes Fenster, wobei das Fenster auf die Anode ausgerichtet ist und der Röntgenstrahl auf das Fenster gerichtet ist.
- 3. System nach Anspruch 2, wobei sich das Fenster in Umfangsrichtung um das Druckgehäuse herum erstreckt.
- 4. System nach Anspruch 1, wobei der Detektor ein einzelner Detektor ist und ein Durchmesser des Detektors im Wesentlichen gleich einem Durchmesser des Druckgehäuses ist.
- 5. System nach Anspruch 1, ferner umfassend:
- einen Zeitgeber; und
- eine Positionssteuerung;
- wobei die Positionssteuerung kommunikativ mit der Quelle gekoppelt ist, um eine gerichtete Stelle des Elektronenstrahls zu steuern.
- 6. System nach Anspruch 5, wobei der Detektor die Bildgebungsinformationen während eines vom Zeitgeber gemessenen Zeitrasters aufzeichnet, wobei das Zeitraster mit der gerichteten Stelle des Elektronenstrahls während des Zeitrasters korreliert ist.
- 7. System nach Anspruch 5, wobei die verjüngte Fläche in einem Winkel in Bezug auf eine Achse der Anode angeordnet ist, wobei ein oberer Abschnitt der Anode einen kleineren Durchmesser aufweist als ein unterer Abschnitt der Anode.
- 8. System nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt des Elektronenstrahls und/oder des Röntgenstrahls daran gehindert wird, über die Anode mit dem Detektor zu interagieren.
- 9. System nach Anspruch 1, wobei die Quelle Folgendes umfasst:
- einen Glühfaden; und
- eine Strahlbiegespule.
- 10. Bohrlochbildgebungssystem, umfassend:
- ein Bildgebungswerkzeug, das mindestens einen Abschnitt eines Werkzeugstrangs bildet, wobei der Werkzeugstrang mit einer Drahtleitung gekoppelt ist und die Drahtleitung den Werkzeugstrang in ein Bohrloch hängt;
- ein Druckgehäuse, das mindestens einen Abschnitt des Bildgebungswerkzeugs bildet;
- eine im Druckgehäuse angeordnete Quelle, die einen richtbaren Elektronenstrahl emittiert;
- eine Anode mit einer verjüngten Fläche, die zur Wechselwirkung mit dem lenkbaren Elektronenstrahl angepasst ist, wobei die Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der Anode einen Röntgenstrahl erzeugt, wobei der Röntgenstrahl von der Anode radial nach außen gerichtet ist; und
- einen Detektor, der gegenüber der Anode angeordnet ist, wobei der Detektor geeignet ist, gestreute Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei der Detektor die gestreuten Röntgenstrahlen während eines Zeitrasters aufzeichnet, wobei das Zeitraster mit einer azimutalen Position des Bohrlochs korreliert ist.
- 11. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 10, ferner umfassend:
- ein im Druckgehäuse ausgebildetes Fenster, wobei das Fenster auf die Anode ausgerichtet ist und der Röntgenstrahl auf das Fenster gerichtet ist.
- 12. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 10, ferner umfassend:
- einen Zeitgeber; und
- eine Positionssteuerung;
- wobei die Positionssteuerung kommunikativ mit der Quelle gekoppelt ist, um eine gerichtete Stelle des Elektronenstrahls zu steuern, wobei die gerichtete Stelle mit dem Zeitgeber korreliert ist.
- 13. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 10, wobei die verjüngte Fläche in einem Winkel in Bezug auf eine Achse der Anode angeordnet ist, wobei ein oberer Abschnitt der Anode einen kleineren Durchmesser aufweist als ein unterer Abschnitt der Anode.
- 14. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Abschnitt der Anode angepasst ist, um den Detektor gegen den Elektronenstrahl und/oder den Röntgenstrahl abzuschirmen.
- 15. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 10, wobei die Quelle so konfiguriert ist, dass sie den Elektronenstrahl in Umfangsrichtung um eine Achse der Anode richtet, um den Röntgenstrahl in Umfangsrichtung um das Bohrloch zu richten.
- 16. Bohrlochbildgebungssystem nach Anspruch 15, wobei der Detektor so konfiguriert ist, dass er Bildinformationen von mehreren Umfangspositionen empfängt.
- 17. Verfahren zum Erhalten von Bildinformationen, umfassend:
- Richten eines Elektronenstrahls auf eine erste Stelle einer Anode;
- Korrelieren der ersten Stelle mit einem ersten Zeitraster;
- Erhalten von Bildinformationen während des ersten Zeitrasters;
- Richten des Elektronenstrahls auf eine zweite Stelle der Anode;
- Korrelieren der zweiten Stelle mit einem zweiten Zeitraster;
- Erhalten von Bildinformationen während des zweiten Zeitrasters;
- Bestimmen, dass ein azimutales Profil vollständig ist; und
- Erzeugen eines azimutalen Bildes.
- 18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend:
- Vergleichen von ersten Zeitrasterbildinformationen und zweiten Zeitrasterbildinformationen;
- Bestimmen, dass ein erster Zeitrasterstand größer ist als ein zweiter Zeitrasterstand; und
- Bestimmen einer Bohrungseigenschaft.
- 19. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend:
- Erhalten von Bildinformationen für eine Umfangsausdehnung eines Bohrlochwerkzeugs.
- 20. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend:
- Bestimmen, zumindest teilweise basierend auf dem azimutalen Bild; um einen Korrekturprozess durchzuführen.
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Obwohl die Technologie hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien und Anwendungen der vorliegenden Technologie veranschaulichen. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen an den veranschaulichten Ausführungsformen vorgenommen werden können und dass andere Anordnungen erdacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Technologie, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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