DE2600812C3 - Verfahren zum Bestimmen der Dichte einer geologischen Formation - Google Patents

Verfahren zum Bestimmen der Dichte einer geologischen Formation

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Dichte einer geologischen Formation nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Aus der DE-PS 1 085 978 ist es bekannt, die Dichte einer geologischen Formation zu messen, indem man sie mit Gammastrahlung beaufschlagt und mit einem Detektor die Strahlung erfaßt, die in die Formation gestreut worden ist. Die erfaßte Gammastrahlung hat hauptsächlich mit den Elektronen reagiert, deren Dichte proportional der Dichte der Formation ist, und die Zählrate ist proportional dieser Größe, die auf diese Weise bestimmt werden kann.
Die Dichte, die von der Zählrate der in der Formation gestreuten Strahlung abgeleitet ist, ist jedoch leider nur eine scheinbare Dichte, weil sie beeinflußt ist durch die Eigendichte, die im allgemeinen abweichend ist von der der Formation des Bohrspülkuchens, der sich auf der Bohrlochwandung abgelagert hat und der deshalb von der Gammastrahlung zweimal durchsetzt werden muß, wenn diese von der Quelle zum Detektor verläuft.
Um die Zähler infolge des Vorhandenseins dieser parasitären Schicht zu korrigieren, hat man zwei Strahlungsdetektoren vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß der eine lelativ nahe der Quelle hauptsächlich Strahlung empfängt, die in dem Bohrlochkuchen gestreut worden ist, während der andere, relativ weit von der Quelle angeordnete hauptsächlich Strahlung empfängt, die in der Formation gestreut wurde. Um darüber hinaus den Einfluß der mittleren Atomzahl des Milieus zu eliminieren, in dem die Strahlung gestreut wird, werden die Zählraten beider Detektoren nicht in dem gesamten Spektrum gemes-■ > sen, sondern in einem Energieband, das die Gammastrahlen umfaßt, die im wesentlichen nur durch den Compton-Effekt geschwächt worden ist. Damit ferner die Information, geliefert von dem der Quelle nächstliegenden Detektor, mit größerer Sicherheit die Gam-
Hi mastrahlung repräsentiert, die in den Materialien unmittelbar nahe der Bohrlochwandung gestreut worden ist, wird die Zählrate dieses Detektors in einem Band gemessen, das die Strahlung überdeckt, deren Energie im allgemeinen nur ein einziges Mal durch den Comp-
I) ton-Effekt verringert worden ist, vgl. Z. B.J.S.Wahl u. a., Journal of Petroleum Technology, Dez. 1964, »The Dual Spacing Formation-Density Log« oder auch die DE-PS 1 758 619 und 1293 929, nach denen ebenfalls mit einem durch einen zusätzlichen Detektor
_>(i gelieferten Korrektursignal gearbeitet wird.
Zwei Dichtewerte dL (Formationsdichtenäherungswert) und dc (Dichte der Materialien unmittelbar an der Dohrlochwandung) werden demgemäß berechnet, ausgehend von den jeweiligen Zählraten N1
r> bzw. iVc. des von der Quelle weit abliegenden Deiektors bzw. des der Quelle naheliegenden Detektors unter Verwendung der bekannten Formeln:
d, =do+A log N1 dc = 'd-o+A' \og (Nc/d,),
worin d0, d'o, A und A' Konstanten sind.
Eine Eichkurve, die konstruiert wird ausgehend von Messungen, welche mit Bohrspülungskuchen unterschiedlicher Dicke ausgeführt wurde, gestattet π demgemäß, den Fehler Ad festzustellen als Funktion der Differenz dt — d( , mit dem der Dichtenäherungswert dL, abgeleitet von der Zählrate N1 , behaftet ist; der angenommene Wert für die korrigierte Dichte der Formation ist:
"' d = d,+Ad.
Weil ma:i sich darauf beschränkt, für den in geringem Abstand von der Quelle liegenden Detektor nur die Gammastrahlung zu berücksichtigen, die einer
π einzigen Compton-Streuung unterworfen worden ist, d. h. diejenigen Gammastrahlen, die nur sehr wenig in das Material nahe dem Bohrloch eingedrungen sind, liefert die beschriebene Kompensationstechnik ausgezeichnete Resultate für Bohrspülungskuchendicken
-,o unterhalb der Eindringtiefe der Strahlung, welche etwa 30 mm beträgt, jedoch jenseits dieser Dicke ist die Kompensation offensichtlich viel weniger befriedigend. Diese Beschränkung des bekannten Verfahrens hat jedoch nur relativ begrenzte Konsequenzen,
ν, weil der Bohrspülungskuchen nur selten 30 mm Dicke übersteigt. DereinzigeFall,wodas Verfahren versagt, ist derjenige von Tonformationen, die man als »schlecht« oder »degradiert« bezeichnet. Es kommt nämlich vor, daß von Tonformationen Wasser in er-
h(i heblicher Dicke aufgesogen worden ist und dabei der Grenzwert von 30 mm sehr häufig überschritten wird, womit eine Schicht erzeugt wird mit einer Dichte unterhalb der normalen Dichte des Tones, deren Effekt nicht korrigiert werden kann. Man mißt demgemäß
ι,-, L ine zu niedrige Dichte der Tonformationen, was eii , η ernsten Nachteil darstellt, weil man die Bedeutung des Tones bei der Technik der Interpretation von in Bohrlöchern gewonnenen Messungen kennt.
Ein Mittel, um diesen Nachteil zu beheben, liegt auf der Hand: Um die Eigendichte von »parasitären« Materialschichten zu berücksichtigen, die eine Dicke oberhalb 30 mm besitzen und damit die Energien der Strahlung durch mehrere Compton-Streuungen verringern, kann man nämlich ganz einfach die Energien des Zählfensters des der Quelle naheliegenden Detektors nach unten vergrößern. In der Realität ist diese Lösung schlecht, weil zwar die Kompensation für erhebliche Dtüken verbessert wird, die Kompensation für geringe Dicken jedoch schlechter wird, was nicht akzeptabel ist, weil eben die Bohrspülungskuchen meistens relativ geringe Dicken aufweisen.
Außerdem ist aus der DE-OS 2302818 ein Verfahren zum Bestimmen der Dichte einer geologischen Formation bekannt, wobei eine Korrektur der Dichtemessung als Funktion des Baryt vorgenommen wird, der im Bohrspülungskuchen vorhanden ist. Hierbei wird die Schwelle für die Impulszählrate bei Vorhandensein von Baryt im Bohrspülungskuchen derart verschoben, daß die durch den Baryt hervorgerufene Deformation des Spektrums die Impulszählrate unbeeinflußt läßt. Hierbei wird ein Hauptdetektor verwendet, der die Strahlung von den Formationsbereichen in der unmittelbaren Nähe des Bohrlochs empfängt, während ein Hilfsdetektor die Strahlung von weiter abgelegenen Formationsbereichen aufnimmt, so daß beide Spektren nicht miteinander vergleichbar sind. Hierbei wird nur das Spektrum für den Hauptdetektor bezüglich des Vorhandenseins von Baryt korrigiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, dem die Kompensation der Störeinflüsse für die Dichtebestimmung verbessert wird, ohne dazu einen anderen Abstand von Quelle zu Detektoren zu verwenden.
Die Lösung ergibt sich aus dem Patentanspruch. Anstatt also eine Lösung zu wählen, mit der die Qualität der Kompensation für geringe Dicken verringert wird, um eine Kompensation für größere Dicken zu verbessern, mißt man einerseits die Zählrate der Strahlen, die in einer Zone nahe dem Bohrloch gestreut worden sind, deren Energien jedoch mehr als einmal durch den Compton-Effekt beeinträchtigt worden sind. Diese Zählrate, die demgemäß repräsentativ ist für die Eigendichte der Materialien nahe dem Bohrloch, nicht jedoch unmittelbar an der Bohrlochwandung, kann demgemäß dazu dienen, den Einfluß dieser Materialien zu kompensieren, während der Einfluß von Materialien unmittelbar an der Bohrlochwandung mit Hilfe einer Messung der Strahlungszählraten erfolgt, bei denen die Strahlung nur ein einziges Mal durch den Compton-Effekt beeinflußt worden ist. Die beiden auf diese Weise erzielten Kompensationen stören sich nicht gegenseitig, und die Dichte der Formation kann mit großer Genauigkeit bestimmt werden. Dadurch, daß keine zusätzlichen Detektoren notwendig sind, kann trotz verbesserter Dichtebestimmung der apparative Aufwand gering gehalten werden. ι
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargcstei.ten bevorzugten Ausfübrungsbeispiels naher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Sonde mit einer Anordnung gemäß der Erfindung; ι
Fig. 2 stellt die Analysierschaltung der Anordnung dar;
Fig. 3 und 4 zeigen zwei experimentell gewonnene Kurven, und
Fig. 5 zeigt das Schema einer Anordnung für die Berechnung der Dichte, ausgehend von den drei gemessenen Zählraten.
Man erkennt in Fig. 1 im Inneren eines Bohrlochs 10, das durch geologische Formationen 11 abgetauft ist, eine Sonde 12, die an einem Kabel 13 hängt, mittels dem die Sonde an eine Oberflächeninstallation 14 angeschlossen ist. Das Bohrloch 10 ist mit einem Fluid, wie öl, Wasser, Bohrspülung, Gas oder eine Kombination dieser Substanzen, gefüllt, derart, daß sehr häufig und insbesondere in Bereichen interessanter permeabler Zonen die Bohrlochwandungen mit einem Bohrspülungskuchen 15 bedeckt sind.
Dh Sonde 12, die im Bohrloch 10 exzentriert ist mit Hilfe eines elastisch betätigten Armes 16. umfaßt gegenüber diesem Arm einen Schlitten 17, dessen beide Arme 18 elastisch an der Bohrlochwandung derart anliegen, daß der Schlitten so gut wie möglich den Unregelmäßigkeiten des BohrJochverlaufes folgen kann.
Der Schlitten 17, der in der zeichnerischen Darstellung als einziger im Schnitt dargestellt ist, umfaßt in Ausfluchtung längs ein und derselben Mantellinie der Sonde gegenüber dem Arm 16 eine Gammastrahlenquelle 19 und zwei Szintillationsdetektoren 20 und 21, die von der Quelle unterschiedlichen Abstand aufweisen. Die Quelle aus Cäsium 137 emittiert Gammastrahlung von 660 keV und befindet sich am Boden einer zylindrischen Kollimationsausnehmung 22, welche sich senkrecht zur Sondenachse erstreckt und durch ein Fenster 23, das gammastrahlendurchlässig ist, verschlossen ist; das Fenster besteht beispielsweise aus Epoxydharz. Die Quelle 19 ist von einer Panzerung 24 großer Dichte umschlossen, beispielsweise aus Wolfram, die dazu dient zu verhindern, daß die beiden Detektoren 20 und 21 von direkt auftreffender Gammastrahlung beeinflußt werden. Der Detektor 20 besteht in üblicher Weise aus einer Baugruppe mit Szintillator 25 und Fotovervielfacher 26. Der Szintillator 25 ist im wesentlichen in der Achse des Schlittens 17 11 cm von der Achse der Ausnehmung 22 entfernt am Boden einer Kollimationsleitung 27 angeordnet, die unter 45° gegen die Quelle geneigt verläuft und eine Wolfranabschirmung 28 durchsetzt, die sich auf praktisch der gesamten, der Wandung zugekehrten Fläche des Schlittens erstreckt. Der Detektor 21 besteht ebenfalls aus einer Baugruppe Szintillator 29 Fotovervielfacher 30. Der Szintillator 29 liegt 36 cm von der Achse der Ausnehmung 22 entfernt unmittelbar hinter einem schützenden Fenster 31, das für Gammastrahlung transparent ist und die Wolframabschirmung 28 durchsetzt.
Die insoweit beschriebene Struktur des Schlittens 17 bildet eine optimale Anordnung, bei der der Detektor 20, der der Quelle 19 näher liegt, hauptsächlich auf Gammastrahlung anspricht, die in dem Material relativ nahe der Bohrlochwandung gestreut worden ist, also insbesondere indem Bohispülungskuchen 15, während der Detektor 21, der von der Quelle weiter entfernt ist, hauptsächlich auf Gammastrahlung anspricht, die in den Formationen 11 gestreut worden ist.
Die von den beiden Detektoren gelieferten Signale werden an eine Elektronik-Baugruppe 32 der Sonde übertragen, die im wesentlichen eine Analysierschaltung 33 umfaßt, welche im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist, sow'c einen Fernmeßübertrager 34 umfaßt,
mittels dem die von der Schaltung 33 erzeugten Informationen an die Oberflächeninstallation 14 übertragen werden.
Wie man Fig. 2 entnimmt, beaufschlagt der Fotovervielfacher 2* des der Sonde nächstgelegenen Detektors 26 über .-,einen Vorverstärker 35 drei Schwellenkomparatoren 36, 37 und 38, denen als Bezugswerte Impulsamplituden entsprechend erfaßten Energien E1, E1 und E3 zugeordnet sind. Die Energien Ex-E1 definieren die Extremwerte eines »Fensters«, das die Gammastrahlung der Cäsium-137-Quelle eingabelt, deren Energie mehrmals durch den Compton-Effekt verringert worden ist, während die Energien E1-E1 die Extremwerte eines »Fensters« darstellen für Gammastrahlung, deren Energie nur ein einziges Mal durch den Compton-Effekt verringert worden ist. Der Ausgang des !Comparators 36 ist direkt mit einem Eingang eines UND-Gatters 39 mit zwei Eingängen verbunden, während der Ausgang des !Comparators 37 mit dem zweiten Eingang dieses Gatters über einen Inverterschaltkreis 40 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 37 ist außerdem direkt verbunden mit einem Eingang eines UND-Gatters 41 mit zwei Eingängen, während der Ausgang des Komparators 38 mit dem zweiten Eingang dieses Gatters über einen Inverterschaltkreis 42 verbunden ist.
Man erkennt ohne weiteres, daß die Ausgangsimpulse des Verstärkers 35 mit einer Amplitude entsprechend einer erfaßten Energie unterhalb E. ohne Wirkung auf die Spannungskomparatoren 36, 37 und 38 sind, während drei Ausgangspegel den Logikzustand Null behalten, derart, daß in diesem Falle die UND-Gatter 39 und 41 gesperrt bleiben. Andererseits lösen die Impulse des Verstärkers 35 mit einer Amplitude entsprechend einer erfaßten Energie oberhalb E3 gleichzeitig die drei Spannungskomparatoren aus, aber infolge der Wirkung der beiden Inverterschaltkreise 40 und 42 bleiben die Gatter 39 und 41 wiederum gesperrt. Dagegen lösen Impulse, deren Amplitude einer Energie zwischen E1 und E2 entspricht, den Komparator 36 aus, nicht jedoch den Komparator 37. Unter der Wirkung des Inverterschaltkreises 40 jedoch läßt das Gatter 39 diese Impulse durch. In gleicher Weise lösen die Impulse, deren Amplitude einer Energie zwischen E2 und E. entspricht, die Komparatoren 36 und 37 aus, nicht jedoch den Komparator 38. Unter der kombinierten Wirkung dieser drei Komparatoren und der Inverterschaltkreise 40 und 42 bleibt das Gatter 39 gesperrt, doch wird das Gatter 41 durchlässig. Zusammengefaßt erzeugt das Gatter 39 einen Impuls für jeden Impuls des Verstärkers 35 entsprechend einer erfaßten Energie zwischen E1 und E2, während das Gatter 41 einen Impuls für jeden Impuls des Verstärkers entsprechend einer erfaßten Energie zwischen E2 und E3 erzeugt.
Der Fotovervielfacher 30 des weiter von der Quelle entfernten Detektors seinerseits beaufschlagt für seinen Verstärker 43 zwei Spannungskomparatoren 44 und 45, denen als Bezugsgröße Impulsamplituden zugeordnet sind entsprechend erfaßten Energien £', bzw. E'y Diese beiden Werte definieren die Extremwerte eines Energiefensters, das die Gammastrahlung der Cäsium- 137-Quelle überdeckt, deren Energie hauptsächlich durch Compton-Diffusion verringert wurde. Der Ausgang des Komparators 44 ist direkt verbunden mit einem Eingang eines UND-Gatters mit zwei Eingängen 46, während der Ausgang des Komparators 45 mit dem zweiten Eingang dieses Gatters über einen Inverterschaltkreis 47 verbunden ist.
Man erkennt sofort, ohne die Funktion dieser Logikschaltung im einzelnen analysieren zu müssen, weil sie analog der Logikschaltung für den Detektor 26 arbeitet, daß das UND-Gatter 46 einen Impuls erzeugt für jeden Impuls des Verstärkers 43, dessen Amplitude einer erfaßten Energie zwischen £', und £'3 entspricht.
Was nun die für die Energien E1, E2, E3, E\ und E', angenommenen Werte angeht, so ergibt sich aus dem Vorstehenden:
- daß die beiden unteren Grenzwerte E1 und E', jenseits des unteren Energiebereiches des Spektrums gewählt werden müssen, das abhängt von der mittleren Atomzahl des Milieus, d. h. im wesentlichen oberhalb von 120 keV,
- daß die beiden oberen Grenzwerte E3 und E'3 kleiner sein müssen als die Strahlungsenergie emittiert von der Quelle (660 keV für Cäsium 137),
- daß die mittlere Grenzenergie E2 definiert werden muß in Funktion der Quelle des Abstandes zwischen der Quelle und dem Detektor geringeren Abstandes und der Kollimation des letzteren.
Als Hinweis seien für eine Cäsium-137-Quelle die folgenden Daten genannt:
E1 und E', zwischen 100 und 200 keV, E2 zwischen 300 und 360 keV, E3 und £', zwischen 450 und 600 keV.
Die Wahl eines bestimmten Wertes innerhalb irgendeines dieser Bereiche ist nur eine Frage der Optimierung. Es kommt nämlich darauf an, daß für einen gegebenen Sondertyp die oben angegebenen fünf Werte derart einjustiert werden, daß man die bestmögliche Empfindlichkeit gegenüber Gammastrahlung erhält, die einer einzigen Compton-Streuung unterworfen wurde, gegenüber jener Strahlung, die mehr als einer unterworfen wurde und gegenüber jener, die nur durch den Compton-Effekt geschwächt wurde.
Die Ausgänge der drei UND-Gatter 39, 41 und 46 werden an den Fernmeßsender 34 angelegt, der jeweils eine Zählung vornimmt und die sequentielle Übertragung der Zählraten über das Kabel 13 zur Oberflächeninstallation 14 bewirkt, wo ein Fernmeßempfänger 48 die Signale demultiplext und sie an den Eingang eines numerischen Rechners 49 anlegt. Dieser hat die Aufgabe, die Dichte der Formationen nahe dem Schlitten 17, ausgehend von den Zählraten NL, Nc und N'c zu berechnen, entsprechend den Impulsen, die von den UND-Gattern 46, 41 bzw. 39 geliefert wurden. Der komplizierte berechnete Dichtevvert wird einem Aufzeichnungsgerät 50 zugeführt.
Bevor im einzelnen die Verarbeitung beschrieben wird, die der Rechner 49 bei den drei Zählraten NL, Nc und N'c durchführt, soll das Meßprinzip erläutert werden. Die Zählrate NL, gemessen von dem von der Quelle am weitesten entfernten Detektor im Energiefenster E\-E'3 ist, wie bereits angegeben, repräsentativ für Strahlung, deren Energie praktisch nur durch den Compton-Effekt beeinflußt wurde. Die Zählrate ist demgemäß nicht beeinflußt durch die mittlere Atomzahl des Milieus, sondern hängt einzig und allein von der Dichte ab. Da der Detektor 21 von der Quelle 19 relativ entfernt ist, sind die Gammastrahlen, die er empfängt, in der nahe gelegenen Formation gestreut, aber auch, wenn auch in viel kleinerem Maße, in dem Bohrspülungskuchen 15, der die Formation von dem Schlitten 17 trennt. Aus diesem Grunde ist
die Dichte dL, die man aus der Zählrate NL ableitet, nur ein angenäherter Dichtewert der Formation, während der Fehler eine Funktion der Dicke und der Eigendichte der Schicht 15 ist.
Die Zählrate Nc, gemessen von dem Detektor, der der Quelle am nächsten angeordnet ist, dient dazu, in einem ersten Schritt den Einfluß dieser parasitären Schicht zu kompensieren. Diese Zählrate ist repräsentativ für Gammastrahlung, die in dem dem Schlitten 17 relativ nahen Material gestreut worden ist. Da darüber hinaus die Strahlung in dem Energiefenster E2-E3 gemessen wird, mit dem die Gammastrahlung umfaßt wird, deren Energien nur ein einziges Mal durch den Compton-Effekt verringert worden sind, repräsentiert sie die Materialdichte unmittelbar nahe dem Bohrloch, welche Materialien bekanntlich mindestens 30 mm vom Schlitten entfernt liegen. Es ist demgemäß möglich, wenn man die Dichte dc entsprechend der Zählrate Nc berechnet, den Einfluß dieser Materialien auf die angenäherte Dichte DL zu korrigieren, welch letztere abgeleitet wurde von der Zählrate, geliefert von dem von der Quelle am weitesten entfernten Detektor. Dies wird realisiert mit Hilfe einer Kurve, die experimentell ermittelt wurde, ausgehend von Messungen, durchgeführt mit Schichten bekannter Dicke und Dichte, und die in Abhängigkeit von der Differenz (dL - dc) den Fehler Ad liefert, mit dem der angenäherte Dichtewert dL behaftet ist. Diese Kurve hängt natürlich von den Detektoren und der Quelle ab, aber ihr allgemeiner Verlauf entspricht demgemäß Fig. 3. Um eine Bestimmung von Ad mit Hilfe des Rechners 49 zu ermöglichen, wird die Kurve abgetastet und gespeichert. Es genügt demgemäß, die Differenz dL - dc festzustellen und aus dem Speicher den zugeordneten Korrekturwert Ad abzurufen. Wie bereits angegeben, gestattet diese erste Korrektur eine Kompensation des Einflusses der Materialeigendichte nahe der Wandung, solange ihre Dicke nicht 30 mm übersteigt.
Die dritte Zählrate /V'c dient dann dazu, die Dichte dL für Dicken parasitären Materials oberhalb 30 mm zu kompensieren. Diese Zählrate, ebenfalls gemessen durch den der Quelle nächstgelegenen Detektor, jedoch im Energiefenster E1-E2 ist repräsentativ für Strahlen, die hauptsächlich durch Material nahe dem Bohrloch gestreut worden sind, deren Energien jedoch prinzipiell mehr als einmal durch den Compton-Effekt verringert worden sind. Aus diesem Grunde repräsentiert die Zählrate N'c die Dichte der Materialien nahe der Bohrlochwandung, jedoch nicht unmittelbar an dem Schlitten, welche sich in der nicht durch die erste Kompensation überdeckten Region befinden. Eine Dichte d'c wird demgemäß mittels der Beziehung berechnet:
d'c = d"o+A" log N'c
und verwendet für die zweite Kompensation. Diese wird realisiert mit Hilfe einer zweiten experimentellen Kurve, die in Funkdon der Differenz dc — d'c den Fehler Ad' liefert, mit dem die im ersten Schritt korrigierte Dichte behaftet ist.
Diese Kurve, deren allgemeiner Verlauf in Fig. 4
wiedergegeben wird, wird koordinatenwertweise gespeichert. Es genügt demgemäß wie im vorigen Falle die Differenz dc - d'c zu berechnen, und aus dem Speicher den zugeordneten Korrekturwert Ad' zu entnehmen.
Die Dichte d, die schließlich als kompensierter Dichtewert der Formation aufgezeichnet wird, wird demgemäß berechnet durch die folgende Beziehung:
d = dL + Ad + Ad'.
Durch dieses Verfahren der Doppelkompensation ist es möglich, den Einfluß der Eigendichte der Materialien nahe der Bohrlochwandung bis zu einer Dicke
ι ■> von etwa 60 mm zu eliminieren, was einen Wert bedeutet, der die Mehrzahl schlechter Tonschichten überdeckt.
Es wird nun auf Fig. 5 eingegangen, die schematisch die verschiedenen Untergruppen des Rechners 49 darstellt, verwendet für die Bestimmung gemäß der gerade beschriebenen Technik, der Dichte d einer Formation, ausgehend von den drei Zählraten, die sequentiell an den Rechner 49 mittels des Demultiplexschaltkreises im Empfänger 48 angelegt werden. Der
2Ί Rechnerblock 51 hat die Funktion, die angenäherte Dichte dL zu berechnen und numerisch zu speichern, ausgehend von der Zählrate NL. Die für diesen Zweck verwendete Formel ist dL = d0 + A log NL, in der do und A experimentell ermittelte und im numerischen
in Speicher 52 gespeicherte Konstanten sind. Der Rechnerblock 53 hat die Aufgabe, die Dichte dc der sehr nahen Materialien zu berechnen und numerisch zu speichern, ausgehend von der Zählrate Nc. Die hier verwendete Formel ist dc = d'o -VA' log (Nc/dL), in
i> der d'o und A' experimentell ermittelte und im numerischen Speicher 54 gespeicherte Konstanten sind. Im Rechnerblock 55 wird die Differenz d'=(dL — dc) gebildet und dann dem Rechnerblock 55 zugeführt, der ausgebildet ist für die Ermittlung und numerische Speicherung des Korrekturterms Ad, ausgehend von Wertepaaren, die experimentell ermittelt und im Block 55 numerisch gespeichert sind.
Der Rechnerblock 57 hat die Aufgabe, die Dichte d'c für die nahen Materialien zu berechnen und numerisch zu speichern, ausgehend von der Zählrate N'c. Die verwendete Formel für diesen Zweck ist d'c = d"0 +A" log N'c, in der d"o und A" experimentelle im numerischen Speicher 58 aufbewahrte Konstanten sind. Im Rechnerblock 59 wird die Differenz dr — d'r gebildet und dann an den Rechnerblock 60 angelegCder so ausgelegt ist, daß er den Korrekturterm Ad' bildet und numerisch speichert, ausgehend von experimentell gebildeten Wertepaaren, gespeichert im Block 60 in numerischer Form. Die drei Werte dL, Ad und Ad', die auf diese Weise gewonnen und gespeichert wurden, werden an einen Addierschaltkreis 61 angelegt zum Erzeugen und — bis zum nächsten Meßarbeitsgang — Speichern des kompensierten Dichtewertes gemäß der Gleichung d = dL + Ad + Ad'. Dieser Wert wird dann im Aufzeichnungsgerät 50 als Funktion der Meßtiefe festgehalten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Bestimmen der Dichte einer geologischen Formation, die von einem Bohrloch durchteuft ist, bei dem die Formation von einer Gammastrahlenquelle erzeugter Gammastrahlung ausgesetzt wird, eine erste Zählrate der Strahlung in einem ersten bestimmten Energiebereich und an einer von der Quelle relativ weit entfernten Stelle entsprechend der Comnton-Effekt-Streuung in einer von dem Bohrloch relativ weit entfernten Zone derart gemessen wird, daß ein Hauptsignal für die Berechnung eines angenäherten Dichtewertes erzeugt wird, und bei dem ferner eine zweite Zählrate der Strahlung in einem zweiten gegebenen Energiebereich und an einer der Quelle relativ nahen Stelle entsprechend einer einzigen Compton-Effekt-Streuung in einer dem Bohrloch relativ nahen Zone derart gemessen wird, daß eiii primäres Hilfssignal zur Berechnung eines bezüglich der Materialien in dieser nahen Zone korrigierten Dichte erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,daß an dieser der Quelle relativ nahen Stelle eine dritte Zählrate (Nc) der Strahlung in einem dritten festgelegten Energiebereich entsprechend einer Mehrfach-Compton-Effekt-Streuung in einer zwischen der vom Bohrloch relativ weil entfernten und der dem Bohrloch relativ nahen Zone liegenden und an die nahe Zone anschließenden Zwischenzone gemessen wird zur Erzeugung eines sekundären Hilfssignals zur Berechnung einer bezüglich der Materialien in der mittleren Zone korrigierten Dichte (d\).
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