DE4211231A1

DE4211231A1 - Verfahren und vorrichtung zum umwandeln von abklingsignalen der kernstrahlung in einer unterirdischen formation in ein bohrprofil

Info

Publication number: DE4211231A1
Application number: DE4211231A
Authority: DE
Inventors: Linus Scott Allen; William Raymond Mills; David Charles Stromswold
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1992-10-08
Also published as: GB9205132D0; GB2254420B; CA2063475A1; US5068531A; NO921085L; NO307113B1; CA2063475C; NO921085D0; GB2254420A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen von Bohrlochdaten für das Messen des Abklingens der Kernstrahlung einer unterirdischen Formation und für das Korrigieren von Signalen, welche die Abklingkonstanten und die Amplitude der gemessenen Strahlung repräsentieren, wegen der Wirkungen der Detektorversetzung von der Bohrlochwand der Formation, wobei solche Signale mit der Zeit, dem Abstand oder irgendeiner anderen unabhängigen Variablen variieren. Für die unterirdische Formation wird dann ein Bohrprofil erstellt, in dem die Porosität gegen die Tiefe aufgetragen ist, als Funktion der bezüglich der Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante, abgeleitet von geeichten Messungen in Bohrlochmodellen mit bekannten Porositäten und Bedingungen der Detektorversetzung.

Ein Werkzeug für Bohrlochdaten wird üblicherweise eingesetzt, um das Abklingen der Kernstrahlung in den das Bohrloch umgebenden Formationen zu messen. Beispielsweise wird bei der Erstellung von Porositätsdaten mittels Neutronen eine Neutronenquelle zum Beschießen der Formationen mit schnellen Neutronen, wenn das Werkzeug für das Erstellen der Daten durch das Bohrloch hindurchgeführt wird, verwendet. Im Laufe der Bremsung erreichen die schnellen Neutronen den epithermalen Bereich und werden von da an weiter gebremst, bis sie den Bereich der thermischen Neutronen erreichen. Die Neutronenmengen auf den verschiedenen Energieniveaus klingen mit der nachfolgenden Primärstrahlung ab und bieten so ein Mittel zum Charakterisieren der Formationen. Die Geschwindigkeit des Abklingens der Menge an epithermalen Neutronen ergibt eine quantitative Angabe über die Menge des in den Formationen vorliegenden wasserstoffhaltigen Materials, die ihrerseits die Porositäten in den Formationen anzeigen. Beispiele für sowohl Verfahren als auch Vorrichtungen zum Erstellen von Porositätsdaten mittels des epithermalen Abklingens sind in der US-A-40 97 737, US-A- 45 56 793 und US-A-45 90 370 beschrieben.

Ein Artikel mit der Überschrift "Improved Methods of Signal Processing for Pulsed Neutron Capture Logging", SPWLA Twenty Second Annual Logging Symposium, 23.-26. Juni 1981, von R. Randall und E. C. Hopkinson diskutiert ein Verfahren zum Erstellen von Bohrlochdaten mittels Einfangens von pulsierender Neutronen, um durch das Futterrohr hindurch Umgebungen mit öl-, gas- und salzhaltigem Formationswasser zu unterscheiden. Das Verfahren wendet die statistische Mittelbildung auf eine einzige exponentielle Abklinggröße in den erstellten Daten an, um die Neutronenabklinggeschwindigkeit zu bestimmen.

In der US-A-46 00 838 ist ein Verfahren zum Erstellen von Bohrlochdaten mittels des Abklingens thermischer Neutronen beschrieben, um damit in den erstellten Daten übermäßige statistische Fluktuationen zu überwinden, insbesondere in stark absorbierenden Formationen. Dieses Verfahren beinhaltet das Bestimmen von Zeitpunkten der nullten und der ersten Ordnung während einer entsprechenden ersten und zweiten diskreten Sequenz von Zeitschranken sowie das Benutzen des Verhältnisses solcher Zeitpunkte, um eine Abklingkonstante der thermischen Neutronen für die Formationen, welche das datenmäßig erfaßte Bohrloch umgeben, zu erhalten. In der US- A-46 25 110 und der US-A-46 38 161 ist eine Porositätsbestimmung beschrieben, bei der von einer Annäherung mittels eines zwei-exponentiellen Modells an das Abklingen epithermaler Neutronen Gebrauch gemacht wird.

Die US-A-49 72 082 befaßt sich mit dem Einsatz einer modulierten exponentiellen Funktion, um die Korrektur der Messung des Abklingens epithermaler Neutronen für den Fall bereitzustellen, in dem das Bohrlochdatenwerkzeug keinen guten Kontakt mit der Bohrlochwand aufweist.

Obwohl die oben beschriebenen Verfahren und Systeme beim Erstellen von Bohrlochdaten für das Charakterisieren des Abklingens der Kernstrahlung unterirdischer Formationen verwendet wurden, besteht noch ein Bedürfnis für eine sehr empfindliche Methode zur Verbesserung der Kenndaten, die aus Porositätsbohrprofilen stammen, wenn der Neutronendetektor des Bohrdatenwerkzeugs nicht in Kontakt mit der Formation steht (das heißt, eine Trennung oder eine Versetzung des Detektors des Bohrdatenwerkzeugs von der Bohrlochwand vorliegt). Nachfolgend werden solche Trennungen als "Versetzung" bezeichnet, obwohl sie sich dadurch ergeben können, daß das Bohrdatenwerkzeug von der Oberfläche der Bohrlochwand wegzieht oder daß sich das Bohrloch von dem Bohrdatenwerkzeug weg vergrößert. In solchen Fällen ist die Formationsabklingkonstante, welche aus den Messungen des Abklingens der Kernstrahlung bestimmt wird, durch das Ausmaß der Wirkung, welche eine solche Versetzung auf die Messung hat, mit einem Fehler behaftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Porositätsbohrprofil zur Verfügung zu stellen, das aus einer hinsichtlich einer Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante derart erzeugt wurde, daß die Formation hinsichtlich ihrer Porosität genau charakterisiert werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Abklingens der Kernstrahlung einer ein Bohrloch umgebenden unterirdischen Formation und zum Korrigieren solcher Messungen, um die Wirkung der Versetzung des Detektors des Bohrdatenwerkzeugs gegenüber der Bohrlochwand der Formation, so daß ein genaues Porositätsbohrprofil der Formation erzeugt werden kann.

Ein Bohrdatenwerkzeug wird in ein Bohrloch eingebracht, das eine interessierende unterirdische Formation durchquert, und man erhält Messungen des Abklingens der Kernstrahlung in der Formation. Es werden Signale erzeugt, die der Intensität der Messungen entsprechen. Man erzeugt ein Modell solcher Signale, das drei Exponentialgrößen aufweist, die als Summe der Wirkungen des Bohrlochs, der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen auf solche Messungen variieren. Dies ist eine vollständige Darstellung der Hauptkomponenten des Abklingprozesses und stellt einen sehr empfindlichen Parameter zum Korrigieren der gemessenen Lebensdauer für die Versetzung des Bohrdatenwerkzeugs zur Verfügung. Drei exponentiell bewertete Signalzeitpunkte und drei exponentiell bewertete Modellzeitpunkte werden bestimmt. Diese Zeitpunkte werden gleichgesetzt und für das Verhältnis der Bohrlochamplitudenkomponente zur Formationsamplituden komponente der Signale gelöst. Eine Anfangs formationsabklingkonstante wird aus einer Lösung der Zeitpunktgleichungen bestimmt, die mindestens die Größen der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen der exponentiell bewerteten Signal- und Modellzeitpunkte umfaßt. Diese Formationsabklingkonstante wird um die Versetzung des Detektors der Bohrlochwand korrigiert, und zwar in Übereinstimmung mit einer Funktion, welche die Abklingkonstante zu dem Verhältnis der Bohrlochamplitude zur Formationsamplitude in Beziehung setzt. Diese Funktion wird von Intensitätsbohrdatenmessungen abgeleitet, die in Bohrlochmodellen bei verschiedenen Porositäten und Bedingungen der Trennung des Bohrdatenwerkzeugs von der Formation vorgenommen wurden. Ein Bohrprofil, bei dem die Porosität gegen die Tiefe aufgetragen ist, wird als Funktion der um die Versetzung korrigierten Abklingkonstante hergestellt, die von Eichmessungen in dem Bohrlochmodell bei bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors von der Bohrlochwand abgeleitet wurde.

Nachfolgend wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen

Fig. 1 ein Bohrlochdatensystem zur Messung des Abklingens der Kernstrahlung einer ein Bohrloch umgebenden unterirdischen Formation und zur Herstellung eines Bohrprofils einer solchen Formation, in dem die Porosität gegen die Tiefe aufgetragen ist;

Fig. 2 ein spezielles Beispiel von Messungen des Abklingens epithermaler Neutronen, wie sie mit dem Bohrlochdatensystem gemäß Fig. 1 erhalten werden könnten;

Fig. 3 untertage und übertage befindliche Elektronik einheiten des Bohrlochdatensystems gemäß Fig. 1; und

Fig. 4 ein Fließbild mit der Darstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Stufen zum Korrigieren der Messungen des Abklingens der Kernstrahlung gemäß Fig. 2 um die Wirkung der Versetzung des Detektors von der Formation.

In Fig. 1 ist ein Bohrlochdatensystem dargestellt, das zum Erstellen von Bohrdaten einer unterirdischen Formation hinsichtlich der Porosität erfindungsgemäß einsetzbar ist.

Ein Bohrlochwerkzeug 10, das von einem Kabel 11 gehalten wird, weist eine Quelle 12 für pulsierende Neutronen mit hoher Energie und einen angelenkten Strahlungsdetektorschuh 13 auf. Für die Neutronenquelle 12 ist eine Hochspannungsversorgungseinrichtung 14 vorgesehen und eine Untertage-Elektronikeinheit 15 ist mit Schaltungen zur Verwertung und Modifizierung von Signalen von dem Strahlungsdedektorschuh 13 ausgerüstet. Auch sind Schaltungen für die Steuerung der Hochspannungsversorgungseinrichtung 14 vorhanden. Ein Sicherungsarm 16, der mit einem daran befestigten Schuh 18 versehen ist und sich von dem Bohrdatenwerkzeug 10 aus erstreckt, kann vorgesehen sein, um das Bohrdatenwerkzeug 10 zu zwingen, der durchschnittlichen Kontur der Bohrlochwand 24 zu folgen. Das Kabel 11 erstreckt sich bis zu einer an der Oberfläche befindlichen Elektronikeinheit 17, wo die Signale von dem Strahlungs detektorschuh 13 verarbeitet und aufgezeichnet werden, zusammen mit einer Tiefenangabe, als Porositätsprofil der unterirdischen Formation.

Bei einer solchen Strahlungsmessung ist es aber besonders störend, wenn in der Bohrlochwand Unebenheiten vorliegen. Jede Bohrlochvergrößerung mit einer Tiefe von mehr als etwa 3,2 mm (1/8 inch) kann die Messung der Strahlung in der Formation ernsthaft beeinträchtigen.

Um zu helfen, die unangenehmen Wirkungen von Bohrlochunebenheiten auf die Messung der Strahlung in der Formation zu beseitigen, ist der Strahlungsdetektor in dem Schuh 13 untergebracht, der klein genug sein kann, kurzen Bohrlochvergrößerungen zu folgen. Den meisten Vergrößerungen kann durch einen Strahlungsdetektorschuh gefolgt werden, der nicht länger als 30 cm (1 Fuß) ist und vorzugsweise eine Länge in der Größenordnung von 15 bis 20 cm (6 bis 8 inch) aufweist. Der Strahlungsdetektorschuh 13 enthält mindestens einen Strahlungszähler in Form eines Neutronendetektors 19, der gegen eine Seite des Schuhs 13 hin angeordnet ist, und ein (nicht dargestelltes) Abschirmmaterial, d. h. ein bremsendes und/oder absorbierendes Material, das den restlichen Teil des Schuhs ausfüllt. Ein solcher Detektor ist in den Druckschriften US-A-45 81 532 und US-A-46 92 617 beschrieben. Der in Fig. 1 dargestellte Arm 22 richtet den Schuh azimutal derart aus, so daß dessen Seite, gegen die der Neutronendetektor hin angeordnet ist, fest gegen die Oberfläche der Bohrlochwand gedrückt wird. Auf diese Weise wird das Fokussieren der Richtungsempfindlichkeit der Anordnung, die aus dem Neutronendetektor und dem Abschirmmaterial besteht, auf die Formation maximiert, während die Richtungsempfindlichkeit einer solchen Anordnung für Strahlung von seiten der Bohrlochflüssigkeit durch das Abbremsen und/oder Absorbieren einer derartigen Strahlung der Bohrlochflüssigkeit durch das Abschirmmaterial auf ein Minimum gebracht wird. Der angelenkte Arm 22 wird in Fig. 1 nur als ein Beispiel für ein Mittel zum Positionieren des Strahlungsdetektors gegenüber der Oberfläche der Bohrlochwand gezeigt, wie es in der US-A-46 92 617 erläutert ist. Andere Positioniermittel können auch in Betracht kommen, beispielsweise in der Form, daß der Strahlungsdetektor im Hauptkörper des Bohrdatenwerkzeugs angeordnet und dieses Werkzeug oder derjenige Abschnitt davon, in dem der Strahlungsdetektor untergebracht ist, gegen die Oberfläche der Bohrlochwand gedrückt wird, wie es in der US-A-45 81 532 oder der US-A-49 72 082 dargestellt ist.

Trotzdem besteht noch ein Bedürfnis zur Verbesserung der Charakterisierung der unterirdischen Formation hinsichtlich der Porosität in solchen Situationen, in denen eine Versetzung des Neutronendetektors gegenüber der Formation vorliegt. Ob der Schuh 13 nicht vollständig in direktem Kontakt mit der Bohrlochwand oder ob das ganze Werkzeug 10 nicht in vollständigem Kontakt mit dem Bohrloch steht, der angelenkte Schuh 13 soll nicht angewandt werden und der Detektor alternativ in dem Hauptkörper des Werkzeugs 10 untergebracht sein. Eine solche Verbesserung führt gemäß einem speziellen Merkmal der vorliegenden Erfindung zur Korrektur der Formationsabklingkonstante, die zur Herstellung des Porositätsbohrprofils für eine solche Detektorversetzung verwendet wird, und zwar in Übereinstimmung mit einer Funktion, welche die Formationsabklingkonstante mit dem Verhältnis der Bohrlochkomponente zur Formationskomponente der Abklingamplitude in Beziehung setzt, insbesondere dann, wenn das gemessene Abklingen von einer Mehrzahl an exponentiellen Größen erfaßt wird, wie durch die Abklingkurve in Fig. 2 dargestellt wird. Zur Erläuterung ist zu sagen, daß bei der Kurve in Fig. 2 angenommen wird, daß sie aus der Summe aus zwei Abklingkomponenten epithermaler Neutronen und einer Abklingkomponente thermaler Neutronen besteht. Eine erste exponentielle Abklingkomponente A₁e^-µ1^t von 0 bis t₁ µs stellt hauptsächlich die Abklinggeschwindigkeit epithermaler Neutronen dar, die Bohrlocheffekten zugeordnet werden kann. Eine zweite exponentielle Abklingkomponente A₂e^-µ2^t von t₁ bis t₂ µs stellt hauptsächlich die Abklinggeschwindigkeit epithermaler Neutronen dar, die Formationseffekten zugeordnet werden kann. Eine dritte Abklingkomponente A₃e^-µ3^t von t₂ bis t_f µs stellt hauptsächlich die Abklinggeschwindigkeit dar, die Effekten thermischer Neutronen zugeordnet werden kann. Jede dieser Komponenten kann häufig als gerade Linie beobachtet werden, wenn die Gesamtintensität während des Zeitbereichs, wenn der Effekt vorherrschend ist, auf einer halblogarithmischen Skala aufgetragen wird. Für eine detailliertere Beschreibung einer solchen Mehrzahl von Abklingkenngrößen sowie für eine Erläuterung der Vorrichtung 10 zum Erstellen von Bohrlochdaten, einschließlich der Übertageausrüstung für das Messen der Abklingdaten, wird auf die US-A-40 97 737, US-A-45 56 793 und US-A-45 90 370 hingewiesen.

In Fig. 3 sind die Untertage-Elektronikeinheit 15 und die Übertage-Elektronikeinheit 17 dargestellt, die für das Verarbeiten der Abklingsignale von dem Kerndetektor verwendet werden und das gewünschte, hinsichtlich der Versetzung korrigierte Porositätsprofil erzeugen. Das Abklingsignal von dem Neutronendetektor in dem Schuh 13 gemäß Fig. 1 wird durch einen Verstärker 25 und einen Impulshöhendiskriminator 26 einem Zeitanalysator 28 zugeführt.

Der Zeitanalysator 28 speichert die ankommenden Abkling signale als Mehrkanal-Zeitzählfolge, die das Abklingspektrum repräsentiert. Vorzugsweise ist dies eine Sequenz von benachbarten Kanälen, von denen jeder eine Breite von 1 µs aufweist, aber es können auch andere Aufzeichnungsarten verwendet werden. Das Abklingsignal wird über einen Zeitrahmen von etwa 1 s angesammelt und entspricht etwa 5000 Schüssen der Neutronenquelle. Das so angesammelte Spektrum wird dann zu der Übertage-Elektronikeinheit 17 zur Weiterverarbeitung übermittelt.

Diese Übertage-Elektrononikeinheit 17 wird von einem Hauptdigitalcomputer (z. B. einem Hewlett Packard Model 1000) gesteuert. Ein erster Signalprozessor 30 (Stufe I) löst Gleichungen, die Zeitpunkte, welche für das Spektrum der angesammelten Daten berechnet wurden, mit Zeitpunkten, welche für das mathematische Modell des Abklingvorgangs berechnet wurden, in Beziehung setzen. Diese Lösung ergibt die oben beschriebenen Parameter A_i und µ_i.

Die Parameter A_i und µ_i werden dann einem zweiten Signalprozessor 31 (Stufe II) zugeführt, wo der Formationsabklingparameter µ₂ durch das Verhältnis R der Amplitude seiner Bohrlochabklingkomponente A₁, wie oben beschrieben, zu der Amplitude seiner Formationskomponente A₂ hinsichtlich der Effekte der Versetzung korrigiert wird. Anschließend wird eine bezüglich der Versetzung korrigierte Formationsabklingkonstante gebildet und an die Funktionsbildeeinheit 32 gegeben, die Eichmessungen benutzt, welche in Bohrlochmodellen bei bekannten Porositäten und Bedingungen der Detektorversetzung vorgenommen worden sind, um die gewünschte Aufzeichnung 33 der Porosität gegen die Tiefe, d. h. das Bohrprofil, herzustellen. Eine detaillierte Erläuterung der übertage stattfindenden Verarbeitung elektronischer Signale wird nun in Verbindung mit dem Fließbild gemäß Fig. 4 gegeben. Der charakteristische Parameter, der eine Korrektur erfordert, ist die Lebensdauer (oder die Abklingkonstante) der Formation. Der charakteristische Parameter, der zur Korrektur verwendet werden kann, ist das Verhältnis der Amplitude der Bohrlochkomponente zur Amplitude der Formationskomponente der Abklingmessung. Dieses Amplitudenverhältnis kann genutzt werden, um die gemessene Lebensdauer für Situationen zu korrigieren, in denen der Detektor nicht in direktem Kontakt mit der Bohrlochwand steht, weil der Effekt der Versetzung stark mit dem Amplitudenverhältnis korreliert, wenn die Zeitabhängigkeit der Bohrlochmessung im Modell als die Summe aus drei Exponentialfunktionen gesehen wird: Einer Bohrlochkomponente, einer Formationskomponente und einer "Hintergrund" -Komponente thermischer Neutronen, wie in Fig. 4 in den Stufen 410 bis 480 dargestellt ist.

Das gemessene Signal f(t) der epithermalen Neutronen kann in folgender Weise ausgedrückt werden:

f(t) = A₁e^-µ₁t + A₂e^-µ₂t + A₃e^-µ₃t (1)

Darin bedeuten die Großbuchstaben A₁-A₃ Amplituden und die kleinen griechischen Buchstaben H₁-H₃ Abklingkonstanten der drei Komponenten. In dieser Darstellung beziehen sich die Größen A₁ und u₁ auf die Bohrlochkomponente, die Größen A₂ und µ₂ auf die Formationskomponente und die Größen A₃ und µ₃ auf die Hintergrundkomponente thermaler Neutronen.

Wenn der Strahlungsdetektor durch geeignetes Abschirmen sowie eine geeignete Werkzeuggestaltung und -ausrichtung auf die Formation streng fokussiert ist, können beide Abklingkonstanten µ₁ und µ₃ als konstante Parameter behandelt werden, die durch Eichen der Messung in geeigneten Bohrlochmodellen mit bekannten physikalischen Eigenschaften bestimmt wurden. Dann bleiben die Abklingkonstante µ₂ und die Amplituden A₁, A₂ und A₃, die aus den Bohrlochmessungen (Stufen 410 bis 420) bestimmt werden müssen. Drei Parameter können aus der Berechnung von drei bewerteten Zeitpunkten (Stufe 430) des Flusses epithermaler Neutronen bestimmt werden. Dies sind A₁/A₂, A₃/A₂ und u₂. Es ist nicht nötig, für die absoluten Größen von A₁, A₂ oder A₃ eine Lösung zu finden.

Wenn ein exponentielles Bewerten angewandt wird, um die Wirkung späterer Datenkanäle mit zunehmend großen statistischen Unsicherheiten zu unterdrücken, sind die erwarteten Werte der drei Modellzeitpunkte wie folgt:

worin

w_ji = (3)

j = 1, 2, 3

und die Summen über den angenäherten Zeitintervallen liegen, wo das Exponentialmodell gilt. Eine vernünftige Auswahl für z_j reicht von etwa 0,01 bis etwa 0,5 µs^-1. Drei Intensitätszeitpunkte werden wie folgt ausgedrückt:

Darin bedeutet N_i die Intensität der aufgezeichneten Daten.

Die drei exponentiell bewerteten Modelle und Intensitätszeitpunkte werden gleichgesetzt und die erhaltenen Gleichungen für A₁/A₂, A₃/A₂ und µ₂ gelöst.

Die exponentiell sich verändernden Intensitätsdaten werden als kontinuierliche Funktion der Zeit oder in gesonderten Zeitintervallen gemessen. Im kontinuierlichen Fall werden die Intensitätsdaten wie folgt dargestellt:

Darin bedeuten µ′_k die Abklingkonstanten für den kontinuierlichen Fall und A′_k die Amplituden. Die erwarteten Werte der bewerteten Zeitpunkte mit einer exponentiellen Bewertung werden für jeden Wert z? aus dem Modell wie folgt bestimmt:

Die bewerteten Zeitpunkte der Daten werden dann in folgender Form berechnet:

Darin bedeuten y(t) die kontinuierlichen Daten.

Als nächstes werden die entsprechenden Modellzeitpunkte und Intensitätszeitpunkte gleichgesetzt:

E[t_j (t_a, t_b)] = _j (t_a, t_b) (8)

Dies geschieht für alle drei bewerteten Funktionen, die drei transzendente Gleichungen ergeben. Die drei Gleichungen werden gleichzeitig für Abschätzungen der Parameter A′₁/A′₂, A′₃/A′₂ gelöst, und die Abklingkonstante µ₂′ der Formationskomponente mit der Abklingkonstante µ′₁ der Bohrlochkomponente und der Abklingkonstante µ′₃ der Komponente der thermischen Neutronen sind bekannt (Stufe 440). Es ist nicht nötig, A′₂ zu bestimmen. Die Startzeit t_a und die Endzeit t_b sind in Fig. 2 erläutert. Für den kontinuierlichen Fall hat A′_k Einheiten aus Zählungen pro Einheitsintervall und µ′_k Einheiten des reziproken Einheitsintervalls.

Weiterhin werden dann in bezug auf den konkreten Fall die Intensitätsdaten wie folgt ausgedrückt:

Darin bedeutet n = 1, . . ., N. Die Abklingkonstanten sind µ′′_k für den gesonderten Fall, und die Amplituden sind A′′_k. Die erwarteten Werte der bewerteten Zeitpunktintervalle beim exponentiellen Bewerten werden aus dem Modell wie folgt bestimmt:

Dies geschieht für jedes z′_j (verschieden von Z_j nur durch Umwandlung in gesonderte Zeitkanäle). Die bewerteten Intensitätszeitpunkte werden dann wie folgt berechnet:

Darin bedeuten Y(n) die gesonderten Daten. Anschließend werden das entsprechende Modell und die Intensitätszeitpunkte gleichgesetzt:

E [n_j(n_a, n_b)] = _j (n_a, n_b) (12)

Daraus ergeben sich drei transzendente Gleichungen, die für Schätzungen der drei Parameter A′′₁/A′′₂, A′′₃/A′′₂ und die Abklingkonstante µ′′₂ der Formationskomponente gleichzeitig gelöst werden, wobei die Abklingkonstante µ′′₁ der Bohrlochkomponente und die Abklingkonstante µ′′₃ der Komponente der thermischen Neutronen bekannt sind. Für den gesonderten Fall liegt A′′_k in Zelleinheiten pro Zeiteinheit und u′′_k in Einheiten der reziproken Zeiteinheit vor.

Vernünftige Auswahlen für z′_j sind 1/(64 µs), 1/(32 µs) und 1/(16 µs).

Nach dem Lösen der erhaltenen transzendenten Gleichung für die Modellparameter durch eine Iterationstechnik oder nach der Newton-Methode wird über die Notwendigkeit der Anwendung eines Doppelexponentialmodells entschieden. Die Entscheidung kann auf die Abklingkonstante µ₂ (d. h. µ′₂ für den kontinuierlichen Fall oder µ′′₂ für den gesonderten Fall) oder das Amplitudenverhältnis A₁/A₂ (nachfolgend "R" genannt) gegründet werden. In Fig. 4 wird die Verwendung nur von µ₂ als Entscheidungsparameter (Stufe 450) erläutert. Die um die Versetzung korrigierte Abklingkonstante µ₂* wird dann aus der empirischen Gleichung für sowohl den kontinuierlichen Fall als auch den gesonderten Fall berechnet (Stufe 460):

µ₂* = f₁(µ₂,R) (13)

Eine nützliche Form für die Funktion der Gleichung (14) ist:

(1/x*) = (1/x) (1 + a(R - R_o)), (14)

oder

(1/x*) = (1/x) (1 + b(1/x)) (15)

Darin bedeutet

R_o = c + dx + ex², (16)

wobei a-e empirische Konstanten darstellen und x entweder µ₂′ für den kontinuierlichen Fall oder µ₂′′ für den gesonderten Fall ist.

Wenn ein korrigierter Wert für µ₂ erhalten worden ist, erfolgt die Umwandlung zu einem Profil der Porosität gegen die Tiefe durch eine zweite empirische Gleichung (Stufe 470):

P = f₂(µ₂*) (17)

Eine nützliche Form lautet:

P = g + hx + mx² + px³ (18)

Darin bedeuten x wieder µ₂′ oder µ₂′′ sowie g, h, m und p empirische Konstanten. Die empirischen Konstanten a-e, g, h, m und p werden aus Messungen mit dem Bohrdatenwerkzeug erhalten, die in Bohrlochmodellen unter bekannten Bedingungen durchgeführt wurden. Offensichtlich kann das Amplitudenverhältnis R in Größen der Detektorversetzung geeicht werden, und diese ersichtliche Versetzung kann gewünschtenfalls ein Ausgangswert sein.

Es ist klar, daß zum Erhalt von zwei genauen empirischen Gleichungen für die Gleichungen (13) und (17) es nötig ist, Messungen in Bohrlochmodellen bei verschiedenen Porositäten für eine unterschiedliche Anzahl von Trennbedingungen durchzuführen. Ein praktisches Minimum sind wahrscheinlich vier Porositäten und vier verschiedene Bedingungen der Detektorformationstrennung. Viel mehr Kombinationen wären hilfreich. Die experimentellen Messungen können offensichtlich durch genaue theoretische Berechnungen erweitert werden, und diese sollten benutzt werden, wenn es praktisch möglich ist. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß solche empirische Funktionen viele annehmbare Formen aufweisen können, die anders sind als sie in den obigen Gleichungen (14), (15), (16) und (18) angegeben sind. Die beste Form wird im allgemeinen anhand des Kriteriums ausgewählt, ob sie in etwa passend ist.

Eine weitere Stufe, die vorher schon berührt wurde, sollte angewandt werden, um die Ergebnisse zu verbessern. Wenn die Versetzung groß oder die Porosität hoch ist, wird die Anzahl der aufgezeichneten Zählungen in einem Zeitanalysator vermindert und das dreiexponentielle Modell liefert Ergebnisse mit statistischen Schwankungen, die größer sind als es erwünscht ist. In diesem Fall wird bei der Analyse für die Abklingkonstante µ₂ auf ein zwei-exponentielles Modell übergegangen, die in den Stufen 500 bis 530 der Fig. 4 gezeigt wird, wobei nur die Formation und der Hintergrund thermischer Neutronen dargestellt sind. Die allgemeine Gleichung für f(t), das symbolisch sowohl den kontinuierlichen als auch den gesonderten Fall darstellt, lautet dann:

Die um die Versetzung korrigierte Abklingkonstante wird dann entweder für den kontinuierlichen oder den gesonderten Fall berechnet (Stufe 510):

µ₂* = f₃(µ₂,R) (21)

Die Umwandlung in das Profil der Porosität gegen die Tiefe wird dann durch die folgende Beziehung abgeleitet (Stufe 520):

P = f₄(µ₂*) (22)

Diese Verwendung eines zwei-exponentiellen Modells kann es erforderlich machen, daß die Analyse in der Zeit einige Kanäle später begonnen wird, aber es führt noch zu besseren Ergebnissen, weil das drei-exponentielle Modell durch die Bohrlochkomponente so vorherrschend wurde, daß die Meßempfindlichkeit gegenüber der gewünschten Formationskomponente vermindert wurde. Der Übergang von drei auf zwei Exponentialgrößen kann auf statistische Betrachtungen gegründet werden. In der Praxis kann es aber wünschenswert sein, den Wechsel bei einer Porosität vorzunehmen, die der Obergrenze von sehr gut verdichteten Formationen entspricht. Eine Porosität von etwa 20% sollte am Punkt des Wechselns ernsthafte Probleme mit Bohrlochunebenheiten vermeiden. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Amplitudenverhältnis R aus dem dreiexponentiellen Modell immer verwendet wird, um den Effekt der Detektorformationstrennung zu bestimmen, sogar dann, wenn zur Bestimmung von µ₂ das zweiexponentielle Modell benutzt wird.

Es ist normalerweise wünschenswert, auf dem Porositätsprofil die Größe der Porositätskorrektur (in Porositätseinheiten) und die korrigierte Porosität anzuzeigen. Auch kann das Amplitudenverhältnis direkt als ein Indikator der Unebenheit dargestellt oder es kann geeicht und als ersichtliche Versetzung angezeigt werden.

Es ist für den Fachmann klar, daß die Berechnungen der Zeitpunktdaten, wie sie in dem dreiexponentiellen Modell verwendet werden, ohne Umrechnung in dem zweiexponentiellen Modell benutzt werden können und das die gutbekannte Gleichung für die Summe einer endlichen geometrischen Reihe angewandt werden sollte, um gewisse Summen in den Modelldarstellungen zu vereinfachen.

Nachdem nun die Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können. Wenn beispielsweise durch das Verwenden einer dicken Abschirmung die Amplitude A₃ sehr klein gemacht wird (d. h. A₃≈0), werden nur zwei bewertete Zeitpunkte benötigt, um eine Lösung für die Abklingkonstante µ₂ und das Amplitudenverhältnis A₁/A₂ zu finden, vorausgesetzt, die Abklingkonstante µ₁ liegt fest. Wenn µ₁ nicht festliegt, müssen drei bewertete Zeitpunkte bestimmt werden, um µ₁, µ₂ und A₁/A₂ zu erhalten.

Weiterhin kann zur Darstellung der Daten eine modulierte Exponentialform benutzt werden. Eine der einfachsten Formen lautet:

Darin bedeutet der Wert Konstanten. Dieser Wert wird normalerweise aus Messungen in Bohrlochmodellen bestimmt. Dadurch wird die Berechnung von zusätzlichen Zeitpunkten im Algorithmus der Realzeitdatenanalyse vermieden. Solche modulierten Exponentialformen können in zufriedenstellender Weise den etwas gestreuten Daten entsprechen, mit denen zufriedenstellenderweise gearbeitet werden muß. Jedoch führen sie im allgemeinen zu Ausdrücken mit der Gammafunktion und sind somit nicht so bequem zu handhaben wie Ausdrücke mit der Standardexponentialfunktion.

Ferner kann die geeichte Ausgangsgröße der Wasserstoffindex anstelle der Porosität sein. Die Lebensdauermessung wird ganz allgemein in Größen der Wasserstoffkonzentration geeicht und kann auf diesem Wege dargestellt werden. Es wird davon ausgegangen, daß der Porenraum vollständig mit frischem Wasser gesättigt ist, um eine Porositätskurve anzugeben. Falsche (d. h., niedrige) Porositätswerte werden in Gaszonen mit niedrigem Druck und in teilgesättigten Zonen, die über dem Grundwasser liegen, aufgezeichnet.

Angegeben wird ein Bohrdatenwerkzeug (10), das in ein Bohrloch niedergebracht wird, welches eine unterirdische Formation durchquert, wobei ein Neutronendetektor (19) das Abklingen der Kernstrahlung in der Formation mißt. Unter Verwendung von Exponentialgrößen, die sich als Summe einer Bohrlochkomponente, einer Formationskomponente und einer Komponente des Hintergrunds thermischer Neutronen ändern, wird ein Modell des Abklingens der Kernstrahlung hergestellt. Exponentiell bewertete Zeitpunkte sowohl der Abklingmessungen als auch des Abklingmodells werden bestimmt und gleichgesetzt. Die gleichgesetzten Zeitpunkte werden für das Verhältnis der Komponente der Bohrlochamplitude zur Komponente der Formationsamplitude der Messungen gelöst. Aus mindestens den Größen der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen der bewerteten Zeitpunkte der Messung und des Modells wird die Formationsabklingkonstante bestimmt. Das bestimmte Verhältnis der Bohrlochamplitude zur Formationsamplitude wird verwendet, um die bestimmte Formationsabklingkonstante um die Effekte der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) zu korrigieren. Es wird ein Porositätsbohrprofil der Formation erstellt, das um die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) korrigiert ist, und zwar als Funktion der hinsichtlich der Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante, die in Bohrlochmodellen mit bekannten Porositäten geeicht wurde.

Claims

1. Verfahren zum Umwandeln von Signalen, die das Abklingen einer Kernstrahlung in einer unterirdischen Formation repräsentieren, die ein Bohrloch umgibt, in ein Bohrprofil, in dem die Beziehung zwischen Porosität und Tiefe innerhalb dieser unterirdischen Formation dargestellt ist, korrigiert um den Effekt der Versetzung des Detektors von der Bohrlochwand, gekennzeichnet durch

a) Niederbringen eines Bohrlochwerkzeugs (10) mit einer Neutronenquelle (12) und einem Neutronendetektor (19) in das Bohrloch,
b) Bestrahlen der unterirdischen Formation mit Neutronen aus der Neutronenquelle (12), wobei das Bohrlochwerkzeug durch die unterirdische Formation hindurchgeführt wird,
c) Aufzeichnen der Abklingsignale, die das Abklingen der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation repräsentieren und durch den Neutronendetektor (19) erfaßt werden,
d) Erzeugen von Intensitätssignalen, die den Veränderungen in der Intensität der Abklingsignale entsprechen,
e) Erstellen eines Modells des Abklingens der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation, das Größen aufweist, die sich exponentiell in Antwort auf die Effekte des Bohrlochs, der Formation und des Hintergrunds auf das Abklingen der Kernstrahlung, wie sie von dem Detektor (19) erfaßt wird, verändern,
f) Bilden von bewerteten Zeitpunkten des genannten Modells und der genannten Intensitätssignale,
g) Bilden eines Verhältnisses der Bohrlochamplituden komponente zur Formationsamplitudenkomponente der Intensitätssignale, abgeleitet von den genannten bewerteten Zeitpunkten,
h) Erzeugen eines Anfangssignals einer Formationsabklingkonstante aus Größen der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen des Modells und der Intensitätssignale,
i) Erzeugen eines bezüglich der Versetzung korrigierten Signals der Formationsabklingkonstante in Übereinstimmung mit einer Funktion des genannten Verhältnisses und des Anfangssignals der Formationsabklingkonstante, abgeleitet von Abklingsignalen, die in Bohrlochmodellen mit bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) aufgezeichnet wurden, und
j) Erstellen eines Bohrprofils, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe innerhalb der unterirdischen Formation, korrigiert um die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) als Funktion des genannten, hinsichtlich der Versetzung korrigierten Signals der Formationsabklingkonstante, das von geeichten Messungen in Bohrlochmodellen mit bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) gegenüber der Bohrlochwand (24) abgeleitet wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell des Abklingens der Kernstrahlung aus einer Summe von Exponentialgrößen wie folgt gebildet wird: f(t) = A₁e^-µ₁t + A₂e^-µ₂t + A₃e^-µ₃t,worin folgende Bedeutungen bestehen:
A₁ = Bohrlochamplitude
A₂ = Formationsamplitude
A₃ = Hintergrundamplitude
µ₁ = Bohrlochabklingkonstante
µ₂ = Formationsabklingkonstante
µ₃ = Hintergrundabklingkonstante

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die genannten bewerteten Zeitpunkte des Modells wie folgt gebildet werden:
und daß
b) die bewerteten Zeitpunkte der Intensitätssignale wie folgt gebildet werden: E[t_j] = Σt_iw_jif(t_i)/Σw_jif(t_i),worin folgende Bedeutungen vorliegen:
w_ji =
z_j = Abklingkonstante der Bewertungsfunktion
j = 1, 2, 3,
und daß
b) die bewerteten Zeitpunkte der Intensitätssignale wie folgt gebildet werden: worin N_i die Intensität der aufgezeichneten Daten bedeutet.

4. Verfahren zum Umwandeln von Signalen, die das Abklingen von Kernstrahlung in einer unterirdischen Formation repräsentieren, die ein Bohrloch umgibt, in ein Bohrprofil in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe innerhalb dieser unterirdischen Formation dargestellt ist, korrigiert um den Effekt der Versetzung des Detektors (19) gegenüber der Bohrlochwand (24), gekennzeichnet durch

a) Niederbringen eines Bohrlochwerkzeugs (10) mit einer Neutronenquelle (12) und einem Neutronendetektor (19) in das Bohrloch,
b) Bestrahlen der unterirdischen Formation mit Neutronen aus der Neutronenquelle (12), wenn das Bohrlochwerkzeug (10) die unterirdische Formation durchquert,
c) Auf zeichnen der Abklingsignale; welche das Abklingen der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation, wie sie von dem Neutronendetektor (19) erfaßt wird, repräsentieren,
d) Erzeugen von Intensitätssignalen, die den Veränderungen der Intensität der Abklingsignale entsprechen,
e) Erstellen eines Modells des Abklingens der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation, das drei Exponentialgrößen aufweist, die sich in Antwort auf die Effekte des Bohrlochs, der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen auf die Abklingsignale verändern, entsprechend der Beziehung: worin folgende Bedeutungen vorliegen:
µ₁ = Bohrlochabklingkonstante
µ₂ = Formationsabklingkonstante
µ₃ = Abklingkonstante des Hintergrunds thermischer Neutronen
A₁ = Bohrlochamplitude
A₂ = Formationsamplitude
A₃ = Amplitude des Hintergrunds thermischer Neutronen
t = Zeit,
f) Bestimmen des erwarteten Werts von bewerteten Modellzeitpunkten durch exponentielles Bewerten in Übereinstimmung mit dem dreiexponentiellen Modell der Stufe e) gemäß der Beziehung: worin folgende Bedeutungen bestehen,
z_j = Abklingkonstante der Bewertungsfunktion
t_a = Startzeit
t_b = Endzeit,
g) Bestimmen von bewerteten Zeitpunkten der genannten Intensitätssignale durch exponentielles Bewerten in Übereinstimmung mit dem dreiexponentiellen Modell der Stufe d) wie folgt: worin y(t) die Intensität bedeutet,
h) Gleichsetzen der bewerteten Modellzeitpunkte mit den genannten bewerteten Intensitätszeitpunkten: E[t_j(t_a, t_b)] = _j(t_a, t_b)
i) Verwenden der gleichgesetzten bewerteten Zeitpunkte des Modells und des Intensitätssignals der Stufe h) zur Bestimmung eines Signals des Verhältnisses R der Komponente der Bohrlochamplitude A₁ zur Komponente der Formationsamplitude A₂ des Intensitätssignals: R = A₁/A₂,
j) Bestimmen einer Anfangsformationsabklingkonstante µ₂ unter Verwendung von mindestens der zweiexponentiellen Größen der genannten gleichgesetzten Zeitpunkte des bewerteten Modells und des Intensitätssignals von der Stufe h), die den Effekten der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen zugeordnet werden können, und
k) Bestimmen einer bezüglich der Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante µ₂* die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) in Übereinstimmung mit einer Funktion f (µ₂,R), abgeleitet von Eichmessungen, die in Bohrlochmodellen bei bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Formation erhalten wurden: µ₂* = f(µ₂,R),und
l) Erstellen eines Bohrprofils der unterirdischen Formation, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe dargestellt ist, korrigiert um die Versetzung des Detektors (19) und der Bohrlochwand (24). als Funktion der bezüglich der Versetzung korrigierten Abklingkonstante µ₂*, die von geeichten Messungen in dem genannten Bohrlochmodell bei den erwähnten bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) abgeleitet wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe j) des Bestimmens der Anfangsformations abklingkonstante µ₂ durch Verwenden von allen drei Exponentialgrößen der genannten gleichgesetzten Zeitpunkte des bewerteten Modells und der Intensität, die den Effekten des Bohrlochs, der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen zugeordnet werden kann, durchgeführt wird.

6. Verfahren zum Umwandeln von Signalen, die das Abklingen von Kernstrahlung in einer unterirdischen Formation repräsentieren, die ein Bohrloch umgibt, in ein Bohrprofil, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe innerhalb der unterirdischen Formation dargestellt ist, korrigiert, um den Effekt der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24), gekennzeichnet durch

a) Niederbringen eines Bohrdatenwerkzeugs (10), das eine Neutronenquelle (12) und einen Neutronendetektor (19) aufweist, in das Bohrloch,
b) Bestrahlen der unterirdischen Formation mit Neutronen aus der Neutronenquelle (12), wenn das Bohrdaten werkzeug entlang der unterirdischen Formation hindurchgeführt wird,
c) Aufzeichnen der Abklingsignale, die das Abklingen der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation, wie sie von dem Neutronendetektor (19) erfaßt wird, repräsentieren,
d) Erzeugen von Intensitätssignalen, die den Veränderungen in der Intensität der genannten Abklingsignale entsprechen,
e) Erstellen eines Modells des Abklingens der Kernstrahlung in der unterirdischen Formation, das drei exponentielle Größen aufweist, die sich in Antwort auf die Effekte des Bohrlochs, die Formation und den Hintergrund thermischer Neutronen auf die genannten Messungen wie folgt verändern: worin die folgenden Bedeutungen bestehen:
µ₁ = Bohrlochabklingkonstante
µ₂ = Formationsabklingkonstante
µ₃ = Abklingkonstante des Hintergrunds thermischer Neutronen
A₁ = Bohrlochamplitude
A₂ = Formationsamplitude
A₃ = Amplitude des Hintergrunds thermischer Neutronen
n = 1, 2, . . ., N (gesonderte Zeitintervalle),
f) Bestimmen des erwarteten Werts der bewerteten Modellzeitpunkte durch exponentielles Bewerten in Übereinstimmung mit dem dreiexponentiellen Modell der Stufe e) wie folgt: worin die folgenden Bedeutungen bestehen:
z_j = Abklingkonstante der Bewertungsfunktion
n_a = Startzeit des gesonderten Intervalls
n_b = Endzeit des gesonderten Intervalls,
g) Bestimmen der bewerteten Zeitpunkte der genannten Intensitätssignale durch exponentielles Bewerten in Übereinstimmung mit dem dreiexponentiellen Modell der Stufe d) wie folgt: worin Y(n) gesonderte Daten bedeutet,
h) Gleichsetzen der bewerteten Modellzeitpunkte mit den bewerteten Intensitätszeitpunkten: E[n_j(n_a, n_b)] = _j(n_a, n_b),
i) Verwenden der gleichgesetzten Zeitpunkte des bewerteten Modells und der Intensität aus der Stufe
e) zur Bestimmung eines Signals des Verhältnisses R der Komponente der Bohrlochamplitude A₁ zur Komponente der Formationsamplitude A₂ des Intensitätssignals: R = A₁/A₂,
j) Bestimmen einer Anfangsformationsabklingkonstante µ2 unter Verwendung von mindestens der zweiexponentiellen Größen der genannten gleichgesetzten Zeitpunkte des bewerteten Modells und des Intensitätssignals von der Stufe h), die den Effekten der Formation und des Hintergrunds thermischer Neutronen zugeordnet werden können,
k) Bestimmen einer bezüglich der Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante µ₂* für die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) in Übereinstimmung mit einer Funktion f(µ₂,R), abgeleitet von Eichmessungen, die in Bohrlochmodellen bei bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Formation erhalten wurden: µ₂* = f(µ₂, R),und
l) Erstellen eines Bohrprofils der unterirdischen Formation, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe dargestellt ist, korrigiert um die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24), als Funktion der bezüglich der Versetzung korrigierten Abklingkonstante µ₂*, die von Eichmessungen in den Bohrlochmodellen bei bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) abgeleitet wurde.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe j) des Bestimmens der Anfangsformations abklingkonstante µ₂ unter Verwendung von allen drei Exponentialgrößen der gleichgesetzten Zeitpunkte des bewerteten Modells und des Intensitätssignals, die den Effekten des Bohrlochs, der Formation und dem Hintergrund thermischer Neutronen zugeordnet werden können, durchgeführt.

8. Vorrichtung zum Umwandeln von Abklingsignalen, die das Abklingen von Kernstrahlung in einer unterirdischen Formation repräsentieren, die ein Bohrloch umgibt, in ein Bohrprofil, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe innerhalb der Formation dargestellt ist, korrigiert, um den Effekt der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24), gekennzeichnet durch

a) ein Bohrdatenwerkzeug (10),
b) Mittel zum Hindurchführen des Bohrdatenwerkzeugs (10) durch das Bohrloch,
c) eine pulsierende Quelle (12) für schnelle Neutronen innerhalb des Bohrdatenwerkzeugs zum Bestrahlen der ein Bohrloch umgebenden Formation mit schnellen Neutronen,
d) mindestens eine Anordnung eines richtungsempfindlichen Strahlungsdetektors mit einem Neutronendetektor (19) zum Messen des Abklingens der Sekundärstrahlung, die durch die schnellen Neutronen erzeugt wird, welche von der bestrahlten Formation zu dem Bohrloch zurückkehren,
e) Mittel zum Positionieren der Strahlungsdetektor anordnung derart, daß sie die Oberfläche der Bohrlochwand (24) berührt und in eine solche Position ausgerichtet ist, daß der Neutronendetektor (19) an dem Berührungspunkt der Strahlungsdetektoranordnung mit der Bohrlochwand (24) der Neutronendetektor (19) eine maximale Richtungsempfindlichkeit gegenüber einer Strahlung aus der Formation aufweist und daß die Richtungsempfindlichkeit gegenüber einer Strahlung aus der Bohrlochflüssigkeit ein Minimum hat,
f) Mittel zum Erzeugen von Abklingsignalen, die für die Sekundärstrahlung repräsentativ ist, welche durch den Detektor gemessen wird, wenn das Bohrdatenwerkzeug (10) das Bohrloch durchquert,
g) Mittel zum Bilden einer Anfangsformations abklingkonstante aus mindestens einer Formations- und einer Hintergrundkomponente der genannten Abklingsignale,
h) Mittel zum Bilden eines Verhältnisses der Komponente der Bohrlochamplitude zur Komponente der Formationsamplitude der Abklingsignale,
i) Bildungsmittel für eine erste Funktion zum Bilden einer hinsichtlich einer Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante in Übereinstimmung mit einer Funktion des genannten Verhältnisses und der genannten Anfangsformationsabklingkonstante, um bei jeder Versetzung von der Bohrlochwand (24), die durch den Detektor (19) gefunden wird, wenn das Bohrdatenwerkzeug (10) das Bohrloch durchläuft, eine Korrektur vorzunehmen, und
j) Bildungsmittel für eine zweite Funktion zum Erstellen eines Bohrprofils, in dem die Beziehung zwischen der Porosität und der Tiefe innerhalb der Formation angegeben ist, korrigiert, um die Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) als Funktion der bezüglich der Versetzung korrigierten Formationsabklingkonstante, die von Messungen in Bohrlochmodellen mit bekannten Porositäten und Bedingungen der Versetzung des Detektors (19) von der Bohrlochwand (24) abgeleitet worden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Porositätsbohrprofil für irgendeine Bohrlochvergrößerung, die neben der Anordnung des Strahlungsdetektors auftritt, wenn das Bohrdatenwerkzeug (10) durch das Bohrloch hindurchläuft, bezüglich der Versetzung korrigiert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Porositätsbohrprofil für das Wegziehen der Anordnung des Strahlungsdetektors vom Kontakt mit der Oberfläche der Bohrlochwand (24), wenn das Bohrdatenwerkzeug (10) durch das Bohrloch hindurchgeführt wird, bezüglich einer Versetzung korrigiert ist.