DE60306928T2 - Vorrichtung und verfahren zum vermindern des verschleisses und des verschleissbezogenen fehlers in einem gerät zur bohrlochmessung während des bohrens - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum vermindern des verschleisses und des verschleissbezogenen fehlers in einem gerät zur bohrlochmessung während des bohrens Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf den Bereich zum Bohren von Bohrlöchern, während deren Bohrung gemessen wird (LWD – Logging-While-Drilling), und insbesondere auf eine Vorrichtung und Verfahren zum Minimieren der Messfehler bei LWD-Formationsdichtemessungen.
  • Die Dichte von Formationen, die von einem Bohrloch durchdrungen werden, wird bei vielen Aspekten der Erdölindustrie benutzt. Insbesondere wird die Formationsdichte mit Messungen anderer Formationseigenschaften kombiniert, um die Gassättigung, Lithologie, Porosität, die Dichte von Kohlenwasserstoffen in dem Formationsporenraum, die Eigenschaften von Schiefersanden und anderen interessierenden Parametern zu bestimmen.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Formationsdichte, die eine isotrope Gammastrahlenquelle und zwei Gammastrahlendetektoren aufweisen, sind bekannt, wobei darauf häufig als Doppelabstanddichtemessungen oder Gamma-Gammadichtemessungen Bezug genommen wird. Beispiele von Drahtleitungsgeräten mit dieser Technik ergeben sich aus den US-Patenten 3,202,822, 3,321,625, 3,846,631, 3,858,037, 3,864,569 und 4,628,202. Die Drahtleitungsvorrichtung ist normalerweise als Messgerät (Sonde) zum Fördern, vorzugsweise mit einem Mehrfachleiterkabel, längs eines Bohrlochs ausgebildet, wodurch die Formationsdichte als Funktion der Tiefe "gemessen" wird. Die Quelle und die beiden Detektoren sind gewöhnlich in einer Gelenkverbindungs-Polstervorrichtung mit einem Stützarm angeordnet. Der Stützarm legt an das Gelenkverbindungspolster eine Kraft an, um den Polsterkontakt mit der Wand des Bohrlochs zu maximieren. Die Sonde spricht primär auf die Strahlung an, die von der Quelle emittiert und durch die Formation in die Detektoren gestreut wird. Die Streureaktion ist hauptsächlich eine Compton-Streuung, und die Anzahl der Compton-Streuungskollisionen mit der Formation kann auf die Elektronendichte von Materialien in der Formation bezogen werden. Durch Sondenkalibriereinrichtungen kann ein Maß der Elektronendichte der Formation in Bezug zu der wahren Schüttdichte der Formation gesetzt werden.
  • Da die Dichtemessungstechnik mit Doppelabstand auf einem nuklearen Prozess beruht, ist der Messung ein statistischer Fehler zugeordnet. Bei der Messung gibt es auch einen nicht-statistischen Fehler. Obwohl das Gelenkverbindungspolster und der Stützarm dazu neigen, das Polster an der Bohrlochwand zu positionieren, ist der größte Quelle eines nicht-statistischen Fehlers im Allgemeinen der Position des Geräts in dem Bohrloch zugeordnet, worauf insgesamt als Abstandsfehler Bezug genommen wird. Hier bezieht sich der Abstand auf die Entfernung von der äußeren Oberfläche des Erfassungsabschnitts des Geräts zur Wand des Bohrlochs. Die Messwerte der beiden Detektoren werden in den bekannten Doppelabstand-Dichtesystemen unter Verwendung bekannter Algorithmen kombiniert, um den Abstandsfehler zu minimieren.
  • Die Doppelabstand-Dichtesysteme sind als ein LWD-System verfügbar. Wie bei der Bohrseilversion des Systems ergibt sich der dominante nicht-statistische Fehler, der bei den LWD-Formationsdichtemessungen entsteht, aus dem Geräteabstand. Bei bekannten LWD-Systemen – siehe 1 – sind die Quelle 201 und die beiden Detektoren 202, 203 auf einer Linie an einem axialen Schild 208 angeordnet, das im Wesentlichen den Durchmesser des Tiefenanschlags hat, so dass die Quelle 201 und die Detektoren 202, 203 und ihre zugehörigen Fenster 204 bis 206 sich in unmittelbarer Nähe der Wand 207 des Bohrlochs befinden. Siehe beispielsweise das US-Patent 5,091,644. Wenn der Schild während des Bohrens verschleißt, verschleißen auch die Kollimationsfenster, die gewöhnlich solchen Geräten zugeordnet sind, wodurch sich die Reaktion des Geräts ändert. Es gibt kein bekanntes Verfahren, das diesen Geräteverschleiß in Realzeit misst und korrigiert. Diese Fehler müssen in einer Laborumgebung herausgeeicht werden. Die heutige Bohrtechnologie verwendet hohe Drehgeschwindigkeiten, bohrt ein Messloch und verwendet sehr lange, durchgehende Bohrzeiträume. Der Geräteverschleiß kann in der Praxis nicht länger im Labor herausgeeicht werden, da während langer Bohrvorgänge die Messfehler aufgrund von Verschleiß übermäßig werden.
  • Die US 2002/0057210 offenbart ein Gerät zum Messen der Compton-Streuung in einer Untertageformation. Das Gerät hat eine rohrförmige Unteranordnung, die in ein Bohrloch an einem Bohrgestänge und an einem Einführgerät (RIT – Run-In-Tool) befördert werden kann, das in die rohrförmige Unteranordnung nach dem Platzieren der Unteranordnung in dem Bohrloch eingebracht wird. Das RIT hat eine γ-Strahlenquelle sowie Detektoren und ist für die Ausführung von Formationsmessungen durch Schlitze ausgelegt, die in der Unteranordnung vorgese hen sind. Die unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Anmeldung sind ausgehend von der US 2002/0057210 gekennzeichnet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Ausführung einer Dichtemessung bereitgestellt, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wie es im Anspruch 8 beansprucht ist.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der bevorzugten Ausgestaltung überwinden die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik, indem die Quelle und der Detektor in einem Geräteabschnitt angeordnet werden, der im Wesentlichen vor einem solchen Verschleiß geschützt ist.
  • Die bevorzugte Ausführung zieht ein Dichtemessgerät in Betracht, das eine Quelle und Detektoren aufweist, die in geeigneter Weise angeordnet sind, um den verschleißbezogenen Fehler bei der Dichtemessung zu minimieren.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Gerät zur Ausführung von Dichtemessungen einer Formation, die ein Bohrloch umgibt, vorgestellt, wobei das Gerät ein Schwerstangengehäuse aufweist, das an einem Bohrrohrstrang befördert wird. Das Gehäuse hat wenigstens einen ersten Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser und wenigstens einen Messabschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser, der in der Nähe des wenigstens einen ersten Abschnitts angeordnet ist. Der zweite Außendurchmesser ist kleiner als der erste Außendurchmesser. In dem Messabschnitt des Gehäuses ist eine radioaktive Quelle angeordnet. In dem Messabschnitt und im Abstand von der radioaktiven Quelle sind wenigstens zwei Detektoren so positioniert, dass sie die Strahlung erfassen, die aus den Gammastrahlen resultiert, die von der Quelle emittiert werden.
  • Ebenfalls offenbart ist ein Verfahren zum Minimieren des verschleißbezogenen Fehlers in einem die Dichte während des Bohrens messenden Gerät in einem Bohrloch, wobei bei dem Verfahren ein Gerät bereitgestellt wird, das wenigstens einen verschleißfesten Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser hat, der sich in der Nähe eines Messabschnitts mit einem zweiten Außendurchmesser befindet, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser, wobei Messungen während des Bohrens mit einer radioaktiven Quelle und wenigstens zwei Detektoren ausgeführt werden, die in dem Messabschnitt mit kleinerem Durchmesser angeordnet sind.
  • Es werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielsweise und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine schematische Darstellung eines zum Stand der Technik gehörenden Dichtemessgeräts ist,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Bohrsystems gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Dichtemessgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Dichtemessgeräts gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
  • 5 eine schematische Darstellung eines Dichtemessgeräts gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und
  • 6 eine schematische Darstellung eines Dichtemessgeräts gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 zeigt schematisch ein Bohrsystem 10 mit einer Bohrlochanordnung, die ein Bohrlochsensorsystem enthält, und mit den Übertagevorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, hat das System 10 einen herkömmlichen Bohrturm 11, der auf einer Bohrbühne 12 aufgerichtet ist, die einen Drehtisch 14 trägt, der von einem Hauptantrieb (nicht gezeigt) mit einer gewünschten Drehzahl gedreht wird. Ein Bohrstrang 20, der einen Bohrrohrabschnitt 22 aufweist, erstreckt sich von dem Drehtisch 14 aus nach unten in ein Bohrloch 26. Ein am Bohrlochende des Bohrstrangs befestigter Bohrmeißel 50 zerkleinert die geologischen Formationen, wenn er gedreht wird. Der Bohrstrang 20 ist mit einem Hebewerk 30 über eine Mitnehmerstangenverbindung 21, einen Drehkopf 28 und ein Drahtseil 29 über ein System von Scheiben (nicht gezeigt) verbunden. Während der Bohrvorgänge wird das Hebewerk 30 so betätigt, dass es das Gewicht am Bohrkopf und die Eindringrate des Bohrstrangs 20 in das Bohrloch 26 steuert. Die Arbeitsweise des Hebewerk ist bekannt und wird deshalb im Einzelnen hier nicht beschrieben. Alternativ kann ein Wickelrohrsystem (nicht gezeigt), wie es bekannt ist, verwendet werden, um Geräte in das Bohrloch zu fördern.
  • Während der Bohrvorgänge wird ein geeignetes Bohrfluid (auf das gewöhnlich als "Spülflüssigkeit" Bezug genommen wird) 31 aus einer Spülflüssigkeitsgrube 32 unter Druck durch den Bohrstrang 20 durch eine Spülflüssigkeitspumpe 34 umgewälzt. Das Bohrfluid 31 geht von der Spülflüssigkeitspumpe 34 aus in den Bohrstrang 20 über einen Druckregler 36, eine Fluidleitung 38 und die Mitnehmerstangenverbindung 21. Das Bohrfluid wird an der Bohrlochsohle 51 durch eine Öffnung in dem Bohrkopf 50 abgeführt. Das Bohrfluid zirkuliert im Bohrloch nach oben durch den Ringraum 27 zwischen dem Bohrstrang 20 und dem Bohrloch 26 und wird in die Spülflüssigkeitsgrube 32 über eine Rückführleitung 35 abgegeben. Vorzugsweise sind verschiedene Sensoren (nicht gezeigt) in geeigneter Weise an der Oberfläche nach bekannten Verfahren verteilt, um Information über verschiedene, auf das Bohren bezogene Parameter zu liefern, beispielsweise den Fluiddurchsatz, das Gewicht am Meißel, die Hakenlast usw.
  • Von den Sensoren und Vorrichtungen im Bohrloch empfängt eine Übertage-Steuereinheit 40 Signale über einen Sensor 43, der in der Fluidleitung 38 angeordnet ist, und verarbeitet solche Signale in Übereinstimmung mit programmierten Instruktionen, die für die Übertage-Steuereinheit bereitgestellt werden. Die Übertage-Steuereinheit zeigt gewünschte Bohrparameter und andere Informationen auf einer Anzeige/einem Monitor 42 an, wobei die Informationen von einer Bedienungsperson zur Steuerung der Bohrvorgänge verwendet werden. Die Übertage-Steuereinheit 40 enthält einen Rechner, einen Speicher zum Speichern von Daten, ein Datenaufzeichnungsgerät und andere Periphergeräte. Die Übertagesteuereinheit 40 schließt auch Modelle und Prozessdaten entsprechend programmierter Instruktionen ein und reagiert auf Nutzerbefehle, die durch eine geeignete Einrichtung, wie eine Tastatur, eingegeben werden. Die Steuereinheit 40 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie Alarme 44 gibt, wenn sich bestimmte unsichere oder unerwünschte Betriebsbedingungen einstellen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung ist die Bohrlochunteranordnung 59 (auf die auch als Bohrloch-Sohlenanordnung oder "BHA" – Bottom Hole Assembly – Bezug genommen wird), die verschiedene Sensoren und MWD-Vorrichtungen enthält, um Informationen über die Formation und Bohrloch-Bohrparameter bereitzustellen, zwischen dem Bohrmeißel 50 und das Bohrrohr 22 eingekoppelt. Die Bohrlochanordnung 59 ist im Aufbau modular dadurch, dass die verschiedenen Vorrichtungen miteinander verbundene Abschnitte sind.
  • Gemäß 2 enthält die BHA 59 vorzugsweise Bohrlochsensoren und Vorrichtungen zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Oberflächensensoren zur Messung interessierender Bohrlochparameter. Zu solchen Vorrichtungen gehören, jedoch ohne Begrenzung, eine Vorrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands der Formation in der Nähe des Bohrmeißels, eine Gammastrahlenvorrichtung zum Messen der natürlichen Gammastrahlen-Emissionsstärke der Formation, Vorrichtungen zum Bestimmnen der Neigung und des Azimuts des Bohrstrangs sowie eine nukleare Vorrichtung 125 zum Messen der Formationsdichte.
  • Die vorstehend erwähnten Vorrichtungen übertragen Daten an das Bohrloch-Telemetriesystem 72, das seinerseits die Sensordaten am Bohrloch nach oben zur Übertage-Steuereinheit 40 überträgt. Die vorliegende Erfindung benutzt vorzugsweise eine Spülflüssigkeitsimpuls-Telemetrietechnik zur Übermittlung von Daten von den Bohrlochsensoren und Vorrichtungen während der Bohrvorgänge. Ein in der Spülflüssigkeitszuführleitung 38 angeordneter Wandler 43 erfasst die Spülflüssigkeitsimpulse, die den Daten entsprechen, die von der Bohrlochtelemetrie 72 übertragen werden. Der Wandler 43 erzeugt ansprechend auf Spülflüssigkeitsdruckänderungen elektrische Signale und überträgt diese Signale über einen Leiter 45 zur Übertagesteuereinheit 40. Für die Zwecke dieser Erfindung können auch andere Telemetrietechniken Verwendung finden, beispielsweise elektromagnetische und akustische oder andere geeignete Verfahren.
  • In 3 sind schematisch die Grundbauelemente eines Gammastrahlen-Dichtemessgeräts 110 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Gerät 110 hat ein Schwerstangengehäuse 105, das eine Gammastrahlenquelle 112 und zwei beabstandete Gammastrahlen-Detektoranordnungen 114 und 116 enthält. Alle drei Komponenten sind im Wesentlichen nacheinander auf einer einzigen Achse angeordnet, die parallel zur Achse des Geräts ist. Auf den Detektor 114, der sich der Gammastrahlenquelle am nächs ten befindet, wird als "Kurzdistanzdetektor" Bezug genommen, während auf den am weitesten weg befindlichen 116 als "Langdistanzdetektor" Bezug genommen wird. Die beiden Gammastrahlen-Detektoranordnungen verwenden einen Natriumiodidkristall und eine Glasphotozelle. Die Gammastrahlenabschirmung befindet sich zwischen den Detektoranordnungen 114, 116 und der Quelle 112. Sowohl von den Detektoranordnungen als auch der Quelle aus öffnen sich zur Formation Fenster 121, 122 und 123. Die Fenster 121 bis 123 haben ein Abschirmmaterial 120, wie Wolfram, um die Strahlung, wenn sie durch die Fenster hindurchgeht, zu kollimieren.
  • An dem Schwerstangengehäuse 105 ist auf einer Seite des Messabschnitts 150 eine Schwerstangenführung 138 befestigt. Die Schwerstangenführung 138 hat einen größeren Durchmesser als der Messabschnitt 150 und bildet eine Kontaktverschleißfläche an der Wand des Bohrlochs 26. Der Durchmesser der Schwerstangenführung 138 kann von etwa 1/16 Zoll (1,58 mm) bis etwa 1/2 Zoll (12,7 mm) größer als der Durchmesser des Messabschnitts 150 sein. Die Schwerstangenführung hat mehrere Schilde, wie sie beim Stand der Technik üblich sind, die angeordnet sind, damit es möglich ist, dass die Spülflüssigkeit nach oben in den Ringraum gehen kann. Die Schilde können in der Axialrichtung gerade oder alternativ wendelförmig um den Durchmesser des Schwerstangengehäuses herum verlaufen. Die Schilde sind auf der Oberfläche mit einem Material mit erhöhtem Verschleißwiderstand beschichtet, beispielsweise Wolframcarbid oder einem anderen geeigneten verschleißfesten Material. Auf der anderen Seite des Messabschnitts 150 weg von der Schwerstangenführung 138 ist ein Verschleißpolster 140 aus verschleißfestem Material angeordnet, das ebenfalls einen größeren Durchmesser als der Messabschnitt 150 hat. Die Kombination der größeren Durchmesser an der Schwerstangenführung 138 und am Verschleißpolster 140 wirken dahingehend, dass ein Kontakt zwischen dem Messabschnitt 150 und der Formation 101 im Wesentlichen verhindert wird. Dies unterbindet einen Verschleiß der Quellen- und Detektorfenster sowie der Abschirmung und schließt im Wesentlichen Fehler aus, die durch diese Faktoren verursacht werden. Als Folge ist in dem Abstandsbereich zwischen der Formation und den Detektoranordnungen und der Quelle eine Schicht des Bohrfluids (Spülflüssigkeit) vorhanden.
  • Das Gerät 110 wird dadurch in Betrieb genommen, dass es mit einer abgedichteten chemischen Quelle (typischerweise Cäsium 137) beladen und in eine Formation abgesenkt wird. Von der Quelle werden kontinuierlich Gammastrahlen emittiert und pflanzen sich nach außen in die Formation 101 fort.
  • Das Streuen und die Absorption der Gammastrahlen bei den Energien, wie sie in den Dichtemessgeräten verwendet werden, dominieren zwei physikalische Prozesse. Es sind die Compton-Streuung und die photoelektrische Absorption. Der makroskopische Compton-Streuungsquerschnitt (d.h. die Wahrscheinlichkeit der Streuung während des Durchgangs durch eine gegebene Materialdicke) ist proportional zur Elektronendichte in der Formation und ist schwach abhängig von der Energie des einfallenden Gammastrahls (er fällt ziemlich langsam mit zunehmender Energie). Da die Elektronendichte für die meisten Formationen in etwa proportional zu der Schüttdichte ist, ist der Compton-Querschnitt proportional zur Dichte der Formation. Im Gegensatz zum Compton-Querschnitt ist der photoelektrische Querschnitt von der Energie der einfallenden Gammastrahlen und von den Materialien in der Formation (der Lithologie) stark abhängig.
  • Die Formationsdichte wird durch Messen der Dämpfung der Gammastrahlen durch die Formation hindurch bestimmt. Die Abschirmung in dem Gerät minimiert den Gammastrahlenfluss gerade durch das Gerät. Dieser Fluss kann als Hintergrundrauschen für das Formationssignal gesehen werden. Die Fenster 121 bis 123 erhöhen die Anzahl der Gammastrahlen, die von der Quelle zur Formation und von der Formation zu den Detektoren gehen. Die Schicht der Spülflüssigkeit 130 zwischen dem Durchmesser des Messabschnitts 150 und der Formation wird durch Verwendung eines "Rippen"-Algorithmus, der bekannt ist, kompensiert.
  • Die Kompensation für den Spülflüssigkeitsabstand 130 wird gewöhnlich durch die Verwendung von zwei Detektoren erreicht, eines Kurzdistanz- und eines Langdistanzdetektors. Da die Gammastrahlen bis zum Erreichen des Langdistanzdetektors durch mehr Formation durchgehen als bis zum Erreichen des Kurzdistanzdetektors, zeigt der Langdistanzdetektor eine beträchtlich größere Zählratenänderung für eine gegebene Änderung der Formationsdichte. Dies ermöglicht die Kompensation durch Verwendung der beiden Detektorreaktionen und eines "Rippen"-Algorithmus, der bekannt ist. Die Rippenfunktion ermöglicht die Berechnung der Kompensation (die gleich der Differenz zwischen der wahren und der gemessenen Langdistanzdichte sein sollte) als Funktion der Differenz zwischen der Kurzdistanzdichte und der Langdistanzdichte. Jeder Verschleiß an den Quellen- und Detektorfenstern oder irgendeine Verringerung der Abschirmungsdicke aufgrund von Verschleiß verursacht einen zusätzlichen Fehler, der durch die bekannten Techniken nicht berücksichtigt werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform, siehe 4, hat das Formationsdichte-Messgerät ein Schwerstangengehäuse 405 mit einer Schwerstangenführung 438, die Mehrfachschilde 439 aufweist, die an einem Ende eines Messabschnitts 450 angeordnet sind, wobei der Außendurchmesser der Schwerstangenführungsschilde 439 um den gleichen Bereich, wie vorstehend erwähnt, größer ist als der Durchmesser des Messabschnitts 450. Die Schwerstangenführung 438 ist an dem Gehäuse 405 durch eine Arretiermutter 437 arretiert. Alternativ kann die Schwerstangenführung in einem Stück spanabhebend an dem Gehäuse ausgebildet sein, eine Presssitzhülse, eine Schrumpfsitzhülse oder eine Hülse sein, die an dem Gehäuse 405 unter Verwendung bekannter Techniken angeschweißt ist. An dem distalen Ende des Messabschnitts 450 befindet sich ein Verschleißpolster 440. Die Schwerstangenführung 438 und das Verschleißpolster 440 wirken so, dass ein Kontakt mit der Bohrlochwand (nicht gezeigt) verhindert wird, um einen Verschleiß an der Abdeckung 445 zu verhindern. In dem Gehäuse 405 wird ein Hohlraum (nicht gezeigt) gebildet, um die vorstehend beschriebene Quelle und die Detektoren anbringen zu können. Die Abdeckung 445 deckt und dichtet die Quelle und die Detektoren ab und enthält das Quellenfenster 421, das Kurzdistanz-Detektorfenster 422 und das Langdistanz-Detektorfenster 423 zusammen mit einer geeigneten Kollimationsabschirmung, wie vorher beschrieben. Im Wesentlichen in fluchtender Ausrichtung zu der Gammaquelle und den Detektoren ist ein akustischer Sensor 460 angebracht, der die Entfernung zur Bohrlochwand misst. Die Entfernungsmessung gibt eine Anzeige für die Abstandsdistanz von der Abdeckung 445 zur Bohrlochwand zur Verwendung bei der Abstandskompensation. In dem Messgerät 400 sind eine geeignete Schaltung, Leistung und Verarbeitungsfähigkeit, wie sie im Stand der Technik üblich sind, für die Verarbeitung der Gammadichte-Erfassungsmessungen enthalten. Ein Prozessor (nicht gezeigt) wirkt entsprechend den programmierten Instruktionen, die in das Gerät zur Ausführung der geeigneten Korrekturen heruntergeladen sind.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform – siehe 5 – haben die Gammaquelle und die Sensoren (nicht gezeigt) Sensorfenster 521 bis 523, die sich zwischen den Schwerstangenführungsschilden 538 befinden. Die Schilde 538 haben einen Außendurchmesser, der um den vorher beschriebenen Bereich größer ist als der Durchmesser des Messabschnitts 505. Die Positionierung der Sensoren zwischen den Schilden 538 bietet Schutz gegen Verschleiß an dem Messabschnitt und sorgt für den Extra-Vorteil der Reduzierung der Gerätelänge.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform – siehe 6 – haben die Gammaquelle und die Sensoren (nicht gezeigt) Sensorfenster 621 bis 623, die in unmittelbarer Nähe einer Schwerstangenführung 638 angeordnet sind, die Schilde 639 aufweist. Die Schilde 639 haben einen Außendurchmesser, der um den vorher beschriebenen Bereich größer ist als der Durchmesser des Messabschnitts 605. Die Positionierung der Sensoren nahe an der Schwerstangenführung sorgt für einen Schutz des Messabschnitts.

Claims (16)

  1. Gerät zur Ausführung von Dichtemessungen einer Formation, die ein Bohrloch umgibt, gekennzeichnet durch – ein Schwerstangengehäuse (105; 405), das für einen Transport an einem Bohrrohrstrang (22) angeordnet ist und wenigstens einen ersten Abschnitt (138; 438; 538; 638) mit einem ersten Durchmesser und wenigstens einen Messabschnitt (150; 450) mit einem zweiten Außendurchmesser in der Nähe des wenigstens einen ersten Abschnitts (138, 438; 538; 638) hat, wobei der zweite Außendurchmesser kleiner als der erste Außendurchmesser ist, – eine radiaktive Quelle (112; 421), die in einer Wand des Messabschnitts (150; 450) des Schwerstangengehäuses (105; 405) angeordnet ist, und – wenigstens zwei Detektoren (114; 116), die in der Wand des Messabschnitts (150; 450) im Abstand von der radioaktiven Quelle (112; 421) und zum Messen der Strahlung angeordnet sind, die sich aus den Gammastrahlen ergibt, die von der Quelle (112; 421) emittiert werden.
  2. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem die Differenz zwischen dem ersten Außendurchmesser und dem zweiten Außendurchmesser zwischen etwa 1/16 Zoll (1,59 mm) und etwa 1/2 Zoll (12,7 mm) liegt.
  3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Bohrrohrstrang (22) ein Gestängestrang oder ein Wickelrohrstrang ist.
  4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem der wenigstens eine erste Abschnitt (138; 438; 538; 638) eine Schwerstangenführung ist.
  5. Gerät nach einem vorhergehenden Anspruch, welches weiterhin ein Verschleißband (140; 440) aufweist, das von dem wenigstens einen ersten Abschnitt (138, 438) im Abstand angeordnet ist.
  6. Gerät nach Anspruch 4, bei welchem die wenigstens eine Schwerstangenführung wenigstens eines der folgenden Bauteile ist, nämlich eine Hülse, die auf dem Schwerstangengehäuse verschiebbar ist und von einer Arretiermutter gehalten wird, ein Schrumpfsitzstabilisator, ein Presssitzstabilisator und eine Schwerstangenführung, die einstückig in das Gehäuse geformt ist.
  7. Gerät nach Anspruch 4, bei welchem die Schwerstangenführung wenigstens zwei im Wesentlichen axial fluchtend ausgerichtete Schilde (538) aufweist, die einstückig in das Gehäuse geformt sind, wobei die radioaktive Quelle und die wenigstens zwei Detektoren zwischen zwei der wenigstens zwei Schilde (538) angebracht sind.
  8. Verfahren zum Minimieren des verschleißbezogenen Fehlers in einem die Dichte während des Bohrens messenden Gerät in einem Bohrloch, gekennzeichnet durch: – Bereitstellen eines Geräts, das ein Schwerstangengehäuse (105; 405) aufweist, welches wenigstens einen ersten verschleißfesten Abschnitt (135; 438; 538; 638) mit einem ersten Außendurchmesser in der Nähe eines Messabschnitts (150; 450) mit einem zweiten Außendurchmesser hat, der kleiner als der erste Außendurchmesser ist, und – Vornehmen von Messungen während des Bohrens mit einer radioaktiven Quelle (112, 421) und wenigstens zwei Detektoren (114, 116), die in einer Wand des Messabschnitts (150; 450) angeordnet sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, welches weiterhin das Ausführen einer akustischen Messung einer Entfernung von einer Wand des Bohrlochs zu einer Außenfläche des Geräts aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, welches weiterhin das Kombinieren der Entfernungsmessung mit dem akustischen Gerät und der wenigstens zwei Detektormessungen aufweist, um eine kompensierte Formationsdichtemessung zu erzeugen.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei welchem die Differenz zwischen dem ersten Außendurchmesser und dem zweiten Außendurchmesser zwischen etwa 1/16 Zoll (1,59 mm) und etwa 1/2 Zoll (12,7 mm) liegt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, welches weiterhin das Transportieren des Dichtemessgeräts in das Bohrloch an wenigstens einem Gestängestrang oder einem Wickelrohrstrang aufweist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei welchem der wenigstens eine erste Abschnitt (138; 438; 538; 638) eine Schwerstangenführung ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, welches weiterhin das Bereitstellen eines Verschleißbandes (140; 440) aufweist, das im Abstand von dem wenigstens einen ersten Abschnitt (138, 438) angeordnet ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die wenigstens eine Schwerstangenführung wenigstens eines der folgenden Bauteile ist, nämlich eine Hülse, die auf dem Schwerstangengehäuse verschiebbar ist und von einer Arretiermutter gehalten wird, ein Schrumpfsitzstabilisator, ein Presssitzstabilisator und eine Schwerstangenführung, die einstückig in das Gehäuse geformt ist.
  16. Gerät nach Anspruch 13, bei welchem die Schwerstangenführung wenigstens zwei im Wesentlichen axial fluchtend ausgerichtete Schilde (538) aufweist, die einstückig in das Gehäuse geformt sind, wobei die radioaktive Quelle und die wenigstens zwei Detektoren zwischen zwei der wenigstens zwei Schilde (538) angebracht sind.
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