DK154585B - Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation - Google Patents

Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation Download PDF

Info

Publication number
DK154585B
DK154585B DK517274AA DK517274A DK154585B DK 154585 B DK154585 B DK 154585B DK 517274A A DK517274A A DK 517274AA DK 517274 A DK517274 A DK 517274A DK 154585 B DK154585 B DK 154585B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
mev
windows
spectrum
elements
pulses
Prior art date
Application number
DK517274AA
Other languages
English (en)
Other versions
DK154585C (da
DK517274A (da
Inventor
Philippe Chevalier
Bronislav Seeman
Original Assignee
Schlumberger Prospection
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schlumberger Prospection filed Critical Schlumberger Prospection
Publication of DK517274A publication Critical patent/DK517274A/da
Publication of DK154585B publication Critical patent/DK154585B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK154585C publication Critical patent/DK154585C/da

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/04Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
    • G01V5/06Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging for detecting naturally radioactive minerals

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

DK 154585 B
Den foreliggende opfindelse angår det spektrometriske studium af den naturlige radioaktivitet af geologiske formationer, som gennemskæres af et borehul. Opfindelsen vedrører navnlig en fremgangsmåde og et apparat til at gøre det muligt ved spektral-analyse af impulserne, som afgives af en detektor for gammastrålingen, som udsendes af en formation, at vurdere indholdet i formationen af kalium, grundstoffer af uranfamilien og grundstoffer af thoriumfamilien. Disse indhold, der for simpelhedens skyld i det følgende benævnes K-,U- og Th-indhold, udgør som bekendt (se f.eks. artiklen af Adams og Weaver "Thorium-to-uranium ratios as indicators of sedimentary processes: Example of concept of geochemical facies" Bull. Am. Assoc. Petrol. Geologists, vol. 42, p. 387-43o, 1958) meget værdifuld information, der er karakteristisk for informationen og gør det muligt ikke kun at foretage korrelationer fra borehul til borehul, men også - hvilket er af betydelig værdi - at bestemme beskaffenheden og i stor udstrækning også sammensætningen af formationen.
Der er et kendt apparat (se artikel af Lock og Hoyer "Natural gamma-ray spectral logging" 1971 - SPWLA Symposium Transactions), som måler tællehastighederne af gammastråler, der detekteres i tre vinduer, der er centreret om energierne 1,46, 1,76 og 2,62 MeV svarende henholdsvis til de fotoelektriske spidser af kalium 4o, vismuth 214 (datter af uran 238) og af thallium 2o8 (datter af thorium 232). Disse vinduer har bredder, der svarer til _lo% af energien af spidserne. De tre malte tællehastigheder betragtes som værende repræsentative for K-,U- og Th-indholdet af formationerne.
Et sådant apparat har den dobbelte ulempe, at den udfører vurderingen af K-,U- og Th-indholdet med en temmelig lav statistisk nøjagtighed og en relativt høj systematisk fejl. Hvert grundstof bliver i virkeligheden identificeret og målt ved hjælp af en enkelt spids (fotoelektrisk spids svarende til den totale absorption af strålingen af detektorens scintillator), hvorimod dette grundstof i virkeligheden er ansvarligt for et spektrum, som udviser godt bestemte egenskaber (Compton bølgefront), der i realiteten danner dets signatur. Det ses således let, at en vigtig del af denne signatur går tabt ved at koncentrere sig om en enkelt spids. Den statistiske nøjagtighed med hensyn til vurderingen af K-,U- og Th-indholdet er følgelig temmelig ringe.
Det skal endvidere ikke glemmes, at de fuldstændige signaturer for de tre grundstoffer er intimt blandet i spektret af impulserne, som afgives af detektoren, og at hvert område af dette spektrum faktisk er mere eller mindre påvirket af disse tre grundstoffer. Det er således åben- i i _ i 1 i 1_ i L _ i- *1 1 .U . mJ_ J «»I. m J am 4 ΛΤ Tr·? C Λ\1¥) 2 ! DK 154585 B i systematisk fejl.
Ifølge en anden kendt fremgangsmåde (se artiklen af R.N. Keil og B. Rajewsky "Bestimmung des Gehalts an naturlich radioaktiven Nukliden im Boden und in Baumaterialien mitteis Gammastrahlen Spektro-metrie" - Atompraxis, vol. 14, nr. 9/lo - P. 421-426 - 1968) anvendes også tre vinduer, der er centreret om energierne henholdsvis 1,46, 1,76 og 2,62 MeV, men hvert indhold beregnes derpå ud fra de tre målte tæl1ehastigheder.
Hvis denne fremgangsmåde gør det muligt at eliminere den systematiske fejl i det foran omhandlede apparat, har den stadig en lav statistisk nøjagtighed, idet kun en del af impulserne, som frembringes af detektoren, anvendes til målingen. Specielt ses der bort fra den del af spektret, som svarer til energier lavere end 1,3 MeV og energier svarende til området 2-2,5 MeV. Desuden er en sådan begrænsning tilsigtet og svarer til de to følgende forlangender: at undgå de områder af spektret, hvor spidserne ikke er tilstrækkeligt adskilt fra hinanden, at give afkald på lavenergidelen af spektret, hvor forholdet mellem spidsarealet og baggrundsstøjarealet er relativt lille.
Fra USA patentskrift nr. 3.638.000 kendes en fremgangsmåde til beregning af n mængder af radioaktive elementer ud fra n tællehastigheder og m detekteringskoefficienter, således at specielt koncentrationerne af K,U og Th er givet som løsninger af et lineært 3x3 system, som indbefatter kombinationer af tællinger i tre amplitudevinduer og detekteringskoefficienter, hvorved én værdi af hver koncentration kan bestemmes.
Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde, som muliggør en vurdering af K-,U- og Th-indholdet af en information, som medfører en bedre statistisk nøjagtighed end de kendte fremgangsmåder .
Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til frembringelse af en registrering af koncentrationerne af naturlige radioaktive elementer, dvs. af kalium, grundstoffer af uranfamilien og grundstoffer af tho-riumfamilien,i en geologisk formation, som et borehul går igennem» hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: detektering af de naturlige gammastråler, som frembringes af formationen, og frembringelse af impulser, hvis amplituder står i et proportionalt forhold til energien af gammastrålerne, måling af tællehastighederne for impulserne indenfor tre amplitudevinduer svarende til spektrumvinduer, der indeholder de karakteristiske energispidser henholdsvis 1,46, 1,76 og 2,62 MeV af de radio-.
3
DK 154585 B
aktive elementer, beregning af hver koncentration ud fra de tre tællehastigheder kombineret med tre grupper af tre detekteringskoefficienter, hvor hver gruppe står i relation til et givet spektrumvindue, og hver koefficient i hver gruppe står i relation til et givet radioaktivt element.
optegning i forhold til dybden af hver således beregnet koncentration af radioaktive elementer,og det for fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelige er,at de tre amplitudevinduer er i det mindste i del væsentlige op til hinanden stødende, og at fremgangsmåden desuden omfatter følgende trin, måling af tællehastighederne af impulser, hvis amplituder ligger indenfor to ekstra amplitudevinduer svarende til to brede energibånd af spektret i det væsentlige beliggende mellem o,l og 1,1 MeV, og bestemmelse af de tre koncentrationer ved løsning af et system af fem ligninger, som udtrykker de fem tællehastigheder som funktioner af de radioaktive elementer kombineret med fem grupper af tre detekteringskoefficienter',hvor hver gruppe står i relation til et givet spektrumvindue, og hver koefficient i hver gruppe står i relation til et givet radioaktivt element.
Der anvendes således fem vinduer og fem tællinger, og der er fem ligninger til rådighed for bestemmelse af kun tre ubekendte, koncentrationerne af K,U og Th. Ved anvendelse af de angivne fem op til hinanden stødende amplitudevinduer opnås en forbedret målenøjagtighed, dels fordi der anvendes et stort spektrum, hvorved tællingerne bliver større, så at de statistiske fejl bliver mindre, og dels fordi koncentrationerne af de radioaktive elementer er overbestemte ubekendte, så at en middelkoncentration kan udvælges,som er mindre påvirket af målefejlene I modsætning til hvad der er tilfældet ved den kendte teknik, afviser fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke at tage hensyn til impulserne af lavenergidelen af spektret og heller ikke til impulserne svarende til de overfyldte zoner, men ønsker at drage fordel af den kvasitotalitet af dataene, som opsamles på udgangen af detektoren.
Valget af denne løsning, som udtrykkeligt har været forkastet indtil nu, har muliggjort en vurdering af K-,U- og Th-indholdet med en statistisk nøjagtighed, der virkelig er højere end den, der opnås med de tidligere fremgangsmåder. Forøgelsen i nøjagtighed er meget væsentlig, fordi den bl.a. gør det muligt umiddelbart at skelne ler fra mica uden som i den kendte teknik at skulle anvende tolkningsmetoder med anvendelse af flere slags målinger.
Der skal nu henvises til fig. 1, hvor der er vist et eksempel på spektret for den naturlige gammaradioaktivitet af en formation. De - _ . . . Μ β · . ... _ _ _ .
4
DK 154585 B
totale absorptionsspidser, svarer til: energien 1,46 MeV for kaliumbidraget, energierne 1,76, o,61 og 1,35 MeV for bidraget af grundstofferne i uranfamilien, energierne 2,62, 2,2, o,9 og o,25 MeV for bidraget af grundstofferne af thoriumfamilien.
Der skal straks lægges vægt på det forhold, at formen af et sådant spektrum, navnlig størrelsen af dets spidser, afhænger i stor udstrækning af beskaffenheden og af størrelsen af den anvendte scintillator. Naturligvis er beliggenheden af spidserne den samme uden hensyn til scintillatoren. Endvidere danner metalkappen, som er nødvendig i en sonde til at sikre beskyttelse af scintillatoren, en skærm, som forhindrer detektering af partikler med energier lavere end ca. o,15 MeV.
Hvad angår den måde, hvorpå spektret i virkeligheden opløses, skal det understreges, at det for det første afhænger af den anvendte detektor. For det udførte apparat, der arbejder med en thallium-aktiveret natriumiodidscintiilator, viste det sig fordelagtigt at opløse spektret i fem vinduer, der,som vist i fig. 1,svarer til følgende fem energibånd:
o,15 - o,5 MeV o,5 - 1,1 MeV
1,1 - 1,6 MeV
1,6 - 2 MeV
2 - 3 MeV
Denne opløsning har vist sig at være den, der med den anvendte scintillator muliggør den bedst mulige vurdering af [κ]-, [ϋ] - og [τΐι] -indholdet af en formation,men også den højst mulige ufølsomhed af målingerne overfor forstærkningsvariationer. En sådan opløsning kunne modificeres, hvis der blev anvendt en scintillator af en anden type eller en anden form, eller f.eks. en massiv lithium-kompenseret germanium-eller cadmium-telluriddetektor.
Opfindelsen angår endvidere et registreringsapparat til bestemmelse af koncentrationerne af naturlige radioaktive elementer,dvs. af kalium, grundstoffer af uranfamilien og grundstoffer af thoriumfamilien, i en geologisk formation, som et borehul går igennem, hvilket apparat omfatter:
Detekteringsorganer anbragt i en sonde til detektering af de naturlige gammastråler, som frembringes af formationerne, og frembringelse af analoge impulser, hvis amplituder er proportionale med energien af Gammastrålerne, 5
DK 154585 B
referencekilder A1-A6, et analyselogikkredsløb beliggende i sonden og omfattende komparatororganer 14A-14F og omskifterorganer 15B-15F,16A-16E til frembringelse af logiske impulser på mindst tre udgange ved klassificering af de analoge impulser i mindst tre amplitudevinduer, hvor amplituderne af referencekilderne svarer til grænserne for mindst tre spektrumvinduer indbefattende hovedenergispidserne på 1,46, 1,76 og 2,62 MeV, programmerede tællerorganer, som i faste tidsintervaller tæller og tilvejebringer de respektive tællehastigheder af de analoge impulser i de nævnte mindst tre amplitudevinduer, og beregningsorganer til lagring af detekteringskoefficienter for detektororganerne, hvor hver detekteringskoefficient er knyttet til et radioaktivt element og et ampiitudevindue,og til at kombinere tælle-hastighederne med detekteringskoefficienterne for således at bestemme enhver af koncentrationerne af radioaktive elementer, og det for apparatet ifølge opfindelsen ejendommelige er,at det omfatter mindst fem referencekilder, at analyselogikkredsløbet omfatter komparatororganer og omskifterorganer til klassificering af de analoge impulser i fem amplitudevinduer svarende til fem i det væsentlige op til hinanden stødende spektrumvinduer indbefattende foruden de nævnte mindst tre spektrumvinduer to brede ekstra energibånd i det væsentlige beliggende mellem o,l og 1,1 MeV, at tællerorganerne er indrettet til at tilvejebringe de respektive tællehastigheder af de analoge impulser i de fem amplitudevinduer, og at beregningsorganerne er indrettet til at udføre de nævnte kombinationer mellem detekteringskoefficienterne for hvert af de fem amplitudevinduer for således at tilvejebringe et sæt af fem ligninger, som udtrykker tællehastigheden i hvert vindue som en funktion af koncentrationen af hvert af de radioaktive elementer, idet beregningsorganerne også er indrettet til at bestemme koncentrationen af hvert radioaktivt element ved løsning af det nævnte sæt af fem ligninger.
6
DK 154585 B
Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et eksempel på et naturligt gammaradioaktivitetsspektrum for en geologisk formation, fig. 2 et diagram for en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, som arbejder med fem energivinduer, og fig. 3 et diagram til forklaring af virkemåden af dette apparat.
I fig. 2 er vist en fotomultiplikator lo og dens scintillator II, der er anbragt inden i en sonde (ikke vist) til undersøgelse af formationer gennemskåret af et borehul, og som skal detektere gammastrålerne, der udsendes af disse formationer. Impulserne, som opsamles på anoden i denne fotomultiplikator, bliver først ført til en forstærker 12, hvis udgang på indgangen af en analyselogik 13 samtidigt føder seks spændingskomparatorer 14A-14F, hvis respektive referencer er impulsamplituder A·^ - Ag, der bestemmer grænserne for fem vinduer betegnet I,II, III, IV og V, i hvilke tællehastighederne for impulserne skal måles. Værdierne A^-A2, ^-A^, A-j-A^, A^-Aj. og A^-Ag udgør grænserne for vinduerne henholdsvis I,II,III, IV og V. Amplituderne A·^ - Ag svarer til strålingsenergier - Eg, fortrinsvis med de følgende værdier for den anvendte Nal (Ti) scintillator:
Εχ = o,15 MeV
E2 = o,5 MeV
E3 = 1,1 MeV
E4 = 1,6 MeV
Eg = 2 MeV
E = 3 MeV 6
Analyselogikken 13 indeholder endvidere fem IKKE-kredsløb 15B til 15F og fem to-indgangs OG-porte 16A til 16E. Disse forskellige elementer er indbyrdes forbundet på følgende måde: udgangen på komparatoren 14A er forbundet direkte med en indgang på OG-porten 16A og udgangen på komparatoren 14B med dens anden indgang over IKKE-kredsen 15B, udgangen på komparatoren 14B er forbundet direkte med en indgang på OG-porten 16B og udgangen på komparatoren 14C med dens anden 7
DK 154585 B
indgang over IKKE-kredsen 15C, udgangen på komparatoren 14C er forblindet direkte med en indgang på OG-porten 16C og udgangen på komparatoren 14D med dens anden indgang over IKKE-kredsen 15D, udgangen på komparatoren 14D er forbundet direkte med en indgang på OG-porten 16D og udgangen på komparatoren 14E med dens anden indgang over IKKE-kredsen 15E, endelig er udgangen på komparatoren 14E forbundet direkte med en indgang på OG-porten 16E og udgangen på komparatoren 14F med dens anden indgang over IKKE-kredsen 15F.
Med dette arrangement fremgår det umiddelbart, at: en impuls med en amplitude mellem A^ og A2 (vindue I) kun trigger komparatoren 14A. På grund af IKKE-kredsen 15B, der omformer niveauet 0 på udgangen af komparatoren 14B til et logisk niveau 1, er følgelig kun de to indgange på OG-porten 16A samtidigt aktiveret, og denne port afgiver således en impuls, en impuls med en amplitude mellem A2 og A^ (vindue II) trigger komparatorerne 14A og 14B. På grund af IKKE-kredsen 15B, der omformer niveauet 1 på udgangen af komparatoren 14B til et logisk niveau O,og på grund af IKKE-kredsen 15C, der omformer niveauet 0 på udgangen af komparatoren 14C til et logisk niveau 1, er følgelig kun de to indgange på OG-porten 16B samtidigt aktiveret, og denne port afgiver således en impuls, en impuls med en amplitude mellem A^ og A^ (vindue III) trigger komparatorerne 14A, 14B og 14C. På grund af IKKE-kredsen 15C, der omformer niveauet 1 på udgangen af komparatoren 14C til et logisk niveau 0, og på grund af IKKE-kredsen 15D, som omformer niveauet 0 på udgangen af komparatoren 14D til et logisk niveau 1, er følgelig kun de to indgange på OG-porten 16C samtidigt aktiveret, og denne port afgiver således en impuls, en impuls med en amplitude mellem A^ og A^ (vindue IV) trigger komparatorerne 14A, 14B, 14C og 14D. På grund af IKKE-kredsen 15D, der omformer niveauet 1 på udgangen af komparatoren 14D til et logisk niveau 0, og på grund af IKKE-kredsen 15E, der omformer niveauet 0 på udgangen af komparatoren 14E til et logisk niveau 1, er følgelig kun de to indgange på OG-porten 16D samtidigt aktiveret, og denne port afgiver således en impuls, en impuls med en amplitude mellem A,- og Ag (vindue V) trigger komparatorerne 14A,14B,14C,14D og 14E. På grund af IKKE-kredsen 15E, der omformer niveauet 1 på udgangen af komparatoren 14E til et logisk niveau 8
DK 154585 B
Q, og på grund af IKKE-kredsen 15F, der omformer niveauet O på udgangen af komparatoren 14F til et logisk niveau 1, er følgelig kun de to indgange på OG-porten 16E samtidigt aktiveret, og denne port afgiver således en impuls.
Det er endvidere let at se, at impulserne med amplituder lavere end A^ (som ikke trigger nogen af komparatorerne) og impulserne med en amplitude højere end A^ (som trigger alle komparatorerne) ikke giver anledning til frembringelse af nogen impuls på udgangen af OG-portene 16A til 16E.
Tællehastighederne N^/ N23' N34' N45 og N56 for imPulserne* som frembringes på udgangen af logikken 13 ved hjælp af OG-portene 16A til 16E, er således tællehastighederne for de udgangsimpulser fra forstærkeren 12, der har amplituder, som falder indenfor de respektive vinduer I til V.
Impulserne, som opsamles på udgangen af disse fem porte, føres til sondens emittertrin 17, der ved at bringe den til at vandre over de elektriske ledere i kablet 18 overfører dem til overfladen til modtagetrinnet 19. Denne sending af målinger op til overfladen fås i overensstemmelse med en sædvanlig fjernmålingsmetode, og de to trin 17 og 19 skal derfor ikke beskrives.
På overfladen er fem tællere 2oA til 2oE forbundet med udgangene på modtagetrinnet 19 for at modtage impulserne, som afgives af de respektive OG-porte 16A til 16E. De parallelle udgange på disse tællere driver en digital-analog-omsætter 21 fulgt af en demultiplexer 22 med fem udgange I til V.
En tidsstyrelogik 23 anvendes til i overensstemmelse med en cyklus angivet i fig. 3 at levere til tællerne 2oA til 2oE overføringsimpulser henholdsvis T^ til Tg og til demultiplexeren 23 dirigeringsimpulser D^ til Dg.
Som vist i fig. 3 foregår en cyklus på følgende måde: til tidspunktet t^ frembringer impulsen T^ overførsel af tilstanden af tælleren 2oA til omsætteren 21, der næsten samtidigt fører en spænding v^, der repræsenterer denne tilstand, til demultiplexeren 22; til tidspunktet t^ + At tilbagestiller impulsen tælleren 2oA,og impulsen D^ dirigerer spændingen v^ mod udgangen 1 på demultiplexeren; til tidspunktet t2 frembringer impulsen T2 overførsel af tilstanden af tælleren 2oB til omsætteren 21, der fører en spænding V2, som repræsenterer denne tilstand, til demultiplexeren 22; til tidspunktet t2 + At tilbagestiller impulsen R2 tælleren 2oB,
DK 154585 B
og impulsen D2 dirigerer spændingen v2 mod udgangen II på demultiplexeren; til tidspunktet t^'frembringer impulsen T3 overførsel af tilstanden af tælleren 2oC til omsætteren 21, der fører en spænding v3, sor repræsenterer denne tilstand, til demultiplexeren 22: til tidspunktet t^ + At tilbagestiller impulsen tælleren 2oC,og impulsen dirigerer spændingen v3 mod udgangen III på demultiplexeren; til tidspunktet t^ frembringer impulsen T^ overførsel af tilstanden af tælleren 2oD til omsætteren 21, der fører en spænding v^, son repræsenterer denne tilstand, til demultiplexeren 22; til tidspunktet t^ + At tilbagestiller impulsen tælleren 2oD, og impulsen dirigerer spændingen v^ mod udgangen IV på demultiplexeren; til tidspunktet t,- frembringer impulsen T,. overførsel af tilstanden af tælleren 2oE til omsætteren 21, der fører en spænding v^, son repræsenterer denne tilstand, til demultiplexeren 22; til tidspunktet t^ + At tilbagestiller impulsen R,. tælleren 2oE, og impulsen Dp. dirigerer spændingen v^ mod udgangen V på demultiplexeren.
Til tidspunktet tg begynder en ny cyklus, hvorunder de fem udgange på demultiplexeren 22 successive afleverer spændinger v^ til v^, som repræsenterer tællingerne, der er akkumuleret i de forskellige tælle re efter deres respektive tilbagestilling. Processen gentages konstant under hele undersøgelsen af borehullet, så at de fem spændinger v1 til ν^ afspejler, efterhånden som sonden bevæger sig fremad, mængden af impulser, som afgives af detektoren i hvert af de valgte vinduer.
Varigheden af en cyklus er fordelagtigt et sekund. To efter hinanden følgende overføringsimpulser er således adskilt af et interval på o,2 sekund.
Fem integratorer 24A til 24E er forbundet med de respektive udgange I til V på demultiplexeren 22. De udfører en integration af spæn dingerne v^ til v^ fordelagtigt over fire sekunder til frembringelse af spændinger V^ til V^, der betragtes som repræsenterende tællehastigheder· ne N^2' N23' N34' N45 °9 N56 ®°r *mPulser' som afgives af forstærkeren 12, der har amplituder, som falder i vinduerne henholdsvis I -til V.
Spændingerne v.^ til V^ indføres derpå i en analog-datamaskine 25, hvis rolle er konstant at bestemme K-,U- og Th-indholdene i formationen, hvis detekterede gammaradioaktivitet førte til opnåelse af disse fem værdier, ved udførelse af den matematiske behandling svarende til
DK 154585 B
følgende tre ligninger: ® = allVl + a12V2 + a13v3 + a14V4 + a15V5 0 = a21Vl + a22V2 + a23V3 + a24V4 + a25V5 [ig - α31νχ + a32v2 + a33V3 + a34V4 + a35V5
Matrixen af koefficienterne a, der hovedsageligt afhænger af de særlige egenskaber ved strålingsdetektoren , bestemmes under en kalibreringsoperation på apparatet ud fra målingen af værdierne til V,. i referenceformationer med kendte K-,U- og Th-indhold.
Nærmere angivet bestemmes matrixen af koefficienterne b, der er den inverse af matrixen for koefficienterne a, i de følgende fem ligninger, som udtrykker tællehastighederne i de fem vinduer i overensstemmelse med værdierne [K] , @ og [T^ : \ = bll 0 + b12 0 + b13 [Tbl V2 “ b21 0 + b22 0 + b23 [Th] v3 = b31 [k] + b32 [u] + b33 (5¾
V4 - b41 0 + b42 0 + b43 M
v5 = b51 [k] + b52 j&] + b53 [Th] Når detektoren er anbragt i et radioaktivt medium, som simulerer en formation, der kun indeholder K med et kendt [kJ] indhold, er koefficienterne b^ til b^ givet ved forholdene henholdsvis V^/ [kJ til V^/ [kJ . De samme målinger udføres i to andre medier, der simulerer formationer, som kun indeholder henholdsvis U og Th med kendte [bj og _CThJ indhold. Koefficienterne b^2 til b^2 er så givet ved forholdene V^/ [uj til v5/ w og koefficienterne b13 til b^3 ved forholdene V^/jjhj til V [ThJ ·
Matrixen af koefficienterne a udledes derpå ved simpel inversion af den således opnåede matrix af koefficienterne b.
Datamaskinen 25 frembringer tre spændinger, der repræsenterer de tre beregnede indhold, og som til slut afleveres til et optegningssystem 26. Når sonden bevæger sig fremad, frembringer dette system således tre kurver, der repræsenterer variationerne i de målte Th-,U- og K-indhold af formationen som en funktion af undersøgelsesdybden.
Den analoge datamaskine 25 afgiver fordelagtigt en fjerde spænding, som repræsenterer summen + V2 + V3 + + V,. svarende til den
DK 154585B
totale gammaradioaktivitet af formationerne. Denne værdi optegnes også af systemet 26.
Naturligvis afhænger kvaliteten af resultaterne, som det netop beskrevne apparat leverer, i høj grad af stabiliteten af forstærkningen af fotomultiplikatoren lo. For at sikre denne stabilisering er det fordelagtigt at anvende den metode, som er beskrevet i fransk patentansøgning nr. 72.45585 af 21. december 1972 på et "apparat til stabilisering af forstærkningen af en strålingsdetektor". Som i det foreliggende tilfælde strækker spektret af de detekterede gammastråler sig imidlertid op til 3 MeV, og da der ikke er nogen alfakilde med en energi højere end denne værdi, anvender apparatet ifølge opfindelsen en kilde, hvis energi er lavere end 15o keV, under hvilken grænse strålerne fra formationen ikke når detektoren. Den anvendte kilde er fortrinsvis en americium 241 kilde, hvis gammaemissionsspids er beliggende ved 6o keV. Det til målingen anvendte spektrum bliver således ikke forstyrret.
Udgangsimpulserne fra forstærkeren 12 føres til en anden forstærker 27 med en forstærkning på ca. lo fulgt af et begrænsningskredsløb 28, der er indstillet til kun at tillade passage af impulserne svarende til stråler med en energi lavere end 15o keV. Udgangssignalet fra dette kredsløb driver derpå et system 29, som anvendes til konstatering af bevægelserne af spidsen af 6o keV, som følger variationer i forstærkningen, til frembringelse af et fejlsignal, hvis amplitude og fortegn repræsenterer henholdsvis størrelsen og retningen af disse bevægelser og til anvendelse af signalet til at indstille niveauet af højspændingen, som leveres til fotomultiplikatoren lo af strømforsyningskilden 3o.
Som en variant kan beregningen af K-, U- og Th-indholdene ud fra tællehastighederne N^, der måles i de forskellige vinduer, udføres ved under anvendelse af en såkaldt stripping-teknik at bestemme de tre værdier {kJ, 0 og M. der for de opnåede n tællehastigheder bedst samtidigt tilfredsstiller de n ligninger: n. = bu [k] + bi2 [a] + bi3 [ig . Med andre ord søges værdierne til på grundlag af elementarværdier svarende til kendte K-, U- og Th-indhold. Den resterende del af denne rekonstruktion kan derpå betragtes som en vurdering af kvaliteten af målingen, der udgør en betydelig fordel ved fremgangsmåden.
Behandlingen af dataene, som sendes op til overfladen ved hjælp af sonden til modtagetrinnet 19, kan naturligvis også udføres ved hjælp af en digital-datamaskine, der direkte på de fem tællehastigheder n12' N23' N34' N45 °9 N56 u<^Ører den matematiske behandling svarende til
DK 154585 B
f.eks. de tre følgende ligninger: · K = allN12 + a12N23 + a13N34 + a14N45 + a15N56 U = a21N12 + a22N23 + a23N34 + a24N45 + a25N56
Th = a31N12 + a32N23 + a33N34 + a34N45 + a35N56

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til frembringelse af en registrering af koncentrationerne af naturlige radioaktive elementer, dvs. af kalium, grundstoffer af uranfamilien og grundstoffer af thoriumfamilien,i en geologis* formation, som et borehul går igennem, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: detektering af de naturlige gammastråler, som frembringes af formationen,og frembringelse af impulser, hvis amplituder står i et proportionalt forhold til energien af gammastrålerne, måling af tællehastighederne for impulserne indenfor tre amplitudevinduer svarende til spektrumvinduer, der indeholder de karakteristiske energispidser henholdsvis 1,46, 1,76 og 2,62 MeV af de radioaktive elementer. beregning af hver koncentration ud fra de tre tællehastigheder kombineret med tre grupper af tre detekteringskoefficienter, hvor hver gruppe står i relation til et givet spektrumvindue, og hver koefficient i hver gruppe står i relation til et givet radioaktivt element. optegning i forhold til dybden af hver således beregnet koncentration af radioaktive elementer, kendetegnet ved, at de tre amplitudevinduer er i det mindste i det væsentlige op til hinanden stødende, og at fremgangsmåden desuden omfatter følgende trin,måling af tælle hastighederne af impulser, hvis amplituder ligger indenfor to ekstra amplitudevinduer svarende til to brede energibånd af spektret i det væsentlige beliggende mellem o,l og 1,1 MeV, og bestemmelse nf de tre koncentrationer ved løsning af et system af fem ligninger, som udtrykker de fem tællehastigheder som funktioner af de radioaktive elementer kombineret med fem grupper af tre detekteringskoefficienter,hvor hver gruppe står i relation til et givet spektrumvindue,og’hver koefficient .i hver gruppe står i relation til et givet radioaktivt element.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de lave og høje grænser af de fem respektive amplitudevinduer i det væsentlige svarer til følgende spektrumvinduer: o,15 - o,5 MeV o,5 - 1,1 MeV 1,1 - 1,6 MeV 1,6 - 2 MeV 2 - 3 MeV
3. Registreringsapparat til bestemmelse af koncentrationerne af naturlige radioaktive elementer,dvs. af kalium, grundstoffer af uran-
14 DK 154585 B familien og grundstoffer af thoriumfamilien, i en geologisk formation, som et borehul går igennem, hvilket apparat omfatter: detekteringsorganer (lo,11,12) anbragt i en sonde til detektering af de naturlige gammastråler, som frembringes af formationerne, og frembringelse af analoge impulser, hvis amplituder er proportionale med energien af gammastrålerne, referencekilder (Al til A6), et analyselogikkredsløb (13) beliggende i sonden og omfattende komparatororganer (14A-14F) og omskifterorganer (15B-15F,16A-16E) til frembringelse af logiske impulser på mindst tre udgange ved klassificering af de analoge impulser i mindst tre amplitudevinduer, hvor amplituderne af referencekilderne svarer til grænserne for mindst tre spektrumvinduer indbefattende hovedenergi-spidserne på 1/46, 1,76 og 2,62 MeV, programmerede tællerorganer (2oA til 2oE), som i faste tidsintervaller tæller og tilvejebringer de respektive tællehastigheder af de analoge impulser i de nævnte mindst tre amplitudevinduer, og beregningsorganer (25) til lagring af detekteringskoefficienter for detektororganerne, hvor hver detekteringskoefficient er knyttet til et radioaktivt element og et amplitudevindue,og til at kombinere tællehastighederne med detekteringskoefficienterne for således at bestemme enhver af koncentrationerne af radioaktive elementer, kendetegnet ved,at det omfatter mindst fem referencekilder,at analyselogik-kredsløbet omfatter komparatororganer og omskifterorganer til klassificering af de analoge impulser i fem amplitudevinduer svarende til fem i det væsentlige op til hinanden stødende spektrumvinduer indbefattende foruden de nævnte mindst tre spektrumvinduer to brede ekstra energibånd i det væsentlige beliggende mellem o,l og 1,1 MeV, at tællerorga-nern.e er indrettet til at tilvejebringe de respektive tællehastigheder af de analoge impulser i de fem amplitudevinduer, og at beregningsorganerne er indrettet til at udføre de nævnte kombinationer mellem detekteringskoefficienterne for hvert af de fem amplitudevinduer for således at tilvejebringe et sæt af fem ligninger, som udtrykker tællehastigheden i hvert vindue som en funktion af koncentrationen af hvert af de radioaktive elementer, idet beregningsorganerne også er indrettet at bestemme koncentrationen af hvert radioaktivt element ved løsning af det nævnte sæt af fem ligninger.
DK517274A 1973-10-01 1974-10-01 Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation DK154585C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7335064 1973-10-01
FR7335064A FR2245962B1 (da) 1973-10-01 1973-10-01

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK517274A DK517274A (da) 1975-06-02
DK154585B true DK154585B (da) 1988-11-28
DK154585C DK154585C (da) 1989-04-17

Family

ID=9125768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK517274A DK154585C (da) 1973-10-01 1974-10-01 Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation

Country Status (16)

Country Link
US (1) US3976878A (da)
JP (1) JPS6156471B2 (da)
AR (1) AR222285A1 (da)
BR (1) BR7408116D0 (da)
CA (1) CA1015868A (da)
DE (1) DE2442215C3 (da)
DK (1) DK154585C (da)
EG (1) EG11573A (da)
FR (1) FR2245962B1 (da)
GB (1) GB1487215A (da)
IE (1) IE39859B1 (da)
IT (1) IT1022348B (da)
MX (1) MX3047E (da)
NL (1) NL181687C (da)
NO (1) NO142551C (da)
OA (1) OA04787A (da)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1515092A (en) * 1976-02-25 1978-06-21 Schlumberger Ltd Shaly sand evaluation by gamma ray spectrometry
US4071755A (en) * 1976-07-01 1978-01-31 Texaco Inc. Method for in situ evaluation of the source rock potential of earth formations
US4187908A (en) * 1978-09-29 1980-02-12 Dresser Industries, Inc. Method for ascertaining optimum location for well stimulation and/or perforation
USRE31122E (en) * 1978-09-29 1983-01-11 Dresser Industries, Inc. Method for ascertaining optimum location for well stimulation and/or perforation
US4271356A (en) * 1979-05-24 1981-06-02 Dresser Industries, Inc. Method and apparatus for natural gamma ray spectrum analysis using microprocessor stripper
CA1128215A (en) * 1979-06-15 1982-07-20 Hudson's Bay Oil And Gas Company Limited Gamma ray prospecting system
FR2485752A1 (fr) * 1980-06-25 1981-12-31 Schlumberger Prospection Procede et dispositif de mesure de rayons gamma dans un sondage
US4436996A (en) * 1981-05-21 1984-03-13 Halliburton Company Borehole compensated KUT log
US4439676A (en) * 1981-06-05 1984-03-27 Texaco Inc. Natural gamma ray logging with borehole effect compensation
BR8204377A (pt) * 1981-07-31 1983-07-19 Prad Res & Dev Nv Processo e sistema de filtracao em tempo real em perfilagem nuclear de pocos e semelhantes
EP0070943A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-09 Societe De Prospection Electrique Schlumberger Natural gamma ray spectrum analysis and filtering technique
US4542292A (en) * 1982-04-01 1985-09-17 Schlumberger Technology Corporation Correction of natural gamma radiation logs for the effects of gamma ray emission from and attenuation by the borehole fluid
US4492863A (en) * 1982-10-01 1985-01-08 Halliburton Company Determining elemental concentrations and formation matrix type from natural gamma ray spectral logs
US4585939A (en) * 1983-10-05 1986-04-29 Halliburton Company Multi-function natural gamma ray logging system
US4890486A (en) * 1984-01-26 1990-01-02 Schlumberger Technology Corp. In situ determination of hydrocarbon characteristics
US4914944A (en) * 1984-01-26 1990-04-10 Schlumberger Technology Corp. Situ determination of hydrocarbon characteristics including oil api gravity
US4712424A (en) * 1984-01-26 1987-12-15 Schlumberger Technology Corp. Quantitative determination by elemental logging of subsurface formation properties
US4903527A (en) * 1984-01-26 1990-02-27 Schlumberger Technology Corp. Quantitative clay typing and lithological evaluation of subsurface formations
US4612439A (en) * 1984-02-21 1986-09-16 Dresser Industries, Inc. Method and apparatus for natural gamma ray well logging
US4722220A (en) * 1984-09-28 1988-02-02 Schlumberger Technology Corp. Quantitative determination by elemental logging of subsurface formation properties
US4810876A (en) * 1986-09-05 1989-03-07 Schlumberger Technology Corporation Logging apparatus and method for determining absolute elemental concentrations of subsurface formations
JPH065297B2 (ja) * 1987-10-09 1994-01-19 浜松ホトニクス株式会社 核種弁別可能な線量計測装置
US5023449A (en) * 1989-08-30 1991-06-11 Schlumberger Technology Corporation Nuclear spectroscopy signal stabilization and calibration method and apparatus
US5053620A (en) * 1989-12-13 1991-10-01 Schlumberger Technology Corporation Logging apparatus and method for determining concentrations of subsurface formation elements
US5021653A (en) * 1990-02-07 1991-06-04 Schlumberger Technology Corporation Geochemical logging apparatus and method for determining concentrations of formation elements next to a borehole
US5097123A (en) * 1990-02-07 1992-03-17 Schlumberger Technology Corporation Broad energy spectra neutron source for logging and method
US5120955A (en) * 1991-06-06 1992-06-09 Schlumberger Technology Corporation Logging method and apparatus for correcting natural gamma ray measurements for borehole fluid effects by calculating a borehole correction factor and applying the correction factor to calculated elemental yields
US5475727A (en) * 1993-07-09 1995-12-12 Halliburton Company Intelligent automatic gain stabilization for radiation detection instrument
US5422480A (en) * 1994-01-03 1995-06-06 Halliburton Company Method and apparatus for the verification of helium-3 proportional counters
NL9400534A (nl) * 1994-04-05 1995-11-01 Rijksuniversiteit Systeem voor het bepalen van een samenstelling van radionucliden.
US5471057A (en) * 1994-09-09 1995-11-28 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for determining elemental concentrations for γ ra
RU2158943C2 (ru) * 1997-03-26 2000-11-10 Казанская геофизическая экспедиция Способ определения содержания элементов
US6566657B2 (en) * 2001-03-14 2003-05-20 Richard C. Odom Geometrically optimized fast neutron detector
RU2301991C1 (ru) * 2005-12-16 2007-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" Альфа-спектрометрический способ определения массовой доли 232ub в уране (варианты)
US8101907B2 (en) * 2006-04-19 2012-01-24 Baker Hughes Incorporated Methods for quantitative lithological and mineralogical evaluation of subsurface formations
US10132943B2 (en) * 2013-01-22 2018-11-20 Passport Systems, Inc. Spectral segmentation for optimized sensitivity and computation in advanced radiation detectors
CN103852475B (zh) * 2014-03-07 2017-01-11 中国科学院青海盐湖研究所 一种基于伽马射线的多道测钾仪
CN105221142B (zh) * 2014-07-04 2018-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种识别页岩地层矿物质量含量的方法
WO2016089407A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 Halliburton Energy Services, Inc. Gamma ray measurement apparatus, systems, and methods
CN104374793A (zh) * 2014-12-17 2015-02-25 中国科学院青海盐湖研究所 一种固样中钾离子含量的快速测定方法
CN104406991A (zh) * 2014-12-17 2015-03-11 中国科学院青海盐湖研究所 一种液样中钾离子含量的快速测定方法
US10386537B2 (en) 2015-03-26 2019-08-20 Halliburton Energy Services, Inc. Gamma-ray spectrometer calibration systems and methods
CN105651789A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 中国科学院青海盐湖研究所 基于固定式塑料晶体测钾仪的测钾方法
WO2019099017A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Halliburton Energy Services, Inc. Calibrating wellbore spectrometers
CN108169789B (zh) * 2018-03-22 2023-09-05 苏州瑞迈斯科技有限公司 一种获取能谱的方法、装置以及设置能量窗的装置
CN115032705B (zh) * 2022-01-18 2023-02-17 东华理工大学 一种γ能谱测井铀矿定量五点反褶积解释方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR78107E (fr) * 1960-07-18 1962-06-08 Commissariat Energie Atomique Perfectionnements aux procédés et appareils pour la détection et l'identification d'éléments radio-actifs
DE1241919B (de) * 1959-04-10 1967-06-08 Commissariat Energie Atomique Vorrichtung zur Feststellung und Identifizierung von Thorium und/oder Uran mit einemGammastrahldetektor, insbesondere zur Bodenerforschung
FR2077483A1 (en) * 1970-01-20 1971-10-29 Inst Francais Du Petrole Gamma radiation spectroscopy - using a reference source to stabilise readings in geological surveying
US3638000A (en) * 1966-10-07 1972-01-25 Comitato Nazionale Per 1 En Nu Method and apparatus for continuously determining the quantities of the qualitatively known radioactive nuclides contained in a physical system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2897368A (en) * 1954-03-18 1959-07-28 Hans T F Lundberg Aerial geophysical exploration with scintillation spectrometer
US2850642A (en) * 1954-10-07 1958-09-02 California Research Corp Nuclear spectroscopy without compton background
US3105149A (en) * 1959-04-10 1963-09-24 Commissariat Energie Atomique Geophysical propecting device for identifying radioactive elements
US3560744A (en) * 1969-06-09 1971-02-02 Picker Corp Method and apparatus for compensating of quenching in liquid scintillation counting
US3825751A (en) * 1969-10-03 1974-07-23 Texas Instruments Inc Method and apparatus for aerial radioactivity surveying for surface mineral deposits which compensates for the radioactive decay products in the atmosphere of the earth

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1241919B (de) * 1959-04-10 1967-06-08 Commissariat Energie Atomique Vorrichtung zur Feststellung und Identifizierung von Thorium und/oder Uran mit einemGammastrahldetektor, insbesondere zur Bodenerforschung
FR78107E (fr) * 1960-07-18 1962-06-08 Commissariat Energie Atomique Perfectionnements aux procédés et appareils pour la détection et l'identification d'éléments radio-actifs
US3638000A (en) * 1966-10-07 1972-01-25 Comitato Nazionale Per 1 En Nu Method and apparatus for continuously determining the quantities of the qualitatively known radioactive nuclides contained in a physical system
FR2077483A1 (en) * 1970-01-20 1971-10-29 Inst Francais Du Petrole Gamma radiation spectroscopy - using a reference source to stabilise readings in geological surveying

Also Published As

Publication number Publication date
NO142551C (no) 1980-09-10
JPS5062692A (da) 1975-05-28
NO743391L (da) 1975-04-28
CA1015868A (en) 1977-08-16
OA04787A (fr) 1980-08-31
US3976878A (en) 1976-08-24
MX3047E (es) 1980-03-04
FR2245962B1 (da) 1976-11-19
BR7408116D0 (pt) 1975-09-16
AU7383374A (en) 1976-04-08
DE2442215B2 (de) 1979-03-15
JPS6156471B2 (da) 1986-12-02
FR2245962A1 (da) 1975-04-25
NO142551B (no) 1980-05-27
NL181687C (nl) 1987-10-01
DK154585C (da) 1989-04-17
IT1022348B (it) 1978-03-20
IE39859L (en) 1975-04-01
IE39859B1 (en) 1979-01-17
DE2442215A1 (de) 1975-04-03
DE2442215C3 (de) 1979-11-08
GB1487215A (en) 1977-09-28
DK517274A (da) 1975-06-02
NL7411134A (nl) 1975-04-03
NL181687B (nl) 1987-05-04
AR222285A1 (es) 1981-05-15
EG11573A (en) 1977-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK154585B (da) Fremgangsmaade og apparat til bestemmelse af kalium,- uran- og thoriumindholdet i en geologisk formation
RU2414724C2 (ru) Способ и устройство для спектральной компьютерной томографии
EP2513670B1 (en) Radiation detection system and method of analyzing an electrical pulse output by a radiation detector
US4096385A (en) Clay content determination by natural gamma ray spectrometry
US4841153A (en) Coal analysis
Manglos et al. Experimentally measured scatter fractions and energy spectra as a test of Monte Carlo simulations
WO2016080610A1 (ko) 플라스틱 섬광체를 이용한 방사성 핵종 분별 방법 및 장치
CN104536056B (zh) 小口径伽马能谱测井装置及数据采集传输和自稳方法
US20070085013A1 (en) Scatter correction for time-of-flight positron emission tomography data
US6858847B1 (en) Circuit and method for energy discrimination of coincident events in coincidence detecting gamma camera system
CN112997102A (zh) 辐射检测系统和方法
GB2050600A (en) Spectrolog microprocessor stripper
US3842265A (en) Pulsed neutron well logging techniques with background radiation removal
JP4893950B2 (ja) 放射能絶対測定方法、放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、放射線測定装置の校正方法
CN116611026B (zh) 一种航空γ能谱数据融合处理方法和系统
CN108535758A (zh) 一种可测量β能谱和定向剂量当量率的叠层闪烁探测器
US3008045A (en) Neutron detection
McIntosh et al. Validation of a GATE Model of $^{176} $ Lu Intrinsic Radioactivity in LSO PET Systems
Bouchard et al. A simple, powerful 4πβ/γ coincidence system based on the pulse-mixing method
Theus et al. Angular Correlations in the Two-Photon Compton Effect
RU2025748C1 (ru) Способ комплексного радиоактивного каротажа
SU1562870A1 (ru) Сцинтилл ционный позиционно-чувствительный детектор
RU2264635C2 (ru) Детектор гамма-излучения
Bayerlein et al. Gamma-Ray Imaging Using Cherenkov Cone Detection from Energetic Compton Electrons
JP2025071545A (ja) 放射線検出器