DK157266B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through - Google Patents

PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through Download PDF

Info

Publication number
DK157266B
DK157266B DK93776A DK93776A DK157266B DK 157266 B DK157266 B DK 157266B DK 93776 A DK93776 A DK 93776A DK 93776 A DK93776 A DK 93776A DK 157266 B DK157266 B DK 157266B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
density
signal
materials
formation
borehole
Prior art date
Application number
DK93776A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK93776A (en
DK157266C (en
Inventor
Darwin V Ellis
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
Priority to DK93776A priority Critical patent/DK157266C/en
Publication of DK93776A publication Critical patent/DK93776A/en
Publication of DK157266B publication Critical patent/DK157266B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK157266C publication Critical patent/DK157266C/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

DK 157266 BDK 157266 B

Den foreliggende opfindelse angâr gammastrâlemâling af tætheden af geologiske formationer, som et borehul gâr igennem. Nærmere angivet angâr opfindelsen en fremgangsmâde og et apparat til udfprelse af fremgangsmâden for at gpre en sâdan mâling sâ uf0lsom som muligt overfor tilstedeværelsen af slamkagen, som er aflejret pâ borehul!ets væg.The present invention relates to gamma ray measurement of the density of geological formations through which a borehole passes. More particularly, the invention relates to a method and apparatus for performing the method to make such measurement as insensitive as possible to the presence of the mud cake deposited on the wall of the borehole.

Det er kendt at mâle tætheden af en geologisk formation ved bestrâling af den med gammastrâler og detektering af de strâler, som er blevet spredt i formationen. Da de detekterede strâler har pâvirket og er blevet pâvirket af elektroner, hvis tæthed er pro-portional med tætheden af formationen, er tælleværdien for de detekterede strâler proportional med denne stprrelse, som sâledes kan bestemmes.It is known to measure the density of a geological formation by irradiating it with gamma rays and detecting the rays that have been scattered in the formation. Since the detected rays have affected and been affected by electrons whose density is proportional to the density of the formation, the count value of the detected rays is proportional to this size, which can thus be determined.

Tætheden, som udledes af tælleværdien for strâler, som er blevet spredt i formationen, er i virkeligheden uheldigvis kun en tilsyneladende tæthed, idet den pâvirkes af tætheden af slamkagen, som aflejres i borehul!ets væg. Tætheden af slamkagen er alminde-ligvis forskellig fra tætheden af formationen. Gammastrâlerne skal passere gennem slamkagen to gange, medens de vandrer fra kilden til detektoren.The density derived from the count value of rays which have been dispersed in the formation is, unfortunately, only an apparent density, as it is affected by the density of the mud cake deposited in the wall of the borehole. The density of the mud cake is generally different from the density of the formation. The gamma rays must pass through the mud cake twice as they migrate from the source to the detector.

Slamkagens betydning ved beregning af formationstætheden er tidligere kendt. Eksempler pâ kompensation for slamkagens sam-mensætning og udstrækning er angivet i norsk patentskrift nr.The importance of the sludge cake in calculating the formation density is known in the past. Examples of compensation for the composition and extent of the sludge cake are given in Norwegian patent no.

139.017 og US patentskrifterne nr. 3.321.625, 3.521.063, 3.654.470 og 3.860.816.139,017 and U.S. Patent Nos. 3,321,625, 3,521,063, 3,654,470 and 3,860,816.

For at korrigere den fejl, som skyldes tilstedeværelsen af dette uvedkommende lag, har det været foreslâet at anvende to strâlingsdetektorer anbragt sâledes, at en af dem, som er relativt nær ved kilden, modtager i hovedsagen de strâler, som er blevet spredt i slamkagen, og den anden, som er relativt langt fra kilden, modtager i hovedsagen de strâler, som er blevet spredt i formationen. For endvidere at eliminere indflydelsen af middelatomtallet af mediet, hvori strâlingen er blevet spredt, bliver tælleværdierne for de to detektorer ikke mâlt over hele spektret, men kun i et energi-bând, som dækker de gammastrâler, der er blevet svækket praktisk taget alene af Compton-effekten. For at informationen, som leveres af detektoren nærmest kilden, skal repræsentere med endnu stprre sikkerhed de gammastrâler, som er blevet spredt i matérielerne umiddelbart i nærheden af borehul!ets væg, bliver tælleværdien for 2In order to correct the error due to the presence of this extraneous layer, it has been proposed to use two radiation detectors arranged so that one of them relatively close to the source receives substantially the rays which have been scattered in the sludge cake, and the other, which is relatively far from the source, generally receives the rays which have been scattered in the formation. In addition, to eliminate the influence of the mean atomic number of the medium in which the radiation has been scattered, the count values of the two detectors are not measured across the full spectrum, but only in an energy band covering the gamma rays which have been virtually attenuated by Compton alone overheating. In order for the information provided by the detector closest to the source to represent with even greater certainty the gamma rays which have been scattered in the materials immediately near the wall of the borehole, the counter value of 2

DK 157266 BDK 157266 B

denne detektor endvidere malt i et bànd, som dækker de strâler, hvis energi i hovedsagen kun er blevet svækket én gang ved Compton-spredning.this detector is also painted in a band covering the rays whose energy has been attenuated only once by Compton scattering.

To tætheder, d|_ (tilnærmet tæthed af formationen) og dc (tæthed af materialerne umiddelbart i nærheden af borehullets væg) bliver derpâ beregnet ud fra de respektive tælleværdier og Νς for den fjerneste detektor og for den nærmeste detektor ved anvendelse af f0lgende sædvanlige formler:Two densities, d | (approximate density of formation) and dc (density of materials immediately adjacent to the borehole wall), are then calculated from the respective count values and ogς for the farthest detector and for the nearest detector using the following usual formulas :

dL = dQ + A log NLdL = dQ + A log NL

dc = d'Q + A' log (Nc/dL) hvor dg, d^, A og A' er konstanter.dc = d'Q + A 'log (Nc / dL) where dg, d ^, A and A' are constants.

En kalibreringskurve tilvejebragt ud fra mâlinger, som er udfprt pâ slamkager med forskellige tykkelser, kan derpâ anvendes til som en funktion af forskellen (d^ - d^) at bestemme fejlen Ad, med hvilken den tilnærmelsesvise tæthed d^ - udledt af tælleværdien - er behæftet. Værdien, som antages som den korrigerede tæthed af formationen er: d = dj_ + Ad Pâ grund af at det er bestemt for detektoren nærmest kilden kun at tage i betragtning de gammastrâler, som har undergâet en enkelt Compton-spredning, dvs. de gammastrâler, som ikke er trængt meget dybt ind i materialerne i nærheden af borehulsvæggen, giver den ovenfor beskrevne kompensationsmetode udmærkede resultater for slamkagetykkelser mindre end indtrængningsdybden af disse strâler, som er ca. 30 mm, men udover denne tykkelse er kompensa-tionen tydeligvis langt mindre tilfredsstillende. Denne begrænsning ved dén sædvanlige fremgangsmâde har imidlertid kun relativt be-grænsede konsekvenser, da slamkagerne sjældent overstiger 30 mm. Det eneste tilfælde, hvor fremgangsmâden er mangelfuld, er i tilfælde af ændrede skiferlerarter. Det sker nemlig, at vand absorberes af ski ferler i betydelige tykkelser, som oftest overstiger grænsen pâ 30 mm og skaber et lag med mindre tæthed end den normale tæthed af skiferlerarterne, og hvis virkning ikke kan korrigeres. Den mâlte skiferlertæthed er da for lav, hvilket udgpr en alvorlig ulempe, nâr 3A calibration curve provided from measurements made on mud cakes of different thicknesses can then be used to determine as a function of the difference (d ^ - d ^) the error Ad with which the approximate density d ^ - derived from the count value - is vitiated. The value assumed as the corrected density of the formation is: d = dj_ + Ad Because it is intended for the detector closest to the source to take into account only the gamma rays which have undergone a single Compton scatter, ie. the gamma rays, which have not penetrated very deeply into the materials near the borehole wall, give the above-described compensation method excellent results for mud cake thicknesses less than the penetration depth of these rays, which is approx. 30 mm, but beyond this thickness, the compensation is obviously far less satisfactory. However, this limitation by the usual method has only relatively limited consequences, since the mud cakes rarely exceed 30 mm. The only case where the procedure is defective is in the case of altered shale species. Namely, water is absorbed by ski gaps of considerable thickness, most often exceeding the limit of 30 mm, creating a layer of less density than the normal density of the slate species and whose effect cannot be corrected. The measured slate density is then too low, which posed a serious disadvantage when 3

DK 157266 BDK 157266 B

man betragter den betydning, som knytter sig til skiferler indenfor teknikken ved tolkning af mâlinger foretaget i borehul!er.one considers the significance that attaches to the shifts in the technique in interpreting measurements made in boreholes.

En màde at afhjælpe denne ulempe pâ bliver man umiddelbart opmærksom pâ. For at kunne tage hensyn til tætheden af de "uvedkom-mende" lag af materialer, som har en tykkelse, der overstiger 30 mm og sâledes svækker energierne af strâlerne ved flere Compton-spredninger, kan man i virkeligheden ganske simpelt udvide tælle-vinduet for detektoren nærmest ki1den imod 1 avéré energier. I realiteten er denne Ipsning dârlig, fordi den, medens den forbedrer kompensationen for store tykkelser, g0r kompensationen for smâ tykkelser mindre god, hvilket ikke er akceptabelt, da slamkagerne oftest har relativt smâ tykkelser.One way of remedying this disadvantage is to become aware immediately. In order to take into account the density of the "extraneous" layers of materials which have a thickness exceeding 30 mm and thus attenuate the energies of the rays by several Compton scatterings, one can in fact simply extend the count window for the detector is almost opposite to 1 avéré energy. In reality, this opening is poor because, while it improves the compensation for large thicknesses, it makes the compensation for small thicknesses less good, which is not acceptable since the mud cakes are usually of relatively small thicknesses.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en langt mere tilfredssti11ende ldsning pâ det problem, som frembydes af tilste-deværelsen i omrâdet i nærheden af borehullets væg af tykke lag af materialer, som har en tæthed, der er forskellig fra tætheden af den formation, som undersoges.The present invention provides a far more satisfactory solution to the problem presented by the presence in the area near the borehole wall of thick layers of materials having a density different from the density of the formation being investigated.

If0lge opfindelsen tilvejebringes der en fremgangsmâde til mâling af tætheden af en geologisk formation, som et borehul gàr igennem, omfattende bestrâling af formationen med gammastrâler, mâling af en f0rste tælleværdi frembragt af tilsvarende strâler, som hovedsageligt er blevet spredt i formationen, og hvis energier generelt er blevet svækket ved Compton-spredning, hvilken mâling udgpr et hovedsignal for beregning af en tilnærmet tæthed d^ som funktion af den forste tælleværdi, mâling af en anden tælleværdi frembragt af tilsvarende strâler, som er blevet spredt hovedsageligt i materialerne meget nær ved borehul!et, og hvis energier er blevet svækket kun én gang ved Compton-spredning, for at frembringe et fdrste hjælpesignal d' som funktion af den anden tælleværdi og af den tilnærmede tæthed d^ til beregning af en fprste tæthedskorrektion pâ grund af materialerne i umiddelbar nærhed af borehul1 et som funktion af det forste hjælpesignal, og ifplge opfindelsen er fremgangsmâden ejendommelig ved mâling af en tredie tælleværdi N'q frembragt af strâler, som hovedsageligt er blevet spredt i materialerne i nærheden af borehul 1 et, men ikke i umiddelbar nærhed af dets væg, og hvis energier overvejende er blevet svækket mere end én gang ved Compton-spredning, for at tilvejebringe et andet hjælpesignal d" som 4According to the invention there is provided a method for measuring the density of a geological formation through which a borehole extends, comprising irradiating the formation with gamma rays, measuring a first count value produced by corresponding rays which have been mainly dissipated in the formation, and whose energy has been dissipated generally. has been attenuated by Compton scattering, which measured a principal signal for calculating an approximate density d ^ as a function of the first count value, measurement of a second count value produced by corresponding rays which have been scattered mainly in the materials very near boreholes! one, and whose energies have been attenuated only once by Compton scatter, to produce a first auxiliary signal d 'as a function of the second count value and of the approximate density d ^ to compute a first density correction due to the materials in the immediate vicinity of the borehole as a function of the first auxiliary signal, and according to the invention, the method is property notably by measuring a third counter value N'q generated by rays which have been mainly scattered in the materials near the borehole 1, but not in the immediate vicinity of its wall, and whose energies have been attenuated more than once at Compton spreading, to provide another auxiliary signal d "like 4

DK 157266 BDK 157266 B

funktion af den tilnærmede tæthed d^ og af den anden og den tredie tælleværdi til beregning af en anden tæthedskorrektion svarende til de sidstnævnte materialer som funktion af det andet hjælpesignal og ved kombinering af den tilnærmede tæthed med den fprste og den anden tæthedskorrektion for at tilvejebringe en rigtig tæthedsmâling for den geologiske formation.function of the approximate density d 1 and of the second and third count values for calculating a second density correction corresponding to the latter materials as a function of the second auxiliary signal and by combining the approximate density with the first and second density corrections to provide a proper density measurement for the geological formation.

I stedet for sâledes at ty til en formindskelse af kvali-teten af kompensationen for smâ tykkelser, for at kompensationen for store tykkelser skal blive bedre, mâles tælleværdien separat for strâler, som er blevet spredt i en zone i nærheden af væggen, men hvis energier er blevet svækket mere end én gang ved Compton-spredning. Denne tælleværdi, som sâledes er repræsentativ for tætheden af materialerne i nærheden af borehullet, men ikke i umid-delbar nærhed af dets væg, kan sâledes tjene til at kompensere for indflydelsen af disse materialer, hvorimod der kompenseres for indflydelsen af materialerne i umiddelbar nærhed af væggen ved hjælp af mâlingen af tælleværdien af strâler, som er blevet svækket ved en enkelt Compton-spredning. De to sâledes udfprte kompensationer griber ikke forstyrrende ind i hinanden, og tætheden af formationen kan mâles pâ en helt tilfredstillende mâde.Instead of resorting to a reduction in the quality of the small-thickness compensation to improve the large-thickness compensation, the count value is measured separately for rays that have been scattered in a zone near the wall but whose energies has been weakened more than once by Compton spread. This counter value, which is thus representative of the density of the materials near the borehole but not in the immediate vicinity of its wall, can thus serve to offset the influence of these materials while compensating for the influence of the materials in the immediate vicinity of the wall using the measurement of the count value of rays, which has been attenuated by a single Compton scatter. The two compensations thus expressed do not interfere with each other, and the density of the formation can be measured in a perfectly satisfactory way.

Opfindelsen indbefatter ogsâ i henholdtil en fordelagtig udfprelsesform en fremgangsmâde, hvor den tilnærmede tæthed af formationen beregnes pâ grundlag af hovedsignalet, tætheden af de materialer, som ligger meget nær borehullet, beregnes pâ grundlag af det nævnte fprste hjælpesignal, differensen mellem de to sâledes beregnede tætheder bestemmes, og hvor den fejl, som den tilnærmede tæthed af formationen er behæftet med pâ grund af tætheden af de meget nær borehullet lig-gende materialer, bestemmes som en funktion af denne differens ud fra et fprste eksperimentelt forhold, og det for denne udfprelses-form ejendommelige er, at tætheden af de nær hullet liggende materialer beregnes pâ grundlag af det andet hjælpesignal, differensen af de to beregnede tætheder af materialerne nær og meget nær borehullet bestemmes, den anden fejl, som den tilnærmede tæthed er behæftet med pâ grund af disse nær hullet liggende materialer, bestemmes som en funktion af denne differens ud fra et andet eksperimentelt forhold, og at den tilnærmede tæthed kombineres med den fprste og den anden fejl for at opnâ en kompenseret tæthed, som til si ut beholdes som 5The invention also includes, according to an advantageous embodiment, a method in which the approximate density of the formation is calculated on the basis of the main signal, the density of the materials very close to the borehole is calculated on the basis of said first auxiliary signal, the difference between the two so calculated is determined and where the error with which the approximate density of the formation is due to the density of the very near borehole materials is determined as a function of this difference from a first experimental relationship and that of this design. peculiar is that the density of the near-hole materials is calculated on the basis of the second auxiliary signal, the difference of the two calculated densities of the materials near and very near the borehole is determined, the other error with which the approximate density is due to these near the hole materials are determined as a function of this difference from another experiment mental relationship, and that the approximate density is combined with the first and second errors to obtain a compensated density, which is presumably retained as 5

DK 157266 BDK 157266 B

den virkelige tæthed af formationen.the real density of the formation.

Opfindelsen angâr ogsâ et apparat til mâling af tætheden af en geologisk formation, som et borehul gâr igennem, af den art som omfatter: en kilde for gammastrâling til bestrâling af formationen, en fprste gammastrâlingsdetektor anbragt i relativt stor afstand fra kilden, sâledes at den hovedsageligt modtager strâler, som er blevet spredt i formationen, en anden gammastrâlingsdetektor anbragt i relativt lille afstand fra kilden for hovedsageligt at modtage strâler, som er blevet spredt i materialerne nær borehulsvæggen, et fprste kredslpb til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den fprste detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi er blevet svækket hovedsageligt ved Compton-spredning for derved at frembringe et hovedsignal, en beregningsanordning, som modtager hovedsignalet og frembringer et fprste tæthedssignal, som repræsenterer den tilnærmede tæthed af formationerne, et andet kredslpb til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den anden detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi i hovedsagen er svækket kun én gang ved Compton-spredning for derved at tilvejebringe et fdrste hjælpesignal, en beregningsanordning, som modtager det fprste hjælpesignal og frembringer et andet tæthedssignal, der repræsenterer tætheden af de umiddelbart nærliggende materialer i formationerne, og en anordning til frembringelse af et fprste korrektionssignal, som skal adderes til det fdrste tæthedssignal, omfattende: en anordning til dannelse af et fprste differenssignal ud fra det fdrste og det andet tæthedssignal, og en anordning til lagring af en eksperimen-telt bestemt relation, som knytter det fdrste differenssignal sammen med det fprste korrektionssignal, og det for apparatet ifdlge opfindelsen ejendommelige er, at det endvidere omfatter: et tredie kredslpb til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den anden detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi i hovedsagen er svækket mere end én gang ved Compton-spredning for derved at tilvejebringe et andet hjælpesignal, en beregningsanordning, som modtager det andet hjælpesignal og frembringer et tredie tæthedssignal, der repræsenterer tætheden af materialer, som befinder sig nær, men ikke umiddelbart op tilThe invention also relates to an apparatus for measuring the density of a geological formation through which a borehole passes, of the type comprising: a source of gamma radiation to irradiate the formation, a first gamma radiation detector located at a relatively large distance from the source, so that it is substantially receiving rays which have been scattered in the formation, another gamma radiation detector located at a relatively small distance from the source to receive mainly rays which have been scattered in the materials near the borehole wall, a first circuit for measuring the count value of the output pulses from the first detector window covering rays whose energy has been attenuated mainly by Compton scattering to thereby produce a head signal, a computing device which receives the head signal and produces a first density signal representing the approximate density of the formations, another circuit for measuring the count of the output pulses of the second detector in a v induce, which covers rays whose energy is substantially attenuated only once by Compton scattering, thereby providing a first auxiliary signal, a computing device which receives the first auxiliary signal and produces a second density signal representing the density of the immediately adjacent materials in the formations, and a device for generating a first correction signal to be added to the first density signal, comprising: a device for generating a first difference signal from the first and second density signals, and a device for storing an experimentally determined relationship which associates the first difference signal with the first correction signal, and what is peculiar to the apparatus according to the invention is that it further comprises: a third circuit for measuring the count value of the output pulses of the second detector in a window covering rays whose energy in the main, has been weakened more than once by Compton spread for derve d providing a second auxiliary signal, a computing device which receives the second auxiliary signal and produces a third density signal representing the density of materials which are close to, but not immediately up to

DK 157266 BDK 157266 B

e borehulsvæggen, en anordning til at danne et andet korrektionssignal, som skal adderes til det f0rste tæthedssignal, og omfattende: en anordning til at frembringe et andet differenssignal ud fra det andet og det tredie tæthedssignal, og en anordning til lagring af en eksperimen-tel relation, som knytter det andet differenssignal sammen med det andet korrektionssignal, og en beregningsanordning, som modtager det fprste tæthedssignal og det f0rste og det andet korrektionssignal og frembringer et sandt tæthedssignal, som repræsenterer den virkelige tæthed af formatio-nerne.a borehole wall, a device for generating a second correction signal to be added to the first density signal, and comprising: a device for generating a second difference signal from the second and a third density signal, and a device for storing an experimental cell relationship which associates the second difference signal with the second correction signal, and a calculator which receives the first density signal and the first and second correction signals and produces a true density signal representing the true density of the formations.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvis-ning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser en sonde udstyret med en udfdrelsesform for apparatét if0lge opfindelsen, fig. 2 analysetrinnet i apparatet, fig. 3 og 4 to forspgskurver og fig. 5 et diagram over beregningsorganerne, som er indrettet til at bestemme tætheden ud fra de tre mal te tælleværdier.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which fig. 1 is a schematic view of a probe equipped with an embodiment of the apparatus according to the invention; FIG. 2 shows the analysis step in the apparatus; FIG. 3 and 4 show two bending curves; and FIG. 5 is a diagram of the calculation means arranged to determine the density from the three measured count values.

Pâ tegningen er i fig. 1 i det indre af et borehul 10, som gâr gennem geologiske formationer 11, vist en sonde 12, der er ophængt i et kabel 13, som forbinder den med en overfladeinstalla-tion 14. Borehul 1 et 10 er fyldt med et fluid, sàsom olie, vand, slam, gas eller en kombination af disse materialer, sâledes at borehullets vægge meget ofte og navnlig ved intéressante gennem-trængelige zoner er dækket med en slamkage 15.In the drawing, FIG. 1 in the interior of a borehole 10 passing through geological formations 11, shown a probe 12 suspended in a cable 13 connecting it to a surface installation 14. Borehole 1 and 10 are filled with a fluid such as oil, water, sludge, gas or a combination of these materials, so that the walls of the borehole are covered very often and especially in intangible permeable zones with a mud cake 15.

Sonden 12, som er anbragt excentrisk i borehul1 et 10 ved hjælp af en arm 16,der er elastisk pâvirket,omfatter pâ siden modsatThe probe 12, which is placed eccentrically in the borehole 10 by an elastically actuated arm 16, comprises on the side opposite

7 DK 157266 B7 DK 157266 B

denne arm en sko 17, soin to elastisk pâvirkede arme 18 trykker imod væg-gen i borehullet for sâledes at bringe skoen til sâ godt som muligt at f01ge aile uregelmæssigheder i væggen.this arm a shoe 17, so two elastically actuated arms 18 push against the wall of the borehole to bring the shoe to the best of possible irregularities in the wall.

Skoen 17, som alene er vist i snit i figuren, omfatter anbragt pâ Unie langs den samme frembringer i sonden pâ modsat side af armen 16 en kilde for gammastrâling 19 og to scintillationsdetektorer 2o og 21 i forskellige afstande fra kilden. Kilden er udf0rt af césium 137, som udsender gammastrâler af 66o keV,og er anbragt ved bunden af en cy-lindrisk kollimationsudsparing 22 vinkelret pâ sondens akse og lukket af et vindue 23, der er gennemtrængelig for gammastrâler, idet det f.eks. er fremstillet af epoxyharpiks. Kilden 19 er omgivet af et skærmmateria-le 24 med h0j tæthed, sâsom wolfram, der er bestemt til at forhindre, at de to detektorer 2o,21 pâvirkes af direkte modtagne gammastrâler. Detek-toren 2o omfatter pâ sædvanlig mâde en enhed af en scintillator 25 og en fotomultiplikator 26. Scintillatoren 25 er anbragt i det væsentlige pâ aksen for skoen 17 i 11 cm afstand fra aksen for udsparingen 22 ved bunden af en kollimationskanal 27, der har en hældning pâ 45° i forhold til kilden og passerer gennem en wolframskærm 28, som strækker sig over praktisk taget hele fladen af skoen, som vender mod væggen. Detektoren 21 omfatter ogsâ en enhed af en scintillator 29 og en fotomultiplikator 3o. Scintillatoren 29 er anbragt 36 cm fra aksen for udsparingen 22 umiddelbart bag et beskyttelsesvindue 31, der er gennemtrængeligt for gammastrâlerne, og som passerer gennem wolframskærmen 28.The shoe 17, which is shown only in section in the figure, comprises disposed on the Union along the same generates in the probe opposite the arm 16 a source of gamma radiation 19 and two scintillation detectors 2o and 21 at different distances from the source. The source is made of cesium 137 which emits gamma rays of 66o keV, and is located at the bottom of a cylindrical collimation recess 22 perpendicular to the axis of the probe and closed by a window 23 permeable to gamma rays. is made of epoxy resin. The source 19 is surrounded by a high density screen material 24, such as tungsten, intended to prevent the two detectors 20, 21 from being affected by directly received gamma rays. The detector 20 typically comprises a unit of a scintillator 25 and a photomultiplier 26. The scintillator 25 is substantially located on the axis of the shoe 17 at a distance of 11 cm from the axis of the recess 22 at the bottom of a collimation channel 27 having a a 45 ° inclination to the source and passes through a tungsten screen 28 extending over virtually the entire surface of the shoe facing the wall. The detector 21 also comprises a unit of a scintillator 29 and a photomultiplier 300. The scintillator 29 is located 36 cm from the axis of the recess 22 immediately behind a gamma ray permeable window 31 passing through the tungsten shield 28.

Konstruktionen af den netop beskrevne sko 17 repræsenterer et optimalt arrangement, hvor detektoren 2o, som er nærmest kilden 19, ho-vedsageligt er f01som for gammastrâler, der er blevet spredt i materia-lerne relativt nær ved borehullets væg og navnlig i slamkagen 15, medens detektoren 21, som er længst borte fra kilden, hovedsageligt er f0lsom for gammastrâler, der er blevet spredt i formationerne 11.The construction of the shoe 17 just described represents an optimal arrangement where the detector 20, which is closest to the source 19, is substantially the same as for gamma rays which have been dispersed in the materials relatively near the wall of the borehole and especially in the mud cake 15, while the detector 21, which is farthest away from the source, is mainly sensitive to gamma rays which have been scattered in the formations 11.

Signalerne, som afgives af de to detektorer, f0res til den elektroniske del 32 af sonden, som hovedsageligt omfatter et analysetrin 33 vist detaljeret i fig. 2, og en telemetrisender 34 til at sende in-formationen, som frembringes af trinnet 33,til overfladeinstallationen 14.The signals emitted by the two detectors are fed to the electronic portion 32 of the probe, which mainly comprises an analysis step 33 shown in detail in FIG. 2, and a telemetry transmitter 34 for transmitting the information generated by the step 33 to the surface installation 14.

Som vist i fig. 2 f0der fotomultiplikatoren 26 i detektoren nærmest kilden over sin forstærker 35 tre tærskelkomparatorer 36,37 og 38 med impulsamplitudereferencer svarende til detekterede energier hen-holdsvis E1# E2 og E3· Energierne E1 - E2 bestemmer enderne af et vindue, som dækker gammastrâler fra césium 137 kilden, hvis energi er blevet svækket mere end én gang af Compton-effekten, medens energierneAs shown in FIG. 2, the photomultiplier 26 of the detector closest to the source above its amplifier 35 feeds three threshold comparators 36,37 and 38 with pulse amplitude references corresponding to detected energies respectively E1 # E2 and E3 · The energies E1 - E2 determine the ends of a window covering gamma rays 137 the source whose energy has been attenuated more than once by the Compton effect, while the energies

8 DK 157266 B8 DK 157266 B

E2 - bestemmer enderne af et vindue, sont dækker gammastrâler, hvis energi kun er blevet svækket en gang af Compton-effekten. Udgangen fra komparatoren 36 er forbundet direkte med den ene indgang pâ en OG-port 39 med to indgange, medens udgangen pâ komparatoren 37 er forbundet med den anden indgang pâ denne port over et inverteringskredsl0b 4o. Udgan-gen pâ komparatoren 37 er endvidere forbundet direkte med den ene indgang af en OG-port 41 med to indgange, medens udgangen pâ komparatoren 38 er forbundet med den anden indgang pâ denne port over et inverter-kredsl0b 42.E2 - Determines the ends of a window, which covers gamma rays, whose energy has been weakened only once by the Compton effect. The output of comparator 36 is connected directly to one input of a two-input OG port 39, while the output of comparator 37 is connected to the other input of this port over an inversion circuit 4o. Furthermore, the output of comparator 37 is connected directly to one input of a two-input OG port 41, while the output of comparator 38 is connected to the other input of this port over an inverter circuit 42.

Det ses let, at udgangsimpulserne fra forstærkeren 35, som har en amplitude svarende til en detekteret energi lavere end E^, er uden virkning pâ spændingskomparatorerne 36,37 og 38, hvis tre udgangsniveauer forbliver i den logiske tilstand 0,sâledes at OG-portene 39 og 41 i dette tilfælde forbliver spærret. Endvidere trigger de impulser fra forstærkeren 35, som har en amplitude svarende til en detekteret energi st0rre end E^/ de tre spændingskomparatorer pâ samme tid, men under indvirkning af de to inverterkredsl0b 4o og 42, sâ at OG-portene 39 og 41 igen er spærret. Derimod trigger de impulser, hvis amplitude svarer til en energi beliggende mellem E^ og E2 komparatoren 36, men ikke komparatoren 37. Under indvirkning af înverterkredsl0bet 4o tillader OG-porten 39 imid-lertid disse impulser at passere. Ligeledes trigger de impulser, hvis amplitude svarer til en energi beliggende mellem E2 og Eg, komparatorer-ne 36 og 37, men ikke komparatoren 38. Under den kombinerede virkning af disse tre komparatorer og af inverterkredsl0bene 4o og 42 forbliver OG-porten 39 spærret, men porten 41 er âben. OG-porten 39 frembringer sâle-des en impuls for hver impuls fra forstærkeren 35, der svarer til en detëkteret energi' beliggende mellem E^ og E2, medens porten 41 frembringer en impuls for hver impuls fra forstærkeren svarende til en detekteret energi beliggende mellem E2 og E^.It is readily seen that the output pulses of the amplifier 35, having an amplitude corresponding to a detected energy lower than E 1, are without effect on the voltage comparators 36,37 and 38, whose three output levels remain in the logic state 0, such that the AND gates 39 and 41 in this case remain barred. Furthermore, they trigger pulses from the amplifier 35, which have an amplitude corresponding to a detected energy greater than E1 / the three voltage comparators at the same time, but under the influence of the two inverter circuits 4o and 42, so that the AND gates 39 and 41 are again blocked. In contrast, the pulses whose amplitude correspond to an energy located between E1 and E2 comparator 36, but not comparator 37. However, under the influence of the inverter circuit 4o, the AND gate 39 allows these pulses to pass. Likewise, the pulses whose amplitude corresponds to an energy located between E2 and Eg trigger the comparators 36 and 37, but not the comparator 38. Under the combined effect of these three comparators and of the inverter circuits 4o and 42, the AND gate 39 remains blocked. but the gate 41 is open. AND gate 39 then generates a pulse for each pulse from amplifier 35 corresponding to a detected energy located between E1 and E2, while gate 41 generates a pulse for each pulse from amplifier corresponding to a detected energy located between E2 and E ^.

Fotomultiplikatoren 3o i detektoren længst borte fra kilden f0der over sin forstærker 43 to spændingskomparatorer 44 og 45 med im-pulsamplitudereferencer svarende til detekterede energier henholdsvis E^1 og Ε^1. Disse to værdier bestemmer enderne af et energivindue, der dækker gammastrâler fra césium 137 kilden, hvis energi er blevet svæk-ket hovedsageligt ved Compton-spredning. Udgangen pâ komparatoren 44 er forbundet direkte med den ene indgang pâ en OG-port 46 med to indgange, medens udgangen fra komparatoren 45 er forbundet med den anden indgang pâ denne port over et inverterkredsl0b 47.The photomultiplier 30 in the detector furthest from the source feeds over its amplifier 43 two voltage comparators 44 and 45 with pulse amplitude references corresponding to detected energies E 1 and 1 1, respectively. These two values determine the ends of an energy window covering gamma rays from the cesium 137 source whose energy has been attenuated mainly by Compton scattering. The output of comparator 44 is connected directly to one input of a two-input OG port 46, while the output of comparator 45 is connected to the other input of this port over an inverter circuit 47.

Det kan umiddelbart ses uden i detaljer at gentage analysen af virkemâden af dette logiske kredsl0b, som er analog med analysen af detIt can be seen immediately without repeating in detail the operation of this logic circuit analogous to the analysis of it.

9 DK1S7266B9 DK1S7266B

detekteret energi beliggende mellem E^1 og Eg'.detected energy located between E ^ 1 and Eg '.

For de anvendte værdier for energierne E^ E2, Eg , E^ ' og Eg1 f0lger det af det foregâende, at: de to nedre grænser E^ og E^' skal ligge over den lave energi-del af spektret, soin afhænger af middelatomnummeret for mediet, det vil i almindelighed sige over 12o keV, de to 0vre grænser Eg og Eg1 skal være lavere end energien af strâlingen, soin udsendes af kilden (66o keV for césium), den mellemliggende grænse Eg skal bestemme som en funktion af kilden, afstanden mellem kilden og den nærmeste detektor og kollimatio-nen af denne sidstnævnte detektor.For the values used for the energies E ^ E2, Eg, E ^ 'and Eg1, it follows from the foregoing that: the two lower limits E ^ and E ^' must be above the low energy part of the spectrum, so depends on the mean atom number for the medium, that is, generally above 12o keV, the two upper limits Eg and Eg1 must be lower than the energy of the radiation, so emitted by the source (66o keV for cesium), the intermediate limit Eg must determine as a function of the source, the distance between the source and the nearest detector and the collimation of this latter detector.

Som eksempel vil man med en cesiumkilde fâ:For example, with a cesium source you will get:

E^ og E^' beliggende mellem loo og 2oo keVE ^ and E ^ 'located between loo and 2oo keV

Eg beliggende mellem 3oo og 360 keVEg located between 3oo and 360 keV

Eg og Eg 1 beliggende mellem 45o og 600 keV.Oak and Oak 1 located between 45o and 600 keV.

Valget af en bestemt værdi indenfor hvert af disse omrâder er kun et sp0rgsmâl om optimering. Det er vigtigt for en given sondetype at indstille de fem værdier nævnt ovenfor, sâledes at man opnâr den bedst mulige f01somhed for gammastrâler, som er blevet underkastet en enkelt Compton-spredning, for gammastrâler, som er blevet underkastet mere end én, og for gammastrâler, som kun er blevet svækket ved Compton-effekten.The choice of a specific value within each of these areas is only a matter of optimization. It is important for a given probe type to set the five values mentioned above so as to obtain the best possible sensitivity for gamma rays subjected to a single Compton spread, for gamma rays subjected to more than one, and for gamma rays , which has only been weakened by the Compton effect.

Udgangssignalerne fra de tre OG-porte 39,41 og 46 f0res til telemetrisenderen 34, som sender de modtagne impulstog over kablet 13 til overfladeanlægget 14, hvor en telemetrimodtager 48 f0rer dem til ind-gangen pâ en digital datamaskine 49. Denne datamaskine foretager bestem-melse af tætheden af formationerne i nærheden af skoen 17 ud fra tælle-hastighederne N^, Nc og Nc’ af impulserne, som leveres henholdsvis af OG-portene 46,41 og 39. Værdien af den beregnede kompenserede tæthed f0res til et optegningsapparat 5o.The outputs of the three AND ports 39, 41 and 46 are passed to the telemetry transmitter 34 which transmits the received pulse trains over the cable 13 to the surface 14, where a telemetry receiver 48 directs them to the input of a digital computer 49. This computer determines measuring the density of the formations in the vicinity of the shoe 17 from the count rates N1, Nc and Nc 'of the pulses supplied by AND gates 46, 41 and 39, respectively. The value of the calculated compensated density is applied to a recording apparatus 5o.

F0r beskrivelsen i detaljer af den behandling, som udf0res af datamaskinen 49 pâ de tre tælleværdier N^, og N^1, er det hen-sigtsmæssigt at forklare princippet for mâlingen. Tælleværdien NT, som mâles af detektoren længst borte fra kilden i energivinduet E^' -Eg 1, repræsenterer, som allerede angivet, strâler, hvis energi praktisk taget kun er blevet svaekket af Compton-effekten. Denne tælleyærdi er sâledes ikke pâvirket af middelatomnummeret for mediet, men afhænger alene af tætheden. Da detektoren 21 er relativt langt borte fra kilden 19, er gammastrâlerne, som den modtager, blevet spredt i den nærliggende formation, men ogsâ om end i langt mindre grad i slamkagen 15, som ad-Before describing in detail the processing performed by computer 49 on the three count values N 1 and N 1, it is appropriate to explain the principle of measurement. The count value NT, which is measured by the detector furthest from the source in the energy window E ^ -Eg 1, represents, as already indicated, rays whose energy has been virtually only attenuated by the Compton effect. This count value is thus not affected by the mean atomic number of the medium, but depends solely on the density. Since the detector 21 is relatively far away from the source 19, the gamma rays it receives have been scattered in the nearby formation, but also to a much lesser extent in the mud cake 15 which

lo DK 157266 Blo DK 157266 B

udledes af tælleværdien N^, kun en tilnærmet tæthed af formationen, idet fejlen er en funktion af tykkelsen og af tætheden af laget 15.is derived from the count value N ^, only an approximate density of the formation, the error being a function of the thickness and of the density of the layer 15.

Tælleværdien malt ved hjælp af detektoren nærmest kil- den skal anvendes til en f0rste kompensation for indflydelsen af dette uvedkommende lag. Denne tælleværdi repræsenterer de gammastrâler, som er blevet spredt i materialerne relativt nær ved skoen 17. Da den mâles i energivinduet E2 - E^, som dækker gammastrâler/ hvis energi kun er blevet svækket en gang ved Compton-effekten, repræsenterer den end-videre tætheden af materialerne i umiddelbar nærhed af borehullet, der som bekendt er beliggende mindre end 3o mm fra skoen. Det er sâ muligt, nâr tætheden dc er blevet beregnet svarende til tælleværdien Nç, at korrigere for virkningen af disse materialer pâ den tilnærmede tæthed dL udledt af tælleværdien/ som leveres af detektoren længst borte fra kilden. Dette udf0res ved hjælp af en kurve, som er fastlagt eksperimen-telt ud fra mâlinger, der er udf0rt med lag af kendt tykkelse og tæthed, hvilket giver som en funktion af forskellen (dT - d„) fejlen Ad, hvormed den tilnærmede tæthed d^ er behæftet. Denne kurve afhænger naturligvis af detektorerne og kilden, men dens generelle form er som vist i fig. 3. For at muligg0re en bestemmelse af dd ved hjælp af datamaskinen 49 bli-ver kurven aftastet og indf0rt i et lager. Det er 'sâ tilstrækkeligt at tage forskellen (d^ - dç) og fra lageret at udtrække korrektionsudtryk-ket 4d, som svarer til denne forskel. Som allerede angivet kompenserer denne f0rste korrektion for indflydelsen af tætheden af materialerne i nærheden af væggen, sâ længe deres tykkelse ikke overstiger 3o mm.The count value painted by means of the detector closest to the source must be used for a first compensation for the influence of this extraneous layer. This counter value represents the gamma rays which have been dispersed in the materials relatively close to the shoe 17. As it is measured in the energy window E2 - E ^ which covers gamma rays / whose energy has been attenuated only by the Compton effect, it further represents the density of the materials in the immediate vicinity of the borehole, which is known to be located less than 3 mm from the shoe. It is possible, when the density dc has been calculated corresponding to the count value Nç, to correct for the effect of these materials on the approximate density dL derived from the count value / supplied by the detector furthest from the source. This is accomplished by a curve determined experimentally from measurements made with layers of known thickness and density, which gives as a function of the difference (dT - d ") the error Ad, by which the approximate density d ^ is impoverished. Of course, this curve depends on the detectors and the source, but its general shape is as shown in FIG. 3. To enable the determination of dd by the computer 49, the curve is scanned and entered into a memory. It is then sufficient to take the difference (d ^ - dç) and extract from the repository the expression 4d corresponding to this difference. As already stated, this initial correction compensates for the influence of the density of the materials near the wall as long as their thickness does not exceed 3o mm.

Den tredie tælleværdi skal derpâ anvendes til at kom- pensere tætheden dL for tykkelser af uvedkommende materiale st0rre end 3o mm. Denne tælleværdi, som ogsâ mâles af detektoren nærmest kilden, men i energivinduet E^ - E2 repræsenterer strâler, der hovedsageligt er blevet spredt i materialerne i nærheden af borehullet, men hvis energier i princippet er blevet svækket mereend ên gang ved Compton-effekten.The third count value must then be used to compensate the density dL for thicknesses of extraneous material larger than 3 mm. This count value, which is also measured by the detector closest to the source, but in the energy window E ^ - E2 represents rays which have been mainly scattered in the materials near the borehole, but whose energies have been attenuated more than once by the Compton effect.

Pâ grund heraf repræsenterer tælleværdien Nc' tætheden af materialerne i nærheden af væggen, men ikke i umiddelbar nærhed af skoen, og som er beliggende i omrâdet, der ikke dækkes af den f0rste kompensation. En tæthed d'^ beregnes sâledes af ligningen: d'c - d"0 + A" log N'c og anvendes til den anden kompensation. Dette udf0res ved hjælp af en anden fors0gskurve, der som en funktion af forskellen (dc - d'^) giver fejlenAd', hvormed den f0rst korrigerede tæthed er behæftet.Because of this, the count value Nc represents the density of the materials near the wall, but not in the immediate vicinity of the shoe, and located in the area not covered by the first compensation. A density d '^ is thus calculated by the equation: d'c - d "0 + A" log N'c and used for the second compensation. This is done by means of another test curve which, as a function of the difference (dc - d '^), gives the error Ad', which is the first corrected density.

Denne kurve, hvis generelle form er vist i fig. 4, aftastes ocr indf Ores i et laaer. Det er deroâ tilstrækkeliat som tidliaere at be-This curve, the general shape of which is shown in FIG. 4, be scanned or placed in a camp. It is sufficient, as a foreigner, to

11 DK 157266 B11 DK 157266 B

•Ad', som svarer til den.• Ad 'which corresponds to it.

Tætheden d, der fâs til slut som den kompenserede tæthed af formationen, beregnes derpâ af f0lgende ligning: d = dT + Δ d + Ad" jjThe density d, which is finally obtained as the compensated density of the formation, is then calculated by the following equation: d = dT + Δ d + Ad "y

Ved denne fremgangsmâde med dobbelt kompensation er det muligt at eliminere indflydelsen af tætheden af materialerne i nærheden af væg-gen op til tykkelser pâ ca. 6o mm, hvilket udg0r en værdi, der dækker hovedparten af ændrede skiferlerarter.In this double-compensation method, it is possible to eliminate the influence of the density of the materials in the vicinity of the wall up to thicknesses of approx. 6o mm, which is a value covering the majority of altered shale species.

Der skal nu henvises til fig. 5, som skematisk viser de for-skellige underenheder i datamaskinen 49, som er indrettet til i overens-stemmelse med den ovenfor forklarede fremgangsmâde at bestemme tætheden d af en formation ud fra de tre mâlte tællevaardier. Disse tællevær-dier bliver i rækkef01ge f0rt til datamaskinen 49 ved hjælp af et demultiplexkredsl0b, som indgâr i modtageren 48. Blokken 51 er beregningsunderenheden til beregning og lagring af den tilnærmede tæthed d 11 ud fra tællovcsrâien NT ved formlen;Referring now to FIG. 5, which schematically shows the various subunits of the computer 49 which are adapted to determine the density d of a formation from the three measured count values in accordance with the method explained above. These count values are sequentially passed to the computer 49 by means of a demultiplex circuit included in the receiver 48. The block 51 is the computing subunit for calculating and storing the approximate density d 11 from the counting range NT by the formula;

IJIJ

aL “ a0 + A l0g NLaL “a0 + A l0g NL

hvor dQ og A er fors0gskonstanter, der er lagret i en digital hukommelse 52. Blokken 53 er beregningsunderenheden til beregning og lagring af tætheden af de meget nære materialer dp ud fra tælleværdien N-, ved ^ c formlen: dc = d*0 + A' log (Nc/dL) hvor d'Q og A' er fors0gskonstanter lagret i en digital hukommelse 54.where dQ and A are test constants stored in a digital memory 52. Block 53 is the computational subunit for calculating and storing the density of the very close materials dp from the count value N-, at the ^ c formula: dc = d * 0 + A 'log (Nc / dL) where d'Q and A' are test constants stored in a digital memory 54.

I beregningsunderenheden 55 dannes forskellen (dL - dç) og f0res til beregningsunderenheden 56, der er indrettet til at beregne og digitalt lag-re korrektionsudtrykket Ad ud fra pr0ver af fors0gsværdier, som er digitalt lagret i underenheden 56. Blokken 57 er beregningsunderenheden til beregning og lagring af tætheden af de nære materialer d'^ ud fra tælle-værdien N" ved formlen: d'c = d"Q + A" log N'c hvor ά"φ og A"0 er fors0gskonstanter lagret i en digital hukommelse 58.In the computing sub-unit 55, the difference (dL - dç) is formed and passed to the computing sub-unit 56, which is designed to calculate and digitally store the correction term Ad from samples of test values digitally stored in the sub-unit 56. The block 57 is the computing sub-unit for calculation storing the density of the close materials d 'from the count value N "of the formula: d'c = d" Q + A "log N'c where ά" φ and A "0 are experimental constants stored in a digital memory 58 .

I beregningsunderenheden 59 dannes forskellen (dc - d'^) og f0res til en beregningsunderenhed 6o, der er indrettet til at frembringe og digitalt lagre korrektionsudtrykketΔd' ud fra pr0ver af fors0gsværdier, der er lagret i underenheden 6o. De tre sâledes dannede og lagrede værdier dT, Ad ogAd' f0res til en additionsenhed 61 til indtil den næste f0lge at frembringe og lagre værdien af den kompenserede tæthed i henhold tilIn the computing sub-unit 59, the difference (dc - d '+) is formed and passed to a computing sub-unit 6o arranged to generate and digitally store the correction term Δd' from samples of experimental values stored in the sub-unit 6o. The three values thus formed and stored dT, Ad and Ad 'are passed to an addition unit 61 to produce and store the value of the compensated density according to the

12 DK 157266 B12 DK 157266 B

ningsapparatet 5o i afhængighed af dybden.depending on the depth.

Claims (5)

13 DK 157266 B PATENTKRAV.13 DK 157266 B PATENT REQUIREMENT. 1. Fremgangsmâde til mâling af tætheden af en geologisk formation, som et borehul gâr igennem, omfattende: bestrâling af formationen med gammastrâler, mâling af en f0rste tælleværdi (NL) frembragt af tilsvarende strâ-ler, som hovedsageligt er blevet spredt i formationen, og hvis energier generelt er blevet svækket ved Compton-spredning, hvilken mâling udgpr et hovedsignal for beregning af en tilnærmet tæthed (d^) som funktion af den fprste tælleværdi, mâling af en anden tælleværdi (N^) frembragt af tilsvarende strâler, som er blevet spredt hovedsageligt i materialerne meget nær ved borehul 1 et, og hvis energier er blevet svækket kun én gang ved Compton-spredning, for at frembringe et fprste hjælpesignal (d') som funktion af den anden tælleværdi (Nc) og af den tilnærmede tæthed (dL) til beregning af en fprste tæthedskorrektion pâ grund af materialerne i umiddelbar nærhed af borehul1 et som funktion af det fprste hjælpesignal, kendetegnet ved mâling af en tredie tælleværdi (N'q) frembragt af strâler, som hovedsageligt er blevet spredt i materialerne i nærheden af borehul1 et, men ikke i umiddelbar nærhed af dets væg, og hvis energier overvejende er blevet svækket mere end én gang ved Compton-spredning, for at tilvejebringe et andet hjælpesignal (d'') som funktion af den tilnærmede tæthed (d^) og af den anden og den tredie tælleværdi til beregning af en anden tæthedskorrektion svarende til de sidstnævnte materialer som funktion af det andet hjælpesignal og ved kombinering af den tilnærmede tæthed med den fprste og den anden tæthedskorrektion for at tilvejebringe en rigtig tæthedsmâling for den geologiske formation.A method of measuring the density of a geological formation through which a borehole passes, comprising: irradiating the formation with gamma rays, measuring a first count value (NL) generated by corresponding rays which have been mainly scattered in the formation, and if energies have generally been attenuated by Compton scattering, which measurement represents a principal signal for calculating an approximate density (d ^) as a function of the first count value, measurement of another count value (N ^) produced by corresponding rays which have been dispersed mainly in the materials very close to borehole 1, and whose energies have been attenuated only once by Compton scattering, to produce a first auxiliary signal (d ') as a function of the second count value (Nc) and of the approximate density ( dL) for calculating a first density correction due to the materials in the immediate vicinity of the borehole1 as a function of the first auxiliary signal, characterized by the measurement of a third count value (N'q) emitted by rays which have been mainly dispersed in the materials near the wellbore, but not in the immediate vicinity of its wall, and whose energies have been predominantly attenuated more than once by Compton scattering, to provide another auxiliary signal (d '') as a function of the approximate density (d ^) and of the second and third count values for calculating a second density correction corresponding to the latter materials as a function of the second auxiliary signal and by combining the approximate density with the first and the second second density correction to provide a proper density measurement for the geological formation. 2. Fremgangsmâde til mâling af tætheden af en geologisk formation, som et borehul gâr igennem, ifplge krav 1, hvor den tilnærmede tæthed af formationen beregnes pâ grundlag af hoved-signalet, tætheden af de materialer, som ligger meget nær borehullet, beregnes pâ grundlag af det nævnte fprste hjælpesignal, differensen mellem de to sâledes beregnede tætheder bestemmes, og hvor den fejl, som den tilnærmede tæthed af formationen er behæftet med pâ grund af tætheden af de meget nær borehullet lig-gende materialer, bestemmes som en funktion af denne differens udA method for measuring the density of a geological formation through which a borehole passes, according to claim 1, wherein the approximate density of the formation is calculated on the basis of the main signal, the density of the materials very close to the borehole is calculated on the basis of said first auxiliary signal, the difference between the two densities thus calculated is determined and the error with which the approximate density of the formation is affected by the density of the very close boreholes is determined as a function of this difference out 14 DK 157266 B fra et f0rste eksperimente!t forhold, kendetegnet ved, at tætheden af de nær hullet üggende materialer beregnes pà grundlag af det andet hjælpesignal, differensen af de to beregnede tætheder af materialerne nær og meget nær borehul1 et bestemmes, den anden fejl, som den tilnærmede tæthed er behæftet med pâ grund af disse nær hullet liggende materialer, bestemmes som en funktion af denne differens ud fra et andet eksperimentelt forhold, og at den tilnærmede tæthed kombineres med den f0rste og den anden fejl for at opnâ en kompenseret tæthed, som til si ut beholdes som den virkelige tæthed af formationen.14 DK 157266 B from a first experimental ratio, characterized in that the density of the near-hole incremental materials is calculated on the basis of the second auxiliary signal, the difference of the two calculated densities of the materials near and very near the borehole is determined, the second error , which approximate density due to these near-hole materials, is determined as a function of this difference from another experimental relationship, and that approximate density is combined with the first and second errors to obtain a compensated density , which is presumably retained as the true density of the formation. 3. Apparat til mâling af tætheden af en geologisk formation, som et borehul gâr igennem, af den art som omfatter: en kîlde for gammastrâling til bestràling af formationen, en forste gammastrâlingsdetektor anbragt i relativt stor afstand fra kilden, sâledes at den hovedsageligt modtager strâler, som er blevet spredt i formationen, en anden gammastrâlingsdetektor anbragt i relativt lille afstand fra kilden for hovedsageligt at modtage strâler, som er blevet spredt i materialerne nær borehulsvæggen, et f0rste kredsl0b til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den fprste detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi er blevet svækket hovedsageligt ved Compton-spredning for derved at frembringe et hovedsignal, en beregningsanordning, som modtager hovedsignalet og frembringer et fprste tæthedssignal, som repræsenterer den tilnærmede tæthed af formationerne, et andet kredsl0b til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den anden detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi i hovedsagen er svækket kun én gang ved Compton-spredning for derved at tilvejebringe et f0rste hjælpesignal, en beregningsanordning, som modtager det f0rste hjælpesignal og frembringer et andet tæthedssignal, der repræsenterer tætheden af de umiddelbart nærliggende materialer i formationerne, og en anordning til frembringelse af et fprste korrektionssignal, som skal adderes til det fprste tæthedssignal, omfattende: en anordning til dannelse af et fprste differenssignal ud fra det fprste og det andet tæthedssignal, og en anordning til lagring af en i5 DK 157266 B eksperimentelt bestemt relation, som knytter det f0rste differens- signal sammen med det fprste korrektionssignal, k e n d e t e g n e t ved, at det endvidere omfatter: et tredie kredsldb til mâling af tælleværdien af udgangsimpulserne fra den anden detektor i et vindue, som dækker strâler, hvis energi i hovedsagen er svækket mere end én gang ved Compton-spredning for derved at tilvejebringe et andet hjælpesignal, en beregningsanordning, som modtager det andet hjælpesignal og frembringer et tredie tæthedssignal, der repræsenterer tætheden af materialer, som befinder sig nær, men ikke umiddelbart op til borehulsvæggen, en anordning til at danne et andet korrektionssignal, som skal adderes til det forste tæthedssignal, og omfattende: en anordning til at frembringe et andet differenssignal ud fra det andet og det tredie tæthedssignal, og en anordning til lagring af en eksperimen-tel relation, som knytter det andet differenssignal sammen med det andet korektionssignal, og en beregningsanordning, som modtager det fdrste tæthedssignal og det fdrste og det andet korrektionssignal og frembringer et sandt tæthedssignal, som repræsenterer den virkelige tæthed af formatio-nerne.An apparatus for measuring the density of a geological formation through which a borehole passes, of the type comprising: a source of gamma radiation for irradiation of the formation, a first gamma radiation detector located at a relatively large distance from the source, so as to receive substantially radiation. which has been scattered in the formation, another gamma radiation detector disposed at a relatively small distance from the source to receive mainly beams which have been scattered in the materials near the borehole wall, a first circuit for measuring the count value of the output pulses from the first detector in a window, covering rays whose energy has been attenuated mainly by Compton scattering to thereby produce a head signal, a calculator receiving the head signal and producing a first density signal representing the approximate density of the formations, another circuit for measuring the output pulse from the second detector in a window covering st rays whose energy is substantially attenuated only once by Compton scattering to thereby provide a first auxiliary signal, a computing device which receives the first auxiliary signal and produces a second density signal representing the density of the immediate materials in the formations, and a means for generating a first correction signal to be added to the first density signal, comprising: a device for generating a first difference signal from the first and second density signals, and a device for storing an experimentally determined relation, which associates the first differential signal with the first correction signal, characterized in that it further comprises: a third circuit for measuring the count value of the output pulses of the second detector in a window covering rays whose energy is substantially attenuated more than once by Compton scattering, thereby providing a duck auxiliary signal, a calculation device which receives the second auxiliary signal and produces a third density signal representing the density of materials located near, but not immediately up to the borehole wall, a device for forming a second correction signal to be added first a density signal, and comprising: a device for generating a second difference signal from the second and third density signals, and a device for storing an experimental relation which associates the second difference signal with the second correction signal, and a calculation device which receives the first density signal and the first and second correction signals and produces a true density signal which represents the true density of the formations. 4. Apparat ifplge krav 3, kendetegnet ved, at kilden for gammastrâling er césium 137, som producerer en energitop ved 660 keV, at et fprste, et andet og et tredie mâlekredslob er indrettet til at give tælleværdier for impulser, hvis amplituder svarer til gammaenergivinduer defineret ved en fprste nedre grænse (E'j) og en fprste pvre grænse (E'3) for det fprste kredslpb, en anden nedre grænse (Ej) og en mellemliggende grænse (E2) for det andet kredslpb, den nævnte mellemliggende grænse (E2) og en anden pvre grænse (Eg) for det tredie kredsl0b, idet energiomrâderne for grænserne er som fplger: 100 < Ej og E'j < 200 keV 300 < E2 < 360 keV 450 < E3 og E'3 < 600 keVApparatus according to claim 3, characterized in that the source of gamma radiation is cesium 137, which produces an energy peak at 660 keV, that a first, second and third measurement circuit are arranged to give count values for pulses whose amplitudes correspond to gamma energy windows. defined by a first lower limit (E'j) and a first lower limit (E'3) for the first circuit, a second lower limit (Ej) and an intermediate limit (E2) for the second circuit, said intermediate limit ( E2) and another upper bound (Eg) for the third circuit, the energy ranges of the boundaries being as follows: 100 <Ej and E'j <200 keV 300 <E2 <360 keV 450 <E3 and E'3 <600 keV 5. Apparat ifdlge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at den anden detektor er placeret ved bunden af en kollimeringskanal, som forldber skrât i retning af kilden under en DK 157266 B vinkel pà ca. 45°.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the second detector is located at the bottom of a collimation channel which extends obliquely in the direction of the source at an angle of approx. 45 °.
DK93776A 1976-03-04 1976-03-04 PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through DK157266C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK93776A DK157266C (en) 1976-03-04 1976-03-04 PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK93776 1976-03-04
DK93776A DK157266C (en) 1976-03-04 1976-03-04 PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK93776A DK93776A (en) 1977-09-05
DK157266B true DK157266B (en) 1989-11-27
DK157266C DK157266C (en) 1990-04-30

Family

ID=8099199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK93776A DK157266C (en) 1976-03-04 1976-03-04 PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK157266C (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3321625A (en) * 1962-12-10 1967-05-23 Schlumberger Technology Corp Compensated gamma-gamma logging tool using two detectors of different sensitivities and spacings from the source
US3521063A (en) * 1967-07-19 1970-07-21 Schlumberger Technology Corp Multiple gamma radiation logging technique for identifying low atomic number materials
US3654470A (en) * 1969-12-09 1972-04-04 Dresser Ind Compensated density logging system having a filter only on the short-spaced detector
US3860816A (en) * 1971-03-01 1975-01-14 Dresser Ind Portable environmental calibrators for compensated density logging instruments
NO139017B (en) * 1972-01-24 1978-09-11 Schlumberger Inland Service LOGGING DEVICE FOR MEASURING THE DENSITY OF GEOLOGICAL FORMATIONS THROUGH BY A BORING HOLE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3321625A (en) * 1962-12-10 1967-05-23 Schlumberger Technology Corp Compensated gamma-gamma logging tool using two detectors of different sensitivities and spacings from the source
US3521063A (en) * 1967-07-19 1970-07-21 Schlumberger Technology Corp Multiple gamma radiation logging technique for identifying low atomic number materials
US3654470A (en) * 1969-12-09 1972-04-04 Dresser Ind Compensated density logging system having a filter only on the short-spaced detector
US3860816A (en) * 1971-03-01 1975-01-14 Dresser Ind Portable environmental calibrators for compensated density logging instruments
NO139017B (en) * 1972-01-24 1978-09-11 Schlumberger Inland Service LOGGING DEVICE FOR MEASURING THE DENSITY OF GEOLOGICAL FORMATIONS THROUGH BY A BORING HOLE

Also Published As

Publication number Publication date
DK93776A (en) 1977-09-05
DK157266C (en) 1990-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4048495A (en) Doubly-compensated dual-detector density logging apparatus
US4297575A (en) Simultaneous gamma ray measurement of formation bulk density and casing thickness
US4129777A (en) Cement thickness measurements in cased boreholes
US5525797A (en) Formation density tool for use in cased and open holes
US5390115A (en) Compensated gamma-gamma density sonde using three detectors
EP0864884B1 (en) Method for determining formation density and formation photo-electric factor with a multi-detector-gamma-ray tool
US8558165B2 (en) Nuclear tool
AU600303B2 (en) Logging apparatus and method for determining absolute elemental concentrations of subsurface formations
EP0143529B1 (en) Multi-function natural gamma ray logging
US7292942B2 (en) Measuring formation density through casing
US5627368A (en) Four-detector formation-density tool for use in cased and open holes
US4717825A (en) Method and apparatus for anomalous radioactive deposition compensation in spectral gamma ray well logging
US7573027B2 (en) Measurement of standoff corrected photoelectric factor
EP0236623A1 (en) Metering choke
NO301305B1 (en) Nuclear spectroscopic method and apparatus for stabilizing an energy spectrum, as well as a method for offset correction of an energy spectrum
US5204529A (en) Method and apparatus for measuring borehole fluid density, formation density and/or borehole diameter using back-scattered gamma radiation
US6918293B2 (en) System and method having radiation intensity measurements with standoff correction
Pickell et al. Density logging
US4529877A (en) Borehole compensated density logs corrected for naturally occurring gamma rays
EP1970702A1 (en) Detection of an element in a flow
EP0206593B1 (en) Borehole compensation method and apparatus
US4814611A (en) Apparatus for measuring borehole-compensated densities and lithology-dependent factors using one or more detectors
US3508439A (en) Combination sidewall neutron porosity and sonic tool
DK157266B (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING THE TIGHTNESS OF FORMATIONS THAT A Borehole goes through
US11204430B2 (en) Methods for gain stabilization of gamma ray measurements

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed