DK172870B1 - Fremgangsmåde til bestemmelse af carbonhydridmættethed og apparat til anvendelse herved - Google Patents

Description

i DK 172870 B1

Fremgangsmåde til bestemmelse af carbonhydridmættethed og apparat til anvendelse herved

Den foreliggende opfindelse angår kernebrøndloggeapparat S og -fremgangsmåder til bestemmelse af beskaffenheden af fluider i formationer, som en brøndboring er dannet igen nem. Opfindelsen angår mere specielt bestemmelse af car-bonhydridmætningen (eller dens korrelativ vandmætning) af formationer i nærheden af en brøndboring ved kernestrå-10 lingslogning. Endnu mere specielt angår opfindelsen uelastisk gammestrålespektrumlogning af en formation med korrektion for gammastråler fra borehulsfluider.

Et hovedmål med brøndlogning er at påvise fraktionen af 15 porerumfanget, som er optaget af carbonhydrider. Tre fremgangsmåder til udførelse af dette er blevet udviklet i henhold til kendt teknik. Elektriske resistivitets- og termiske neutronhenfaldsmetoder måler vandmætningen Sw, og forskellen S0 = 1 - Sh er så mætningen af alle andre 20 væsker og gasser. (Udtrykket S0 eller "olie"-mætning vil blive anvendt i det følgende til at betegne ikke kun flydende carbonhydrider, men også gasformige carbonhydrider) . Både den elektriske resistivitetsmetode og den termiske neutronhenfaldsmetode afhænger af tilstedeværelsen 25 af salte opløst i vandet og er af denne grund mindre effektiv i ferskvands- end i saltvandsomgivelser.

Da carbonhydrider indeholder carbon, og vand indeholder oxygen, er der blevet udviklet fremgangsmåder og appara-30 ter til detektering af carbon og oxygen og andre grundstoffer med en loggesonde. Når en neutron med høj energi ("hurtig”) spredes uelastisk fra carbon, udsendes en 4,44 MeV gammastråle. Når en neutron spredes fra oxygen, udsendes en 6,1 MeV gammastråle. Loggeapparatur, som tæller 35 antallet af 4,4 MeV gammastråler og antallet af 6,1 MeV

DK 172870 B1 2 gammastråler og bestemmer deres forhold, skulle derfor under ideale betingelser være et mål for forholdet mellem carbon og oxygen i formationen. Sådanne målinger er i og for sig kendte som carbon/oxygen- eller blot C/O målinger 5 eller C/O log'er. Endvidere kan et calcium/siliciumfor-hold også opnås. Sammenligning af de to forhold giver brugeren mulighed for at skelne carbon i calciumcarbonat fra carbon i carbonhydrider.

10 I forede borehulsbrønde, hvor saltholdigheden eller saltindholdet i en vandmættet zone ikke er kendt, er meget lille eller er blevet ændret ved produktion ved vandindsprøjtning, er C/O målingen det eneste alternativ til re-sistivitets- og neutronhenfaldsmetoder.

15

Under faktiske forhold i marken kan brøndboringen imidlertid indeholde carbonhydrider (i form af olie eller gas) og vand. Følgelig bliver C/O målinger af formationen forurenet eller "forvansket" med gammastråler hidrørende 20 fra hurtige neutroner med carbon- og oxygenatomer af fluider i borehullet. Ednvidere indeholder lerarter af visse jordformationer carbonatomer. Denne forurening af de uelastiske gammastrålespektraldata og i sidste ende af S0 bestemmelsen kan elimineres, hvis porøsiteten, lithologi-25 en, borehulskonfigurationen og carbonhydridindholdet af fluidet i brøndboringen er kendt med nøjagtighed.

Karakteristiske egenskaber som en funktion af dybden af en foret brønd, såsom porøsitet og lithologi af formatio-30 nen og borehulskonfigurationen, er eventuelt kendte. Men C/O logning har været stærkt følsom for usikkerhed med hensyn til borehulsolie/vandblandingen. Af denne grund har C/O loggemålinger af forede produktionsbrønde krævet, at brønden var "lukket inde" (engelsk: shut-in), så at 35 borehulsfluidkomponenterne kan kendes bedre. Selv med in- DK 172870 B1 3 delukkede brønde er indholdet af borehulsfluidet imidlertid ikke altid kendt tilstrækkeligt.

US patent nr. 3 849 646 til McKinley beskriver en frem-5 gangsmåde til at skelne mellem og bestemme kvaliteten af områder med kul- og olieskiffer i undergrundsformationer.

Af patentet fremgår en fremgangsmåde, hvor der benyttes en enkelt detektor, hvorfor fremgangsmåden i og for sig ikke er egnet til at skelne mellem borehuls- og formati-10 onssignaler. Der benyttes en meget grov metode for at bestemme bidragene for carbon og oxygen. De relative bidrag fra carbon og oxygen udtrykkes ikke ved at benytte en spektral repræsentation af gammastråle-responset for carbon og oxygen.

15 US patent nr. 4 380 701 til Smith beskriver et apparat or samtidig detektion af silicium og oxygen i jordformationer i nærheden af et væskefyldt borehul. Smith detekterer ganske vist elementer i en jordformation ved brug af 20 trin, som minder om trinnene i den foreliggende opfindelse, men Smith's teknik er udviklet til samtidig detektion af kun oxygen og silicium. Foreliggende opfindelse detekterer carbon og oxygen. Smith benytter også dobbelte detektorer, men af en anden grund end den foreliggende op-25 findelse.

US patentskrift nr. 4 507 554 af 26. marts 1985 beskriver en kerneloggemetode, ved hvilken en pulserende neutronkilde og en enkelt detektor omfattende et scintillati-30 onskrystal og et fotoraultiplikatorrør anvendes til at detektere spektre af signaler hidrørende fra en neutronimpuls. Et uelastisk spektrum, et tidligt indfangningsspektrum og et senere indfangningsspektrum måles. Det tidlige og sene indfangningsspektruro sammenlignes for at udlede 35 en repræsentation for den spektrale sammensætning af borehulsindholdet. De uelastiske spektre med gammastråle- DK 172870 B1 4 tællinger af borehuls- og formationsfluider og matrix korrigeres ved anvendelse af det ønskede spektrum for borehulsindholdet .

5 US patentskrift nr. 4 645 926 af 24. februar 1987 beskriver et kerneloggesystem og et apparat med en pulserende neutronkilde og nær- og fjerndetektorer. Tællehastighedsdata akkumuleres over et antal diskrete intervaller, som dækker hele intervallet under og mellem neutronkildens 10 byger til opnåelse af både uelastiske og indfangningsdele af de detekterede gammastråler. Et eksempel på anvendelsen af den uelastiske del af spektret er at generere parametre, der er stærkt følsomme for ændringer af borehullet på grund af den flade undersøgelsesdybde, som er til 15 rådighed fra den uelastiske stråling. De borehulstilstande, som mest er påvist af disse parametre, er dem, der vedrører ændringer i borehullets geometri. Et forhold af samlede tællinger af uelatiske nærdetektorgammastråler anvendes som en indikator for ændringer i borehullet til 20 at diagnosticere systemuregelmæssigheder og som en indikator for borehulseffekter på andre parametre.

Selv om teknologien i de ovenfor beskrevne patenter repræsenterer forsøg på at forbedre kerneloggeteknikken er 25 der stadig forblevet et behov for en fremgangsmåde og et apparat, hvormed oliemætningen SQ af en information kan bestemmes nøjagtigt ved C/O loggemetoder med korrektion for forvanskende gammastråler af ukendte mængder af car-bonhydrider i borehullet. Der foreligger således flere 30 formål med opfindelsen.

Et hovedformål med opfindelsen er at tilvejebringe nær-og fjerndetektorer i et C/O loggesystem, hvormed carbon-og oxygenbestemmelser ud fra spektre, der er målt ved 35 begge detektorer, kan kombineres til at frembringe en repræsentation af oliemætning af formationen korrigeret for DK 172870 B1 5 gammastrålerne frembragt af carbon- og oxygenatomer i borehullet .

Det er desuden opfindelsen formål samtidigt at bestemme 5 carbon- og oxygenkoncentrationer ud fra uelastiske spektre fra nær- og fjerndetektorer i afhængighed af hurtige neutronimpulser i et kerneloggesystem.

Et yderligere formål med opfindelsen er at tilvejebringe 10 afskærmningskonstruktion, således at følsomheden af nærdetektoren for borehulsgenererede gammastråler forbedres.

Det er desuden opfindelsens formål at tilvejebringe en sådan afskærmningskonstruktion, at følsomheden af fjern-15 detektoren for borehulsgenererede gammastråler formindskes, medens dens modtagelse af formationsgammastråler forbedres.

De ovennævnte formål og andre fordele og særlige træk ved 20 opfindelsen indgår i en fremgangsmåde og et apparat til bestemmelse af carbonhydridmætningen af en information, som en brøndboring går igennem, hvor en loggesonde, der er indrettet til translation i brøndboringen, er i udstyret med en pulserende neutronkilde og nær- og fjerndetek-25 torer.

Opfindelsen defineres i de nedenfor anførte patentkrav.

Detektorerne er scintillationskrystal/fotomultiplikator-30 enheder. Spektral-elektronik-udstyr er anordnet for at frembringe signaler fra målte elektriske spektre fra både nær- og fjern-detektorerne. Standard nær- og fjernspektre for postulerede bestanddele bliver brugt til at bestemme, fra nær- og fjern-spektrene, signaler som re-35 præsenterer carbon og oxygen som målt fra hver detektor.

De målte carbon- og oxygenrepræsentationer for nærdetek- DK 172870 B1 6 torerne og carbon- og oxygen-repræsentationerne fra fjerndetektoren bliver kombineret i en forud bestemt bo-rehul/formations-følsomheds-matrice for at generere et signal, som repræsenterer formattionens S0 korrigeret for 5 borehuls-virkninger.

For at forøge følsomheden af nærdetektoren for borehulsgammastråler tilvejebringes afskærmning og orientering af nærdetektoren i sonden for nærdetektoren for at forbedre 10 dennes modtagelse af gammastråler hidrørende fra borehullet. Følsomheden af fjerndetektoren for borehulsgammastråler formindskes med anden afskærmning og orientering af fjerndetektoren i sonden under samtidig forbedring af dens modtagelse af gammastråler hidrørende fra formatio-15 nen.

Formål, fordele og egenskaber ved den foreliggende opfindelse vil blive bedre forstået med henvisning til de følgende tegninger, hvor de samme tal indikerer samme dele, 20 og som viser en illustrerende udførelse af opfindelsen, hvor: fig. 1 viser et skematisk billede af en rørgennemgangsversion af et brøndloggeværktøj i en brøndboring i for-25 bindelse med overfladeudstyr indbefattende en datamat, fig. 2 et skematisk billede af en rørgennemgangsversion med større diameter af et brøndloggeværktøj ifølge opfindelsen og yderligere visende organerne, hvormed værktøjet 30 kan anbringes excentrisk i forhold til brøndforingen, efter at værktøjet har nået en dybde under bunden af røret, fig. 3 tidsplaner for neutronbyger og tælleporte, som anvendes ved målingen ifølge opfindelsen, 35 DK 172870 B1 7 fig. 4 et billede af gammastråletællespektre opnået ved hjælp af nær- og fjerndetektorer i værktøjet nede i hullet, 5 fig. 5 et billede af forudbestemte postulerede bestanddelsspektre for nær- og fjerndetektorer i borehulsværktøjet og visende antagelserne for kombination af nær- og fj e rndetekto rudbytteudgangsværdi er, 10 fig. 6 et funktionsblokdiagram, der viser fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 7 et funktionsblokdiagram, der viser styre- og dataindsamlingselektronikken for acceleratoren og nær- og 15 fjerndetektorerne nede i hullet, fig. 8 et afskærmningsarrangement, hvormed en nærdetektor i et værktøj med lille diameter kan gøres mere følsomt for borehulsgenererede gammastråler, 20 fig. 9A og 9B et bagafskærmningsarrangement i tværsnitsbilleder, hvormed en nærdetektor til et værktøj med større diameter kan gøres mere følsomt for borehulsfrembragte gammastråler, 25 fig. 10A og 10B et alternativt bagafskærmningsarrangement i tværsnit, hvormed en nærdetektor til et værktøj med større diameter kan afskærmes bag på mod formationsgamma-stråler under samtidig forøgelse af dens følsomhed for 30 borehulsgammastråler, fig. 11 et andet alternativt afskærmningsarrangement i et tværsnit, hvormed en nærdetektor til et værktøj med større diameter kan endeafskærmes symmetrisk, 35 DK 172870 B1 8 fig. 12A og 12B et alternativt bagafskærmningsarrangement i tværsnit, hvormed et værktøj med lille diameter kan forsynes med en udvendig muffe til bagafskærmning af en fjerndetektor mod borehulsgammastråler, samtidig med at 5 den tillader modtagelse af formationsgammastråler, og fig. 13A,13B og 13C et yderligere alternativt afskærmningsarrangement, hvormed både nærdetektoren og fjerndetektoren bagafskærmes i modsat vendende retninger.

10 På tegningen viser fig. 1 skematisk en loggesonde 10 i en brøndboring 12 under loggeoperationer. Sonden 10 indbefatter et hus 16 i form af en cylindrisk kappe, der for at føres gennem produktionsrør med lille diameter kan ha-15 ve en udvendig diameter på 1 11/16 tomme (4,3 cm). Selv om det ikke er vist i fig. 1, kan sonden 10 med lille diameter også have et ekscentreringsorgan, således som det, der er vist i fig. 2, til at tvinge værktøjet imod brøndforingen under den nederste ende af røret 14. En ac-20 celerator- eller pulserende neutronkilde 18 er monteret i sonden med en nærdetektor 20 og en fjerndetektor 22 monteret i længderetning (aksialt) over acceleratoren 18 med voksende aksiale afstande. Detekterings- styre- og tele-metrielektronik 24 er vist skematisk og skal beskrives 25 mere detaljeret nedenfor. Elektronikken 24 tjener til at styre tidsstyringen af bygecykler af neutronacceleratoren 18, tidsstyring af detekteringstidsporte for nær- og fjerndetektorerne 20,22 og til at fjernmåle tællehastighed og andre data via et kabel 26 og telemetrikredsløb 28 30 til overfladeudstyr 30, som indbefatter en datamat 31.

Datamaten 31 modtager gammastrålespektraldata fra nær- og fjerndetektorerne 20,22 og bearbejder og kombinerer dem i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse for at frembringe et signal, der repræ-35 senterer formationscarbonhydridmætning (i det følgende blok betegnet oliemætning) S0. Signalet kan optegnes som DK 172870 B1 9 en funktion af dybden på et optegningsapparat 32 sammen med et signal, der repræsenterer procentdelen af olie i borehulsvæsken Cj-,. Vandmætning Sw kan også optegnes.

5 Det skematiske billede i fig. 1 viser opfindelsens anvendelse gennem rør 14 i brøndboringen 12, der typisk er foret med stålforing 13 og cementeret (ikke vist) på stedet gennem formationer 8. Brøndhovedet 27 ved jordens overflade står i forbindelse med røret 14. Et skivehjul 29 er 10 vist skematisk at styre bevægelsen af sonden 10 gennem røret 14. Dybden af sonden 10 i brøndboringen 12 måles af indkodere i tilknytning til skiven 29, som angivet ved punkterede linier 33 og 34 fra skiven 29 til datamaten 31 og optegningsapparatet 32.

15

Fig. 2 viser en alternativ sonde 10' anbragt i en brøndboring 12', der kan være et åbent hul, men mere sandsynligt er et foret hul under produktionsrør som vist. Sonden 10 indbefatter et ekscentreringsorgan, såsom en bue-20 fjeder 36, der presser huset 14' imod væggen af foringen eller boringen i brøndboringen. Rørgennemgangssonden 10' har ligesom rørgennemgangs sonden 10 i fig. 1 en neutronaccelerator 18' og roed voksende afstand derfra anbragte nær- og fjerndetektorer 20' og 22'. Den ydre diameter af 25 sonden 10' er fortrinsvis 2h tomme (6,35 cm). Fremgangsmåden til bearbejdning af de uelastiske nær- og fjernspektraldata skal først beskrives og efterfølges af en beskrivelse af systemet og apparatet udført til implementering af fremgangsmåden.

30

Fremgangsmåde til behandling af spektrale data for at bestemme oliemætning af formationen kompenseret for olie i borehullet 35 Som det skal forklares mere detaljeret i forbindelse med implementering af apparatet i fig. 1, drives accelerato- DK 172870 B1 10 ren for at tilvejebringe en byge af hurtige neutroner periodisk som vist i fig. 3. I den foretrukne udførelsesform for opfindelsen forekommer 20 ps neutronbyger i en 100 ps cyklustid. Port A, der i det væsentlige er sammen-5 faldende med neutronbygen, anvendes til at detektere uelastiske gammastråler frembragt af de hurtige neutroner, medens andre porte B og C vist i fig. 3 kan anvendes til at detektere gammastråler frembragt, når neutronerne bliver langsommere til termisk energi og indfanges af 10 kernerne i elementer (grundstoffer) .

Fig. 4 viser de uelastiske enerispektre af gammastråle-tællinger detekteret af nær- og fjerndetektorerne 20 og 22 under port A af gentagelsesbygedetekteringscyklen. De 15 uelastiske energispektre (og indfangsspektre fra portene B og C) fås ved at akkumulere porttællinger-pr.-kanalsignalerne fra nær- og fjerndetektorerne i et tilstrækkeligt langt tidsrum til at give et statistisk tilfredsstillende spektrum, f.eks. af størrelsesordenen 20 sekunder for 20 tidssekvensen i fig. 3. Dette sker under styring af overfladeudstyret 30 for at udlæse spektre som vist f.eks. i fig. 4. Overfladeudstyret 30 bliver derpå ført tilbage til nul, og nye kanaltælledata for spektre for en ny dybde i brøndboringen 12 akkumuleres.

25

To gammastråletællefunktioner g(E)nær og 9(E) fjern f^s ved hver borehulsdybde af sonden 16 fra overfladeudstyret 30 efter modtagelse af gammastråletælle- og impulshøjde-information fra kredsløbet 24. Fremgangsmåden ifølge op-30 findelsen indbefatter for hver detektor bestemmelse af målte mængder af grundstoffer i formationen og borehullet ud fra et sammensat spektrum dannet af vægtede standardspektre af bestanddelene, der er postuleret at omfatte formationen og borehullet. Som beskrevet i USA patents-35 krift nr. 3 521 064 af 21. juli 1970 repræsenterer vægtene for standardspektrene, der giver den bedste tilpasning DK 172870 B1 11 af det sammensatte spektrum til det ukendte spektrum, de relative forhold af bestanddelene i formationen og borehullet. Ved passende udvælgelse af standarderne kan forholdene af de af interesse værende bestanddele, såsom 5 carbon, oxygen, silicium, calcium, jern osv., fås.

Gentagelseshastigheden på 100 ps vist i fig. 3 er sat høj for at forbedre den statistiske nøjagtighed af de uelastisk spredte gamroastrålespektre. Tæt ved siden af hinan-10 den liggende neutronbyger har imidlertid den ulempe, at baggrundsgammastråler, som i det foreliggende tilfælde overvejende hidrører fra termiske neutronindfangningsreaktioner mellem formationsbestanddele og neutroner fra en eller flere forudgående byger, vil være tilstede under 15 detekteringsperioderne for de uelastisk spredte gammastråler. Disse indfangningsgammastråler vil naturligvis afføles af nær- og fjerndetektorerne, og med mindre der kompenseres for dem, vil de have tendens til at forringe de uelastisk spredte garomastrålespektre.

20 Tællingerne, som detekteres af nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 i spektralporten B i fig. 3, kan i henhold til US patentskrift nr. 4 232 220 anvendes til at korrigere de uelastiske spektre, som detekteres i port A for 25 indfangning af baggrundsgammastråler. Ifølge det nævnte US patentskrift nr. 4 232 220 kan baggrundsspektre for både nær- og fjernspektre subtraheres fra de uelastiske spektre detekteret i port A, hvilket resulterer i nye uelastiske spektre, der er korrigeret for baggrundseffek-30 ter. Der kan henvises til det nævnte US patentskrift nr.

4 232 220 med hensyn til forklaringen af korrektion af uelastiske spektre med spektre udledt fra porte, der følger umiddelbart efter neutronbygen.

35 Alternativt kan tællingerne, som detekteres af nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 i den spektrale port C i DK 172870 B1 12 fig. 3, anvendes i henhold til indholdet af US patentskrift nr. 4 317 993 til at korrigere de uelastiske spektre detekteret i port A for indfangning af baggrundsgammastråler. I henhold til det nævnte US patentskrift nr.

5 4 317 993 anvendes en lignende port som port C i fig. 3 til at detektere gammastrålespektre frembragt ved termisk neutronindfangning fra den foregående neutronbyge. Sådanne spektre anvendes til at tilvejebringe standardbaggrundsspektre, det ene for nærdetektoren og det andet for 10 fjerndetektoren, til anvendelse i analysen i henhold til US patentskrift nr. 3 521 064 af det uelastisk spredte gammastrålespektrum som beskrevet ovenfor. Alternativt kan de detekterede indfangede gammastrålespektre først forudanalyseres ved sammenligning med sammensatte spektre 15 af bestanddele, der er postuleret at have bidraget til de detekterede indfangningsspektre for at bestemme, hvilke bestanddele der har bidraget væsentligt til indfangningsspektret. Standardspektrene for sådanne væsentlige indfangningsgammastrålebidragende bestanddele kan derpå an-20 vendes som standardbaggrundsspektre for analyse af det uelastisk spredte gammastrålespektrum. Der henvises til US patentskrift nr. 4 317 993 med hensyn til beskrivelse af korrektion af uelastiske spektre med gammastrålespektre udledt fra porte, såsom port C i fig. 3.

25

Standardspektrene vist f.eks. i fig. 5 er bestemt i laboratoriet med et virkeligt værktøj til anvendelse under forhold i marken, men i et forsøgsborehul med kendte karakteristiske egenskaber, visse parametre kan varieres, 30 f.eks. kan formationens lithologi varieres ved at udføre testformationen af sandsten (overvejende siliciumdioxid) eller kalksten (overvejende calciumcarbonat). Porøsiteten af formationen kan varieres såvel som borehulsdimensionen, foringsdimensionen og vægten. Ved at teste sådanne 35 testborehuller under laboratorieforhold kan de målte standarder for nær- og fjerndetektorerne udvikles og la- DK 172870 B1 13 gres som tabeller i lageret i datamaten 31. Følgelig har datamaten 31 i sit lager lagret flere standardspektre: f^n(E), der repræsenterer nær- og fjerndetekto rerne. Indekset "i" henfører til det i'te målte standard-5 spektrum lagret i lageret i datamaten 31. Indekset n henfører til nærdetektorspektret, og f henfører til fjernde-tektorspektret. Hvert spektrumsæt udvælges for analyse med målte tællehastighedsspektre for at passe sammen med, hvad der kendt om brønden, som logges i marken.

10

Ved anvendelse af fremgangsmåderne i henhold til US patentskrift nr. 3 521 064 fås de relative mængder af carbon og oxygen, som måles fra fjerndetektoren Cn, On og de relative mængder af carbon og oxygen, som måles fra 15 fjerndetektoren Cf, Of. Med hensyn til metoden henvises til det nævnte US patentskrift. Ifølge denne metode udføres mindste kvadraters analyse for at bestemme Cn, 0n ud fra g(E)n data og f^n(E) standarder. Cf og Of bestemmes ud fra g(E)f data og f^f(E) standarder. Analysen udføres 20 ved hver loggedybde af loggesonden 16 i borehullet 12.

Derefter kombineres carbon- og oxygenbestemmelserne af nær- og fjerndetektorerne for at bestemme oliemætning af formationen. Dette udføres ved antagelse af, at det sam-25 lede carbon og oxygen, der måles som angivet ovenfor, er lig med summen af carbon- og oxygenydelserne fra formationens klippematrix, porerumsfluidet og borehulsfluidet:

CmAlt — Umat + Cpor t Cbh (1) 30

OmAlt = OiMt, + ΟρΟΓ + O** (2)

Indekserne i ligningerne (1) og (2) står for målt værdi, matrix, porerum og borehul. Ligningerne (1) og (2) kan 35 udtrykkes som en funktion af SQ (oliemætning i formatio- DK 172870 B1 14 nen eller % olie i porerummet) og Cb (% olie i borehullet) : cmålt = α + 15 S0 + δ Cb (3) 5 °målt = η + μ S0 + v Cb (4)

Koefficienterne α, β, δ, η, μ og v kan bestemmes under laboratorieforhold ved at tage fire målinger under de 10 samme betingelser bortset fra at variere S0 og Cb. F.eks. kan betingelserne for et 10 tommer (25,4 cm) borehul, en 7 tommer (17,8 cm) - 231b foring i en 33 p.u. sandstensformation etableres, og C og O fra nær- og fjerndetektorerne måles med loggeværktøjet, der skal anvendes i mar-15 ken. Tabellen nedenfor viser målingerne:

Borehul Formation Måling

Betingelser: Vand Vand Cmålt nær, Omålt/ nær cmålt fjern' ^målt,fjern Vand Olie cmålt nær' °målt, nær cmålt fjern' °målt,fjern Olie Vand ^målt nær' ^målt, nær cmålt fjern' °målt,fjern Olie Olie ^målt nær' ®målt, nær cmålt fjern' °målt,fjern

Disse fire målinger med tre ubekendte er for nær- og fjerncarbon og oxygen. Da ligningerne (3) og (4) er over-20 bestemt, løses koefficienterne α, β, δ, η, μ og ν for både nær- og fjernmålingerne ved anvendelse af sædvanlige mindste kvadraters metoder.

Derefter dannes et carbon/oxygenforhold for hver af nær-25 og fjerndetektorerne: DK 172870 B1 15

Cn^lt n __ rnD _ an + PvSq + *r£b "* LUKn “ (j) °målt η Πη + f*nso + vncb cmålt f otf + pfS0 + 5fCb - = CORf = —-^-2-(6) °målt n *lf + UfS0 + VfCb

Efter at Cmjn- n, 0^]^ n, Cmålt f og f og α, β, δ, η, μ og v koefficienterne er lagret i tabeller i datamaten 31, anvendes ligningerne (5) og (6) til at løse for 5 S0 og C^: s _ (af - CORf nf) (cORnvn - 5n) + (αα - C0Rnr|n) (sf - C0Rfvf)

(Pn “ C0Rn ^n)(^®^fvf ~ ^f) + (Pf - CORf Pf) (δη - CORn vnJ

c _ (af ~ CO^f^f) (cQRnvn ~ Pn) + (an ~ CO^n^n) (Pf ~ C0RfHf) ^ b ~ (Pn - C0Rn μη) (cORnVf - 5f) + (pf - CORf μ£) (δη - CORn vn)

Ved hver dybde i borehullet registreres et signal, som 10 repræsenterer oliemætning SQ og vandmætning Sw = 1 - SD, og procentdelen af olie i borehullet registreres på optegningsapparatet 32 som vist i fig. 1 og 6. Fig. 6 viser de ovenfor beskrevne behandlingstrin, hvor datamaten 31 ved hver dybde får tilført de uelastiske spektrumdata 15 for nær- og fjerndetektorerne gn(Ek) og gfiE^), hvor Ek repræsenterer impulshøjden af energi ved det k'te vindue.

Datamaten tilføres betingelsesudvælgelser, således at en af n betingelsestabeller vælges. Hver betingelsestabel indbefatter standardspektre og oc, β, δ, η, μ og ν parame-20 tre, der er forudbestemt for måleværktøjet med kendskab til borehulsdimension, foringsvægt, formationsporøsitet osv. Når betingelsestabellen først er blevet bestemt, udføres de ovenfor beskrevne og i fig. 6 viste trin for at frembringe signaler SQ(x), C^U) og Sw(x).

DK 172870 B1 16

Bestemmelse af formations- og/eller borehulsindfangnings-henfaldstidskonstant τ.

5 Apparatet i fig. 1 og 2 kan med en ændring i repetitions-cyklen som beskrevet ovenfor anvendes til ud fra indfang-ningsgammastråletællehastigheder af porte svarende til indfangningsportene B og C i fig. 3 at bestemme formations- og borehulsindfangningshenfaldstidskonstanten τ og 10 korrelativen Σ. Den foretrukne fremgangsmåde til måling af formations τ og borehuls τ er beskrevet i US patentskrift nr. 4.721.853. Med hensyn til målemetoden henvises til dette patentskrift. Apparatet i fig. 1 og 2 kan med andre ord med programmeringsændringer af datamaten 31 og-15 så anvendes til at bestemme formations τ og borehuls τ på en efterfølgende loggetur ned i borehullet for derved at eliminere omkostningen til tilvejebringelse af et separat værktøj til denne måling.

20 Blokdiagrambeskrivelse af komponenter og elektronisk kredsløb nede i borehullet.

Fig. 7 viser et blokdiagram over kredsløbene, som anvendes til at strømforsyne og styre neutronacceleratoren 18 25 til at strømforsyne og styre detektering af gammastråle-tælledata fra nær- og fjerndetektorerne 20 og 22 og til at telemetrere data frem og tilbage til overfladeudstyret 30 (fig. 1). Et sondetelemetrisystem 42 tilvejebringer digitale tovejstidsstyrings- og datasignaler og via kab-30 let 26 til overfladetelemetrienheden 28. Effekt til sonden tilvejebringes også via kablet 26 til sondeteleme-trisystemet 42. En digital værktøjsbus 40 overfører styre- og datasignaler, medens en effektbus 44 overfører elektrisk energi til detekteringsstrømforsyning 46 og ac-35 celeratorstrømforsyning 48. Busser 50,52 og 54 tilvejebringer effekt til detekteringsstyreelektronik 56, fjern- DK 172870 B1 17 detektor 22 og nærdetektor 20. Busser 58 og 60 tilvejebringer effekt til neutronacceleratoren 18 og en acceleratorstyring 62. Tidsstyringen af acceleratorstyringen 62 er styret via en ledning 64 fra detekteringsstyringen 56 5 til acceleratorstyringen 62.

Gammastråletælledata fra nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 føres til detekteringsstyreelektronikken 56 via en databus 66. Et grænsefladekredsløb 68 tilvejebringer 10 tovejsdatatransmission mellem den digitale værktøjsbus 40 og detekteringsstyringen 56. Et grænsefladekredsløb 70 tilvejebringer tovejsdatatransmission mellem den digitale værktøjsbus 40 og acceleratorstyrekredsløbet 62.

15 Beskrivelse af accelerator og detektorer.

Den foretrukne neutronaccelerator eller pulserende neutronkilde 18 er indrettet til at frembringe diskrete impulser af hurtige neutroner, f.eks. 14 MeV og kan passen-20 de være af de typer, der er beskrevet mere detaljeret i US patentskrifterne nr. 2 991 364 af 4. juli 1961 og nr.

3 456 512 af 8. december 1970, hvortil der kan henvises.

Nær- og fjerndetektorerne 20 og 22 omfatter hver for-25 trinsvis et system af et scintillationskrystal, der er optisk koblet til et fotomultiplikatorrør. Det foretrukne krystal til detektorerne, som anvendes sammen med den foreliggende opfindelse, er fremstillet af GSO, et forkortelsesnavn for materialet gadolinium orthosilikat do-30 teret med cerium. Et sådant krystal tilvejebringer fordelagtige driftsegenskaber indbefattende relativt høj detekteringseffektivitet og energiopløsning og evnen til at arbejde i et borehulsmiljø uden speciel beskyttelse mod forurenings- eller temperatureffekter. Et sådant krystal 35 er beskrevet detaljeret i ansøgerens US patentansøgning DK 172870 B1 18 nr. 149 953 af 2. februar 1988 på "Borehole Gamma Ray Spectroscopy".

Fotorør, der skal anvendes sammen med nær- og fjerndetek-5 torsystemerne, kan være i handlen tilgængelige rør, der sælges af sådanne selskaber som EMR, Inc. og RCA. Fotorøret RCA 8575 foretrækkes til 24 tomme (6,35 cm) konfigurationen af sonden 14' som vist i fig. 10. Fotorøret EMR 7 4IN foretrækkes til 1 11/16 tomme (4,3 cm) konfiguratio-10 nen af sonden 14.

Beskrivelse af kilde-detektorafskærmningsarrangementer.

Som beskrevet ovenfor i forbindelse med fremgangsmåden 15 ifølge opfindelsen er det vigtigt at korrigere for uelastiske gammastråler hidrørende fra borehullet, når man søger en nøjagtig måling af formationens S0. Dette gælder specielt, når olie-vandforholdet af brøndborevæskerne ikke er kendt med nøjagtighed, når en producerende brønd 20 skal logges, og det er vigtigt ikke at lukke den inde eller standse produktionen.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer derfor som beskrevet ovenfor to detektorer begge til måling af carbon-25 oxygenniveauer. Nærdetektoren er på grund af sin nærhed til acceleratoren mere følsom for uelastiske carbongene-rerede gammastråler fra carbonhydridmolekyler i borehullet. Fig. 8 viser geometrien for neutronacceleratoren 18 og nærdetektoren 20 indbefattende et scintillationskry-30 stal 72 og et fotomultiplikatorrør 74. Neutroner, som frembringes af acceleratoren 18, passerer gennem fluider i brøndboringen 12 og ind i formationen 8. Relativt mere uelastiske gammastråler fra carbon- og oxygenatomer frembragt i borehullet, når nærscintillationskrystallen 72 på 35 grund af den cylindriske geometri af brøndboringen og afskærmningen 80 anbragt mellem acceleratoren 18 og nærkry- DK 172870 B1 19 stallet 72. Omvendt når relativt mere uelastiske gammastråler fra carbon- og oxygenatomer frembragt i formationen fjernscintillationskrystallet (ikke vist i fig. 8) .

Disse omstændigheder danner basis for todetektormetoden 5 til bestemmelse af formations SD og borehuls som beskrevet ovenfor, hvor nær- og fjernbestemmelser af carbon og oxygen kombineres for at bestemme SQ korrigeret for borehulscarbon- og oxygenatomer og korrigeret for for-mationscarbon- og oxygenatomer.

10

Det er følgelig ønskeligt at tilvejebringe afskærmningsgeometrier, hvorved nærdetektoren kan gøres mere følsom for uelastiske carbon-oxygenfrembragte gammastråler fra borehullet. Fig. 8 viser en enkelt skærm 80 anbragt mel-15 lem acceleratoren 18 og scintillationskrystallet 72 for at gøre nærdetektoren 20 relativt mere følsom for uelastiske borehulscarbon-oxygengammastråler. Skærmen 80 i fig. 8 er specielt egnet til et 1 11/16 tomme (4,3 cm) værktøj, fordi der ikke er tilstrækkelig plads til bagaf-20 skærmningsarrangementer (beskrevet nedenfor) for nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 med de bindinger, som dimensionen af fotomultiplikatorrørene 74 giver. Skærmen i fig. 8 er en cylindrisk blok med en konisk form, som vender mod krystallet 72. Den koniske form af enden 81 af 25 skærmen 80 tillader relativt flere borehulsgammastråler at nå krystallet 72, end hvis enden 81 blot var flad foroven .

Det er vigtigt, at skærmen 80 aksialt er tyk nok til at 30 forhindre, at neutroner således som vist ved 78 standses i direkte passage til krystallet 72. I denne forbindelse bemærkes, at skærmen skal placeres så tæt som muligt ved den nederste ende af krystallet 72. Det har f.eks. vist sig at anbringelse af den øverste ende 81 indenfor 3/4 35 tomme (1,9 cm) fra den nederste ende af krystallet er fordelagtig. Diametren af den cylindriske del af skærmen DK 172870 B1 20 80 skal være så stor som muligt for at afskærme så mange gammastråler som muligt. Diametren af skærmen skal fordelagtigt helt fylde den indvendige diameter af huskappen 16. Den aksiale længde af skærmen 80 skal være ca. 7 tom-5 mer (17,8 cm) for at dræbe gennem værktøjet gående neutroner, såsom 78, før de når detektoren 20.

Sonden 16 i fig. 8 med en diameter på 1 11/16 tomme (4,3 cm) kan anvendes i produktionsrøret 14. Større værktøjer, 10 f.eks. med en diameter på 2h tomme (6,35 cm), kan, selv om de ikke er anvendelige til brug i rørgennemgangsanvendelser, presses imod stålforingsvæggen af et ekscentre-ringsorgan således som vist i form af en buefjeder 36 i fig. 2. Bagafskærmningsarrangementer er følgelig fordel-15 agtige til at gøre nærdetektoren mere følsom for borehulsgammastråler og mindre følsom for formationsgammastråler. Fig. 9A og 9B viser et sådant arrangement.

Huskappen 16 presses imod en væg af foringen 13 i brønd-20 boringen 12. Systemet af krystallet 72 og fotorøret 74 er monteret over acceleratoren 18 med sin langsgående akse parallel med, men forskudt ud fra huskappens langsgående akse 94. En langsgående kant 90 af fotorøret 74, der fortrinsvis har en mindre udvendig diameter end den indven-25 dige diameter af huskappen, ligger i umiddelbar nærhed af en indvendig langsgående kant 88 af huskappen 16. Det øvrige ruro mellem ydersiden af fotorøret 90 og indersiden af huskappen 16 betegnet bagrummet er fyldt med afskærmningsmateriale, såsom hevimet. Denne afskærmning, der er 30 betegnet med 88, tjener til at afskærme fotorøret 74 og krystallet 72 mod gammastråler fra formationen 8. Bagskærmen 88 er fortrinsvis ud i et med en nedre skærmdel 84 og overgangsskærmdel 86. Den integrerende skærm, der fortrinsvis er udført af hevimet materiale indbefattende 35 bagskærmdelen 88, overgangsdelen 86 og den nedre skærmdel 84, er betegnet med 82. Den nedre skærmdel 84 tjener en DK 172870 B1 21 lignende funktion som hovedlegemet af skærmen 80 i fig.

8. Den afskærmer detektoren 72 og fotorøret 74 mod direkte neutroner fra acceleratoren 18. Den mellemliggende del 86 har en mod borehullet vendende opadskrånende overflade 5 96 fra den nedre skærmdel 84 til bagskærmdelen 88 og tje ner til at tillade et større antal gammastråler frembragt i brøndboringen 12 at nå krystallen 72. Skærmen 82 tjener følgelig til at maksimere følsomheden af krystallen 72 for gammastråler hidrørende fra brøndboringen, samtidig 10 med at den minimerer dens følsomhed for gammastråler hidrørende fra formationen.

Fig. 10A er et alternativt arrangement til bagafskærmning af nærdetektoren indbefattende krystallet 72 og fotorøret 15 74. Arrangementet i fig. 10A specielt indrettet til et 24 tomme (6,35 cm) værktøj med ekscentreringssorganer (ikke vist) har naerdetektorkrystallet 72 og fotorøret monteret koaksialt i huskappen 16. Fjerndetektoren indbefattende et krystal 100 og et fotorør 102 er koaksialt monteret i 20 en større afstand fra acceleratoren 18 end nærdetektoren.

Skærmen 104 indbefatter en bagafskærmningsdel 110, der i det væsentlige fuldstændigt fylder rummet mellem den ydre diameter af fotorøret 74 og den indvendige diameter af huskappen 16. En nedre skærmdel 106 afskærmer krystallet 25 72 mod direkte neutroner fra acceleratoren 18. En første mellemliggende skærmdel 108 er ud i et med den nedre skærmdel 106 og har en skrånende flade 114, som vender mod borehullet 12. En anden mellemdel 109 er ud i et med den første mellemdel 108 og bagskærmdelen 110. Fig. 10B, 30 der er et nedadvendende tværsnitsbillede efter linier 10B-10B, viser, at den har en betydelig bue af isolerende materiale, som vender mod væggen af foringen 12 og formationen 8 og har en vinkeludskæring 116, der vender mod borehullet 12. En tophættedel 112 er anbragt ovenpå bag-35 skærmdelen 110.

DK 172870 B1 22 I arrangementet i fig. 10A er nærdetektoren gjort mere følsom for gammastråleproduktion end i brøndboringen 12 i kraft af den skrånende flade 114 og indsnittet 116 i deres respektive fjerndele af skærmen 104 og mindre følsom 5 for formationsgammastråler i kraft af bagskærmdelene 109 og 110. Fjerndetektorkrystallet 100 er mere følsomt for formationsgammastråler på grund af sin nærhed af væggen af foringen 13 og er mindre følsom for brøndboringsgammastråler i kraft af sin større afstand fra acceleratoren 10 18.

Fig. 11 viser et alternativt afskærmningsarrangement lignende det, der er vist i fig. 10A, men indbefattende et cylindrisk mellemrum 75 mellem den nedre skærmdel 106 og 15 bagskærmdelen 110 og tophættedelen 112. Sonden i fig. 11 vil med fordel kunne anvendes, når huskappen 16 for sonden er centreret i brøndboringen 12.

Fig. 12A og 12B viser et yderligere bagafskærmningsarran-20 gement, hvor 1 11/16 tomme (4,3 cm) sonden i fig. 8 kan anvendes, ikke i en centreret brøndanvendelse, men eks-centrisk anbragt i brøndboringen 12. En bagafskærmningsmuffe 120 er anbragt, så den omgiver en langsgående del af huskappen 16, som det tydeligere fremgår af fig. 12B, 25 der er et nedadvendende tværsnitsbillede efter linierne 12B-12B i fig. 12A, Muffen 120 er dannet af et cylindrisk formet afskærmningsmateriale, såsom hevimet med en langsgående boring 122 dannet deri parallelt med skærmens langsgående akse. Huskappen 16 er derpå anbragt i borin-30 gen 122, således at en langsgående kant (hvis øverste del er vist ved 124 i fig. 12B) vender mod væggen af foringen 13 i nærheden af formationen 8. Den langsgående udstrækning af muffen 120 strækker sig fra den nederste del af nærfotorøret 74 forbi fjernkrystallet 100 til et punkt 35 tilnærmelsesvis midtvejs på det øverste fotorør 102. En cylindrisk skærm 126 af hevimet er anbragt over fotorøret DK 172870 B1 23 74 og under fjernkrystallet 100. Bagskærmen 120 tjener til at gøre det øverste krystal mindre følsomt for uelastiske brøndboringsgammastråler, medens skærmen 80 som forklaret ovenfor i forbindelse med fig. 8 gør nærkry-5 stallet 72 mere følsomt for uelastiske brøndboringsgammastråler.

Fig. 13A, 13B og 13C viser et alternativt afskærmningsarrangement, hvor både nærdetektoren (krystal 12, fotorør 10 74) og fjerndetektoren (krystal 100, fotorør 102) er bagafskærmet. Fig. 13A viser også placering af forforstærkerkredsløb 140,142 over nærfotorøret 74 og fjernfo-torøret 102. Bagskærmen for nærkrystallet 72 og fotorøret 74 er af lignende udformning som den, der er vist i fig.

15 10A og 10B med den undtagelse, at den øverste del 148 af den nederste skærmdel 146 vender vinkelret mod det neder-ste af krystallet 72. Mellemdelen 152 af skærmen har et indsnit 150, som er fjernet fra den i en bue, der vender mod borehullet 12. Mellemdelen 152 er af lignende opbyg-20 ning som bagskærmdelen 110 i fig. 10A.

Bagskærmdelen 156, som omgiver fjernkrystallet 100 og fjernfotorøret 102, er dannet af en cylindrisk stang af et afskærmningsmateriale, fortrinsvis hevimet, som har en 25 boring 160, der er dannet deri med en akse, som er forskudt i forhold til aksen i husmuffen 16, hvori den anbringes. Aksen for boringen 160 er anbragt i det væsentlige 180° ud fra den retning, som indsnitssegmentet 150 i skærmdelen 152 vender. Fotorøret 102 og krystallet 100 er 30 anbragt således i boringen 160, at krystallet 100 er i nærheden af brøndvæggen 13 og modtager formationsgammastråler uden nogen afskærmning. På borehulssiden af fjernkrystallet 100 forhindrer skærmen i det væsentlige borehulsgammastråler i at ramme krystallet 100. Mellemde-35 len 162 af skærmen under fjernkrystallet 100 har en skråflade 162’, som skråner opad fra bunden til toppen for DK 172870 B1 24 således yderligere at lette modtagelsen af formationsgammastråler til fjernkrystallet 100.

Afskærmningsarrangementerne i fig. 13A tilvejebringer så-5 ledes forøget følsomhed af nærkrystallet 72 for uelastiske brøndgammastråler, medens de nedsætter dets følsomhed for uelastiske formationsgammastråler. Det forøger også følsomheden af fjernkrystallet 100 for uelastiske bore-hulsgammestråler, samtidig med at det nedsætter følsomhe-10 den for uelastiske borehulsgammastråler.

Stålforingen 13, som beklæder brøndboringen 12, kan magnetiseres før eller under fuldførelsen af en brønd. Fotorørene vist i fig. 8-13 kan blive skadeligt påvirket af 15 magnetfelter fra foringen, gennem hvilke sonden 16 bevæ ges. Værktøjet i fig. 13A kan derfor yderligere indbefatte magnetiske skærme 164 og 168 (ikke vist i fig. 13B og 13C) til at beskytte fotorørene 102 og 74 mod af foringen frembragte magnetfelter. De indvendige skærme 164 og 168 20 er fortrinsvis fremstillet af et materiale, som har høj magnetisk permeabilitet, såsom AD-MU-80, der leveres af Advance Magnetics Inc. i Rochester, Indiana, USA. Skærmene 164 og 168 er i det væsentlige metalcylindre, der er lukket ved øverste og nederste ende og omgiver respektive 25 fotorør 102/krystal 100 og fotorør 74/krystal 72. En ydre skærm 170, der fortrinsvis er fremstillet af et materiale med høj magnetisk mætning, såsom blødt stål, er anbragt i sondehuset 16 for at omgive det indvendigt skærmede fotorør 102/krystal 100 og fotorør 74/krystal 72. Skærmen 30 170 er en metalcylinder, der er lukket ved øverste og ne derste ende. Skærmene 168,164 og 170 tilvejebringer magnetisk isolation fra borehulsmiljøet, men er dog i det væsentlige transparente for gammastråler.

35 I et yderligere raffinement af den foreliggende opfindelse er fotorøret og krystallet i de respektive nær- og DK 172870 B1 25 fjerndetektorer viklet ind i en ikke vist borskærm for at reducere termiske og epitermiske neutroners vekselvirkninger i krystallet og derfor reducerer støj og forbedrer signal/støj-forholdet. Fortrinsvis er skærmen fremstillet 5 af et Tefelonbånd imprægneret med bor og viklet omkring fotorøret henholdsvis krystallet. Omviklingen for krystallet kan med fordel være imprægneret med beriget bor, dvs. bor*0. En blyplade eller -bånd kan vikles omkring krystallet i nærdetektoren for at diskriminere gammastrå-10 ler med lav energitærskel for yderligere at forbedre signal/støj-forholdet af detektorudgangssignalet i det af interesse værende energiområde. For tydelighedens skyld er blypladen ikke vist i figurerne.

15 Forskellige forbedringer og modifikationer til de ovennævnte udførelseseksempler ligger indenfor opfindelsens omfang, hvilket omfang er defineret i de følgende krav.

Claims (26)

1. Fremgangsmåde til bestemmelse af carbonhydrid- mætningen S0 af en formation, som et borehul går igennem, omfattende følgende trin: bestråling af formationen med en puls af hurtige neutro-10 ner fra en kilde (18) i borehullet; detektering af uelastiske gammastråle-spektrumsignaler med en nær detektor (20) i forhold til kilden, som reaktion på gammastråler frembragt under uelastiske kernere-15 aktioner mellem de hurtige neutroner og materialer i borehullet og formationer; og generering fra den nære detektor (20) af et første signal som repræsenterer de uelastiske gammastråler, som stråler 20 ud fra borehullet og formationen; kendetegnet ved, at der fra en fjern detektor (22) anbragt i større afstand fra kilden end nævnte nære detektor (20) og indrettet for at detektere tilsva-25 rende spektrumsignaler som nævnte nære detektor (20) , genereres et andet signal som repræsenterer de uelastiske gammastråler, som stråler ud fra borehullet og formationen; 30 det nævnte første signal sammenlignes med et sammensat uelastisk spektrum som består af spektre af postulerede komponenter, for at frembringe et første estimat af formationens bestanddel; 35 det nævnte andet signal sammenlignes med et sammensat uelastisk spektrum, som består af spektre af postulerede DK 172870 B1 27 komponenter, for at frembringe et andet estimat af formationens bestanddele; og ved at der ud fra det første og det andet estimat bestemmes nævnte 5 carbonhydrid-mætning S0.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den omfatter de yderligere trin, at 10 repræsentationer af nævnte nære og fjerne uelastiske gam-mastråle-spektrumsignaler henholdsvis sammenlignes med forudbestemte model-repræsentationer af borehullet og formationen; og ved at 15 en repræsentation af carbonhydrid-mætningen S0 i formationen frembringes, hovedsageligt korrigeret for gammastråler frembragt af de nævnte kernereaktioner mellem de hurtige neutroner og materialer i borehullet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at de nævnte trin gentages ved forskellige dybder i borehullet, og ved at et signal, som er proportionalt med den nævnte repræsentation af carbonhydrid-mætningen SD i formationen registreres, som funktion af borehulsdybden. 25

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at et signal Sw proportionalt med 1-SB frembringes og registreres som funktion af borehulsdybden.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 2-4, kende tegnet ved, at den videre omfatter det trin at bestemme en egenskab ved indholdet i borehullet.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, for yderligere at bestem-35 me procentdelen af carbonhydrider (Cb) i materialer i bo- DK 172870 B1 28 rehullet, kendetegnet ved, at den omfatter de yderligere trin at repræsentationer af de nævnte nære og fjerne uelastiske 5 gammastråle-spektrumsignaler henholdsvis sammenlignes med forudbestemte modelrepræsentationer af borehullet og formationen; og ved at en repræsentation af den nævnte procentdel carbonhydrider 10 (Cb) frembringes, hovedsageligt korrigeret for gammastråler frembragt af de nævnte kernereaktioner mellem de hurtige neutroner og formationen.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 5 eller 6, kende-15 tegnet ved, at de nævnte trin gentages ved forskellige dybder i borehullet, og ved at et signal, som er proportionalt med den nævnte repræsentation af procentdelen af carbonhydrider (Cb) i materialer i borehullet, registreres som funktion af borehuls-dybden. 20 B. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den omfatter det tillægstrin, at repræsentationen af gammastråle-spektrumsignaler benyttes 25 til at frembringe estimater (Cn/On) af mængder af carbon og oxygen som de er målt af den nære detektor, og estimater (Cf/Of) af mængder af carbon og oxygen målt af den fjerne detektor; og ved at 30 et borehuls-korrigeret carbon-oxygenforhold for formationen bestemmes ved at kombinere de nævnte mængder i et forudbestemt forhold.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet 35 ved, at den videre omfatter det trin, at DK 172870 B1 29 et formationskorrigeret carbon-oxygenforhold for borehullet bestemmes ved at kombinere de nævnte estimater i et forudbestemt forhold.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendeteg net ved, at de nævnte trin gentages ved forskellige dybder i borehullet, og ved at det borehuls-korrigerede carbon-oxygenforhold registreres som funktion af borehuls-dybden . 10

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-10, kendetegnet ved, at den videre omfatter de trin, at 15 den nære detektor afskærmes så at den primært er følsom for gammastråler, som stråler ud fra borehullet; og den fjerne detektor afskærmes så at den primært er følsom for gammastråler, som stråler ud fra formationen. 20

12. Brøndloggeapparat til at bestemmelse af carbonhydrid-mætningen (S„) for en formation som en brøndboring går igennem, omfattende: 25 en langstrakt huskappe (16); en kilde (18) for hurtige heutroner monteret i huskappen (16) ; 30 en nær-detektor (20) anbragt i nævnte huskappe (16) i en første langsgående afstand fra kilden (18) for at frembringe signaler, som repræsenterer gammastråler frembragt under uelastiske kernereaktioner mellem de nævnte neutroner og materialer som omgiver kilden; 35 30 DK 172870 B1 kendetegnet ved en f jern-detektor (22) anbragt i nævnte huskappe (16) i en anden langsgående afstand fra kilden (18), større end nævnte første afstand, for at frembringe signaler, som repræsenterer gammastrå-5 ler frembragt under uelastiske kernereaktioner mellem de nævnte neutroner og materialer, som omgiver kilden; et organ (31), som reagerer på signalerne fra nær- og fjern-detektorerne ved at generere et signal, som repræ-10 senterer carbonhydrid-mætningen (SD); og et organ (80) for at forbedre den nære gammastråledetektors (20) følsomhed for gammastråler frembragt under de uelastiske kernereaktioner mellem de hurtige neutroner 15 og materialer i borehullet.

13. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den nære detektor (20) indbefatter et scintilla-tionskrystal (72) og at det nævnte forbedringsorgan ind-20 befatter en generelt cylindrisk gammastråle-skærm (80) anbragt mellem kilden og scintillationskrystallet, idet skærmen er formet som en keglestub (81) vendt mod krystallet .

14. Apparat ifølge krav 13, kendetegnet ved, at nær-detektoren (20) er dækket med en bor-skærm.

15. Apparat ifølge krav 13 eller 14, kende tegnet ved, at fjern-detektoren (22) er dækket 30 med en bor-skærm.

16. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at 35 nær-detektoren (20) indbefatter et cylindrisk scintilla-tionskrystal (72) og et cylindrisk fotomultiplikatorrør DK 172870 B1 31 (74), som ligger an mod hinanden og har deres akser liggende på linie, idet krystallet er anbragt mellem kilden og røret, og røret har en diameter, som er mindre end huskappens (16) diameter; og ved at 5 det nævnte borehulsfølsomhed-forbedringsorgan indbefatter; et organ til montering af krystallet og røret (72, 74) 10 med den nævnte detektorakse parallel med, men forskudt i forhold til husets akse, således at en udvendig langsgående kant af røret (74) falder sammen med en indre langsgående kant på huskappen (16), og hvor et bagrum tilvejebringes mellem ydersiden af røret og indersinden af kap-15 pen 16, og ved en gammastråle-skærm, som indbefatter en nedre cylindrisk del (84) anbragt inde i kappen (16) mellem krystallet og kilden, og en øvre bakskærms-del (88) anbragt i det nævn-20 te bagrum.

17. Apparat ifølge krav 16, kendetegnet ved, at den nævnte bagskærms-del (88) og den nedre cylindriske del (84) er forbundet med en forbindelsesdel 25 (86) med en nedad-skrånende overflade (96) fra den nævnte bagskærms-del til den cylindriske del og som vender mod den udvendige, langsgående kant, hvilken overflade er anbragt under krystallet.

18. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at nær-detektoren (20) indbefatter en cylindrisk scintilla-tionskrystal (72) og et cylindrisk fotomultiplikatorrør 35 (74), som ligger an mod hinanden med koaksiale akser, og hvor krystallet er anbragt mellem kilden og røret, hvil- DK 172870 B1 32 ket rør har en diameter, som er mindre end kappens (16) diameter; ved at krystallet og røret (72, 74) er monteret koaksialt med 5 kappen (16) for at tilvejebringe et rum mellem ydersiden af røret og indersiden af kappen; og ved at det nævnte borehulsfølsomhed-forbedringsorgan indbefatter en gammastråle-skærm, som omfatter: 10 en nedre cylindrisk del (106) anbragt inde i kappen (16) mellem krystallet og kilden, en øvre bagskærm-del (110) anbragt i det nævnte rum, 15 en muffedel (109), som er forbundet med bagskærmdelen (110) og som strækker sig i længderetningen til en position under krystallet (72), hvilken muffe har en i længderetningen løbende vinkelåbning (116) i sin væg, og 20 en forbindelsesdel (108) mellem den nedre cylindriske del (106) og muffedelen (109), med en nedadskrånende overflade (114) fra bunden af muffedelen (109) til toppen af den cylindriske del (106), hvilken overflade vender i samme retning som vinkelåbningen (116) i muffedelens (109) væg, 25 og hvilken overflade (114) er anbragt i det væsentlige under vinkelåbningen i muffedel-væggen og under krystallet (72) .

19. Apparat ifølge krav 18, kendetegnet 30 ved, at gammastråle-skærmen endvidere indbefatter en top- hætte-del (112) anbragt over bagskærm-delen (110) og over røret (74).

20. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet 35 ved, at nær-detektoren (20) omfatter et cylindrisk scina- tillationskrystal (72) og et cylindrisk fotomultplikator- DK 172870 B1 33 rør (74), som ligger an mod hinanden og har koaksiale akser, hvilket krystal er anbragt mellem kilden og røret; ved at 5 krystallet og røret (72, 74) er monteret koaksialt med kappen, hvilket rør har en diameter, som er mindre end kappens (16) diameter, således at der tilvejebringes et rum mellem rørets yderside og inderside af kappen; og ved at 10 borehulsfølsomhed-forbedringsorganet omfatter en gammastråleskærm, som indbefatter: en nedre cylindrisk del (106) anbragt inde i kappen mel-15 lem krystallet (72) og kilden (18), og en øvre bagskærm-del (110) anbragt i bagrummet, hvor bag-skærmdelen (110) og den nedre cylindriske del (106) er adskilt af et langsgående rum, som i det væsentlige sva-20 rer til den langsgående placering af krystallet (72).

21. Apparat ifølge krav 20, kendetegnet ved, at det endvidere indbefatter en cylindrisk tophætte-del (112) anbragt over bagskærmdelen (110) og over røret 25 (74) .

22. Apparat ifølge et af kravene 12-21, kendetegnet ved, at det endvidere omfatter et borehuls følsomhedsnedsaettende organ til formindskelse af den 30 fjerne gammastråledetektors følsomhed for gammastråler frembragt under de uelastiske kernereaktioner mellem de hurtige neutroner og materialer i borehullet.

23. Apparat ifølge krav 22, kendetegnet 35 ved, at DK 172870 B1 34 nær-detektoren omfatter et nært scintillationskrystal (72) og et nært fotomultiplikator rør (74), at fjerndetektoren indbefatter et fjern-stincillationskrystal (100) og et fjern-fotomultiplikatorrør (102), og ved at 5 daempningsorganet for borehulsfølsomheden indbefatter en første gammastråleskærm (120, 156) anbragt ind mod det fjerne scinatillationskrystal (100) omkring ydersiden af kappen, idet den første skærm (120, 156) strækker sig i 10 længderetningen fra en position under det fjerne krystal til en position over det fjerne krystal, og ved at den nævnte skærm er permeabel for gammastråler gennem et vinkelsegment af kappens (16) periferi, og upermeabel for gammastråler svarende til resten af kappens periferi. 15

24. Apparat ifølge krav 23, kendetegnet ved, at dæmpningsorganet for borehulsfølsomheden yderligere omfatter en anden upermeabel gammastråle-skærm (126, 162. med en i det væsentlige cylindrisk form og med en 20 diameter i det væsentlige svarende til en indvendig diameter i kappen (16), og hvor den anden skærm (126, 162) er anbragt mellem det nære fotomultiplikatorrør (74) og det fjerne krystal (100). ' 25 25. Apparat ifølge krav 24, kendetegnet ved, at den første skærm (120) strækker sig i længderetningen fra en position under den anden skærm (126) til en position over det fjerne krystal (100).

26. Apparat ifølge et af kravene 12-25, kende tegnet ved, at det endvidere omfatter et organ for at nedsætte virkningen af magnetiske felter i borehullet på detektorerne.

27. Apparat ifølge krav 26, kendetegnet ved, at organet til at nedsætte virkningen af magnetiske DK 172870 B1 35 felter indbefatter en første cylinder af et materiale med høj magnetisk permeabilitet, og som omgiver hver detektor.

28. Apparat ifølge krav 27, kendetegnet ved, at organet for at nedsætte virkningen af magnetfelter endvidere indbefatter en anden cylinder med høj magnetisk mætning og som omgiver den første cylinder.