DK173147B1 - Apparat til målinger af jordformationer med fin rumlig opløsning - Google Patents
Apparat til målinger af jordformationer med fin rumlig opløsning Download PDFInfo
- Publication number
- DK173147B1 DK173147B1 DK198906165A DK616589A DK173147B1 DK 173147 B1 DK173147 B1 DK 173147B1 DK 198906165 A DK198906165 A DK 198906165A DK 616589 A DK616589 A DK 616589A DK 173147 B1 DK173147 B1 DK 173147B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- source
- formation
- detector
- detector means
- photons
- Prior art date
Links
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 title claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 117
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 117
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 39
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 21
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 2
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 229910001094 6061 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001008 7075 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- UKOAOXYMPSILTM-UHFFFAOYSA-N gadolinium(3+);trisilicate Chemical compound [Gd+3].[Gd+3].[Gd+3].[Gd+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] UKOAOXYMPSILTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/12—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using gamma or X-ray sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
i DK 173147 B1
Apparat til målinger af jordformationer med fln rumlig opløsning
Den foreliggende opfindelse angår et apparat til måling af jordformationer, som angivet i indledningen til krav 5 1.
Gamma-gammabrøndloggeinstrumenter, der anvender gammastrålekilder og gamma (photon) detektorer til opnåelse af indikationer af densiteten og Pe af formationen, som om-10 giver et borehul, er velkendte. Et sådant typisk apparat omfatter et sondelegeme, der indeholder en gammastrålera-dioisotopkilde og mindst én gammastråledetektor, typisk en NaI-krystalscintillator, adskilt i dybden med ca. 38 cm (15 tommer). Sondens metallegeme tilvejebringer af-15 skærmning af detektoren mod direkte indtrængende gammastråler. Følgelig går det meste af strålingen, som detek-teres af detektoren, igennem formationen og vekselvirker med denne, før den returnerer til sonden. Målinger af intensiteten af denne returnerende stråling, typisk som en 20 funktion af energien af de detekterede photoner, tilvejebringer information med hensyn til formationens fysiske egenskaber.
For photoner med energier mellem nogle få keV og nogle få 25 MeV, som er det nyttige område og standardområdet for gamma-gammaanordninger, er der tre signifikante typer af photon/formationvekselvirkningert Compton-spredning, fotoelektrisk absorption og parproduktion. Da parproduktion ikke kan forekomme ved photonenergier under 1,022 MeV, og 30 da de fleste detekterede photoner har mindre energier end nogle få hundrede keV, er parproduktionsvekselvirkningen kun signifikant ved de højeste kildeenergier og bliver derfor ladt ude af betragtning for de her omhandlede formål. Den fotoelektriske absorption og Compton-sprednings- DK 173147 B1 2 vekselvirkningerne er imidlertid kritiske for forståelsen af den foreliggende opfindelse.
Fotoelektrisk absorption er en vekselvirkning, der er 5 fælles for photonenergier under ca. 150 keV. Ved den fotoelektriske vekselvirkning absorberes en photon af et atoms elektroniske system og efterlader atomet i en anslået eller ioniseret tilstand. Det anslåede atom kan senere genudsende en lavenergiphoton (fluorescens). Denne 10 stråling er imidlertid sædvanligvis af en for lille energi til at give et mærkbart bidrag til de heri beskrevne formationsmålinger.
Compton-spredningsvekselvirkningen er vigtig over hele 15 området af betragtede energier. Den forekommer, når en photon spredes fra en elektron, idet den undergår en retningsændring og en tilsvarende ændring i energi. Fysikken vedrørende Compton-spredning fra frie elektroner og relationen mellem spredningsvinklen og energitabet er vel-20 kendt og udtrykkes ved: E' = E / [l + (e / e)(l - cos v)} (1) hvor E er begyndelses- og B' er den endelige photonener-25 gi, v er vinklen mellem begyndelses- og slutretningen af photonen, og e = 511 keV er restenergien af elektronen. Ved E « 662 keV (energien af en gammastråle udsendt af en Cesium 137 nuklid) er minimumsværdien af E' svarende til v e 180 grader lig med 184 keV.
30
Styrken af Compton- eller den fotoelektriske vekselvirkning er karakteriseret ved en størrelse betegnet det (totale) tværsnit for vekselvirkningen. Tværsnittet defineres i overensstemmelse med følgende. For en stråle af 35 photoner, som passerer normalt gennem et tyndt ensartet materialelag med en tykkelse At og en atomnummerdensitet DK 173147 B1 3 p, er sandsynligheden for, at en photon i strålen vil have en foreskrevet vekselvirkning i målet lig med poAt, hvor σ er atomtværsnittet for denne vekselvirkning. Atomtværsnittet er generelt en funktion af energien af photo-5 nen.
I virkeligheden vekselvirker photonen med hele atomet, men vekselvirkningerne bliver almindeligvis repræsenteret ved tværsnittet pr. elektron ved at normalisere til atom-10 nummeret Z og definere en passende middelværdi over alle elementer, som findes i formationen. Når Compton-tværsnittet pr. elektron betegnes som cq og det fotoelektriske tværsnit pr. elektron betegnes med t, afhænger Cq meget svagt af Z, og ved de fleste målinger er denne afhæn-15 gighed uden betydning. På den anden side afhænger τ meget stærkt af z i overensstemmelse med Zn, hvor eksponenten n er en funktion af photonenergien. Typisk antages n at være 3,6, dvs. τ a (Z/ΊΟ)·*'® Ρθ· Densitetsmålinger udført ved hjælp af gamma-gammaanordninger er således på mest 20 direkte måde målinger af elektrondensitet. Metoder til omsætning af de resulterende estimater til massedensitetsværdier er velkendte for fagmanden og skal ikke omtales her.
25 Ved udførelse af densitets- og Pe faktorbestemmelser har det vist sig at være fordelagtigt at anvende forskellige apparater med to gammastråledetektorér og målemetoder, der anvender resultater fra to detektorer, som det er omhandlet i US patentskrifterne nr. 3.321.625, 3.864.569, 30 4.034.218, 4.048.495 og 4.661.700. Detektorerne bliver typisk betegnet som en "nær" og en "fjern" detektor og tællehastighederne og energispektrene for detektorerne ‘ anvendes med henblik på at bestemme formationsdensitet og litologi, fortrinsvis uden uønskede "omgivelsesvirknin-35 ger". Det skal imidlertid indledningsvis bemærkes, at placeringen af "nær"-detektorerne inden for teknikken i DK 173147 B1 4 forhold til kilden typisk er i en tilstrækkeligt stor afstand, således at tællehastigheden af det modtagne signal står i omvendt forhold til densiteten (med en kompleks funktion). Dette er i modsætning til den foreliggende op-5 findeIse, som det skal beskrives nærmere nedenfor, hvor detektoren placeres i en så lille afstand fra gammastrålekilden, at en forøgelse af formationsdensiteten tilvejebringer en forøget detektortællehastighed.
10 Medens de kendte apparater har været effektive ved tilvejebringelse af densitets- og Pe-information, vil det forstås, at den opnåede information er information, som er i det væsentlige midlet over en vis dybde af formationen (typisk 15 til 61 cm (6 til 24 tommer)) afhængigt af af-15 standen mellem detektorerne og de anvendte data. Fin rumlig opløsning (f.eks. 5 cm (2 tommer og mindre)) har imidlertid ikke været opnåelig med de apparater, som findes inden for industrien. For at opnå højere opløsning har det været foreslået, at både kilden og detektoren 20 bliver tæt kolliroeret (dvs. arealet af formationen, som direkte belyses eller betragtes af kilden eller detektoren, begrænses til en vinkel af størrelsesordenen nogle få grader). Selv om tæt kollimering resulterer i en reduktion af undersøgelsesvolumenet, reducerer den ikke væ-25 sentligt den egentlige vertikale rumlige opløsning af ap-paratet (som det skal påvises nedenfor), og den har den ledsagende ulempe, at den reducerer tællehastighederne. Bestemmelserne, som udføres ud fra den opnåede information i disse tæt kollimerede anordninger, er derfor mere 30 udsat for fejl på grund af dårlig tællestatistik eller alternativt ville kræve anvendelse af en meget kraftigere (og potentielt farligere) strålingskilde.
I lyset af vanskelighederne inden for den kendte teknik 35 ved opnåelse af anvendelige densitets-,og Pe-målinger med fin opløsning med de eksisterende apparater til trods for DK 173147 B1 5 det fortsatte ønske om behov for sådanne målinger indenfor industrien vil et apparat, der er anvendeligt til opnåelse af sådanne målinger, være meget fordelagtigt.
5 Det er derfor formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et loggeapparat af gamma-gammatypen, som (a) er i stand til at tilvejebringe meget nøjagtige bestemmelser af jordformationsegenskaber, hvor bestem- 10 melserne udføres med fin rumlig opløsning, (b) er anvendeligt til tilvejebringelse af densitets-og/eller Pe-målinger, hvor apparatet gør relativt mere effektiv brug af kildephotoner end de kendte værk- 15 tøjer for derved at tilvejebringe en god tællehastig hed og en høj nøjagtighed med en mindre kilde, og som (c) er anvendeligt til bestemmelse af densiteten og/eller Pe af en jordformation, hvor apparatet er således 20 indrettet, at en forøgelse i formationsdensiteten i i det væsentlige et hvilket som helst område af formationen i nærheden af apparatet resulterer i en forøgelse af det samlede antal detekterede photoner ved i det væsentlige en hvilken som helst af interesse 25 værende energi mellem 40 og 500 keV.
For at et densitets- eller Pe-apparat skal være kommercielt acceptabelt, skal det være i stand til at arbejde under de strenge forhold i borehulsmiljøet og have en nøj-30 agtighed på ca. 0,01-0,03 g/cnr* i densitet under typiske loggehastigheder.
Det angivne formål opnås med et apparat, som ifølge opfindelsen er udformet og indrettet som angivet i krav 35 15's kendetegnende del. Ved at vælge afstanden mellem kilde- og detektoråbningerne således, at værktøjets svar DK 173147 B1 6 ved energier af interesse har ikke-negativ densitetsfølsomhed for i det væsentlige alle områder af formationen, opnås en meget fin rumlig opløsning, således som det vil fremgå af det følgende.
5
Den foretrukne afstand er som angivet i krav 2 mindre end én fri middelvejlængde af kildephotonerne, som samvirker i formationer med typiske densiteter og Pe-værdier, og fortrinsvis mindre end halvdelen af denne frie middelvej-10 længde. For en typisk kilde, såsom Cs-137, der udsender gammastråler ved en energi på 662 keV, er den frie middelvejlængde ca. 5 cm i typiske jordformationer. Med kortere kilde-detektorafstande end en fri middelvejlængde er forløbet for gammastråler, der udsendes i formationer med 15 typiske densitets- og Pe-værdier domineret af spredningseffekter, som er voksende i deres detektering under tilstedeværelse af små forøgelser i formationens densitet i modsætning til sprednings- og absorptionseffekter, som er aftagende i deres detektering. Disse sidstnævnte dæmp-20 ningsvirkninger indbefatter alle: spredning i den forkerte retning, spredning til energier under en detekteringstærskel og fotoelektrisk absorption af photoner. Mår de voksende spredningsvirkninger er dominerende, vil antallet af spredte gammastråler, som detekteres af detekto-25 ren, være desto større, jo større formationens densitet er (dvs. detektoren vil have en positiv følsomhed i forhold til densiteten).
Ifølge en foretrukken udførelsesform for apparatet som 30 angivet i krav 5 er en gammastråleskærm beliggende mellem kilden og detektoren. Skærmen reducerer væsentligt antallet af gammastråler, som når detektoren direkte fra kilden og forøger derved signal/støj-forholdet. Et andet aspekt ved opfindelsen indbefatter detektorens evne til a 35 at detektere energierne af de spredte gammastråler såvel som antallet af registrerede hændelser. Ud fra energi- s
M
a i DK 173147 B1 7 spektret kan et signalbehandlingsorgan anvendes til at hjælpe med til at bestemme densiteten og/eller Pe af tynde lag af formationen. En anden foretrukken udforelses-form for opfindelsen er anvendelsen af to eller flere de-5 tektorer, der er fordelt langs omkredsen eller, i længderetningen dette som angivet i krav 10. Med en ekstra i langsgående afstand anbragt detektor kan omgivelseskorrektioner forbedres. Med ekstra langs omkredsen fordelte detektorer (og om ønsket yderligere kilder) kan der opnås 10 fin opløsning af omkredsændringer i formationsegenskaberne. En fordel ved sådanne omkredsmålinger er muligheden for hældningsbestemmelser.
Apparatet ifølge opfindelsen er anvendeligt til opnåelse 15 af densitets- og/eller Pe-bestemmelser. Ved udførelse af disse bestemmelser kan udfoldning af de opnåede målinger via databehandling anvendes til at tilvejebringe endnu finere opløsning. Yderligere databehandling til opnåelse af optimal støjfiltrering og til tilvejebringelse af for 20 omgivelserne korrigerede bestemmelser kan også anvendes.
Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 25 fig. la,1b og lc er sidebilleder af foretrukne alternative udførelsesformer for et apparat ifølge opfindelsen, der henholdsvis har en ukollimeret kilde og en i det væsentlige ukollimeret detektor, en i det væsentlige kolli-meret kilde og en ukollimeret detektor og en ukollimeret 30 kilde og en i det væsentlige kollimeret detektor, fig. Id et billede forfra af en segmenteret delvis kolli-! meret detektor til anvendelse i udførelsesformen i fig.
la, 35 DK 173147 B1 8 fig. 2 et sæt af seks grafer, hvoraf de fire viser tællehastighed i forhold til position i en formation for fire forskellige energivinduer ved et apparat som vist i fig. lc, og hvoraf to viser densiteten og Pe af en kunstig 5 formation, hvori dataene er opnået, fig. 3 et skematisk tværsnit i et foreslået borehulsloggeapparat, som indbefatter apparatet ifølge opfindelsen vist i fig. la, 10 fig. 4 et skematisk tværsnit af det foreslåede borehulsloggeapparat i fig. 3, som yderligere indbefatter en fjernt anbragt detektor, 15 fig. 5a et skematisk billede, som viser flere kilder og detektorer fordelt langs omkredsen som pudeanordninger anbragt som apparatet i fig. lc, fig. 5b et skematisk billede, som viser et alternativt 20 pudearrangement til apparatet i fig. 5a, og fig. 6 et forenklet skematisk billede af et kendt stærkt kollimeret værktøj.
25 Før en detaljeret beskrivelse af den foretrukne udførelsesform for opfindelsen er en diskussion af det teoretiske grundlag for opfindelsen instruktiv. Det angivne mål er fra et værktøj af gamma-gammatypen at opnå en indikation med fin rumlig opløsning af formationsegenskaber 30 (fortrinsvis ved densitets- og/eller Pe-måling).
Sædvanlige gamma-gammaanordninger arbejder ved at udføre energiadskilte målinger af intensiteten af gammastråling, = som udsendes fra en kilde i sonden, samvirker med forma-
35 tionen og returnerer til værktøjet ved detektoren. For gammastråleenergier i det sædvanlige område fra 10 keV
i DK 173147 B1 9 til 1 MeV giver energimålingerne information om de makroskopiske Compton- og fotoelektriske tværsnit af de mellemliggende jordmaterialer. Den grundlæggende længdemålestok, som styrer transporten af denne stråling fra kilde 5 til detektor, er den frie middelvejlængde (λ(Ε))) af gammastrålen mod vekselvirkning, hvor λ(Ε> l/(/>e(Crc(E) +T(E))J (2) 10 og hvor pe er elektrontætheden, og τ er Compton- henholdsvis fotoelektrisk tværsnit pr. elektron passende midlet over de grundstoffer, som findes i formationen, og E er photonenergien. Målestokken for gamma-gammaanord-ningen er på den anden side fastlagt af afstanden mellem 15 kilde- og detektoråbningerne D. Ansøgerne har konstateret, at der er en kvalitativ forskel i beskaffenheden af transportfysikken og således i relationen mellem svar og egenskaber afhængigt af, om D er større eller mindre end den frie middelvejlængde λ(Ε).
20
En simpel type af kendt gamma-gammaanordning er vist skematisk i fig. 6. En sådan udformning bliver sædvanligvis betegnet som en "enkeltsprednings"-geometri på grund af de begrænsninger i multipel spredning, som tæt kollime-25 ring pålægger. Som angivet i fig. 6 kan formationen opdeles i tre særskilte områder R1,R2 og R3. I område RI bliver kildephotonstrålen dæmpet med en faktor e-AtO£(E) +?<E)]1* 30 hvor E er kildeenergien, og 1χ er vejlængden for photo-nerne gennem område RI. I område R2 er Compton-spredning væsentlig for at vende photoner mod detektoren. Sandsynligheden for en sådan spredning er proportional med PeOc(E) · 1 område R3 bidrager dæmpning med en faktor sva-35 rende til den i område RI bortset fra, at tværsnittene DK 173147 B1 10 evalueres ved den spredte energi E'. Intensiteten af de-tekteret stråling I er således proportional med i*/>„<re(E>.‘m*/A(E)l * <νλ(ϊ·»ι (3) 5 I praksis bliver gamma-gammaanordninger kalibreret ved at måle deres svar i materialer med kendt densitet og Pe· Når en måling senere udføres i en ukendt formation, bestemmes formationens densitet eller Ρθ ved at knytte af-10 vigeisen af det målte svar fra det kalibrerede svar til afvigelsen af den ukendte egenskab fra den kendte kalibrerede værdi. Ved anvendelse af antagelserne om en anordning af enkeltspredningstypen er den relative afvigelse af det detekterede svar for små afvigelser af formati-15 onens elektrontæthed givet ved: £ι/τ - [ i - (1j/A(e)) - u2/A <b')>] fyk/A (*)
Faktoren, som multiplicerer den relative tæthedsvariati-20 on, er kendt som følsomheden af svaret I for tæthed: S_ - 1 - <VA(B>) - (l./Aifi·)) (5) På lignende måde er følsomheden af svaret I for Pe 25 SI,P, --/VFt®)1! s/St'C,B',12 (6)
Ses på relationen (5) skal det bemærkes, at hvert af de tre udtryk svarer til et af de tre formationsområder i 30 fig. 6. I område R2 bevirker forøget spredning et forøget svar, og følgelig indgår der et positivt udtryk (1). I områderne RI og R3 resulterer forøget spredning og absorption kun i dæmpning af photonerne, og derfor indgår der de negative udtryk. Tæthedsfølsomheden afhænger såle-35 des af, om voksende eller aftagende vekselvirkninger do-~ minerer. Dette afhænger igen alene af vejlængden af pho- a DK 173147 B1 11 tonerne gennem den målte formation i enheder af deres (øjeblikkelige) frie middelvej længde. Hvis den samlede vejlængde i enheder af den frie middelvejlængde er mindre end 1, kan det siges, at gunstig spredning dominerer, og 5 Si/PC er større end nul. For længere samlede vejlængder dominerer dæmpningsvirkninger af formindsket spredning og absorption, og Sx#pC er mindre end nul.
Det vil forstås, at vejlængden af en enkeltspredt photon 10 bestemmes af afstanden mellem kilde- og detektoråbningerne og spredningsvinklen fastlagt af ko1limeringen. Ved større spredningsvinkler (og derfor lavere detekteret energi) er vejlængden i formationen større end vejlængden for mindre spredningsvinkler (højere detekteret energi), 15 forudsat den samme kilde-detektorafstand. Da kilde-detektorafstande større end λ(Ε) nødvendigvis indebærer, at en enkeltsprednings-gamma-gammaanordning vil have negativ densitetsfølsomhed, vil det forstås, at en afstand på λ tjener som en øvre grænse for kilde-20 detektorafstanden, indenfor hvilken den inkrementale spredning vil dominere, i typiske jordformationer (f.eks.
Z » 13, p 2,7 g/cm^) er den frie middelvej længde af en photon med energien 662 kev (fra en Cesium 137 kilde) ca. fem centimeter.
25
Den tæt kollimerede enkeltspredningsudformning vist i fig. 6 (kendt teknik) begrænser på vellykket måde volumenet af formationen, som undersøges af den detekterede stråling, ved at tvinge photonerne til at følge en velde-30 fineret bane gennem formationen. Dette har imidlertid ikke den virkning, at det signifikant forbedrer den vertikale rumlige opløsning af en sådan anordning. For at blive detekteret skal photoner stadig gennemløbe hele afstanden mellem kilde- og detektoråbningerne, og anordnin-35 gen vil således være følsom for hele dette område af formationen. Endvidere indebærer eksistensen af de tre sær- DK 173147 Bl 12 skilte følsomhedsområder for en sådan anordning temmelig kompliceret svaradfærd under tilstedeværelse af formationsegenskabsvariationer. Hvis f.eks. en sådan anordning blev logget forbi et meget tyndt lag med en noget højere 5 densitet end den omgivende formation, ville svaret først aftage, derpå stige, derpå aftage og derpå stige til sin begyndelsesværdi.
I virkeligheden er vekselvirkningerne i en jordformation 10 ikke så simple som angivet i udtrykket (3), da de sædvanligvis medfører betydelige multiple spredningsbidrag. Hed typiske kilde-detektorafstande på 15 til 61 cm vil de gammastråler, som bidrager til svar, typisk undergå flere vekselvirkninger i formationen. Ikke desto mindre kan 15 gammastrålebidrag til svar i sådanne anordninger analyse res ved hjælp af rumligt fordelte følsomhedsfunktioner. Specielt kan små volumenområder af formationen i nærheden af anordningen betragtes, idet en lille forøgelse i densitet enten resulterer i voksende spredning eller voksen-20 de dæmpning. Domineringen af den ene eller den-anden bestemmer densitetsfølsomheden af svaret for området. Det samlede følsomhedssvar på formationen er da summen af bidragene fra alle sådanne områder.
25 Ved gamma-gammaanordninger, hvis kilde-detektorafstand er flere frie middelvej længder, er den samlede følsomhed af detektoren for forøgelser i formationsdensitet altid negativ. Dette kan i grove træk forstås som en konsekvens af, at relativt få af alle de mulige spredningshændelser 30 for photonerne, som potentielt kunne bidrage til svaret, rent faktisk tjener til at forøge sandsynligheden for, at de til sidst vil nå detektoren med den fornødne energi.
Dette er åbenbart, da photoner, som spredes i retning af detektoren, men befinder sig flere frie middelvejlængder 35 fra detektoren, mest sandsynligt vil undergå yderligere DK 173147 B1 13 vekselvirkninger, som er overvejende aftagende, i det mindste indtil photonen når nærheden af detektoren.
Ved anordninger, hvis kilde-detektoråbningsafstande er 5 tilstrækkeligt små, kan flere gange spredte photonforløb på den anden side bidrage positivt til densitetsfølsomheden af svarene. Den kritiske faktor er den samlede vejlængde af photonens bane (udtrykt ved den frie middelvej-længde for dens energi under hver etape) sammenlignet med 10 antallet af spredningshændelser, som den undergår. Som ved enkeltspredningsbaner vil hver spredningshændelse, som forøger photonens sandsynlighed for at nå detektoren, bidrage positivt til densitetsfølsomheden, medens dæmpning langs hver etape af banen vil bidrage negativt. For-15 skellen mellem disse to virkninger bestemmer nettobidraget. Ved store kilde-detektorafstande har detekterede photoner en tendens til at have vandret længere end én fri middelvej længde pr. spredningshændelse og resulterer følgelig i en negativ følsomhed. Når kilde-detektoraf-20 standen i anordningen er betydeligt mindre end ca. én fri middelvejlængde, har detekterede photoner imidlertid en tendens til at have gennemløbet mindre end én fri middelvejlængde pr. spredningshændelse og resulterer følgelig i en positiv samlet densitetsfølsomhed.
25
Endvidere tillader udformningen med lille afstand mulighed for at have en anordning, hvis svar ved næsten alle af interesse værende energier udviser positiv densitetsfølsomhed for næsten ethvert område af formationen i an-30 ordningens nærhed. En fordel ved en sådan situation ligger i enkelheden og robustheden af signalbehandlingen, som i dette tilfælde kræves, sammenlignet med f.eks. det mere komplekse rumlige svar fra en udformning af enkeltspredningstypen som beskrevet foran. Det mest regulære 35 middel til at opnå denne situation, at lade det område af formationen, som direkte belyses af kilden, og det område DK 173147 B1 14 af formationen, som direkte betragtes af detektoren, være næsten sammenfaldende, så at næsten ethvert område af formationen kan tjene som spredningspunktet for enkeltspredningsbidrag til detektoren. Selv om en sådan udform-5 ning er relativt vanskelig at opnå, samtidig med at den stadig tillader tilstrækkelig afskærmning af detektoren mod direkte stråling, er flere brugbare geometriske udformninger beskrevet nedenfor. I den udstrækning, hvor en effektiv kollimering anvendes til afskærmningsformål, er 10 denne kollimering fortrinsvis udformet til at tilvejebringe den mindst mulige begrænsning af eventuelle enkelt- og flerdobbeltspredte photonbaner mellem kilden og detektoren. Selv om visse områder af formationen kan skærmes mod at give enkeltspredningsbidrag til detekto-15 ren, hvis vejlængderne er korte nok, og hvis mangfoldigheden af sandsynligt flerdobbeltspredte photonbaner er høj nok, vil de flerdobbeltspredte photoner bidrage med en samlet positiv følsomhed fra dette område. Kollimering, som begrænser photonbaner udenfor området mellem 20 kilde- og detektoråbningerne, er på den anden side ikke skadelig for udformningen.
En yderligere fordelagtig konsekvens af at forøge bidraget af flerdobbeltspredte photoner til svarene fra anord-25 ningen ifølge opfindelsen er at forøge de samlede densitets følsomheder af disse svar, ud over hvad der kan opnås fra en udformning af enkeltspredningstypen. Det vil erindres, at i henhold til ligning (5) er den maksimale densitets følsomhed af en måling af enkeltspredningstypen én, 30 idet denne grænse kun opnås for en overordentlig lille afstand mellem kilde- og detektoråbningerne. I praktiske anordninger af enkeltspredningstypen vil de samlede følsomheder være meget mindre end én. Denne grænse for den , maksimale følsomhedsværdi gælder imidlertid ikke for 35 flerdobbeltspredte baner. Indbefatningen af sådanne bidrag i svarene kan således betydeligt forøge de samlede DK 173147 B1 15 densitetsfølsomheder af målingerne. Da endvidere enkeltspredte photoner har en relativt høj minimumsenergi (184 keV for en 662 keV kilde), er der en betydelig del af det detekterede energispektrum, som kun kan udfyldes af fler-5 dobbeltspredte photoner. Informationen om formationsegen skaber, navnlig Pe, som gives af sådanne flerdobbelt-spredte bidrag, er ganske betydelig, men kan kun opnås ved hjælp af en anordning (såsom anordningen ifølge opfindelsen) , der akcepterer en betydelig andel af sådanne 10 bidrag.
Forskellen mellem anordningen ifølge opfindelsen og tidligere forslag til højopløsnings gamma-gammaanordninger er nu tydelig på et grundlæggende niveau. Tidligere fore-15 slåede udførelser søgte at begrænse volumenet af den undersøgte formation ved at begrænse de mulige veje for gammastrålerne gennem formationen til en bestemt enkeltspredningsbane eller et lille antal af sådanne baner. Med anordningen ifølge den foreliggende opfindelse er på den 20 anden side så mange forskellige gammastrålebaner, som er mulige gennem området mellem kilden og detektoren, tilladt indbefattende flerdobbelte spredningsbaner. Høj opløsning opnås ved den lille afstand mellem kilde- og detektor åbningerne .
25
Den detaljerede fysik, som viser densitetsfølsomheden for et værktøj i relation til flerdobbeltsprednings- såvel som enkeltspredningshændelser, kan ses i Appendix A. I henhold til Appendix A kan følsomhedsfunktionen bestemmes 30 for en hvilken som helst given kilde-detektorafstand for et apparat ved kendte parametre.
Selv om den meget nøje analyse i Appendix A er nyttig til at sætte nøjagtige grænser for positiv samlet følsomhed i 35 en komplet kompleks model (i modsætning til den simple enkeltspredningsmodel), er enkeltspredningsmodellen ikke DK 173147 B1 16 desto mindre nyttig til at fastsætte og illustrere brede retningslinier. F.eks. kan en "kritisk afstand" således siges at eksistere for bevægelsen af en photon i en formation, således at det for en given photonenergi og en 5 given formationsdensitet og Pe bliver statistisk mere sandsynligt, at photonen dæmpes (dvs. spredes ud af en foretrukken bane, reduceret i energi under en detekteringstærskel eller absorberet) end Compton-spredt i en ønsket retning og detekteret. Den "kritiske afstand" er, 10 selv om den kan bestemmes ud fra fysikken for Compton-spredning og fotoelektrisk absorption, blevet fundet empirisk at være ca. den frie middelvejlængde for photoner-ne, som udsendes fra kilden (i henhold til den simple model). I formationer med densiteter på ca. 2,7g/cnr* og Pe 15 værdier på ca. 2,6 kan det bestemmes, at den "kritiske afstand" mellem Cesiumkilde- og detektoråbningerne er ca. fem centimeter. Hvis kilde-detektorafstanden imidlertid blev valgt til at være den fulde "kritiske afstand", ville de samlede densitetsfølsomheder for anordningens svar 20 være ca. nul. Dette ville ikke nødvendigvis diktere, at en densitetsmåling ikke kunne udføres med en sådan anordning, da den rumligt fordelte følsomhedsfunktion ikke nødvendigvis ville være.nul overalt. Det ville imidlertid indikere, at en sådan anordning ville udføre en meget 25 dårlig måling af formationsdensiteten, da den ville være meget ufølsom for formationsdensitet s variat ioner med lav rumlig frekvens, idet disse er den dominerende tilstand i de fleste jordformationer af interesse. For at opnå passende samlet densitetsfølsomhed såvel som forbedre den 30 egentlige rumlige opløsning af anordningen og forøge effektiviteten af kildeudnyttelsen er det derfor at foretrække at anbringe detektoråbningen i en afstand fra kilden, som er betydeligt mindre end den "kritiske afstand" “ af en fri middelvejlængde.
4 35 DK 173147 B1 17
Ud fra ovenstående fysiske forklaring kan det ses, at ansøgerne for at opnå den højeste positive densitetsfølsomhed teoretisk har fundet, at det ville være ønskeligt at anbringe detektoren på det samme sted som gammastrålekil-5 den. Et sådant sted har imidlertid en betydelig ulempe.
Når kilden og detektoren er anbragt tæt sammen, vil detektoren detektere mange gammastråler, som aldrig når formationen. I virkeligheden ville så mange ikke-spredte gammastråler nå detektoren, at detektorkredsløbet sand-10 synligvis ville mættes, så at en god procentdel af gammastråler spredt af formationen ikke ville blive korrekt talt. Det ses derfor, at ved at anbringe kilden og detektoren sammen indføres en stor kilde for baggrundsstøj. Afgørelsen, af hvor detektoren skal placeres i forhold 15 til kilden og afskærmningen, skal afveje baggrundsstøjfaktoren over for den omstændighed, at den højeste tællehastighed for tilbagespredte hændelser, den højeste densitetsfølsomhed og fineste egentlige opløsning alle forekommer ved en kilde-detektorafstand på nul.
20
Der henvises nu til fig. la, som viser et billede ovenfra af en foretrukken første udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen. I fig. la er en kilde 20a, såsom en Cs-137- eller Co-60-kilde anbragt i en afstand fra en 25 formation 25 på ca. 0,6 cm (en kvart tomme) og er fortrinsvis anbragt i sin egen trykbeholder 21a. Koaksialt med og ca. 6,4 cm (2½ tomme) direkte bag kilden 20a er der en Nal- eller GSO-(gadoliniumorthosilikat) detektor 30a og et tilhørende fotomultiplikatorrør 31a.
30 En praktisk detektorform til effektiv lysindsamling i dette arrangement er et rektangulært legeme. Et trykhus 34a beskytter detektoren 30a og fotomultiplikatoren 31a, medens et trykvindue 33a i trykhuset 34a tillader photoner at træde ind i apparatet og detekteres. Om 35 ønsket kan en kalibreringskilde (ikke vist) også forefindes i nærheden af detektoren 30a. Med det tilvejebragte kilde-detektorarrangement i fig. la fås en DK 173147 B1 18 detektorarrangement i fig. la fås en langsgående afstand på ca. nul, da aksen for midten af detektoren 30a strækker sig gennem kilden 20a. En stort set cylindrisk afskærmning 35a er tilvejebragt mellem kilden og detektoren 5 for at absorbere gammastråler, som udsendes fra kilden mod detektoren. For at forhindre udsendte gammastråler, som hverken er rettet mod detektoren 30a eller mod formationen 25, i at finde vej til detektoren 30a, er yderligere afskærmning 38a tilvejebragt på siderne. Selv om der 10 fås en vis kollimering fra sideafskærmningen, vil det således forstås, at detektoren 30a er i det væsentlige ukollimeret, da de mulige vinkler af photoner, som detek-teres, tegner sig for mindst ca. 30 grader (og i virkeligheden ca. 56 grader, når hele detektoren 30a tages i 15 betragtning) i modsætning til den mere begrænsede kolli-mering, som findes i det meste af den kendte teknik, som det fremgår f.eks. af US patentskrifterne nr. 2.934.652, 3.263.082, 3.202.822, 3.840.746, 3.846.631 og 4.034.218.
Det vil ligeledes forstås, at kilden 20a egentlig er 20 fuldstændigt ukollimeret.
Arrangementet i fig. la har flere fordele og flere ulemper sammenlignet med udførelsesformerne vist i fig. Ib og lc, som skal omtales nedenfor. Fordelene indbefatter mu-25 ligheden for at reducere kildestyrken til en relativt lav værdi på 20-200 mCi, såvel som geometrien, der tilvejebringer et udmærket signal/støj-forhold, hvilke fordele begge skyldes, at kilden 20a er fuldstændigt ukollimeret i forhold til formationen 25. En yderligere mulig fordel 30 vedrører kompaktheden af den koaksiale geometri, som ville være en endnu større fordel ved anvendelse af en faststofdetektor i stedet for Nal-detektoren 30a eller en ultrakompakt fotomultiplikator i stedet for fotomultiplikatorrøret 31a. Ulemperne indbefatter den 35 lidt dårligere lodrette opløsning i forhold til de andre tilvejebragte geometrier (selv om den opnåede fem-centimeter-opløsning er betydeligt bedre end den, der kan DK 173147 B1 19 er betydeligt bedre end den, der kan opnås ved hjælp af den kendte teknik) og baggrundsstøjen, som trykhusets vindue 33a bidrager med. Det har endvidere vist sig, at forøget lodret opløsning kan opnås ved at opdele detekto-5 ren 30a i mindst to segmenter (såsom segmenterne 30a-l og 30a-2 vist i fig. Id) og ved delvis kollimering af hvert segment (med kollimering 35a-l og 35a-2) som vist i fig.
Id. Naturligvis er prisen for den forøgede vertikale opløsning kravet om en højere kildestyrke.
10
Hed geometrien i fig. la med ukollimeret kilde og i det væsentlige ukollimeret detektor vil en betydelig brøkdel af gammastrålerne, som spredes i det af interesse værende område direkte foran apparatet, blive detekteret. Den 15 nødvendige kildestyrke for høje tællehastigheder er således betydeligt lavere end de kendte udførelser med tæt kollimering, og den ønskede kildestyrke vælges i overensstemmelse hermed fortrinsvis mellem 20 og 200 mCi, selv om stærkere kilder kan anvendes under visse omstxndighe-20 der, såsom når der anvendes detektorer med høje tællehastigheder. Kildeenergien er også et spørgsmål om valg og afhænger hovedsageligt af den ønskede energi af den tilbagespredte stråling samt evnen til at afskærme detektoren mod direkte stråling. Når kildeenergien vokser, afta-25 ger virkningen af fotoelektrisk absorption af grundstoffer med højt Z i formationen eller i en mudderkage (såsom baryt). Imidlertid bliver skærmen med høj densitet og højt Z mellem kilden og detektoren ligeledes mindre effektiv til afskærmning af detektoren. Som et kompromis 30 mellem de modstridende ønsker om direkte afskærmning og barytgennemtrængning anvendes en højenergikilde, såsom Cs-137 i den foretrukne udførelses form. Om ønsket kan der anvendes kilder med højere energi, såsom Co-60, eller kilder med lavere energi, såsom Ba-133.
35 20 DK 173147 Bl
Det vil også forstås, at roed geometrien i fig. la er den effektive kilde-detektorafstand meget mindre end de kritiske fem centimeter og i virkeligheden tæt på nul. Det målte signal er således stærkt spredningsdomineret i mod-5 sætning til dæmpningseffektdomineret, og en formation med forøget densitet tilvejebringer et signal med højere tællehastighed. Da afskærmningen mellem kilderne og detektorerne er relativt tynd, er det ønskeligt at tilpasse detektorsvaret således, at den bliver noget transparent for 10 kildens højenergigammastråler, samtidig med at den er langt mere uigennemsigtig (dvs. for registrering af en tælling eller hændelse) for den tilbagespredte stråling med lavere energi. Fortrinsvis anvendes således en relativt tynd detektor.
15
Der henvises nu til fig. Ib, hvor der er vist en anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen (med i det væsentlige kolliroeret kilde og ukollimeret detektor).
En kilde 20b er anbragt ca. 7,6 cm (3 tommer) fra forma-20 tionen 25, medens detektoren 30b og dens tilhørende foto- roultiplikatorrør 31b er anbragt direkte bag trykvinduet 33b og trykhuset 34b næsten op til formationen. Kilden 20b er i det væsentlige omgivet af en skærm 35b for at forhindre gammastråler fra kilden 20b i direkte at nå de-25 tektoren 30b uden at træde ind i formationen 25. Der er imidlertid tilvejebragt en vej 40b i skærmen 35b for at tillade gammastråler at træde ind i formationen. Som angivet i fig. Ib er vejen 40b i det væsentlige kollimeret af skærmen 35b, som kraftigt begrænser åbningsvinklen fra 30 kilden 20b til formationen 25 til ca. 12 grader. Om ønsket kan skærmen 35b være ikke-cylindrisk (f.eks. elliptisk i tværsnit) for at tilvejebringe en bredere åbningsvinkel i et plan, som går ind i og ud af papiret i fig.
Ib.
35 DK 173147 B1 21
Tilbagespredningsdetektoren 30b i fig. Ib er kun adskilt fra formationen 25 med et tyndt trykhusvindue 33b og er anbragt inden for ca. 1/3 cm (en halv tomme) fra beliggenheden af den fjerneste direkte gammastrålevej fra kil-5 den 20br som træder ind i formationen 25. Den tilhørende fotomultiplikator 31b er afskærmet fra formationen af trykhuset 34b, som også kollimerer detektoren lidt. I det væsentlige er detektoren 30b imidlertid ukollimeret i forhold til formationen, da vinduet 33b tilvejebringer en 10 ca. 90 graders åbning. Da afskærmningen 35b endvidere er meget smal i nærheden af detektoren 30b, kan gammastråler, som træder ud af formationen ved korrekte vinkler indenfor 2,5 cm (1 tomme) til højre for detektoren 30b (i orienteringen af fig. Ib), nå detektoren upåvirket.
15
Som ved udførelsesformen i fig. la har udførelsesformen i fig. Ib sine fordele og ulemper i forhold til de andre foretrukne udførelsesformer. Specielt kan den rumlige opløsning af apparatet i fig. Ib være så lille som 1,3 cm 20 (½ tomme), hvilket er betydeligt bedre, end hvad der til vejebringes af de to andre geometrier, og undersøgelses-dybden i formationen er noget dybere, navnlig for tilbagespredte lavenergiphotoner. Endvidere tilvejebringer geometrien i fig. Ib et udmærket signal/baggrundsforhold 25 såvel som en udmærket densitetsfølsomhed. På den anden side er den krævede kildeintensitet for geometrien i fig.
Ib noget større (mindst 1,0 Ci.), end hvad der kræves af de andre, og afskærmningen af detektoren mellem detektoren og kilden kræver mere nøjagtige geometrier, end hvad 30 der kræves af de andre for at forhindre baggrundsstøj såvel som over- og undersving af resultater, når densitetsgrænser overskrides.
Udførelsesformen i fig. lc er på en måde det modsatte af 35 udførelses formen i fig. Ib, da kilden 20c nu er åben (ukollimeret) til formationen 25, og detektoren 30c nu er DK 173147 B1 22 i det væsentlige kollimeret. Som ved de andre geometrier anvendes skærmen 35c til at reducere baggrundsstøj fra gammastråler, som udsendes direkte imod detektoren 30c fra kilden 20c, og et trykhus 34c med et trykvindue 33c 5 deri anvendes til at adskille detektoren 30c og dens tilhørende fotomultiplikator 31c fra formationen 25, samtidig med at det tillader photoner at træde ind i apparatet og detekteres. Endvidere ses skærmen 35c at være således indrettet, at den tilvejebringer kollimering, som begræn-10 ser rumvinklen set fra detektoren 30a til ca. 19 grader.
Igen kan der om ønsket tilvejebringes ikke-cylindrisk afskærmning.
Hed arrangementet med den ukollimerede kilde og i det væ-15 sentlige ko1limerede detektor er afstanden mellem kilden og beliggenheden af den fjerneste direkte gammastrålevej udgående fra formationen, som ender ved detektoren, lidt større end 1,3 cm (½ tomme). Følgelig tilsikres positiv følsomhed af apparatet for forøgelser i formationsdensi-20 tet.
Arrangementet i fig. lc tilvejebringer et midtpunkt i de relative fordele og ulemper ved geometrierne i fig. la og lb. Specielt behøver kildestyrken ikke at være så stor 2 5 som kildestyrken i fig. lb, da kilden i fig. lc er åben (uko 1 limeret) mod formationen. På den anden side skal kildestyrken af kilden 20c være større end kildestyrken af kilden 20a, da detektoren 30c er i det væsentlige kol-limeret, medens detektoren 30a er i det væsentlige ukol-30 limeret, og der kræves således en større kilde for at opnå den nødvendige tællehastighed til at tillade en god statistisk analyse. På lignende måde ligger den vertikale opløsning af arrangementet i fig. lc mellem opløsningerne af de andre foretrukne udførelsesformer.
i « 35 DK 173147 B1 23
Ved anvendelse af et testapparat svarende til det i fig. lc viste blev der opnået et sæt målinger (se fig. 2) ved at bevæge apparatet med en Nal krystaldetektor og en Csl37 662 keV kilde gennem en kunstig formation. Den kun-5 stige formation bestod af diabas, 7075 aluminium, 6061 aluminium, smeltet kvarts, marmor, magnesiumlegering, grafit 2204 og epoxygrus med massedensiteter liggende fra 1,77 g/cm3 til 3,00 g/cra3, og Pe værdierne liggende fra 0,2 Pe enheder to 6,2 Pe enheder, hvor en Pe enhed er de-10 fineret ved ligningen Pe = (Z/10)3'5 midlet over atomnumrene Z af formationens elementarbestanddele vægtet med deres elektrondensiteter. Den relative position af de varierende formationsgrundstoffer er angivet i fig. 2, hvor de reelle densiteter og Pe er afsat over længden af den 15 kunstige formation som angivet. Som det kan ses, er flere af formationslagene kun 2,5 cm (1 tomme) tykke.
Med det tilvejebragte apparat og den tilvejebragte formation blev de detekterede spredte gammastråler opdelt i 20 fire energivinduer som angivet i fire grafer i fig. 2.
Svaret ved forskellige energiniveauer uden signalbehandling eller udfoldning viser, at den vertikale opløsning for en ændring i densitet er meget god. I virkeligheden har vinduet med den højeste energi, som svarer til spred-25 ning i det mindste område, umiddelbart foran banen for den kollimerede detektor et ekstremt skarpt densitets-svar. Endvidere er tællehastighederne for alle undtagen vinduet med den laveste energi i det .væsentlige lineært relateret til formationsdensiteten. Ved små radiale dyb-30 der kan det tilvejebragte apparat således tilvejebringe ekstremt nøjagtig indikation af formationsdensitet med udmærket opløsning. Ved at tilvejebringe energidiskriminering kan den udmærkede opløsning af densitetsmålinger stadig fås ved større radiale formationsafstande.
35 DK 173147 B1 24
Der henvises nu til fig. 3 som et foréslået borehulsloggeapparat 100 indbefattende apparatet ifølge opfindelsen vist i fig. la. Apparatet 100 er vist i et borehul 114, som går gennem en formation 112. En mudderkage 116 er 5 vist på den indvendige væg af borehullet. Loggeapparatet eller sonden 100 er ophængt i borehullet ved anvendelse af et spil 104 og et kabel 142 og presses mod borehullets (mudderkagens) væg ved hjælp af et ledsystem (arm) 108 og en exe entrerings sko 106, så at gammastrålekilden 120 kan 10 lægges tæt an mod formationen 112. Gammastrålekilden er fortrinsvis en pille af Csl37, som udsender gammastråler med en energi på 662 keV i formationen. Direkte bag gammastrålekilden 120 er der en skærm 135 i overensstemmelse med detaljerne i fig. la. Bag skærmen 135 er der en tynd 15 Nal gammastråledetektor 127, som består af en krystal 130 og et fotomultiplikatorrør 131. Til gammastråledetektoren 127 er forbundet detektorelektronik 132, som kan anvendes til at opdele impulserne i forbindelse med detektoren 127 i forskellige energivinduer. Den behandlede information 20 kan derpå over en ledning 103 sendes til sondetransmissionselektronik 141, som yderligere kan behandle informationen og sende den op gennem hullet til overfladeinstrumentering 140 via kablet 142.
25 Om ønsket, og som vist i fig. 4, kan sonden 100 indbefatte en anden Nal detektor 134, der kan være i det væsentlige åben eller kollimeret efter ønske. Den anden detektor 134 ligger i en lang afstand (fortrinsvis mindst 10 til 15 centimeter (4 til 6 tommer) fra kilden 120. Detek-30 toren 134 omfatter en krystal 137 og et fotomultiplikatorrør 139, der reagerer på glimtene fra krystallen 137. Fotomultiplikatorrøret 139 er igen forbundet med detektorelektronik 138, som kan opdele impulserne i tilknytning til de detekterede gammastråler i forskellige ener-35 givinduer. Detektorelektronikken 138 er forbundet med sondetransmissionselektronikken 141 via en ledning 105, DK 173147 B1 25 og informationen fra den anden detektor 134 kan derfra sendes til overfladeinstrumenteringen 140.
Under drift er sonden 100 anbragt nede i hullet, idet den 5 sænkes ned til en ønsket langsgående dybde og presses mod borehulsvæggen ved åbning af armen 108. På et ønsket tidspunkt aktiveres elektronikken, således at en tælling udføres af antallet af gammastråler, som detekteres i ethvert af et antal forudbestemte energivinduer. Når appa-10 ratet trækkes op gennem borehullet, indsamles information i et fortrinsvis forudbestemt tidsrum, og de akkumulerede tællinger for tidsintervallet sendes op gennem hullet.
Ved anvendelse af tællehastigheden af fortrinsvis alle vinduerne, men mindst ét vindue, kan densitetsbestemmel-15 ser derpå udføres ved at ækvivalere densitet med en funktion af tællehastighederne af de forskellige vinduer. Ved anvendelse af de relative tællehastigheder af mindst to af vinduerne kan også Pe af formationen bestemmes. Efter opnåelse af en række målinger over en vis tid og svarende 20 til forskellige borehulsdybder kan endnu mere raffineret densitets- og Pe måling opnås ved udfoldning af den opnåede information. Densiteten for et bestemt sted bestemmes således som en funktion af tællehastighederne i mindst et af energivinduerne på det pågældende sted og fortrinsvis 25 ved både forudgående og efterfølgende steder. Som et resultat af udfoldning kan der opnås finere opløsning, selv om den egentlige vertikale opløsning af apparatet er ca.
5 cm (2 tommer), hvis information (et datasæt) opnås ved mindre intervaller.
30
Yderligere behandling for at korrigere for omgivelsesvirkninger kan ske samtidig med bestemmelsen af densitet og Pe. Eksempelvis kan virkningen af mudderkagen i det væsentlige elimineres ved særlig behandling af informati-35 on fra energivinduerne. Også baggrunden (støj) på grund af detekterede gammastråler, som var påvirket af en vek- 26 DK 173147 B1 selvirkning med skærmen, seimt de gammastråler, som når detektoren direkte fra kilden uden at være blevet spredt af formationen, kan elimineres ved opnåelse af baggrundsspektre uden for borehullet (i luft). Alternativt kan 5 baggrundsstøj, som netop skyldes ikke-spredte detekterede photoner, undgås ved at vælge energivinduer omhyggeligt og derved effektivt frafiltrere den særlige energi af sådanne photoner.
10 Det vil forstås, at omgivelseskorrektioner også kan opnås i henhold til kendte metoder modificeret til den særlige apparatgeometri i fig. 4, hvis information fra to detektorer (en "nær" og en "fjern") anvendes.
15 Der henvises nu til fig. 5a, som viser et apparat 180 med flere kilder 185a,185b,185c og detektorer 188a,188b,188c, der er vinkelmæssigt fordelt ligesom pudeanordninger 189a,189b,189c, og som hver er indrettet som apparatet i fig. lc. Som angivet vil apparatet 180's arme 191a,191b,-20 191c med deres respektive pudeanordninger 189a-c blive ført ud, således at kilderne 185a-c vil være i tæt kontakt med borehullet 192. Ved at slæbe apparatet 180 op langs borehullet og kontinuerligt opnå målinger kan der fås indikationer af formationsegenskaber ved forskellige 25 omkredssteder omkring borehullet. Ved at sammenligne resultaterne kan formationens hældning derpå måles i overensstemmelse med anden kendt teknik.
Om ønsket kan hver pudeanordning 189a-c i fig. 5a have et 30 arrangement som vist i fig. 5b, hvor en enkelt ukollime-ret kilde 185a kan anvendes sammen med et sæt af detektorer, såsom detektorer 188a-l, 188a-2 ... 188a-6.
Der er i det foregående blevet beskrevet og vist et appa- *1 ™ 35 rat, som anvender gammastrålekilder og detektorer til op nåelse af indikationer med fin rumlig opløsning af jord- 3a DK 173147 B1 27 fonnationsegenskaber. Selv om særlig udførelsesformer for opfindelsen er blevet beskrevet og vist, er det ikke hensigten, at opfindelsen skal være begrænset dertil. Selv om der således er angivet en afstand på 5 cm (2 tommer) 5 som den "kritiske afstand", hvilken detektoråbningen skal placeres i, i forhold til kildeåbningen, således at en gammastråle ikke vil skulle vandre mere end 5 cm (2 tommer) i formationen, vil fagmanden erkende, at den nøjagtige "kritiske afstand" er en funktion af bl.a. formatio-10 nen og gammastråleenergien. I bestemte situationer kan 5 cm (2 tommer) således være en for stor afstand, medens en afstand på lidt mere end 5 cm (2 tommer) i andre situationer kan være tilfredsstillende. Det skal endvidere forstås, at den "kritiske afstand" (dikteret af den frie 15 middelvej længde) virkelig er en tilnærmelsesvis angivet grænse for kilde- og detektorplaceringerne. En mere nøjagtig afstandsgrænse for en bestemt apparatgeometri, en bestemt formationssammensætning, en bestemt energikilde osv. fastsættes ved at kræve, at apparatet udviser et ik-20 ke-negativt svar på en forøgelse af densiteten i formationen. Yderligere begrænsninger, såsom at kræve at alle energivinduer for detektoren udviser et ikke-negativt svar på en forøgelse af densiteten et hvilket som helst sted i formationen, eller at alle energivinduer for de-25 tektoren udviser et positivt svar på en forøgelse af densiteten i nærheden af kilden og detektoren, kan naturligvis også være relevante.
Det skal også forstås, at selv om forskellige foretrukne 30 geometriske udformninger af apparatet er blevet tilvejebragt, vil en mangfoldighed af andre geometriske udformninger umiddelbart indses af fagmanden. Det, der er særlig vigtigt, er, at en tilstrækkeligt høj tællehastighed tilvejebringes med lav støj og med god vertikal opløs-35 ning. Selv om opfindelsen således er blevet beskrevet som havende en skærm mellem gammakilden og detektoren for at DK 173147 B1 28 forhindre, at detektoren bliver mættet med gammastråler, som ikke giver nogen information vedrørende formationen, vil fagmanden erkende, at hvis der blev tilvejebragt en detektor, som kunne håndtere en kolossalt høj tælleha-5 stighed, ville afskærmning eventuelt ikke være påkrævet.
Med hensyn til detektorerne vil det endvidere forstås, at yderligere detektorer kan anbringes både langs omkredsen og i længderetningen i forhold til detektoren, som befinder sig tæt ved kilden. Selv om den ene udførelsesform 10 viser tre langs omkredsen fordelte detektorer, vil det forstås, at fire, fem eller flere detektorer kan anven des. Hver detektor behøver i virkeligheden ikke at have sin egen tilhørende kilde. Selv om en anden udførelsesform har to i længderetningen fordelte detektorer, vil 15 det ligeledes forstås, at tre eller flere detektorer kan anvendes. I virkeligheden kan i længderetningen og i omkredsretningen fordelte detektorer anvendes sammen. Selv om de beskrevne kilder er monoenergetiske kilder, vil fagmanden endvidere forstå, at andre kilder, såsom en så-20 kaldt bremsstrahlungskilde, anvendes effektivt forudsat naturligvis at kilden og detektoren er således beliggende, at en forøgelse af densiteten af formationen vil frembringe et ikke-negativt samlet kildesvar. Det vil derfor af fagmanden forstås, at andre ændringer og modi-25 fikationer kan udføres på opfindelsen som beskrevet i det foregående uden at afvige fra opfindelsens ånd og omfang, således som den fremgår af patentkravene.
DK 173147 B1 29
APPENDIX A
Den inhomogene, lineære tidsuafhængige gaimnastråletransport-ligning er: Ω . V« + (Ie+£^- i dE' <1Ω· —-=-φ(Γ,Ε*ίΤ)*δ, J * dEdfi hvor: E^EjfoEJer det makroskopiske Compton-tværsnit, Στ**Σ^Γ,Ε) er det makroskopiske fotoelektriske tværsnit, m ψ = φ(£,Ε,Ω)βΓ photon- (vinkel-) fluxen, som er lig med lysets hastighed gange photondensiteten, - fi = ~rhvor v er photonhastigheden,
IWI
r = (x.y.z)er den rumlige position, £ er photonenergien, dlc -— er det differentielle Compton-tværsnit — for spredning fra (Ε\Ω*) til (Ε.Ω); og S(r,E,Q) er kildefordelingen.
De analytiske udformningskriterier for udformning af en returspredningsgeometri specificeres ved at definere kilde funktionen S og materiale- *Σς Σ, (plus nogle grænse- . . . funktionerne betingelser). Ovenstående ligning kan derpå i prin-· φ. ' cippet løses (numerisk) for Men en explicit løsning for Φ overalt er ikke nødvendig for at bestemme følsomheden .
Det af interesse værende værktøjssvar specificeres ved ligningen Ri = f dEf <kf dil sf (γ,Ε,Ω)Φ(γ,Ε,Ω), hvor sf er en egnet svarfunktion (f.eks. det fotoelektriske Hal tværsnit i detektorkrystallet) .
Den tilsvarende adjungerede transportligning er: DK 173147 B1 30
-Q. . νφ?+(Σβ+ Σ^φ[- f dE' i dCt* άΣ^πΕ^Ε — (ί,Ε’ί *) = SI
J J dE'dn· hvor: t . — er den adjungerede flux sva- _ Λ·-«, , ......
φ, (γ,Ε,Ω) rende til svaret *Ι· Ο^Ω) er knyttet til sandsynligheden for, . ** sluttelig vil bi- _ at et photon ved τ,ΕΛ drage til K$· Følsomhedsdensiteten er da givet ved S;-(7)= f d£f dQ iém(f éE-ί dQ- — Σ jfr.E) (?.ΕΛ)1 ’ J J Ri 'i dE'dQ’ hvor j vedrører enten Compton eller fotoelektriske vekselvirkninger.
Elektrondensitets følsomheden er summen af Compton-følsomheden og den fotoelektriske følsomhed S jp ^r) * S j(£r) + S it(r)
Integrations følsomheden af ». på variationer i formationens elek- svaret · trondensitet er
Sip SiPe(r)d? formation
Sip< er derfor fuldstændigt bestemt ud fra en specifikation af: S(r,E^l), kilde funktionen, λ « S· (r.EXO, svarfunktionen, dEc(γ,Ε,Ω->EΩ(3en differentielle Compton-tvsrsnitsfunktion, ΛΡΜΟ* SOm *5estemnier det integrale tværsnit, og
Et(lE>. den samlede fotoelektriske tværsnitsfunktion.
Kilde-detektoraf s tanden er fastlagt ved spe- Sandsf.
cifikationen af
En effektiv numerisk roe todelt Jl^be- Sij« er beskrevet i Watson,
Charles C., "Monte Carlo Computation of Differential sensitivity Functions", Transactions of the American Nuclear Society, Vol. 46, side 655-56, juni 1984.
ϋ
Claims (11)
1. Apparat til tilvejebringelse af indikationer af mindst 5 én egenskab af en jordformation (112), som et borehul (114) går igennem, hvilket apparat har et kildeorgan (20a, 20b, 20c) placeret på et første sted på apparatet, hvilket kildeorgan er indrettet til at bestråle formationen med photoner, som er egnede til Compton-spredning i 10 formationen, og et detektororgan (30a, 30b, 30c, 127) placeret på et andet sted på apparatet, hvilket detektororgan er indrettet til at detektere photoner, som er Compton-spredt af formationen, kendetegne-t ved, at det første og andet sted ligger i en sådan 15 lille indbyrdes afstand, og at kilde- og detektororganerne er således indrettet, at detektoren tilvejebringer et ikke-negativt svar på en under apparatets bevægelse gennem borehullet optrædende forøgelse af densiteten i jordformationen for densiteter og Pe faktorer, der er typiske 20 for jordformationer.
2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kilden er en kemisk kilde, som bestråler jordformationen (112) med photoner med kendt energi, at det nævnte 25 første sted er bestemt af en statistisk middelværdi af, hvor photoner fra kildeorganet (20a, 20b, 20c), som vil blive detekteret af detektororganet (30a, 30b, 30c, 127), træder ind i formationen, at det nævnte andet sted er bestemt af en statistisk middelværdi af, hvor photonerne 30 fra kildeorganet, som er blevet Compton-spredt i formationen, træder ind i apparatet for detektering af detektororganet, og at det første og andet sted ligger indenfor én fri middelvejlængde af hinanden for.de nævnte photoner med kendt energi i en formation, der har en densitet og 35 Pe-faktor, som er typiske for jordformationer. DK 173147 B1 32
3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at detektororganet indbefatter diskrimine-ringsorganer til at afføle energier af de detekterede Compton-spredte photoner og til at opdele de affølte de- 5 tekterede Compton-spredte photoner i et antal energivinduer, og at det første og andet sted ligger i en sådan lille indbyrdes afstand, at detektoren tilvejebringer et positivt svar på en forøgelse af densiteten i alle energivinduer i afhængighed af en under apparatets bevægelse 10 gennem borehullet optrædende forøgelse af densiteten af formationen i nærheden af kilden og detektoren.
4. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at mindst en af kilde- og 15 detektororganerne er ukollimeret i forhold til formationen (112) for således at tillade et betydeligt antal af multipelspredte photoner at detekteres af detektororganet.
5. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved afskærmningsorganer (35a, 35b, 35c) anbragt mellem kilde- og detektororganerne for væsentligt at reducere mængden af photoner, som når detektororganet direkte fra kildeorganet uden Compton-25 spredning i formationen.
6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at detektororganet er i det væsentlige koaksialt med kildeorganet i forhold til den vinkelrette på en lang akse 30 for en væg af borehullet (114) med kildeorganet placeret relativt tæt på borehullet, og afskærmningsorganet (35a, 35b, 35c) anbragt bag kildeorganet, og detektororganet anbragt bag skærmorganet, hvorved detektororganet er i det væsentlige afskærmet fra photoner, som afgives fra 35 kildeorganet direkte mod detektororganet, men at detek- DK 173147 B1 33 tororganet er i det væsentlige ukollimeret i forhold til et volumen af formationen i nærheden af kildeorganet.
7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, kendeteg- 5 net ved, at skærmorganet i det væsentlige kollimerer detektoren i forhold til formationen, at kildeorganet er ukollimeret i forhold til formationen, at kilde- og detektororganerne er relativt forskudt langs en lang akse for borehullet, at kildeorganet er i relativt lille af-10 stand fra en væg af borehullet, og at detektororganet er relativt langt fra borehulsvæggen.
8. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at skærmorganet væsentligt kollimerer kilden i forhold 15 til formationen, at detektororganet er ukollimeret i forhold til formationen, at kilde- og detektororganerne er relativt forskudt langs en lang akse for borehullet, at detektororganet er i relativt lille afstand fra en væg af borehullet, og at kildeorganet er relativt langt fra bo-20 rehulsvæggen.
9. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kendetegnet ved et f jerndetektororgan til detektering af photoner, som er Compton-spredt af forraa- 25 tionen, at fjerndetektororganet er placeret p& et relativt fjernt sted fra kildeorganet, således at fjerndetek-tororganet tilvejebringer et negativt samlet svar på en forøgelse af densiteten i jordformationen for de nævnte densiteter og Pe faktorer, der er typiske for 30 jordformationer.
10. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved et andet detektororgan (134) placeret og indrettet således, at det andet detektororgan 35 tilvejebringer et ikke-negativt samlet svar på en forøgelse af densiteten i jordformationen for de nævnte den- DK 173147 B1 34 siteter og Pe faktorer, der er typiske for jordformationer, hvilket andet detektororgan er anbragt på et sted, der ligger i afstand langs omkredsen omkring apparatet fra det andet detektororgan. 5
11. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at kildeorganet er en Cesium 137 kilde placeret på det nævnte første sted, og at det andet sted ligger indenfor 2,5 cm fra det første 10 sted.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/281,577 US4958073A (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | Apparatus for fine spatial resolution measurments of earth formations |
| US28157788 | 1988-12-08 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK616589D0 DK616589D0 (da) | 1989-12-07 |
| DK616589A DK616589A (da) | 1990-06-09 |
| DK173147B1 true DK173147B1 (da) | 2000-02-07 |
Family
ID=23077879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK198906165A DK173147B1 (da) | 1988-12-08 | 1989-12-07 | Apparat til målinger af jordformationer med fin rumlig opløsning |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4958073A (da) |
| EP (1) | EP0379813B1 (da) |
| AU (1) | AU626952B2 (da) |
| BR (1) | BR8905239A (da) |
| DE (1) | DE68920568T2 (da) |
| DK (1) | DK173147B1 (da) |
| MX (1) | MX165496B (da) |
| NO (1) | NO300476B1 (da) |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2669743B1 (fr) * | 1990-11-23 | 1993-03-26 | Schlumberger Services Petrol | Dispositif de diagraphie a patin. |
| US5204529A (en) * | 1991-01-18 | 1993-04-20 | Texaco Inc. | Method and apparatus for measuring borehole fluid density, formation density and/or borehole diameter using back-scattered gamma radiation |
| US5377105A (en) * | 1991-04-12 | 1994-12-27 | Halliburton Logging Services | Enhanced vertical resolution processing of dual-spaced neutron and density tools |
| US5334833A (en) * | 1991-06-14 | 1994-08-02 | Schlumberger Technology Corporation | Sensitivity function technique for modeling nuclear tools |
| FR2710989B1 (fr) * | 1993-10-06 | 1996-01-05 | Schlumberger Services Petrol | Dispositif de diagraphie à patin. |
| FR2710988B1 (fr) * | 1993-10-06 | 1996-01-05 | Schlumberger Services Petrol | Appareil de diagraphie comportant un patin de mesure, et dispositif combiné incluant un tel appareil. |
| FR2710987B1 (fr) * | 1993-10-06 | 1996-01-05 | Schlumberger Services Petrol | Dispositif de diagraphie combiné. |
| FR2722580B1 (fr) * | 1994-07-12 | 1996-08-30 | Schlumberger Services Petrol | Procede et dispositif de diagraphie a patin pour la mesure de densite |
| US5583825A (en) * | 1994-09-02 | 1996-12-10 | Exxon Production Research Company | Method for deriving reservoir lithology and fluid content from pre-stack inversion of seismic data |
| US5804820A (en) * | 1994-09-16 | 1998-09-08 | Schlumberger Technology Corporation | Method for determining density of an earth formation |
| US5581024A (en) * | 1994-10-20 | 1996-12-03 | Baker Hughes Incorporated | Downhole depth correlation and computation apparatus and methods for combining multiple borehole measurements |
| US5619411A (en) * | 1994-12-02 | 1997-04-08 | Halliburton Company | Enhanced vertical resolution processing of dual-spaced density tools |
| US5812068A (en) * | 1994-12-12 | 1998-09-22 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system with downhole apparatus for determining parameters of interest and for adjusting drilling direction in response thereto |
| EP0857249B1 (en) | 1995-10-23 | 2006-04-19 | Baker Hughes Incorporated | Closed loop drilling system |
| US5910654A (en) * | 1996-08-20 | 1999-06-08 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for measuring formation density in rugose boreholes |
| FR2782562B1 (fr) | 1998-08-18 | 2000-09-29 | Cogema | Procede de simulation de la reponse d'un detecteur de rayonnements emis par des objets radioactifs et procede de controle d'elements de combustible nucleaire utilisant cette simulation |
| US7292942B2 (en) * | 2003-01-24 | 2007-11-06 | Schlumberger Technology Corporation | Measuring formation density through casing |
| US6891376B2 (en) * | 2003-07-01 | 2005-05-10 | Kjt Enterprises, Inc. | Method for attenuating conductive sonde mandrel effects in an electromagnetic induction well logging apparatus |
| US7286937B2 (en) * | 2005-01-14 | 2007-10-23 | Schlumberger Technology Corporation | Estimating formation properties from downhole data |
| US7649169B2 (en) * | 2005-03-21 | 2010-01-19 | Baker Hughes Incorporated | Method for determining shale bed boundaries and gamma ray activity with gamma ray instrument |
| US7726397B2 (en) | 2005-08-09 | 2010-06-01 | Hexion Specialty Chemicals, Inc. | Methods and compositions for determination of fracture geometry in subterranean formations |
| EP1760495B1 (en) | 2005-08-30 | 2009-11-18 | Services Petroliers Schlumberger | A nuclear imaging probe |
| US7566867B2 (en) * | 2006-06-14 | 2009-07-28 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for detecting gamma ray radiation |
| US7933718B2 (en) | 2006-08-09 | 2011-04-26 | Momentive Specialty Chemicals Inc. | Method and tool for determination of fracture geometry in subterranean formations based on in-situ neutron activation analysis |
| US7800052B2 (en) * | 2006-11-30 | 2010-09-21 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system for stabilizing gain of a photomultipler used with a radiation detector |
| EP1953571B1 (en) * | 2007-02-05 | 2015-06-03 | Services Pétroliers Schlumberger | Nuclear tool used in a borehole to determine a property of the formation |
| US8321131B2 (en) * | 2007-12-14 | 2012-11-27 | Schlumberger Technology Corporation | Radial density information from a Betatron density sonde |
| US9482233B2 (en) | 2008-05-07 | 2016-11-01 | Schlumberger Technology Corporation | Electric submersible pumping sensor device and method |
| AU2009341852B2 (en) | 2009-03-11 | 2015-08-20 | Exxonmobil Upstream Research Company | Adjoint-based conditioning of process-based geologic models |
| WO2010104536A1 (en) | 2009-03-11 | 2010-09-16 | Exxonmobil Upstream Research Company | Gradient-based workflows for conditioning of process-based geologic models |
| US20100252725A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Recon Petrotechnologies., Ltd. | Logging tool and method for determination of formation density |
| AU2010249496B2 (en) | 2009-05-20 | 2016-03-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole sensor tool with a sealed sensor outsert |
| EP2433161B1 (en) * | 2009-05-20 | 2023-08-30 | Halliburton Energy Services Inc. | Downhole sensor tool for nuclear measurements |
| US8791407B2 (en) * | 2010-02-24 | 2014-07-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Gamma-gamma density measurement system for high-pressure, high-temperature measurements |
| US8692182B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-04-08 | Baker Hughes Incorporated | Ruggedized high temperature compatible radiation detector |
| AU2012290435B2 (en) * | 2011-07-29 | 2014-11-20 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method for increasing broadside sensitivity in seismic sensing system |
| US10073184B2 (en) * | 2012-02-06 | 2018-09-11 | Ion Geophysical Corporation | Sensor system of buried seismic array |
| US10197701B2 (en) | 2012-04-03 | 2019-02-05 | J.M. Wood Investments Ltd. | Logging tool for determination of formation density and methods of use |
| EP3071997B1 (en) | 2013-11-18 | 2018-01-10 | Baker Hughes, a GE company, LLC | Methods of transient em data compression |
| WO2015102587A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for downhole photon imaging |
| CN105697002A (zh) * | 2014-11-24 | 2016-06-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于识别煤系地层岩性的方法 |
| WO2016148705A1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Optimization of downhole logging tool data resolution |
| US10459112B2 (en) | 2016-11-29 | 2019-10-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Determining a characteristic of a material surrounding a wellbore based on count rates of scattered photons |
| US10669838B2 (en) | 2017-10-10 | 2020-06-02 | Big Guns Energy Services Inc. | Mechanical integrity test system and method of using same |
| US11933935B2 (en) * | 2021-11-16 | 2024-03-19 | Saudi Arabian Oil Company | Method and system for determining gamma-ray measurements using a sensitivity map and controlled sampling motion |
Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2778951A (en) * | 1952-12-12 | 1957-01-22 | Schlumberger Well Surv Corp | Neutron logging method and apparatus |
| US2997586A (en) * | 1955-08-16 | 1961-08-22 | Serge A Scherbatskoy | Gamma ray testing |
| US2934652A (en) * | 1956-08-13 | 1960-04-26 | Socony Mobil Oil Co Inc | Selected scattered gamma-ray density logging |
| US3202822A (en) * | 1961-11-13 | 1965-08-24 | Phillips Petroleum Co | Method of determining density utilizing a gamma ray source and a pair of detectors |
| US3223968A (en) * | 1962-12-03 | 1965-12-14 | Phillips Petroleum Co | Multiple electrical transmission system utilizing common conductors |
| 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 |
| US3197638A (en) * | 1963-01-21 | 1965-07-27 | Kenneth F Sinclair | Backscatter flaw detection system |
| US3263082A (en) * | 1963-06-17 | 1966-07-26 | Mobil Oil Corp | Geological prospecting comprising directional irradiation and detection |
| US3373286A (en) * | 1964-09-18 | 1968-03-12 | Industrial Nucleonics Corp | Device for measuring the characteristics of a material moving on a conveyor with means for minimizing the effect of flutter |
| US3407300A (en) * | 1966-04-14 | 1968-10-22 | Picker Corp | Collimator and method of making same |
| US3509341A (en) * | 1966-06-01 | 1970-04-28 | Picker Corp | Multiple detector radiation scanning device |
| US3321627A (en) * | 1966-10-07 | 1967-05-23 | Schlumberger Ltd | Gamma-gamma well logging comprising a collimated source and detector |
| US3864569A (en) * | 1970-04-14 | 1975-02-04 | Schlumberger Technology Corp | Well logging processing method and apparatus |
| US3710112A (en) * | 1970-05-18 | 1973-01-09 | Mobil Oil Corp | Method of indirectly monitoring the output of a pulsed neutron source |
| US3840746A (en) * | 1971-12-13 | 1974-10-08 | Applied Invention Corp | Gamma ray density probe utilizing a pair of gamma ray sources and a gamma ray detector |
| US3900733A (en) * | 1972-01-24 | 1975-08-19 | Schlumberger Technology Corp | Methods and apparatus for measuring the density of geological formations |
| FR2168849B1 (da) * | 1972-01-24 | 1976-09-03 | Schlumberger Prospection | |
| US3846631A (en) * | 1972-03-13 | 1974-11-05 | Applied Invention Corp | Gamma ray differential density probe |
| FR2211664B1 (da) * | 1972-12-21 | 1976-08-27 | Schlumberger Prospection | |
| FR2298680A1 (fr) * | 1975-01-24 | 1976-08-20 | Schlumberger Prospection | Procede et dispositif pour mesurer la densite des formations traversees par un forage |
| US4034218A (en) * | 1975-10-09 | 1977-07-05 | Schlumberger Technology Corporation | Focused detection logging technique |
| US4439831A (en) * | 1981-06-08 | 1984-03-27 | Schlumberger Technical Corporation | Digital induction logging system including autocalibration |
| US4445033A (en) * | 1981-09-14 | 1984-04-24 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus for environmental correction of thermal neutron logs |
| US4490609A (en) * | 1982-06-23 | 1984-12-25 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for analyzing well fluids by photon irradiation |
| US4604581A (en) * | 1983-01-11 | 1986-08-05 | Halliburton Company | Method and apparatus for deconvolving apparent conductivity measurements in induction well logging |
| US4712424A (en) * | 1984-01-26 | 1987-12-15 | Schlumberger Technology Corp. | Quantitative determination by elemental logging of subsurface formation properties |
| US4677596A (en) * | 1984-03-28 | 1987-06-30 | Mobil Oil Corporation | Method of detecting and correcting impulse noise errors in log data |
| US4661700A (en) * | 1985-05-28 | 1987-04-28 | Schlumberger Technology Corporation | Well logging sonde with shielded collimated window |
| US4691102A (en) * | 1985-06-17 | 1987-09-01 | Halliburton Company | Borehole compensation method and apparatus using variations in relative borehole components |
| US4703279A (en) * | 1985-07-31 | 1987-10-27 | Chevron Research Company | Method of interpreting impedance distribution of an earth formation penetrated by a borehole using precursor data provided by a moving logging array having a single continuously emitting current electrode and a multiplicity of potential electrodes |
| US4786796A (en) * | 1986-10-06 | 1988-11-22 | Schlumberger Technology Corporation | Method for determining formation characteristics with enhanced vertical resolution |
| US4909075A (en) * | 1986-10-06 | 1990-03-20 | Schlumberger Technology Corporation | Method for determining formation characteristics with enhanced statistical precision without degrading the vertical resolution or with enhanced vertical resolution |
| US4794792A (en) * | 1986-10-06 | 1989-01-03 | Schlumberger Technology Corporation | Method for determining formation characteristics with enhanced vertical resolution |
| US5157605A (en) * | 1987-04-27 | 1992-10-20 | Schlumberger Technology Corporation | Induction logging method and apparatus including means for combining on-phase and quadrature components of signals received at varying frequencies and including use of multiple receiver means associated with a single transmitter |
| US4800496A (en) * | 1987-09-28 | 1989-01-24 | Schlumberger Technology Corporation | Method for determining induction sonde error |
| US5151882A (en) * | 1990-08-08 | 1992-09-29 | Atlantic Richfield Company | Method for deconvolution of non-ideal frequency response of pipe structures to acoustic signals |
-
1988
- 1988-12-08 US US07/281,577 patent/US4958073A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-10-05 MX MX017852A patent/MX165496B/es unknown
- 1989-10-16 BR BR898905239A patent/BR8905239A/pt not_active IP Right Cessation
- 1989-12-07 EP EP89403392A patent/EP0379813B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-07 DE DE68920568T patent/DE68920568T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-07 NO NO894918A patent/NO300476B1/no not_active IP Right Cessation
- 1989-12-07 AU AU46007/89A patent/AU626952B2/en not_active Expired
- 1989-12-07 DK DK198906165A patent/DK173147B1/da not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-08-16 US US07/568,282 patent/US5282133A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68920568D1 (de) | 1995-02-23 |
| AU4600789A (en) | 1990-06-14 |
| EP0379813A3 (en) | 1993-01-27 |
| DE68920568T2 (de) | 1995-08-31 |
| US5282133A (en) | 1994-01-25 |
| EP0379813A2 (en) | 1990-08-01 |
| NO894918L (no) | 1990-06-11 |
| DK616589A (da) | 1990-06-09 |
| EP0379813B1 (en) | 1995-01-11 |
| US4958073A (en) | 1990-09-18 |
| NO894918D0 (no) | 1989-12-07 |
| MX165496B (es) | 1992-11-13 |
| DK616589D0 (da) | 1989-12-07 |
| BR8905239A (pt) | 1990-07-31 |
| NO300476B1 (no) | 1997-06-02 |
| AU626952B2 (en) | 1992-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK173147B1 (da) | Apparat til målinger af jordformationer med fin rumlig opløsning | |
| US5525797A (en) | Formation density tool for use in cased and open holes | |
| CA2228991C (en) | Multi-detector gamma-gamma for measuring formation density | |
| US3321625A (en) | Compensated gamma-gamma logging tool using two detectors of different sensitivities and spacings from the source | |
| US6495837B2 (en) | Geometrically optimized fast neutron detector | |
| NO172415B (no) | Broennloggesonde | |
| US5627368A (en) | Four-detector formation-density tool for use in cased and open holes | |
| US8598510B2 (en) | Source compensated formation density measurement method by using a pulsed neutron generator | |
| EP0864884A2 (en) | Method for determining formation density and formation photo-electric factor with a multi-detector-gamma-ray tool | |
| US3321627A (en) | Gamma-gamma well logging comprising a collimated source and detector | |
| US20140034822A1 (en) | Well-logging apparatus including axially-spaced, noble gas-based detectors | |
| EP0206593B1 (en) | Borehole compensation method and apparatus | |
| CA2506133C (en) | Logging tool with a parasitic radiation shield and method of logging with such a tool | |
| US9052404B2 (en) | Well-logging apparatus including azimuthally-spaced, noble gas-based detectors | |
| CA1160364A (en) | Device for determining the proportions by volume of a multiple-component mixture by irradiation with several gamma lines | |
| US3752984A (en) | Methods and system for detecting subsurface minerals | |
| US3263082A (en) | Geological prospecting comprising directional irradiation and detection | |
| US3859525A (en) | Method and apparatus for fluorescent x-ray analysis | |
| CA1216681A (en) | Formation density logging while drilling | |
| CA1274321A (en) | Method of determining the density of substrata | |
| US11209569B2 (en) | Neutron time of flight wellbore logging | |
| US5847384A (en) | Method for determining irregularities in a wellbore wall using a gamma-gamma well logging instrument | |
| JPS6244680A (ja) | ２つの検出器と線源を用いる地層密度検層 | |
| RU1693992C (ru) | Зонд рентгенорадиометрического каротажа | |
| RU2008656C1 (ru) | Устройство для анализа кернов нефтеносных пород (его варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B1 | Patent granted (law 1993) | ||
| PBP | Patent lapsed |
Country of ref document: DK |