FR2482305A1 - Determination de la lithologie a partir des raies d'activation du calcium et du magnesium - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER LA LITHOLOGIE D'UNE FORMATION TERRESTRE A PARTIR DES RAIES D'ACTIVATION DU CALCIUM ET DU MAGNESIUM. LA FORMATION EST IRRADIEE PAR DES NEUTRONS ET ON FORME LE SPECTRE ENERGETIQUE DES RAYONS GAMMA D'ACTIVATION QUI EN RESULTENT. A PARTIR DE CE SPECTRE ON DETERMINE LE NIVEAU DES RAYONS GAMMA D'ACTIVATION EMIS PAR CA ET PAR MG, LES DEUX MESURES SONT ENSUITE COMBINEES, PAR EXEMPLE EN FORMANT UN RAPPORT, POUR FOURNIR UNE INDICATION SUR LA LITHOLOGIE DE LA FORMATION TERRESTRE ET NOTAMMENT SUR LA TENEUR EN DOLOMITE DE LA FORMATION.

Description

La présente invention concerne les diagraphies par spectroscopie de rayons gamma, et plus particulièrement un procédé et un dispositif pour étudier la lithologie des formations terrestres par spectroscopie de rayons gamma provoqués par un bombardement de neutrons
On connaît actuellement différentes procddures pour étudier la composition minérale, ou lithologie, des formations terrestres. Le brevet américain No. 3 566 117 (Tixier) décrit une technique dans laquelle on obtient une indication de lithologie en combinant des signaux de porosité, provenant d'un appareil de diagraphie 'ñeutrons' å deux détecteurs, et des signaux de la densité provenant d un appareil de diagraphie gamma-gamma à deux détecteurs.Un autre procédé, décrit dans le brevet américain No 3 590 228, consiste à combiner des mesures de temps de transit acoustique, de densité apparente et de porosité "neutron" pour obtenir deux indices de lîthologie, appelés M et N, qui sont ensuite comparés pour identifier les principaux constituants lithologie ques de la formaton. On connatt plusieurs autres méthodes pour obtenir des informations de lithologie à partir de combinaisons de mesures acoustiques, de densité et de neutrons. Une de ces méthodes, connue sous le nom de méthode à deux minéraux; utilise une comparaison des données de neutrons et de densité pour obtenir des valeurs de porosité et de densité apparente de matrice de la formation.La mesure acoustique est alors utilisée pour indiquer des zones de porosité secondaire et pour aider à définir la lithologie. Un procédé plus général, basé sur la méthode à deux minéraux, a été mis au point pour interpréter la lithologle de formations comportant des mélanges de silice, calcaire, dolomite, anhydrite et argile ou qui sont constituées par des mélanges d'argile et de deux quelconques des minéraux indiqués. Ce procédé tient compte à la fois de la teneur en argile des formations et de l'influence des hydrocarbures. Les techniques mentionnées ci-dessus sont décrites en détail dans l'article de Poupon et al, intitulé "long analysis in formations with complex lithologies", Journal of Petroleum Technology, aoQt 1971, pages 995-1005.Ces techniques qui fournissent en général une indication précise de la lithologie nécessitent l'utilisation de données provenant d'au moins deux appareils différents de diagraphie.

On connaît cependant des méthodes qui ne nécessitent pas de telles acquisitions de données i partir d'appareils différents. Le brevet américain No. 4 055 763 (Antkiw) par exemple décrit un procédé qui au moyen d'un appareil de spectroscopie de rayons gamma identifie la lithologie de formations grâce à la mesure de teneurs relatives d'éléments sélectionnés dans la formation. Par exemple, en déterminant les contributions relatives du silicium, du calcium et du fer au spectre de rayons gamma de capture de la formation, puis en formant différents rapports entre ces contributions élémentaires mesurées, on peut détecter la présence d'argile ou déterminer si la formation est constituée par du calcaire ou du grès.Le brevet américain No. 3 930 154 (Seott) décrit un procédé similaire dans lequel on analyse les éléments constitutifs du spectre énergétique des rayons gamma de capture pour obtenir les proportions relatives des constituants de la formation, on détermine les proportions en volume des différents constituants et l'on calcule des rapports entre certaines de ces proportions pour fournir des indications sur la lithologie, comme par exemple un indicateur du rapport dolomite/calcaire.Bien que ces techniques de spectroscopie permettent d'obtenir des indicateurs de lithologie utiles, il est souhaitable d'obtenir encore d'autres informations lithologiques et, notamment, de disposer d'une technique de spectroscopie directe permettant de faire la différence entre des formations dolomitiques et calcaires et pour séparer de telles formations d'autres lithologies. I1 est également souhaitable d'obtenir un indicateur dolomite/calcaire qui n'est pas affecté par la présence de grès.

Selon l'invention, un procédé et un dispositif d'étude de lithologie consiaté à irradier une formation par des neutrons possédant une énergie suffisante pour provoquer les réactions d'activation 26Mg(n, γ) 27Mg et 48Ca (n, γ ) 49Ca, à mesurer séparément les inten- sités des rayons gamma résultant de la décroissance des isotopes instables 27Mg et 49 Ca, et à combiner les mesures de rayons gamma de 27Mg et 49Ca pour fournir une indication sur la lithologie de la formation.

Les mesures de magnésium-27 et de calcium-49 peuvent être combinées de plusieurs façons pour donner l'indicateur de lithologie formé par exemple par les rapports Ca/Mg, Ca/(Ca + Mg) et Ca/(Ca + Mg + X), X pouvant être une constante, une quantité liée à l'intensité des rayons gamma d'un autre constituant émetteur, par exemple Al, normalement présent dans les formations, ou toute autre valeur. Des expériences réalisées dans des formations connues ont montré que des rapports Ca/Mg tels que ceux mentionnés ci-dessus permettent de séparer les dolomites et les calcaires entre eux et par rapport à d'autres lithologies.Dans les cas où le rapport seul ne suffit pas, on peut généralement obtenir une indication de lithologie en tenant compte en outre des taux de comptage absolus des rayons gamma pour 27mi et 49Ca Si on le désire, on peut également mesurer la décroissance du 28A1 activé résultant de
28 la réaction 7A1 (n,y ) Al, et l'utiliser pour obtenir un autre indi- cateur de lithologie, notamment pour l'argile. La masure de 28A1, ou une grandeur fonction de cette mesure, peut également être utilisée pour former le calcium-magnesium mentionné ci-dessus.

La présente invention sera mieux comprise à l'aidé de la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif de diagraphie suivant l'invention;
- la figure 2 est un graphique représentant un spectre énergétique de rayons gamma d'activation Ge(Li) provenant d'une formation irradiée par des neutrons émis par une source au californium-252;
- la figure 3 est un diagramme comparatif des activités des rayons gamma d'activation du calcium-49 en fonction du magnésium-27, pour indiquer la lithologie de la formation; et
- la figure 4 est un organigramme pour l'analyse d'un spectre de rayons gamma d'activation pour identifier les contributions du cal otum-49 et du magnésium-27 et en déduire un indicateur de lithologie.

En se référant maintenant aux figures et notamment à la figure 1, un appareil de fond 10, résistant à la pression et à la température et étanche aux fluides, est suspendu dans un sondage 12 au moyen d'un câble armé 14, pour étudier les formations souterraines 16. Le sondage 12 peut être tubé, avec une couche annulaire 18 en ciment et un tubage en aoier 20 contenant un fluide 22. L'appareil peut avoir des dimensions lui permettant de traverser une colonne de produc- tison on représentée). L'invention s'applique également à des diagraphies dans des sondages non tubés.

L'appareil 10 comprend une source de neutrons 24 et un détecteur 26 de rayons gamma. La source de neutrons 24 peut être constituée par une source chimique, telle que représentée, par exemple au califor nium-252, au plutonium-bér-yllium ou à l'américium-béryllium, auquel cas elle est enfermée de façon appropriée dans une enveloppe-écran 25.

La source peut aussi titre formée par un générateur de rafales de neutrons, tel que celui décrit dans le brevet américain No. 2 991 364. De préférence on utilise une source au californium-252 dont les neutrons émis ont pour la plupart des énergies inférieures au niveau de seuil d'activation du silicium-28, ce qui évite la contamination éventuelle de ltactivité 27A1 (nw y ) 28A1 par l'activité 28 (n, p) l'activité (n, 8i (n > p) Al. Naturellement; on peut utiliser des sources plus énergétiques si une telle contamInation n'est pas un problème ou si l'on souhaite des rendements en neutrons plus importants.

Lorsqu'on utilise une source de neutrons continue, cette dernière est de préférence suffisamment éloignée du détecteur 26 pour que l'activité initiale des rayons gamma résultant de la diffusion inélastique et de la capture de neutrons thermiques se soit largement dissipée au moment où le détecteur arrive au niveau de l'endroit irradié. L'espacement entre la source et le détecteur devra également titre suffisamment important pour éviter la détérioration du détecteur par irradiation directe de neutrons et pour minimiser l'activation du détecteur et des composants voisins de l'appareil. Un espacement approprié pour une source chimique et un spectromètre au germanium est de l'ordre de 6 m. Une source pulsée 24 peut être plus rapprochée du détecteur 26.Dans ce cas, l'activité résultant de la diffusion inélastique et de la capture de neutrons thermiques peut être éliminée par des circuits de blocage appropriés. On peut prévoir une protection pour minimiser la détérioration et l'activation du détecteur.

Le détecteur 26 de rions gamma possède une résolution suffisante pour identifier les pics d'énergie souhaités (meilleure que 10 KeV, et de préférence égale à 3 XeV ou plus pour Ey l 1 MeV). C'est de préférence un détecteur à semi-conducteur présentant une résolution importante, comme par exemple un détecteur au germanium de grande pureté ou un détecteur au germanium et lithium diffusé. Comme de tels détecteurs ne fonctionnent de façon fiable qu'à des températures cryogéniques, le détecteur 26 est enfermé dans un cryostat 30. De préférence on utilise le cryostat décrit dans le brevet français No. 2 404 863 (inventeur Tapphorn). Ce cryostat permet de maintenir le détecteur à une température d'environ - 1800C pendant 24 heures.

L'énergie électrique de l'appareil 10 est fournie par l'ln- termédiaire du cible 14 par une alimentation (non représentée) située en surface. D'autres alimentations appropriées (non représentées) sont également prévues dans l'appareil 10 pour commander le détecteur 26 et les circuits électroniques defond, y compris la source de neutrons 24 lorsqu'il s'agit d'une source pulsée.

La formation est irradiée par la spurce de neutrons 24 pendant une période de temps prédéterminée et l'appareil 10 est déplacé vers le haut jusqu a ce que le détecteur arrive au voisinage de la formation irradiée et détecte les émissions de rayons gamma résultant d? leurra~ diation. Les mesures peuvent se faire de façon continue ou point par point.Le temps nécessaire pour amener le détecteur en face de l'endroit irradié (approximativement 30 s pour un espacement de 6 m entre la source et le détecteur) constitue un délai suffisant pour que les rayons gamma de diffusion inélastique et de capture des neutrons thermiques se dissipent avant le début de la période de mesure On obtient aussi des informations de temps, entre la fin de la période d'irradiation et le début de la mesure, qui sont utiles pour identifier les éléments émetteurs et pour séparer les raies d'activité qui Interfèrent par analyse de la période radioactive.On peut commander la durée de ce délai dans une certaine mesure en faisant varier l'espacement entre la source et le détecteur et/ou la vitesse de déplacement de l'appareil 10 Un autre avantage de cette technique dans laquelle on relève les spectres en irradiant la formation en un point espacé du détecteur et en amenant ensuite celui-ci en face du point d'irradiation, réside dans le fait que le mouvement de l'appareil a tendance à déplacer le fluide activé le long du sondage, ce qui réduit le niveau de détection des rayons gamma non souhaites.

Après amplification dans l'amplificateur 32, les impulsions de sortie du détecteur 26 sont appliquées à un analyseur de hauteur dtimpulsions, de type classique, par exemple du type à rampe unique (rampe descendante de Wilkinson). Cet analyseur peut être à plusieurs voies pour fournir un spectre énergétique tel que celui représenté sur la figure 2, ou il peut être constitué par plusieurs analyseurs à voie unique réglés pour ne détecter que les gammes énergétiques intéressantes.

Naturellement, l'analyseur 34 comporte les discriminateurs de hauteur d'impulsions classiques pour choisir la gamme énergétique de rayons gamma à analyser et, lorsqu'on utilise une source de neutrons pulsée, des portes qui commandent l'intervalle de temps pendant lequel les signaux du détecteur doivent titre analysés.

L'analyseur 34 trie les impulsions du détecteur sur des voies déterminées en fonction de leur amplitude et délivre des signaux numériques qui représentent l'amplitude de chaque impulsion. La largeur de la voie qui ne doit pas autre supérieure à la résolution du détecteur, est de préférence de tordre de 1 KeV pour un spectre de rayon gamma d'activation (Ge(Li). Par conséquent, pour un spectre classique couvrant 4,0 MeV, il est préférable d'utiliser un analyseur à 4 000 voies.

Les signaux de sortie numériques de l'analyseur 34 sont appliqués aux circuits de transmission 36 dans lesquels les données sont mémorisées temporairement puis-transmises à des circuits de réception 38 situés en surface. Les circuits de transmission et de réception 36 et 38 peuvent présenter n'importe quelle constitution connue permettant le codage et le décodage, le multiplexage et le démultiplexage, l'amplification et tout autre traitement approprié. On peut utiliser notamment le système de télémesure décrit dans le brevet français No. 2 379 694 (inventeur A. Belaigues et autres) On peut aussi utiliser les circuits décrits dans le brevet américain No. 4 012 712 (W.I3. Nelligan).

En surface, les spectres de rayons gamma d'activation sont reçus par une mémoire tampon 40 d'acquisition de données qui accumule les signaux de comptages par voie pendant une période suffisamment longue pour fournir un spectre satisfaisant du point de vue statistique.

Toutefois, les intervalles de temps d'acquisition sont suffisamment courts pour permettre une analyse de période permettant de différencier les raies qui interfèrent ou d'identifier par une autre manière des éléments émetteurs. Par exemple, les spectres peuvent etre acquis dans des intervalles d'i minute, 5 minutes, etc, et être ensuite ajoutés pour obtenir les pics intéressants sur toute la période de comptage si une meilleure précision statistique est exigée. Naturellement, lors de la sommation des spectres on doit tenir compte de la décroissance des pics pendant la période de comptage.

Une fois accumulé dans la mémoire d'acquisition 40D le spectre d'activation est transféré dans des mémoires de stockage (non représentées) faisant partie d'un calculateur de lithologie 42, et la mémoire d'acquisition 40 est remise à zéro. Les mémoires d'acquisition et de stockage sont classiques et ne seront pas décrites ici. Le cal culateur peut être constitué par un calculateur numérique universel ou par un calculateur analogique. Dans l'un ou l'autre cas, le calculateur 42 est programme ou conçu de façon appropriée, comme représenté sur la figure 4, pour identifier les pics énergétiques intéressants, déterminer le taux de comptage correspondant à ces pics puis normaliser et corriger le taux de comptage brut pour obtenir des informations sur la lithologie.

La figure 2 représente un spectre d'activation classique obtenu au moyen d'une source au californium-252 et d'un détecteur au Ge(Li) de résolution élevée. La formation irradiée présentait une compo sition dolomitique, et après une irradiation de 30 minutes, on a accumulé des données pendant des périodes de temps contigues d'une durée totale d'une heure. Ces données ont été ensuite ajoutées pour obtenir le spectre de la figure 2. Suivant l'invention, on doit mesurer les activités des rayons gamma résultant de la réaction d'activation du magnésium 26Mg (n, γ ) 27Mg et de la réaction d'activation du calcium
49 48Ca (n, γ ) Ca, puis les combiner pour obtenir une indication sur la lithologie de la formation.Pour aider à former cet indicateur de lithologie, et/ou pour obtenir dtautres informations lithologiques, on mesure également de préférence l'activité des rayons gamma due à la réaction d'activation de l'aluminium 27A1 (n,y ) 28Al.

Comme les énergies du 27Mg et du 56Mn sont très proches (respectivement 843,8 KeV et 846,6 KeV), ces pies sont confondus en 44 sur la figure 2, même avec un détecteur au Ge (Li) de résolution élevée. L'activité attribuable à chaque élément peut être déterminée soit par comparaison avec une mesure ultérieure pour analyser la période radioactive, soit en utilisant le pic d'activité 46 du 27Mg pur à 1,014 MeV. On voit nettement la raie non contaminée 48 du 49Ca (3,084 MeV).

Pour déterminer l'activité correspondant à chaque pic, le calculateur 42 reçoit des instructions 50 (voir figure 4), pour localiser les pics 44 et 48 correspondant à-27Mg et 49Ca, et, si on le 28 désire, le pic de Al, puis des instructions 52 pour déterminer la surface du pic (ou le nombre de coups) au-dessus du rayonnement de fond. Ceci peut se faire de plusieurs manières connues, proposées par les fournisseurs de logiciel et/ou de matériel. Les données brutes d'intensité sont alors normalisées et corrigées pour refléter de façon plus précise les concentrations des éléments dans la formation. Comme indiqué par le bloc 54 sur la figure 4, ceci peut se faire en extra polant toute l'activité jusqu'à l'instant To où l'irradiation de la formation a cessé, pour déterminer l'activité initiale de chaque élément.On péut aussi utiliser comme base de normalisation activité totale de l'instant zéro à l'infini. On tient alors compte des périodes différentes des éléments et des retards lors des relevés des mesures.

En plus de tette normalisation due à l'intervalle de temps séparant l'irradiation et la mesure, il faut également tenir compte des changements éventuels dans la durée d'irradiation. Après avoir déterminé les taux de comptage instantanés à l'instant T pour les éléments, le calculateur 42 reçoit des instructions 56, pour combiner les taux de comptage afin d'obtenir une indication de lithologie. La nature de cette combinaison et l'importance des informations lithologiques obtenues apparaissent en référence à la figure 3.

La figure 3 représente un diagramme comparatif des taux de comptage instantanés 27Mg et 49Ca, mesurés à différentes profondeurs dans le sondage. Certains points comme la dolomite à la profondeur 25320u le calcaire à la profondeur 3070 correspondent à des lithologies relativement pures, tandis que d'autres, comme le calcaire argileux à la profondeur 2580 correspondent à des lithologies mélangées. La profondeur de chaque mesure est indiquée par un nombre et la lithologie est indiquée par une ou plusieurs lettres (D, L, S, etc). Les segments (##) indiquent l'incertitude statistique des mesures.On voit que presque tous les points dolomitiques (D) se trouvent dans une région délimitée par les droites A et B (concentrations approximativement égales de calcium et de magnésium). Les droites correspondant à des rapports constants conviennent mieux qu'une région particulière car une imprécision sur la position de l'appareil affecte le taux de comptage absolu mais non le rapport Ca/Mg De même, pour les calcaires (L) la contribution relative de Ca est plus importante que celle de Mg et ils sont groupés en haut à gauche du diagramme. Les formations argi- leuses (S) se trouvent au-dessous des droites A et B, ce qui reflète un rapport Mg/Ca plus important que pour les dolomites.Les silts (St), bien que présentant pour Ca et Mg des valeurs plus fables que les calcaires et les dolomites, ont un rapport Ca/gg compris entre les deux. De mime, les quartz (Oz) ont des Intensités-Ca et Mg qui tenir dent vers des valeurs absolues encore plus faIbles que les silts
Comme les séparations entre valeurs moyennes Ca/Mg pour les différentes lithologies sont assez Importantes et que la dispersion des points autour de ces valeurs moyennes est peu élevées la probabilité d'une confusion est faible même lorsque l'interprétation de la lithologie est basée seulement sur le rapport Ca/Mg.Par conséqueni9 non seulement le rapport Ca/gg indique la proportion de dolomite dans une formation (CagMg - > 1 lorsque la proportion de dolomite augmente) mais il permet aussi de séparer les dolomites et les calcaires d'autres lithologies.Si le rapport Ca/gg ne suffit pas pour déterminer la lithologie, on peut lever le doute en Incluant les intensités correspondant à Mg et à Ca ou leur somme Ainsi, par exemple, si le point de silt à la profondeur 2895 peut entre înterprété comme une dolomite d'après le rapport Ca/Mg seul, les taux de comptage absolus pour Ca et Mg montrent par leurs faibles valeurs que cette zone correspond à du silt.

On peut aussi utiliser des fonctions autres que Ca/Mg, comme par exemple le rapport Ca/(Mg + Ca). On évite ainsi le doute qui apparatt avec le rapport Ca/Mg lorsque la quantité de magnésium est très faible. D'autre part, ce rapport Ca/(Ca + Mg) est normalisé entre 0, indiquant de l'argile, et 1, indiquant du calcaire, une valeur d'appro ximativement 0,5 représentant des zones dolomitiques.

La fonction indicatrice peut aussi prendre la forme Ca/(Mg + Ca + aX), X étant le comptage de rayons gamma d'activation à l'instant To d'un élément, tel que l'Rluminium-28, qui existe normalement en faibles quantités à la fois dans les calcaires et dans les dolomites, et a étant un coefficient sélectionné pour obtenir la contribution souhaitée de l'élément X à la fonction. Cette forme de fonction est avantageuse dans des formations, telles que du quartz, où les activités du magnésium et du calcium sont nulles ou voisines de zéro. Le rapport Ca/Mg n'a alors aucun sens car son numérateur et son dénominateur sont voisins de zéro. Naturellement, on peut utiliser d'autres éléments que l'aluminium.On peut aussi remplacer la quantité aX par une constante Si on le désire, le calculateur 42 peut hêtre programmé pour n'utiliser cette dernière fonction de rapport que dans certaines conditions, par exemple lorsque les taux de comptage pour le calcium et le magnésium sont inférieurs à des seuils prédéterminés.

La mesure de l'activité due à l'activation de 28A1 est également utile comme indication indépendante de lithologie, notamment comme indicateur d'argilosité. Dans ce cas, il est souhaitable d'éviter la contamination de la raie d'activation de 28Al par la raie 28Si(n, p) 28Al.

Par conséquent, on utilisera de préférence une source de neutrons faiblement énergétiques, par exemple au californium-252, pour éviter l'apparition de la réaction 28Si(n, p) 28Al.

Quelle que soit la fonction utilisée, le calculateur 42, après avoir effectué l'opération de nqrmalisation indiquée par le bloc 54, calcule le rapport souhaité, par exemple le rapport Ca/Mg (bloc 56), à partir des taux de comptage pour 27Mg et 49Ca à l'instant T Ensuite, (bloc 58) on lit la valeur du rapport et les taux de comptage instantanés pour les deux éléments. Ces valeurs sont appliquées à un enregistreur 60 (figure 1) pour être affichées. L'enregistreur 60 est classique et fournit, en fonction de la profondeur, une représentation visuelle et/ou un enregistrement magnétique des valeurs des taux de comptage mesurés et du rapport. Un dispositif classique détecte les mouvements du câble et fournit les indications de profondeur sur une liaison 62.

Si on le désire, les signaux de sortie du calculateur correspondant à
27Mget 49Ca peuvent être appliqués à un traceur X-Y 64 pour fournir un diagramme comparatif du type représenté sur la figure 3. De tels traceurs X-Y sont classiques.

Bien que le calculateur ait été représenté à l'emplacement du puits, il peut aussi être situé à distance et travailler sur des -données enregistrées.-Dans-ce but, les signaux de sortie des circuitsde réception 38 peuvent être enregistrés directement en fonction de la profondeur par un enregistreur magnétique 66.

Comme mentionné ci-dessus, on peut utiliser une source de neutrons pulsée au lieu de la source de neutrons continue. Dans le cas d'une source continue on combine la distance source détecteur et la vitesse de déplacement pour éliminer le rayonnement résultant de la diffusion inélastique et de la capture de neutrons thermiques. Avec une source pulsée, on peut rapprocher le détecteur de la source en intercalant un écran approprié pour les neutrons. Comme la source est mise en marche puis arrêtée, on peut isoler le rayonnement résultant de l'activation, et l'on peut régler la durée d'acquisition des données par un cadencement approprié disposé au fond ou en surface.L'avantage de placer la source à c8td du détecteur est de permettre la détection d 'éléments ayant des périodes radioactives très courtes, par exemple de l'ordre d'une seconde ou moins. Il ne serait pas possible de déplacer un appareil dont la distance source-détecteur est importante à une vi tesse suffisante pour détecter ces éléments.

Bien que l'invention ait été décrite et représentée en se référant à des modes de réalisation particuliers, on peut y apporter différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu d'utiliser un analyseur multi-voies et un calculateur numérique programmé pour mesurer les taux de comptage pour 27Mg et 49Ca, les mesures peuvent 8trie effectuées en utilisant deux analyseurs à une seule voie et des dispositifs associés de mesure du taux de comptage, le rapport peut titre calculé dans un circuit diviseur classique. De tels circuits sont bien connus et disponibles dans le commerce.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour étudier la lithologie des formations traver

sées par un sondage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

irradier une formation par des neutrons d'énérgie suffi

sante pour y provoquer les réactions d'activation 26Mg(n, γ) 27Mg et 48Ca(n, γ) 49Ca;

mesurer le niveau d'activité des rayons gamma résultant de 27

la décroissance du Mg en utilisant un détecteur de rayons gamma

de résolution élevée;

mesurer le niveau d'activité des rayons gamma résultant

de la décroissance du 49Ca en utilisant un détecteur de rayons

gamma de résolution élevée; et

combiner ladite mesure de 27Mg et ladite mesure de 49Ca

pour fournir une indication sur la lithologie de la formation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'étape de combinaison consiste à former une fonction du rapport

des mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca, la valeur de ladite

fopction fournissant une indication sur la lithologie de la forma

tion.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce

qu'il comprend l'étape consistant à enregistrer les mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca et la valeur de ladite fonction

du rapport en fonction de la profondeur.

4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que

le numérateur de ladite fonction de rapport est constitué par ùne

des mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca et son dénominateur

comprend la somme desdites mesures.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que

ledit dénominateur comprend la somme desdites mesures plus une

autre quantité.

6. Procédé suivant la revendication 59 caractérisé en ce

comprend de plus ltétape consistant à mesurer l'activité des rayons

gamma résultant de la décroissance d'un isotope instable de A1D

ladite autre quantité étant proportionnelle à ladite mesure des

rayons gamma de Al.

7. Procédé pour étudier la lithologie des formations traver

sées par un sondage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes

suivantes

former des représentations sous forme de signaux de 27

l'activité des rayons gamma résultant de la décroissance du Mg

après son activation par irradiation au moyen de neutrons;

former des représentations, sous forme de signaux; de

l'activité des rayons gamma résultant de la décroissance du 49Ca

après son activation par irradiation au moyen de neutrons;

déduire desdites représentations des mesures distinctes

des niveaux d'activité des rayons gamma de 27Mg et de 49Ca; et

combiner lesdites mesures de rayons gamma de 27Mg et de

49Ga pour fournir une indication sur la lithologie de la formation.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que

l'étape de combinaison consiste à former une fonction du rapport

des mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca, la valeur de ladite

fonction fournissant une indication sur la lithologie de la forma

tion.

9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que

le numérateur de ladite fonction de rapport est constitué par une

des mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca et son dénominateur

comprend la somme desdites mesures.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que

ledit dénominateur comprend la somme desdites mesures plus une autre

quantité.

11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce

qutil comprend en outre les étapes suivantes

former une représentation, sous forme de signaux, du

niveau d'activité des rayons gamma résultant de la décroissance

d'un isotope instable de Al après son irradiation au moyen de

neutrons; et

déduire une mesure du niveau de ladite activité des rayons

gamma de Al, ladite autre quantité étant proportionnelle à ladite

mesure des rayons gamma de Al.

12. Dispositif pour étudier la lithologie des formations

traversées par un sondage, caractérisé en ce qu'il comprend

des moyens pour irradier une formation avec des neutrons

possédant une énergie suffisante pour y provoquer les réactions

d'activation 26Mg(n,γ) 27Mg et 48Ca(n,γ) 49Ca;

des moyens de détection de rayons gamma de résolution

élevée pour-détecter les rayons gamma résultant de la décroissance

d'isotopes instables de la formation;

des moyens couplés auxdits moyens de détection pour mesu

rer séparément le niveau d'activité des rayons gamma résultant de

la décroissance du 27Mg et le niveau d'activité des rayons gamma

résultant de la décroissance du 49Ca; et

des moyens pour combiner la mesure des rayons gamma de

27Mg et la mesure des rayons gamma de 49Ca pour fournir une indi

cation sur la lithologie de la formation.

Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en

ce que les moyens de combinaison comprennent des moyens pour former

une fonction du rapport de la mesure de rayons gamma de 27Mg et

de la mesure de rayons gamma de 49Ca, la valeur de ladite fonction

fournissant une indication sur la lithologie de la formation.

14. Dispositif suivant l'une des revendications 12 ou 13,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour enregis

trer les mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca et la valeur

de ladite fonction de- rapport en fonction de la profondeur.

15. Dispositif suivant la revendication 13 caractérisé en

ce que lesdits moyens de combinaison comprennent des moyens pour

former la somme de ladite mesure de rayons gamma de 27Mg et de

ladite mesure des rayons gamma pour 49Ca; et que lesdits moyens

de formation de la fonction de rapport calculent une desdites

mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca comme numérateur, et

la somme desdites mesures de rayons gamma de Mg et de 49Ca

comme dénominateur.

16. Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en

ce que lesdits moyens de combinaison comprennent des moyens pour

former la somme desdites mesures de rayons gamma de 27Mg et de

49Ca plus une autre quantité; et lesdits moyens de formation de

la fonction de rapport calculent une desdites mesures de rayons

gamma de 27Mg et de 49Ca comme numérateur, et la somme desdites

mesures de rayons gamma de 27Mg et de 49Ca et de ladite autre

quantité comme dénominateur.

17. DisposItIf suivant la revendication 6, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre des moyens couplés auxdits moyens de

détection pour mesurer le niveau d'activité des rayons gamma

résultant de la décroissance d'un isotope instable de Al, ladite

autre quantité étant proportionnelle à ladite mesure de rayons

gamma de Al.

18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12

à 17, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection de résolu

tion élevée sont constitués par un détecteur au germanium de grande

pureté.

19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12

à 17 caractérisé en ce que lesdits moyens de détection de résolu

tion élevée sont constitués par un détecteur au germanium au

lithium diffusé.