FR2489534A1 - METHOD FOR SIMULTANEOUSLY MEASURING NEUTRON LIFE DURATIONS IN A SURVEY AND IN FIELD FORMATIONS EMPLOYING ITERATIVE IDENTIFICATION TECHNIQUE - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE DIAGRAPHIE. ON IRRADIE UN SONDAGE ET DES FORMATIONS DE TERRAIN ENVIRONNANTES AVEC DES NEUTRONS A 14MEV EMIS PAR UNE SOURCE DE NEUTRONS 21. PENDANT L'INTERVALLE ENTRE LES IMPULSIONS DE NEUTRONS, ON MESURE LE RAYONNEMENT GAMMA DE CAPTURE DANS AU MOINS QUATRE INTERVALLES DE TEMPS CONTIGUS ET NE SE CHEVAUCHANT PAS. ON IDENTIFIE ENSUITE LES MESURES EFFECTUEES DANS LES QUATRE INTERVALLES DE TEMPS A DES COURBES EXPONENTIELLES, EN UTILISANT LA TECHNIQUE DES MOINDRES CARRES, POUR DETERMINER SIMULTANEMENT LES COMPOSANTES DU TEMPS DE DECROISSANCE DES NEUTRONS THERMIQUES RELATIVES AU SONDAGE ET AUX FORMATIONS DE TERRAIN. APPLICATION A LA PROSPECTION PETROLIERE.THE INVENTION CONCERNS DIAGRAPHY TECHNIQUES. SURVEY AND SURROUNDING FIELD FORMATIONS ARE IRRADED WITH 14MEV NEUTRONS EMITTED BY A 21 NEUTRON SOURCE. DURING THE INTERVAL BETWEEN NEUTRON PULSES, THE GAMMA CAPTURE RADIATION IS MEASURED IN AT LEAST FOUR INTERVALS AND NEUTRON CONTIGUS TIME. NOT OVERLAPPING. THE MEASUREMENTS TAKEN IN THE FOUR INTERVALS OF TIME AT EXPONENTIAL CURVES, USING THE LESS-SQUARE TECHNIQUE, TO SIMULTANEOUSLY DETERMINE THE COMPONENTS OF THE THERMAL NEUTRON DECREASE TIME RELATED TO SURVEYING AND FIELD FORMATIONS. APPLICATION TO OIL PROSPECTION.

Description

La présente invention concerne les mesures effec-The present invention relates to the measurements

tuées dans un sondage et portant sur les formations de terrain traversées par un sondage. L'invention porte plus particulièrement sur la mesure du temps de décroissance des neutrons thermiques (ou de la durée de vie des neutrons)  killed in a survey and on the field formations crossed by a survey. The invention relates more particularly to the measurement of the decay time of thermal neutrons (or the lifetime of neutrons)

de formations de terrain à proximité d'un sondage.  field training near a survey.

La vitesse de décroissance observée de la popula-  The observed decay rate of popula-

tion de neutrons thermiques à proximité d'un sondage, à la suite d'une impulsion ou d'une bouffée de neutrons d'énergie élevée,peut être représentée approximativement  thermal neutrons near a sounding, following a high-energy impulse or burst of neutrons, can be

par la somme de termes exponentiels de la formation de ter-  by the sum of exponential terms of the formation of ter-

rain et du sondage augmentée d'un terme de fond qui peut varier en fonction des conditions de la formation et du  and increased probing of a substantive term that may vary depending on the conditions of the training and the

sondage. Dans des conditions caractéristiques qu'on rencon-  survey. In typical conditions that we encounter

tre sur le terrain, la composante de la durée de vie ou du  in the field, the component of the service life or

temps de décroissance des neutrons thermiques qui est rela-  decay time of thermal neutrons which is relative

tive au sondage-correspond à une décroissance plus rapide  survey-corresponds to faster decay

que pour la composante de la durée de vie des neutrons ther-  that for the life-time component of thermal neutrons

miques relative à la formation de terrain. Le principal paramètre intéressant est t., c'est-à-dire la durée de vie moyenne des neutrons thermiques dans la formation. Un autre paramètre intéressant est _CB' c'est-à-dire la durée de  relating to field training. The main parameter of interest is t, that is, the average lifetime of thermal neutrons in the formation. Another interesting parameter is _CB ', that is, the duration of

vie moyenne des neutrons thermiques dans le sondage. L'in-  average life of thermal neutrons in the sounding. Linen-

vention apporte des procédés et un dispositif destinés à  vention provides processes and a device for

la détermination simultanée de ces deux paramètres intéres-  the simultaneous determination of these two interesting parameters.

sants.sants.

Le dispositif et les procédés de l'invention uti-  The device and methods of the invention

lisent une source de neutrons rapides fonctionnant en régi-  read a source of fast neutrons operating in

me d'impulsions. Les neutrons rapides sont ralentis (ou modérés) rapidement jusqu'au niveau d'énergie thermique par  impulses. Fast neutrons are slowed (or moderated) rapidly to the level of thermal energy by

interaction avec les noyaux des éléments situés dans le son-  interaction with the nuclei of the elements in the sound

dage, dans les formations de terrain entourant le sondage  in the field formations surrounding the survey

et dans les fluides contenus dans les pores de telles for-  and in the fluids contained in the pores of such

mations. La durée de vie ou le temps de décroissance des  mation. The service life or the decay time of

neutrons thermiques pour la formation de terrain est déter-  thermal neutrons for the formation of ground is deter-

minée dans une large mesure par la teneur en sel ou en chlore des formations de terrain. Les matières hydrogénées  to a large extent by the salt or chlorine content of the field formations. Hydrogenated materials

situées dans les pores-et dans le sondage atténuent ou ralen-  in the pores-and in the survey attenuate or slow down

tissent rapidement le flux de neutrons rapides qui est  rapidly weave the fast neutron flux that is

émis par une source de neutrons rapides en régime d'impul-  emitted by a fast neutron source under a

sions. Lorsque les neutrons rapides sont ralentis jusqu'au niveau d'énergie thermique, on dit qu'ils sont thermalisés, et ils peuvent alors être capturés par les noyaux des élé-  sions. When fast neutrons are slowed down to the level of thermal energy, they are said to be thermalized, and they can then be captured by the nuclei of the elements.

ments constituant la matrice de la formation et des flui-  constituting the matrix of training and flui-

des emplissant la matrice de la formation, ainsi que par les matières présentes dans le sondage, parmi lesquelles le fluide du sondage, les instruments de diagraphie et  filling the matrix of the formation, as well as the materials present in the sounding, among which the sounding fluid, the logging instruments and

éventuellement le cuvelage du puits. L'élément chlore pré-  possibly the casing of the well. The chlorine element

sente une section efficace de capture très élevée pour les neutrons thermalisés et on trouve cet élément dans  a very high capture cross-section for thermalized neutrons and this element is found in

les-fluides de sondage à salinité élevée et dans les flui-  high-salinity probing fluids and fluids

des de formations de terrain contenus dans les pores des  field formations contained in the pores of

formations de terrain à proximité d'un sondage, en pré-  field training near a survey, in pre-

sence d'une teneur élevée en sel (NaCl). Ainsi, une mesure du temps de décroissance des neutrons thermiques ou de la  high salt content (NaCl). Thus, a measurement of the decay time of thermal neutrons or the

durée de vie des neutrons des formations de terrain si-  Neutron lifespan of the field formations

tuées à proximité d'un sondage peut renseigner sur la quantité de fluides salins présents dans les pores des formations. En combinant cette mesure avec des mesures de salinité de l'eau de la formation, des mesures de porosité et des mesures de teneur en schistes de la formation, on  killed near a survey can provide information on the amount of saline fluids present in the pores of formations. Combining this measurement with formation water salinity measurements, porosity measurements and shale content measurements of the formation, one

obtient une combinaison qu'on peut utiliser pour distin-  gets a combination that can be used to distinguish

guer le pétrole de l'eau salée emplissant les pores à  fight the salt water oil filling the pores to

proximité d'un sondage.near a poll.

On dispose à l'heure actuelle de deux techniques utilisées de façon commerciale pour mesurer la durée de vie des neutrons thermiques ou le temps de décroissance des neutrons thermiques de formations de terrain à proximité  There are currently two commercially used techniques for measuring the thermal neutron lifetime or the thermal neutron decay time of near-field formations.

d'un sondage. Dans ces deux techniques utilisées commer-  a survey. In these two techniques used commercially

cialement, on suppose que les matières du sondage ont une  In general, it is assumed that the survey materials have a

section efficace de capture des neutrons thermiques nota-  cross section of thermal neutron capture nota-

blement supérieure à celle des formations de terrain envi-  significantly higher than that of the

ronnantes. Conformément à cette supposition, on peut émet-  ronnantes. According to this supposition, it is possible

tre une impulsion ou une bouffée de neutrons à partir d'un instrument de diagraphie situé dans le sondage, et après  be an impulse or a burst of neutrons from a logging instrument located in the borehole, and after

une durée suffisante pour que les neutrons thermiques pré-  sufficient time for the thermal neutrons pre-

sents dans le sondage lui-même soient pratiquement tous capturés par les noyaux du sondage ayant une section de capture élevée, on peut ignorer la composante de temps de décroissance relative au sondage. On peuta alors effectuer des mesures de la vitesse de décroissance de la population de neutrons thermiques dans les formations de terrain. Ces mesures commerciales de durée de vie des neutrons (ou de temps de décroissance des neutrons thermiques) se sont avérées être d'une grande valeur dans l'évaluation du potentiel productif de formations de terrain situées à proximité de sondages équipés d'un cuvelage. Dans ces deux techniques du commerce qui sont disponibles à l'heure  Most of the probes in the survey itself are captured by survey nuclei with a high capture section, and the survey decay time component can be ignored. It is then possible to measure the decay rate of the thermal neutron population in the field formations. These commercial measurements of neutron lifetime (or thermal neutron decay time) have been found to be of great value in evaluating the productive potential of field formations located near boreholes equipped with casing. In these two trade techniques that are available on time

actuelle, un instrument de diagraphie qui traverse le son-  current, a logging instrument that crosses the sound

dage utilise une source de neutrons d'énergie élevée  using a high energy neutron source

(14 MeV), fonctionnant en régime d'impulsions, ces neu-  (14 MeV), operating in pulse mode, these

trons étant habituellement produits dans un tube accélé-  usually produced in an accelerated tube

rateur au deutérium-tritium.-deuterium tritium ester.

La première technique du commerce disponible à l'heure actuelle constitue ce qu'on appelle la technique  The first commercially available technique currently available is the so-called technique

"à fenêtre fixe". Dans cette technique, on fait fonction-  "fixed window". In this technique, we operate

ner la source de neutrons par impulsions répétitives et  the source of neutrons by repetitive pulses and

pour chaque impulsion de neutrons un nuage de neutrons rapi-  for each neutron pulse a fast neutron cloud

des est injecté dans les formations de terrain environ-  is injected into the field formations around

nantes, avec une configuration présentant de façon géné-  nantes, with a configuration that generally

rale une symétrie sphérique par rapport à la source. Le nuage de neutrons rapides se propage à partir de l'outil situé dans le puits en traversant la boue de forage, le cuvelage du sondage, et le ciment situé entre le cuvelage et la formation de terrain qui entoure le sondage, et il  a spherical symmetry with respect to the source. The fast neutron cloud propagates from the tool in the well through the drilling mud, the borehole casing, and the cement between the casing and the ground formation surrounding the borehole.

pénètre dans les formations de terrain. Dans cette techni-  enters the field formations. In this technique

que, chacune de ces impulsions de neutrons rapides a de fa-  that each of these fast neutron pulses has

çon caractéristique une intensité approximativement cons-  characteristic of an intensity approximately

tante et a une durée caractéristique allant de 20 à 50 Ps.  aunt and has a characteristic duration ranging from 20 to 50 Ps.

Le nombre de neutrons thermiques constituant ce nuage ou population décroît ensuite de façon exponentielle du fait que la capture des neutrons thermalisés par les noyaux  The number of thermal neutrons constituting this cloud or population then decreases exponentially because the capture of neutrons thermalised by the nuclei

des formations de terrain et du sondage.  field training and survey.

Après une période initiale faisant suite à la bouffée de neutrons (soit de façon caractéristique environ  After an initial period following the burst of neutrons (typically about

300 à 400 ps), au bout de laquelle on considère que la dis-  300 to 400 ps), after which it is considered that

tribution résultante de rayons gamma de capture dans le  resulting tribution of gamma-ray capture in the

sondage, la boue et le cuvelage s'est pratiquement dissi-  sounding, mud and casing virtually disappeared

pée, on effectue des mesures du nombre de neutrons therma- lisés à proximité de l'outil situé dans le puits, pendant deux intervalles de temps successifs, ou fenêtres, de durée fixe. On peut ensuite utiliser ces mesures effectuées pendant les fenêtres temporelles constantes ou intervalles  In this case, the number of thermonized neutrons is measured near the tool in the well for two successive time intervals, or windows, of fixed duration. These measurements can then be used during the constant time windows or intervals

de temps successifs, pour définir une courbe de décrois-  successive times, to define a decay curve

sance approximativement exponentielle pour la population  approximately exponential for the population

de neutrons thermiques dans la formation de terrain entou-  thermal neutrons in the surrounding terrain formation.

rant le sondage.the survey.

On fait l'hypothèse selon laquelle la durée qui s'est écoulée depuis labouffée de neutrons est suffisante  It is hypothesized that the time that has elapsed since neutron boiling is sufficient

pour que la quasi totalité des neutrons thermalisés pré-  so that almost all the thermalized neutrons pre-

sents au voisinage du sondage lui-même aient été capturés par les noyaux des éléments du sondage. Cette hypothèse  in the vicinity of the sounding itself were captured by the nuclei of the sounding elements. This hypothesis

revient à considérer que la composante du temps de décrois-  is tantamount to considering that the decreasing time component

sance des neutrons thermiques ou de la durée de vie des  thermal neutrons or the lifetime of the

neutrons thermiques relative au sondage est de façon géné-  thermal neutrons relative to the sounding is generally

rale plus courte que la composante du temps de décroissan-  shorter than the decay time component.

ce des neutrons thermiques ou de la durée de vie des neu-  this thermal neutrons or the life of the neu-

trons thermiques relative à la formation de terrain. C'est habituellement le cas lorsqu'on rencontre dans le sondage des fluides de forage ayant une teneur élevée en chlore ou en eau salée. Cependant, cette relation n'est pas toujours vérifiée dans des sondages contenant de l'air, un gaz, de l'eau douce ou du pétrole. Il en résulte qu'un avantage particulier de l'invention par rapport à cette technique de mesure de durée de vie des neutrons thermiques "à fenêtre fixe" de l'art antérieur, consiste en ce qu'on ne fait aucune hypothèse sur les caractéristiques relatives des temps de décroissance des neutrons thermiques du fluide du  thermal trons relative to the formation of ground. This is usually the case when drilling fluids with a high content of chlorine or salt water are encountered in the borehole. However, this relationship is not always verified in soundings containing air, gas, fresh water or oil. As a result, a particular advantage of the invention over this prior art "fixed window" thermal neutron lifetime measurement technique is that no assumptions about the characteristics are made. relating to the decay times of the thermal neutrons of the fluid of the

sondage, par rapport aux caractéristiques de temps de dé-  survey, in relation to the time characteristics of

croissance ou de durée de vie des neutrons thermiques des  growth or lifetime of thermal neutrons from

formations de terrain entourant le sondage.  field formations surrounding the survey.

On mesure par déduction la population de neutrons thermiques dans la formation à proximité du sondage,  The population of thermal neutrons in the formation near the sounding is deduced,

pendant les deux intervalles de fenêtre de durée fixe sui-  during the two fixed duration window intervals

vant chaque impulsion ou bouffée de neutrons, en mesurant les rayons gamma de capture qui résultent de la capture des neutrons thermalisés par les noyaux des matières cons-  each neutron impulse or burst, by measuring the capture gamma rays that result from the capture of neutrons thermalised by the nuclei of the materials con-

tituant les formations de terrain et les fluides pré-  soil formations and fluids

sents dans les pores de ces formations. A titre d'exemple,  in the pores of these formations. For exemple,

les deux intervalles de temps ou fenêtres les plus fré-  the two most frequent time intervals or windows

quemment utilisés dans la technique à fenêtre fixe pour  used in the fixed window technique for

la mesure des temps de décroissance des neutrons thermi-  measuring the decay times of thermal neutrons

ques peuvent être situés entre 400 et 600 lus après la  can be between 400 and 600 read after the

bouffée de neutrons et entre 700 et 900 ps après la bouf-  puff of neutrons and between 700 and 900 ps after

fée de neutrons. On utilise ces valeurs dans des forma-  fairy of neutrons. These values are used in

tions de terrain caractéristiques, indépendamment de la salinité du fluide présent dans le sondage. Du fait que  characteristics, regardless of the salinity of the fluid present in the sounding. Because

ces fenêtres temporelles fixes sont prévues pour un son-  these fixed time windows are provided for a sound-

dage général, indépendamment de la salinité, elles ne sont pas optimisées de façon à donner une cadence de  In general, regardless of salinity, they are not optimized to give a rate of

comptage maximale. Les fenêtres étant retardées d'une du-  maximum count. Windows being delayed by one

rée relativement longue après la bouffée, la cadence de comptage pendant les fenêtres est inférieure à l'optimum dans les sondages emplis d'un fluide salin. Ceci peut conduire à une incertitude statistique sur la mesure de X  relatively long after the puff, the count rate during windows is less than optimum in soundings filled with saline fluid. This can lead to statistical uncertainty about the measurement of X

Si on ignore les effets de diffusion des neu-  If we ignore the diffusion effects of neu-

trons, la relation définissant la décroissance d'une population de neutrons thermiques dans un milieu homogène ayant une section efficace de capture I pour les neutrons thermiques, au niveau macroscopique, peut s'exprimer de la manière indiquée par l'équation (1) N2 = N e-(vt (1) dans laquelle N1 est le nombre de neutrons thermiques à  trons, the relation defining the decay of a population of thermal neutrons in a homogeneous medium having a capture cross-section I for thermal neutrons, at the macroscopic level, can be expressed in the manner indicated by the equation (1) N2 = N e- (vt (1) where N1 is the number of thermal neutrons at

un premier instant t1, N2 est le nombre de neutrons ther-  a first moment t1, N2 is the number of thermal neutrons

miques présents à un instant ultérieur t2; e est la base des logarithmes népériens; t est la durée séparant deux  present at a later time t2; e is the base of the natural logarithms; t is the time between two

mesures (t2-t1); et v est la vitesse des neutrons thermi-  measures (t2-t1); and v is the speed of thermal neutrons

ques. La section efficace de capture macroscopique des neutrons thermiques v d'une roche réservoir (qu'on peut obtenir à partir de l'équation (1)) dépend de sa porosité, de la composition de la matrice, de la teneur en schistes, de la salinité de l'eau de la formation de terrain, et de la quantité et du type du pétrole contenu dans les pores de cette roche. Cette quantité représente donc une mesure ou un paramètre physique intéressant qu'on peut obtenir  c. The macroscopic capture cross-section of thermal neutrons v of a reservoir rock (obtainable from equation (1)) depends on its porosity, matrix composition, shale content, the salinity of the water of the formation of ground, and the quantity and the type of the oil contained in the pores of this rock. This quantity is therefore an interesting physical measure or parameter that can be obtained

pour la formation.for the formation.

La seconde technique commerciale de l'art anté-  The second commercial technique of the prior art

rieur disponible à l'heure actuelle pour mesurer le temps de décroissance de neutrons thermiques ou la durée de vie de neutrons thermiques utilise une relation réciproque de la section efficace de capture macroscopique des neutrons thermiques, E, qui est définie en faisant intervenir la constante de temps d'absorption des neutrons thermiques, d-. Une relation analogue à l'équation (1) mais exprimée au moyen de Vs'écrit sous la forme N = N et/V (2) o  currently available for measuring thermal neutron decay time or thermal neutron lifetime uses a reciprocal relationship of the macroscopic thermal neutron capture cross section, E, which is defined by absorption time of thermal neutrons, d-. A relation analogous to equation (1) but expressed by means of Vs' written in the form N = N and / V (2) o

avec 1= /vE. Dans l'équation (2), N représente la den-  with 1 = / vE. In equation (2), N represents the den-

sité de neutrons thermiques à un instant quelconque t;  sity of thermal neutrons at any instant t;

No représente la densité de neutrons thermiques à un ins-  No represents the density of thermal neutrons at one

tant initial t0; e représente à nouveau la constante qui constitue la base des logarithmes népériens; et IC est le  as initial t0; e represents again the constant which constitutes the base of the natural logarithms; and IC is the

temps nécessaire pour que la population de neutrons ther-  necessary time for the thermal neutron population to

miques décroisse jusqu'à la fraction 1/e de sa valeur à t0. Lorsqu'on mesure le temps de décroissance des neutrons thermiques en utilisant la seconde technique de l'art antérieur, appelée technique "à fenêtre glissante",  decreases to the fraction 1 / e of its value at t0. When measuring the decay time of thermal neutrons using the second technique of the prior art, called the "sliding window" technique,

l'instrument de diagraphie émet dans la formation une im-  the logging instrument emits into the formation an im-

pulsion ou une bouffée de neutrons rapides dont la durée est  impulse or a burst of fast neutrons whose duration is

effectivement commandée et liée aux valeurs mesurées précé-  effectively ordered and linked to the previously measured values

demment de t pour les formations de terrain. Par exemple, la  for the field formations. For example, the

durée de l'impulsion de neutrons peut être d'un 'd. On uti-  duration of the neutron pulse can be of a 'd. We use

lise des détecteurs de rayons gamma pour obtenir des compta-  gamma detectors to obtain

ges de rayons gamma de capture pendant deux intervalles de temps successifs suivant la génération d'un nuage de neutrons  gamma-ray capture during two successive time intervals following the generation of a neutron cloud

à proximité du sondage, afin de définir la courbe de décrois-  near the sounding, in order to define the decay curve

sance exponentielle. Cependant, dans cette technique les deux intervalles utilisés pour mesurer la population de  exponential. However, in this technique the two intervals used to measure the population of

rayons gamma afin de définir la courbe de décroissance expo-  gamma rays in order to define the exponential decay curve

nentielle n'ont pas une durée fixe ou un point de départ fixe à la suite de la bouffée de neutrons. On utilise la valeur de r mesurée précédemment pendant le cycle de bouffée de neutrons précédent pour établir la durée de la bouffée, de neutrons pour la génération des neutrons rapides, ainsi  nential do not have a fixed duration or a fixed starting point following the puff of neutrons. The value of r measured previously during the previous neutron burst cycle is used to establish the duration of the puff, neutrons for fast neutron generation, and

que l'intervalle d'attente jusqu'à l'ouverture de la pre-  waiting period until the opening of the first

mière fenêtre temporelle qui suit la bouffée, la durée de la première fenêtre temporelle, la durée de la seconde  first time window following the puff, the duration of the first time window, the duration of the second

fenêtre temporelle et l'intervalle, d'attente entre les dé-  time window and the interval, waiting between

clenchements des première et seconde fenêtres temporelles.  clashes of the first and second time windows.

Toutes ces durées sont réglées de façon à satisfaire une relation prédéterminée par rapport à Ad. Par exemple, la  All of these times are set to satisfy a predetermined relationship with respect to Ad.

durée de la seconde fenêtre de mesure peut être de deux 2j.  duration of the second measurement window can be two 2j.

On peut utiliser un intervalle d'attente de deux 2t à la sui-  A wait interval of two 2s can be used in the following

te de la première bouffée de neutrons, avant l'ouverture de la première fenêtre. La première fenêtre peut avoir une  the first puff of neutrons, before opening the first window. The first window can have a

durée d'un 2'.duration of a 2 '.

Dans les deux systèmes de l'art antérieur décrits précédemment qui sont destinés à déterminer la durée.de vie ou le temps de décroissance des neutrons thermiques, la source de neutrons et un détecteur sont les seuls éléments  In the two systems of the prior art described above which are intended to determine the lifetime or the decay time of thermal neutrons, the neutron source and a detector are the only elements

essentiels pour la mesure. Cependant, dans les deux techni-  essential for measurement. However, in both techniques

ques du commerce dont on dispose, on emploie des détecteurs doubles espacés et on utilise les mesures du rayonnement gamma de capture dû aux neutrons thermiques, effectuées par les détecteurs, pour générer des approximations ou des  of the trade available, dual spaced detectors are used, and measurements of the thermal neutron capture gamma radiation taken by the detectors are used to generate approximations or

mesures de la porosité des formations de terrain à proxi-  measurements of the porosity of field formations close to

mité du sondage. Le dispositif de l'invention emploie éga-  survey. The device of the invention also employs

lement deux détecteurs et peut effectuer des mesures de porosité.  two detectors and can perform porosity measurements.

Comme on l'a envisagé précédemment, les deux techni-  As previously envisaged, the two techniques

ques commerciales disponibles à l'heure actuelle pour la  commercial issues available at present for the

mesure du temps de décroissance des neutrons thermiques uti-  measurement of the decay time of thermal neutrons used

lisent l'hypothèse selon laquelle le temps de décroissance  read the hypothesis that the decay time

des neutrons thermiques du sondage est notablement infé-  thermal neutrons from the sounding is significantly lower

rieur à celui des formations de terrain voisines du sonda-  with the neighboring field formations of the

ge et peut donc être séparé par une temporisation sur une durée correspondant à la composante du sondage. Dans les techniques à fenêtre glissante on peut utiliser une fenê- tre temporelle de fond, pendant un intervalle de temps situé de façon générale à la suite des deux fenêtres de détection utilisées pour les mesures de Z:ou ', afin de  ge and can therefore be separated by a timer over a period corresponding to the component of the survey. In sliding window techniques, a bottom time window can be used for a period of time generally following the two detection windows used for the Z: or 'measurements in order to

mesurer le rayonnement gamma de fond qui est dû aux événe-  to measure the background gamma radiation that is due to the events

ments de capture de neutrons dans le sondage et les for-  neutron capture in the sounding and drilling

mations de terrain qui entourent le sondage. Après une normalisation appropriée, ces comptages de fond sont de façon générale soustraits des comptages effectués pendant les deux fenêtres de mesure dans un tel système, afin  mations of land surrounding the survey. After proper standardization, these background counts are generally subtracted from the counts made during the two measurement windows in such a system, so

de faire disparaître l'influence du rayonnement gamma na-  to remove the influence of gamma radiation

turel de fond qui est présent à proximité du sondage et de tout rayonnement de fondque la source de neutrons peut induire dans les détecteurs de rayons gamma et dans la formation. Il convient de noter que les deux systèmes de diagraphie du commerce décrits précédemment n'utilisent pas toute l'information de comptage de rayons gamma dont  This background is present in the vicinity of the sounding and any background radiation the neutron source can induce in the gamma detectors and in the formation. It should be noted that the two commercial logging systems described above do not use all of the gamma ray counting information of which

on peut disposer à la suite de chaque bouffée de neutrons.  after every puff of neutrons you can have it.

Les intervalles de temps au cours desquels les détecteurs ne sont pas validés de façon à accepter l'information sont perdus dans ces deux systèmes de l'art antérieur. Ainisi, les techniques de l'art antérieur ne font pas une pleine utilisation du flux de neutrons émis par le générateur de neutrons. De façon similaire, les deux techniques de l'art antérieur font intervenir l'hypothèse selon laquelle la  The time intervals during which the detectors are not validated so as to accept the information are lost in these two systems of the prior art. Ainisi, the techniques of the prior art do not make full use of the neutron flux emitted by the neutron generator. Similarly, the two techniques of the prior art involve the assumption that the

durée de vie des neutrons thermiques ou le temps de décrois-  lifetime of thermal neutrons or the decay time

sance des neutrons thermiques de la formation peut être  thermal neutron formation can be

séparée de façon pratiquement complète de celui de la com-  substantially complete separation from that of the

posante du sondage, par l'établissement de fenêtres tem-  the survey, by the establishment of temporary windows

porelles. Cette hypothèse n'est pas entièrement valide, même dans des conditions idéales. L'invention utilise des techniques et des dispositifs qui évitent chacune de ces  poral. This hypothesis is not entirely valid, even under ideal conditions. The invention uses techniques and devices that avoid each of these

hypothèses et limitations de l'art antérieur.  assumptions and limitations of the prior art.

Selon l'invention, on déplace un outil de diagra-  According to the invention, a diagrammatic tool is moved

phie dans le sondage et cet outil comporte une source de neutrons rapides fonctionnant en régime d'impulsions et deux détecteurs de rayonnement. La source de neutrons  This tool has a fast neutron source operating in pulse mode and two radiation detectors. The neutron source

génère une impulsion de neutrons rapides d'intensité appro-  generates a pulse of fast neutrons of appropriate intensity

ximativement constante, pendant une durée comprise entre et 30 ps. Ces neutrons sont introduits dans les milieux qui constituent le sondage et les formations environnantes et ils donnent lieu à la génération d'une population de neutrons thermiques, sous l'effet du ralentissement des  approximately constant, for a period of between 30 ps. These neutrons are introduced into the environments that constitute the sounding and the surrounding formations and they give rise to the generation of a population of thermal neutrons, under the effect of the slowdown of

neutrons rapides dans les milieux des formations de ter-  fast neutrons in the environments of earth formations

rain et dans le sondage. Après une très courte pause desti-  rain and in the sounding. After a very short break

née à permettre la modération des neutrons rapides, à la suite de l'impulsion de neutrons, les détecteurs sont validés et le rayonnement gamma de capture qui résulte de la capture des neutrons thermiques dans le sondage et les formations de terrain situées à proximité du sondage  to enable the moderation of fast neutrons, as a result of the neutron pulse, the detectors are validated and the gamma capture radiation that results from the capture of thermal neutrons in the sounding and the field formations located near the sounding

est enregistré d'une manière pratiquement continue jus-  is recorded in a practically continuous manner

qu'à ce que la bouffée de neutrons suivante soit sur le  that the next puff of neutrons is on the

point de commencer. Pendant les fenêtres temporelles mul-  point to start. During multiple time windows

tiples qui apparaissent pendant cet intervalle pratique-  who appear during this practical interval

ment continu, on observe la cadence de comptage des rayons gamma de capture dans six,ou plus, fenêtres temporelles pratiquement contiguës. Les mesures des cadences de comptage au cours de fenêtres temporelles multiples sont transmises à un calculateur de durée de vie des neutrons thermiques qui calcule les composantes de durée de vie des neutrons pour la formation de terrain et pour le sondage, en effectuant une identification analytique de courbe au  In a continuous manner, the rate of capture gamma ray count is observed in six or more substantially contiguous time slots. Measurements of count rates over multiple time windows are transmitted to a thermal neutron lifetime calculator that calculates the neutron life-time components for the ground formation and sounding, by performing an analytical identification of curve to

sens des moindres carrés portant sur ces données de caden-  meaning of least squares on these cadence data.

ce de comptage prélevées pendant six, ou plus, fenêtres temporelles pratiquement contiguës à la suite de chaque bouffée de neutrons. Le calculateur de durée de vie des neutrons thermiques est validé de façon à calculer à la fois, simultanément, la composante de durée de vie des neutrons thermiques relative au sondage et la composante  This count is taken from six or more time windows that are almost contiguous following each burst of neutrons. The life calculator of the thermal neutrons is validated so as to simultaneously calculate, at the same time, the component of life of the thermal neutrons relative to the sounding and the component

de durée de vie des neutrons thermiques relative à la for-  the lifetime of thermal neutrons relative to the

mation de terrain. Environ une fois par seconde, et pendant environ 5% du cycle de fonctionnement d'une seconde, la  field. About once a second, and for about 5% of the one-second operating cycle, the

source de neutrons est arrgtée et les détecteurs sont uti-  source of neutrons is stopped and the detectors are

lisés pour déterminer la présence éventuelle d'une cadence  to determine the possible presence of a cadence

de comptage de fond, correspondant à une durée de vie rela-  counting, corresponding to a lifetime of

tivement longue, relative à une activité de rayonnement gamma induite par les neutrons de la source dans le détec- teur de rayonnements gamma, la formation, le sondage ou la sonde de diagraphie, ou à un rayonnement gamma naturel à proximité du sondage. Cette information de rayonnement gamma de fond est ensuite normalisée de façon appropriée et soustraite des six, ou plus, mesures de rayons gamma de capture de neutrons thermiques qui sont effectuées dans les fenêtres temporelles à la suite de chaque bouffée de neutrons. Des dispositifs électroniques sont placés dans l'outil situé dans le sondage ainsi qu'en surface pour  long-lasting, relative to a neutron-induced gamma radiation activity of the source in the gamma ray detector, formation, borehole or logging probe, or to natural gamma radiation in the vicinity of the sounding. This background gamma radiation information is then appropriately normalized and subtracted from the six or more gamma thermal neutron capture gamma ray measurements that are made in the time windows following each burst of neutrons. Electronic devices are placed in the tool located in the borehole as well as on the surface for

produire la séquence de mesure et les impulsions de neu-  produce the measurement sequence and the pulses of neu-

trons de la manière décrite. En outre, des impulsions de  trons as described. In addition, impulses

synchronisation sont également générées de façon à pro-  synchronization are also generated in order to pro-

curer un moyen pour séparer les comptages de rayons gamma  to find a way to separate gamma ray counts

représentatifs de la capture de neutrons thermiques pen-  representative of the capture of thermal neutrons during

dant chacune des six, ou plus, parties de fenêtre du cycle de mesure, de la manière décrite précédemment. Il existe de plus un calculateur placé en surface ayant pour but de déterminer les temps de décroissance, ou durées de vie, des neutrons thermiques correspondant à la composante du sondage et à la composante des formations de terrain-,  each of the six or more window portions of the measuring cycle, as previously described. There is also a calculator placed on the surface to determine the decay times, or lifetimes, of thermal neutrons corresponding to the component of the sounding and the component of the field formations,

et ce calculateur est associé à un enregistreur de diagra-  and this calculator is associated with a logger diagra-

phie dans lequel un support d'enregistrement peut être  in which a recording medium can be

déplacé en fonction de la profondeur dans le sondage, pen-  moved according to the depth in the survey,

dant qu'on déplace l'instrument de diagraphie dans le son-  when the logging tool is moved into the

dage. Les composantes de durée de vie des neutrons thermi-  dage. The life components of thermal neutrons

ques qui correspondent à la formation de terrain et au  which correspond to field training and

sondage peuvent être tracées sur cet enregistreur en fonc-  sounding can be plotted on this recorder

tion de la profondeur dans le sondage. L'invention met ainsi  depth in the survey. The invention thus

en oeuvre des techniques permettant de déterminer simultané-  techniques for simultaneous determination of

ment la valeur du temps de décroissance des neutrons thermi-  the value of the decay time of thermal neutrons

ques ou de la section efficace de capture macroscopique des  or the macroscopic capture cross-section of

neutronz. thermiques pour le sondage. et pour les milieux envi-  neutronz. thermal for the sounding. and for the envi-

il ronnants. L'invention sera mieux comprise à la lecture de  he's funny. The invention will be better understood when reading

la description qui va suivre de modes de réalisation et en  the following description of embodiments and in

se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique  with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a diagrammatic representation

d'un dispositif de diagraphie correspondant à l'invention.  of a logging device corresponding to the invention.

La figure 2 est un schéma synoptique représentant le dispositif électronique du dispositif de diagraphie de l'invention. La figure 3 est un graphique montrant la courbe de décroissance de la population de neutrons thermiques composite et les fenêtres temporelles, conformément à un  Fig. 2 is a block diagram showing the electronic device of the logging device of the invention. FIG. 3 is a graph showing the decay curve of the composite thermal neutron population and time windows, in accordance with FIG.

mode de réalisation de l'invention.  embodiment of the invention.

La figure 4 est un graphique montrant une séquen-  Figure 4 is a graph showing a sequence

ce de télémesure en fonction du temps conformément à l'in-  telemetry as a function of time in accordance with the

vention. La figure 5 est un graphique montrant la courbe de décroissance de la population de neutrons thermiques composite et les fenêtres temporelles conformément à un  vention. FIG. 5 is a graph showing the decay curve of the composite thermal neutron population and time windows in accordance with a

second mode de réalisation de l'invention.  second embodiment of the invention.

La figure 6 est une représentation schématique d'une séquence de télémesure en fonction du temps pour la  FIG. 6 is a schematic representation of a telemetry sequence as a function of time for the

configuration de fenêtres de la figure 5.  window configuration of Figure 5.

La figure 7 est un organigramme montrant un mode de mise en oeuvre d'un procédé permettant à un calculateur  FIG. 7 is a flowchart showing an embodiment of a method allowing a calculator

de surface d'obtenir des paramètres intéressants des forma-  surface to obtain interesting parameters of the forma-

tions de terrain.field conditions.

Les techniques de l'art antérieur envisagées pré-  The techniques of the prior art envisaged

cédemment pour la détermination de la durée de vie ou du  for the purpose of determining the service life or

temps de décroissance des neutrons thermiques peuvent ren-  decay times of thermal neutrons can

contrer deux difficultés principales. Ces deux difficultés  to counter two main difficulties. These two difficulties

principales sont les suivantes: (1) dans certaines condi-  The main ones are: (1) under certain conditions

tions des formations de terrain et du sondage, la composante  the field formations and the survey, the component

relative au sondage n'a pas décru jusqu'à un niveau négli-  the survey did not decrease to a negligible level.

geable avant le début de la séquence de validation des dé-  before the beginning of the validation sequence of the

tecteurs, pour déterminer la durée de vie des neutrons, ce  to determine the lifetime of the neutrons, this

qui conduit à une mesure erronée de ^i; et (2) la préci-  which leads to an erroneous measure of ^ i; and (2) the accuracy

sion statistique de ZF est quelquefois très mauvaise du fait que les échantillons de vitesse de décroissance doivent être prélevés au bout d'intervalles de temps relativement longs après la bouffée de neutrons, afin de minimiser les  The statistical significance of ZF is sometimes very poor because the decay rate samples must be taken after relatively long time intervals after the neutron burst, in order to minimize the

effets de la composante du sondage.effects of the survey component.

Une troisième difficulté relative aux techniques  A third difficulty relating to techniques

de diagraphie par durée de vie de neutrons de l'art anté-  neutron lifetime logging of the prior art

rieur a été envisagée initialement par Mills, et col. dans un article intitulé "Pulsed Neutron Experiments in a Borehole Model", Mills, et col., Nuclear Science and  was initially considered by Mills, et al. in an article entitled "Pulsed Neutron Experiments in a Borehole Model", Mills, et al., Nuclear Science and

Engineering, Vol. 21, pages 346-356 (1965). L'article pré-  Engineering, Vol. 21, pp. 346-356 (1965). The article

cité montre que même si on calcule V F à partir de données  cited shows that even if one calculates V F from data

de cadence de comptage prélevées avec des retards suffi-  counting time taken with sufficient delays.

sants pour que la composante relative au sondage décroisse jusqu'à un niveau négligeable, la valeur calculée de X F demeure fonction de rB2 c'est-à-dire la durée de vie des  In order for the survey component to decrease to a negligible level, the calculated value of X F remains a function of rB2, that is, the lifetime of

neutrons thermiques à l'intérieur du sondage. On peut consi-  thermal neutrons inside the sounding. We can consider

dérer que ceci est dû à une rétrodiffusion continuelle des  that this is due to continual backscatter of

neutrons thermalisés vers le sondage, à partir de la forma-  neutrons thermalized towards the sounding, from the

tion, même après que la population "d'origine" des neutrons thermiques du sondage a décru par capture jusqu'à un niveau faible. Ainsi, les deux techniques de l'art antérieur ne tiennent aucun compte de l'effet qui est produit par cette troisième difficulté. Cependant, l'invention tient compte des effets correspondant à l'ensemble des trois difficultés et elle conduit à une mesure de la durée de vie ou du temps de décroissance des neutrons thermiques  even after the "original" population of thermal neutrons in the survey decreased by capture to a low level. Thus, the two techniques of the prior art do not take into account the effect that is produced by this third difficulty. However, the invention takes into account the effects corresponding to all three difficulties and leads to a measurement of the lifetime or the decay time of thermal neutrons.

beaucoup plus fiable que celles qu'on pouvait obtenir jus-  much more reliable than those that could be obtained

qu'à présent.than now.

* Pour effectuer des déterminations précises de satu-* To make accurate determinations of saturation

ration en hydrocarbures par diagraphie basée sur la durée de  hydrocarbon logging based on the duration of the

vie ou le temps de décroissance de neutrons émis par impul-  life or decay time of neutrons emitted by impulse

sions, les trois critères suivants doivent être satisfaits: (1) La durée de vie observée 'ZF de la composante  the following three criteria must be met: (1) The observed service life 'ZF of the component

relative à la formation doit être calculée à partir de don-  relating to training must be calculated on the basis of

nées de cadence de comptage qui ne contiennent aucune contri-  counting cycles which do not contain any

bution provenant de la capture de neutrons à l'intérieur -du sondage; (2) La précision statistique de 'tr doit être aussi F grande que possible; et (3) la durée de vie moyenne intrinsèque de la  bution from neutron capture within the survey; (2) The statistical precision of tr must be as large as possible; and (3) the intrinsic average life of the

composante relative à la formation, %:Fi 1 doit être déter-  component relating to training,%: Fi 1 must be deter-

minée avant d'effectuer les calculs de saturation en hydro-  before carrying out the water saturation calculations.

carbures. Conformément à l'article précité de Mills, et col., la durée de vie mesurée peut être liée à V Fil la durée de vie intrinsèque seule, si on connaît ZB. Il est donc souhaitable de mesurer à la fois et simultanément la composante relative à la formation, UF' et la composante relative au sondage, ZB, de la durée de vie ou du temps de décroissance des neutrons thermiques, pour obtenir la  carbides. According to the above-mentioned article by Mills, et al., The measured lifetime can be related to the intrinsic lifetime alone, if ZB is known. It is therefore desirable to simultaneously and simultaneously measure the formation-related component, UF 'and the sounding component, ZB, of the lifetime or decay time of the thermal neutrons to obtain the

précision maximale.maximum accuracy.

Comme on l'a envisagé précédemment, la vitesse de décroissance observée de la population de neutrons thermiques à proximité d'un sondage, à la suite d'une bouffée de neutrons d'énergie élevée, peut être exprimée par la somme d'une composante relative à la formation, d'une composante relative au sondage et d'une composante  As previously discussed, the observed decay rate of the thermal neutron population near a sounding, following a high energy burst of neutrons, can be expressed as the sum of a component relating to training, a survey component and a component

de fond. On peut exprimer ceci mathématiquement par l'équa-  background. This can be expressed mathematically by the equation

tion (3) C(t) = Ae t' B + Be /t F + CE (3) Dans l'équation (3), C(t) est la cadence de comptage à un instant quelconque t mesuré à partir d'un instant de réfé-  (3) C (t) = Ae t 'B + Be / t F + CE (3) In equation (3), C (t) is the counting rate at any instant t measured from a moment of reference

rence. A et B sont des constantes qui peuvent être inter-  ence. A and B are constants that can be inter-

prétées conformément à la figure 3, A représentant la composante initiale du sondage à l'instant de référence égal à 0, tandis que B représente la composante initiale de la formation à l'instant de référence égal à 0. Ces composantes sont représentées sur la figure 3 par des  in accordance with Figure 3, where A represents the initial component of the sounding at the reference time equal to 0, while B represents the initial component of the formation at the reference moment equal to 0. These components are represented on the figure 3 by

points d'intersection sur l'axe des ordonnées d'un graphi-  points of intersection on the y-axis of a graphi-

que tracé en fonction du temps. Dans l'équation (3), représente la composante du sondage de la durée de vie composite des neutrons thermiques. La quantité TB peut être considérée comme étant la pente de la courbe de la composante du sondage sur la figure 3. De façon similaire,  than plotted against time. In equation (3), represents the sounding component of the composite thermal neutron lifetime. The quantity TB can be considered as the slope of the curve of the sounding component in FIG. 3. Similarly,

F représente la composante de durée de vie de la forma-  F represents the life component of the training

tion de la durée de vie composite des neutrons et on peut  the composite neutron lifetime and can be

la considérer comme étant la pente de la courbe de la com-  consider it as the slope of the curve of the

posante de la formation de la figure 3. Enfin, CB représen-  posture of the formation of Figure 3. Finally, CB represents

te la composante de la cadence de comptage qui est due au rayonnement à longue durée de vie et on peut la considérer comme une composante constante, comme le montre la ligne horizontale portant la mention "FOND" sur la figure 3. La courbe de décroissance composite des neutrons thermiques  This is the component of the count rate that is due to long-lived radiation and can be considered as a constant component, as shown by the horizontal line marked "BACKGROUND" in Figure 3. Composite decay curve thermal neutrons

qui est représentée sur la figure 3 correspond à la résul-  shown in Figure 3 corresponds to the result of

tante ou à la sommation de la courbe de la composante du sondage, de la courbe de la composante de la formation et de la courbe de la composante de fond qui sont représentées  the summation of the curve of the sounding component, the curve of the component of the formation and the curve of the substantive component that are represented

sur cette figure.in this figure.

Dans la technique de l'invention, on mesure la composante de fond CB au cours d'une partie séparée du cycle de fonctionnement, comme le montre la figure 4. On  In the technique of the invention, the background component CB is measured during a separate part of the operating cycle, as shown in FIG.

va maintenant considérer la figure 4 qui montre la repré-  will now consider Figure 4 which shows the

sentation en fonction du temps d'un train de signaux de télémesure provenant d'un instrument situé dans le sondage  time dependence of a telemetry signal stream from an instrument in the sounding

et qu'on décrira ultérieurement de façon plus détaillée.  and will be described in more detail later.

Une impulsion de synchronisation commence chaque cycle de  A synchronization pulse starts each cycle of

fonctionnement de l'instrumentation située dans le sondage.  operation of the instrumentation located in the survey.

Cette impulsion de synchronisation est immédiatement sui-  This synchronization pulse is immediately followed

vie d'une bouffée de neutrons d'intensité approximative-  life of a puff of neutrons of approximate intensity-

ment constante, ayant une durée qu'on décrira ultérieure-  constant, with a duration that will be described later

ment de façon plus détaillée. Six intervalles de fenêtre  in more detail. Six window intervals

temporelle, ou davantage, suivent chaque bouffée de neu-  or more, follow each puff of neu-

trons et pendant ces intervalles des mesures de cadence de comptage sont effectuées dans un détecteur distant de  trons and during these intervals count rate measurements are made in a remote detector of

la source et sont transmises vers la surface. Les inter-  the source and are transmitted to the surface. Interactions

valles multiples de fenêtre temporelle sont pratiquement contigus et durent pendant un total d'environ 1 ms à la suite de chaque impulsion de synchronisation. Ce cycle de  Multiple time window valleys are practically contiguous and last for a total of about 1 ms following each sync pulse. This cycle of

fonctionnement répétitif est répété environ 1000 fois pen-  Repetitive operation is repeated approximately 1000 times during

dant un intervalle d'une seconde. A la fin d'un intervalle de 945 ms, on utilise une fenêtre de fond représentée sur  within one second. At the end of an interval of 945 ms, we use a bottom window represented on

la figure 4 pour compter le rayonnement de fond correspon-  Figure 4 to count the background radiation correspon-

dant à CB sur la figure 4. Pendant cet intervalle de - 55000 ps ou 55 ms, le générateur de neutrons ne fonctionne pas. Par conséquent, les mesures effectuées pendant cet intervalle de temps, après environ 5 ms pour permettre au  Figure 4. During this interval of - 55000 ps or 55 ms, the neutron generator does not work. Therefore, the measurements made during this time interval, after about 5 ms to allow the

rayonnement de capture thermique suivant la dernière bouf-  thermal capture radiation following the last bouff-

fée séquentielle de neutrons d'atteindre un niveau négli- geable, ne contiennent qu'une information de comptage  sequence of neutrons to reach a negligible level, contain only counting information

relative au rayonnement attribuable au fond. Cette infor-  on radiation attributable to the substance. This information

mation de comptage de rayonnement de fond est transmise par télémesure vers la surface par le dispositif situé dans le sondage et elle est traitée de la manière qu'on  The background radiation meter is transmitted by telemetry to the surface by the device in the sounding and is processed in the same manner as

décrira ultérieurement de façon plus détaillée.  will describe in more detail later.

Lorsqu'on mesure la cadence de comptage de fond CB de la manière décrite et qu'on la transmet en surface par télémesure, on peut la soustraire de la cadence de comptage composite C(t) de l'équation (3), pour obtenir une cadence de comptage résultante C'(t), conformément à l'équation (4): C'(t) = C(t)-CB = Ae-t/ VB + Be t/'IF (4)  When measuring the background counting rate CB in the manner described and transmitting it to the surface by telemetry, it can be subtracted from the composite count rate C (t) of equation (3), in order to obtain a resulting count rate C '(t) according to equation (4): C' (t) = C (t) -CB = Ae-t / VB + Be t / IF (4)

Dans l'équation (4), tous les symboles ont été définis pré-  In equation (4), all the symbols have been defined

cédemment.cédemment.

Dans le procédé de l'invention, tel que le mon-  In the process of the invention, such as

trent les figures 3 et 4, six (ou plus) cadences de comp-  figures 3 and 4, six (or more)

tage mesurées pendant les six fenêtres temporelles qui sui-  measured during the six time windows that follow

vent la bouffée de neutrons et qui sont désignées par T1, T2, T3, T4, T5 et T6, sont combinées par une technique  neutron burst, which are designated T1, T2, T3, T4, T5 and T6, are combined by a technique

d'identification de courbe au sens des moindres carrés.  curve identification in the least squares sense.

Les mesures de cadence de comptage-effectuées dans les six  Count rate measurements made in the six

fenêtres temporelles peuvent donner lieu à une identifica-  time windows can give rise to an identifica-

tion de courbe en temps réel dans un calculateur situé en  curve in real time in a calculator located in

surface, par exemple, afin d'obtenir les paramètres inté-  surface area, for example, in order to obtain the parameters

ressants dans les équations (3) et (4). Les procédures d'identification donnent 72 T B, A et B, comme il a été indiqué précédemment. On observera que les six (ou plus) intervalles de fenêtre temporelle approximativement contigus qui sont représentés sur la figure 3 présentent un retard minimal ou négligeable entre chaque fenêtre. Par conséquent, la totalité de l'information de cadence de  in equations (3) and (4). The identification procedures give 72 T B, A and B, as previously indicated. It will be observed that the six (or more) approximately contiguous time slot intervals shown in Figure 3 have a minimal or negligible delay between each window. Therefore, all of the cadence information of

comptage (après un court intervalle de temps de modéra-  counting (after a short interval of moderating

tion entre la fin de la bouffée de neutrons et l'ouverture  between the end of the neutron burst and the opening

de la première fenêtre temporelle, cette durée de modéra-  of the first time window, this duration of modera-

tion étant de façon caractéristique de l'ordre de 20 à 30 ps) est utilisée dans le procédé de l'invention. Aucune information de comptage n'est perdue du fait de l'attente de la décroissance d'une composante de sondage. En outre, du fait que cette technique détermine simultanément > F  typically being in the range of 20 to 30 ps) is used in the process of the invention. No counting information is lost due to waiting for the decay of a survey component. In addition, because this technique simultaneously determines> F

et CBs le critère de l'article de Mills, et col. mention-  and CBs the criterion of the Mills article, et al. men-

né précédemment est satisfait.born previously is satisfied.

On va maintenant considérer les figures 5 et 6 qui représentent schématiquement une autre mise en oeuvre  We will now consider Figures 5 and 6 which schematically represent another implementation

de fenêtres temporelles employant les techniques de l'inven-  temporal windows using the techniques of the invention

tion. On voit sur la figure 5 un intervalle correspondant à une bouffée de neutrons d'une durée de 15 à 20 ps, un intervalle de temps de modération de 20 à 30ius qui suit la bouffée, et ensuite une fenêtre temporelle, portant la désignation "FENETRE 1" qui est ouverte pendant une durée relativement courte. On utilise une fenêtre temporelle 2  tion. FIG. 5 shows an interval corresponding to a puff of neutrons with a duration of 15 to 20 ps, a moderation time interval of 20 to 30 seconds following the puff, and then a time window, bearing the designation "WINDOW" 1 "which is open for a relatively short time. We use a time window 2

légèrement plus large ou-de durée légèrement plus longue.  slightly wider or-of slightly longer duration.

Les fenêtres temporelles suivantes 3, 4, 5 et 6 ont chacu-  The following time windows 3, 4, 5 and 6 each have

ne une durée supérieure à celle de la fenêtre qui les pré-  does not last longer than the window that pre-

cède, dans la séquence de fenêtres temporelles. Cette  gives way, in the sequence of time windows. This

configuration des fenêtres temporelles a pour but d'optimi-  configuration of time windows is intended to optimize

ser au point de vue statistique les cadences de comptage  statistically, the counting rates

dans chacune des fenêtres. Au fur et à mesure de la des-  in each of the windows. As and when

cente de la courbe de décroissance composite de la popula-  of the composite decay curve of popula-

tion de neutrons thermiques, les fenêtres temporelles de largeur successivement croissante permettent l'apparition d'un nombre de coups plus élevé à la cadeice de comptage inférieure des fenêtres temporelles qui apparaissent plus tard. Les tableaux 1 et 2 ci-après indiquent les durées réelles qui sont envisagées pour les configurations de fenêtres temporelles représentées sur les figures 3 et 5 (dans les tableaux 1 et 2, toutes les durées sont mesurées  In the case of thermal neutrons, the time windows of successively increasing width allow the appearance of a higher number of shots at the lower counting cade of the temporal windows which appear later. Tables 1 and 2 below indicate the actual times that are considered for the time window configurations shown in Figures 3 and 5 (in Tables 1 and 2, all times are measured

par rapport à l'instant de référence O au début de la bouf-  compared to the reference moment O at the beginning of the bou-

fée de neutrons).fairy of neutrons).

TABLEAU 1TABLE 1

CONFIGURATION DE FENETRES TEMPORELLES DE LA  CONFIGURATION OF TEMPORAL WINDOWS OF THE

FIGURE 3FIGURE 3

NI de Instant initial Instant final Durée fenêtre 1 50 ps 195 ps 145 ps 2 200 ps 345 ps 145 js 3 350 ps 495 ps 145 us 4 500 is 645 ps 145 ps 650 ps 795 ps 145 ls 6 800 ls 945 ps 145 js  NI Initial Instant Instant Final Time Window 1 50 ps 195 ps 145 ps 2 200 ps 345 ps 145 ds 3 350 ps 495 ds 145 us 4 500 is 645 ps 145 ps 650 ds 795 ds 145 ls 6,800 ls 945 ps 145 ds

TABLEAU 2TABLE 2

CONFIGURATION DE FENETRES TEMPORELLES DE LA FIGURE 5  CONFIGURING TEMPORAL WINDOWS OF FIGURE 5

N de Instant initial Instant final Durée fenêtre 1 60 pis 90 s 30 ps 2 90 ps 140 ps 50 ps 3 140 ps 200 ps 60 ps 4 200 ls 300 ps 100 rs 300 ls 500 ps 200 ps 6 500 is 998 ps 448 ps Les courts intervalles de temps (5 ps) entre les fenêtres temporelles du tableau 1 sont établis pour tenir compte du temps nécessaire pour transférer le contenu d'un  Initial Instantaneous N Instantaneous Final Time Window 1 60 pis 90 s 30 ps 2 90 ps 140 ps 50 ps 3 140 ps 200 ps 60 ps 4 200 ls 300 ps 100 rs 300 ls 500 ps 200 ps 6 500 is 998 ps 448 ps The short time intervals (5 ps) between the time windows in Table 1 are set to take into account the time required to transfer the contents of a

compteur vers une mémoire tampon dans les circuits électro-  counter to a buffer in the electronic circuits

niques de l'outil situé dans le sondage, qu'on décrira ul-  of the tool in the survey, which will be described later.

térieurement. Des intervalles courts similaires seraient nécessaires pour les fenêtres temporelles de la figure 2, mais ils ne sont pas indiqués dans le tableau, dans un but de simplicité. On notera qu'on désire faire en sorte que les fenêtres temporelles des tableaux 1 et 2 correspondent à des durées aussi contiguës que possible, compte tenu des  térieurement. Similar short intervals would be required for the time windows of Figure 2, but they are not shown in the table for the sake of simplicity. Note that we want to ensure that the time windows in Tables 1 and 2 correspond to periods as contiguous as possible, taking into account the

limitations de temps des circuits électroniques.  time limitations of electronic circuits.

La figure 6 représente un train de signaux de  Figure 6 shows a signal train of

télémesure résultant de la configuration de fenêtres tempo-  telemetry resulting from the configuration of temporary windows

relles qui est représentée sur la figure 5. Une impulsion de synchronisation est émise vers la surface par les cir- cuits électroniques situés dans le sondage. Cette impulsion  As shown in FIG. 5, a synchronization pulse is emitted to the surface by the electronic circuits in the borehole. This impulse

est suivie par la bouffée de neutrons et l'instant de réfé-  followed by the burst of neutrons and the moment of reference

rence coïncide avec la fin de la bouffée de neutrons. L'in-  ence coincides with the end of the puff of neutrons. Linen-

tervalle de temps de modération de courte durée, de 10 à 30 ps, s'écoule ensuite, puis un nombre représentant le comptage effectué dans la fenêtre temporelle 1, désignée par G sur la figure 6, est transmis par télémesure vers la i surface. De façon similaire, des nombres représentant les comptages dans les fenêtres 2 à 6 sont transmis vers la  A short time period of 10 to 30 μs then elapses, then a number representing the count in time slot 1, designated G in Figure 6, is telemetrically transmitted to the surface. Similarly, numbers representing the counts in windows 2 to 6 are transmitted to the

surface. Cette séquence se prolonge pendant 945 ms. L'in-  area. This sequence is extended for 945 ms. Linen-

tervalle de fenêtre de fond de 50 ms est ensuite déclenché de la manière décrite précédemment en relation avec la figure 4. De tcute manière, les cadences de comptage C(ti), avec i = 1 à 6, sont transmises par télémesure vers la surface o elles sont employées dans un calculateur de  The 50 ms bottom window time is then triggered in the manner previously described in connection with FIG. 4. In this manner, the counting rates C (t i), with i = 1 to 6, are transmitted by telemetry to the surface. o they are used in a calculator of

surface (qu'on décrira ultérieurement de façon plus détail-  surface (which will be described in more detail later

lée), pour mettre en oeuvre une technique d'identification de courbe au sens des moindres carrés, afin d'extraire les  to implement a least squares curve identification technique, in order to extract the

paramètres intéressants.interesting parameters.

Du fait que l'équation (4) est non linéaire, il est nécessaire d'utiliser une procédure d'identification  Since equation (4) is non-linear, it is necessary to use an identification procedure

itérative pour l'identification au sens des moindres carrés.  iterative for identification in the least squares sense.

Une procédure particulière d'identification sera envisagée ultérieurement et sera décrite de façon plus détaillée en relation avec la figure 7. Il suffit cependant de dire pour l'instant que les paramètres intéressants sont obtenus à l'aide du calculateur de surface, au moyen d'une procédure d'identification itérative au sens des moindres carrés. Les  A particular identification procedure will be considered later and will be described in more detail in relation to Figure 7. It is however sufficient to say for the moment that the parameters of interest are obtained using the surface calculator, by means of an iterative identification procedure in the least squares sense. The

valeurs de ^IrFi rBe A et B peuvent ensuite être enregis-  values of ^ IrFi rBe A and B can then be recorded

trées en fonction de la profondeur dans le sondage, d'une  according to the depth in the sounding, of a

manière classique.classic way.

On va maintenant considérer la figure 1 qui repré-  We will now consider Figure 1 which represents

sente schématiquement un dispositif de diagraphie conforme aux  diagrammatically a logging device in accordance with

principes de l'invention. Un sondage 10 est empli d'un flui-  principles of the invention. A sounding 10 is filled with a fluid

de de sondage 11 et il traverse des formations de terrain à étudier. Une sonde de diagraphie 12 est suspendue dans le sondage 10 au moyen d'un câble de diagraphie armé 13, de type classique, d'une manière connue, de façon qu'il soit possible de faire monter et descendre la sonde 12 dans le sondage de la manière désirée. Le câble de diagraphie 13 passe sur une poulie 14 à la surface. La poulie 14 est accouplée électriquement ou mécaniquement, comme l'indique la ligne en pointillés 15, à un enregistreur de diagraphie 18 qui peut comporter un enregistreur optique ou une bande magnétique, ou les deux, comme il est connu. Les mesures effectuées par la sonde 12 située dans le sondage peuvent ainsi être enregistrées en fonction de la profondeur de  11 and he goes through field formations to study. A logging probe 12 is suspended in the borehole 10 by means of a conventional logging cable 13, in a known manner, so that it is possible to raise and lower the probe 12 in the borehole in the desired way. The logging cable 13 passes over a pulley 14 on the surface. The pulley 14 is electrically or mechanically coupled, as indicated by the dashed line 15, to a log logger 18 which may include an optical recorder or magnetic tape, or both, as is known. The measurements made by the probe 12 located in the sounding can thus be recorded according to the depth of

la sonde 12 dans le sondage.the probe 12 in the sounding.

Dans la sonde 12 située dans le sondage, un géné-  In the probe 12 located in the sounding, a gen-

rateur de neutrons 21 est alimenté par une alimentation à haute tension 22 de façon à recevoir une haute tension (environ 100 kV) pour son fonctionnement. Des circuits électroniques de commande et de télémesure 25 sont utilisés pour appliquer des signaux de commande à l'alimentation à haute tension et au générateur de'neutrons 21, et pour transmettre par télémesure vers la surface, par le câble  Neutron generator 21 is powered by a high voltage power supply 22 so as to receive a high voltage (about 100 kV) for its operation. Electronic control and telemetry circuits 25 are used to apply control signals to the high-voltage power supply and the generator 21, and to transmit by telemetry to the surface by the cable

de diagraphie 13, l'information résultant des mesures fai-  13, the information resulting from the measurements made

tes par l'instrument qui se trouve dans le sondage.  by the instrument in the survey.

Deux détecteurs de rayonnement 23 et 24 sont espa-  Two radiation detectors 23 and 24 are spaced

cés longitudinalement par rapport au générateur de neutrons 21. Les détecteurs de rayonnement 23 et 24 peuvent consister par exemple en cristaux d'iodure de sodium activé par du  longitudinally with respect to the neutron generator 21. The radiation detectors 23 and 24 may consist, for example, of sodium iodide crystals activated by

thallium qui sont en couplage optique avec des tubes photo-  thallium which are in optical coupling with

multiplicateurs. Les détecteurs 23 et 24 ont pour fonction de détecter le rayonnement gamma produit- dans les formations environnantes 20 qui résulte de l'action du générateur de neutrons 21 qui émet des neutrons. Une matière de blindage pour les neutrons, 28, contenant un corps à densité élevée ou à section efficace de diffusion élevée, est intercalée entre le générateur de neutrons 21 et les deux détecteurs espacés 23 et 24, afin d'éviter une irradiation directe des détecteurs par les neutrons qui sont émis par le générateur  multipliers. The detectors 23 and 24 have the function of detecting the gamma radiation produced in the surrounding formations which results from the action of the neutron generator 21 which emits neutrons. A shielding material for neutrons, 28, containing a high density or high scattering cross section body, is interposed between the neutron generator 21 and the two spaced apart detectors 23 and 24 to prevent direct irradiation of the detectors. by the neutrons that are emitted by the generator

de neutrons 21. Un blindage 29 peut également être inter-  21. A shield 29 may also be

calé si on le désire entre les détecteurs 23 et 24.  stalled if desired between the detectors 23 and 24.

Au moment de la mise en fonction du générateur de neutrons 21, une bouffée ou une impulsion de neutrons d'une durée d'environ 10 à 30 ps est générée et est émise dans le sondage 10 et le fluide du sondage 11, et elle traverse le cuvelage d'acier 26 et la couche de ciment 27 entourant le cuvelage d'acier, pour pénétrer dans les formations de terrain 20 qui sont étudiées. La bouffée de neutrons est modérée ou ralentie par les interactions de diffusion de  When the neutron generator 21 is turned on, a puff or a neutron pulse with a duration of about 10 to 30 μs is generated and is emitted in the borehole 10 and the borehole 11, and passes through the steel casing 26 and the cement layer 27 surrounding the steel casing, to penetrate the field formations 20 that are studied. The burst of neutrons is moderated or slowed down by the diffusion interactions of

façon que tous les neutrons prennent pratiquement une éner-  so that all neutrons take practically

gie correspondant à l'énergie thermique. Les neutrons ther-  corresponding to thermal energy. Thermal neutrons

miques ou thermalisés commencent alors à donner lieu à des  thermal or thermal conditions then begin to give rise to

interactions de capture avec les noyaux des éléments cons-  capture interactions with the nuclei of the constituent elements

titutifs des formations de terrain 20 et des pores contenus  tituents of field formations 20 and contained pores

dans ces formations.in these formations.

La capture de neutrons par des noyaux d'éléments  Neutron capture by elemental nuclei

constituant les formations de terrain 20 et leurs pores pro-  constituting the field formations 20 and their pores pro-

duit des rayons gamma de capture qui sont émis et atteignent  from the capture gamma rays that are emitted and reach

les détecteurs 23 et 24. Les photomultiplicateurs des détec-  the detectors 23 and 24. The photomultipliers of the detectors

teurs 23 et 24 produisent une impulsion de tension pour chaque rayon gamma ainsi détecté. Ces impulsions de tension sont appliquées à la partie électronique 25, elles sont comptées dans un compteur numérique et leur nombre est transmis par télémesure vers la surface par un conducteur  23 and 24 provide a voltage pulse for each gamma ray thus detected. These voltage pulses are applied to the electronic part 25, they are counted in a digital counter and their number is transmitted by telemetry to the surface by a driver

16 du câble de diagraphie 13. En surface, un boÂtier d'élec-  16 of the logging cable 13. At the surface, an electrical box

tronique de surface 17 détecte l'information transmise par télémesure à partir de la sonde 12 qui se trouve dans le sondage et il met en oeuvre la technique d'identification au sens des moindres carrés pour déterminer les paramètres r Fy t', A et B relatifs aux formations de terrain 20 qui sont B' étudiées. Les circuits électroniques de surface appliquent alors à l'enregistreur 18 des signaux représentatifs des  tronic surface 17 detects the information transmitted by telemetry from the probe 12 which is in the sounding and it implements the identification technique in the least squares sense to determine the parameters r Fy t ', A and B relating to the field formations which are studied. The surface electronic circuits then apply to the recorder 18 signals representative of the

quantités mesurées et ces signaux sont enregistrés en fonc-  measured quantities and these signals are recorded as

tion de la profondeur dans le sondage.  depth in the survey.

On va maintenant considérer la figure 2 qui est un  We will now consider Figure 2 which is a

schéma synoptique montrant les parties électroniques des dis-  schematic diagram showing the electronic parts of the dis-

positifs électroniques souterrain et de surface, cette représentation étant plus détaillée mais néanmoins toujours schématique. L'énergie nécessaire au fonctionnement des circuits électroniques souterrains est transmise par un conducteur du câble de diagraphie 32 et elle est appliquée à une alimentation à basse tension 31, de type classique, et à une alimentation à haute tension 34. L'alimentation à haute tension 34 peut être du type Cockcroft Walton à plusieurs étages et elle fournit approximativement  underground and surface electronic positives, this representation being more detailed but still schematic. The energy required for the operation of the underground electronic circuits is transmitted by a conductor of the logging cable 32 and is applied to a conventional low-voltage power supply 31 and to a high-voltage power supply 34. tension 34 may be of the Cockcroft Walton multi-stage type and provides approximately

100 kV pour le fonctionnement du tube générateur de neu-  100 kV for the operation of the generator tube of neu-

trons 33. Le tube générateur de neutrons 33 est du type accélérateur au deutérium-tritium. Une source d'ions 36  trons 33. The neutron generating tube 33 is of the deuterium-tritium accelerator type. An ion source 36

qui est maintenue à un potentiel voisin de la masse est uti-  which is maintained at a potential close to the mass is

lisée pour générer des ions deutérium à partir de deutérium  to generate deuterium ions from deuterium

gazeux emplissant l'enveloppe du tube 33. Un élément chauf-  gaseous filling of the tube casing 33. A heating element

fant de régénération 37 est imprégné de deutérium supplémen-  regeneration 37 is impregnated with additional deuterium

taire et il maintient un niveau de pression du deutérium  shut up and it maintains a pressure level of deuterium

gazeux à l'intérieur de l'enveloppe du tube 33 qui est suf-  gaseous inside the casing of the tube 33 which is sufficient

fisant pour fournir à la source d'ions 36 du deutérium gazeux, en vue de l'ionisation. Une cible 35 est imprégnée de tritium et elle est maintenue à un potentiel négatif  for providing the ion source 36 with deuterium gas for ionization. A target 35 is impregnated with tritium and is held at a negative potential

relativement élevé de 100 kV. La source d'ions est comman-  relatively high 100 kV. The ion source is

dée par un générateur d'impulsions de source d'ions 41.  by an ion source pulse generator 41.

Lorsque la source d'ions reçoit une impulsion de tension re-  When the ion source receives a voltage pulse of

lativement basse, elle provoque l'ionisation du gaz contenu dans l'enveloppe du tube 33 et accélère le gaz ionisé vers  latively low, it causes the ionization of the gas contained in the casing of the tube 33 and accelerates the ionized gas towards

la matière de la cible 35. Lorsque les ions deutérium heur-  the matter of the target 35. When the deuterium ions hit

tent la matière de la cible 35 ils donnent lieu à une inte-  matter of the target 35 they give rise to an inter-

raction thermonucléaire avec les ions tritium contenus dans la cible pour produire des neutrons qui sont ensuite émis dans le sondage et les formations de terrain environnantes avec, de façon générale, une symétrie sphérique par rapport  thermonuclear reaction with the tritium ions contained in the target to produce neutrons which are then emitted in the sounding and the surrounding terrain formations with, in general, a spherical symmetry with respect to

au tube générateur de neutrons 33.  to the neutron generator tube 33.

Un circuit de commande de régénérateur 39 reçoit  A regenerator control circuit 39 receives

des échantillons du courant de cible du générateur de neu-  samples of the target current of the neu-

trons, par l'intermédiaire d'un circuit d'échantillonnage  trons, through a sampling circuit

38 et il utilise ces échantillons pour effectuer une compa-  38 and he uses these samples to perform a comparison

raison avec un signal de référence, afin de commander le cou-  reason with a reference signal, in order to control the

rant de régénérateur et donc la pression de gaz dans l'en-  regenerator and thus the gas pressure in the

veloppe du tube générateur de neutrons 33. Des circuits de  neutron generator tube. 33. Circuits

rythme 42 qui comprennent un oscillateur de rythme princi-  rhythm 42 which include a main rhythm oscillator

pal fonctionnant à une fréquence relativement élevée et une chaîne de division appropriée, fournissent des impulsions à  palate operating at a relatively high frequency and an appropriate division chain, provide pulses to

1 kHz au générateur d'impulsions de source d'ions 41, etfour-  1 kHz to the ion source pulse generator 41, and

nissent également des impulsions d'horloge à la cadence d'une seconde au circuit de commande de démarrage, 40, du générateur de neutrons. En outre, le circuit de rythme 42 applique des impulsions d'horloge à 2 MHz à un ensemble microprocesseur/réseau de mémorisation de données, 44, et il applique des impulsions de rythme au circuit de fond 45  Also, clock pulses at a rate of one second to the start control circuit 40 of the neutron generator are provided. In addition, the timing circuit 42 applies 2 MHz clock pulses to a microprocessor / data storage array assembly 44, and applies timing pulses to the background circuit 45.

et aux compteurs 52 et 53. Des signaux de rythme sont appli-  and counters 52 and 53. Timing signals are applied to

qués de façon similaire à une paire de circuits de commande  similar to a pair of control circuits

de gain 48 et 49.of gain 48 and 49.

L'interaction des neutrons thermalisés avec les noyaux des matières de la formation de terrain provoque l'émission de rayons gamma de capture qui sont détectés par les détecteurs 46 et 47 (correspondant aux deux détecteurs espacés 23 et 24 de la figure 1). Des impulsions de tension  The interaction of the thermalized neutrons with the nuclei of the materials of the formation of the field causes the emission of capture gamma rays which are detected by the detectors 46 and 47 (corresponding to the two spaced detectors 23 and 24 of FIG. 1). Voltage pulses

provenant des détecteurs 46 et 47 sont respectivement appli-  from detectors 46 and 47 are respectively

quées aux circuits de commande de gain 48 et 49. Les cir-  to the gain control circuits 48 and 49. The cir-

cuits de commande de gain 48 et 49 ont pour fonction de maintenir les impulsions de sortie des détecteurs 46 et 47  Control functions 48 and 49 have the function of maintaining the output pulses of the detectors 46 and 47.

à une hauteur étalonnée par rapport à une impulsion de réfé-  at a calibrated height with respect to a reference impulse

rence d'amplitude connue. Les signaux de sortie des circuits de commande de gain correspondant aux rayons gamma détectés par les détecteurs 46 et 47 sont respectivement appliqués  of known amplitude. The output signals of the gain control circuits corresponding to the gamma rays detected by the detectors 46 and 47 are respectively applied

aux circuits discriminateurs 50 et 51. Les circuits discri-  discriminating circuits 50 and 51. Discriminatory circuits

minateurs 50 et 51 ont pour but d'éviter que des impulsions de tension de faible amplitude provenant des détecteurs entrent dans les compteurs 52 et 53. Les-discriminateurs  50 and 51 are intended to prevent low amplitude voltage pulses from the detectors entering the counters 52 and 53. The discriminators

sont réglés de façon caractéristique à 0,1-0,5 MeV pour éli-  are typically set at 0.1-0.5 MeV for elimi-

miner le bruit qui est généré par les tubes photomultiplica-  to reduce the noise generated by photomultiplicity

teurs associés aux détecteurs 46 et 47. Les signaux de sor-  associated with detectors 46 and 47. The output signals

tie des discriminateurs 50 et 51 sont appliqués à des comp-  50 and 51 discriminators are applied to

teurs 52 et 53 qui ont pour fonction de compter les événe-  52 and 53, whose function is to count the events

ments individuels correspondant aux rayons gamma de capture qui sont détectés par les détecteurs 46 et 47. Les signaux  corresponding to the capture gamma rays that are detected by the detectors 46 and 47. The signals

de sortie des compteurs 52 et 53 sont appliqués à l'ensem-  the output of meters 52 and 53 are applied to the

ble microprocesseur/circuits de mémorisation de données,44.  microprocessor circuit / data storage circuits, 44.

Pendant la partie de fond du cycle de détection, le circuit de fond 45 reçoit les signaux de comptage pro-  During the bottom portion of the detection cycle, the bottom circuit 45 receives the counter signals

venant des compteurs 52 et 53. Ce circuit applique égale-  from counters 52 and 53. This circuit also applies

ment une impulsion d'invalidation au générateur d'impul-  an impulse pulse to the pulse generator.

sions de source d'ions, 41, pour empêcher le fonctionnement par impulsions du générateur de neutrons pendant la partie  ion source ions, 41, to prevent pulse operation of the neutron generator during the game

du cycle qui correspond au comptage du rayonnement de fond.  of the cycle which corresponds to the counting of the background radiation.

Le circuit de correction de fond 45 applique une informa-  The background correction circuit 45 applies informa-

tion de comptage de fond à l'ensemble microprocesseur/cir-  bottom-up count to the microprocessor / cir-

cuits de mémorisation de données, 44. L'information de  data storage, 44. Information from

fond peut être enregistrée et soumise-à un calcul de mo-  background may be recorded and subject to a calculation of

yenne sur des durées plus longues que celles correspondant aux données de capture, du fait que pour un faible niveau de seuil de discriminateur, la majeure partie du rayonnement de fond provient de l'activation du NaI par les rayons gamma, ce dernier ayant une période radioactive de 27 minutes. On obtient ainsi de meilleures propriétés statistiques pour  yenne over longer durations than those corresponding to the capture data, because for a low level of discriminator threshold, most of the background radiation comes from the activation of NaI by gamma rays, the latter having a period radioactive 27 minutes. This gives better statistical properties for

le signal résultant de la soustraction.  the signal resulting from the subtraction.

L'information de comptage numérique provenant des compteurs 52 et 53 et du circuit de correction de fond 45 est appliquée à l'ensemble microprocesseur/circuits de  The digital counting information from the counters 52 and 53 and the background correction circuit 45 is applied to the microprocessor / circuitry assembly.

mémorisation de données 44. Ces circuits 44 mettent les don-  44. These circuits 44 put the data into

nées sous un certain format et les présentent sous forme série au circuit de télémesure 43 qui est utilisé pour transmettre par télémesure vers la surface, par le câble de diagraphie 32, l'information numérique qui provient des compteurs et du circuit de correction de fond. En surface, une unité d'interface de télémesure 54 détecte les signaux de tension de télémesure, sous forme analogique, provenant des conducteurs du câble de diagraphie 32, et elle les  In a certain format, they are presented in serial form to the telemetry circuit 43 which is used to transmit by telemetry to the surface, by the logging cable 32, the digital information that comes from the meters and the background correction circuit. At the surface, a telemetry interface unit 54 detects the telemetry voltage signals, in analog form, from the drivers of the logging cable 32, and

applique à une unité de traitement de télémesure 55 qui pla-  applies to a telemetry processing unit 55 which

ce sous un certain format l'information de cadence de comp-  this in a certain format the information rate of comp-

tage numérique représentant la cadence de comptage qui pro-  digital stage representing the counting rate that pro-

vient des compteurs 52 et 53 de l'équipement souterrain, en conformité avec les configurations de fenêtres temporelles  comes meters 52 and 53 of the underground equipment, in accordance with the time window configurations

qui ont été envisagées précédemment. Les nombres représen-  which have been considered previously. The numbers represent

tatifs des cadences de comptage dans chacune des six fenê-  the counting rates in each of the six windows.

tres temporelles, ou plus,et de la cadence de comptage de  time, or more, and the counting rate of

fond sont ensuite appliquées à un ordinateur 56.  background are then applied to a computer 56.

L'ordinateur 56 est programmé conformément à l'or-  The computer 56 is programmed in accordance with the

ganigramme de la figure 7 de façon à interpréter l'informa-  Figure 7, in order to interpret the information

tion de cadence de comptage correspondant aux six fenêtres temporelles, ou plus, et au comptage du rayonnement de fond, de façon à exprimer le temps de décroissance des neutrons thermiques ou la durée de vie des neutrons thermiques des composantes du sondage et de la formation. Les signaux de  count rate rate corresponding to six or more time windows and counting of background radiation so as to express the thermal neutron decay time or the thermal neutron lifetime of the sounding and forming components. The signals of

sortie représentant les paramètres intéressants de la for-  output representing the interesting parameters of the

mation sont appliqués par l'ordinateur 56 à un enregistreur à film 57 et à un enregistreur à bande magnétique 58, pour effectuer un enregistrement en fonction de la profondeur dans le sondage. L'ordinateur de surface 56 est programmé conformément à l'organigramme représenté sur la figure 7  The data are applied by the computer 56 to a film recorder 57 and a magnetic tape recorder 58 for recording as a function of depth in the sounding. Surface computer 56 is programmed according to the flowchart shown in FIG. 7

de façon à extraire les composantes du temps de décrois-  in order to extract the components of the decay time

sance des neutrons thermiques r. F et 7 B qui sont respec-  thermal neutrons r. F and 7 B which are

tivement relatives à la formation de terrain et au sondage, et à déterminer les intersections B et A de la figure 3 qui représentent les cadences de comptage à la fin de la  field formation and sounding, and to determine intersections B and A in Figure 3 which represent the count rates at the end of the

bouffée de neutrons qui-résultent respectivement des compo-  puff of neutrons which result respectively from

santes de la formation et du sondage de la population de neutrons thermiques. Pour accomplir ceci, on utilise une technique d'identification itérative au sens des moindres  of the formation and survey of the thermal neutron population. To accomplish this, we use an iterative identification technique in the sense of the least

carrés qui est représentée sur la figure 7.  squares which is shown in Figure 7.

L'information d'entrée qui est introduite dans le programme représenté sur la figure 7 comprend l'information  The input information that is introduced into the program shown in Figure 7 includes the information

de cadence de comptage Ci, avec i = 1 à 6 provenant de cha-  count rate Ci, with i = 1 to 6 from each

cune des six fenêtres temporelles, et un comptage de fond qui est désigné par BKG sur la figure 7. Dans une première case de commande 61, les cadences de comptage provenant de chacune des fenêtres temporelles sont corrigées pour tenir compte du temps mort dans les détecteurs, en employant une  one of the six time windows, and a bottom count which is designated by BKG in Fig. 7. In a first control box 61, the count rates from each of the time windows are corrected to account for dead time in the detectors , using a

formule qui est portée dans la case 61. En outre, les comp-  the formula in box 61. In addition, the

tages de fond sont corrigés pour tenir compte de ce temps  backgrounds are corrected for this time

mort. L'information de cadence de comptage corrigée et l'in-  death. The corrected count rate information and the

formation de fond corrigée sont transmises à une case de  corrected background training are transmitted to a box of

commande de programme 62 dans laquelle la cadence de comp-  program control 62 in which the rate of

tage de fond est normalisée pour tenir compte des durées différentes des fenêtres temporelles 1-6. L'information de comptage de fond est convertie en une cadence de comptage  background is normalized to account for different durations of time windows 1-6. Background count information is converted to a count rate

de fond et soustraite de l'information de cadence de compta-  background and subtracted from accounting rate information.

ge dans chaque fenêtre temporelle.ge in each time window.

Les cadences de comptage corrigées pour tenir compte du rayonnement de fond, Ci, sont ensuite appliquées à une case de commande de programme 63, en supposant que ti  The counting rates corrected for background radiation, Ci, are then applied to a program control box 63, assuming that ti

corresponde au point milieu de chaque fenêtre temporelle.  corresponds to the middle point of each time window.

Les données de cadence de comptage Ci, pour i = 3 à 6, font ensuite l'objet d'une identification au sens des moindres carrés avec l'expression portée dans la case 63, ce qui donne des valeurs préliminaires de B et de ZOF' ainsi que la valeur efficace de l'écart entre la valeur obtenue par identification au sens des moindres carrés et les cadences  The count rate data Ci, for i = 3 to 6, are then identified in the least squares sense with the expression in box 63, which gives preliminary values of B and ZOF 'as well as the effective value of the difference between the value obtained by least-squares identification and the cadences

de comptage, pour chaque valeur de la cadence de comptage.  counting, for each value of the count rate.

Les estimations de ti sont ensuite transmises à  The estimates of ti are then transmitted to

une case de commande de programme 64 dans laquelle le t.  a program control box 64 in which the t.

correspondant au centre de la fenêtre temporelle est corri-  corresponding to the center of the time window is corri-

gé pour tenir compte de la pente du temps de décroissance des neutrons thermiques de la formation, r F au moyen d'une expression qui est portée dans la case 64. De façon similaire, l'information de cadence de comptage Ci pour les deux premières fenêtres temporelles, i = 1, 2, qui est  ge to take into account the slope of the thermal neutron decay time of the formation, r F by means of an expression that is carried in box 64. Similarly, the count rate information Ci for the first two time windows, i = 1, 2, which is

davantage affectée par la composante du sondage,est corri-  more affected by the survey component, is cor-

gée pour tenir compte de l'effet qui est dû à la composante de la formation ZF, dans une case de commande de programme 65. Les cadences de comptage corrigées C'i, avec i = 1 à 6, sont ensuite transmises à une case de commande de  to account for the effect that is due to the component of the formation ZF, in a program control box 65. The corrected counting rates C'i, with i = 1 to 6, are then transmitted to a box order

programme 66 qui calcule une composante du temps de décrois-  program 66 which calculates a component of the decreasing time

* sance des neutrons thermiques relative au sondage, 'rB et une composante d'amplitude de cadence de comptage de la* Thermal neutron relative to the sounding, 'rB and a component of the count rate amplitude of the

composante du sondage, A, conformément aux expressions por-  component of the survey, A, in accordance with the expressions

tées dans la case de commande de programme 66.  in the program control box 66.

La coordonnée de temps centrale pour les fenêtres 1 et 2 est ensuite corrigée pour tenir compte de la pente  The central time coordinate for windows 1 and 2 is then corrected to account for the slope

de la composante du sondage rB' conformément à l'expres-  of the survey component rB 'in accordance with the

sion qui est portée dans la case 67.  section 67.

La commande est ensuite transférée à une case de commande de programme 68 dans laquelle l'expression rela- tive à la cadence de comptage Ci, avec i = 3 à 6, dans les fenêtres temporelles 3 à 6 est corrigée pour tenir compte de la composante du sondage, conformément à l'expression  The control is then transferred to a program control box 68 in which the expression relating to the count rate Ci, with i = 3 to 6, in the time windows 3 to 6 is corrected to take account of the component of the survey, in accordance with the expression

qui est portée dans la case 68.which is shown in box 68.

La commande est ensuite transférée à la case de  The order is then transferred to the

commande de programme 69 o un test est effectué pour dé-  program control 69 o a test is performed to de-

terminer si le processus itératif a convergé. Si le test effectué à la case 69 détermine que la convergence n'a pas été obtenue, un compteur d'itération est incrémenté à la case 71 et les données de cadence decomptage corrigées C'i, avec i = 1 à 6, qui sont déterminées aux cases de commande de programme 68 et 65,remplacent les données de cadence de comptage précédentes provenant de la dernière  end if the iterative process has converged. If the test carried out in box 69 determines that the convergence has not been obtained, an iteration counter is incremented in box 71 and the corrected clocking data C'i, with i = 1 to 6, which are determined at Program Control Boxes 68 and 65, replace the previous count rate data from the last

itération, puis le programme retourne à la case de comman-  iteration, then the program goes back to the control box.

de de programme 63 pour l'itération suivante de l'identifi-  program 63 for the next iteration of the identifi-

cation au sens des moindres carrés. Lorsque le test de la  cation in the least squares sense. When the test of

case 69 indique que la convergence a été obtenue, le pro-  box 69 indicates that convergence has been achieved, the

gramme passe à la case de sortie 70 et l'ordinateur de com-  gram goes to the output box 70 and the computer com

mande 56 de la figure 2 transmet les résultats aux enregis-  56 of Figure 2 transmits the results to the registers

treurs représentés sur la figure 2.- -  shown in Figure 2.-

De cette manière, le dispositif de l'invention mesure simultanément le temps de décroissance des neutrons  In this way, the device of the invention simultaneously measures the decay time of the neutrons

thermiques de la composante relative à la formation de ter-  of the component relating to the formation of

rain t F' et de la composante relative au sondage, Z B' et  rain t F 'and of the component relative to the sounding, Z B' and

les valeurs des cadences de comptage initiales B et A cor-  the values of the initial counting cycles B and A cor-

respondant aux composantes de la cadence de comptage dues à la formation et au sondage. L'invention évite ainsi toutes les limitations de l'art antérieur mentionnées précédemment qui sont dues à l'hypothèse selon laquelle la composante du sondage du temps de décroissance des neutrons thermiques est  corresponding to the components of the count rate due to the training and the survey. The invention thus avoids all the limitations of the prior art mentioned above which are due to the assumption that the polling component of the decay time of thermal neutrons is

très inférieure à la composante de la formation de terrain.  much lower than the field training component.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-  It goes without saying that many modifications can

vent être apportées au dispositif et au procédé décrits et  can be made to the described device and process and

représentés, sans sortir du cadre de l'invention.  represented, without departing from the scope of the invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination simultanée de la composante du sondage et de la composante des formations  1. Method for simultaneously determining the component of the sounding and the component of the formations de terrain du temps de décroissance des neutrons thermi-  of the decay time of thermal neutrons ques d'un sondage et de formations de terrain situées à proximité du sondage, caractérisé en ce que-: on émet de façon répétitive, dans un sondage (10), des impulsions de durée relativement courte de neutrons rapides qui sont rapidement modérés par interaction avec des noyaux de matières situées dans le sondage et dans des formations  probes and field formations in the vicinity of the borehole, characterized in that pulses of relatively short duration of fast neutrons which are rapidly moderated by interaction are repeatedly emitted in a borehole (10). with cores of matter located in the survey and in formations de terrain environnantes (20) et qui sont ralentis jus-  surrounding areas (20) and which are slowed down qu'au niveau d'énergie thermique, ce qui crée des bouf-  than thermal energy, which creates bouf- fées répétitives de population de neutrons thermiques  repetitive fairies of thermal neutron population dans le sondage et dans les formations de terrain environ-  in the survey and in the field formations around nantes; on détecte, dans le sondage, pendant un intervalle  nantes; one detects, in the sounding, during an interval de temps compris entre les impulsions répétitives de neu-  time between the repetitive pulses of neu- trons rapides, des rayonnements représentatifs de la popu-  very fast, radiation representative of the population lation de neutrons thermiques dans le sondage et dans les formations de terrain environnantes, dans au moins quatre intervalles de temps contigus et ne se chevauchant pas, à la suite d'une impulsion de neutrons rapides, et on génère  thermal neutrons in the borehole and surrounding field formations, in at least four contiguous and non-overlapping time intervals, following a fast neutron pulse, and generating au moins quatre signaux de cadence de comptage représenta-  at least four count rate signals representing tifs des populations de neutrons thermiques pendant les quatre, au moins, intervalles de temps contigus et ne se chevauchant pas; on détecte pendant un intervalle de temps séparé, entre les bouffées répétitives de neutrons rapides, des rayonnements attribuables à une composante de rayonnement de fond du rayonnement présent dans le sondage et on génère un signal de comptage de fond représentatif de cette composante; on corrige les quatre, au moins,  thermal neutron populations during the four, at least, contiguous and non-overlapping time intervals; detecting, during a separate time interval, between the repetitive fast neutron bursts, radiation attributable to a background radiation component of the radiation present in the sounding and generating a background count signal representative of that component; we correct the four, at least, signaux de cadence de comptage pour tenir compte de la pré-  count rate signals to take account of the pre- sence de la composante de rayonnement de fond, afin de pro-  of the background radiation component in order to duire au moins quatre signaux de cadence de comptage corri-  at least four clocking rate signals corri- gés pour tenir compte du rayonnement de fond; on combine  to account for background radiation; we combine les quatre, au moins, signaux de cadence de comptage corri-  the four, at least, count rate signals corri- gés pour tenir compte du rayonnement de fond, conformément à une technique d'identification itérative selon laquelle on suppose l'existence d'une relation exponentielle pour une composante de sondage et une composante de formation de terrain du temps de décroissance des neutrons thermiques,  to account for background radiation, in accordance with an iterative identification technique that assumes the existence of an exponential relationship for a sounding component and a ground-forming component of the thermal neutron decay time, afin d'obtenir simultanément deux signaux de mesure repré-  in order to simultaneously obtain two measurement signals sentatifs de la composante du sondage et de la composante de la formation de terrain du temp-s de décroissance des neutrons thermiques; et on enregistre ces deux signaux de  the probing component and the field formation component of thermal neutron decay time; and we record these two signals from mesure en fonction de la profondeur dans le sondage.  measure according to the depth in the survey. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à  2. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises the operation of corriger les quatre, au moins, signaux de cadence de comp-  correct the four, at least, cadence signals of tage et le signal de comptage de fond, pour tenir compte de la durée d'un temps mort dans l'opération de détection  step and the background count signal, to account for the duration of a dead time in the detection operation. de rayonnement.of radiation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise au moins six intervalles de temps contigus et ne se chevauchant pas, à la suite de chaque  3. Method according to claim 1, characterized in that at least six contiguous and non-overlapping time slots are used, following each bouffée de neutrons, dans l'opération de détection.  puff of neutrons, in the detection operation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de combinaison fait intervenir une technique -d'identification au sens des moindres-carrés avec une relation exponentielle qui est supposée exister  4. Method according to claim 3, characterized in that the combination operation involves a least-squares identification technique with an exponential relationship which is supposed to exist pour les composantes du sondage et de la formation de ter-  for the components of the survey and the training of rain du temps de décroissance des neutrons thermiques,  the decay time of thermal neutrons, dans la technique d'identification itérative. -  in the iterative identification technique. - 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on accomplit chacune des opérations à plusieurs profondeurs différentes dans un sondage et on effectue un enregistrement des deux, au moins, signaux de mesure pour  5. Method according to claim 4, characterized in that each of the operations is performed at several different depths in a sounding and recording is performed of the two, at least, measurement signals for chacune des profondeurs dans le sondage.  each of the depths in the survey. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé  6. Method according to claim 1, characterized en ce qu'on répète les opérations d'émission et de détec-  in that the transmission and detection operations are repeated tion environ 1000 fois par seconde.about 1000 times per second. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération consistant à combiner les quatre, au moins, signaux de cadence de comptage, comprend en outre l'opération consistant à produire simultanément, par la technique d'identification itérative, au moins deux signaux de mesure supplémentaires représentatifs de la population de neutrons thermiques initiale à la suite d'une impulsion de neutrons répétitive dans le sondage et dans les milieux  7. Method according to claim 1, characterized in that the operation of combining the four, at least, count rate signals, further comprises the operation of simultaneously producing, by the iterative identification technique, the minus two additional measurement signals representative of the initial thermal neutron population as a result of a repetitive neutron pulse in the sounding and in the media des formations de terrain entourant le sondage.  field formations surrounding the survey. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de détection sont déclenchées environ 20 à 30 ps après chacune des impulsions de neutrons, et les quatre, au moins, intervalles de temps contigus et  Method according to claim 1, characterized in that the detection operations are triggered approximately 20 to 30 μs after each of the neutron pulses, and the four, at least, contiguous time slots and ne se chevauchant pas, s'étendent pratiquement sur la tota-  not overlapping, extend practically over the whole lité de l'intervalle de temps allant jusqu'à l'impulsion  time interval up to the impulse suivante parmi les impulsions de neutrons répétitives.  next among repetitive neutron pulses. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé  9. Process according to claim 8, characterized en ce que les quatre, au moins,intervalles de temps conti-  in that the four, at least, continuous time intervals gus et ne se chevauchant pas ont approximativement des  that do not overlap have approximately durées égales.equal durations. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé  10. Process according to claim 8, characterized en ce que les quatre, au moinsintervalles de temps conti-  in that the four, at least continuous time intervals gus et ne se chevauchant pas ont des durées respectives qui croissent successivement par rapport à l'intervalle de temps  gus and do not overlap have respective durations that grow successively with respect to the time interval précédent.previous.
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