JP2020510193A - マルチ・ケーシング・ウェルボア環境の中の材料の方位角方向の分布の検出の分解能を改善すること - Google Patents
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Abstract
ケーシング無しの、シングル・ケーシングの、デュアル・ケーシングの、および、複数ケーシングのウェルボア環境の中のおよびそれを取り囲む材料体積の密度の測定のためのＸ線ベースの評価ツールが提供され、ツールは、少なくとも、ゾンデ・セクションを含む内部長さであって、前記ゾンデ・セクションは、Ｘ線供給源と；放射線測定検出器のための放射線シールドと；複数のゾンデ依存性の電子機器とをさらに含む、内部長さを含み、ツールは、ボアホールを取り囲むフォーメーションを照射するためにＸ線を使用し、幾何学形状、移動、および複数の出力供給源ビームは、移動可能なコリメートされたシールド付きのスリーブによって選択され、複数の検出器が、セメント・アニュラスの密度、および、その中の密度の任意の変動を直接的に測定するために使用される。さまざまな電磁放射線検出器、シールド、および、実用的な内部構成およびサブシステム、ならびに、それを使用する方法も提供される。
Description
本発明は、概して、材料の方位角方向の分布の検出の分解能を改善するための方法および手段に関し、また、具体的であるが非限定的な実施形態では、マルチ・ケーシング・ウェルボア環境の中の材料の方位角方向の分布の検出の分解能を改善するための方法および手段に関する。
油およびガス産業において、複数のケーシングを通してセメント品質を正確に測定すること、および、アニュラスの状態を決定することは、最高に重要なことである。産業は、現在、シングル・ケーシング・ストリングの後ろの液圧シールを検証するさまざまな方法を用いている。典型的に、超音波ツールが、ウェルの中を走らせられ、セメントがケーシングの外側に結合されているかどうかを決定し、それによって、ケーシングとフォーメーションとの間のアニュラス、または、ケーシングと外側ケーシングとの間のアニュラスの中のセメントの存在を示す。最終的に、リーク・オフ圧力テストが、ゾーナル・アイソレーションの実現を保証する。正しく働くために、超音波ツールは、ケーシング品質、ケーシングとアニュラスの中の材料との間の結合、および、アニュラスの中の材料の機械的な特性に依存する。加えて、超音波ツールは、アニュラスの中の材料を単一の等方性および均質性の体積として扱い、この理想からの任意の実際の偏差は、測定の不正確性につながる。
現在のツールは、最も内側のケーシングのセメント結合に関する情報を提供するが、セメントまたは環状の材料の中へのさまざまな深さを区別することができない。これは、セメント−フォーメーション境界部において、セメント自身の中において、または、ケーシングと外側ケーシングとの間において、流体移行経路が存在する可能性につながり、それによって、ゾーナル・アイソレーションの喪失につながる。
ゾーナル・アイソレーションおよびウェル完全性を危険にさらす流体−経路が存在しないことを保証するために、セメントフォーメーション境界部までの環状の領域の中の異常の方位角方向の位置の決定を可能にする実現可能な技術は、現在のところない。加えて、内側ケーシングの直ぐ外側ではないアニュラスの中に位置付けされている異常の半径方向の位置の決定を可能にする実現可能な技術もない。
先行技術は、水ウェル、油ウェル、またはガス・ウェルのボアホールの中のまたはそれを取り囲む構造についての情報を検査または取得するために、Ｘ線または他の放射エネルギーを使用するさまざまな技法を教示しているが、いずれも、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ウェル環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料の中の異常の方位角方向の位置を正確に分析する方法を教示していない。加えて、いずれも、供給源および検出器アッセンブリが前記ケーシングに接触することを必要とするパッド付きのツールであるというよりもむしろ、ウェル・ケーシングと同心円状の集中化された（パッド無しの）ツールを含む手段によって、異常の方位角方向の位置を正確に分析する方法を教示していない。
たとえば、Ｙｏｕｍａｎｓによる米国特許第３，５６４，２５１号明細書は、方位角方向にスキャニングコリメートされたＸ線ビームを使用して、検出器において減衰された信号を作り出し、Ｘ線キャリパーとして効果的に具現化されている、ツールを直ぐに取り囲むケーシングの内側またはボアホール表面のスパイラル形態のログを作り出すことを教示している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してそのようなものを実現する手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。
Ｔｅａｇｕｅらによる米国特許第７，６７５，０２９号明細書は、２次元のイメージング技法を参照して、ボアホールの内側の任意の水平方向の表面からのＸ線後方散乱された光子を測定する装置を教示している。
Ｗｒａｉｇｈｔによる米国特許第７，６３４，０５９号明細書は、半径方向にボアホールの内側を見る技術的な可能性なしに、ボアホールの内側の内側表面の２次元のＸ線イメージを測定する装置を提供している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してこれらのイメージを実現するための手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。
Ｔｅａｇｕｅによる米国特許第８，４８１，９１９号明細書は、放射性同位体を使用することなく、ボアホールの中にコンプトン・スペクトル放射線を作り出す方法を教示しており、また、装置の内部に据え付けられている固定された供給源の周りの回転式コリメーターをさらに説明しているが、コリメーターを備えたソリッド・ステート検出器を有していない。それは、パノラマ式のＸ線放射線の生産を可能にするために、円錐形状のおよび半径方向に対称的なアノード配置を使用することをさらに教示している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してそのようなものを実現する手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。この文献は、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のパッド無しの（すなわち、同心円状の）ツーリング技法を教示していない。
Ｓｍａａｒｄｙｋによる米国特許出願公開第２０１３／０，００９，０４９号明細書は、ボアホールの内側層からの後方散乱されたＸ線の測定を可能にする装置を提供している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してそのようなものを実現する手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。
Ｓｈｅｄｌｏｃｋによる米国特許第８，１３８，４７１号明細書は、ボアホール・ケーシングおよびパイプラインの内側表面のみのイメージングを可能にする、Ｘ線供給源、回転可能なＸ線ビーム・コリメーター、およびソリッド・ステート放射線検出器に基づく、スキャニング−ビーム装置を提供している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してそのようなものを実現する手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。
Ｂａｙｌｅｓｓによる米国特許第５，３２６，９７０号明細書は、線形加速器ベースのＸ線供給源によって、ボアホール・ケーシングの内側表面からの後方散乱されたＸ線を測定するツールを提供している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通して散乱を測定する手段または方法を教示しておらず、したがって、前記ケーシングの後ろの信号とセメントなどのような環状の材料の信号との間を区別することができない。
Ｔｅａｇｕｅによる米国特許第７，７０５，２９４号明細書は、ボアホールを通る装置の移動を通して投入される不足しているセグメント・データによって、選択された半径方向へのボアホールの内側層からの後方散乱されたＸ線を測定する装置を提供している。装置は、ウェルまたはボアホールの２次元の再構築のためのデータ発生を可能にする。しかし、この文献は、必要とされる幾何学形状とは対照的に、後方散乱された光子が生じた深さを決定するために照射しているＸ線ビームの方向だけを教示している。
Ｈｏｒｎｂｙによる米国特許第５，０８１，６１１号明細書は、単一の超音波トランスデューサーおよび複数のレシーバー（それは、ツールの一次軸線に沿って分配されている）を使用して、ボアホールに沿って長手方向に地球フォーメーションの音響物理的なパラメーターを決定するための逆投影を教示している。
Ｈｉｌｌｉｓによる米国特許第６，７２５，１６１号明細書は、トランスミッターとレシーバーとの間の地質学的な材料に関する構造的情報を決定する目的によって、ボアホールの中にトランスミッターを設置し、地球の表面の上にレシーバーを設置する方法、または、ボアホールの中にレシーバーを設置し、地球の表面の上にトランスミッターを設置する方法を教示している。
Ｓｉｄｄｉｑｕｉによる米国特許第６，８７６，７２１号明細書は、コア・サンプルからとられた情報とボアホール密度ログからの情報とを相関付ける方法を教示している。コア・サンプル情報は、コア・サンプルのＣＴスキャンから導出され、それによって、Ｘ線供給源および検出器は、サンプルの外側に位置付けされており、したがって、外側から中を見る配置として構成されている。ＣＴスキャンからのさまざまな種類の情報、たとえば、その嵩密度などが、ログ情報と比較され、また、ログ情報と相関付けられる。
Ｆｌａｕｍによる米国特許第４，４６４，５６９号明細書は、中性子分光法ロギング・ツールによる地球フォーメーションの中性子照射の後に地球フォーメーションから生じる検出された中性子捕獲ガンマ放射線を処理することによって、ウェル・ボアホールを取り囲む地球フォーメーションの元素組成を決定する方法を特許請求している。
Ｓｅｅｍａｎによる米国特許第４，４３３，２４０号明細書は、フォーメーションの岩からの自然放射線を検出するボアホール・ロギング・ツールを提示しており、また、強度対深さのプロット・フォーマットの表現に関する前記情報をロギングする。
Ｔｕｒｃｏｔｔｅによる米国特許第３，９７６，８７９号明細書は、ボアホールを取り囲むフォーメーションからの後方散乱された放射線を検出および記録するために、パルス状の電磁エネルギーまたは光子供給源を使用するボアホール・ロギング・ツールを説明しており、また、強度対深さのプロット・フォーマットでのその特徴的な情報を表している。
Ｗｉｌｓｏｎらによる米国特許第９，０１２，８３６号明細書は、ワイヤーライン環境の中の方位角方向の中性子ポロシティー・イメージを生成させるための方法および手段を説明している。米国特許第８，６６４，５８７号明細書と同様に、この文献は、入射する中性子およびガンマに対する方向性を推論するための減衰材の中に遮蔽された複数の方位角方向に配置された検出器へと中性子検出器を細分化することによって、ポスト・フラッキング・ログのオペレーターの解釈を支援するワイヤーライン・ツールの中に実装される方位角方向に静的な検出器の配置を議論している。
Ｍａｎｅｎｔｅらによる米国特許第４，８８３，９５６号明細書は、ボアホールを通る移動に適合された装置を使用して、表面下の地球フォーメーションを調査するための方法を提供している。測定されることとなる１つまたは複数のフォーメーション特質に依存して、装置は、ガンマ線、Ｘ線、または中性子などのような、透過性放射線によって、フォーメーションを照射するための自然または人工の放射線源を含む。シンチレーターは、検出される放射線に応答して、光を作り出し、次いで、放射線の少なくとも１つの特質を表す信号を発生および記録する。
Ｐｌｕｍｂによる米国特許第６，０７８，８６７号明細書は、ボアホールの３次元のグラフィッカル表現を発生させるための方法であって、その方法は、ボアホールに関するキャリパー・データを受け取るステップと、キャリパー・データからボアホールの３次元のワイヤー・メッシュ・モデルを発生させるステップと、ボアホール形態、ルゴシティーおよび／または岩質のいずれかに基づいて、キャリパー・データから３次元のワイヤー・メッシュ・モデルをカラー・マッピングするステップとを含む、方法を特許請求している。
Ｔｉｔｔｌｅによる米国特許第３，３２１，６２７号明細書は、密度対深さのプロット・フォーマットで表された、ボアホールの外側のフォーメーションの密度を決定するために、コリメートされた検出器およびコリメートされたガンマ線供給源のシステムを教示している。しかし、この文献は、単一のまたは複数のウェル・ケーシングのスチール壁部を通してそのようなものを実現する手段または方法を教示していない。
ケーシング無しの、シングル・ケーシングの、デュアル・ケーシングの、および、複数ケーシングのウェルボア環境の中のおよびそれを取り囲む材料体積の密度の測定のためのＸ線ベースの評価ツールが提供され、ツールは、少なくとも、ゾンデ・セクションを含む内部長さであって、前記ゾンデ・セクションは、Ｘ線供給源と；放射線測定検出器のための放射線シールドと；複数のゾンデ依存性の電子機器とをさらに含む、内部長さを含み、ツールは、ボアホールを取り囲むフォーメーションを照射するためにＸ線を使用し、幾何学形状、移動、および複数の出力供給源ビームは、移動可能なコリメートされたシールド付きのスリーブによって選択され、複数の検出器が、セメント・アニュラスの密度、および、その中の密度の任意の変動を直接的に測定するために使用される。さまざまな電磁放射線検出器、シールド、および、実用的な内部構成およびサブシステム、ならびに、それを使用する方法も提供される。
本発明は、ウェル・ケーシングと直接的な物理的接触をすることを必要としないパッケージの中の（すなわち、パッド無しの）、ウェルボアを取り囲む材料の密度の分解能および決定を改善するための方法および手段を含む。本明細書で説明されている方法および手段は、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のボアホールを取り囲む環状の材料の中の密度変動を検出するための、Ｘ線供給源（パッド無しの同心円状に位置付けされたボアホール・ロギング・ツールの中に位置付けされている）の周りに円筒形状に位置付けされているコリメーターの作動式組み合わせを使用することを含む。
コリメーターの作動は、固定式コリメーター・モードと作動式コリメーター・モードとの間でオペレーターが選ぶことを可能にし、固定式コリメーター・モードでは、出力は、複数のＸ線ビームの方位角方向のアレイであり、作動式コリメーター・モードでは、単一のまたは複数の個々の方位角方向に配置されたＸ線ビームが、コリメーターのうちの１つの回転を通して方位角方向にスキャンする。加えて、前記作動は、オペレーターがさらなる非回転式のモードを選択することを可能にし、さらなる非回転式のモードでは、コリメーター・スリーブが、ツールの主軸線に対するＸ線ビーム出力のさまざまな角度または偏角の間で切り替わる。
例示的な方法は、油およびガス産業の中で使用されている放射線物理学ならびにセメントおよびケーシング測定のための新しい用途と組み合わせられる公知のおよび新しい技術を含む。例示的な方法は、水ウェル、油ウェル、またはガス・ウェルの中で使用するための方法を実践するために使用される手段によってさらに具現化されている。この例示的な方法は、セメントで固められたシングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのウェルボア環境の中の、セメント完全性、ゾーナル・アイソレーション、およびウェル完全性の監視および決定に利益を与える。
ここで添付の図を参照すると、図１は、ワイヤーライン輸送［１０２、１０３］によってボアホール［１０５］の中へ展開されるＸ線ベースのセメント評価ツール［１０１］を図示しており、セメントで固められたアニュラス［１０４］の密度が、ツール［１０１］によって測定される。
図２は、方位角方向の複数の検出器［２０２、２０３］を図示しており、それは、選択的にサンプリングされており［２０２］、それらの出力が、具体的には、方位角方向に回転する単一のＸ線ビーム［２０１］と、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料との相互作用によって受信される信号に関係するようになっている。
図３は、方位角方向の複数の検出器を図示しており、それは、選択的にサンプリングされており［３０２］、それらの出力が、具体的には、方位角方向に回転する複数のＸ線ビーム［３０１］と、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料との相互作用によって受信される信号に関係するようになっている。ここでの利益は、所与の軸線方向のロギング速度に関して、データ収集レートを２倍にすることであるということとなる。結果は、ダブル・ヘリカル・ログになることとなる。
図４は、ツール・ハウジング［４０７］の中に位置付けされているＸ線供給源および検出器［４１０］を図示している。ツールは、流体［４０６］が充填されたケースド・ボアホールの中に位置付けされている。第１のケーシング［４０５］は、セメント［４０４］が充填されたアニュラスによって、第２のケーシング［４０３］に結合されている。第２のケーシング［４０３］は、第２のセメント［４０２］が充填されたアニュラスによって、フォーメーション［４０１］に結合されている。回転式コリメーター［４０９］は、Ｘ線ビーム［４０８］の方位角方向のスイープを結果として生じさせ、それは、ウェルボアを取り囲む環状の材料［４０１、４０２、４０３、４０４、４０５］の中の密度変動の方位角方向の場所の離散的な解像力の増加を許容する。複数の軸線方向固定式のコリメート検出器セット［４１０］が、ケーシング［４０３、４０５］および環状の材料［４０１、４０２、４０４、４０６］とビーム［４０８］の相互作用から結果として生じる多重散乱信号を測定するために使用され得る。
図５は、さまざまなＸ線ビーム出力モードを選択するために作動させられるコリメーター・スリーブ［５０５、５０７］を図示している。１つの実施形態では、非回転式の複数の方位角方向に位置付けされたＸ線ビーム［５０４］が、シールド付きのコリメーター・スリーブ［５０５］を作動させることによって、および、別の同軸のシールド付きのコリメーター・スリーブ［５０１］を静止した状態に維持することによって選択される。これは、供給源［５０２］と供給源コリメーター・ウィンドウ［５０３］との間の特定のコリメーション配置を可能にする、シールド［５０１、５０５］の選択可能な配置を結果として生じさせる。別の実施形態では、シングル・エレメントまたはマルチ・エレメントの方位角方向に回転するビーム［５０８］が、シールド付きのコリメーター・スリーブ［５０５］を作動させることによって、および、別の同軸のシールド付きのコリメーター・スリーブ［５０７］を回転させることによって選択される。これは、供給源［５０２］と供給源コリメーター・ウィンドウ［５０６］との間の特定のコリメーション配置を可能にする、シールド［５０５、５０７］の選択可能な配置を結果として生じさせ、方位角方向に回転する単一のまたは複数のＸ線ビームによって灯台効果を生み出す。
１つの実施形態では、Ｘ線ベースのセメント評価ツール［１０１］は、ワイヤーライン輸送［１０２、１０３］によってボアホール［１０５］の中へ展開されており、セメントで固められたアニュラス［１０４］の密度が、ツール［１０１］によって測定される。
さらなる実施形態では、円筒形状のコリメーターが、ボアホール・ロギング・ツールの圧力ハウジングの中に位置付けされているＸ線供給源出力に方向性を与える。Ｘ線供給源および検出器［４１０］は、ツール・ハウジング［４０７］の中に位置付けされている。ツールは、流体［４０６］が充填されたケースド・ボアホールの中に位置付けされている。第１のケーシング［４０５］は、セメント［４０４］が充填されたアニュラスによって、第２のケーシング［４０３］に結合されている。第２のケーシング［４０３］は、第２のセメント［４０２］が充填されたアニュラスによって、フォーメーション［４０１］に結合されている。回転式コリメーター［４０９］は、Ｘ線ビーム［４０８］の方位角方向のスイープを結果として生じさせ、それは、ウェルボアを取り囲む環状の材料［４０１、４０２、４０３、４０４、４０５］の中の密度変動の方位角方向の場所の離散的な解像力を増加させる。複数の軸線方向固定式のコリメート検出器セット［４１０］が、ケーシング［４０３、４０５］および環状の材料［４０１、４０２、４０４、４０６］とビーム［４０８］の相互作用から結果として生じる多重散乱信号を測定する。ボア・ツールの主軸線の周りに方位角方向に回転するＸ線ビームまたは複数のビームは、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料と相互作用し、前記散乱から結果として生じる入射光子を測定するように用いられる複数の固定された検出器の軸線方向のオフセットに応じて、単一散乱応答および多重散乱応答の両方を作り出す。
さらなる実施形態は、コリメーション・モードを切り替え、再構成のためにウェルからツールを除去することなく、ツールが、固定された出力モードと灯台の方位角方向へのスキャニング・モードとの間で変化するようになっている。コリメーター・スリーブは、さまざまなＸ線ビーム出力モードを選択するように作動する。好適な実施形態では、内側の非回転式コリメーターは、軸線方向に作動し、Ｘ線供給源出力が、外側の円筒形状コリメーターなしに、ビーム退出ウィンドウの方位角方向の配置に向けて方向付けられるようになっている。その配置は、非回転式の複数の方位角方向に位置付けされているＸ線ビームを作り出すように構成されている。モーターなどによって、内側スリーブが軸線方向に作動するとき、および、外側スリーブが回転するときに、結果として生じる配置は、シングル・エレメントまたはマルチ・エレメントの方位角方向に回転するビームを作り出す。さらなる実施形態では、外側の円筒形状コリメーターは、回転させられるのではなく、内側コリメーターが変調させられ、Ｘ線ビームの角度が、ツールの主軸線と比較したときに、異なる角度同士の間で変化するようになっており、それによって、符号化開口技法の手段が、半径方向の解像力を改善すること、および、ウェルボアの中のツールを取り囲む材料の密度変動の半径方向の位置決めを決定することを可能にする。コリメーター・スリーブ［５０５、５０７］は、さまざまなＸ線ビーム出力モードを選択するように動作する。１つの実施形態では、非回転式の複数の方位角方向に位置付けされたＸ線ビーム［５０４］が、シールド付きのコリメーター・スリーブ［５０５］を作動させることによって、および、別の同軸のシールド付きのコリメーター・スリーブ［５０１］を静止した状態に維持することによって選択され、これは、これは、供給源［５０２］と供給源コリメーター・ウィンドウ［５０３］との間の特定のコリメーション配置を可能にする、シールド［５０１、５０５］の選択可能な配置を結果として生じさせる。別の実施形態では、シングル・エレメントまたはマルチ・エレメントの方位角方向に回転するビーム［５０８］が、シールド付きのコリメーター・スリーブ［５０５］を作動させることによって、および、別の同軸のシールド付きのコリメーター・スリーブ［５０７］を回転させることによって選択され、これは、供給源［５０２］と供給源コリメーター・ウィンドウ［５０６］との間の特定のコリメーション配置を可能にする、シールド［５０５、５０７］の選択可能な配置を結果として生じさせ、方位角方向に回転する単一のまたは複数のＸ線ビームによって灯台効果を生み出す。
さらなる実施形態では、方位角方向に分配されたコリメート検出器の１つの軸線方向にオフセットされたセットがサンプリングされ得り、ウェルボアを取り囲む環状の材料とＸ線ビームとの相互作用に関係するカウントの数が、方位角方向に回転する特定のビームの相互作用に直接的に起因するようになっている。方位角方向の複数の検出器［２０２、２０３］は、選択的にサンプリングされ得り［２０２］、それらの出力が、具体的には、方位角方向に回転する単一のＸ線ビーム［２０１］と、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料との相互作用によって受信される信号に関係するようになっている。
さらなる実施形態では、方位角方向の複数の検出器は、選択的にサンプリングされ得り［３０２］、それらの出力が、具体的には、方位角方向に回転する複数のＸ線ビーム［３０１］と、シングル・ストリングまたはマルチ・ストリングのケースド・ホール環境の中のウェルボアを取り囲む環状の材料との相互作用によって受信される信号に関係するようになっている。たとえば、方位角方向に１８０度離れて位置する、方位角方向に回転する２つのＸ線ビーム［３０１］の配置では、利益は、所与の軸線方向のロギング速度に関して、データ収集レートを２倍にすることであるということとなる。結果は、ダブル・ヘリカル・ログになることとなる。さらなる例では、方位角方向に３６０／ｎ度離れて位置する、方位角方向に回転する「ｎ」個のＸ線ビーム［３０１］の配置では、利益は、所与の軸線方向のロギング速度に関してデータ収集レートをｎ倍に増加させることであるということとなる。結果は、「ｎ」個のツイストされたコンポーネントを有するヘリカル・ログになることとなる。
ウェルボアを取り囲む環状の材料とＸ線ビームとの相互作用の立体角の３次元の密度変動マップを再現する目的によって、その特定の方位角に関する信号または信号の組み合わせが、記録およびマッピングされ得る。Ｘ線ビームの方位角方向の位置／方向と位置的に相関付ける検出器サンプリング・グループのこの方法は、固定された検出器が、（入射光子の方位角方向の方向を区別することができるように）Ｘ線ビームとともに回転させられなければならない検出器の場所で使用され得るということを意味している。
１つの実施形態では、それぞれの方位角方向の平面から収集されたデータは、ツールの表面から外へ、かなりの距離まで、ボアホールを取り囲むフォーメーションの中へ延在する材料の２次元の密度マップ（たとえば、ピクセル）を生成させるために処理され、それによって、軸線方向の位置および半径方向の位置の関数として、材料に関する密度データのすべてを獲得する。さらなる実施形態では、それぞれの方位角から収集されたデータは、近隣の方位角と比較され、異常の方位角方向の位置を確認することが可能であり、２次元のマップが、軸線方向の位置、方位角方向の位置、および半径方向の位置の関数として、材料に関する密度データの３次元のマップ（ボクセル）の中へ融合され得るようになっている。
さらなる実施形態では、回転式の供給源コリメーターの結果として、検出器からのヘリカル方位角方向のデータ収集から収集されたデータは、ツールの表面から外へ、かなりの距離まで、ボアホールを取り囲むフォーメーションの中へ延在する材料の２次元の密度マップ（たとえば、ピクセル）を生成させるために処理され得り、それによって、軸線方向の位置および半径方向の位置の関数として、材料に関する密度データのすべてを獲得する。さらなる実施形態では、それぞれの「方位角」から収集されたデータは、近隣の方位角と比較され、異常の方位角方向の位置を確認することが可能であり、２次元のマップが、軸線方向の位置、方位角方向の位置、および半径方向の位置の関数として、材料に関する密度データの３次元のマップ（ボクセル）の中へ融合され得るようになっている。
さらなる実施形態では、すべての検出器は、エネルギー・スペクトルを測定するように構成されており、スペクトル情報が、改善された材料認識のために、ボアホールを取り囲む材料の分光分析を実施するために使用され得るようになっている。さらなる実施形態では、機械学習は、コロージョン、穴傷、亀裂、引っかき傷、および／またはスケールの付着などのような、重要な特徴を識別するために、ロギングされたデータのスペクトルの（光電子エネルギーまたは特性エネルギー）内容を自動的に分析する。さらなる実施形態では、機械学習は、同じツールによって作り出される履歴ログから結果として生じるデータを自動的に分析し、フォーメーションの破砕を実施するのに最適な場所より良好に決定する。
すべての実施形態は、従来の２Ｄログ（深さの関数として）として、ボクセル化された３次元の密度モデルとして、または、そのようなもののスライスまたはセクションとして、収集されたデータの表現を可能にする。代替的な実施形態では、機械学習は、データをさらに処理し、ニューラル・ネットワークが、信号異常を探すようにトレーニングされるようになっており、または、（キャリブレートされた）勾配の上に簡単なディスクリミネイターをセットすることによって、軸線方向にオフセットされた検出器グループ・データ収集同士の間の差を探すようにトレーニングされるようになっている。この技法は、供給源電圧変調（すなわち、感度関数を変化させること）と組み合わせられるときに、とりわけ強力になる。さらなる実施形態では、ツールは、ケースド・ウェルボアを取り囲むフォーメーションの中の、自然のまたは人工的のいずれかの破砕部の位置、分布、および体積を決定する。
さらなる実施形態では、ツール［１０１］は、サンド・スクリーン構造体を検査し、前記サンド・スクリーンの状態に関して、重要なフィードバックをオペレーターに提供する。さらなる実施形態では、ツール［１０１］は、グラベル・パックを検査し、グラベル・パックの配置、場所、および構造に関して、重要なフィードバックをオペレーターに提供する。
さらなる実施形態では、ツールは、ワイヤーラインによって輸送されるというよりもむしろ、掘削同時検層（ＬＷＤ）ストリングの中に位置付けされている。さらなる実施形態では、マッド・タービンが、ＬＷＤ用のツール［１０１］に動力を与える。さらなる実施形態では、バッテリーが、ＬＷＤ用のツールに動力を与える。
さらなる実施形態では、ＬＷＤ用のツールは、ウェルボアを取り囲むフォーメーションの中の、自然のまたは人工的のいずれかの破砕部の位置、分布、および体積を決定する。さらなる実施形態では、ＬＷＤ用のツールは、掘削装置のボトム・ホール・アッセンブリが、フォーメーション密度の方位角方向の分布を絶えず測定することによって、その所望の地質学的床の中に留まっているかどうかということを決定する。
さらなる実施形態では、ツール［１０１］は、中性子ポロシティー・ツール、自然ガンマ線ツール、および／またはアレイ誘導ツールなどのような、他の測定ツールと組み合わせる。
さらなる実施形態では、方位角方向にセグメント化された音響測定は、（たとえば、セメント結合を方位角方向に測定するなどのために）ツールの中へ一体化され、第１のケーシングへのセメント結合の品質が、追加的なツールまたはロギング・ランに対する必要性なしに確認され得るようになっている。
関連の例示的な方法は、方位角方向のアレイの中の検出器の数によって、および、ツールのロギング速度によって決定される解像力を有する、固定された軸線方向の（高速）ロギング・モードと、スパイラル・ログ・アプローチを許容する別のモードとの間の選択を可能にし、それによって、再構築を許容するためにボアホールからツールを除去することを必要とすることなく、ツールの方位角方向の解像力を増加させる。そのような方法は、コリメーターの作動を可能にし、出力Ｘ線ビーム角度（ツールの主軸線と比較して）が変調し、単一のパスの中の調査のさまざまな深さに対する複数の感度のロギングを許容するようになっている。検出器システムが（回転方向に）固定され得るので、検出器シャーシーの回転を許容するのに必要な物理的な接続を構築する複雑性を取り扱う必要性が存在しない。
先述の明細書は、単なる例示目的のために提供されているに過ぎず、本発明のすべての考えられる態様を説明することを意図していない。本発明は、本明細書において、いくつかの例示的な実施形態を参照して詳細に示されて説明されてきたが、本説明に対する小さな変化、および、さまざまな他の修正、省略、および追加も、本発明の精神または範囲から逸脱することなく行われ得るということを、当業者は認識することとなる。
Claims (22)
- ケーシング無しの、シングル・ケーシングの、デュアル・ケーシングの、および、複数ケーシングのウェルボア環境の中のおよびそれを取り囲む材料体積の密度の測定のためのＸ線ベースの評価ツールであって、前記ツールは、
ゾンデ・セクションを含む内部長さであって、前記ゾンデ・セクションは、Ｘ線供給源と；放射線測定検出器のための放射線シールドと；複数のゾンデ依存性の電子機器とをさらに含む、内部長さを含み、
前記ツールは、ボアホールを取り囲む前記フォーメーションを照射するためにＸ線を使用し、幾何学形状、移動、および複数の出力供給源ビームは、移動可能なコリメートされたシールド付きのスリーブによって選択され、複数の検出器が、セメント・アニュラスの密度、および、その中の密度の任意の変動を直接的に測定するために使用される、ツール。 - 前記ツールは、検出器をさらに含み、前記検出器は、ケーシング・スタンドオフを測定するために使用され、他の検出器応答が、ツール・スタンドオフおよびセントラリゼーションに関して補償され得るようになっている、請求項１に記載のツール。
- 前記シールドは、タングステンをさらに含む、請求項１に記載のツール。
- 前記ツールは、スルー・ワイヤリングを許容するように構成されている、請求項１に記載のツール。
- 複数の基準検出器が、前記Ｘ線供給源の出力を監視するために使用される、請求項１に記載のツール。
- 最短軸線方向オフセット検出器が、入射光子をエネルギー分類に分配するように構成されており、光電的測定が行われ得るようになっている、請求項１に記載のツール。
- 前記Ｘ線供給源コリメーション角度は、前記供給源−シールドの中のコリメートされたビーム経路の作動選択を通して修正され、最適な検出器軸線方向オフセットを修正し、応答感度関数の生成を支援することが可能である、請求項１に記載のツール。
- 前記ツールは、中性子ポロシティー・ツール、自然ガンマ線ツール、および／またはアレイ誘導ツールなどのような、他の測定ツールと組み合わせ可能であることとなる、請求項１に記載のツール。
- 方位角方向にセグメント化された音響測定が、前記ツールの中へ一体化され得る、請求項１に記載のツール。
- 前記ツールは、ケースド・ウェルボアを取り囲む前記フォーメーションの中の、自然のまたは人工的のいずれかの破砕部の位置、分布、および体積を決定するために使用される、請求項１に記載のツール。
- 前記ツールは、掘削同時検層アッセンブリの中へ一体化される、請求項１に記載のツール。
- 前記ツールは、マッド・タービン発電機によって動力を与えられる、請求項１１に記載のツール。
- 前記ツールは、バッテリーによって動力を与えられる、請求項１１に記載のツール。
- 前記ツールは、検出器をさらに含み、前記検出器は、ケーシング・スタンドオフを測定するために使用され、他の検出器応答が、ツール・スタンドオフおよびセントラリゼーションに関して補償され得るようになっている、請求項１に記載のツール。
- 前記シールドは、タングステンをさらに含む、請求項１１に記載のツール。
- 前記ツールは、スルー・ワイヤリングを許容するように構成されている、請求項１１に記載のツール。
- 複数の基準検出器が、前記Ｘ線供給源の出力を監視するために使用される、請求項１１に記載のツール。
- 最短軸線方向オフセット検出器は、入射光子をエネルギー分類に分配するように構成されており、光電的測定が行われ得るようになっている、請求項１１に記載のツール。
- 前記Ｘ線供給源エネルギーは、最適な検出器軸線方向オフセットを修正するために変調させられ、応答感度関数の生成を支援する、請求項１１に記載のツール。
- 前記ツールは、中性子ポロシティー・ツール、自然ガンマ線ツール、および／またはアレイ誘導ツールなどのような、他の測定ツールと組み合わせ可能であることとなる、請求項１１に記載のツール。
- 方位角方向にセグメント化された音響測定が、前記ツールの中へ一体化され得る、請求項１１に記載のツール。
- 前記ツールは、ケースド・ウェルボアを取り囲む前記フォーメーションの中の、自然のまたは人工的のいずれかの破砕部の位置、分布、および体積を決定するために使用される、請求項１１に記載のツール。
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