JP2020517930A - 放射線分解能を用いた掘削抗における累層の近接場感度及びセメント孔隙率測定 - Google Patents

Abstract

電子中性子管に電圧及びパルスを与えるのに使用される電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールが提供され、中性子発生器装置は、少なくとも１つの真空管、少なくとも１つイオン・ターゲット、少なくとも１つの無線周波数空洞、少なくとも１つの高電圧発生器、少なくとも２つの中性子検出器、少なくとも１つのパルサー回路、及び少なくとも１つの制御回路を含む。電子中性子管に電圧及びパルスを与える、電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールを制御する方法は、少なくとも、双極性中性子管を、２つの別個の中性子反応をもたらすように制御することと、制御回路を使用して、パルサー回路の出力を修正することと、複数の中性子検出器を使用して、累層応答ずれを決定することと、を含む。

Description

本発明は、放射線分解能を用いた掘削抗における累層の近接場感度及びセメント孔隙率に概して関し、特定ではあるか非限定的な実施例において、ツールの長さ又は直径を劇的に増加させることなしに、中性子孔隙率の掘削抗検層における使用のために、ジュウテリウム・トリチウム・パルス式中性子発生器の出力を実質的に増加させる方法及び手段に関し、又は、それにより、持続不可能レベルまで電力消費を増加させるか、又は発生器管の寿命を低減させる。

Ｆ．Ｍ．Ｐｅｎｎｉｎｇが、軸方向に配向した磁場のイオン源、核反応生成ターゲット、及び１つ又は複数の加速電極を有する、電磁連通に配置されたカソード及びアノードを含む低圧ジュウテリウム充填エンベロープから成る、中性子発生器を特許文献１に開示して以来、公開されたさらなる制御機構及び改良を開示している様々な他の参考文献が出版されてきた。しかし、当該技術の大多数は、「Ｐｅｎｎｉｎｇ」イオン源の使用に左右され、また、ダウンホールの油及びガス井の中性子検層のための様々な中性子発生器管において広範囲に使用されてきた。

最も広く使用されるイオン源は、強固で、冷カソード及びその結果として長い動作寿命を有し、１０Ａ／トルの程度の、低圧で相当な放電電流を生じさせ、２０％〜４０％の高い引出し効率を有し、且つ、小さな物理的寸法を有する、という利点を有するＰｅｎｎｉｎｇタイプである。このタイプの源は、排出部の内部においてイオン・フロー密度のかなりの横方向不均一性をもたらす、電離箱の軸に平行に、また場と源との共通軸に沿って起こる抽出レベルで、約１０００ガウスの磁場を必要とする。

中性子発生器管は、低圧下でジュウテリウム及びトリチウムのガス混合物を含む封管として概して構築され、そこからイオン源は、閉じ込められたイオン化ガスを形成する。放射（又は、引出し）口は、加速（及び引出し）電極がレンダーリングされる間、ターゲット電極上に軸方向にイオン・ビーム発射することが可能である、カソードに提供される。

融合ジュウテリウムトリチウム反応、^３Ｈ＋^２Ｈ→^４Ｈｅ＋ｎは、１４ＭｅＶの中性子を供給し、比較的低イオン・エネルギー・レベルで、その大きな効率的断面のために、最も広く使用される。しかし、どんな反応が使用されても、ビームを通過する単位電荷当たりに得られた中性子の数は、高い密度のターゲットそれ自体へ向けたイオンのエネルギーが増加するのに比例して、めったに２５０ｋＶを超えない高電位によって給電される現在利用可能な封管において得られたイオン・エネルギーを超えた坑井まで、必ず増加する。ほとんどすべての掘削抗の中性子孔隙率検層作業において、典型的な必要に応じて、小さな直径８．５７ｃｍ（３ ３／８”）又は４．２８ｃｍ（１ １１／１６”）の圧力ハウジングの限界内で、大きな電位を作り且つ制御することに関する問題のために、反応は最大９０ｋＶに制限される。２ＭｅＶの中性子を供給する、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応は、近接場測定のための使用するものと考えられ、この場合、掘削作業及び廃坑作業の間中に坑井完全性評価のために、掘削抗を取り囲むセメント構造の中性子孔隙率などの、調査深度は著しく小さいことが必要である。しかし、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応は通常、１６０ｋＶの超過で管電位に左右され、これは、適切な絶縁体の電気絶縁破壊強度を考えると、ツール・ハウジングの前述の幾何学的拘束に関する問題である。

イオン衝撃によるターゲットの侵食は、中性子発生器管の動作寿命を統御する主要な拘束の中で最も決定的要因の一つである。侵食は一方で、ターゲットの化学組成及び構造の関数であり、他方で、入射イオンのエネルギー及び衝突面上のそれらの密度分布プロフィールの関数である。ほとんどの場合、ターゲットは、水素化物（チタニウム、スカンジウム、ジルコニウム、エルビウムなど）を形成すること、且つその機械的強度の容認できない撹乱なしに、かなりの量の水素を結合並びに解放することが可能な材料から形成され、また、総量限度は、ターゲットの温度及び管の中の水素圧の関数である。使用されたターゲット材料は、薄層形式に置かれ、その厚さは、その支持物上の層の付着問題によって制限される。ターゲットの侵食を減速させる手段は、例えば、拡散障壁によって互いから遮断された同一層のスーパーインポーズ法から活性吸収層を形成することにある。それぞれの活性層の厚さは、ターゲットに衝突することになるジュウテリウム・イオンの侵入深さの程度である。ターゲットを保護する、したがって、管の動作寿命を増加させる、１つの方法は、衝突面上のその密度分布プロフィールを改良するような方法でイオン・ビームに影響を及ぼすことである。一定の中性子放射をもたらす、一定であるターゲット上の総イオン・フローで、この改良は、可能な限り一定であるイオン衝撃を受けたターゲットの全面にわたるイオン密度分布という結果になる。しかし、現代の中性子発生器管を制限し続ける問題は、管のターゲット面からの熱エネルギーの除去である。ターゲットに衝突し、且つ所望の核反応を含む、イオン・ビームのエネルギーは、強烈過ぎる場合、高温スパッタリング及びターゲットの熱破損、したがって、中性子発生器管の破損という結果になることが知られている。結果として、ほとんどの現代の中性子発生器管は、８０〜１００ｋｅＶの管電位、及び、３０〜５０μＡのビーム電流に制限されている。結果として生じる出力中性子（１４ＭｅＶ）の数は、秒当たり５×１０^７〜１×１０^８中性子の範囲にある。

標準的な中性子孔隙率測定は、０〜６０孔隙率単位（ｐ．ｕ．：ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｕｎｉｔ）の範囲で機能し、ここで、１００％ｐ．ｕ．は、ツールを取り囲む水の単純な無限大体積としてみなされる。測定のために必要な標準的な精度は、１０ｐ．ｕ．より小さい測定に対して±０．５％、１０ｐ．ｕ．〜３０ｐ．ｕ．の範囲の測定に対して±７％、３０ｐ．ｕ．〜６０ｐ．ｕ．の測定範囲においては±１０％である。統計学的要求の結果として、これらの精度に対して合致又は改良することは、検出信号に大きく左右され、さらにそれだけ、発生器の出力中性子速度に大きく左右され、最大の検層速度は、時間当たり５４８．６４ｍ（１８００ｆｅｅｔ）に制限される。時間当たり１０９７．２８ｍ（３６００ｆｅｅｔ）の検層速度は、達成可能であるが、測定の精度の欠点がある。

管の寿命を低減させずに高電位を増加させることなく、管の有効出力を２倍にするのに使用され得る実用的な方法又は手段の先行技術の教示はなく、測定の分解能に対する別個の放射線構成要素が決定されることができるような（すなわち、「１」以上の放射線分解能）、近接場及び遠方場の物理的現象を測定する方法又は手段の教示もない。さらに、作業中の様々な核融合物理タイプ間で選択的に切り替える方法又は手段を教示する既知技術もない。さらに、作業中の様々な核融合物理タイプ間で交互に繰り返す方法又は手段を教示する既知技術もない。

Ｐｅｎｎｉｎｇによる特許文献１は、圧力が同じである複数の相互接続された部分を有する電気放電管を開示する。イオンは、１つの部分で起こるグロー放電において生じ、別の部分で加速され、核反応を生じさせる最終的な化合物を含む、衝突盤に最後に衝突する。

Ｆｒｅｎｔｒｏｐによる特許文献２は、永久磁石を開示し、これは、残留磁気の不可逆的損失が起こる温度まで、但し、材料の効果がさらなる特別な加熱処理なしにすべての残留磁気を実質的に低減又は除去する温度未満に、強磁性材料を加熱することによって空気調整において使用するためにガス放出される。次に、磁石の過熱表面から放出されたガスは排除される。永久磁石の特性は、この加熱処理によって破壊されず、その後の実質的強度の磁場は、ガス放出された材料を磁化することによって生じる。開示の特定の実施例は、磁場とイオン源電極の両方を提供するように、中空円筒イオン源磁石が小さな中性子発生器の外被内に置かれることを可能にする。次に、組み立てられた発生器は、ガス放出され、密封される。その後の磁化は、電極が、イオン発生のために必要とされる高強度磁場を生じさせることを可能にする。

Ｅｔｈｅｒｉｄｇｅによる特許文献３は、イオン化可能ガスを含む密封されたハウジング、及び、Ｐｅｎｎｉｎｇイオン源のリング・アノード並びにターゲット・カソードを備える中性子発生システムを開示する。ハウジングは、リング・アノード及びターゲット・カソードに対して軸方向に向けられた凹部が設けられ、ハウジングのガス抜き及び密封が、永久磁石がない場合に行われ得るように、着脱式サマリウム／コバルト磁石を収めるように改造される。

Ｂｅｒｎａｒｄｅｔによる特許文献４は、少なくとも１つのアノードを有するイオン源、少なくとも１つの引出し口を有する少なくとも１つのカソード、及び、中性子の放射をもたらす反応をそこで生成するためにターゲットにイオン源から少なくとも１つのイオン・ビームを投射するように配置された加速器電極を含む、中性子発生器管を開示する。イオン源は、回転運動の第１の表面の少なくとも一部に配置され、そのような表面から放射状外方向にイオンの放射を生じさせるように、構成される。加速器電極は、前述の第１の表面を取り囲む回転運動の第２の表面の少なくとも一部に配置され、そのターゲットは、前述の第２の表面を取り囲む回転運動の第３の表面の少なくとも一部に配置される。増加した中性子束は、所与サイズの発生器管に対して達成され、所与の中性子束に対して、著しく減少したイオン衝撃密度は、ターゲットで生成され、それで延長したターゲット寿命を達成する。

Ｔｅａｇｕｅによる特許文献５は、油層検層において化学物質源を取り換える目的のために双極性又は単極性のＸ線管のいずれかを制御するために、ＤＣ基準を連続的に上げ、且つ高電位場制御面を作ることによって、電力必要性を作り且つ制御する方法及び手段を教示する。Ｔｅａｇｕｅは、フィルタを硬化し、且つ源上の灯台視準を回転させる可動／操作可能ビーム、及び、ダウンホールＸ線発生器における電気絶縁体のようなＳＦ６を含むガス絶縁体の使用も教示する。

Ｇｕｏなどによる特許文献６は、地下坑井構造の様々な性質を評価するのに使用され得る、中性子活性化測定技法を開示する。実例的な実装では、検層ツールは、中性子源によって生成された中性子が坑井構造の方に向けられるように、坑井内に位置付けられ得る。中性子に応じて、坑井構造はガンマ線を放出する。ガンマ線の一部は、ガンマ線検出器によって検出され得る。中性子活性化に対する坑井構造の反応を増進するために、坑井構造は、１つ又は複数のドーピング材料を含む材料から構成され得る。

最後に、Ｐｅｒｋｉｎｓによる特許文献７は、少なくとも３つの抽出器電極を含む、中性子照射発生器を開示し、その少なくとも３つの抽出器電極のイオン源上流では、少なくとも３つの抽出器電極に向かって下流方向でイオンを放出する。少なくとも３つの抽出器電極のターゲット下流が存在する。少なくとも３つの抽出器電極は、独立して選択可能な電位を有し、その独立して選択可能な電位によって、ターゲットの様々な長手方向領域及び横方向領域への、イオンから形成されたイオン・ビームの方向付けを可能にする。

米国特許第２，２１１，６６８号明細書 米国特許第３，５４６，５１２号明細書 米国特許第４，９９６，０１７号明細書 米国特許第５，２１５，７０３号明細書 米国特許第８，４８１，９１９号明細書 米国特許第９，５７５，２０６号明細書 米国特許第９，４７２，３７０号明細書

坑井環境における並設ターゲット面からの２つの中性子反応平面の出力であるように、電子中性子管に電圧及びパルスを与えるのに使用される電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールが提供され、中性子発生器装置は、少なくとも１つの真空管と、少なくとも１つのイオン・ターゲットと、少なくとも１つの無線周波数空洞と、少なくとも１つの高電圧発生器と、少なくとも２つの中性子検出器と、少なくとも１つのパルサー回路と、少なくとも１つの制御回路と、を含む。

電子中性子管に電圧及びパルスを与える、電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールを制御し、それにより、２つの別個の中性子エネルギーの生成が孔隙率の放射線弁別をもたらすことを可能にする方法も提供され、その方法は、少なくとも、双極性中性子管を、２つの別個の中性子反応をもたらすように制御することと、制御回路を使用して、パルサー回路の出力を修正することと、複数の中性子検出器を使用して、累層応答ずれを決定することと、を含む。

ケーシングが互いに、また累層にセメントで固定されている、ケース入り掘削坑内に位置するダウンホールツールハウジングを示す図であり、この実例では、２つの球体は、高い中性子エネルギーと低い中性子エネルギーとの調査深度における差を示す。 典型的なパルス状中性子管の概略配置を示す図である。 ダウンホールツールハウジングの外径を変えることなく、２つの高電圧発生器を組み合わせて、より高い管電圧を生み出す能力を示す、双極性パルス状中性子管の一実施例を示す図である。 ２つの管を組み合わせて、共通ターゲット電極で１つのまとまりにする能力を示す、単極性パルス状中性子管の一実施例を示す図である。さらに、単一の発生器を使用しつつ単一のターゲット面の出力を効果的に２倍にできることを示す。 共通ターゲットを有する単極管又は管対のいずれかを制御するのに使用され得るパルシング・スキームの２つの実施例を示す図である。この図は、さらに、パルス・スキームの選択を通して、共通ターゲットへの中性子バースト・エネルギーを選択する能力を示す。 それぞれの管が異なる管電圧を発生させることができる、２つの管を組み合わせて共通ターゲット電極で１つのまとまりにする能力を示す、双極性パルス状中性子管の一実施例を示す図である。この図は、さらに、２つのパルサー及び無線周波数空洞の使用を通して、どちらかの管を選択し、したがって、どちらかのエネルギー中性子が共通のつなげられたターゲットによって発せられる可能性がある能力を示す。

本明細書に記載の方法及び手段は、掘削坑の環境内で、ただ１つのリアクタンス平面を維持しながら、パルス状中性子発生器に、それらの出力を大幅に上げ、出力中性子エネルギー間で素早く切り替えを行うことを可能にさせる。様々な中性子管幾何学的形状、及びその中性子管に電力を供給する高電圧発生器用の制御機構が提供され、このツールは、少なくとも１つのパルス状中性子管、無線周波数空洞、高電圧発生器、及びその無線周波数空洞を選択的に切り替えるための電子パルシング・スキームを含む。

ここで添付の図を参照すると、図１は、坑井流体又は掘削流体（１０２）が満たされた坑井ケーシング（１０３）内に位置するダウンホール・ツール圧力ハウジング（１０１）内に位置する電子中性子源を示す。第１の坑井ケーシング（１０３）は、さらなるケーシング（１０５）にセメントで固定され（１０４）、さらなるケーシング（１０５）もまた、坑井累層（１０７）にセメントで固定されている（１０６）。生み出された中性子（１０８、１０９）のエネルギーは、測定の調査深度、またそれにより最適感度の検出器のずれを決定する。この実例では、ジュウテリウム−ジュウテリウム（ＤＤ）反応を通して生み出されたより低いエネルギーの中性子は、掘削坑（１０４）を直に取り囲むセメントなど、近接場領域（１０８）内の孔隙率変化に、より敏感である測定値をもたらすと考えられる。一方、ジュウテリウム−トリチウム（ＤＴ）反応によって生み出されたより高いエネルギーの中性子は、坑井の累層（１０７）及び外側のセメント詰めケーシング・アニュラス（１０６）などの近接外側場ゾーン（１０９）に敏感であると考えられる。ＤＤ測定とＤＴ測定との間の偏りは、孔隙率上昇（セメント内の流体チャネルによって予測され得る）が近接場ゾーン（１０８）であるか又は外側場ゾーン（１０９）であるかを示すのに使用され得る。

図２は、近空間（２０１）及び遠空間（２０２）の中性子検出器が、中性子管（２０３）と共に、ツール・ハウジング内の軸上に位置する、一時的な中性子孔隙率検層ツールの典型的な実例を示す。「補充液」電流（２０６）が、管（２０３）内の真空チャンバ内にジュウテリウム・ガスの生成を引き起こす。チャンバ内の無線周波数（ＲＦ）空洞は、高電圧発生器（２０４）によって電力が供給される負極格子に向かって、ターゲット上に加速される正帯電重陽子に、ジュウテリウム・ガスをイオン化するように作用するパルサー回路（２０５）（例えば、１ｋＨｚ、１０％デューティ・サイクルにおいて動作する）によって駆動される。ターゲットは、通常、重陽子によるトリチウム原子の衝撃がヘリウム・イオンと１４．１ＭｅＶ中性子を生み出すような、トリチウムがドープされたメタルハライドである。このパルシング手法は、発生器がパルシングしていない間に、中性子のパルスが生み出され、近空間検出器（２０１）及び遠空間検出器（２０２）が、源から直接来る一次中性子によって無力にされることなく、周囲の累層から戻って来る信号を集めるように動作することを意味する。この効果を得るために、パルサー信号が、通常、検出器の応答をゲートするのに使用される。

図３は、ターゲット（抽出器）電極が負高電圧発生器（３０６）によって−８５ｋＶに保たれるのに加えて、源管（３０４）内のカソード（フィラメント）が正高電圧発生器（３０５）によって高直流電位に保たれる（例えば、８５ｋＶなど）、一実施例を示す。結果として、ターゲットにジュウテリウムがドープされている場合、ＤＤ反応（２Ｍｅｖ）を可能にするのに十分な、１９０ｋＶの管（３０４）空洞にわたる電位の差が生じる可能性がある。２ＭｅＶ中性子物理的現象に対する感度が最適化されるような中空間検出器（３０２）が、近空間検出器（３０１）と遠空間検出器（３０３）との間に加えられ得る。別の実施例において、ＲＦ空洞とターゲット電極との電位差が、重陽子を加速させて、エネルギーを融合させるのに十分な電位であるような高い正電位に、パルサーのＤＣレベルが上げられる。別の実施例おいて、非ターゲットマルチプライヤ（３０５）を制御回路によって有効にするか、又は無効にするだけで、ＤＴ出力又はＤＤ−ＤＴ出力のいずれかが選択され得るようなターゲットにトリチウム及びジュウテリウムの両方がドープされる。

図４は、共通のターゲット電極を有する管の２つの半片を操作するのに、ただ１つの高電圧発生器（４０５）で済むような（たとえ２つの物理的ターゲットが別個で離れていても）ターゲットの周りに、中性子発生管（４０３、４０４）がそっくり再現される、一実施例を示す。互いに位相を異にする２つのパルサー（４０６、４０７）を使用することによって、有効なパルス・レートが２倍になる可能性があり、それにより、共同設置ターゲット対からの出力中性子束を２倍にする。この影響で、結合管に対するターゲット領域が確実に並置される。電力に関して、高電圧発生器のビーム電流送達が、事実上２倍になる可能性があり、但し、それぞれの管半片（４０３、４０４）からの半分の寄与が織り交ぜられる。

図５は、図４に示される結合共通ターゲット領域スキームの実例的な実施例を示す。グラウンド（５０４）と高電圧出力（５０５）との間の電圧対時間（５０３）の関数として、ただ１つのパルシングレジーム（５０１）が示される。共通グラウンド（５０４）を有する２つのパルサー回路は、設定周波数及びデューティ・サイクルにおいて動作する可能性があるが、但し、パルサーの各側は、正高電圧（５０６）出力が負高電圧（５０７）出力と位相を異にするような他方（５０２）と位相を異にして動作する（π／２）。別の実施例において、パルサーは同相において動作する。

図６は、結合管（６０４、６０５）の片側に追加の高電圧発生器（６０７）が含まれ、関連のターゲットにトリチウム及びジュウテリウムの両方がドープされ、また図５に示されるように、ターゲットからの中性子のパルスのたびに、１４ＭｅＶ中性子と２ＭｅＶ中性子とを交互に繰り返すようなインターリーブ型パルサースキームが、使用される、実例的な実施例を示す。この様式では、中空間検出器（６０２）の応答と遠空間検出器（６０３）の応答とが、別々に、近接場孔隙率応答と遠方場孔隙率応答とで別個のプロファイルが同じ検層実施中に決定されるような、制御回路によって制御されるパルサー（６０９、６１０）の別個のタイミング信号にゲートされる。

一実例的な実施例において、近空間、中空間、及び遠空間の中性子検出器が、中性子発生器と共に、ツール・ハウジング内の軸上に位置する。チャンバ内の無線周波数空洞は、負極格子（電圧マルチプライヤによって電力が供給される）に向かって、ターゲット上に加速される正帯電重陽子に、ジュウテリウム・ガスをイオン化するように作用するパルサー回路（例えば、１ｋＨｚ、１０％デューティ・サイクルにおいて動作する）によって駆動される。ターゲットは、通常、重陽子によるトリチウム原子の衝撃がヘリウム・イオンと１４．１ＭｅＶ中性子を生み出すような、トリチウムがドープされたメタルハライドである。このパルシング手法は、発生器がパルシングしていない間に、近空間検出器及び遠空間検出器が、源から直接の一次中性子によって無力にされることなく、周囲の累層から戻って来る信号を集めるように動作することを可能にするように、中性子のパルスが生み出されることを意味する。これをもたらすために、パルサー信号が、通常、検出器の応答をゲートするのに使用される。

一実施例において、ターゲット（抽出器）電極が−８５ｋＶに保たれるのに加えて、カソード回路のＤＣレベルが高電位に保たれる（８５ｋＶなど）。結果として、ターゲットにジュウテリウムがドープされている場合、ＤＤ反応（２．５Ｍｅｖ）を可能にするのに十分な、１９０ｋＶのＲＦ空洞にわたる電位の差が生じる。２．５ＭｅＶ中性子物理的現象に対する感度が最適化されるような中空間検出器が、近空間と遠空間との間に位置する。別の実施例において、ＲＦ空洞とターゲット電極との電位差が、重陽子を加速させて、エネルギーを融合させるのに十分な電位であるような高い正電位に、パルサーのＤＣレベルが上げられる。

別の実例的な実施例において、非ターゲットマルチプライヤを有効にするか、又は無効にするだけで、ＤＴ出力又はＤＤ−ＤＴ出力のいずれかが選択されるようなターゲットにトリチウム及びジュウテリウムの両方がドープされる。

別の実施例において、共通のターゲット電極を有する管の２つの半片を操作するのに、ただ１つのマルチプライヤで済むような（たとえ２つの物理的ターゲットが別個で離れていても）ターゲットの周りに、中性子発生管がそっくり再現される。互いに位相を異にして配置された２つのパルサーを使用することによって、有効なパルス・レートが２倍にされ、それにより、共同設置ターゲット対からの出力中性子束を２倍にする。この影響で、結合管に対するターゲット領域が確実に並置される。電力に関して、マルチプライヤのビーム電流送達が、事実上２倍になり、但し、それぞれの管半片からの半分の寄与が織り交ぜられる。結合共通ターゲット領域スキームでは、共通グラウンドを有する２つのパルサー回路は、設定周波数及びデューティ・サイクルにおいて動作するが、但し、パルサーの各側は、互いに位相を異にして動作する（π／２）。

別の実例的な実施例において、パルサーは、互いに同相で動作し、個々のターゲット面上の熱消散負荷を上げることなく、管の出力を２倍にする利益がある。中性子出力束の倍加により、測定孔隙率応答の統計的品質（正確さ）を下げることなく、検層速度を２倍にすることが可能になる（例えば、最高２．１９ｋｍ（７，２００フィート）／ｈｒ）。

別の実例的な実施例において、結合管の片側に追加のマルチプライヤが含まれ、関連のターゲットにトリチウム及びジュウテリウムの両方がドープされ、またターゲットからの中性子のパルスのたびに、１４．１ＭｅＶ中性子と２．５ＭｅＶ中性子とを交互に繰り返すようなインターリーブ型パルサースキームが、使用される。このやり方では、同じ検層実施中に、近接場孔隙率応答と遠方場孔隙率応答とで別個のプロファイルが決定され得るような、中空間検出器の応答と遠空間検出器の応答とが、別々に、パルスの別個のタイミング信号にゲートされる。

当業者であれば、この背景では、Ｄ＋Ｔ→ｎ＋４Ｈｅ（Ｅ_ｎ＝１４．１ＨｅＶ）であることを理解するであろう。

当業者であれば、この背景では、Ｄ＋Ｄ→ｎ＋３Ｈｅ（Ｅ_ｎ＝２．５ＨｅＶ）であることも分かるであろう。

生み出された中性子のエネルギーが、測定の調査深度、またそれにより、最適感度の検出器のずれを決定するのに従って、Ｄ−Ｄ反応を通して生み出されたより低いエネルギーの中性子は、掘削坑を直に取り囲むセメントなど、近接場領域内の孔隙率変化により敏感である測定値をもたらす一方、Ｄ−Ｔ反応によって生み出されたより高いエネルギーの中性子は、坑井の累層及び外側のセメント詰めケーシング・アニュラスなどの近接場ゾーン及び外側場ゾーンに敏感である。ＤＤ測定とＤＴ測定との間の偏りは、孔隙率上昇（セメント内の流体チャネルによって予測され得る）が近接場ゾーンであるか又は外側場ゾーンであるかを示すのに使用される。

別の実施例において、複数の検出器位置を使用して、放射線分解能が高められ得るような受信データ（２ＭｅＶと１４ＭｅＶとで交互）の次元性をさらに高める。

別の実施例において、中性子検出器は、ヘリウム−３充填検出器である。

別の実施例において、中性子検出器は、リチウム−６ガラス検出器である。

別の実施例において、源管が、方位角孔隙率情報が源及び／又は検出器の方向偏りを通して決定され得るようなツール長軸を中心として回転するように、中性子減速材又は中性子遮蔽材を使用して、一方向を除くすべての方向において遮蔽され、巧みに処理される。

別の実施例において、源管及び検出器が、方位角孔隙率情報が源及び／又は検出器の方向偏りを通して決定され得るようなツール長軸を中心として回転するように、中性子減速材又は中性子遮蔽材を使用して、一方向を除くすべての方向において遮蔽され、巧みに処理される。

別の実施例において、手法が、超音波手法又はＸ線密度手法と組み合わされる。掘削坑を取り囲むセメントにおけるチャネル又は流体の欠陥に関連する孔隙率を地図に精密に示す際（３Ｄにおいて）、放射線分解孔隙率が、Ｘ線手法、超音波手法、及び方位角中性子手法と組み合わせられると、非常に有利になる可能性がある。

以上の「発明を実施するための形態」は、単に説明に役立てる目的で提供され、本発明のすべての考えられる態様を説明することを目的としたものではない。本発明が本明細書において示され、いくつかの例示的な実施例に関して詳細に説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨又は範囲を逸脱しない限り、「発明を実施するための形態」への若干の変更、並びに様々な他の修正、省略、及び追加がなされてもよいことが分かるであろう。

Claims (16)

1. 坑井環境における並設ターゲット面からの２つの中性子反応平面の出力であるように、電子中性子管に電圧及びパルスを与えるのに使用される電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールであって、前記中性子発生器装置が、
   少なくとも１つの真空管と、
   少なくとも１つのイオン・ターゲットと、
   少なくとも１つの無線周波数空洞と、
   少なくとも１つの高電圧発生器と、
   少なくとも２つの中性子検出器と、
   少なくとも１つのパルサー回路と、
   少なくとも１つの制御回路と、を備える、中間子孔隙率ツール。
2. 前記装置が、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こり得るような、２つの高電圧発生器による２つの異なるイオン加速電圧を提供するように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
3. 前記装置が、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応が同じ反応体平面内の前記ターゲットの両側で起こるような、２つの高電圧発生器による同じイオン加速電圧を提供するように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
4. 前記装置が、ジュウテリウム−トリチウム反応が同じ反応体平面内の前記ターゲットの両側で起こるような、同じイオン加速電圧を２つの高電圧発生器によって与えるように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
5. 前記装置が、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こるような、２つのカソード源及び２つの共同設置ターゲットを提供するように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
6. ２つの高電圧発生器を使用して、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こるような、前記ターゲットの側ごとに異なる加速電圧を与える、請求項１に記載の中性子発生器装置。
7. 前記パルサー回路が、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応出力とジュウテリウム−トリチウム反応出力とが別個で独立しているように、前記ターゲットの両側に同時にパルスを与えるように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
8. 前記パルサー回路が、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応出力とジュウテリウム−トリチウム反応出力とが別個で独立しているように、前記ターゲットの両側に交互にパルスを与えるように構成されている、請求項１に記載の中性子発生器装置。
9. 前記検出器が、ヘリウム−３ガスを備える、請求項１に記載のツール。
10. 前記検出器が、リチウム−６ガラスを備える、請求項１に記載のツール。
11. 電子中性子管に電圧及びパルスを与える、電子中性子発生器装置及び制御機構を有する中性子孔隙率ツールを制御し、それにより、２つの別個の中性子エネルギーの生成が孔隙率の放射線弁別をもたらすことを可能にする方法であって、
    双極性中性子管を、２つの別個の中性子反応をもたらすように制御することと、
    制御回路を使用して、パルサー回路の出力を修正することと、
    複数の中性子検出器を使用して、累層応答ずれを決定することと、を含む、方法。
12. 前記中性子発生器装置を、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こり得るような２つの異なるイオン加速電圧を、２つの高電圧発生器によって与えるように構成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記装置を、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こるような、２つのカソード源及び２つの共同設置ターゲットを提供するように構成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. ２つの高電圧発生器を、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応とジュウテリウム−トリチウム反応とが同じ反応体平面内で起こるような、前記ターゲットの側ごとに異なる加速電圧を与えるように制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記パルサー回路を、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応出力とジュウテリウム−トリチウム反応出力とが別個で独立しているような、前記ターゲットの両側に同時にパルスを与えるように制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記パルサー回路を、ジュウテリウム−ジュウテリウム反応出力とジュウテリウム−トリチウム反応出力とが別個で独立しているような、前記ターゲットの両側に交互にパルスを与えるように制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

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