HERRAMIENTA DE DIAGRAFIA INTEGRADA PARA POZOS DE SONDEO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere en general a dispositivos y métodos para la medición de propiedades de formaciones terrestres, en donde las mediciones se pueden hacer durante la perforación o durante la realización de una medición con sacatestigo de cable. TECNICA ANTECEDENTE Comúnmente se utiliza un aparato con Diagrafía Integrada
Durante la Perforación (LWD) en los pozos de sondeo para realizar mediciones. Un aparato LWD conocido puede incluir una combinación de dispositivos de medición que permita obtener un cierto número de diferentes mediciones utilizando solamente un aparato. Por ejemplo es común utilizar una combinación de tres dispositivos de medición en un aparato llamado triple combo. El triple combo conocido permite mediciones de resistividad, porosidad de neutrones, formación de densidad aparente, formación de factores fotoeléctricos y rayos gamma naturales a ser realizados. Alternativamente, de manera posible se puede utilizar la combinación de dispositivos de medición en otra configuración de diagrafía integrada tal como por ejemplo en un aparato de diagrafxa integrada, alámbrica. Debido a las limitaciones técnicas cuando se montan los tres dispositivos de medición en un solo aparato LWD, el triple combo debe tener una longitud mxnima que por lo general mida aproximadamente 18 m. La longitud del triple combo puede ser una limitación para tener acceso a ciertos ambientes, por ejemplo un ambiente en el cual el pozo de sondeo defina una curva . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto la invención proporciona un aparato para la medición de características de las formaciones de la tierra alrededor de un pozo de sondeo . El aparato comprende un dispositivo de medición de la resistividad que tiene una multiplicidad de antenas separadas entre sí en una dirección longitudinal del aparato . El aparato comprende además un dispositivo de medición de neutrones que comprende al menos una fuente de neutrones y al menos un detector de neutrones, cada uno de los detectores de neutrones está a una distancia desde la fuente de neutrones en la dirección longitudinal del aparato. La multiplicidad de antenas está intercalada con el dispositivo de. medición de neutrones para reducir una longitud total del aparato y para permitir que un área determinada de la formación terrestre sea medida simultáneamente usando el dispositivo de medición de neutrones y el dispositivo de medición de la resistividad. En una primera modalidad preferida, el aparato comprende además una primera pluralidad de detectores de rayos gamma intercalados con el dispositivo de medición de neutrones, cada uno de la primera pluralidad de detectores de rayos gamma estando a una distancia desde la fuente de neutrones en la dirección longitudinal del aparato . En una segunda modalidad preferida, el aparato comprende además un detector de rayos gamma natural, en donde el detector de rayos gamma natural está separado de la fuente de neutrones en la dirección longitudinal del aparato. En una tercera modalidad preferida, el dispositivo de medición de neutrones está localizado longitudinalmente en el lado trasero del aparato en relación al detector de rayos gamma natural, el lado trasero está definido en relación a un movimiento del aparato en el pozo de sondeo . En una cuarta modalidad preferida, el aparato comprende además un dispositivo de medición de rayos gamma que comprende al menos una fuente de rayos gamma y una segunda pluralidad de detectores de rayos gamma, cada uno de la segunda pluralidad de detectores de rayos gamma estando a una distancia desde la fuente de rayos gamma en la dirección longitudinal del aparato . En una quinta modalidad preferida, el dispositivo de medición de neutrones está localizado longitudinalmente en la parte trasera del aparato en relación al dispositivo de medición de rayos gamma. En una sexta modalidad preferida, el dispositivo de medición de neutrones comprende una fuente de neutrones pulsados. En una séptima modalidad preferida, el aparato comprende además un monitor de neutrones para medir una salida de la fuente de neutrones . En una octava modalidad preferida, el dispositivo de medición de neutrones comprende una fuente de neutrones químicos . En una novena modalidad preferida, el aparato comprende además un dispositivo de medición de rayos x, el dispositivo de medición de rayos x comprende al menos una fuente de rayos x y detector de rayos x, el detector de rayos x está a una distancia desde la fuente de rayos x en la dirección longitudinal del aparato. En una décima modalidad preferida, el aparato comprende además un dispositivo de medición ultrasónico. En una onceava modalidad preferida, el aparato comprende además un sensor de la presión del lodo. En una doceava modalidad preferida el aparato comprende además al menos un sensor de la resistividad galvánica. En una treceava modalidad preferida, el aparato comprende además al menos una bobina de antena inclinada para realizar una medición electromagnética con sensibilidad direccional . En una catorceava modalidad preferida, el aparato está montado en una herramienta de diagrafía integrada durante la perforación. En una quinceava modalidad preferida, el aparato está montado en una herramienta con diagrafía integrada, alámbrica.
En un segundo aspecto la invención proporciona un aparato para la medición de características de las formaciones de la tierra alrededor de un pozo de sondeo. El aparato comprende un dispositivo de medición de la resistividad, que tiene una multiplicidad de antenas separadas entre sí en una dirección longitudinal del aparato, y un dispositivo de medición de rayos gamma que comprende al menos una fuente de rayos gamma y una pluralidad de detectores de rayos gamma, cada uno de la pluralidad de detectores de rayos gamma estando a una distancia desde la fuente de rayos gamma en la dirección longitudinal del aparato. La multiplicidad de antenas está intercalada con el dispositivo de medición gamma para reducir una longitud total del aparato y para permitir que un área determinada de la formación terrestre sea medida simultáneamente usando el dispositivo de medición gamma y el dispositivo de medición de la resistividad. En un tercer aspecto, la invención proporciona un método para el procesamiento de datos de una herramienta de diagrafía integrada de pozos que porta al menos una fuente de neutrones, un detector de neutrones y un detector de rayos gamma. El método comprende cuantificar respectivamente las señales de salida de cada detector, como una función de una posición azimutal de la herramienta con diagrafía integrada, cuantificar respectivamente para cada detector las señales de salida cuantificadas para una posición azimutal, como una función de un tiempo de llegada de la señal de salida, y cuantificar respectivamente para cada detector de rayos gamma las señales de salida cuantificadas para una posición azimutal como una función de una altura de impulso de la señal de salida . Otros aspectos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describirá ahora con mayor detalle con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Fig. 1 muestra una herramienta de diagrafia integrada durante la perforación de la técnica previa; La Fig. 2 contiene una ilustración de un primer aparato ejemplar de conformidad con la invención; La Fig. 3 contiene una ilustración de un segundo aparato ejemplar de conformidad con la invención; La Fig. 4 contiene una ilustración de una modalidad ejemplar de una sección de rayos gamma; La Fig. 5 contiene una ilustración de una modalidad ejemplar de una sección de porosidad de neutrones; La Fig. 6 contiene una ilustración de una modalidad ejemplar para un procesamiento de señales de conformidad con la invención; La Fig. 7 contiene una ilustración de · un tercer aparato ejemplar de 'conformidad con la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Vision general de la técnica previa Los dispositivos triple combo conocidos pueden realizar una serie de mediciones como se describirá en la siguiente visión general de mediciones. Ciertas mediciones pueden ser específicas para un triple combo implementado en un sacatestigo de cable o en un LWD. Dado que las mediciones descritas son conocidas por una persona experta en la técnica y por lo tanto no seda una explicación detallada de cada medición. Las mediciones de resistividad de formación se pueden realizar de acuerdo con uno o varios de los siguientes métodos : medición de resistividad directa (típicamente sacatestigo de cable) ,- medición de inducción (típicamente sacatestigo de cable) ; resistividad de propagación (típicamente LWD) Las mediciones de porosidad de neutrones se pueden obtener utilizando uno o varios de los siguientes métodos. Las mediciones se pueden obtener a partir de la detección neutrones dispersos con detectores de neutrones. Se pueden medir dos tipos de porosidades: porosidades térmicas y epitérmicas . La distinción entre porosidades térmicas y epitérmicas se puede hacer dependiendo de los detectores utilizados. Un detector térmico puede detectar neutrones tanto epitérmicos como térmicos, el último generalmente es más abundante que el primero. Un epidérmico solamente puede detectar neutrones epitérmicos . Los métodos de medición son como sigue : medición de la porosidad de neutrones térmicos utilizando una fuente de neutrones químicos; medición de la porosidad de neutrones epitérmicos utilizando una fuente de neutrones químicos; medición de la porosidad de neutrones epitérmicos utilizando un generador de neutrones pulsados; medición de la porosidad de neutrones térmicos utilizando un generador de neutrones pulsados. Las mediciones de porosidad de neutrones se pueden obtener alternativamente utilizando una fuente de neutrones, por ejemplo, una fuente de neutrones químicos o una fuente de neutrones pulsados, y midiendo las relaciones inducidas de cuantificación de rayos gamma con uno o más detectores de rayos gamma . Las mediciones de densidad aparente de la formación se pueden obtener de la dispersión Compton de rayos gamma.
Las mediciones del factor fotoeléctrico PEF de la formación se pueden obtener a partir de una distribución espectral de rayos gamma dispersados. Las mediciones PEF se pueden hacer utilizando un mismo equipo para las mediciones de Densidad aparente de la formación. El PEF puede permitir la identificación de una litología de formación. Se basa en la absorción fotoeléctrica de los rayos gamma dispersados Compton, la cual es muy sensible al número atómico efectivo de los elementos en la formación. Mediciones de rayos gamma naturales. La Fig. 1 ilustra un sistema 5 típico de equipo de perforación giratorio que tiene un aparato ejemplar para L D conocido de la técnica previa, que permite realizar mediciones de resistividad, porosidad de neutrones, densidad aparente de formación, factor fotoeléctrico de formación y rayos gamma naturales. La ilustración muestra las diferentes secciones del ensamble de perforación y las escalas variables que se han utilizado entre las diferentes secciones para lograr una comprensión más sencilla. Las mediciones del fondo del pozo se realizan mediante dispositivos de medición colocados en y/o sobre un collar de sonda 20. Tales mediciones se pueden almacenar en la memoria del aparato de los dispositivos de medición del fondo del pozo, o se pueden telemedir con respecto a la superficie a través de aparatos y métodos de telemetría LWD, convencionales. Para este propósito, un módulo 23 del dispositivo de señal de datos recibe señales de los dispositivos de medición del collar 20, y telemide los mismos a través de la ruta del lodo de la columna perforadora 6 y al último a la instrumentación de superficie 7 a través de un sensor de presión 21 en un tubo vertical 15. El equipo de perforación incluye un motor 2 el cual voltea un Kelly 3 por medio de una mesa giratoria 4. La columna perforadora 6 incluye secciones de la barra de sondeo conectado extremo a extremo al Kelly y volteado por el mismo. El collar de sonda 20 de esta invención, así como otros collares convencionales y otras herramientas L D, están anexados a la columna perforadora 6. Tales collares y herramientas forman un ensamble de perforación del fondo del barreno entre la columna perforadora 6 y la cabeza perforadora 30. Cuando la columna perforadora 6 y el ensamble del fondo del barreno giran, la cabeza perforadora 30 taladra una perforación 9 a través de las formaciones terrestres 32. Un anillo 10 está definido como una porción de la perforación 9 entre la parte exterior de la columna perforadora 6 que incluye el ensamble del fondo del barreno y las formaciones terrestres 32. El fluido de perforación o "lodo" se fuerza mediante una bomba 11 de la excavación de lodo 13 a través de un tubo vertical 15 y cabeza 17 de inyección rotativa a través del centro hueco del Kelly 3 y la columna perforadora 6 a la barrena 30. El lodo actúa para lubricar la cabeza perforadora 30 y para llevar los cortes de la perforación ascendentemente a la superficie a través del anillo 10. El lodo se suministra a la excavación de lodo 13 donde el mismo se separa de los cortes de la perforación etc., se desgasifica y regresa para su aplicación de nuevo a la columna perforadora. El collar 20, es decir, la herramienta comprende antenas de resistividad 40 para realizar la propagación de las mediciones de la resistividad y para determinar la resistividad de la formación. La porosidad de neutrones se puede determinar detectando los neutrones emitidos de la fuente de neutrones 41 y dispersados de nuevo a los detectores de neutrones 42. La densidad aparente de la formación se puede obtener a partir de la dispersión Compton de rayos gamma. Los rayos gamma se emiten mediante una fuente de rayos gamma 43 y se detectan mediante detectores de rayos gamma 44. El factor fotoeléctrico de la formación se puede obtener utilizando la misma fuente de rayos gamma 43 y los detectores de rayos gamma 44 considerando una distribución espectral de rayos gamma retro-dispersados. El factor fotoeléctrico se puede utilizar para identificar la litología de la formación. Se puede utilizar un detector 45 de rayos gamma naturales para medir los rayos gamma naturales en la perforación. Se pueden montar estabilizadores 46 opcionales en la periferia exterior de la herramienta para mantener la herramienta centrada en la perforación 9. Dispositivos de medición de neutrones cubiertos y resistividad La Fig. 2 muestra un ejemplo de una herramienta 205 de conformidad con la invención. La herramienta 205 utiliza fuentes químicas, es decir, una fuente 200 de neutrones químicos y una fuente 201 de rayos gamma químicos. Sección de Porosidad de Neutrones, La fuente 200 de neutrones químicos produce neutrones que eventualmente se dispersan de nuevo a los detectores de neutrones 202. Los resultados de las mediciones de los detectores de neutrones 202 se pueden utilizar para determinar la porosidad de los neutrones. Una fuente típica de neutrones químicos es la fuente 2 1AmBe, la cual produce un espectro de neutrones de alta energía a través de la reacción nuclear de las partículas alfa emitidas por la desintegración del 2 1Am con 9Be, como se ilustra en la siguiente reacción: 4He + 9Be ? 12C + n Alternativamente se puede utilizar una fuente de 252Cf. La última fuente produce neutrones como consecuencia de la fisión espontánea del núcleo pesado del 25Cf .
Sección de densidad gamma En una sección de densidad gamma de la herramienta 205, la fuente 201 de rayos gamma químicos produce rayos gamma que se' dispersan de nuevo a los detectores 203 de rayos gamma. Aunque 2 se ilustran detectores 203 de rayos gamma en la Fig. 2, se entiende que esto es solamente un ejemplo y que el número de detectores 203 de rayos gamma puede ser diferente. Además se entiende que la posición de los detectores 203 de rayos gamma "por debajo de" la fuente 203 de rayos gamma en la Fig. 2 se puede variar relativamente con respecto a la fuente 201 de rayos gamma, por ejemplo, a una posición "por arriba de" la detectores 203 de rayos gamma. Los términos "por debajo de" y "por arriba de" reutiliza aquí solamente en el contexto de la figura y no se pretende que den una orientación absoluta de la herramienta cuando está en uso, por ejemplo, no se pretende que los términos "por debajo de" y "por arriba de" necesariamente se refieran a una orientación dada por la gravedad o cualquier otra dirección. Los resultados de las mediciones de los detectores 203 de rayos gamma se pueden utilizar para determinar la densidad aparente de la formación y el factor fotoeléctrico de la formación. Se debe observar que la fuente de neutrones activa la formación provocando una emisión retardada de rayos gamma. Con el fin de evitar que la emisión retardada de rayos gamma se registre por los detectores de rayos gamma de la herramienta, los detectores de rayos gamma deben estar localizados en una posición delantera de la herramienta, es decir, una posición que esté en frente de la herramienta cuando la herramienta se mueve durante la operación de diagrafia. La diagrafía integrada del L D típicamente se hace durante la perforación, es decir, los detectores deben estar localizados en una parte del fondo del pozo de la herramienta para que sean los primeros en la herramienta en "ver" una zona dada de la formación que está siendo perforada. En la vasta mayoría de los casos la diagrafía del sacatestigo de cable se hace durante el movimiento de la herramienta desde el fondo hacia arriba en una dirección hacia arriba de la perforación, es decir, la herramienta se baja primero en la perforación y se hace la diagrafía mientras la herramienta se recoge o extrae de la perforación. En este caso es preferible que cualquier medición que tenga una influencia indirecta en otra medición a través de la activación de la formación, esté localizada en la parte del fondo del pozo, es decir, en una parte de arrastre de la herramienta para minimizar su impacto. Sin embargo, puede haber otras consideraciones las cuales pueden requerir que el orden de las mediciones deba ser cambiado . Un elemento típico para la fuente 201 de rayos gamma químicos puede ser 137Cs .
Preferiblemente los detectores 203 de rayos gamma se pueden montar por detrás de lós estabilizadores 207 opcionales equipados con ventanas de rayos gamma. Esto proporciona un contacto óptimo de formación al mismo tiempo que minimiza una absorción de rayos gamma en los estabilizadores 207. Una distancia típica entre los dos detectores 203 de rayos gamma y la fuente 201 de rayos gamma, típicamente puede variar respectivamente entre 0.12 y 0.24 m cuando los detectores 203 de rayos gamma están relativamente cerca de la fuente 201 de rayos gamma y respectivamente 0.30 a 0.55 m cuando los detectores 203 de rayos gamma están más lejos de la fuente 201 de rayos gamma. La Fig. 4 muestra una modalidad ejemplar, detallada, de una sección de densidad gamma, es decir, una herramienta de densidad 400 dentro de una perforación 401 que penetra una formación terrestre 402. La herramienta de densidad 400 comprende un collar 403. El collar 403 contiene un chasis 404 que define un canal 405 de lodo. Los estabilizadores 406 y 407 se montan en el collar 403 y proporcionan un contacto mejorado entre la herramienta de densidad 400 y la formación 402. El contacto mejorado puede reducir el efecto del transporte de rayos gamma en el lodo que fluye a través de la perforación entre las ventanas y la formación. Una fuente 408 de rayos gamma se monta en el collar 403. Se entiende que la fuente 408 de rayos gamma también se puede montar en el chasis 404 en lugar de en el collar 403. Los rayos gamma emitidos desde la fuente 408 de rayos gamma pasan a través de una ventana 409 de material de baja densidad hacia la formación 407. Alternativamente el uso de la ventana 409 podría hacerse opcional si se utiliza un material apropiado para el estabilizador 407 para permitir que los rayos gamma pasen desde la fuente 408 hacia la formación 402. Los rayos gamma se dispersan en la formación y se detectan al menos mediante 2 detectores 410 y 411, montados detrás de las ventanas 412 y 413, ó alternativamente detrás del estabilizador 407 hecho de material apropiado para permitir que pasen los rayos gamma. Se puede prevenir un paso directo de los rayos gamma desde la fuente 408 hacia cualquiera de los detectores 410 ó 411 protegiéndolos con un material de alta densidad 414 tal como por ejemplo tungsteno. Alternativamente, la fuente de rayos gamma se puede reemplazar por una fuente eléctrica de rayos X. Los rayos X y rayos gamma son indistinguibles si los mismos tienen la misma energía. Los rayos X se podrían producir mediante tubos tradicionales de rayos X acoplados a un suministro de alto voltaje. Alternativamente los rayos X se podrían generar mediante un dispositivo tal como un acelerador' de electrones o un acelerador circular como un betatrón. Aunque la medición (protección, espaciado de detectores, ventanas) necesita ser adaptada cuando se utiliza un dispositivo diferente, la medición básica sigue siendo la misma. Sección de Resistividad Las antenas de resistividad 204 se colocan en la herramienta 205 para traslaparse al menos parcialmente con los detectores de neutrones 202. Las antenas de resistividad se utilizan para realizar mediciones de resistividad de propagación. Las frecuencias típicas de medición son 400 kHz y 2 Hz, aunque se pueden utilizar otras frecuencias superiores y/o inferiores para lograr características de medición diferentes. Sección de Rayos Gamma Naturales Un detector 206 de rayos gamma naturales se coloca hacia una extremidad de la herramienta 205 opuesta a la extremidad que porta los dispositivos 200 y 202 de medición de neutrones, y las antenas de resistividad 204. El detector 206 de rayos gamma naturales preferiblemente debe estar colocado a una distancia suficiente de la fuente 200 de neutrones para reducir la detección de rayos gamma de los rayos gamma provocados por los neutrones emitidos por la fuente 200 de neutrones. Preferiblemente, el detector de rayos gamma se coloca para que encabece o dirija la fuente de neutrones durante la medición, es decir, para estar en una posición sobre la herramienta que dirija un movimiento de la herramienta, de modo que la misma no se afecte por la actividad de materiales en la formación y el lodo que fluye descendentemente por la fuente 200 de neutrones. Además el detector de rayos gamma naturales también deberá estar lo suficientemente distante de la fuente 201 de rayos gamma para evitar la medición de los rayos gamma emitidos desde la fuente 200 de neutrones gamma. El traslapo de los dispositivos 200 y 201 de medición de neutrones, con las antenas de resistividad 204 permite obtener una herramienta 205 que sustancialmente más corta que la herramienta 20 de la técnica previa mostrada en la Fig. 1. Las bandas de desgaste 208 se pueden montar en la cercanía de las antenas de resistividad 204 para evitar un daño de las antenas de resistividad 204 por el contacto o fricción con la formación. La Fig. 3 muestra un ejemplo adicional de una herramienta 300 de conformidad con la invención. En la Fig. 3 y Fig. 2 se han utilizado los mismos números de referencia para hacer referencia a los mismos elementos . La sección de densidad de rayos gamma y la sección de rayos gamma naturales son similares a las respectivas secciones correspondientes, mostradas en la Fig. 2. Se describirán ahora las características específicas que diferencian la herramienta 300 de la herramienta mostrada en la Fig. 2.
En la herramienta 300, la fuente 200 de neutrones químicos se reemplaza por una fuente 301 de neutrones pulsados, por ejemplo, un generador de neutrones que utiliza una reacción d-T. La fuente 301 de neutrones pulsados comprende un suministro de alto voltaje, típicamente en un rango de 70 a 100 kV, y un tubo de vacio en el cual los iones de deuterio y tritio se generan primero y luego se aceleran sobre un objetivo que contiene tritio y deuterio. La reacción entre un núcleo de deuterio y uno de tritio da como resultado la emisión de un neutrón con una energía de aproximadamente 14 MeV. La sección de porosidad de neutrones de la herramienta 300 está intercalada con la sección de resistividad. La sección de porosidad de neutrones está localizada a una distancia de la sección de densidad de rayos gamma que es suficiente para prevenir la radiación creada por los neutrones emitidos por la fuente 301 de neutrones pulsados alcance la sección de densidad de rayos gamma. De manera similar, la distancia entre las secciones tanto de neutrones como de rayos gamma evita la radiación creada por los rayos gamma emitidos por la fuente de rayos gamma alcance las secciones de neutrones. Una distancia que separa la sección tanto de neutrones como de rayos gamma generalmente puede ser de 1,2 m y necesita ser adaptada a la fuerza de las fuentes utilizadas. Preferiblemente, la sección de porosidad de neutrones se localiza en la herramienta 300 tal que la medición de la densidad de rayos gamma se pueda ejecutar al principio antes de la medición de la porosidad de neutrones cuando la herramienta 300 se inserta en la perforación. Esto puede prevenir que la medición de densidad se influya por la formación y activación del lodo de sondeo, provocadas por los neutrones emitidos de la sección de porosidad de neutrones . En el caso de que se necesite hacer las mediciones de porosidad de neutrones en orden antes de las mediciones de densidad de rayos gamma, puede ser necesario corregir la medición de densidad. Los detectores de neutrones 202 están localizados en 2 diferentes distancias desde la fuente 301 de neutrones pulsados. Los detectores de neutrones 202 son detectores de neutrones térmicos y/o epitérmicos, por ejemplo, detectores proporcionales de 3He. La herramienta 300 comprende además dos detectores 302 de rayos gamma intercalados con la sección de porosidad de neutrones. Se pueden utilizar varios dispositivos de protección para minimizar un paso directo de neutrones desde la fuente 301 hacia los detectores 202, y para mejorar la respuesta azimutal. Los dispositivos de protección permiten además reducir la detección mediante los detectores 302 de rayos gamma generados por la fuente 201 de rayos gamma de la herramienta 300. El material de protección típicamente puede ser tungsteno (no mostrado en la Fig. 3) cuando se utiliza cerca del . generador de neutrones 301, ó cerca de los detectores 302 de rayos gamma, y 10B (Boro 10) (no mostrado en la Fig. 3) cuando se utiliza cerca de los detectores de neutrones 202. Un monitor de neutrones 303 se mónta en la cercanía de la fuente de neutrones 301 para determinar o monitorear la salida de la fuente de neutrones. La medición de la salida de la fuente de neutrones se puede utilizar para normalizar las relaciones de cuantificación medidas en los detectores 202 de neutrones o los detectores 302 de rayos gamma. También se puede utilizar para regular la salida de la fuente de neutrones. El monitoreo de neutrones 303 típicamente se puede ejecutar con un centellador plástico que detecte protones de rechazo . Los detectores 302 de rayos gamma preferiblemente se ejecutan utilizando detectores de centelleo, por ejemplo, Nal (Th) BGO, Csl, GSO etc. Cada detector 302 de rayos gamma está localizado a una distancia diferencia de la fuente 301 de neutrones. Se puede utilizar un detector 302 localizado en la distancia más pequeña de la fuente 301 para una determinación de una composición elemental de la formación mediante la medición y análisis de espectros de rayos gamma de captura. El último detector 302 además se puede utilizar para medir un el decrecimiento de los rayos gamma térmicos para deducir una sección transversal de captura de neutrones de la formación y de la perforación. Además el último detector 302 se puede utilizar para medir el espectro de rayos gamma de las reacciones inelásticas de neutrones de alta energía. Estos espectros de rayos gamma se pueden analizar para agregarlos a la medición de una composición elemental de la formación y/o para la compensación de la medición de densidad. Se puede utilizar un detector 302 distinto, localizado a la distancia más lejana de la fuente 301 para medir los espectros de rayos gamma inelásticos y la velocidad de conteo, que puede a su vez ser utilizada para deducir la densidad aparente de la formación. Además el detector puede medir el espectro de rayos gamma de captura y el decrecimiento de los rayos gamma térmicos aunque con estadísticas más reducidas. Similar a la herramienta de la Fig. 2, las antenas de resistividad 204 se cubren con la fuente 301 de neutrones y los detectores 202. Las antenas de resistividad 204 se pueden utilizar como antenas transmisoras y receptoras. Un posicionamiento de las antenas de resistividad 204 se puede variar para obtener un desempeño mejorado de las mediciones nucleares en la sección de porosidad de neutrones. Preferiblemente una distancia entre la fuente 301 y un detector de neutrones 202, más cercana a la fuente puede estar entre 20 cm y 40 cm. La distancia para un detector de neutrones 202, más lejana de la fuente puede ser de 50 cm a 80 cm.
Preferiblemente una distancia entre la fuente 301 y un detector de rayos gamma 302, más cercana a la fuente puede estar entre 20 cm y 40 cm, mientras que una distancia entre la fuente 301 y el detector 302 de rayos gamma, más lejana de la fuente puede estar entre 60 cm y 100 cm ó incluso más dependiendo de la fuerza de la fuente 301 de neutrones. Aunque la Fig. 3 muestra los detectores de neutrones 202 y los detectores 302 de rayos gamma en posiciones alternantes, se entiende que esto es solamente un ejemplo y que se pueden contemplar otras posiciones. Por ejemplo, los detectores de neutrones 202 y los detectores 302 de rayos gamma pueden estar localizados a una misma distancia desde la fuente 301, próximos entre sí o integrados para producir mediciones simultáneas con neutrones y rayos gamma. También se puede contemplar que los detectores de rayos gamma estén localizados por debajo de la fuente de neutrones y los detectores de neutrones por arriba de la fuente de neutrones . La Fig. 5 muestra una modalidad ejemplar de una sección de porosidad de neutrones, cubierta con una sección de resistividad, en una vista en sección transversal y longitudinal, de la herramienta. Los dispositivos de medición de sección de porosidad de neutrones están localizados dentro de un collar 500, montado en un chasis 501. El chasis define un canal 502 de lodo que permite al lodo fluir a través de la herramienta. Los dispositivos de medición de la porosidad de neutrones comprenden una fuente 503 de neutrones pulsados y los detectores 504 de neutrones. Un lado de la herramienta en el cual está localizada la fuente 503 de neutrones típicamente podría estar en la parte superior de la perforación cuando la herramienta está insertada en el pozo de sondeo, de modo que los detectores 504 dirigen la fuente durante la perforación del pozo de sondeo. El bloque de tungsteno 505 localizado cerca de la fuente 503, es decir, a la derecha del a fuente 503 en la Fig. 5, detiene una transmisión de rayos gamma y reduce un flujo directo de neutrones desde la fuente 503 hacia los detectores 504. Un detector 504 de neutrones localizado más cerca de la fuente 503, en una posición de densidad neutral, de hecho puede ser un conjunto de detectores de neutrones, que comprende un detector de neutrones epitérmicos y un detector de neutrones térmicos, y se puede utilizar para realizar una determinación de la velocidad del conteo cercano para obtener una medición directa del Indice de hidrógeno. La noción de "densidad neutral" indica que en esta posición la velocidad de conteo de neutrones es una función del índice de hidrógeno de la formación y otras variables ambientales. Sin embargo, la velocidad de conteo de neutrones no está influenciada por cambiasen la densidad aparente de la formación. Los cuales no están acompañados por un cambio en el índice de hidrógeno de la formación. Un detector 504 de neutrones localizado más lejos de la fuente 503 de hecho ser un conjunto de detectores de neutrones térmicos, y se puede utilizar para realizar una medición de la velocidad de conteo lejana. La determinación de la porosidad de neutrones se basa en una relación de las velocidades de conteo cercanas y lejanas. Los detectores de neutrones se protegen utilizando un protector de neutrones, por ejemplo, un protector de 10B, para reducir una señal del viaje de los neutrones a través del pozo de sondeo o a través del canal de lodo. Un primer detector 507 de rayos gamma está localizado entre los 2 conjuntos de detectores 506 de neutrones. El primer detector 507 de rayos gamma se pueden utilizar principalmente para la medición de espectros de rayos gamma de captura y una determinación de sigma. La sigma es la sección transversal de captura macroscópica de la formación. La sigma está inversamente relacionada con el tiempo de decrecimiento de los neutrones térmicos . Un segundo detector 508 de rayos gamma puede producir mediciones que se pueden analizar en conjunción con las mediciones del primer detector 507 de rayos gamma para obtener mediciones de la densidad de neutrones pulsados. Además se puede utilizar el detector para obtener una medición de la sigma con un fondo más profundo de investigación. Los escudos 509 localizados en la superficie del collar 500 protegen el collar contra los neutrones térmicos los cuales se pueden capturar en el collar y provocan una fuerte radiación de fondo de rayos gamma la cual se agrega a la señal del pozo de sondeo y la formación. El escudo 509 reduce la señal de fondo en los detectores 507 y 508 de rayos gamma que dan como resultado la captura de neutrones en el collar 500 y el chasis 501. Las antenas de resistividad 510 se montan en una periferia exterior de la herramienta. La posición de las antenas de resistividad 510 se puede optimizar según convenga con respecto a los detectores 506 para mejorar la detección de neutrones. Alternativamente, las antenas se podrían montar integralmente al collar o se podrían montar dentro del collar o en el chasis, en cuyo caso se deben hacer ranuras en el collar para asegurar que sea lo suficientemente transparente al campo electromagnético. Se pueden registrar las respuestas de salida de los detectores 504 de neutrones como una función del tiempo con respecto al estallido de neutrones producido por la fuente 503 de neutrones pulsados, y por cada depósito de tiempo además como una función de azimut. De manera más precisa, un tiempo de interés para las respuestas de salida del detector epidérmico puede ser durante unos 10 microsegundos después del estallido de neutrones, para determinar el fenómeno de decrecimiento de neutrones epitérmicos, es decir, el Tiempo de Disminución de Velocidad SDT. Utilizando las respuestas de salida del detector de neutrones térmicos que se originan del troquel a la deriva de neutrones térmicos, puede ser posible deducir la sección transversal de captura de la formación (Sigma) . Las respuestas de salida del primer detector 507 de rayos gamma, se registran como una función de los siguientes parámetros: tiempo, energía de rayos gamma depositados en el detector y el azimut . Las últimas respuestas de salida se pueden utilizar para determinar el espectro y la sigma de rayos gamma inelásticos y de captura. Las respuestas de salida del segundo detector 508 de rayos gamma, se registran de manera similar a la del detector 507 de rayos gamma, y se pueden utilizar en general para determinar la densidad de los neutrones inducidos por rayos gamma y espectroscopia, y la información de sigma si la precisión estadística es suficiente. Como se estableció previamente en relación a la Fig. 3, las respuestas de salida, es decir, las velocidades de conteo obtenidas en los detectores, se normalizan dividiendo las velocidades de conteo por la velocidad de los neutrones emitidos por la fuente 503 cuando se mide por un monitor de neutrones 600. Por lo tanto se hace posible determinar una respuesta de porosidad de un solo detector 506 de neutrones. Se puede utilizar una diferencia en la respuesta epitérmica y la respuesta térmica en un solo conjunto de detectores 506, como una indicación de la presencia de absorbedores de neutrones térmicos y se correlaciona con Sigma. Se pueden agregar sensores adicionales en el collar sin incrementar su longitud. Estos podrían ser dispositivos ultrasónicos para dar una medición del alejamiento o suspensión de la herramienta, sensores de presión para determinar la presión en el pozo de sondeo o dispositivos pequeños adicionales para determinar las propiedades del lodo. Esto también podría incluir una medición directa de la resistividad local . Las mediciones ultrasónicas son bien conocidas en la industria como un medio para determinar el alejamiento de la herramienta desde la pared del pozo de sondeo. El alejamiento de la herramienta se determina emitiendo un pulso ultrasónico de la herramienta y determinando el retraso de tiempo entre la emisión y la detección de la señal reflejada (eco) en la herramienta. Si se conoce la velocidad de propagación en el lodo se puede computar el alejamiento de la herramienta desde la formación. Frecuentemente se utilizan sensores de presión en las herramientas LWD y MWD. Típicamente los sensores de presión son medidores de tensión. La medición de presión tiene aplicaciones múltiples durante la perforación. La medición de presión se puede utilizar por ejemplo para asegurar que la presión del fondo del pozo no sea ni tan baja ni tan alta, o para una detección temprana de problemas de perforación como la pérdida de circulación. La medición de presión también hace posible estimar el peso del lodo y por consiguiente obtener un mejor estimado de la velocidad de propagación sónica en el lodo . Se puede agregar una medición de la resistividad local a la herramienta utilizando sensores galvánicos para medir la resistividad de la formación. Tales sensores galvánicos miden la resistividad aplicando una diferencial en el voltaje a través de las partes de la herramienta la cual provocará corrientes hacia el flujo desde la herramienta y en la formación. La diferencial en el voltaje se puede generar por ejemplo a través de medios inductivos, por ejemplo, mediante el uso de bobinas toroidales, o mediante el uso de electrodos. Las corrientes resultantes se pueden medir por medios similares . En una modalidad preferida, la sección de resistividad comprende además antenas inclinadas. Esto permite una medición azimutalmente sensitiva de la resistividad. La sensibilidad azimutal no sólo es importante en aplicaciones como geo-dirección sino también para una mejor evaluación geológica determinando el ángulo de inmersión de capas en las formaciones terrestres . Procesamiento de Datos La Fig. 6 ilustra esquemáticamente un proceso de adquisición de datos de la herramienta mostrada en la Fig. 5 como una función de tiempo, azimut y energía. Las señales se obtienen de cada uno de los detectores 506, 507 y 508. La Fig. 6 muestra los detectores 506N1 y 506N2 correspondientes al conjunto de detectores de neutrones localizados más cerca de la fuente 503 de detectores. Los detectores 506F1 y 506F2 corresponden al conjunto de detectores de neutrones localizados más lejos de la fuente 503 de neutrones. Un monitor 600 de neutrones está representado cerca de la fuente -503 de neutrones para mostrar que el estallido de neutrones pulsados se monitorea. Las señales de detectores 506, 507 y 508 se registran como una función del azimut de la herramienta en el pozo de sondeo en la sección 601. Una granulosidad de los sectores del azimut pueden variar dependiendo de la resolución azimutal de la medición. Por ejemplo, se puede elegir una granulosidad de 4 cuadrantes . En la sección 603 se recolectan los conteos medidos como una función del tiempo de llegada de los neutrones o rayos gamma en los detectores . El tiempo de llegada se puede medir con respecto al ciclo de pulso de neutrones mediante la fuente 503 de neutrones pulsados. Una amplitud de los depósitos de tiempo y un número de los depósitos de tiempo pueden variar de un detector a otro detector, y pueden incluso variar para un detector. En la sección 604 se pueden adquirir datos espectrales de los detectores 507 y 508 de rayos gamma. Las señales se recolectan dependiendo de la altura del pulso de las señales en la salida de los detectores. La salida' de la fuente 503 de neutrones se mide utilizando el monitor de neutrones 600 y el equipo 602 de conteo para obtener un conteo absoluto de neutrones que se pueden utilizar en un procesamiento adicional de datos obtenidos de los detectores 506, 507 y 508. Para evitar una variación de resultados de una herramienta a otra herramienta, es posible calibrar la velocidad de conteo utilizando la calibración 605. Los datos obtenidos en las secciones 601, 602 y 603 se normalizan (606) y están disponibles para el procesamiento 607. El procesamiento 607 se puede hacer en tiempo real, por ejemplo los datos se pueden enviar hacia arriba de la perforación en tiempo real, o los datos se pueden almacenaren una memoria de la herramienta para su procesamiento posterior, por ejemplo, para procesarlos cuando la herramienta se regrese a la superficie. La Fig. 7 ilustra una modalidad preferida adicional de la herramienta de la invención. La herramienta de la Fig. 7 comprende una sección de resistividad (204) cubierta con una sección de porosidad de neutrones (301, 303, 202, 302), y un detector 206 de rayos gamma naturales similar al de la herramienta mostrada en la Fig. 3. Una diferencia con la forma de la herramienta de la Fig. 3 es que la herramienta de la Fig. 7 no comprende ninguna sección de densidad gamma. Una distancia que separa el detector 206 de rayos gamma naturales de la fuente 301 de neutrones pulsados generalmente puede exceder 1.2 m. Como resultado de la omisión la sección de densidad gamma, la herramienta de la Fig. 7 sustancialmente es más corta que la herramienta de la Fig. 3. Varias ventajas resultan de las herramientas inventivas. Una primera ventaja se puede ver en la longitud reducida de la herramienta de conformidad con la invención. La longitud del triple combo de la invención se reduce a menos de 10 m. La longitud se reduce aún más en la modalidad mostrada en la Fig. 7. La longitud más corta abre la posibilidad de utilizar la herramienta de la invención en ambientes difíciles que no fueron accesibles con el triple combo de la técnica previa, donde las mediciones tenían que hacerse utilizando una pluralidad de herramientas, y posiblemente involucrar múltiples viajes en el pozo. La herramienta de la invención integra la posibilidad de hacer un número de mediciones se hicieron utilizando 2 a 4 herramientas diferentes en la técnica previa. La herramienta de la invención integra la posibilidad de hacer todas las mediciones en una sola herramienta que es más corta y que se integra más rápidamente que las herramientas de la técnica previa. Una segunda ventaja se puede ver en los costos reducidos para obtener una herramienta de conformidad con la invención. Parece que la herramienta de la invención es más económica para producir que el triple combo de la técnica previa. Una tercera ventaja se puede ver en que la longitud más corta del triple combo de la invención permite aplicar una interpretación más simple y más exacta de la medición de los dispositivos de medición. Más particularmente, la superposición de la resistividad y los dispositivos de mediciones de neutrones permite obtener mediciones simultáneas o casi-simultáneas para ambas mediciones, los puntos de medición que están relativamente cerca entre sí, o que son los mismos . Por lo tanto la resistividad y las mediciones de los neutrones se pueden correlacionar fácilmente, produciendo una interpretación más exacta de mediciones y un entendimiento más preciso de la formación. Una ventaja adicional de la integración puede ser que los detectores de la herramienta de la invención estén localizados más cerca de la barrena que en las herramientas conocidas en la técnica previa, dando mediciones de tiempo tempranas después de la penetración de la formación terrestre. Esto puede tener aplicaciones importantes, por ejemplo, en la geo-dirección . Se han descrito varios ejemplos de modalidades para la invención utilizando herramientas LWD. Se entiende que la invención también se puede utilizar en una herramienta alámbrica que típicamente se utiliza para investigar el pozo de sondeo después de la perforación. En una modalidad alternativa, preferida, podría ser posible intercalar las antenas de resistividad con la medición de densidad. En una modalidad preferida, adicional, las antenas podrían cubrir partes de los neutrones y la medición de densidad. Aunque la invención ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, aquellos expertos en la técnica, que obtengan beneficio de esta descripción, apreciarán que se pueden idear otras modalidades las cuales no se apartan del alcance de la invención como se describe en la presente. De conformidad con esto, el alcance de la invención se limitará solamente por las reivindicaciones anexas.