MXPA97001937A

MXPA97001937A - Metodos basados en acelerador y aparato para lamedicion durante la perforacion

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Publication number: MXPA97001937A
Application number: MXPA/A/1997/001937A
Authority: MX
Inventors: L Evans Michael; A Loomis William; e stephenson Kenneth; A Truax Jerome; P Ziegler Wolfgang; Zema Chowdhuri S; Couet Benoit; Albats Paul; A Roscoe Bradley
Original assignee: Schlumberger Technology Corporation
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1997-06-01

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de medición mientras se perfora, para medir propiedades de formaciones terrestres que rodean un poco de sondeo que se estáperforando mediante un talado en un extremo de una sarta de perforación;que comprende:un collar de perforación tubular alargado en la sarta de perforación;un acelerador de neutrones de energía elevada en el collar de perforación;un primer detector de neutrones en el collar de perforación, a una primera separación del detector en la dirección longitudinal del collar de perforación, teniendo el primer detector de neutrones una salida que es proporcional en primer término al flujo de neutrones del acelerador;un segundo detector de neutrones en el collar de perforación, a una segunda separación adicional del acelerador en la dirección longitudinal del collar de perforación, siendo el segundo detector de neutrones sensible a los neutrones epitérmicos y teniendo una salida que responde en primer término a la concentración de hidrógeno de la formación terrestre circundante y responde en segundo término solo a la densidad de la formación terrestre circundante;un tercer detector de radiación en el collar de perforación, todavía a una tercera separación adicional del acelerador en la distancia longitudinal del collar de perforación, teniendo el tercer detector una salida que responde más a la densidad de la formación terrestre circundante y que responde menos a la concentración de hidrógeno de la formación terrestre circundante, que el segundo detector;un medio para registrar las salidas respectivas del primero, segundo y tercer detectores como una función de la profundidad del pozo de sondeo;y un medio para determinar un parámetro relacionado con la densidad de la formación desde las salidas respectivas.

Description

MÉTODOS BASADOS EN ACELERADOR Y APARATO PARA LA MEDICIÓN DURANTE LA PERFORACIÓN. La presente invención se refiere generalmente a la investigación de formaciones terrestres simultáneamente con la perforación de un pozo de fondeo y, más espe íficamente a métodos y aparatos para realizar mediciones basadas en acelerador de neutrones mientras se está perforando. En sus aspectos más amplios, algunas de las técnicas presentadas se refieren también al registra por cable de aceroLa medición de las porosidades de las formaciones terrestres superficiales que rodean un pozo de sondeo por medio de la atenuación del flujo de neutrones con la distancia de la fuente de neutrones es una técnica bien conocida en ei registro por cable de acero. Los instrumentos de registro epitérmicos, espe almente, son sensibles a la densidad o bien concentración de hidrógeno en una formación. Puesto el hidrógeno se encuentra generalmente en los fluidos de la formación, la concentración en hidrógeno se relaciona a la cantidad de espacio de poro, y por consiguiente a la porosidad de la formación. Para una porosidad dada, sin embargo, un incremento en la densidad de la matriz (conservando la misma composición química de la matriz) puede provocar una disminución de la velocidad de canteo del detector de neutrones epitérmicos (para un espacio de 60 centímetros, por ejemplo, entre la fuente y el detector).

Este» cambio en cuanto a la velocidad del conteo se encuentra en la misma dirección que ocurriría si se incrementase la poros. ad para una densidad de matriz dada. Por consiguiente, una medición de la porosidad por neutrones en '"» sJ no újle e er ina sin ambigüedad la porosidad de una formación de composición »desc»-3n»^»-?>-la . Por consiguiente, es una práctica convencional en el registro por cable de acero efectuar mediciones de densidad a granel de une formación de interés mediante la aplicación 0 de> una segunda herramienta, en base a la dispersión de Comptsn de rayo» gamma de electrones, en el misma intervalo de profundidad que» la herramienta neut romea de determinación de p»jr»DSidad. Un incremento en cuanto a la densidad de la matriz provoca también una disminución de la "3 velocidad del conteo del detector en la herramienta de 'densi . P>-JG otra parte, si se incrementa la porosidad para una »,eps?d3d de matriz dada, se incrementa la velocidad de canteo del detector de herramienta de densidad. Los cambios en la densidad de matriz y porosidad tienen por consigm nte 0 efectos compl mentarios sobre los elementos pa a determinar neu t róni >~amen te la porosidad y para 'determinar la den idad mediante la dispersión Compton, dichos efectos pueden compensarse por medio de un«* g ra f icac. i ón < ucad d« l s respuestas de las dos herramientas. Por medio del uso de *3 tale.-» gráf s cruzadas, «i*» updpn de le»rm? nai la*, características físicas y los cambios en la densidad y composición (litología) de la matriz. Debid»:j al hecha que la infusión de >gas en los espacios de pora de la matriz afectan también las respuestas d>3 la herramienta d»3 densidad y de porosidad neutrónica, es posible, en ciertas circunstan ias, detectar la presencia de gas por medio de gráficas cruzadas de neutrones dens i. dad . Aún cuando tales herramientas de registro de densidad y porosidad >cle cable de acero proporciona una información muy útil. en cuanto a las formaciones subsuperf i ia les, se emplean necesariamente solamente después de la perforación de un pozo de sondeo y después »de la remoción de la linea de tubería de perforación ensamblada, lo que ocurre horas o hasta días después de la formación del poz»D del sondeo. Como resultado, las formaciones y el pozo de sondeo pueden haber sufrido cambios que esconden o bien oscurecen propiedades petrofísicas importantes bajo investiga ión. Par ejemplo, tanta la invación de fluido de perforación en la formación co o la acumulación de lado endurecido en la pared del pozo de sondeo pueden afectar negativamente muchas mediciones, incluyendo la medición de la densidad a granel. por rayas gamma y la medi ión de la poros ida»:i por neutrones. Ambas mediciones se ven también afectadas par la densidad del lodo endurecido, así como por desprendimiento o derrumbe de la pared del poza de sondeo. Desventajas adicionales -Je las herramientas de cable de acero incluyen la pérdida de tiempo >de perforación y el costo y retardo para «desenganchar la línea >Je tubería do perforación ensamblada para permitir que la herramienta de cable de acero pueda bajarse en el pazo de sondeo. Por consiguiente sería provechoso que las mediciones »Je 13 poros?da»d por neutrones y de la densidad asi coma otra mediciones de interés pudieran realizarse durante la operación de perforación misma. Ele han ht?c o esfuerzos en la técnica anterior para propor ionar una evaluación nuclear (densidad por rayos gam o bien porosidad por neutrones) de la formación; v?.se, por ejemplo, las Patentes Norteamericanas No. 4,596,926, No. 4,698,501, No. 4,705,944, No. 4,879,463 y No. 4,1314,609. la técnica convencional de medición de densidad a granel, sin embargo, requiere de una fuente de ra os gamma, ípicamente una fuente isotópica 117 C9. la técnica t onv nc i ona 1 de medición de? porosidad por neutrones emplea »:ie la misma manera una fuente química isotópica, como por ejemplo AmP . Tales fuentes químicas radioac ivas tienen obviamente desventajas desde un punto de vista de segundad jntra radiación. Es una preocupación >-¿sp »: la luiente importante en las aplicaciones de medición mientras se está perforando donde las condiciones de operación hacen más probable una pérdida de una fuente y más difícil su ri-'cupera ion que en operaciones con cjble de a»_ero. De hecho, las patente» de la técnica anterior antes mencionadas de medición mientras se está realizando la perforación se han enfocada en partes sustancial a la prevención de la pérdida o, en caso de ocurrir tal pérdida, a la recuperación H ta I e<3 fuer1 es qu i i as . Aún cuando las herramientas de porosidad por cable de acero bastidas en acelerador han sido recién desarro l das, véase, por ejemplo la Patente Norteamericana Na. 4,760,252 de Albats et al, tales herramientas no pueden transponerse 'di e amente a aplicaciones de medición mientras se está µ>-." forando debido a los efectos perturbantes sobre l respuestas a la herramienta de grandes cantidades de acero y f Inicio de perforación presentes en estas apli a iones. Sin embargo, actualmente no eiíiste ninguna alternativa económica basada en acelerador a la fuente de rayos gamma 137 Cs para registro >de densidad. Existe la necesidad, por con igui nte, dt-* un 3parat»_? da medición mientras >a eslA perforando, basad»:) en acelerador que eliminaría el requerimiento de las cuentas «químicas radioac ivas de las herramientas convencionales de densidad a granel y porosidad neutrópica. La anterior y otros requerimientos de la técnica anterior se cumplen, de conformidad con la invención, suministrando aparatos y métodos para medición mientras »3 está perforando que incluyen un acelerador >d neutrones de alta eneryía (de preferen ia 14 Mev) en una sección de col ar de pe fora ión de una. linea de tubería de perforación ensamblada y cuando menos un detector de radiaciones (rayos gammas neutrones) espaciado del acelerador para medir la radiación resultante de la irradiación de neutrones de las formaciones terrestres a edañas. En una mod lidad p eferida, un dete tor de neutrones cercano para moni torear el flujo de la fuente de neutrones, un detector de neutrones ep i térmico a espacio intermedia que responde primariamente a la concentra ión tie hidrógeno en la formación y un -detector alejado qu responde más a la densidad de la formación que el detector de neutrones ep i térmica se proporcionan en un collar de perforación. La densidad de detector cercano se emplea para normalizar las otras sal idad de detector para fluctuación ci energía cíe fuente. La salida de detector de neu. ro es epitérmica espaciada en forma intermedia normalizada así como la salida normalizada del detector que se encuentra a gran distancia se combinan, de manera concept I ente similar a la gráfica cruzada convencional de densidad de porosidad de neutrones, para obtener mediciones de la porosidad de la formación, densidad a granel y 1 itología y/o para detectar gas. Las mediciones se realizan y se registran en función de la profundidad del. pozo < '> sondeo y en una orientación angular a bien azimutal en el poza de sondeo. El. detector cercano es de preferencia un detector ep i térmico de neutrones protegido por un material que absorbe y modera los neutrones para que esté sustan íalmente insensible a los neutrones que se originan en la formación. Alterna i amente, puede comprender un detector de neutrones MeV, co o por ejemplo un detector centelieadar 4He >rj bien de líquido, protegido por un material con alto Z. E"l detector de neutrón ep i térmico intermedio puede ser uno de vanos «detectores espaciados simi 1 rmente que forman un conjunto de 'detectores. El conjunto puede incluir un<s µiluralidad de di hos «detectores ep atérmicos espaciados cunferencí almente alrededor de la pared interna del collar de perforación p^ a proporcionar una resolución horizontal mejorada. Uno o varios detectores de rayos gamma y/a de e tore de neutrones térmicos pueden también incluirse en el conjunto. Si se d se-. , los detectores del conjunto pueden espaciarse vert ica luiente para una resolución vertical mejorada. El detector alejado 5 de preferencia un detector de rayos gamma, pero puede también comprender un detector de neutrones de alta energía (>0«5 Me ) , por ejemplo, un detector centel 1 ador de 4He o de líquido. Al erna i amente, se puede proporcionar tanto un detector «de rayos gamma alejado como un detector de neutrones sile a a. Cuando se emplea un centelleador de líquido, «debe configurarse para detectar tanto los neutrones como los rayos gamm . El a< elera»Jor >le neutrones \ el detector cercano ec>tán de preferencia alineado coaxialmente y de manera excéntrica hacia un lado >del collar de perforación para acomodar el canal, de fluido de perforación en el otro lado del collar «de perforación. Para incrementar la sensibilidad a la formaci n, los detectores de conjunto se colo an de preferen»:: ia de manera excéntrica contra la pared interna del c:o 11 a r de perforación y e n prot g i. dos ont ra 1 as neutrones llevados en el pozo de sondeo y el callar de perforación. El o los detector (es) alejada (s), es/son de preferencia coaxial. (es) con el acelerador y el detector cercano. Se encuentra (n) protegido también contra el flujo le neutrones a lo largo del. pozo «de sondeo y collar de p fora : i n. Una ventana transparente a los neutrones se proporciona de eferencia del. lado «opuesto a cada detector de neutrones en el conjunto para incrementar ad ic isn lmente la sensibilidad a la formación y para incrementar la profun»dida«d «de la inves igación. Una construcción preferi«da de las ventanas «de neutrones incluye un material de corte de baja dispersión, co o por ejemplo titanio, proteigido en boro o bien otro material que absorbe neutrones para minimizar la fuga de neutrones en el collar de perforación. Una capa externa de absorción de neutrones, formada con aberturas en las u icaciones «de las ventanas de neutrones puede también propor ionarse piara reducir adicionalmente el flujo de neutrones en el collar de perloración. Co o construc i n alternativa de ventana de neutrones, se puede proporcionar capas transversa s y/o longitudinales de material que absorbe neutrones en el collar «de perforación para atenuar el flujo longitudinal y/o ircu ferenc íal de neutrones. Además de la técnica de gráfica cruzada antes mencionada, las sa]?d.ís del dete tor intermedio y la salida del detector alejado pueden también procesarse de manera separada, si se desea, para obtener otra información de interés. Por ejemplo, mediciones de la porosidad y separación pueden derivarse »de la disminución de la curva de tiempo generada por el conjunto de detectores epitérmicos de neutrones y la información en cuanto a la composición química de la formación puede obtenerse a partir de un anAlisis esp»3ctral de 1 OÍ> espectros de energía de rayos gamma reg ís b r<a> kis en el detector de rayos gamma. Tal análisis espectral puede ba -ja se al ern ti amente en la salida del detector alejado don«Je di ho detector detecta los rayos gamma. La salida del detector de neutrones térmico es útil piara determinar el corte de» captura macroscópico de la formación y para medir 1-3 separación. El corte de captura mac ras«:óp ico de neutrones térmico, o bien su correlación con la constante de tiempo de de_ñi ntegrac i ón de neutrones térmica, puede también determinarse a partir de la salida del detector d«--> rayos gamma. Fstas mediciones adicionales son «'«tiles solas o bien piara interpretar la presentarte i ón de la gráfica cruzada bás ic . Los objetos, caracterí ticas y ventajas de la presente invención se entenderán ad ic lona 1 mente a partir de la siguiente descripción de las modalidades representa ivas de la misma, en combinación con los dibujos ane?os, en donde: la figura 1 es un diagrama esquemático, par i a Intente en bloque, de una modali ad de un aparato de medición mientras se está perforando construida de conformidad con la presente invención y que incluye una linea de tubería de perforación ensambla«da suspendida a partir de una plata forma de perforaci n «j i ratona; la figura 2 es una vista en corte, parcialmente esquemática, en una modalidad del subensamble de medi ión de pozo de sondeo que incluye el acelerador de neutrones y «Jetectares ¿¿ociados de radiaciones; la figura 3 es una vista en corte horizontal a lo largo de la línea 3-3 en la figura 2, que muestra la ubicación preferida del detector cercano en relación con el collar de per oración; l figura 4 es una vista en corte horizontal i lo larga cié la lincea 4-4 en la figura 2, que muestra una con i uración del conjunto de detectores y las ventanas asociadas de neutrones en relación al collar de perforación; l.a figura 5 es una vista en corte horizontal parcial , que? muestra otra configuración de u conjunto de detector de neutrones e i térmica y su ventana de neutrones asociada; La figura 6 es una vista en corte vertical parcial de otra modalidad del subensamble de medición en la perforación, que muestra una modalidad alternativa de una ventana de neu rones; La figura 7 es una vista externa a lo largo de la linea 7-7 en la figura 6, que muestra la configuración externa de la ventana «de neutrones de la figura 6; La figura 8 es una vista externa similar a la f i-gura 7, que muestra la configuración externa de otra modalidad de una venta na de neut rones ; La figura 9 es una gráfica cruzada »del flujo normalizado inverso para un detector «de neutrón ep) i térmico cercano versus del flujo inverso normalizado para un detector de neutrones a bien de rayos gamma alejado, de conformidad con lo determinado a partir del modelo »de Monte Cario de la herramienta basada en acelerador de la figura 2; La figura 10 es una gráfica cruzada del índi.«ze de hidrógeno versus flujo inverso en diferentes energías de rayos gamma y neutrones y separaciones de puente/detector en varias litologías estándares, de conformidad con lo determinado a partir ciel modelo de Monte Cario «de la herramienta basada en acelerador de la figura 2; La figura 11 es una gráfica cruzada de eV o bien MeV inverso que disminuye la longitud versus el flujo de neutrones eV y MeV inverso para un detector alejado en varios litologí s estándares ; La figura 12 es una «gráfica cruzada «de índice de hidrógeno sO versus longitud de terma 11 zac i ón d>=> neutrones- tanto en randas d<s energía de neutrones eV y MeV en tres lito logi s er. t nda re ; l.a figura 13 es una gráfica cruzada del flujo de neutrones epi térmico inverso normalizado en un detector ci conjunto 0 versus el flujo MeV inverso normali ado en un detec:t«:?r alejado en res litalogías estándares; La figura 14A es una representa ión supierficial de la relación de sensibilidad entre la densidad y la longitud de temía 11 zac: i ón de neutrones epitérmicas en función de un 5 elemento químico e índice de hidrógeno de arenisca porosa; l.a figura 14E¡ es una representación superficial de la relación de sensibilidad entre la densidad y la longitud de term l i zac i n de neutrones MeV en función de element químico e índice de hidrógeno de arenisca porosa; La figura 1 A es una proyección «de la represen aci n superficial de la figura 14A; La figura 15E* es una proyección «de la representación superfi ial de la fi ura 14B; y La figura 16 e--> una gráfica cruzada ?e-" ] Índice «de hidrógeno '„"> versus la relación de sensibilidad entre la ciensida promedio y la longitud de termal i za»z i ón para una formación p ial ente saturada con gas y una formación que lleva parcialmente una arcilla de* caolinita. La presente invención es especialmente útil para aplicaciones de medición mientras se está perforando, y t l aplicación se ilustra en la figura 1 de lo-s dibujos. En ' (tanto este punta, y a menos que se especifique lo contrario, la expresión medición mientras se está perforando (conocido también como medición en perforación y registro en perforación) incluye el registra de «datos y/o la realización de mediciones en un pozo de «sond o terrestre, con la broca y cuando menos parte «de la linea de tubería de perforación ensamblada en el pozo >i<= perforación, durante la perforación, pausa y/o desenga ncha i ento . Se entenderá, sin embargo, que ciertos aspe-tos de la presente invención tendrán apli aciones también para el registro con cables de acero. Como se muestra en la figura 1, una plataforma y castillete 1i") s colocan sobre un pozo cíe sondeo 12 formado an la tierra p)or medio de una perforación giratoria. Una línea de tubería de perforación ensamblada 14 se encuentra su=.pend ida d»-'ptpo de el pozo de sondeo e incluye una broca 16 en su extremo inferior. La linea de tubería de pe foración ensamblada 14 y la broca 16 fijada sobre la misma giran por medio de una tabla de rotación 18 (activada por un dispositivo no ilustrado) que engancha un vastago cuadrado de transmisión 20 en el extremo superior de la línea de? tubería de perforación ensamblada. La línea «de tubería de perforación ensamblada se encuentra suspendida a partir e un gancho 22 fijado sobre un bloque de desplazami nto (no i lustra«io) . El vásta«:ja cuadrado de transmisión se conecta al gancho por medio de un cabezal giratorio 24 que permite la rotación de la línea de tubería de perforación ensamblada en relación c«:?n el gancho. Alternati amente, la linea de tubería d«2 perforación ensamblada 14 y la broca 16 pueden ser girada desde la superficie par medio de una barrenadora de pazos de tipa e "ac ionamiento superior". El fluido de perforación a bien lodo 26 se encuentra en un depósito de lodo 28 adyacente al castillete 10. Una bomba 3 bombea el fluida de perforación en la línea de tubería ck-> perforación ensamblada por medio de un orificio en el cabezal 24 para fluir hacia abajo (según l a indicado por la flecha de flujo 32) a través del centro de la línea de tubería «de perforación ensamblada 14. El fluido «de pe foración sale de la línea de tubería de perforación ensambl da por medio de orificios en la broca 16 y después circula ha ia arriba en la conformación de corona circular entre la parte externa d? la línea de tubería de perforación ensamblada y la periferia »del pozo de sondeo, ^ conformidad con lo indicado por las flechas «de flujo 3-1. El líquido de 1.5 perforación lubrica de esta forma la broca, y lleva recortes de formación hacia la superficie de la tierra. En la superficie., el fluido de perforación regresa al depósito de lodo 28 para su re irculación. Si se desea, se puede también emplear un ensamble de perforación direccional (no ilustrado), con un motor para lodo que tiene un bastidor doblado o bien un subcon junto desplazado. Montado en la línea de tubería de perforación ensamblada 14, de preferencia cerca «de la broca 16, se encuentra un ensamble de orificio de fondo (indicado generalmente por el. número de referencia 36), que incluye subepsamb le , para efectuar mediciones, para procesar y para almacenar información asi como para comunicar con la superficie de la tierra. De preferencia, el ensamble de perforación »de fonda se ubica a algunas longitudes de collar cié perforación de? la broca 16. En el arreglo de orificio de fondo ilustrado de la figura 1, se muestra una sección de collar de estabili ador 38 inmediatamente arriba de la broca 16, seguido en la dirección hacia arriba por una sección de collar de perforación 40, por la sección de collar de estabili ador 42 y otra sección de collar de perforación 44. Este arreglo de collares de perforación y collares de estabilizador es solamente ilustrativa y se pueden emplear e identemente otros arrreglos. La necesidad o la deseabilidad de los collares de estabilizador dependerá «de l s condiciones de perforación. En la modal ?da«d presentada en la figura 1, 1 os componentes del subensamble d^ medición en la perforación se ubican de preferencia en la sección 40 de collar de per for-n. i n arriba del collar de estabili ador 3f3. Tales i omparn-'nte podrían, si se desea, «-alocarse en una ubicación más cercana o más alejada de la broca 16, como por ejemplo en cualquiera de la sección de collar de estabili ador 38 o 42 o «de la sección de collar de perforación 44. El ensamble 36 «de orificio 'Je fondo incluye también un subensamble «de telemetría (no ilustrado) para comunicación de datos y control con la superficie de la tierra. Tal aparato puede ser cualquier aparato adecuado como por ejemplo un sistema de telemetría de impulso de lacia (a presión o acústico) co o 3o presentado en la Patente Norteameri ana No. 5,235,285, que recibe señales de salida de los sensores de medición de datos y transmite señales codificadas represent ti as de tales salidas a la u erfici 'donde las señales san detectadas, descodif icadai en < H? ».?ubs interna de receptor 46 y aplicadas a un piracedor 48 y/o un regis rador 50. El procesador 48 puede comprender cualquier computadora analógica o digital adecuadamente programada, y el registrador 50 comprende de preferen ia un •jr f icador registrador convencional para efectuar el registro visual y/o magnético habitual «de datos en función e1 la profundidad del pozo de sondeo. Un subsistema 52 «de transmisión superficial puede también proporcionar para establecer una comunicación hacia abajo «con el ensamble 36 de orificio de fondo, como se indica, co o por ejemplo en la Patente Norteamericana antes mencionda Na. 5,235,285. l ensamble 36 de orificio de fondo incluye también de preferencia unos dispositivos electrónicos de procesamiento y de adquisición conven ionales (no ilustrado) que comprenden un sistema de microprocesador (con memoria asociada, reloj y «circuito de sincroni a ión y circuito de interfaz) capaz de sincronizar la operación del acelerador y los sensores de medición de datos, almacenar datos a partir de los sensores de medición, procesar los datos y almacenar los resultados, y acoplar cualquier parte deseada de las datos a los componentes telemétricos para transmisión hacia la superficie. Altern ivamente, los datos pueden almacenarse en la perforación y recuperarse en la superficie al removerse la línea de tubería de perforación ensamblada. Un circuito en la perforación adecuado para estos propósitos se describe en las Patentes Norteamericanas 4,972,082 y No. 5,051,581. Para facilitar las conexiones eléctricas y la transmisión de las señales entre el subensamble de medición el subensamble de adquisi ión y procesamiento de datos, y el subensamble cié telemetría de datos, estos componentes se ubican «de pref rencia de manera adyacente entre ellos en la línea, «de tubería de perforación ensamblada. Cuando esto no es factible, el sistema de comunicación de d os de la Patente Norteamericana Na. 5,235,285, que proporciona comunicación en la perforación l«ocal en distancias cortas así co o comunicación de la perforación hacia la superficie, puede emplearse. La energía para el sistema electrónico ert la perforación puede proporcionarse por me io de una batería o, como se conoce en la técnica, por medio de ?n generador «de turbina en la perforación activado por el fluida de per forac ion. Una modalidad preferida del subensamble de medición en la perforación se presenta en las figuras 2-4, donde la sección 40 «de collar- de perforación se muestra rodeando un chasis 54 de herramienta -de acero inoxidable. El collar de perforación puede ser de cualquier tamaño adecuado, por ejemplo puede tener un OD de C pulgadas y un ID de 5 pulgadas. En el chasis 54 se forma a un Lado del e e longitudinal del mismo, ramo ^ puede observar en las figuras 3 y 4, un canal 56 de3 lodo que se extiende lon itudin l ente para llevar el flu?d«o e perforación hacia abajo a través «de la línea de tubería de perforación ensamblada. De manera e:-céntpca hacia el otro lado del chasis 54 se encuentran un acelerador de neutrón 58, su paquete 60 de control y de electrónica de -alt'i voltaje asociado así como un detector 62 cercano coa: lalmente alineado. El acelerador es preferen ia una fuente de tipo D-T (14 Mev) como se conoce en la técnica.

De conformidad con la presente invención, el detector cercano 62 debe responder primariamente a la salida del acelerador con una influencia mínima sobre? la formación. Para este propósito, el detector 62 puede comprender un detector de neutrones ep i. térmico, por ejemplo, un contador propor ion l de 3He , que se ubica cerca del acelerador sin la protección de alta densidad. El volumen sensible del detector 62 está recubierto can cadmio a bien con atra material de corte de captura de neutrones térmico alto (na ilustrado) para incrementar el umbral «de detección a niveles epi érmicos. El detector 62 se encuentra también rodeado, de pref enci en todas las superficies excepto la superficie adyacente al acelerador 58, por una protección 64 de material combinado de absorción de neutrones-moderación de neutrones, como por ejemplo carburo e boro (o bien otro absorbente de 1/v) distribuido en un aglomerante epóxico <a bien otro material hidrogenado) ("B4CE"). En la Patente Norteamericana Na. 4,760,252 se encuentra una información más detallada en relación con la estructura y función ci la protección para tal detector cercana 3He . Al ern ti amente, el detector cercano 62 puede ser un detector de energía más elevada (MeV), como por ejemplo un detector de 4He, rodeado por tungsteno, heavi et o bien otra protección con Z alta para proteger el detector de la formación y multiplicar el número de neutrones incidentes :o sobre el detector no proveni ntes e la formación. Fl efecto mul iplicador =5e debe al corte >3ran»de (n, 2p) y (n, 3n), del matepal de Z alta, que convierte los neutrones de» la fuente de 14 MeV en dos o tres neutrones debajo de aproximadamente 5 6 MeV, donde» el corte1 do dispersión de 4Ue es grande. Por 'jno iguiente, la protección con 7. alta no disminuye la sensibilidad de la señal de detector cercano a la formación >ie neutrones dispersos, y atenúa de manera efectiva el fluj«j «Je neutrones de fuente (14 MeV) a lo largo de la herramienta. Si, como ce describe a con inuación, los detectores de neutrones más alejados están protegidos en un material B4CE ío bien un moderador— bsorbente similar), la disminución de la potencia de hidrógeno en el B4CE puede emplearse pura reducir ad ic íona lmente la energía de los neutrones mientras l.? potencia de absorción «del boro sirve para atenuar el flujo de neutrones de ba o nivel de energía. La colocación de los materiales de protección en el orden del material de Z alta ce-»rc3 de la fuente de neutrones y el material de P4CE ío similar) después, es esencial puesto que el orden inverso >•»:?. inefectivo para proteger contra neutrones de alta one í . Si ?»l etector 62 cercano «^ un e er c>r o eV o bien un detector MeV, el efecto combinado de la energía de _?'3 dett-»cr i ón, colocación y protección del detector cercano debe-» ser tal que vuelva la salida del detector rela ivamente insensible a la porosidad de la formación y primariamente proporciona al flujo de^ neutrones del acelerador. L salida del detector cercano 62 puede después emplearse para normalizar otras salidas de detector para flutuaciórt d&» energía «de fuente. Ubicado longitu inalmente adyacente al detector 62 cecano se encuentra una pluralidad o bien un conjunto de detectores 66a, 66b, 66c y 66d . El conjunto incluye cuando menos un detector de neutrones ep i térmico y de preferencia más de uno, y cuando menos un detector de rayos gamma. Uno o vanos detectores de neutrón térmicos pueden incluirse ópcional ente. Como se presenta de manera ilustrativa en la figura 4, ¿e encuentran dos detectores 66a y 66b ep i térmico , un detector 66c térmico de neutrones y un detec?ar 66d de rayos gamma. Si se desea, se puede proporcionar un número diferente o bien cena mezcla do detectores. E l objetivo principal de los detectores 66a, 66t) epi térmicos» de» neutrones es medir el flujo epi térmico de neutrones en la formación a una distancia su icientemente cercana a la fuente de neutrones pi ra minimizar o cuando menos reducir s?»jn?f?» a ti vamente el efecto de l s salidas e de«e»ctar de ! s elemento».. más pesados de la formación, como por ejemplo oxígeno, sil icio, carbono, calcio, ei c . , que dominan en la densidad a granel, y para optimizar, o bien cuando menos incrementar ignificativamente, la influencia de?l hidrógeno «de la formación sobre Iss salidas de detector. Posi c ionada de esta manera, la respuesta «del detector ep i térmico de neutrones dependerá rimari mente del. índice de hidrógeno con s¡o l ment un efecto residual »de la lito logia. Para incrementar la sensibilidad a la formación, los detecteires ep i térmicos 66a, 66b, que pueden ser contadores proporcionales de 3He , se ubican de preferenci cerca, adyacente a la pared del collar de perforación y protegidos, como se muestra en 66a y 66b, para reducir la sensibilidad a los neutrones del pozo de sondeo. El material de protección es «de preferencia el mismo que ha descrito previamente en relación con el detector cercano 62, es decir, un reves imiento de cadmio y B4CE. Como se describe con mayores detalles a con inuación, las ventanas transparentes a neutrones 70a y 70b se forman de preferencia en el collar de perforación para incrementar adicionalmente la sensibilidad del detector y para proporcionar una mayor profundidad de i p st i g : i ón . Co o se ilustra e?rt la figura 4, los detectores ep i térmicos: de neutrones 66a, 66b y las ventanas asociadas 70a, 70b están de pireferene: i.a espaciados de manera ircunf rencial alredeidor del collar de perforación 40 para incrementar la resolución angular o bien azimutal. Cualquier espa iamiento circunferencial, deseado de los detectores puede emplearse. Aún cuando los detectores 66a, 66b se muestran en el misma espaciamienta longitudinal a partir del acelerador 58, una a varias detectores adicionales podrían proporcionarse en espa iamientos longi udinales diferentes para incrementar la resolución vertical. Los conjuntas de detectares espaciados circunferen ial y horizont lmente, así co o detalles adicionales en r«??lación con la configuración de los detectores individuales y de su protección se describen con mayores detalles en las Patentes Norteamericanas No. 4,760,252 y Na. 4,972,082. La elevada resolución espacial de la medición del tiempo de termal i sacian, de conformidad con lo descrito en la Patente Na . '082, hace que la medición azimutal del tiempto de terma 1 i zaci ón de conformidad con la presente invención sea particularmente interesante y valiosa. Se observa también que los espa iamientos de fuente/detector descritos en las Patentes No. 4,760,252 y No. 4,972,082 son para herramientas de' cable de acero. Espaciamientos un poco más grandes se proporcionarían en una herramienta de medición mientras se está perforando, para tomar en consideración el hecho que los detectores están viendo hacia la formación a través ciel collar eie perfarae ion. El detector 66c térmico de neutrones puede de la misma manera ser un contador proporcional 3He protegido, como en ¿>8c , de manera similar a los detectores epitérmicos 66a, 66b, excepto que el revestimiento de cadmio se omite del lado de la formación para que el detector sea sensible a los neutrones térmicas de la formación. Una venta transpa ente a los neutrones 70c pueden proporcionarse en el. collar de? perforación 44 adyacente al detector térmico 66c. Se pueden proporcionar detectores de neutrones térmicos adicionales según la requerido para obtener la resolución horizontal y/o vertical deseada. Las señales de salida del o de los detector (es) de neutrones térmicos 66c pueden procesarse de conformidad con lo descrito en las partes incorporadas de la Patente Norteamericana Na. 4,760,252- para derivar una medición de la porosidad de neutrón térmica y/o de conformidad con lo presentado en la Patente Norteamericana No. 5,235,185, para derivar mediciones de sigma y separación de la formación. El detector 66d de rayos gamma puede comprender cualquier detectar de tipa adecuado, como por ejemplo Nal, BGO , Csl, antraceno, etc., pero de preferencia es un detector de ortos!.1 icato de gadolinio activado con cerio (GSO) de conformidad can la presentado en las Patentes Norteamericanas No. 4,647,781 y No. 4,883,956. Coma se presenta en estas patentes, el detector de GSO es de preferencia rodeado por boro para reducir la influencia de? los neutrones térmicos y ep i térmicos sobre la respuesta del detector. Asií mismo, ?na protección de tungsteno o bien de alt densidad (na ilustrada) puede ser colocada entre el acelerador 58 y el detector de GSO 66d para reducir el flujo »de neutrones de alta energía incidentes en el detector. Aún cuando íes muestre, se entenderá que la sincronización y el circuito de control apropiados se proporcionarán piara operar el. acelerador 58 en un modo impulsado y para regular el detector 66d según lo requerido selec i amente para detectar rayos gamma, inelásticos y/a de captura. El. rango ci detección de energía es de preferencia ancha, co o por ejemplo de 0.1 a 11 MeV. Un objetivo principal del detectar 66d es proporcionar espectros de energía de rayos gamma inelásticos y/o cié captura así como velocidades de conteo de ventana de energía. Especialmente, los espectros de energía pueden ser analizados espectr l men e para derivar información en cuanta a la composición elemental de las formaciones bajo investigación. La técnica preferida piara analizar los datos de espectro del detector de rayos gamma 66ci para obtener la información elemental de espec roscopia y litología se desicribe en la Patente Norteamericana No. , 440 ,118 de Roscoe . En resumen, de conformidad con la presentación de Roscos, c t ro o a a d ci ispersión ine 1 :•. i. cos s e analizan por un procedimiento de adaptación espectral de los mínimos cuadrados para determinar las cont ibuciones elementales relativas al mismo de elementos químicas postuladas como presentes en una formación terreste desconocida y que contribuyen a los espectros medidos a partir de? la formación. Los rendimientos inelásticss r lativas para silicio, calcio y magnesio se calibran para proporcionar estimaciones dire»ztas de las concen raciones elementales respectivas para estos elementos y de las fracciones volumétricas de las elementos a bien tipas de rocas asociadas, como por ejemplo arenisca, piedra caliza y delimita, en la formación. La proporción entre los rendimientos inelásticos relativos para el magnesio y para el calcio proporciona una indicación 'del grada «de dalomi t i ac i ón de una formación. En base a los rendimientos inelásticos calibrados para silicio y/o calcio, se pueden también determinar estimaciones calibradas de las rendimientos elementales a partir de los espectros de rayos gamma de captura de neutrones térmicos, a partir de lo cual se puede derivar información adicional en cuanto a la li ola ía de la formación. Mediciones del tiempo de term 1 i ac i ón de los neutrones epi érmicos y separación de herramienta de la pared del pozo de sondeo pueden ser derivadas de las salidas de los detectores 66a, 66b de detectores de neutrones e i térmicos. Debido a que la gran cantidad de acero presente ert el collar de perforación 40 y el chasis 54 actúa co o un sumidero de almacenamiento de larga vida para neutrones, la sensibilidad de los vectores 66a, 66b al tiempo de termal i zac i n de los neutrones epitérmicos se reduce sustancialmente. Para medir el tiempo de termal i zac i n de los neutrones ep i térmicos mientras se está perforando, es por consiguiente importante ubicar adecuadamente los detectores 66a, 66b en relación con el collar de perforación 40 para proporcionar unas ventanas de? neutrones 70a, 70b adecuadamente construidas y para proteger adecuadamente las detectores 66a, 66b. Como se muestra en la figura 4 y como se indica arriba, los volúmenes sensibles de los detectores 66a, 66b se montan de preferencia en el chasis de la herramienta 54 muy adyacente a la pared interna del collar de perforación 40 e inmediatamente opuestos a las ventanas 70a, 70b respectivas de neutrones en el collar de perforación. Cada detector se encuentra bien de preferencia reprategida (con B4CE o similar) en ambos extremos y en todos los lados excepto el lado que hace frente al collar de perforación. Las ventanas 70a, 70b se hacen «de preferencia de titanio o bien de otro material de corte de alta resistencia y baja dispersión protegido en boro. Para reducir adi ionalmente la entrada de neutrones en el collar de perforación 40, se proporciona de preferencia una capa de carburo de boro 72 «ron orificios para corresponder a las ubicaciones de las ventaríais 70a, 70b en la piarte externa del collar de perforación 40 en la región de los. detectares». Datos de modelo y experimentales han mostrado que la sensibilidad de las curvas de tiempo ci terma 1 i. zac ion de los neutrones epitérmicos a la porosidad de? los detectores pasicionado , protegidos y con ventana de es¡ta manera es mayor que en el caso de los detectores sin ventanas o bien con protección externa de boro. Como se muestra de; manera alternativa en la figura 5, es posible incrementar la sensibilidad del detector todavía más mediante la colocación de los detectores 74 en el collar de perforación 40 misiiia, con una reproprotección 76 de carburo «de boro una capia 72 de carburo de? boro externa con orificios correspondientes como en la figura 4. Esta combinación, aún cuando es factible, expone los detectares a un riesgo mayor de daño durante la perforación y requiere también de maquinado del collar de perforación para formar los recept culos de detectores. Co o alternativa al uso de ventanas 70a, 70b transparentes a las neutrones protegidas con boro, como se muestra en la figura 4, el tiempo de terma 1 i zac i órt y la sen ibilidad de velocidad de conteo de los detectores 66a, 66b de neutrones ep i tér icos pueden incrementarse p ropo rc i ona rodo capas transversales de boro a bien otro material de sección de alta absorción en el collar de? perforación 40 en la región de los detectores de neutrones epitérmicos. Esto se ilustra en l s fi uras 6--8. La figura 6 mue tra un detector 78 de neutrones e i térmicos excéntrico contra la pared del collar de perforación y retraprategido como en la figura 4. Una pluralidad de capas 80 de carburo de boro transvers les están anidadas en la pared del collar, donde actúan coma "persianas" para permitir que los neutrones viajen transversalmente a través «del collar hasta el detector mientras; bloquea el flujo de neutrones a lo larga del •zallar. La figura 7 ilustra el patrón externa de capas 80 de carburo de boro de la figura 6. Un patrón 'alternativo de las capas 82 de carburo de boro se presenta en la figura 8. Este patrón sirve para minimizar el flujo de neutrones a través del collar tanto en las direcciones longi u in l como circunferencial sin interferir con el flujo transversal. Las capias 80 y 82 «de carburo de boro, por consiguiente, funcionan esencialmente como ?na ventana de neutrones piar los detectores de neutrones epitérmicos o térmicos. El uso «de capias de absorción de neutrones como se muestra en las figuras 6-8 es especialmente importante para reducir el flujo de neutrones en material de porte de baja dispersión, como piar ejemplo titanio, que es deseable como material, de collar de perftaraci?n en aplicación de medición mientras se está perforando debido a su transparencia relativa a los neutrones pero que, debida a su densidad baja, no atenúan el componente de transporte de neutrones paralelo o bien circunferencial en relación con el. collar de perforación en so la misma medida que la hace el acero. Para una efectividad adicional, las capas de carburo de boro deben también estar incluidas en el chasis de la herramienta 54 del lada del acelerador, o bien en ambos lados, de los detectores de neutrones. Con referencia otra vez a la configuración de subenamble de medición «global mostrada en la figura 2, un detector 84 alejado s¡e ubica corriente abajo de los de?tec tores «de conjunto 66a-66d con una protección 86 contra neutrones. El detector 84 y la protección 86 son de preferencia coaxiales can el acelerador 58. De conformidad con la presente invención, el detector ale?jada 84 se posiciona selec i amente en relación con la fuente de neutrones para estar sensible a los neutrones de energía MeV (o bien, de pref rencia, a las rayos gamma inducidos por neutrones MeV) que penetran a distancias relativamente lejanas en la formación. Puesto que el transporte de los neutrones de energía MeV ha reducido la sensibilidad al contenido en nitrógeno de la formación y ha incrementado la sensibilidad a la densidad de elementos más pesados de la formación, en co pa rac i óp con los n utrones de n r ía K V-eV , l respuesta del. detector 84 se verá fuertemente influenciada por la densidad a granel de la formación y, debido a la relación estrecha entre la «densidad y el tipo de matriz, por 1 a 1 i. t a1og l d la f ar ac i ón .

De preferencia, el detector 84 comprende u detector de rayos gamma de 6S0 de conformidad con lo -descrito en las Patentes Norteamericanas antes mencionadas Na. 4,647,782 y No. 4,883,956 aún cuando cualquier tipo adecuado, como por ejemplo antraceno, Nal, BGO, C I , etc., puede emplearse en la medida en que se logran resolución de energía y estadísticas de velocidad de conteo aceptables. El rango de detección de energía preferido es de 0.1 MeV a 11 MeV. Alternati amente, un detector de neutrones sensible a neutrones dentro del rango de MeV, por ejemplo superior a igual a 0.5 MeV puede emplearse. Los detectores de neutrones prefer idos son de tipo de 4Me o bien un tipo de centel lea»dor 1 í qu i. do . Cuando un detector de rayas gamma se emplea como detector 84 aleja«dc_, la protección que interviene 86 es de preferencia B4CE o bien un material similar de moderación-absorción de neutrones. Si se emplea un detectar de neutrones MeV, el protector 86 es de preferencia un material con Z alta co o por ejemplo tungsteno, excepto e?n los casos en los cuales el detector 62 es también un 4He (o bien otro detector MeV) ote i o por un m teri l con Z l a. En s; e? úl i o c o, la protección 86/ debe también ser B4CE o similar para aprovecharse totalmente del efecto de moderación de neutrones arriba mencionado del material 64 de protección con Z alta que rodea el detector cercano 62.

Aún cuando el detector 84 alejado puede ser un detector de rayas «gamma a ttien un detector de neutrones MeV, se prefiere u detector cié? rayos gamma porque los rayos gamma tienen una sensibilidad mejor al gas que las neutrones en algunas i uaciones, facilitando asi la identificación de las formaciones que llevan gas. Así mismo, co o se describe arriba en relación con el detector 66d de rayos gamma del conjunto, el uso de un detector de rayos gamma permite la realización de un análisis espectral para obtener información de la composición elemental y de la litología de la formación. T l análisis espectral puede efectuarse en ambos o bien solamente en uno «del detector de conjunto 66d y del detector alejado 84. La salida de cualquiera (a ambas) «detectó de rayas gamma podría adi ionalmente emplearse para derivar mediciones del corte de captura macroscópica de la formación para neutrones térmicos (SIGMA) a bien su correlación, la constante de tiempo de desinte ración de neutrón térmico (tau). Cualquiera de las técnicas conocidas para derivar SIGMA o bien tau puede emplearse para este propósito. Asi mismo, cuando el detector 84 alejado es un detector de rayos gamma, el detector de rayos gamma del conjunto puede omitirse si. es necesario >debi»do a consideraciones espaciales u otras. Se puede proporcionar, si se desea, un segundo detector espaciado (no ilustrado). En este caso, es preferible ubicarlo coaxialmente con el detector 84 y muy adyacente a él. Si. el detector 84 es un detector de rayos gamma, el segundo detector alejado es de pireferencia un detector de neutrones y a la inversa. Aún cuando no se muestra y específicamente, se entenderá que los detectores arriba descritos incluyen todos los circuitos de amplificación, con formación «de impulso, suministro de energía y circuitos de otros tipos requeridas para «generar señales de salida representant i vas de la radiación detectada. Tales circuitos son bien conocidos en la técnica. Las señales de los varias detectores proporcionados en la herramienta pueden ser procesacias de varias maneras para obtener la información petrof ísica deseada. Co o mencionado, la salida del detectar cercano 62 es proporcionar a la salida de la fuente de neutrones y se emplea principalmente para normalizar las demás señales de salida de detector para la fluc uaci n de energía de fuente. Las; salidas de los detectores 66a, 66b de neutrones ep i. térmicos del conjunto son principalmente sensibles al índice de hidrógeno, y por consiguiente a la porosidad y, de conformidad con una característica de ia invención, se usan en combinación con las salidas del detector alejado 84 para derivar información en cuanto a la densidad de la formación, poro idad y litologia y para detectar «gas. La solución de procesamiento de seañal básica emplea e?l flujo de neutrones Al (velocidad de conteo del detector 66a o 66b) normalizado por la velocidad de canteo NI que proviene del detector cercano 62, es decir, (A1/N1)-1, y las velocidades de conteo inversas similarmente normalizadas <Flg/Nl)-l o bien (FlnlNl)-l que? proviene del. -detector de rayos gamma o bien de l detector de neutrones MeV 84 alejado, respec ivamente. Como se describirá estas cantidades pueden emplearse de varias manera piara determinar el ín«dice de? hidrógeno HI , las longitudes de terma 1 i zac ion (eV o MeV) y la litologla de la formación. Como caracterís ica adicional de la invención, las longitudes de terma 1 i ac ion y el índice de hidrógeno pueden emplearse para derivar la densi«dad a granel de la formación. Finalmente, la determinación de la densidad a granel puede mejorar mediante la información li tológica obtenida a partir del detector 66d de espectroscopia ga ma cercano . El uso más sencillo de las flujos normalizados inversos es graf icarios cié manera cruzada. Tal gráfica cruzada se presenta en la figura 9, donde lcss flujos inversos han sido obtf?nid«Ds 3 partir de u modelo Monte Cario de la herramienta basada en acelerador presentada en el figura 2. La gráfica total de la figura 9 es conceptualmente? similar a la gráfica cruzada de densidad de neutrones convencionalmente empileada en el registro de estado de acero para determinación de litología y porosidad basada en las respuestas de las herramientas de densidad a granel, estándares y de porosidad neutrónica. Véase, por ejemplo El. lis, We?ll Logging for Earth Scientists, (registro de pozos para científicos terráqueos), Elsevier, 1987. págs. 420-421. La interpretación de la gráfica cruzada de la figura 9 es de la misma manera similar a la interprt?tac i n de la gráfica cruzada de densidad de neutrones convencion l. Se grafican en la figura 9 tasas de canteo inverso de tal manera que porosidades más elevadas a parecerán en la piarte superior derecha de la gráfica y porosidades inferiores aparecerán en la piarte inferior izquierda, como en la gráfica cruzada de densidad de neutrones convencional. Como se muestra en la figura 9, existen curvas 88, 90, 92 que? representan las tendencias de porosidad piara las litologlas estándares para arenisca, piedar caliza y dolomita. Un punto medida 94 (Flgm. Alm) debe graficarse en esta gráfica cruzada y se pueden interpolar su porosidad y litalagía co o en la gráfica cruzada de densidad de neutrones, como se representa por medio de la linea de rayas 96. Li. tologías pizarrosas asi como formaciones que llevan gas aparecen en las mismas posiciones relativas en la gráfica cruzada de la figura 9 como en la gráfica de densidad de neutrones, aún cuando sus posiciones exactas pueden diferir sistemáticamente de las posiciones en la gráfica cruzada de densida»d de neutrones.

Una modalidad de la presente invención es una solución en la cual los gru.p»-is inversos normalizados para los detectores de conjunto y lejanos se emplean fiara derivar el índice de hidrógeno MI y la longitud de term 1 i ac i ón eV Lepi a bien la longitud de terma.1 i zac i ón MeV Lh. Específicamente, esta técnica se basa en las salidas del detector 66a, 66b de neutrones epitérmicos de conjunto más sensible al índice de hidrógeno pero que tiene un efecto de litolagía residual, y la salida del detector 84 MeV lejana (ya sea de rayos gamma o neutrones), que es sensible al índice de hidrógeno así como a las longitudes de termal i zac ion MeV o eV. Las señales de velocidad de canteo a partir de ambos detectores s;e norm lizan por la salida del detector* 62 cercano. Para propósitos de esta técnica, el detector lejano 84 podría ser seleccionado para ser sensible a neutrones ele rango eV, pero se prefieren fijos dentro del rango MeV debido a «que son menos sensibles al índice «de hidrógeno.' Por consiguiente, la presición de las mediciones del índice de hidrógeno es menos importante con flujos MeV que en el caso de flujos eV . Las figuras. 10 y 11 ilustran las respuestas de un detector de neutrones epitérmico de conjunto, detectores de neutrones eV y MeV lejanos y de un detector de rayos gamma le?jarto MeV en el caso de? un ensayo modelado con Monte? Cario de la herramienta basada en un generador presentada en la figura 2. L simulación Monte? Carla proporciona el flujo de los:. rayos gamma inelásticos en el detector de rayas gamma lejano. A continuación, la referencia a los flujos de rayos »gamma se refiere a rayos «gamma inelásticos. Estos pueden estar separados de los rayos gamma de captura por técnit:as bien conocidas de un curso de acelerador de neutrones. La figura 10 muestra las respuestas del detectar en varias formaciones diferentes versus el índice de hidrógeno. Como se puede observar, el detector «de neutrones ep i. térmicos «de conjunto responden esenci lmente al índice de hidrógeno, puesto que todos los datos caen aproximadamente en una curva única con poca variación según la litologia. El detector de rayos gamma a le jadea y los detectores de neutrones eV y MeV muestran una dependencia considerable de la litología y de la densidad asi como una dependencia del índice de hi rógeno. La figura 11 es una gráfi>za de flujo inverso calculado de neutrones eV y MeV en el detector alejado versus las longitudes de termal i zac ion respectivas. Estos datos muestran qu la longitud de la termal ización de la formación es la variable más importante que afecta el flujo lejano de neutrones. Una inspección similar de los ciatos de Monte Cario muestra que la longitud de la termal i zac ion es la variable? más importante que afecta el conteo de rayos gamma i n l tieos lejanos. Se puede observar que los grupos respectivos practicados en la figura 10 y 11 pueden adaptarse bien par medio de una combinación de longitud de terma 1 i zac: i ón (Lepi para la longitud de terma 1 i. zac i ón de eV y Lh para la longitud de terma 1 i zación de MeV) y el índice de hidrógeno (HI ) . Los modelos ilustrativos siguientes han sido elaborados para el detector de neutrones epitérmicos de conjunto y el detector de MeV alejado preferido en base a los resultados de programas de simulación, pero podrían construirse a partir de resul ados experimentales, en c sea deseado. modelo de detector epitérmico de conjunto: Lag (flujo de conjunto inverso) = -0.8447 (HI2) + 2.0598 (HI) - 12.8878 modelo de detector de MeV alejado: Log (flujo de MeV lejano inverso) = 35.74 * (1/Lh) + 1.159 * (HI) = 16.93 Se entenderá que otros modelos pueden emplearse con el objeto de proporcionar la mejor correspondencia con los ds tos , Dado un juego de mediciones de flujo de detector de conjunto y de detector alejado, es fácil resolver las ecuaciones de modelo (4) y (5) y obtener valores derivados del índice cié hidrógeno y de la longitud de termal i ación inversa. Técnicas adicionales para graficar de manera cruzada con el objeto de derivar el índice de hidrógeno (o p»orosidaci ) y la longi ud de termal i. zac i ?n se describen a continuación.

Una de estas técnicas se basa en la diferencia sustancial, en el corte de disección n, p de constituyentes de formación para los neutrones debajo de apro imadamente 1 MeV en comparación con el corte de dispersión para neutrones arriba de 1 MeV. En el caso de neutrones debajo de apro imadamente 1 MeV, la sección de dispersión n, p es grande y se debe p incipalmente a la dispersión elástica con núcleos de hidrógeno. Par consiguiente, la longitud de termal i zac ion ci neutrones depende en gran medidad de la concentración de hidrógeno para neutrones con una energía inicial de 1 MeV o menos. En el caso de neutrones con la energía inicial supierior a 1 MeV, por otra parte, el corte de dispersión n, p «disminuye rápidamente y se vuelve comparable con la dispersión elástica de elementos más pesados de la matriz, como por ejemplo oxigeno, silicio, calcio, etc. La dispersión elástica a partir de elementos más pesados de matri , sin embargo, es relativamente inefectiva piara disminuir la velocidad de los neutrones hasta energías bajas. Craec iones no elásticas con elementos de matriz (princ ipalente dispersión inelástica (n,p) y reacciones (p,alfa)) san mucho más efectivas para remover los neutrones de la región de alta energía. Por consiguiente la longitud de termal i zac: i ón de neutrones para neutrones de alto nivel de energía (14 MeV - > 1 MeV) presenta una sensibilidad incrementada a la densidad de matriz y la campase i ón química y cie»pertde seala ente de manera débil del índice de hidrógeno (porosidad). Por otra parte, la longitud de termal i ac ion de neutrones de baja energía (<1 MeV - epitérmico) es esencialmente sensible a la concentración de hidrógeno. Una teoría de difusión sencilla predice una di inución radial de flujo de neutrones de alta energía y fih con distancia r de la fuerza tie neutrones de conformidad con lo iguiente: donde S es la energía de la fuente, sigma rh es el corte macroscópico piara la remoción de las neutrones a partir de u rango de energía de? 1-14 MeV, y Lh es la longitud de terma 1 i zación de energía elevada. Dadas dos mediciones del flujo de neutrones superiores a 1 MeV en espaciamientos diferentes; de fuente/detector rl y r2, se puede efectuar una medición directa de Lh : onde fih(rl) y fih(r2) son las mediciones de flujo neutrones- superiores a 1 MeV en distancias rl y r? , respec t i vamen e . El flujo de neutrones epitérmicos fiepi sigue-i urta ley s im i l r ert una teor í de d i f u i ón de rupo s donde sigritars es el. corte macroscópico para la remoción de neutrones eiel rango epitérmica superior a 14 MeV y Lepii es la longitud para disminuir la velocidad de neutrones de 14 MeV a 0.5 eV (el corte del cadmio). Aún cuando Lepi depende en cierta medida de la matriz, la dependencia del flujo de estas var iaciones desaparece en un espac iamiento de fuente/detector de 2L.epi. A í mismo, el •factor de fuente S puede ser eliminado mediante la normalización de la medición de flujo de 1 MeV «con una medición similar en un espaciamiento corto entre la fuente y el detector. Por consiguiente, con un detector de neutrones ep i térmicos. , por ejemplo detector 66a en la figura 2, y dos detectores de 1 MeV espaciados, por ejemplo detectores 62 y 84 en la figura 2, que pueden realizar mediciones tanto de la por«:)sidad (índice de hidrógeno) y Lepi y/a Lh . Una gráfica cruzada de estas mediciones puede después determinar la p)or«z)Siidad y el tipo «de matriz e identificar «gas, como se mu.es t ra en la f igura 12. En urta presentación alternativa similar a la de la figura 9, la velocidad de? conten de neutrones inversa a partir del detector MeV alejado (detector 84 en la figura 2), normalizada por la velocidad de conteo de un detector MeV cercano (detector ¿>2 en la figura 2) se gr fica de manera cruzada contra la velocidad de canteo de neutrones inversa a partir ele un detector de neutrones e i térmicos en un espacian-ti nto 2Ls (detector de conjunto 66a en la figura 2), normalizada por la velocidad de conteo a partir del detector MeV cercano. Tal gráfica cruzada que se muestra en la figura 13 piara un detector MeV espaciado de 20 cm, un «detector de neutrones epitérmicos espaciado a 30 cm y un detectar MeV lejana espaciada de 6 cm. Cama se indica, las tres curva corresponden a las tres matrices-. de rac.3,s principales, dolomita (2.87 g/cc), piedra caliza (2.71 g/cc) y rnica (2.64 g/cc) . Como se espera, la proporción cerca/ le jos y la proporción cerca/conjunto proporciona mediciones casi independientes del tipo de matriz y porosodad, respectivamente. La interpretación de esta gráfica cruzada para obtener porosidad y litolagía y para detectar gas es como se describe? arriba ert relación con la figura 9. La longitud de terma 1 i zac i ón medida Lepi «:? Lh y el índice de hidrógeno medido HI pueden emplearse para derivar la densidad a granel de una formación. Una técnica piara este propósito se describe a con inuación. Una técnica alternativa se? describe en la Patente Norteamericana No. 5,349,184.

En la siguiente descripción, la expresión longitud de term 1 i zac ion puede referirse o bien a Lepi o bien a Lh; para los ejemplos reales se emplea l.epi. Empezanrio a partir de una formación estándar como por ejemplo una piedra caliza p«:jroza o areniza, para la cual la longitud de terma 11 zac ion, el írt ?ce de h?drógen»D (lan»g?tu»d de la porosidad) y la densidad a granel se conocen, se calcula la proporción entre pequeños cambios en la densidad a granel y de la formación estándar y los pequeños cambios resultantes en su longitud «de torma 11 zación. Esta proporción se conoce como la relación de sensibilidad entre la densidad y la longitud de term 1 i ac i ón. La proporción puede emplearse, bajo configuraciones a describir, de tal manera que un piequeño cambio e?n la longitud de terma 1 i zac ion permitirá el cálculo de detección de cambio de la densidad a gr nel que pueden, agregarse a la densidad a granel de la formación estándar para determinar la densidad a granel de la formación medida. Puesto que la invención mide las lancjitudes de termal í.ación y el índice de hidrógeno, la diferencia cié longitud de terma 11 zación puede calcularse a partir de la longitud e t»-»rma 1 i zación medida ci una formación desconocida y la longitud de terma l i ac i ón de la formación porosa estándar que tiene el mismo Índice de hidrógeno que el índice de liK-irógena medido para la forma»- i órt desconocida. El c?lculo de la longitud de ter ma 11 zac i ón de» una formación de composición elemental conocida puede lograrse mediante métodos analíticos o bien Monte Cario. A Kreft describe un método analítico adecuado ert "Ca lculat ion of the Neutrón slowing Down Length in Roc s and Soils", (Cálculo de la longitud de term l izac i n de neutrones en rocas y suelos), Nu leanika, vol. 19, 145-156, 1974; "A Genera 1 i z t ion af the Multigroupi Approach for Calculating the Neutrón Slowing Dawn Length" (Una generalización del enforque de grupos múltipes para el cálculo de la longitud de termal i zac i ón de neutrones), Instituto de Física Nuclear y Técnica (Cracaw) Reporte 32/1, 1972. A continuación se presenta un ejemplo del cálculo de una relación de sensibilidad entre la densidad y la longitud de terma 1 i zaci. órt. Usando una implementac iórt del código de computadora del rtu?todo de Kreft, se calculó que la longitud de term l i ac.ion de neutrones epitérmicos de una formación estándar, digamos 30 pu. de piedra caliza (índice de hidrógeno, HI=0.3; densidad a granel, 2.197 g/cc; 0.033 g/cc de hidrógeno, 0.228 gg/cc de carbono; 1.176 g/cc de? oxígeno, 0.760 g/cc de? calcio) en 13.27 cm. La longitud de terma 1 i zac ion ep i. térmica de una formación similar a la primera pero con la adición de 0.05 g/cc de un elemento de formación común co a por ejemplo aluminio (índice de hidrógeno, HI=0.3, densidad a granel-2.247 g/cc) se calcula como 13.08 cm. La diferencia entre l s longi udes resultantes de termal izaci?n es dL.epi=-0.19 cm. Esta diferencia resulta de la diferencia en cuanto a las densidades de entrada de aluminio de 0.05 g/c«z. La re?lación cié? sensibilidad entre la densidad y la longitud de terma 1 i zac ion es el cambio porcentual en la longitud de? termal i zac i ón : -0.19/ 13.27=-l .43'/ dividido por el cambio porcentual de de»nsida»d, 2.27*/«, la relación siendo —0.63. Las figuras 14A y 14B muestran estas proporciones para longitudes e; terma 1 i zaci ón epitér ica y MeV, respectivamente, co o funciones superficiales del índice de hidrógeno de piedra caliza µaorosa y del elemento cuya densidad cambia en relación a la composición elemental de piedra caliza porosa. Las proyecciones cié estas superficies se muestran en las figuras 15A y 15B. Las relaciones «de sensibilidad entre la densidad y la terma 1 i zac ion calculadas para piedra caliza porosa son muy similares a las «de la areni ca . Una relación de sensibilidad promedio entre la densidad y la la longitud de term 1 i ac i ón puede calcularse a partir de cualquier formación que tiene el mismo índice de hidrócgeno que una formación porosa estándar. Esta proporción es un prome io ponderado en relaciones de sens ib i.1 iciad para cada elemento cuya densidad difiere. La popdración es proporcion l a la diferencia de densidad para cada elemento. La figura 16 muestra la relación ep i térmica para dos formaciones típicas en función del índice de hidrógeno. Las formaciones san formaciones parcialmente saturadas de gas (0.2 g/cc de metano remplaza agua) o bien formaciones en las cuales la arcilla de caolinita (fórmula A14SÍ4018H8, densidad 2.54 g/cc) remplaza parcialmente la formación estándar y se calcula en relación a la árnica porosa. La relación promedio es altamente insensible al invalucra ienta de gas o arcilla. Par consiguiente, para un índice de hidrógeno medido dada de 0.30 (30 pu porosidad), la relación de sensibilidad entre la densidad y la longitud de termal izac i ón es -0.63 con una precisión del 10%. La característica esencial de la relación entre la densidad y la sensibilidad de longitud de distinción de velocidad es que no es sensible al elemento que provoca el cambio de densidad, a menos que este elemento sea carbono, o bien en el caso de la longitud de term 1 i zaci ón ep i térmica Lepi, solamente siadio y cloro. Por consiguiente para muchas formaciones comunes para re«gistra de pozos, coma par ejemplo las anteriores, la relación de sensibi 1 idad entre la densidad y la longitud >de termal i. zación se conoce «con precisión. Esta proporción puede aplicarse a la diferencia porcentual para la longitud de terma 1 izac ion de una formación medida en relación con una formación estándar (co o por ejemplo arenisca porosa del mismo ín«dic:.e de hidrógeno), para calcular la diferencia porcentual. de» la «densidad ele la formación medicia en relación con la formación estándar. La diferencia porcentual lleva a su vez a la densidad de la formación medida. A corudición que la formación medida no sea demasiado diferente de la formación estándar ert términos de la cantidad de carbono (o bien de cloro y sodio en el caso de la longitud de terma 1 i aci ón ep i. térmica ) , la densidad a granel calculada de la formación medida será precisa. Como refinación adicional «de la invención, el conocimiento dt? la composición elemental de la formación que se obtiene a par'tir de espectroscopia gamma pue«de emplearse para ref ipar el cálculo de la relación apropiada entre densidad y sensib i 1 ida«d . Debido a que el. subensamble de medición gira a lo largo de la linea de tubería de perforación ensamblada 14, se to a la precaución de realizar las mediciones antes mencionadas en función de la orientación angular o bien azimutal de la herramienta conforme gira la herramienta durante la perforación. En la técnica se conocen varios métodos y aparatos; para este propósito. Por ejemplo, en la Patente Norteamericana No. 5,091,644 se presenta un sistema de medición azimutal en el cu l el corte de pozo de sondeo se? divide? e?n dos o más segmentos, por ejemplo cuadrantes. Conforme gira la herramienta, pasa por los segmentos del pozo de sondeo. Cada vez que piasa un limite de segmento, se incrementa un contador, indicando el siguiente segmento, Esto permite que los datos, por ejemplo las velocidades de conteo ci neutrones o bien de rayos gamma, pueda seg regarse de conformidad con los segmentos respectivos que cada detector estaba atravesando cuando se? hicieron las mediciones. De esta forma, se pueden efectuar mediciones angulares o azimutales plurales en cada nivel «de profundidad. Las mediciones separadas de segmentos pueden combinarse, para proporcionar urta medición promedio para el nivel de profundidad, o bien pueden procesarse separadamente, co o por ejemplo cuando las condiciones del pozo de sondeo, como en el caso de un deslave, indican que una o varias «de las mediciones segméntales no es confiable. En la solicitud de Patente Norteamericana capendiente, en copropiedad numero 08/183,089 para "Logging While Drilling Method and Apparatus for Measuring Farmation. Characteristics as a Functian of Angular Position Within a Barehile" (Método y Aparato de Registro durante la Perforación para Medición de Formación. Características en F?n«::ión «de la Posición Angular dentro de un Pozo de Sondee.), presentada el día 14 de enero de 1994, por J.M. Holenka et al., se presentan métodos y aparato mejorados para efectuar mediciones »d>3 porosidad neutrónica, densidad a granel y otras mediciones conforme gira la herramienta e»n el pozo de sondeo y se relacionan estas mediciones con la posición azimutal de la herramienta. Las mediciones se hacen en segmentos de distancia angular que son de preferencia cuadrantes, pera pueden ser mayares o menores de cuadro en número y na necesariamente son de distancia angular igual. Los elementos angulares se miden a partir del vector de bajada de la herramienta de medición durante la perforación. El vector de bajada se deriva de preferencia mediante la determinación primero de un ángulo fi entre un vector y el polo magnético norte de la tierra, con referencia al plano en corte de la herramienta de medición durante la perforación y un vector de bajada de gravedad en referencia ha=;ta el plano. Para este propósito, se puede? proporcionar magnetómetros arregladas artagonal ente para determinar de forma continua el ángulo fi. Alternativamente, se pueden realizar estudios periódicos por med i o de la herramienta de medición durante la perforación cuando se suspende la perforación para agregar tubería de perforación a la linea de tubería de perforación ensamblada. El documento de Holen a et al, puede aplicarse tanto a herramientas con collare de estab i 1 i za«dor como sin dichos collares. Aún cuando se ha descrito la invención y se ha ilustrado la misma «ron referencia a modalidades ejemplares, se entenderá por p rte de los expertas en la materia que tales modalidades pueden sufrir variaciones o modificaciones sin salirse? de los conceptos de la invención presentada.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un aparata de medición durante la perforación para medir las propiedades de formaciones terrestres que rodean un pozo de sondeo perforado por un taladro que se encuentra en el extremo de una línea de tubería cié perforación ensamblada, que comp rende: un collar de perforación tubular alargado en la linea de tubería de perforación ensamblada; un acelerador de neutrones en el collar de perforación para irradiar las formaciones terrestres aledañas con neutrones «de alta energía; un detector de radiaciones en el collar de perforación espaciado «del acelerador en la dirección longitudinal del collar de? perforación para detectar radiación resultante de la irradiación de neutrones y generando una salida en respuesta a la radiación «detectada; y dispositivo piara registrar la salida del detector en función de la profundidad del pozo de sondeo y/u orientación azimutal dentro clel pozo de sondeo.
2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, donde el d>-?tector «de radiación comprende: un primer detector de neutrones en el collar de perforación a una primera distancia del acelerador en la dirección longitudinal del collar de perforación, el primer detector de neutrones tiene una sali«da primariamente proporcional al flujo de neutrones de acelerador; un segundo detector de neutrones en el collar de perforación a una segunda distancia, más grande del acelerador ert la dirección longitudinal del collar de perforación, el segundo detector de? neutrones es sensible a los neutrones epitérmicos y tiene una salida «que responde primariamente a la concentración de hidrógeno de la formación terrestre aledaña y responde solamente de manera secundaria a la densidad de la formación terrestre aledaña; un tercer detector ci radiaciones ein el collar de perforación a una tercera distancia, todavía mayor, a partir del acelerador en la dirección longitudinal del collar de perforación, el tercer detector tiene una salida que responde más a la densidad de la formación terrestre aledaña y que respondo menos a la concentración de hidrógeno de la formación terrestre aledaña que el segundo detector; y el dispositivo de registro «que registra las s lidas respectivas del primer detector, segundo detector y tercer detector en función de la profundidad del pozo de sondeo.
3. El aparato de conformidad con la reivindicación 7¿, donde el segundo detector de neutrones se ubica de manera muy adyacente a la pared interna del collar de perforación y se encuentra retraproteg ido contra neutrones incidentes que provienen del pazo de sondeo.
4. Un aparato de conformidad con la r ivindicación 2 o 3, que comprende además un dispositiva que define una ventana de neutrones en el collar cié perforación inmediatamente adyacente al segundo detector de neutrones.
5. Un aparato de conformidad con la reivindicación 4, donde el dispo itivo que define la ventana de neutrones comprende un cuerpo de material de car te de dispersión rela ivamente baja en el collar de perforación.
6. Un aparato de conformidad con la rei indicación 5 donde el cuerpo de material de corte de dispersión rel tivamente baja se conforma de titanio.
7. Un aparato de conformidad con la rei indicación 6, donde el cuerpo de titanio se encuentra protegido en boro.
8. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 5-7, donde la superficie externa del collar de perforación se encuentra rodeada por una capia de material que absorbe neutrones en la región del segunda «detector, y la capa de material que absorbe neutrones tiene una abertura formada ahí en la ubicación del cuerpo de material de corte de dispersión relativamente baja.
9. Un aparato de conformidad can la rei indicación 8, donde el dispositivo que define a la ventana de neutrones comprende una pluralidad de capas transversales espaciadas d l material que absorbe neutrones en el collar de perforac i órt en la región del segundo detector. 1.0.
Un aparato de conformidad con la reivindicación 5-7, b donde el ciisposi t i. vo que define la ventana de neutrones comprende además una pluralidad de capas que se extienden longitudi almente, espaciadas, de material que absorbe neutrones en el collar de perforación en la región del segundo d t c tor.
11. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones 2-10, donde el primer detector de neutrones comprende un detector de neutrones epitérmicos protegido ert todos las lados del mismo excepto del lado que hace frente? al acelerador de neutrones con un material que modereabsorbe los neutroritas.
12. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las; rei in icaciones 2-11, donde el primer detector de? neutrones comprende un detector de neutrones dentro del rango de MeV protegido en todos los lados del mismo, excepta del lado que? hace frente a la aceleración de los neutrones con un a ter i.a 1 de Z al ta .
13. Un apiarato de conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones 2-12, donde el tercer detector es un detector >:ie neutrones dentro de un rango MeV.
14. Un aparato de conformidad con las reivindicaciones 12 o 13, donde el detector de neutrones dentro del rango MeV es el detector de? 4He .
15. Un aparato ele conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 2-12, donde.» el tercer detector comprende un detector de rayos gamma.
16. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones 2-15, que comprende además un detector de rayos; gamma ubicada en un espacio intermedio en la «dirección longitudinal ciel collar de? perforación entre el primer detector y el tercer detector.
17. Un aparato de conformidad con la reivindicación 16, donde el detector de rayos gamma se ubica a sustancialmente la misma distancia del acelerador en la dirección longi udinal del collar de perforación que en el segunda detector.
18. Un aparato de conformidad con cualesquiera «de las rei in icaciones 1.5-17, «que comprende además un medio para analizar espec ral mente la salida del detector de rayas gamma para obtener información en cuanto a la li. tologla de la formación terrestre aledaña.
19. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-18, donde un canal de fluido de perforación se indica dentro del collar de perforación hacia un lado del eje longitudinal del mismo, y el acelerador y el primer detector de neutrones están colocados de manera excéntricas hacia el otro lado del eje longi udinal del collar de perforación y se encuentran sustancialmente coaxialmente alineados entre ellos.
20. Un aparato de conformidad co la reivindicación 19, donde el segundo detector de neutrones se ubica de manera muy adyacente a la pared interna del collar de perforación, y el tercer detector cié radiaciones se encuentra alineado de manera sustancialmente coaxial con el acelerador y el primer detector de neutrones.
21. Un aparata de conformidad con cualquiera «de las rei indicaciones 2-20, donde el espacian) i ento longi udinal entre el segundo detector de neutrones y el acelerador es -sust nc ial. mente doble «de la longitud de; terma 1 i zac i ón de neutrones epitérmicos de baja energía (Lepi).
22. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones 2-21, q?e comprende además cuando menos un detector de neutrones térmicos ubicado a una «distancia intermedia en la dirección longitudinal del collar de perforación entre? el primer detector y el tercer detector.
23. Un aparato «de conformidad con cualesquiera de? las reivi dicaciones 2-22, que comprende además upa pluralidad de segundos detectores de neutrones ep i térmicos ubicados en sustancialmente la misma posición longi udinal en el collar ci perforación y espaciados circunferencialmente del collar «de perforación para proporcionar una resolución angular ra a z i. ut l m ora«da .
24. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 2-23, donde el segundo detector se ubica dentro de un rebajo formado en la piared del collar de perforación y está retroproteg ido contra neutrones del pozo de sondeo por medio de un material que madera-absorbe los neutrone .
25. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 2-24, donde el primer «detector de? neutrones está protegido contra neutrones que se originan en la formación picir medio de un material de Z alta, y el segundo detector y el tercer detectar están protegidos contra neutrones de fuente transportados a lo largo del collar de perforación por un material que madera-absorbe neutrones.
26. U método para medir propiedades de formaciones terrestres que rodean un pozo de sondeo que se está perforando con una broca que se encuentra en el extremo de una linea de tubería de? perforación ensamblada, que comprende?: la. irradiación de las formaciones terrestres con neutrones de alta energía a partir de un acelerador de neutrones en la línea de tubería de perforación ensamblada; la detec'zión de la radiación resultante a partir de la irradiación de neutrones de las formaciones terrestres con cuando menos un detector de radiaciones en la linea de tubería de perforación ensamblada espaciada del acelerador ert la di rece: ion longitudinal de la linea de tubería de perforación ensamblada; la generación de una salida en respuesta a la radiación detectada; y el. registro de la salida en cuando menos u detector en función de cuando menos una profundidad de poza de? sondeo y orientación azimutal dentro del. pozo de sondeo.
27. Un método de conformidad con la reivindicación 26, que comprende además la detección de la radiación con un primer detector de neutrones en la línea de tubería de perforación ensamblada a una primera distancia del acelerador e la dirección longitudinal de la línea de tubería de perforación ensamblada de tal manera que el primer detector de neutrones tenga una salida primariamente proporcional al flujo de neutrones del acelerador; la detección «de radiación con un segundo «detector de neutrones en la lí ea de tubería de perforación ensamblada a una segunda distancia mayor del acelerador en la. dirección longitudinal de la línea de tubería de perforación ensamblada, de tal manera que el segundo detector de neutrones esté sensible a los neutrones ep i. térmicos y tenga una salida que responda primariamente a la concéntrale i ón de hidrógeno de la formación terrestre aledaña y q?e responda solamente? de? manera secundaria a la densidad de la formación terrestre aledaña; la detección de la radiación con un tercer detector de radiacione en la linea «de tubería de perforación eptsamb lada a una tercera distancia, todavía mayor del acelerador en la dirección longitudinal de la línea de tubería de perforación ensamblada, de tal manera que el tercer detector tenga una salida que responda más a la densidad de la formación terrestre aledaña y que responda menos a la concentración de hidrógeno de la formación terrestre ale»daña que el segundo detector; y la combinación de las salidas del primer detector, segundo detector y tercer detector para derivar una indicación de la porosidad, densidad y/o li.tología de la formación terrestre ledaña .
28. El método de conformidad con la reivi dicación 27, donde el paso de combinación comprende la combinación de la salida del primer 'detector con las salidas del segundo -detector y del tercer detector mediante la normali ación de las salidas del segundo detector y del tercer detector con la salida del primer detector.
29. Un método de conformidad con la reivindicaci n 28, donde el paso de? combinación comprende además una graficación cruzada de las salidas normalizadas del segundo detector y del tercer detectar.
30. Un método de conformidad con la reivindicaci n 28, donde las salidas normalizadas graficadas de? manera cruzada son salidas normalizadas inversas.
31. U método de conformidad con cualesquiera cíe las rei vi ra icación 27'-30, donde el paso de combinación, de conformidad con una primera relación empírica predeterminada, deriva un valor del índice de hidrógeno a partir «de la salida normalizada del segundo detee:tor y, de conformidad con una segunda relación empírica predeterminada, deriva un valor de la longitud de terma 1 i zaci?n de neutrones a partir de la salida normalizada del. tercer detector y el valor del índice de hidrógeno.
32. Un método de conformidad c:»:tn la rei indicación 31, donde el paso de combinación comprende además la combinación del valor del índice de hidrógeno y el valor de la longitud de termal i ac ion para obtener información sobre porosidad, litología y/o presencia de gas en la formación terrestre aledaña.
33. Un método do conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones 27-32, donde el tercer detectar comprende un detector de neutrones y el espac i miento longitudinal, entre el segundo detector y el acelerador es sustancialmente «dos veces la longitud de termal izac i ón de neutrones de baja energía (Lepi), las salidas del primer detector y clel tercer detector se combinan para derivar una medición de la longitud de termal izaeión de los neutrones de alta energía (Lh), a bien de la longitud de terma 1 i zac ion de los neutrones de b ja energía (Lepi), la salida del primer detector y 1.a salida del. segundo detector se? combinan piara derivar una medición del índice de hidrógeno, y la medición de Lh o bien Lepi y la medición del índice «de hidrogena se grafican de? manera cruzada para obtener información sobre cuando menos uno de la porosidad y litología de la formación terrestre a. lidaña.
34. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 27-s33, donde: el tercer detector comprende un detector «de neutrones y el espae iamiento lon itudinal entre e?l segundo detector y el acelerador es sustancialmente dos veces mayor q?e la longitud de terma 1 i zac: i. órt de neutrones de baja energía (Lepi), las salidas del segundo detector y del tercer detector se) normaliza meidiante la salida del primer detector, y las salidas norm li adas del segundo detector y del tercer detector se? grafican de manera cruzad para proporcionar información sobre cuando menos una de la porosidad, litolagía y presencia «de gas en la formación terrestre aledaña.
35. Un método de conformidad «ron cualesquiera de las rei indicaciones 27-34, donde el paso de combinación comprende la. combinación de las salidas norm li adas del segundo detector y del tercer detector para derivar' valores de?l índice de hidrógeno y la longitud de terma 1 izac i ón de neutrones de alta energía (Lh) o bien la longitud de terma 1 i zación de neutrones de tiaja energía (Lepii ) piara la formación terrestre aledaña, y la combinación de? los valores del índice de hidrógeno y Lh o bien Lepi, de conformidad con ?na relación predeterminada que relaciona cambios en los valores medidos de Lh o bien Lepi a cambios en la densidad a granel para urta formación de calibración de densidad a granel, índice de hidrógeno y composición elemental conocidos para obtener información sobre la densidad a granel de la formación terrestre aledaña.
36. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 27-35, donde el paso de combinación comprende la determinación del índice de hidrógeno y la longitud de terma 1 i zac i n de neutrones «de la formación terrestre aledaña, la determinación de la diferencia entre la longitud de? terma 1 i zac ion y la longitud de termal izac ion •de neutrones; de una formación de calibración que tiene un índice de hidrógeno sustanc: ia Intente igual y una densidad a granel conocida, y la combinación de la diferencia del tiempo de terma 1 i zac ion de neutrones con la relación ci sensibilidad entre la densidad y la longitud «de terma 1 izac ion para la formación de calibración con el. objeto de obtener una medición de la densidad a granel de l formación terrestre aledaña.