NO171876B - Fremgangsmaate for aa bestemme en overgangssone paa en straalingsdesintegrasjonskurve som genereres i et borehull og omgivende formasjon - Google Patents

Description

Den foreliggende fremgangsmåte vedrører generelt en fremgangsmåte for å bestemme overgangssonen på en kurve mellom en statistisk enkelt eksponensialfunksjon og. en sammensatt funksjon av den enkelt eksponensielle og en annen funksjon. Den foreliggende oppfinnelse er særlig nyttig ettersom den relaterer seg til en forbedret fremgangsmåte for å bestemme en overgangssone på en strålingsdesintegrasjonskurve som genereres i et borehull og omgivende formasjon, idet nevnte overgangssone separerer en første del av nevnte kurve som domineres av virkninger fra nevnte borehull og en andre del av nevnte kurve som domineres av virkninger fra nevnte omgivende formasjon, idet nevnte borehull og nevnte formasjon bestråles med et støt av hurtige nøytroner, og idet konsentrasjonen av termiske nøytroner i nevnte borehull og nevnte formasjon måles.

Termisk nøytronlogging av olje- og gassbrønner er en etablert teknikk for å analysere den underjordiske struktur og fluidumsinnholdet i geologiske formasjoner. Et nedhulls instrument som inneholder en pulset nøytronkilde og to strålingsdetektorer på forskjellige avstander fra kilden, anvendes innenfor termiske nøytronloggingsteknikker. Etterat loggingsanordningen senkes inn i et borehull, blir den elektrisk drevne nøytronkilden aktivert til å gi periodisk korte støt av hurtig nøytronstråling. De hurtige nøytronene mister energi og bremses hurtig til termiske hastigheter ved gjentatte kollisjoner med kjernene i atomer i omgivelsen, innbefattende både borehullet og den omgivende geologiske formasjon. Fordi imidlertid absorbsjonstverrsnittet for høyenerginøytroner er lavt, passerer det meste av de utsendte høyenerginøytroner gjennom borehullfluidumet, foringen og sementen til å samvirke med det omgivende geologiske materi-alet. På grunn av at tverrsnittet for nøytronabsorbsjon er typisk høyere for langsomme eller termiske nøytroner enn for hurtignøytroner, er de termiske nøytroner med lav energi som frembringes i den omgivende geologiske formasjon mere utsatt for å bli absorbert.

Absorpsjonen av et termisk nøytron ved hjelp av en kjerne følges ofte av påfølgende utsendelse av gamma-stråling med en energi som er karakteristisk for det absorberende elementet. Disse reaksjoner er kjent som nøytron-gamma-innfang-ningsreaksjoner. Disse fangnings-gammastråler kan detekteres som en indikasjon på opptredenen av nøytron-gammainnfang-ningsreaksjonen. Etterat nøytronkilden er slått av blir telletaktene i strålingsdetektoren overvåket som en funksjon av tid. Detektorer som er direkte følsomme for nærværet av termiske nøytroner kan anvendes. Imidlertid er detektorer som er følsomme for nærværet av innfangnings-gammastråling, f.eks. natriumjodid eller cesiumjodid scintilleringsdetektorer, mere vanlig anvendt.

Det er særlig sannsynlig at termiske nøytroner med lav energi vil delta i kjernereaksjoner med hvilke som helst av flere elementer som vanligvis er tilstede i formasjonen. Eksempelvis har elementet klor, en vanlig bestanddel i underjordiske vannforekomster, et av de høyeste tverrsnitt eller sannsynligheter for termisk nøytroninnfangning med resulterende gamma-stråleutsendelse. På grunn av det høye tverrsnittet av klor for innfangningen av termiske nøytroner, er takten som termiske nøytroner forsvinner fra den umiddelbare omgivelse av loggingsinstrumentet i stor grad avhengig av konsentrasjonen av klor i borehullet og formasjonsfluida. På grunn av at petroleumsfluida, både flytende og i gassform, inneholder praktisk talt intet klor, kan formasjons-petroleumsfluida lett skilles fra saltholdige fluida ved å måle takten som innfangnings-gammastråling avtar etterat en nøytronkilde er slått av. Som et resultat av det høye tverrsnittet for klor, er reduksjonstakten typisk langt hurtigere i formasjoner som bærer saltholdig vann enn takten i formasjoner som bærer petroleumprodukter.

Imidlertid er faktiske borehull-desintegrasjonstakter også avhengige av sammensetningen av den omgivende formasjon og borefluida i tillegg til sammensetningen av formasjonsfluida. Takten av strålingstiddesintegrasjon er avhengig av den totale kjernesammensetning av miljøet, hvorav klor omfatter bare ett element. Følgelig gir en måling av tidsdesintegra-sjonstakten en diagnostikkinformasjon om borehull-omgivelsen generelt. Sannsynligheten for absorbsjon av termiske nøytroner i hvert element er kjent. Således kan sannsynligheten for absorbsjon i hvert materiale som omfatter miljøet estimeres. Eksempelvis er absorbsjonssannsynligheten i sandstein forskjellig fra den for absorbsjon i kalkstein. Slike forskjeller vil påvirke den gjennomsnitlige tidsdes-integrasjonsmåling. Imidlertid, med tidligere kjennskap til litologi og porøsitet, kan den målte tidsdesintegrasjonstakt fortolkes til å estimere mengden av vann og petroleum i en geologisk formasjon. Denne kjennskap er av stor betydning for analysen av økonomien ved petroleumsproduksjonen.

Selvom de grunnleggende tidsdesintegrasjonsmålinger kan oppnås under anvendelse av kun én strålingsdetektor, er det blitt vanlig å anvende to separate defektorer ved forskjellige distanser fra nøytronkilden, slik at de to telletaktene kan analyseres og sammenlignes. Disse sammenligninger tillater analyse av omfanget av visse feil som skyldes diffusjonen av nøytroner i formasjonen ved borehullveggen. Denne sammenligning tillater også at korrigeringer for virkningene av borehullets diameter og fluidumssaltinnhold kan beregnes og anvendes. Dessuten, når detektoren er i avstand nær og langt fra nøytronkilden, vil sammenligning av de totale tellingstaktene gi informasjon om porøsiteten av de fluidumsfylte porerom i formasjonen.

For en sann eksponentiell desintegrasjonsprosess, angir den eksponentielle desintegrasjonslov at en målt detektor-telletakt N(t) vil bli observert ved tidspunkt t som etterfølger slutten av et nøytronstøt, hvor N0er telletakten umiddelbart etter nøytronstøtet og t er eksponentilatidskonstanten som er karakteristisk for formasjonen. Tidskonstanten er relatert til det totale makro-skopiske termiske nøytroninnfangningstverrsnittet ved forholdet

hvor E er summen av tverrsnittene av de individuelle elemen-tene i formasjonen. Erfaringer etablerte at eksperimential desintegrasjonstidskonstanten i typiske petroleumsformasjoner strekker seg fra ca. 70 mikrosekunder til 1000 mikrosekunder.

Selvom den teoretiske termiske nøytrondesintegrasjonskurven nærmer seg en perfekt eksponential, blir den initielle desintegrasjon som observeres for praktiske kurver påvirket av virkningene som er knyttet til brønnhullet. I aktuelle termiske nøytrondesintegrasjonskurver, er den første delen av desintegrasjonskurven generelt en sammensetning av to eller flere desintegrasjonskurver. Den tidligste delen blir mest påvirket av brønnhulleffektene, og den senere delen ligner klart mere den eksponentielle desintegrasjon som er representativ for den sanne nøytrondesintegrasjon i formasjonen. Med passeringen av tilstrekkelig tid etter hvert nøytronstøt, avtar brønnhullvirkningene og den termiske nøytrondesintegra-sjonskurven nærmer seg mer en sann, enkelt eksponential desintegrasjonsfunksj on.

Ettersom populasjonen av termiske nøytroner fortsetter å avta eksponentielt, vil tilsist et punkt nåes hvor desintegra-sjonstakten for den termiske nøytronpopulasjon ikke lenger er vesentlig sammenlignet med bakgrunnsvirkninger. Måling av den termiske nøytrondesintegrasjonstidskonstanten må foretas under tiden mellom slutten av høyenerginøytronstøtet, faktisk etter at den initielle desintegrasjonsperioden som påvirkes av brønnhullvirkningen har passert, og det tidspunkt hvor den termiske nøytronpopulasjon har avtatt til et omtrentlig konstant bakgrunnsnivå. Den bakgrunnsmessige tellingstakt fra detektoren må også bestemmes og subtraheres fra de målte tellingstakter til å frembringe en sann eksponentiell desintegrasjonskurve som er korrigert for bakgrunn.

Mange fremgangsmåter og anordninger er blitt anvendt til å oppnå og analysere data som representerer strålingstid-historien som etterfølger et støt av hurtig nøytronstråling i geologiske formasjoner. Generelt oppnås data i form av integrerte telletakter som tas under to eller flere bestemte intervaller som etterfølger hvert strålingsstøt. Eksempelvis er to faste tidsvinduer blitt anvendt til å oppnå slike data. Eksempelvise patenter som omhandler fremgangsmåter og anordninger som anvendes i disse systemer innbefatter US patentene 3.358.142, 3.379.884 og 3.379.992.

En annen løsning som er kjent som "den normaliserte glide-port" -teknikk anvender tre tidsporter for datainnhentning, hvor breddene og plasseringene av tidsportene bærer bestemte forhold til den målte desintegrasjonskonstanten. Denne teknikk er beskrevet i US patent nr. 3.566.116, hvilket patent innbefattes her ved denne henvisning i alle hense-ender. I denne teknikk som omhandles i nevnte US patent 3.566.116, blir innhentingstidportene plassert slik at det bakgrunnkorrigerte telletaktforhold fra de første to portene er lik en forutbestemt fastverdi. Bakgrunnskorrigeringene oppnås fra den tredje porten. Den eksponentielle desintegrasjonskonstanten utledes fra portplasseringen som behøves for å oppnå det ønskede telletaktforholdet for de første to portene. Nøytronstøt-repetisjonstakten justeres til å være mere eller mindre hyppig slik det passer for de fleste nylige målinger. Denne teknikk gjør den antagelse at den målte tidsdesintegrasjonsfunksjon som samples er en sann eksponentiell funksjon, hvilket ikke alltid er sant for målinger som foretas kort etter nøytronstøtet.

Nok en annen løsning involverer sampling av telletaktdata i seks intervaller av faste, men ulike tidsbredder ved forutbestemt og uforandelige faste tidspunkter som etterfølger nøytronstøtet. Denne løsning er eksemplifisert i US patentene 4.388.529, 4.409.481 og 4.424.444. Ved denne løsning blir de tidsintegrerte strålingsdeteksjonstellinger fra de seks vinduene behandlet med en minste kvadraters iterativ tilpasningsalgoritme. Tilpasningsalgoritmen finner en "beste tilpasning" for den målte desintegrasjonsfunksjon til en matematisk funksjon som består av summen av to separate eksponentielle og et konstant bakgrunnsnivå. Hensikten med tilpasningsmetoden'er å ekstrahere ikke bare en helning som er representativ for formasjonsdesintegrasjonskonstanten, men også ekstrahere en andre tidsdesintegrasjons-helning som representerer bidrag fra desintegrasjonen av den termiske nøytronpopulasjon i borehullregionen. Ved denne fremgangsmåte forblir nøytronstøtrepetisjonstakten og portplasseringene konstante og faste under alle målebe-tingelser.

Den mest nylig omhandlede metode involverer plassering av etthundre tidsanalyseinnhentingsintervaller av lik bredde både under og etter nøytronstøtet som har fast repetisjons-takt. Denne metode ble beskrevet av R.R. Randall i SPE Paper Nr. 14461 som ble gitt i 1985. En enkeltvindus tidsgjennomsnittstagnings-tidsanalyseteknikk utføres på en del av datapunktene for å ekstrahere en formasjonsdesintegrasjonskonstant. Desintegrasjonsfunksjonen testes ikke med hensyn til eksponentialitet, men igjen antas å være en eksponentiell desintegrasjonsfunksjon for å foreta beregningen .

De ovenstående tidligere metoder for å bestemme desintegrasjonskonstanten lider av flere ulemper. Eksempelvis kan analysetidsportene ikke alltid plasseres optimalt til å frembringe de beste statistikker og/eller de mest nøyaktige målinger. Dessuten er den samplede desintegrasjonsfunksjonen ikke alltid en sann eksponentiell, særlig som et resultat av borehullvirkninger, og analysemetoden kan være upassende og unøyaktig som et resultat av dette. Ved disse fremgangsmåter blir desintegrasjonsfunksjonen ikke utrykkelig testet for å bestemme om den kan approksimeres av en eksponentiell tidsdesintegrasjonsfunksjon. Til sist kan summen av statistiske og systematiske feil i beregningen være større enn nødvendig på grunn av enten utilstrekkelige samplinginterval-ler som ignorerer visse brukbare data eller tilpasningsuvissheter som opptrer når iterative tilpasningsteknikker anvendes.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner mange av de oven-nevnte problemer og tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte for nøyaktig å bestemme den termiske nøytrondesintegrasjons-konstanten for et ukjent materiale og for testing til å sikre at desintegrasjonsfunksjonen er en sann eksponentiell. En eksempelvis bruk av den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for nøyaktig å bestemme den termiske nøytrondesintegrasjonskonstanten i en geologisk formasjon som omgir et brønnhull.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en fremgangsmåte for å bestemme overgangspunktet mellom en andre del av en kurve som omfatter en statistisk enkelt eksponentiell funksjon og en første del av kurven som omfatter den sammensatte av nevnte eksponentielle funksjon med en annen funksjon.

Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved å velge minst tre delsett av tidsbestemte måleporter på nevnte desintegrasjonskurve som skyldes nevnte bestråling, idet nevnte delsett av porter befinner seg på nevnte desintegrasjonskurve mellom et første punkt som defineres av enden av nevnte støt av hurtige nøytroner og et andre punkt som defineres av begynnelsen av målingen av bakgrunnsstråling, idet nevnte kombinerte konsentrasjon av termiske nøytroner i nevnte borehull og nevnte formasjon måles under hvert nevnte tidsbestemte delsett,

å teste nevnte desintegrasjonskurve for statistisk enkelt eksponentiallitet i en rekkefølge av to testintervaller, idet tiden mellom nevnte første punkt og starten av hvert suksessive testintervall suksessivt er større, idet hvert nevnte testintervall innbefatter et første og et andre av nevnte delsett og definert av det tidligste tidspunkt for nevnte første delsett og det siste tidspunkt for nevnte andre delsett, og

å tilegne som nevnte overgangssone den del av nevnte desintegrasjonskurve som ligger akkurat forut for nevnte tidligste tidspunkt for nevnte første delsett i nevnte testintervall hvor nevnte desintegrasjonskurve er en statistisk enkelt eksponentiell.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten omfatter nevnte testing : å konstruere en rekkefølge av forhold, hvor hvert suksessive forhold er tilhørende hvert suksessive testintervall, idet telleren i hvert nevnte forhold er konstruert fra integreringen av nevnte desintegrasjonskurve i nevnte første delsett i hvert nevnte testintervall og telleren i hvert nevnte forhold er konstruert fra integrasjonen av nevnte desintegrasjonskurve i nevnte andre delsett i hvert nevnte testintervall,

å sammenligne to suksessive forhold med hensyn til statistisk kompatibilitet innenfor et forutbestemt statistisk avvik, og

å konkludere, når nevnte statistiske avvik er tilfreds-stillet, at delen av nevnte kurve som ligger innenfor nevnte testintervaller hvis forhold statistisk er kompatible, er en statistisk enkelt eksponentiell.

Nevnte velging kan omfatte å dele nevnte desintegrasjonskurve i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter og å velge hvert nevnte delsett til å omfatte en flerhet av nevnte sammenhengende porter. Videre kan nevnte velging omfatter å dele nevnte desintegrasjonskurve i seksten av nevnte sammenhengende porter eller i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter av ulik tidslengde.

Alternativt kan nevnte velging omfatte å dele nevnte desintegrasjonskurve i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter av lik tidslengde. Nevnte velging kan i dette tilfelle omfatte å velge nevnte første og andre delsett innenfor hvert testinterval til å være av lik tidslengde. Videre kan nevnte velging omfatte å velge tidsdifferansen mellom nevnte tidligste tidspunkt for nevnte første delsett og det tidligste tidspunkt for nevnte andre delsett i hvert nevnte testintervall til å være lik nevnte tidsdifferanse for samtlige av nevnte testintervaller.

Ifølge fremgangsmåten kan den nevnte sammenligningen omfatte å sammenligne nevnte forhold med hensyn til statistisk likhet. Videre kan den nevnte måling omfatte å detektere innfangnings gammastråler som utsendes etter termisk-nøytron innfangnings-reaksj oner.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er nyttig for å bestemme den del av en sammensatt desintegrasjonsfunksjon som består av en statistisk enkelt eksponentiell desintegrasj onsfunksj on.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er særlig nyttig innenfor olje og gassindustrien i forbindelse med den hurtige og nøyaktige bestemmelse av desintegrasjonskonstanten for formasjonen som omgir et borehull. Formasjonen som omgir et f6ret eller uf6ret borehull bestråles med et flertall av påhverandre følgende støt av hurtige nøytroner fra en kilde som er anbragt på en loggingssonde. Disse hurtige nøytroner bremses til termiske hastigheter og går inn i nøytroninn-fangningsreaksjoner med atomer i den omgivende formasjon. De termiske nøytronkonsentrasjoner under hver av en flerhet av diskrete tidsintervaller som etterfølger hvert nøytronstøt bestemmes, typisk ved å måle innfangnings-gamma-strålene som utsendes fra nøytroninnfangingsreaksjonene.

Disse målinger anvendes til å frembringe en desintegrasjonskurve, hvis integrasjon tillater beregning av desintegrasjonskonstanten for formasjonen. Den initielle delen av denne desintegrasjonskurve er en sammensatt kurve som består av summen av desintegrasjonskurvene for borehullregionen og for formasjonen. Etter en overgangssone vil en sentral del av desintegrasjonskurven bli approksimert til den sanne desintegrasjonskurven for den omgivende formasjon. De sistnevne deler av desintegrasjonskurven approksimerer bakgrunnsstrålingsnivået. For å maksimalisere den statistiske nøyaktighet av den beregnede desintegrasjonskonstanten, er det ønskelig å anvende den delen av desintegrasjonskurven som nærmest representerer en statistisk enkelt eksponensiell desintegrasjonsfunksjon av formasjonen og som består av de tidligste delene av nevnte kurve for å gjøre fordel av de høyeste telletaktene. Følgelig er det ønskelig å bestemme overgangssonen mellom den tidlige sammensatte desintegrasjonsfunksjon som er representativ for det kombinerte borehull og formasjonen og den senere, statistiske enkelt eksponentielle desintegrasjonsfunksjon som er representative for formasjonen.

Det er blitt funnet at overgangssonen kan bestemmes ved granskning av en flerhet av forhold som er en funksjon av desintegrasjonskonstanten og flere andre variabler, hvorav samlige lett bestemmes. Den termiske nøytronpopulasjon bestemmes ved å måle strålingstelletakten i en flerhet av porter som tilsvarer diskret tidsintervaller mellom enden av nøytronstøtet og desintegrasjonen til bakgrunnsnivået. Telletakten i hvert av to delsett av slike porter, hver bestående av en flerhet av tilgrensende porter hvis fremre kanter er forskjøvet med en diskret tidsbredde, bestemmes. Tidsbredden som dekkes av disse kombinerte portdelsett består av et testintervall hvor et forhold bestemmes, idet telleren og nevneren av dette er relatert til henholdsvis de tidligere og senere delsett av porter. Sammenligning av slike forhold for testintervaller, hvor hvert av disse suksessivt ytterligere fjernes fra enden av nøytronstøtet, tillater overgangssonen for den målte desintegrasjonskurven å bli nøyaktig lokalisert. Det kan antas at den del av desintegrajonskurven som representeres av to suksessive testintervaller hvis forhold statistisk er kompatible, er en statistisk enkelt eksponentiell som er representativ for desintegrasjonsfunksjonen for den omgivende formasjon. Så snart denne del av desintegrasjonskurven bestemmes, kan desintegrasjonskonstanten for formasjonen lett og nøyaktig bestemmes.

Den bestemte utførelsesform som er beskrevet heri demon-strerer hvorledes en sekvens av statistiske tester som ble utført på visse numeriske forhold indikerer hvilken del av en målt strålingsdesintegrasjonskurve som statistisk er kompatibel med en enkelt eksponensiell funksjon. Denne analytiske løsning gir blant annet de følgende fordeler, nemlig at beregningen er likefrem og hurtig, med ingen iterasjon, hvilket gjør den egnet for reell-tidsbruk. Enkelt eksponensialiteten for hele eller en del av den målte desintegrasjonsfunksjonen blir rigorøst bekreftet før ytterligere analyse utføres. Beregningen av formasjons-desintegrasjonskonstanten utføres uten innflytelse av eller forstyrrelse av borehullbidraget. Sammenlignet med alter-native tidligere teknikker, blir fluktuasjoner på grunn av tilpasningsuvissheter på flere parametre unngått, og den største delen av data som kan bidra vesentlig til beregningen av formasjons-desintegrasjonskonstanten blir anvendt.

Denne fremgangsmåte tillater nøytrondesintegrasjonstids-konstanten for formasjonen og fluida som omgir et borehull å bli mere nøyaktig bestemt. Denne fremgangsmåte er nyttig med et videre område av borehullfluidum-saltinnhold enn tidligere fremgangsmåter. Disse og andre prisverdige trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil forstås langt nærmere fra den etterfølgende detaljerte beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er en grafisk fremstilling som illustrerer en observert borehull desintegrasjonskurve som oppviser komponentene av kurven som bidras av bakgrunnen, borehulleffekten og den sanne f ormasj onsdes integrasj onskurven. Fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser en ideell eksponensiell desintegrasjonskurve som har illustrert på denne de forskjellige målings- og testvariabler som anvendes i den mest foretrukne utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte. Fig. 3 er en illustrasjon over forholdet mellom de forskjellige porter, vinduer, forskyvninger og testintervaller som anvendes ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse . Fig. 4 er et blokkskjema over datainnhentings, instrumen-terings, kommunikasjons og beregningssystemene som er nyttige for å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse . Fig. 5 er en grafisk fremstilling som viser en aktuell eksponentiell desintegrasjonskurve som etterfølger et nøytronstøt og viser den spesielle portstyringsplan som anvendes i forbindelse med beskrivelsen av den foretrukne utførelsesform her. Fig. 6 er et flytskjema for en forholdstestingsalgoritme som er nyttig for å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Selvom oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med den i øyeblikket foretrukne utførelsesform, skal det forstås at det ikke er hensikten å begrense oppfinnelsen til denne utfør-elsesform. Tvert imot er det tilsiktet å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innbefattes innenfor oppfinnelsens idé som angitt i de vedlagte patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte for å bestemme overgangssonen på en kurve mellom en statistisk enkelt eksponensiell funksjon og en sammensatt funksjon av den enkelt eksponentielle og annen funksjon. Den foreliggende oppfinnelse kan anvendes i en forbedret analytisk fremgangsmåte for å bestemme termisk nøytrondesintegra-sjons-tidkonstanter. Fremgangsmåten er særlig anvendelig innenfor innenfor olje og gassboringsindustrien for å bestemme de termiske nøytrondesintegrasjons-tidkonstanter for geologiske media som måles innenfor borehull som er foret med sementert produksjonsrør av stål.

Anordninger for å frembringe gjentatte tidsbestemte støt av hurtig nøytronstråling og for å detektere den resulterende stimulerte termiske nøytron eller innfangnings gammastråling er velkjent. Eksempelvise anordninger er beskrevet i de patenter som er omtalt som bakgrunn for oppfinnelsen og som innbefattes her ved den generelle henvisning til disse. Eksempelvis kan anordningen som beskrevet av Randall SPE Paper No. 14461 eller lignende datainnhentningssystemer anvendes til å utføre fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse med liten eller ingen modifikasjon. Fremgangs-måtene ved hvilke detektortelletaktdata samples over tid og akkumuleres for analyse i de tidligere nevnte patenter kan modifiseres til å være passende for den analytiske fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse. Særlig må tidsana-lyse innhentingsintervallene eller portene være tilstrekkelig tallrike og dekke et adekvat sammenhengende totalt tidsspenn for at fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse skal være effektiv. Følgelig trenger spesielle anordninger eller datainnhentingsmetoder som er omtalt i bakgrunnsmaterialet å bli modifisert for å imøtekomme disse krav. Imidlertid ligger slike modifikasjoner klart innenfor fagfolks evner.

En hovedfordel ved den analytiske teknikk ifølge den foreliggende oppfinnelse er at den tillater brukeren å teste statistiske enkelt-eksponentialitet for strålingsdesintegrasjonsfunksjonen forut for hver beregning av formasjonsdesintegrasjonskonstant. Denne evne tillater brukeren å velge for analyse kun den del av desintegrasjonsfunksjonen som er statistisk ekvivalent til en enkelt eksponentiell desintegrasjonsfunksjon. Anvendelse av denne teknikk minimaliserer feil som skyldes borehullbidrag til målingen og forbedrer den statistiske nøyaktighet av den beregnede formasjonsdesintegrasjonskonstanten. Som et resultat, blir en nøyaktig og presis formasjonsdesintegrasjons-konstant lett og hurtig beregnet fra den del av den målte desintegrasjonsfunksjon som kan representeres ved hjelp av en statistisk enkelt eksponentiell funksjon. Denne enkle beregning er fordelaktig ved ikke å kreve bruken av kompliserte, iterative minste-kvadraters funksjonelle tilpasningsrutiner ifølge visse tidligere fremgangsmåter.

Den analytiske fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse involverer separeringen på en kurve i en del som representeres av en statistisk enkelt eksponentiell funksjon og en del som representeres av en sammensatt funksjon av den enkelt eksponentielle og en annen funksjon ved hjelp av en rekke av forhåndstester som er beskrevet i detalj nedenfor. Ved anvendelse innenfor olje- og gassindustrien, blir den målte tiddesintegrasjonsfunksjonen separert i borehullbidraget og en enkelt eksponentiell funksjon som er representativ for den samme formasjonsdesintegrasjonskurven. Delen av tiddesintegrasjonsfunksjonen som finnes å være statistisk kompatibel med en enkelt eksponentiell funksjon, etter korrigering for resterende bakgrunnsstråling, analyseres så på en likefrem måte for å ekstrahere formasjonsdesintegra sjonskonstanten. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse tilbyr fordelene med matematisk enkelhet, maksimalisert nøyaktighet og statistisk presisjon sammenlignet med tidligere metoder.

Typisk innbefatter måleanordningen en pulset nøytrongenerator for å bestråle en formasjon med gjentatte støt av hurtige nøytroner innenfra et borehull i formasjonen. Borehullet er vanligvis foret med stålrør som er festet med sement. Konvensjonelle scintilleringsdetektorer som reagerer på gammastråler som kommer ut fra det omgivende miljø, innbefattende borehullet og formasjonen, er anbragt ved ett eller flere steder fra nøytronkilden langs verktøyets akse.

Innenfor de praktiske begrensninger ved målestatistikk, vil strålingsdesintegrasjonsfunksjonen som følger hvert hurtig-nøytronstøt være lik en sammensatt tidsfunksjon som utgjøres av tre komponenter: En konstant bakgrunn, en enkelt eksponentiell desintegrasjon av borehullkomponenter, og enkelt eksponentiell desintegrasjon av formasjonskomponenter. En slik funksjon og dens komponenter er vist i Fig. 1. Tell-ingstakten N(t) ved tidspunkt t som observeres med en slik slik scintilleringsdetektor uttrykkes som følger:

hvor

t = tiden som medgår fra slutten av nøytronstøt Nb(0) = initiell tellingstakt fra borehullmiljø Nf(0) = initiell tellingstakt fra formasjonssmiljø

t-b = borehull desintegrasjonstidskonstant Tf = formasjons desintegrasjonstidskonstant

B = bakgrunnstellingstakt, og

<=> angir statistisk ekvivalens.

Ligning (1) innbefatter ikke langtids effekter på grunn av termisk nøytrondiffusjon og bakgrunnsoppbygging. Denne forenkling er mulig på grunn av den statistiske natur av målingen. I praktiske målingskonfigurasjoner er statistikken begrenset av tilgjengelige nøytronkildestyrke, detektorvirk-ningsgrader og målingsinnhentingstider. Den statistiske nøyaktighet som er tilgjengelig i realistiske brønnloggings-anvendelser med nåværende kjente anordninger utelukker gyldig deteksjon av mer detaljert finstruktur i desintegrasjonsfunksjonen N(t). De fem parametrene N^(0), t^, Nf(0), Tf og B beskriver på adekvat måte enhver desintegrasjonsfunksjon som oppnås ved kjente pulsede nøytronloggingsanordninger.

En viktig analytisk forenkling muliggjøres ved det faktum at borehullbidraget til indusert gammastråling generelt er kortlivet sammenlignet med formasjonsbidraget. Se Fig. 1. Borehullmiljøet innbefatter typisk materialer med høyt termisk nøytroninnfangingstverrsnitt, f.eks. stål og saltholdige borefluida. Der er i praksis en overgangstid tsmålt etter slutten av det mest nylige nøytronstrålingsstøtet forbi hvilket den bakgrunnskorrigerte desintegrasjonsfunksjonen F(t) = N(t) - B statistisk ikke kan skjelnes fra en enkelt eksponentiell funksjon som kan tilskrives formasjonen .

hvor t>ts.

Visse nåværende teknikker har etablert enten faste eller Tf normaliserte verdier for overgangstiden tsforbi hvilken forenklede analyser for formasjonsdesintegrasjonskonstant utføres. Imidlertid er tsverdier som velges på disse måter ofte upassende. Verdier av tssom er for korte resulterer i vesentlig borehullbidrag til den delen av funksjonen som antas å være en enkelt eksponentiell, hvilket medfører feilaktig desintegrasjonsfunksjonberegning. På den annen side vil unødvendig lange tsverdier medføre dårlige beregningsstatistikker på grunn av at man ignorerer vesentlig tidlige deler av den målte desintegrasjonsfunksjonen. I det første tilfellet vil Tf bli forvrengt av borehullbidrag, mens statistisk nøyaktighet ofres i det andre tilfellet. Hoved-hensikten med den foreliggende analytiske teknikk er å finne overgangstiden tsfor å tilveiebringe forbedret nøyaktighet ved bestemmelsen av Tf ved å maksimalisere borehullbidraget og maksimalisere den statistiske nøyaktighet av beregningene.

Typisk apparatur for innhenting av detektortellings-takt data omfatter en nøytronkilde og en eller flere scintilleringsdetektorer, med konvensjonell datainnhentings-, lagrings- og behandlingsmidler som innbefatter en rekke av tidsstyrte innhentningsintervaller eller porter under hvilke individuelle deteksjonspulser summeres. Portene tidsbestemmes relativt enden av hvert nøytronstøt og har fast tidsbredde. Portene kan være av forskjellige bredder, men er fortrinnsvis av lik bredde. Data blir generelt summert over et stort antall av støtinnhentingssykluser for å bygge opp et brukbart statistisk grunnlag. Summering av detektorpulser under hver port er matematisk ekvivalent til integreringen av en tids-desintegrasjonsfunkjson over det samme tidsintervallet.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse utnytter matematiske egenskaper hos integralene av eksponential-funksjoner. Figurene 2 og 3 illustrerer de forskjellige uttrykk som anvendes i den etterfølgende beskrivelse og eksemplene. Fig. 2 er en grafisk illustrasjon over en eksponentiell desintegrasjonsfunksjon hvorpå de forskjellige definerte uttrykk er blitt vist. Fig. 3 viser dessuten forholdet mellom disse uttrykk.

Desintegrasjonen av den kunstig frembragte termiske nøytron-populasjon måles over tid. En slik desintegrasjon frem-bringer ideelt den eksponentielle desintegrasjonsfunksjon som er gitt i fig. 2. Målinger oppnås og registreres i en flerhet av porter av kjent tidsbredde. Hver port registrerer målingshendelser under en kjent tidsperiode, f.eks. mellom t^og t2, mellom t%og t3osv. Når disse porter er av lik "bredde, som vist, eller minst av flere enhetsbredder, blir beregningene ifølge den foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte forenklet. Imidlertid kan disse porter ha en hvilken som helst kjent bredde. En flerhet av slike sammenhengende porter grupperes til portdelsett w. Addisjonen av tellingene i hvert portdelsett w resulterer i integrasjon av den eksponentielle desintegrasjonsfunksjonen over tidsintervallet w. To slike portdelsett w og w' anvendes til å definere hvert testintervall T. De fremre kanter av portdelsettene w og w' innenfor hvert testintervall T adskilles med en tidsforskyvning A. Igjen, når tidsbreddene for delsettene som definerer et hvilket som helst testintervall er like, som vist i figurene 2 og 3, blir de senere beregninger forenklet. Imidlertid er det ikke nødvendig at tidsbredden i delsettene i et hvilket som helst gitt testintervall er like. Dessuten er det ikke nødvendig at tidsbredden for delsett i forskjellige testintervaller er like. Tilsist blir beregningene ifølge den foreliggende oppfinnelse forenklet når forskyvningene A som anvendes i forskjellige testintervaller er like, som vist i figurene 2 og 3. Imidlertid, slik som tidligere angitt, er slik likhet ikke nødvendig.

Integrasjon av eksponential-funksjonen med fig. 2 utføres over , idet portdelsettet 1 spenner over intervallet fra t^til t3, og over ' , idet portdelsettet 1' spenner over intervallet fra t£til t4. De to portdel settene overlapper mellom t2og t3. Generelt kunne de gitte tidsintervallene ytterligere oppdeles ved hjelp av smalere porter uten å endre de resultater som følger.

Integralet av F(t) over portdelsett 1 er gitt av :

og over deiset 1' ved Et forhold R^definert som forholdet av integralene av tidsdesintegrasjonen over de to delsettene let testintervall er gitt ved

Således blir forholdet R^generelt uttrykt som en funksjon av A^, wi,Mi' og t, forutsatt at desintegrasjonsfunksjonen som integreres er en enkelt eksponentiel desintegrasjonsfunksjon, dvs. :

Tidsbestemmelse parametreneA^, og ' er kjente og settes til kjente verdier i innhentingsanordningen, og forholdet R av integraler av en eksponentiell funksjon kan løses for desintegrasjonskonstanten t, dvs.

Hvis et forskjellig testintervall velges for desintegrasjonsfunksjonen ifølge fig. 2, med forskjellige delsett og med ikke-null forskyvning Ag, vil så det resulterende forhold være gitt ved som kan løses for t i formen Fordi t er en konstant for en enkelt eksponentiell desinte grasjonsfunksjon, følger det at

Derfor vil et funksjonelt forhold som involverer kun kjente variabler eksistere mellom de to generaliserte forhold R^og R2, dvs.

Avhengighet av t er blitt fjernet. Det kreves kun at F(t) er en enkelt eksponentiell desintegrasjonsfunksjon over regionen som testes for at den foregående funksjonelle forbindelse mellom forholdene skal ivaretas.

Omvendt følger det at dersom de to forholdene R^og R2ikke tilfredsstiller det foregående funksjonelle krav innenfor en gitt statistisk grense, er så funksjonen som granskes ikke en enkelt eksponentiell. Eksempelvis hvor a^(D^2) er det middel-kvadrerte standardavviket i differansefunksjoen

og dersom funksjonen F(t) som testes er en ren eksponentiell funksjon, vil det følge av Gaussiske statistikker at der er en 99$ sannsynlighet for at D^2v*l være lik null innenfor 3a, med kun en 1$ sannsynlighet for at D^2v*l avvike fra null med mer enn 3a. For et bestemt sett av målte porttel-lingsakumuleringer som er kjennetegnende for en desintegrasjonsfunksjon, er det, i tilfellet av at D^2avviker fra null med mer enn 3a, høyst usannsynlig at testintervallene som er knyttet til R^og R2dekkes av en enkelt eksponentiell funksjon. For å bestemme hvorvidt noen del av funksjonen er en enkellt eksponentiell, er det nødvendig (1) å etablere et kriterium for statistisk likhet og (2) finne to hosliggende

testintervaller som gir opphav til forhold som tilfredsstiller likhetstesten.

Utvidelse av denne prosedyre krever å utføre forholdstesten på en desintegrasjonsfunksjon over et antall av hosliggende eller endog overlappende testintervaller, og systematisk å eliminere de deler av funksjonen som svikter med å tilfredsstille de ønskede funksjonelle forbindelser blant forhold.

Så snart den eksponentielle enkeltdel av funksjonen er blitt isolert, blir løsning for desintegrasjonskonstanten *r oppnådd på en hvilken som helst av et antall relativt enkle måter. Det er viktig at maksimum bruk gjøres av tilgjengelige data, slik at så meget som mulig av data som statistisk er kompatible med en enkelt eksponentiell bør innbefattes og ikke forkastes. Desintegrasjonskonstanten t kan ekstraheres kun ved å løse en integral forholdsfunksjon lignende de som er omtalt ovenfor eller ved hjelp av andre relativt enkle teknikker.

Ved en optimal anvendelse av denne forholds-testingsmåte, foretas visse matematiske forenklinger, forutsatt at port-tidsbestemmelser og portvalgplanen er riktig etablert. Slik det er klart i ligningen for forholdet R^i det foregående eksempel, når de to portdelsett-tidsbreddene w-j og wj ' er satt lik hverandre innenfor hvert testinterval, vil så uttrykkene som involverer w-j og w-j' bli utlignet og elimi-nert .

I det tilfellet reduseres Rj til

Dessuten, hvis forskyvningene A£ ....... innenfor et sett av testintervaller også alle er like slik at A^ = A£ = ...An, vil så integralforholdene Rnbli like innenfor akseptable statistiske sannsynligheter for en enkel eksponentiell desintegrasjonsfunksjon. Likheten er nøyaktig for den matematiske integrasjon av en nøyaktig funksjon, men er kun innenfor statistiske likheter når det dreier seg om statistiske data slik som kjernefysisk stråling.

For å redusere statistiske variasjonsvirkninger i analysene av aktuelle data, er det fordelaktig å utvide testintervallene og portdelsettbreddene til å spenne over så meget som mulig av den "brukbare, enkelt-eksponentialdelen av desintegrasjonsfunksjonen. Et eksempel på en løsning som innbefatter optimaliseringstrekkene som er omtalt ovenfor, er vist skjematisk i fig. 3. For enkelhets skyld er de individuelle portbredder tatt som like. Intervallet s representerer summen av n-3 sammenhengende tidsporter av lik bredde som kommer mellom port 2 og port n. Testintervall 1 spenner over den tid som innbefatter alle n tidsporter, med portdelsettene 1 og 1' av lik bredde , forskjøvet med en portbredde a. Testintervallet 2 utelukker bare den første porten, og innbefatter de to portdelsettene 2 og 2', som er av lik breddeW£og er også forskjøvet med en portbredde A.

Hvis der er en senere bakgrunns-samplingport som opptrer etterat den eksponentielle har desintegrert til den konstante bakgrunn med telleakkumulering Ng, vil så, hvor , N£og Nn er telleakkumuleringene i portene 1, 2 og n, og hvor

de to testforholdene som er dannet i testintervall med 1 og 2 være gitt av: hvor ki og k2er passende normaliseringsfaktorer for bakgrunnskorrigering ved subtraksjon, idet der korrigeres for de relative tidsbredder av portdelsettene og bakgrunnsporten. Hvis Ri <=> R2, er så desintegrasjonsfunkjonen som samples av porter 1 til og med n statisk kompatible med en enkelt desintegrasjonsfunksjon med desintegrasjonskonstant På den annen side, hvis det finnes at R^<=> R£, eller nærmere bestemt at

hvor p er en gitt numerisk faktor, konkluderes det så at den samplede desintegrasjonsfunksjonen usannsynlig vil være en enkelt eksponentiell, med en Gaussisk sannsynlighetsfaktor som tilsvarer den verdi som er valgt for konstanten p. I en reell borehullmåling, utledet at port 1 inneholder for meget borehullbidrag. Følgelig konstrueres et tredje forhold R3som utelukker både porter 1 og 2. Hvis R3< = > R2, har så fremgangsmåten vært vellykket for å bestemme at porter 2 til og med n spenner over en enkelt eksponentialfunksjon.

Optimaliseringsteknikkene som er beskrevet ovenfor er blitt innbefattet i en bestemt foretrukket utførelsesform av foreliggende teknikk, som er beskrevet her.

Den foretrukne fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter nøyaktig å bestemme den samme formasjons-desintegrasjonskonstanten ved å oppnå samplingdata fra innfangnings-gammastrålingsdetektorer, sammen med en fremgangsmåte for å teste desintegrasjonsfunksjonen for statistisk enkelt-eksponentialitet og optimalisering av nøyaktigheten og den statistiske presisjon for den beregnede eksponentielle desintegrasjonskonstanten ved å anvende den største delen av de samplede data som er forenelig med en nøyaktig måling av geologiske formasjonsegenskaper.

Instrumenteringen for datainnhenting omfatter et konven-sjonelt nedhulls trådlinje-loggingsinstrument, som innbefatter et datainnhentingssystem og et datakommunikasjons-system for å formidle data til et overflateinstrumenterings-system som innbefatter et beregningsmessig system, som vist i figur 4. Nedhulls-verktøyet innbefatter en elektrisk drevet kilde for pulset nøytronstråling, to seintiIlerings-gamma-stråledetektorer og verktøystyreelektronikk. Systemet innbefatter et trådledningskommunikasjonssystem for kommuni-sering mellom nedhullsverktøyet og en datamaskin og data-fremviser eller utleser på overflaten. Verktøyelektronikken styrer operasjonen av nøytrongeneratoren og tidsportstyrings-systemet for dataakkumulering fra detektorene.

Nøytrongeneratoren bringes i syklus til å frembringe strålingsstøt med regelmessige intervaller, f.eks. i en eksempelvis fremgangsmåte hvert 40 x Tciksekunder, hvor T^jj er et grunnleggende tidsstyringsintervall som er justerbart gjennom signaler som sendes fra overflateinstrumentering-systemet mellom ca. 20 mikrosekunder og ca. 125 mikrosekunder. Tastforholdet for nøytrongeneratoren er ti prosent, slik at tidsbredden for hvert nøytronstøt er 4 x T/clk* Følgelig, i den eksempelvise fremgangsmåte er hvert nøytronstøt av en varighet fra ca. 80-500 mikrosekunder og der er ca. 200-1200 støt pr. sekund.

Et eksempelvis portstyringssystem er vist i fig. 5. I den viste utførelsesform er der totalt femten data-innhentings-tidporter i den hensikt å sample formasjonens telletakt- desintegrasjonskurve for hver av de to strålingsdetektorene. Åtte sammenhengende tidlige porter av lik tredde T^ij spenner over intervallet fra 4 x Tcijj til 12x Tci^ etter slutten av hvert støt. Disse porter er nummerert 1 til og med 8 i fig. 5. Seks ytterligere sammenhengende porter av lik bredde 2 x Tcijj spenner over intervaller fra 12 x Tclk ^^ 24 x Tclk etter slutten av nøytronstøtet. Portene i dette andre settet er nummerert 9 til og med 14. Port nummer 15 spenner over tidsintervallet fra 28 x Tci^til 36 x Tci^og anvendes til å bestemme bakgrunnen. Nøytronstrålingsstøtet opptrer under intervallet fra 36 x<T>cik til 40 x Tcijj for å fullføre tidsstyringssyklusen.

Under hvert styrte tidsintervall, blir en bestemt pulsteller-krets slått på for å akkumulere pulser som detekteres av en av strålingsdetektorene. Banken av tellere fortsetter å akkumulere for et bestemt antall av nøytronstøtrepetisjons-sykluser, hvoretter det totale antall som befinner seg i hver av tellerne 1 til og med 15 sendes til overflatedatamaskin-systemet hvor de akkumuleres i bufferlagerregistre.

Etter en bestemt total akkumuleringstid som er basert på et forutinnstilt loggingsdybdeintervall, er det totale antall av tellinger som akkumuleres ved de nærliggende og fjerntliggende detektorregistre anmerket med Nu^, NU2, • • «N-q^s og Fu^, FU2» ••• Fui5for de femten portene av henholdsvis de nærliggende og fjerntliggende detektorene. Disse rå, akkum-ulerte tellinger korrigeres for deteksjonssystem død-tid ved hjelp av standard død-tid kompenseringsteknikker som er kjent for fagfolk innenfor teknikken. De død-tid korrigerte telle-akkumul er inger er N^, N2, ••• ^ ±5 for nærdetektoren og F^, F2, ... F15for den fjerntliggende detektoren.

Fra de død-tid korrigerte telledata, utvikles en sekvens av forhold. Forholdene konstrueres med en eller flere porter i telleren og i nevneren. Hvis mer enn en porten er enten i telleren eller i nevneren, er portene hosliggende. den totale bredden av portene i telleren er lik den totale bredden av portene i nevneren Innenfor hvert forhold, selvom forskjellige bredder anvendes i forskjellige forhold. Bredden av forskyvningen mellom begynnelsen av portene i telleren og nevneren er den samme for alle forhold. Ved denne eksempelvise fremgangsmåte, konstrueres forholdene slik at telleren og nevneren omfatter data fra en flerhet av hosliggende tidsporter. Telleren og nevneren representerer data fra tidsintervaller av lik total bredde og telleren i hvert forhold omfatter data fra et tidsintervall som begynner 4 x Tciijtidligere enn tidsintervallet for nevneren. De funksjonelle definisjoner for forholdene , R2,....Ry for den eksempelvise utførelsesform er illustrert nedenfor:

Port nummer 15 for hver av de to detektorene antas å inne-holde en sampling av et konstant bakgrunnsnivå slik at subtraherende korrigeringer kan foretas på hvert av settene av porter i de foregående forholdsformler. Av denne grunn er det vesentlig at klokkeintervallet Tci]jfor nedhullsverktøyet er tilstrekkelig langt til å plassere port 15 i bakgrunns-regionen. Hvis Tci^er minst lik (t/4-10) mikrosekunder, vil det kunne antas at for stor feil på grunn av unøyaktig bakgrunns-subtraheringskorrigering vil bli unngått. Ved den andre ytterlighet må den totale klokkeperiode Tcujikke være så lang at telletaktene har desintegrert i for stor grad før de samples, hvilket kunne medføre for stor statistisk variasjon i den beregnede desintegrasjonskonstanten. Optimal portplassering blir resultatet når verktøyets klokkeintervall Tclkopprettholdes omtrentlig lik t/4, selvom nøyaktig likhet ikke er kritisk. I den foretrukne utførelsesform av denne oppfinnelse blir verktøyets klokkeintervall Tcl] i periodisk tilbakestillet til å forbli innenfor 10 mikrosekunder av den mest nylige verdi av den beregnede formasjonsdesintegrasjons-konstant delt med fire.

De syv forholdene R^til R7i den eksempelvis utførelsesform velges til å eliminere progressivt deler av den tidlige samplede desintegrasjonsfunksjonen som er 2xTcijji bredde, begynnende med en tidsforsinkelse 4 x Tci^etter slutten av nøytronstøtet. En forholdstestingsalgoritme, som vist i figur 6, sammenligner progressivt verdiene av hosliggende forhold inntil to hosliggende forhold finnes å være like innenfor et statistisk kriterium. Likheten av to hosliggende forhold R-j og Rj+i, betyr at funksjonen som samples av de bestemte tidsintervaller som befinner seg i de to forholdene, er en sann, enkelt eksponentialfunksjon. Formasjonsdesinte grasjonskonstanten beregnes så fra det første forholdet R-j som finnes å være lik et påfølgende forhold Rj+i« Under anvendelse av det tidligere forklarte forhold, bestemmes formasjonsdesintegrasjonskonstanten t fra R-j, avhengig også av forskyvningen ( 4xTciki den eksempelvise fremgangsmåte) som følger:

T = 4xTclk/ln R-j

hvor R-j er det første forholdet statistisk lik et påfølgende forhold Rj+i• I tilfellet av at ingen likhet finnes mellom suksessive forhold, estimeres formasjonsdesintegrasjonskonstanten fra det siste forholdet R7, under anvendelse av kun porter 11 til og med 15.

Forholdsindeksen j, som tjener som en indikator for "tilpasningsgodheten" for den målte desintegrasjonsfunksjon til en eksponentialfunksjon, registreres sammen med den beregnede verdien av desintegrasjonskonstanten. Forholdsindeksen j tjener også som en idikator for det relative omfanget av inntrengning av borehull signalforurensning i formasjonen i beregningen av desintegrasjonsfunksjonen. Særlig vil en forholdsindeksverdi j = 7 være indikerende for en ikke-eksponentiell desintegrering og en suspekt t bestemmelse. Ved normale applikasjoner, er sannsynligheten for det "verste-tilfelle" resultatet med j = 7 meget lav. En hvilken som helst verdi av j mindre enn 7 angir at desintegrasjonsfunksjonen er blitt testet på vellykket måte og funnet å være en enkelt, sann eksponentiell desintegrasjon, og således at den beregnede verdien av desintegrasjonskonstanten t matematisk er gyldig og representativ for formasjonen.

For å ha et statistisk meningsfylt grunnlag for testing av likhetene i de syv forholdene R^, R2, ... , R7, blir standardavvikene i differansene for hosliggende forhold beregnet under anvendelse av standard statistiske prosedyrer som involverer partielle deriverte med hensynet til de uavhengige variable , N2 N15og F^, F2, ..., F15.

Således, for den nære detektoren, er middelstandardavviket i differansen av forhold Rnog Rn+igitt ved:

På grunn av den Gaussisk statistiske natur for kjernefysiske prosesser, er standardavvikene for de individuelle død-tids-korrigerte tellinger gitt av a (N-j) = (Nj)l/2»reduserer uttrykkene i den foregående ligning til eksplisite formler som lett beregnes ved hjelp av instrumentsystemet på overflaten. En sekvens av forholdslikhetstester anvendes, med et likhetskriterium |Rn+i -<R>n |<<>3 a (Rn+i - Rn). Når desintegrasjonsfunksjonen er en sann, enkelt eksponentiell, vil forholdene Rn+iog Rnsamsvare 9956 av tiden i henhold til dette kriteriumet. Følgelig gir samsvarigheten for de to forholdene til innenfor to standardavvik, høy tiltro til eksponentialiteten hos desintegrasjonsfunksjonen, mens mangel på å tilfredsstille samsvarkriteriet er en sterk indikasjon på ikke-eksponentialitet. Den logiske sekvens av forholds-tester som anvendes i den eksempelvise fremgangsmåte fremgår av flytskjemaet i figur 6.

En særlig fordel ved den matematiske analyseteknikk ifølge den foreliggende oppfinnelse er muligheten for lett å ekstrahere standardavvikverdier for de "beregnede formasjons-desintegrasjonskonstanter under anvendelse av kun de målte data. Standardavviket i desintegrasjonskonstanten "beregnes som følger: hvor

Standardavviket i desintegrasjonskonstanten t kan uttrykkes i algebraisk uttrykk som involverer kun verktøyets klokkeperiode og tellingsakkumuleringene (korrigert for død-tid) i de styrte tellerne for enten nær eller fjerndetektorsystemet.

Samtlige av testene og beregningene som er beskrevet her kan utføres i real-tid ved regelmessige dybdeintervaller under loggingen av brønnen. Følgelig blir kontinuerlige måleut-matninger for desintegrasjonskonstanten, standardavviket for desintegrasjonskonstantene og forholdsindeksen for både nær og fjerndetektoren frembragt. Data fra hver detektor kan analyseres uavhengig, innbefattende separat forholdstesting og forholdsindeksvalg. På grunn av at den fjerntliggende detektoren typisk mindre påvirkes av borehullsignalet, er uavhengig analyse fordelaktig ved å tillate et tidlig forhold fra den fjerntliggende detektoren å bli valgt for formasjons-desintegrasjonskonstantens beregning med bedre statistisk presisjon som resultat.

Etter separasjon av formasjonsdesintegrasjonsfunksjonen og løsning for Tf, kan borehullbidraget deretter isoleres ved subtrahering av bakgrunn og formasjonssignal. Løsning for borehulldesintegrasjonskonstantenT^blir relativt likefrem, med tilveiebringelse av ytterligere borehulldiagnostikk-informasjon.

Den foregående beskrivelse av oppfinnelsen er blitt rettet i primære del mot en særlig foretrukket utførelsesform og fremgangsmåte i henhold til gjeldende regler og i den hensikt å forklare og illustrere. Det vil imidlertid være åpenbart for fagfolk at mange modifikasjoner og endringer ved den særlig beskrevne fremgangsmåte kan foretas uten å avvike fra oppfinnelsens omfang og idé. I realiteten er det klart for fagfolk at fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter fremgangsmåter som avviker fra den eksempelvise fremgangsmåte hva angår portenes antall eller bredde, antallet av testede forhold, breddene av tellerne og nevnerne i forholdene, den bestemte statistiske test som anvendes og lignende. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til den særlige eksempelvise fremgangsmåte som er illustrert og beskrevet, men dekker alle modifikasjoner som faller innenfor omfanget av de etterfølgende krav.

Det er søkerens hensikt i de etterfølgende krav å dekke slike modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor oppfinnelsens sanne omfang og idé.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å bestemme en overgangssone på en strålingsdesintegrasjonskurve som genereres i et borehull og omgivende formasjon, idet nevnte overgangssone separerer en første del av nevnte kurve som domineres av virkninger fra nevnte borehull og en andre del av nevnte kurve som domineres av virkninger fra nevnte omgivende formasjon, idet nevnte borehull og nevnte formasjon bestråles med et støt av hurtige nøytroner, og idet konsentrasjonen av termiske nøytroner i nevnte borehull og nevnte formasjon måles,karakterisert ved å velge minst tre delsett av tidsbestemte måleporter på nevnte desintegrasjonskurve som skyldes nevnte bestråling, idet nevnte delsett av porter befinner seg på nevnte desintegrasjonskurve mellom et første punkt som defineres av enden av nevnte støt av hurtige nøytroner og et andre punkt som defineres av begynnelsen av målingen av bakgrunnsstråling, idet nevnte kombinerte konsentrasjon av termiske nøytroner i nevnte borehull og nevnte formasjon måles under hvert nevnte tidsbestemte delsett, å teste nevnte desintegrasjonskurve for statistisk enkelt eksponentiallitet i en rekkefølge av to testintervaller, idet tiden mellom nevnte første punkt og starten av hvert suksessive testintervall suksessivt er større, idet hvert nevnte testintervall innbefatter et første og et andre av nevnte delsett og definert av det tidligste tidspunkt for nevnte første delsett og det siste tidspunkt for nevnte andre delsett, og å tilegne som nevnte overgangssone den del av nevnte desintegrasjonskurve som ligger akkurat forut for nevnte tidligste tidspunkt for nevnte første delsett i nevnte testintervall hvor nevnte desintegrasjonskurve er en statistisk enkelt eksponentiell.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at nevnte testing omfatter: å konstruere en rekkefølge av forhold, hvor hvert suksessive forhold er tilhørende hvert suksessive testintervall, idet telleren i hvert nevnte forhold er konstruert fra integreringen av nevnte desintegrasjonskurve i nevnte første delsett i hvert nevnte testintervall og telleren i hvert nevnte forhold er konstruert fra integrasjonen av nevnte desintegrasjonskurve i nevnte andre delsett i hvert nevnte testintervall, å sammenligne to suksessive forhold med hensyn til statistisk kompatibilitet innenfor et forutbestemt statistisk avvik, og å konkludere, når nevnte statistiske avvik er tilfreds-stillet, at delen av nevnte kurve som ligger innenfor nevnte testintervaller hvis forhold statistisk er kompatible, er en statistisk enkelt eksponentiell.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisertved at nevnte velging omfatter å dele nevnte desintegrasjonskurve i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter og å velge hvert nevnte delsett til å omfatte en flerhet av nevnte sammenhengende porter.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisertved at nevnte velging omfatter å dele nevnte desintegrasjonskurve i seksten av nevnte sammenhengende porter.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisertved at nevnte velging omfatter å dele nevnte desintegrasjonskurve i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter av ulik tidslengde.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisertved at nevnte velging omfatter å dele nevnte desintegrasjonskurve i mer enn tre sammenhengende av nevnte porter av lik tidslengde.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisertved at nevnte velging omfatter å velge nevnte første og andre delsett innenfor hvert testinterval til å være av lik tidslengde.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7,karakterisertved at nevnte velging omfatter å velge tidsdifferansen mellom nevnte tidligste tidspunkt for nevnte første delsett og det tidligste tidspunkt for nevnte andre delsett i hvert nevnte testintervall til å være lik nevnte tidsdifferanse for samtlige av nevnte testintervaller.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8,karakterisertved at nevnte sammenligning omfatter å sammenligne nevnte forhold med hensyn til statistisk likhet.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisertved at nevnte måling omfatter å detektere innfangnings gammastråler som utsendes etter termisk-nøytron innfangnings-reaksjoner.