NO172087B - Fremgangsmaate og system for bestemmelse av absolutte elementkonsentrasjoner i undergrunnsformasjoner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører undersøkelse av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull. Mer spesielt angår oppfinnelsen et apparat og en fremgangsmåte for å bestemme verdier av elementkonsentrasjoner og for ytterligere å karakterisere egenskapene til de formasjoner som omgir et borehull ved direkte behandling av brønnloggingsdata. Det generelle formål med oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe nye og forbedrede fremgangsmåter og apparater av denne type.

I en annen U.S-patentsøknad nr. 770 802 som er inngitt 29. august 1985, er det beskrevet en fremgangsmåte for å bestemme verdiene av formasjonsbidragene ved å transformere en søylevektor over elementkonsentrasjoner i formasjoner til en søylevektor over mineraloverflod. Grunnlaget for fremgangsmåten kan uttrykkes ved ligningen:

(M) = (A) <-1> . (E)

som transformerer konsentrasjonen av elementene (E) i formasjonen til vektprosenten for de dominerende mineraler (M) i formasjonen.

Fremgangsmåten som er beskrevet i nevnte patentsøknad har vist seg å stemme rimelig bra med mengdene og karakteristikkene til mineraler i valgte geologiske formasjoner sammenlignet med mineralanalysene for virkelige kjerneprøver tatt fra disse formasjonene. Til nå har imidlertid fremgangsmåten ifølge nevnte patentsøknad i praksis vært avhengig av å konstruere søyleelementmatrisen og/eller transformasjonsmatrisen med innføringer tatt i det minste delvis fra kjerneprøver eller ekvivalente direkte analyser av formasjonen. Dette skyldes at det til nå ikke har vært tilgjengelig noen direkte (online) loggeteknikk egnet til å bestemme konsentrasjonen av alle elementer som er nødvendig for søylematrisen med tilstrekkelig nøyaktighetsgrad.

Kapitalkostnadene ved boring og undersøkelse av en dyp brønn, for eksempel en olje- eller naturgass-brønn, er uhyre store, og av denne grunn påløper betydelige kostnader under de tidsrom da boring eller produksjonstrinn må avbrytes for å undersøke formasjonen. Med kjente analyseteknikker kan konsentrasjonen av visse elementer utledes fra kabellogging av formasjonen, men konsentrasjonene av andre elementer ville kreve at det tas kjerneprøver for analyse.

I US-patent nr. 3 665 195 er det beskrevet en fremgangsmåte for å bestemme forekomsten og mengden av et element i en formasjon ved å bestråle formasjonen med nøytroner og detektere den induserte gammastrålingsaktivitet fra det element som er av interesse. Etter bestemmelse av formasjonens termiske nøytroninnfangnings-tverrsnitt, blir produktet av gammastrålingen og det termiske nøytron-innf angnings-tverrsnitt frembrakt som en kvantitativ indikasjon på elementets overflod i formasjonen.

I den tekniske artikkel "The Aluminum Activation Log" av H.D. Scott og M.P. Smith som er publisert i 1973, er det beskrevet en fremgangsmåte for måling av aluminiumsinnholdet i formasjonen for å anslå andelen av leirskifer i formasjonen. En nøytronkilde med californium 252 blir brukt i forbindelse med formasjonens termiske nøytroninnfangnings-tverrsnitt for å frembringe en kontinuerlig aktiveringslogg for et borehull.

I US-patent nr. 4 464 569 er det beskrevet en fremgangsmåte for å bestemme volumandeler for grunnleggende komponenter i en formasjon. Relative spektrale elementbidrag som indikerer forekomsten av kjemiske elementer i formasjonen, blir oppnådd fra en spektroskopisk analyse av innfangnings-spekteret for gammastråler som er oppnådd fra et loggeapparat av nøytronspektroskopi-typen. Loggeapparatets relative følsomheter overfor de spesielle mineraler eller de kjemiske elementer i formasjonen blir bestemt enten fra kjerneanalyser eller fra undersøkelser som er gjennomført i kjente formasjoner. De spektroskopise elementbidrag og de relative følsomheter blir så brukt sammen for å bestemme volumandelene av de grunnleggende formasjonskomponenter, slik som kalksten, sandsten, porøsitet, salinitet, dolomitt, anhydritt, o.s.v. Til slutt blir de bestemte volumandeler registrert på et lagringsmedium.

Selv om formålet med oppfinnelsen som er beskrevet i det ovennevnte patent, er å bestemme volumandelene av grunnleggende formasjonskomponenter, krever teknikken ikke, og patentet beskriver ikke, en direkte metode for bestemmelse av elementkonsentrasjoner, spesielt ved bruk av vanlig tilgjengelige loggeapparater eller modifikasjoner av slike. Fremgangsmåten ifølge sistnevnte patent tar passende kombinasjoner av målte bidrag, normaliserer kjernedata eller laboratorie-målinger for å oppnå kalibrerte relative følsomheter og gjør bruk av den begrensning at summen av alle volumandeler er lik en. Verdier av volumandelene kan så finnes ved å løse et passende ligningssett for volumandelene av formasjons-komponentene.

Det finnes direkte teknikker for bestemmelse av relative konsentrasjoner av visse formasjonselementer. US-patent nr. 3 521 064 er representativ for disse fremgangsmåter. US-patent nr. 3 928 763 og nr. 3 930 153 og 3 930 154 som inneholder hovedsakelig den samme beskrivelse, beskriver anvendelse av en veiet spektral tilpasningsteknikk etter minste kvadraters metode i likhet med den som er beskrevet i foran nevnte US-patent 3 521 064 for å oppnå relative elementytelser for elementer som bidrar til et spektrum. Informasjon vedrørende det makroskopiske nøytrontverrsnitt blir så brukt i en behandlingsteknikk som utleder ytterligere informasjon vedrørende volumandelene til de grunnleggende formasjonskomponenter slik som sandsten, kalksten, o.s.v.

Man vil derfor forstå at fullstendig realisering av de betydelige fordeler ved bruken av en transformasjonsmatrise til å kvantifisere mineralogien fra elementkonsentrasjoner ikke er lett å oppnå ved å bruke elementkonsentrasjons-teknikker som er tilgjengelige til nå. Spesielt er kjente teknikker og apparater ikke egnet til lett og nøyaktig å bestemme konsentrasjonen av alle betydelige elementer i en formasjon som er nødvendig for å karakterisere og kvantifisere formasjonen, ved å drive en enkelt apparatstreng gjennom borehullet. Evnen til å måle og registrere elementkonsentrasjonene og evaluere mineralogien og andre viktige karakteristikker ved formasjonen ved hjelp av en enkelt gjennomkjøring av et apparat, hovedsakelig umiddelbart, ville representere et betydelig fremskritt ved logging av under-grunnsformasjoner.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte og et loggesystem for bestemmelse av elementkonsentrasjoner som er nyttige i og for seg, og som er egnet for bruk i en generalisert teknikk for vurdering av en formasjonsmineralogi.

Oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patent-kravene.

Absolutte konsentrasjoner av alle betydelige formasjonselementer har vært uhyre vanskelig å oppnå direkte fra direkte loggemålinger. Den totale fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse er basert på en indirekte løsning som delvis beror på visse enestående antagelser. Disse antagelser er nødvendige fordi loggeapparatene påvirkes av bidrag fra selve borehullet, variasjonene i de omgivelser som omgir apparatet og en iboende usikkerhet vedrørende styrken av de nøytron-kilder som vanligvis brukes i slike apparater. Nøkkel-elementene for den indirekte løsning som ligger bak den totale fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, omfatter: 1. Behandling av de målbare relative konsentrasjonsdata på et vektprosent-grunnlag ved å dividere hvert elementbidrag med sin relative vektprosent-følsomhet, som enten er blitt beregnet eller målt i laboratoriet; 2. Omgåelse av borehullseffekten ved å betrakte bare de elementer som finnes i formasjons-grunnmassen; 3. Antagelse av at vektprosenten av umålt grunnmasse-oksygen er konstant (omkring 50 %); 4. Antagelse av at vektprosenten av umålt grunnmasse-karbon korrelerer med kalsium; 5. Antagelse av at de andre elementer som ikke blir målt, men som kan bidra betydelig til den totale vekt, korrelerer med aluminium; 6. Et krav om at alle vektprosent-bidrag i grunnmassen skal utgjøre hundre prosent.

I samsvar med fremgangsmåten blir konsentrasjonene av fire kategorier med formasjonselementer først bestemt. Disse kategorier er (I) absolutte elementkonsentrasjoner som direkte kan måles eller beregnes, (II) relative elementkonsentrasjoner som kan måles eller beregnes, (III) absolutte elementkon-sentras joner som kan korreleres med konsentrasjoner av andre elementer, og (IV) konsentrasjoner av restelementer som det ikke er tatt hensyn til på annen måte. Elementene i kategori I omfatter fortrinnsvis aluminium, kalium, torium og uran. Elementene i kategori II omfatter fortrinnsvis kalsium, silisium, jern og svovel og kan omfatte gadolinium, titan og kalium. Elementene i kategori III omfatter karbon, titan og natrium som blir utledet fra kalsium- og aluminium-verdiene, og kan også omfatte kalium, mangan og magnesium, og elementene i kategori IV antas å være tilstrekkelig representert ved en representasjon av oksygenkonsentrasjonen. Konsentrasjoner av elementer innenfor disse fire kategorier blir fortrinnsvis bestemt ved å benytte kjente loggeapparater i størt mulig utstrekning, og ved å modifisere slike apparater og tilhørende algoritmer når det er nødvendig for å bestemme konsentrajsoner som ikke lett kan bestemmes direkte ved bruk av kjente fremgangsmåter.

Etter at trinnene med logging av formasjonen for å oppnå data vedrørende hver av elementkategoriene I - IV ovenfor er blitt utført, følges en prosedyre i henhold til fremgangsmåten for løsning av en ligning som har den generelle form: og den foretrukne form

Hvert uttrykk på venstre side tatt i rekkefølge tilsvarer vektprosenten av elementene i henholdsvis kategoriene I _ IV. Etter bestemmelse av de absolutte konsentrasjoner av elementer i kategoriene I og III og etter at antagelsen vedrørende oksygen er foretatt, reduseres ligningen til en løsning med hensyn på F, denormaliseringsfaktoren for elementer i kategori II og eventuelle elementer i kategori III som avhenger av konsentrasjonen av et element i kategori II. Straks F er bestemt, blir konsentrasjonen av hvert element i kategori II (og avhengige elementer i kategori III) funnet ved-å multiplisere hver relativ vektprosent (Yi/Si) med F hvor Yi er de relative bidrag og Si er apparatets relative følsomheter.

Som et underordnet trekk i den totale fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er det blitt utviklet en forbedret fremgangsmåte for å forfine bestemmelsen av elementbidragene for elementene i kategori II ovenfor. Bidragene for disse elementene har vanligvis blitt bestemt ved hjelp av et apparat for gammastrålings-spektroskopi fortrinnsvis av den type som på området er kjent som GST som er et varemerke for Schlumberger Technology Corp. Den nye fremgangsmåten for å bestemme elementbidragene gjennom en forbedret analyse av det spektrum som oppnås i slike apparater, heretter kalt den sammensatte standardspektrum-teknikk ("the composite standard spectrum technique") er spesielt tilpasset for bruk i formasjoner som har et betydelig leireinnhold. Resultatet av anvendelsen av dette aspektet ved oppfinnelsen blir matet inn i den totale fremgangsmåte representert ved ligningen ovenfor.

De betydelige trekk ved den sammensatte standardspektrum-teknikk omfatter måling av rest-standard-spekteret ved å fjerne fra et spektrum som er målt i en sone med betydelige mengder leire, spektralkarakteristikkene for velkjente elementer slik som silisium, kalsium, klor, jern, svovel og hydrogen. Dette restspekteret blir så innbefattet i analysen som en ytterligere standard, heretter referert til som "skiferstandarden". Skiferstandarden vil typisk inneholde bidrag fra elementene gadoilinium, samarium, titan, natrium, aluminium og kalium. Alternativt kan individulle standarder for noen av eller alle disse seks ytterligere elementene innbefattes i analysen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også tre nye trekk vedrørende elementbestemmelsene for elementer i kategori I, spesielt for bestemmelse av absolutt aluminium-konsentrasjon. Disse tre trekk er et enestående aluminiumleire-loggeapparat (ACT), som benytter kjente apparatsensorer og teknikker på en ny måte; en enestående spektral forsterkningsteknikk for å forbedre nøyaktigheten av indikasjonen på aluminium-telleverdien av aluminiumleire-aparatet; og en telleverdi/ korreksjonsprosedyre for korrigering av apparatets telleverdi for å ta i betraktning borehulls- og omgivelses-effekter. Disse tre nye trekk blir dermed koordinert for å bestemme den absolutte konsentrasjon av aluminium av formasjonen ved hjelp av direkte brønnlogging og tilhørende databehandling. Resultatet av korreksjonsprosedyren blir så levert til den anordning som løser den generelle ligning (1) ovenfor.

Apparatstrengen for aluminiumleire er fortrinnsvis utformet slik at den omfatter minst fire seksjoner eller apparatmoduler. Den øvre apparatmodulen består av et spektrometerapparat for naturlig gammastråling, for eksempel av den type som er kjent under varemerket "NGT" som er et varemerke for Schlumberger Technology Corp. Deretter er en kilde for nøytroner med lav energi, fortrinnsvis Californium-252, plassert under NGT-apparatet for å aktivere formasjonen. Denne blir fulgt av et annet NGT-apparat tilpasset for måling av den aktiverte gammastråling som er et resultat av innfangningen av termiske nøytroner av aluminium i formasjonen. Et annet apparat, et gamma-spektrometerapparat slik som det ovennevnte GST-apparat, følger det annet NGT-apparat for å tilveiebringe en kilde for pulsede høyenergi-nøytroner for bestråling og analysering av formasjonen. GST er tilpasset for ikke bare å måle elementbidrag for elementer i kategori II, men leverer også data for bruk ved bestemmelse av innfangningstverrsnittet til formasjonen, som igjen er innmatning til korreksjonsprosedyren for aluminium-telleverdien.

Den gammautsendelse som er av interesse for å oppnå aluminium-konsentrasjonen, d.v.s. telleverdien, er ved 1779 keV. Ifølge oppfinnelsen er det blitt oppdaget at de gammastrålings-energivinduer som benyttes i NGT for å bestemme verdiene for naturlig radioaktivt kalium, uran og torium kan brukes uten særlig omfattende endringer til å bestemme bidraget fra aktivert aluminium. Aluminiumstoppen ved 1779 keV faller tilnærmet ved midtpunktet av det fjerde av fem vinduer som finnes i NGT-apparatet, idet dette vinduet har et område på fra omkring 1600 til 2000 keV. En viss interferens med aluminiumslinjen ved 1779 keV forårsakes imidlertid av den aktiverte mangan-gammalinje ved 1811 keV.

I samsvar med det nye trekk som er rettet på spektralfor-sterknings-prosedyren ifølge oppfinnelsen blir kompensasjon for den forstyrrende manganlinjen ved 1811 keV utført ved å ta i betraktning manganlinjen ved 847 keV som opptrer i det annet vindu. Denne linjen kan brukes til å bestemme bidraget fra den forstyrrende linjen med høyere energi ved 1811 keV, og til å foreta passende korreksjon i aluminium-telleverdien.

Ifølge et ytterligere nytt trekk ved oppfinnelsen som vedrører bestemmelsen av konsentrasjonen av aluminium, blir det foretatt korreksjon for formasjonens innfangningstverrsnitt, borehullets innfangningstverrsnitt, borehullsdimensjonen og nøytronenes nedbremsningslengde. Den korrigerte aluminium-telleverdi har formen:

hvor Ls er nedbremsningslengden, SIGF er formasjonens innfangningstverrsnitt, SIGBH er borehullets innfangningstverrsnitt, RHOB er formasjonsdensiteten og CALI er borehullsdiameteren.

De variable som opptrer i denne korreksjonsprosedyren er utledet fra GST, et kompensert nøytronapparat som er kjent under varemerket CNT fra foreliggende patentsøker, et densitetsapparat, et diameterapparat og målinger av borehullets resistivitet, temperatur eller en

forhåndsantagelse, slik at korreksjonen kan gjøres direkte.

Et annet nytt trekk ved oppfinnelsen er rettet på en fremgangsmåte for å bestemme den absolutte konsentrasjon av magnesium. Magnesium vil normalt være innbefattet som et bidrag til restuttrykket W i ligningene ovenfor og kan derfor ikke betemmes separat. Ved å benytte informasjon som er tilgjengelig fra et litho-densitetsapparat av den type som er kjent på området som LDT, som er et varemerke for Schlumberger Technology Corp., kan den absolutte magnesiumkonsentrasjon utledes. Dette blir gjennomført ved å sammenligne formasjonens midlere fotoelektriske faktor PE, som er bestemt ved hjelp av LDT-apparatet med en beregnet verdi for PE basert på de elementkonsentrasjonene som er oppnådd fra løsningen av ligningen ovenfor. Forskjellen antas å tilsvare magnesiumkonsentrasjonen. Kunnskap om magnesium-konsentras j onen i en formasjon kan hjelpe til å skjelne dolomitt fra kalksten, og dermed kan formasjonens porøsitet kvantifiseres bedre.

Den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av det totale system som omfattes av oppfinnelsen, innbefattet en sonde for nedsenkning i borehullet, og det tilhørende informasjonsbehandlings-system; Fig. 2 er et flytskjema som representerer den logikk som er tilknyttet en beslektet realisering av oppfinnelsen; Fig. 3 er et skjematisk blokkskjerna som representerer den foretrukne realisering av oppfinnelsen basert på bestemmelse av den absolutte aluminiums-konsentrasjon som et første trinn til å bestemme de absolutte konsentrasjoner av andre elementer; Fig. 4 er et flytskjema som illustrerer den foretrukne utførelsesform for å forbedre kjente teknikker til måling av relative konsentrasjoner eller utvalgte elementer; Fig. 5 er en grafisk representasjon av gammastrålings-spekteret og bestanddeler anvendt i den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 er en grafisk representasjon av gammastrålings-spekteret som er et resultat av nøytronaktiveringen av formasjonen i samsvar med den foretrukne utførel-sesf orm av oppfinnelsen for å bestemme den absolutte aluminiums-konsentrasjon; Fig. 7 er en kurve som illustrerer forholdet mellom telleverdien og loggehastigheten for bruk ved bestemmelse av den korrigerte verdi av aluminium-telleverdien; Fig. 8 er en representativ logg over vektprosenten av aluminium, jern og kalium som en funksjon av borehulls-dybden; og Fig. 9 er en logg over den fotoelektriske faktor for bruk ved bestemmelse av magnesiumkonsentrasjonen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

En illustrerende utførelsesform av apparatet og systemet som inngår i den totale fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, er vist på figur 1. Loggestrengen 10 for borehullet er opphengt i en armert kabel 12 i borehullet 14. Borehullet er vanligvis fylt med boreslam 16 og er omgitt av grunnformasjoner 18. Under boring avsetter boreslammet et fast materiallag på borehullsveggen i form av en slamkake 20.

Apparatstrengen 10 er skissert med en kommunikasjonsmodul 22 og en rekke sonder eller apparater 24-34. Som beskrevet nærmere nedenfor, samler disse apparatene inn data som benyttes til å bestemme de absolutte eller relative konsentrasjoner av en rekke elementer, idet disse resultatene brukes i en overordnet fremgangsmåte til å bestemme konsentrasjonene av hovedsakelig betydelige elementer i formasjonen 18. Apparatstrengen 10 blir vanligvis senket til bunnen av borehullet 14, og den blir så hevet med en styrt hastighet slik at data kan innsamles som en funksjon av dybden i borehullet for derved å tillate bestemmelse av element-konsentras j onene for en valgt gruppe elementer ved forskjellige dybder i grunnformasjonen.

Det skal bemerkes at når det her refereres til apparater, sonder, detektorer, apparatsystemer og lignende, så utgjør dette ikke begrensninger med hensyn til om en spesiell funksjon tilknyttet et apparat skal utføres av en enkelt anordning eller en rekke anordninger, eller om slike anordninger befinner seg i et enkelt apparat eller en rekke apparater som trekkes gjennom borehullet 14 i rekkefølge. For letthets skyld skal uttrykket 11 apparat sy stem" som brukt her, referere til et eller flere enkelte apparater eller sonder som tilveiebringer data fra formasjonen eller borehullet for bruk ved bestemmelse av en spesiell egenskap eller størrelse som er av interesse. Hen-visninger til patenter eller andre publikasjoner i den følgende beskrivelse betyr også at det nevnte materiale skal ansees å være innbefattet i beskrivelsen.

Apparatstrengen 10 omfatter et første apparatsystem 24, 26, 28, 30, 32 og 33 og 34 for bruk ved bestemmelse av den absolutte vektandel (d.v.s. absolutt konsentrasjon) av aluminium som faller i en første elementkategori i formasjonen. I den foretrukne utførelsesform innbefatter den første kategori med elementer også fortrinnsvis kalium, uran og torium. Anordningen 24 er i den foretrukne utførelsesform et apparat for måling av den naturlige gammastråling fra kalium, og er også i stand til å måle den naturlige stråling fra uran og torium. Det energiområde som er av interesse er fra omkring 0 til omkring 3 MeV, og apparatet har en rekke vinduer innenfor dette energiområdet. Et slikt apparat er mer fullstendig beskrevet i US-patent nr. 3 976 878. For letthets skyld vil dette apparatet når det drives i det naturlige gammastrålings-modus, bli referert til som NGT (N).

Det første apparatsystem vil bli diskutert mer fullstendig nedenfor, men foreløbig trenger man bare å forstå at apparatsystemet omfatter en nøytronkilde 3 0 for aktivering av aluminiumet i formasjonen, en detektor 28 for å detektere den forsinkede gammastråling som er et resultat av nøytroninnfangning i aluminiumet, og apparatene 26, 33 og 34 som tilveiebringer målinger fra borehullet og/eller formasjonen som skal brukes for å tilveiebringe kompensasjon og korrigering av de målinger som foretas av apparatet 28.

Et annet apparatsystem 34 er tilveiebrakt for å bestemme de relative elementbidrag fra elementer i en annen kategori, ved bestråling av formasjonen med nøytroner og måling av de resulterende gammastrålings-bidrag. En aksepterbar, men ikke foretrukket utførelsesform av et slikt apparat er beskrevet i US-patent nr. 3 521 064 samt i US-patent nr. 4 055 763. US-patent nr. 4 317 993 beskriver en forbedring av det grunnleggende apparat. Innholdet av disse tre patentene ansees herved inntatt i beskrivelsen. Som beskrevet nærmere nedenfor omfatter den foreliggende oppfinnelse en forbedring av den teknikk som er beskrevet i disse tre patentene. For letthets skyld vil dette annet apparatsystem bli referert til som gamma-spektroskopiapparatet (GST) om det er i den kjente form som er beskrevet i de nevnte patenter eller i den forebedrede form som beskrives nedenfor.

Apparatet 3 3 er typisk av en type som generelt betegnes som en ekstra eller hjelpe-måledel for innsamling av samlede eller gjennomsnittlige egenskaper ved formasjonen eller borehullet. Det måler borehulls-resistivitet og borehulls-temperatur som er grunnlaget for beregningen av borehullets nøytroninnfangnings-tverrsnitt. Det makroskopiske absorbsjonstverrsnittet til formasjonen er en gjennomsnittlig egenskap som fortrinnsvis oppnås ved hjelp av apparatet 34, CST. Dette tverrsnittet blir benyttet til å bestemme den absolutte aluminiumskonsentrasjon i formasjonen. I den foretrukne utførelsesform er derfor GST 34 en del av det første apparatsystem samtidig som det utgjør det annet apparatsystem.

Mens apparatstrengen 10 beveges gjennom borehullet 14 blir en indikasjon av dens dybde i borehullet tilveiebrakt ved hjelp av et dybdebestemmende apparat, generelt indikert ved 40, som reagerer på bevegelsen av kabelen 12 etterhvert som den spoles av og på ved hjelp av en vinsj (ikke vist). Det dybdebestemmende apparat 40 er forbundet med en plotter/ registreringsanordning 42 ved hjelp av en konvensjonell,

velkjent kabelfølgende anordning 44.

De data som innsamles ved hjelp av strengen 10, blir innledningsvis behandlet i kommunikasjonsmodulen 22 og overført gjennom kabelen 12 ved hjelp av en kommunikasjons-forbindelse 46 til systemprosessoren 48. Systemprosessoren er vanligvis anbrakt over bakken og arbeider i sann tid. Funksjonen til systemprosessoren er å bestemme element-konsentras jnene i formasjonen og lagre verdiene som vist ved 50. En plotting eller registrering av elementkonsentrasjonene ved forskjellige dybder i borehullet kan foretas ved 42. Konsentrasjonene av de elementer som er nødvendig for å konstruere elementmatrisen (E) for element/mineral-transformasjonen kan også oppnås fra et lager 50.

Den beslektede prosess for bestemmelse av de absolutte elementkonsentrasjoner eller veide andeler av elementene i formasjonen 18, er oppsummert i form av et blokk-skjema innenfor de prikkede linjer som omslutter systemprosessoren 48. Det skal bemerkes at brukeren av oppfinnelsen vanligvis vil måtte bestemme elementkonsentrasjonene til en valgt gruppe av elmenter i formasjonen, men ikke nødvendigvis for hvert element. Selv om den generiske metode som beskrives her i prinsippet ikke er begrenset med hensyn til det antall elementkonsentrasjoner som kan bestemems, så er den valgte gruppe elementer av praktiske grunner vanligvis ventet å innbefatte mindre enn omkring 20, vanligvis omkring 12 - 15 elementer. For eksempel er US-patentsøknad nr. 770 820 rettet på en fremgangsmåte for å bestemme verdiene av formasjonsbidrag ved å transformere en søylevektor for formasjonens elementkonsentrasjoner til en søylevektor for mineralforekomster. De elementkonsentrasjoner som er av interesse, velges fordi de er nyttige når det gjelder å karaktisere formasjonens mineralbidrag. Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til bruk i forbindelse med den spesielle fremgangsmåte som beskrives i nevnte patentsøknad, men kan også brukes etter behov for å bestemme konsentrasjonene av valgte elementer i en grunnformasjon.

I den utførelsesform som skal beskrives her, er elementet aluminium særlig viktig, hovedsaklig på grunn av dets betydning i mineralogi og den sterke korrelasjon mellom aluminium og konsentrajonene av andre elementer som kan brukes til å karaktisere en formasjonsmineralogi. Den totale generiske fremgangsmåte for å bestemme de absolutte konsentrasjoner av alle elementer i den valgte gruppe, kan imidlertid benyttes for en forskjellig gruppe med valgte elementer og i tilfeller hvor et annet element enn aluminium er av særlig betydning.

Det vises fortsatt til figur 1 og spesielt til systemprosessoren 48, hvor fremgangsmåten og behandlingsutstyret som er tilordnet den generiske realisering av foreliggende oppfinnelse nå vil bli beskrevet. Signalene fra apparatstrengen 10 blir mottatt i systemprosessoren 48 gjennom forbindelsen 46. For illustrasjonens skyld blir dataene gruppert ved hjelp av første og andre apparatsystemer og er også vist levert direkte til henholdsvis funksjonsblokkene 52 og 56. I blokken 52 foretas en bestemmelse av den absolutte vektandel av en første kategori elementer, innbefattet aluminium, og fortrinnsvis kalium. Det skal bemerkes at hvis det var kjent anordninger for å bestemme de absolutte konsentrasjoner av alle elementer i den valgte gruppe, ville ingen ytterligere behandling være nødvendig.

Det er tilgjengelig teknikker for å bestemme de relative konsentrasjoner av flere elementer, slik som kalsium, silisium, jern og svovel. Informasjonen fra det annet spektroskopiapparat 34 blir behandlet i blokk 56 for å bestemme de relative bidrag fra elementer i denne annen kategori, og når bidragene blir kombinert med apparatetes relative følsomheter som er lagret i blokk 58, kan de relative konsentrasjoner av elementer i kategori II beregnes i blokk 54.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan det ut fra bestemmelsen av de absolutte konsentrasjoner av elementer i kategori I og bestemmelsen av relative konsentrasjoner av elementer i kategori II, foretas en hovedsakelig komplett bestemmelse av elementkonsentrasjoner for formasjonen ved hjelp av blokk 50. Dette blir utført ved i blokk 60 å representere en tredje kategori med elementer hvis absolutte eller relative konsentrasjoner ikke kan måles direkte, men hvis konsentrasjonen kan korreleres med de absolutte eller relative konsentrasjoner av elementene i kategori I og kategori II. Mer spesielt er det oppfunnet en teknikk for nøyaktig bestemmelse av den absolutte konsentrasjon av aluminium som et av elementene i kategori I, og det er videre oppdaget at et antall betydlig, tidligere ikke målbare elementkonsentrasjoner kan korreleres sterkt med den absolutte aluminium-konsentrasjon. De elementer i kategori III som ikke kan korreleres med aluminium, blir fortrinnsvis korrelert med den relative konsentrasjon av for eksempel kalsium fra kategori II.

Det er også blitt funnet at selv når elementene i kategoriene I, II og III kan tas i betraktning, er det fremdeles en betydelig vektandel av formasjonen som ikke er bestemt. Derfor er en fjerde kategori med elementer representert i blokk 62 med det formål å ta i betraktning formasjonens restmasse. Det kan bemerkes at oksygen må være en hovedkomponent blant elementene i kategori IV.

Hvis alle de betydelige formasjonselementer kan representeres i en av kategoriene I - IV, vil man forstå at en denormaliserings-faktor kan finnes som, når den anvendes på de relative konsentrasjoner som er bestemt for elementer av kategori II, vil tillate en lukket representasjon av formasjonens masse. På figur 1 representerer blokk 64 bestemmelsen av denormaliseringsfaktoren for elementer av kategori II. Straks denne er blitt beregnet, blir de absolutte konsentrasjoner av alle elementer i kategori II og III definert. Slike konsentrasjoner blir beregnet i blokk 66 og midlertidig eller permanent lagret i det apparat som representeres av blokk 50.

Representasjonen av alle elementer i formasjonen ved hjelp av de fire kategorier og trinnet med å bestemme denormaliseringen for elementer i kategori II slik at de absolutte konsentrasjoner for alle elementer kan bestemmes, antas å være enestående på dette område. Likevel er denne elementmodellen av formasjonen bare et første trinn i realiseringen av en virksom utførelsesform. Flere faktorer påvirker på ugunstig måte evnen til å oppnå nøyaktige absolutte konsentrasjoner av elementer i både kategori I og kategori II. Slike faktorer omfatter usikkerhetene i nøytronkilde-styrken for kategori II og virkningen av borehullet og andre omgivelsesmessige påvirkninger på nøytronfluksen i formasjonen for begge kategorier.

Disse problemene er blitt overvunnet for elementer i kategori II i samsvar med den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, ved først å omgå borehullseffekten ved å innbefatte bare de elementer som inneholdes i formasjonen, men som ikke også er i borehullet, og videre ved å betrakte bare de elementer som inneholdes i formasjonens grunnmasse (ikke i formasjons-fluidet). Karbon og oksygen blir ikke målt under denne antagelsen, slik at det videre antas at vektprosenten av umålt grunnmasse-oksygen er konstant (omkring 50 %) og at vektprosenten av umålt grunnmasse-karbon korrelerer med vektprosenten av kalsium. Med disse antagelsene og med evnen til å måle den absolutte konsentrasjon av aluminium som angitt her, kan den totale modell som er beskrevet på figur 1, lettere realiseres.

Figur 2 er et flytskjema som representerer antagelsene og prosessen for å utføre den oppfinnelse som ble skissert på

figur 1. Den foreliggende oppfinnelse er rettet på både figur 1 og 2. Med hensyn til formasjonens sammensetning blir det på forhånd tatt en beslutning med hensyn til hvilke elementer som skal inn-befåttes i modellen. Det blir tatt en bestemmelse

med hensyn til om den absolutte konsentrasjon av et spesielt element kan måles fra naturlig stråling eller ved hjelp av andre passive teknikker. For slike elementer blir det tilveiebrakt midler for å måle den naturlige utsendelse i blokk 72, og fra dataene blir konsentrasjonen beregnet ved blokk 74, noe som resulterer i en eller flere absolutte elementkonsentrasjoner Wj.

Hvis det på forhånd bestemmes at absolutte konsentrasjoner ikke kan måles nøyaktig fra naturlig utsendelse, blir det bestemt om den absolutte konsentrasjon kan bestemmes fra bestråling av formasjonen. Hvis dette kan gjøres, blir det i blokk 78 tilveiebrakt utstyr for bestråling av formasjonen, i blokk 80 for detektering av de aktiverte utsendelser og i blokk 82 for beregning av de absolutte konsentrasjoner av i det minste aluminium. Utgangen fra blokk 82 er en verdi av en eller flere absolutte elementkonsentrasjoner, også representert av Wj. Utgangene fra blokkene 74 og 82 er således verdiene av de absolutte elementkonsentrasjoner Wj som utgjør elementene i kategori I vist i blokk 52 på figur 1.

Hvis det på forhånd er blitt bestemt at de absolutte konsentrasjoner ikke kan måles, blir det foretatt en beslutning om den relative konsentrasjon av elementene kan måles, for eksempel ved hjelp av gammastrålings-spektralanalyse. For disse elementene er det i blokk 86 tilveiebrakt utstyr for bestråling av formasjonen, i blokk 88 for detektering av de øyeblikkelige gammautsendelser og i blokk 54 for beregning av de normaliserte, relative konsentrasjoner av disse elementer. Utgangen fra blokk 54 er verdier av elementkonsentrasjoner Wi' normalisert til en vilkårlig standard som typisk ikke er i overensstemmelse med de absolutte konsentrasjoner Wj av elementer i kategori I. Den relative konsentrasjonen Wi' blir fortrinnsvis beregnet som Wi' = Yi/Si, hvor YL er den målte telleverdi fra element i og S^ er vektprosent-følsomheten for element i.

Når et element ikke kan behandles som et element i kategori I eller kategori II, blir det foretatt en bestemmelse på forhånd i blokk 90 om den absolutte konsentrasjon av et slikt element kan korreleres med fortrinnsvis den absolutte konsentrasjon av et element Wj i kategori I. Hvis en slik korrelasjon er kjent eller kan bestemems empirisk på forhånd, så blir disse elementene i den tredje kategori representert i blokk 92 i formen Wu = Cn ^.

Hvis det er bestemt at en korrelasjon med elementer i kategori I ikke er mulig, så blir det i blokk 94 tatt en bestemmelse om den absolutte konsentrasjon av vedkommende element kan korreleres med konsentrasjonen av et element i kategori II. Hvis dette er mulig, så blir konsentrasjonen av slike elementer i kategori III representert i blokk 96 i formen WU=CU/iFWi' hvor F er en denormaliseringsfaktor som skal diskuteres nærmere nedenfor.

Hvis ingen korrelasjon er egnet, så blir det i blokk 98 foretatt en bestemmelse om elementkonsentrasjonen kan fastslås på forhånd. Dette vektandel-bidraget representeres av W og er i en forstand et restelement.

I blokk 100 blir det konstruert en modell over massebalansen hvor vektandel-representasjonene fra blokkene 82, 74, 54, 92, 96 og 98 blir kombinert i samsvar med følgende ligning:

hvor F er denormaliseringsfaktoren som skal bestemmes ved hvert dybdenivå innenfor den formasjon hvor

elementkonsentrasjonene er nødvendige. Som vist i blokk 64, blir ligningen løst for F, og i blokk 66 blir de absolutte konsentrasjoner av alle elementer i kategori II og av de elementer som er representert i blokk 96, beregnet.

På figur 2 indikerer en boks 102 med brutte linjer innholdet av et deltrekk i den foreliggende oppfinnelse som er rettet på å forbedre den fremgangsmåte som bestemmer nøyaktig-heten av de relative konsentrasjoner av elementene i kategori II. Detaljene ved denne forbedringen vil bli diskutert i forbindelse med figur 4 nedenfor.

Den andre boksen 104 med brutt strek på figur 2, representerer et annet deltrekk som er rettet på det forbedrede apparatutstyr og den tilsvarende fremgangsmåte for å bestemme den absolutte konsentrasjon av et formasjonselement ved bruk av et spektroskopiapparat med en nøytronkilde for frem-bringelse av forsinket aktivitet. I den foretrukne realisering av utførelsesformen blir den absolutte aluminiumskonsentrasjon bestemt i samsvar med apparatet og fremgangsmåten som er representert i boks 104. Detaljene ved dette deltrekket av oppfinnelsen fremgår videre i forbindelse med figurene 3 og 5-7. Disse detaljene omfatter kombinasjon av apparater som bæres av sonden 10 som vist på figur 1, og den fremgangsmåte med hvilken informasjonen som oppnås fra apparatene blir omformet til en telleverdi som er konvenserabel med aluminiumskonsentrasjonen i formasjonen; en fremgangsmåte for å forsterke nøyaktigheten av aluminiumtelleverdien for å ta i betraktning interferenser i aluminium-aktiveringsspekteret av andre elementer (figur 5 og 6) og en prosess for ytterligere korrigering av den forsterkede aluminium-telleverdi for å ta i betraktning miljøfaktorer som påvirker nøyaktigheten av detektorene (figur 3 og 7).

Figur 3 viser i form av et blokkskjerna forholdet mellom apparatutstyret og bestemmelsen av den absolutte aluminiums-konsentrasjon som antydet i blokk 104 på figur 2, som igjen er en delmetode som utføres i funksjonen til blokk 52 på figur 1. Heretter vil den del av det første apparatsystem som benyttes til å bestemme den absolutte aluminiumskonsentrasjon bli referert til sjon ACT. ACT omfatter et spektroskopi-apparat 24 for naturlig gammaståling, betegnet NGT(N), en lavenergi nøytronkilde 30, betegnet NS fortrinnsvis californium-252, og et annet nøytron-spektroskopiapparat 28 under kilden 30. Komponentene 24, 3 0 og 28 er representert i blokk 78 på figur 3 med det formål å detektere en telleverdi for de aktiverte aluminium-gammautsendelser som stemmer overens med aluminium-konsentrasjonen i formasjonen. NGT(N)-apparatet tilveiebringer en telleverdi-måling for naturlig bakgrunnsaktivitet for korrigering av aluminium-målingen til NGT(A). Denne detektoren er vanligvis av natriumjodid-typen som omfatter tilhørende fotomultipliseringsrør og elektroniske kretser og som er kjent på området til måling av antallet og energi-fordelingen av gammastråler som faller inn på detektoren. NGT(N)-apparatet 24 omfatter vanligvis kretser som definerer fem eller flere energivinduer eller rammer i hvilke tellinger blir akkumulert, og som tidligere vanligvis ble brukt til å bestemme de naturlig oppdrevne konsentrasjoner av kalium (K) uran (U) og torium (Th). Hvis så få som fem vinduer brukes, spenner vanligvis det første energivindu over et energiområde fra omkring 0,15 til 0,5 MeV, et annet vidnu fra 0,5 til 1,1 MeV, et tredje vindu fra 1,1 til 1,6 MeV, et fjerde vindu fra 1,6 til 2 MeV og et femte vindu fra 2 til 3 MeV. Utsendelsene fra uran- og torium-karakteristikkene faller i alle vinduene, og kalium-utsendelsen faller i det tredje vindu.

I samsvar med oppfinnelsen blir NGT-apparatet som tidligere bare ble brukt for naturlig gammastrålings-spektroskopi, benyttet i forbindelse med kilden 30, til å oppnå en aktivert aluminium-telleverdi. Hvis nøytronkilden har en energifordeling betydelig mindre enn omkring 3,9 MeV, bremses disse nøytronene i formasjonen og blir innfanget av aluminiumatomene, som igjen utsender en forsinket gammastråling ved 1779 KeV. Dette energinivået faller nær midtpunktet til det fjerde vindu i NGT-apparatet. Apparatet av NGT-typen vil derfor når det anvendes for akti-veringsanalyse, bli referert til som NGT(A)-apparatet 28. Hvis NGT(N)-detektoren 24 måler bakgrunnstelleverdien som skyldes naturlig radioaktive elementer og NGT(A)-detektoren 28 måler den totale aktivitet som skyldes disse elementene og aluminium etter aktivering ved hjelp av kilden 30, så kan bakgrunnsstrålingen ved hjelp av velkjente metoder subtraheres for å tilveiebringe en målt aluminiumtelleverdi som antydet i blokk 106 på figur 3, og som illustrert på figur 5.

Det skal bemerkes at den overordnede fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen og teknikken for å foreta en nøyaktig måling av aluminiumskonsentrasjonen, kan tilveiebringes ved å bruke et annet spektroskopiapparat enn det av NGT-typen som er beskrevet her.

Den målte tellehastighet ved blokk 106 blir fortrinnsvis ytterligere fremhevet som antydet ved blokk 108 for å tilveiebringe en aluminiumtelleverdi Al(CR) for ytterligere korreksjon i blokk 110. Den korrigerte aluminiumtelleverdi blir så modifisert ved hjelp av en kalibreringskonstant som beregnes i blokk 112 og er illustrert på figur 7, for å generere en sann aluminiumkonsentrasjon.

Beregningen av korreksjonsfaktoren i blokk 110 blir foretatt i samsvar med følgende uttrykk:

hvor

Al(CR) er aluminiumtelleverdien fra blokk 108,

LS er formasjonens nedbremsningslengde for nøytroner, SIGF er formasjonens innfangningstverrsnitt,

SIGBH er borehullets innfangningstverrsnitt,

RHOB er volumdensiteten til det fluidum som inneholder formasjonen og bidrar til å omforme volumandel til vektandel,

EXP betyr eksponensial, og

CALI er borehullets diameter.

Ls kan bestemmes i blokk 14 på enhver kjent måte, men i den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen blir et kompensert nøytronapparat 2 6 av den type som er generelt kjent under varemerke CNT type G, benyttet. Dette apparatet er beskrevet i US-patent nr. 4 524 274. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er den foretrukne nøytronkilde for CNT-apparatet 26 den samme kilde 30 som brukes av NGT(A)-apparatet, d.v.s. californium-252. Som kjent på området er en formasjons-nedbremsningslengde den midlere avstand et nøytron vil bevege seg før dets energi er redusert til et gitt nivå, vanligvis den epitermiske energi, for eksempel 0,2 eV. Ls kan bestemmes fra CNT-apparatet av type G ved å anvende den teknikk som er beskrevet i "Geophysical Well Logging", J. Tittman, Academic Press, Inc. (1986) sidene 23 - 27.

Verdien av CALI blir bestemt i blokk 118 basert på diametermålingen fra CAL-anordningen 32 på apparatstrengen (se figur 1). CAL-apparatet 32 omfatter vanligvis en diametermåler 36 og en tilhørende transduser 38. Man vil imidlertid forstå at borehullsdiamateren kan være tilgjengelig på forhånd fra tidligere operasjoner i borehullet, og i så fall vil ACT-apparatet ikke omfatte en CAL-anordning 32.

GST-apparatet 34 blir hovedsakelig brukt til å bestemme de relative konsentrasjoner av elementer i kategori II, men apparatet omfatter vanligvis også en kilde (ikke vist) av pulsede høyenergi-nøytroner, hvis oppførsel i formasjonen også tilveiebringer et mål på formasjonens innfangningstverrsnitt SIGF. GST-apparatet 34 omfatter vanligvis omkring 256 energivinduer. Detaljerte teknikker for beregning av formasjonens innfangningstverrsnitt i blokk 116 fra et slikt apparat, er for eksempel beskrevet i US-patent nr. 3 928 763, nr. 3 930 153 og 3 930 154.

Verdien av innfangningstverrsnittet SIGBH for borehullet kan ikke alltid fastslås på lettvint måte som en funksjon av dybden. En hjelpe-målesonde (AMS) 120 kan brukes til å måle resistiviteten og temperaturen i borehullet ved 122, ut fra hvilke verdier innfangningstverrsnittet kan bestemmes ved 124. I mange tilfeller kan en konstant verdi anslås for bruk ved alle dybder, idet en slik verdi blir bestemt ut fra en analyse eller kjennskap til den spesielle type slam som brukes i borehullet.

Parameteren RHOB er i virkeligheten en omformingsfaktor for å omforme volumprosenten til en vektprosent og er formasjonens volumtetthet. Denne kan måles ved 126 ved hjelp av et apparat som er kjent under varemerket LDT, som brukes av Schlumberger Technology Corp. og er beskrevet i US-patent nr. 4 048 495. Som vist på figur 3 blir utgangen fra LDT-apparatet ved 126 brukt i blokk 128 til å beregne formasjonens volumtetthet RHOB.

Den spesielle verdi av de konstanter som benyttes i ligning 3, avhenger av konstruksjonen av apparatstrengen, innbefattet kildetype, posisjonen av kilden i apparatet, kildens skjerming o.s.v. Verdier for disse konstanter for et praktisk eksempel vil være: Kl = 11,4

K2 = 13,7

K3 = 0,234

K4 = 1,0

K5 = 2 0,6

K6 = 2,48

Etter at det uttrykk som ovenfor er benevnt ligning 3, er blitt beregnet i blokk 110, blir den virkelige verdi av aluminium-konsentrasjonen bestemt i blokk 112 for bruk ved bestemmelse av konsentrasjonene av andre elementer i formasjonen, som skissert på figur 2.

Det ACT-apparatet som er beskrevet ovenfor, er basert på, men er betydelig mer avansert enn tidligere forsøk på å måle aluminiumkonsentrasjonen på den måte som er beskrevet i US-patent nr. 3 665 195 og nevnte artikkel av Scott med flere.

Figur 5 og 6 viser hvordan den målte aluminiumtelleverdi blir regulert for å ta i betraktning interferenser av for eksempel mangan under behandlingen av NGT-utgangen, som representert av boksen 132 på figur 3. Aluminiumaktiveringen er resultatet av nøytroninnfangning av Al-27 (naturlig forekomst 100 prosent) som resulterer i Al-28 som desintegreres av beta-utsendelse med en halveringstid på 2,27 minutter. Desintegra-sjonsproduktet er Si-28 som utsendeer en gammastråle ved 1779 KeV. Andre typiske Cf-252 induserte aktiveringer som sees i formasjonssedimenter er opplistet i følgende tabell:

Av disse elementene er kalsium og mangan av spesiell betydning for NGT-aluminiumaktiveringen. Aktivert mangan har en gammalinje ved 1811 KeV som vil forårsake en forstyrrelse med aluminiumlinjen ved 1779 KeV. Dette kan lett sees på figur 6 som viser et spektrum 134 med høy oppløsning tatt i en skifret del av en åpen testbrønn. De mest betydelige gammastråler (og deres energier) er identifisert i dette aktiveringsspekteret som ble summert over omkring tyve fot av brønnen.

Spekteret med høy oppløsning ble på kunstig måte forlenget med et gaussisk filter for å simulere det spektrum som ville blitt observert med et spektrometer basert på natriumjodid, som i NGT-apparatet, og dette natriumjodid-spekteret 136 er overlagret på toppen av spekteret 134 med god oppløsning på figur 6. Det kan sees at manganlinjen 138 med lavere energi fremdeles kan skjelnes ved hjelp av en topp 140 ved 847 KeV i natriumjodid-spekteret. Denne toppen 140 kan benyttes til å bestemme bidraget fra den forstyrrende manganlinjen med høynede energi ved 1911 KeV for å foreta passende korreksjon i aluminium-bidraget.

De fem vinduene i den beskrevne utførelseform i NGT-apparatet, er betegnet W1-W5 på figur 5 og 6. Fortrinnsvis er det tilveiebrakt minst ett ytterligere vindu som har følsomhet overfor toppen 140 ved 847 keV, for eksempel mellom 800 og 900 keV innenfor W2. Under henvisning til de kurvene som er

betegnet som 68, 69 og 70 på figur 5, kan den forsterkede aluminiumtelleverdi uttrykkes som:

(fra kurve 68)

eller omskrevet

(fra kurve 68)

hvor Kj er forutbestemt(e) konstant(er) avhengig av antallet og energiområdet til vinduet eller vinduene og hvor CRj og CR^ er telleverdiene fra henholdsvis vinduene j og i.

Det skal bemerkes at apparatet av NGT-typen har vist seg å tilveiebringe en deteksjonsevne som tillater en likefrem regulering eller fremheving av den aktiverte aluminiumtelleverdi. Man vil imidlertid forstå at ethvert annet spektroskopiapparat som tilveiebringer den samme funksjonen som det her beskrevne, kan brukes i den foreliggende oppfinnelse.

Det vises nå til figur 2 hvor et annet deltrekk ved oppfinnelsen er beskrevet innenfor boksen 102. Ifølge dette deltrekket som vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med figur 4, blir bestemmelsen av de relative konsentrasjoner som oppnås fra spektroskopiapparatet av GST-typen, betydelig forbedret.

I samsvar med dette deltrekk av oppfinnelsen blir formasjonen bestrålt som representert i blokk 86, og det resulterende spektrum for gammastråling blir detektert og registrert, representert i blokk 132. Den foretrukne teknikk for de foreløbige trinn i den fremgangsmåte som representeres på figur 4, er mer fullstendig beskrevet i US-patent nr. 3 521 064 og US-patent nr. 4 055 763 samt US-patent nr. 4 394 574. Det GST-apparat 34 som fortrinnsvis brukes i denne del av oppfinnelsen, omfatter utstyr for måling av den aktiverte bakgrunnsstråling, som representert i blokk 134. I blokk 136 er et sett med spektralstandarder lagret, som representerer kjente spektralresponser for et elementsett hvis respons er ganske godt forstått. Disse elementer kan omfatte silisium, kalsium, klor, jern, svovel og hydrogen. I blokk 137 blir den målte bakgrunn 134 subtrahert fra det målte spektrum i blokk 132 for å frembringe en spektral representasjon av et "korrigert målespektrum" ved 138. Standardspektrene blir så sammenlignet i blokk 140 med det detekterte spektrum fra blokk 138, og en veiet analyse etter minste kvadraters metode blir foretatt i samsvar med den teknikk som er beskrevet i ovennevnte patenter. Detaljene ved en teknikk som er omtrent maken til den som er beskrevet til nå i forbindelse med figur 4, er vist i US-patent nr. 4 317 993. Utgangen fra tilpasningsrutinen etter minste kvadraters metode som anvendes i blokk 140, er en første nivåbestemmelse av de relative elementkonsentrasjoner for de standardelementer som er representert i blokk 13 6.

I formasjoner hvor man venter å støte på leire, kan standard-spekteret for elementer slik som titan, gadolinium og kalium tilføyes settet med standardspektere i blokk 136, selv om titan og gadolinium ikke bidrar betydelig til formasjonsmassen. En variasjon av dette deltrekk ved oppfinnelsen er å innbefatte i oppslagsspektrene 136 for standardelementene, et spektrum for et pseudoelement som representerer en eller flere bestanddeler som entydig

karakteriserer skifer.

Aluminium og kalium kan for eksempel måles med bedre statistisk nøyaktighet ved å bruke fremgangsmåter ifølge kategori I. For optimal nøyaktighet av resultater i kategori II må imidlertid aluminium og kalium også innbefattes i spektralanalysen etter fremgangsmåten for kategori II. Den statistiske nøyaktighet av alle elementene i kategori II vil bli forbedret hvis aluminium og kalium-bidragene kan fastsettes under analysen av kategri II. En måte å tilveiebringe dette på, ville være å bruke de absolutte konsentrasjoner av aluminium og kalium som er bestemt fra fremgangsmåten for kategori I til å forutsi telleverdiene som skyldes aluminium og kalium i spekteret for kategori II og så pånytt analysere dette spekteret for bare de gjenværende elementer, med aluminium og kalium fjernet.

Ifølge et annet deltrekk ved oppfinnelsen er det mulig å unngå å gjenta den brysomme spektralanalyse i denne prosessen. Ekvivalente resultater kan oppnås ved ganske enkelt å endre element-bidragene i den opprinnelige analysen ved å bruke en fremgangsmåte som er flere størrelsesordener mindre brysom enn spektraltilpasning. Prosedyren er å tvinge ytelsen fra eventuelle elementer som er bestemt uavhengig, til å ha en kjent verdi, innbefattet null, ved subtraksjon av en størrelse D(j) fra dens tidligere verdi. Denne mengden blir så omfordelt i mengder D(i) blant de gjenværende elementer ifølge et sett med faktorer som er forutbestemt ved hjelp av den veide usikkerhetsmatrisen UM etter minste kvadraters metode:

D(i)/D(j) = -UM(i,j)/UM(j,j)

hvor D(i) er den mengde som skal tilføyes til bidraget Yi, og UM (ifj) °9 UM(j,j) er i,j og j,j-elementene i den veide usikkerhetsmatrise etter minste kvadraters metode.

Det vises nå til figur 4 hvor den statistiske nøyaktighetsforbedring vil bli beskrevet trinn for trinn. Man vil forstå at en iterativ prosedyre er nødvendig siden bestemmelsen av de forsterkede bidrag for aluminium og kalium ved 142 avhenger av denormaliseringsfaktoren, som igjen avhenger av de forsterkede bidrag. Straks de forsterkede bidrag for aluminium og kalium er bestemt, blir differansene mellom de forsterkede bidrag og deres tidligere verdier omfordelt blant de andre elementene ved 144 ved å bruke metoden som er beskrevet ovenfor. Ved 146 blir størrelsen av differansen testet for å se om en ytterligere iterasjon er nødvendig. Hvis så er tilfelle, blir denormaliseringsfaktoren omberegnet ved 64 ved å bruke de forsterkede bidrag og sløyfen fortsetter. Hvis ikke, kan konsentrasjonen av elementene i kategori II og II bestemmes ved 66.

Det skal bemerkes at opptil dette punkt i beskrivelsen av den foretrukne utførelsesform er et beslektet system og fremgangsmåte beskrevet på figur 1, en beslektet ligning for realisering av systemet og fremgangsmåten ble fremsatt som ligning 1, og deltrekkene ved oppfinnelsen for å bestemem de absolutte konsentrasjoner av elementer i kategori I og de relative konsentrasjoner av elementer i kategori II ble beskrevet under henvisning til figurene 2-6. Den generiske ligning 1 kan nå fastslås pånytt mer bestemt, for å avspeile det foretrukne apparat og den foretrukne fremgangsmåte for å bestemme de absolutte og relative konsentrasjoner i kategori I og kategori II. Denne ligningen er som følger:

I den foretrukne realisering av oppfinnelsen kan GST-elementene omfatte silisium, kalsium, jern, svovel, gadolinium, kalium og titan. Gadolinium, kalium og titan kan erstattes av et pseudoelement som representerer skifer om ønsket. Hvis skifer-pseudoelementet er innbefattet, blir det utledet fra en "element"-standard sammensatt av typiske konsentrasjoner av gadolinium, samarium, kalium, titan, aluminium og natrium. Skiferfølsomheten blir så kalibrert for å gi den vektprosent av gadolinium som er det største bidrag i denne blandingen. De målte ikke-GST-elementvekter kan innbefatte de for kalium fra NGT og aluminium fra ACT.

En av koeffisientene Cu,k som ikke er null, er for det umålte element u = karbon som korrelerer med det målte GST-element k = kalsium. Xk ville være representert som FYca/<S>ca hvor Yca og <S>ca er for kalsium.

De andre koeffisientene Cu,k som er forskjellig fra null, omfatter alle umålte elementer u som korrelerer med det målte ikke-GST-element K=aluminium. Disse kan innbefatte natrium, magnesium, mangan, kalium og titan. Dette kan uttrykkes ved hjelp av parametere som en enkelt koeffisient lik Cu<k> hvor k er aluminium. Verdien av denne koeffisienten avhenger av hvilke elementer som fortsatt er umålte. Xk ville være som Wal i dette tilfelle.

Den foregående ligning 4 blir løst, og denormaliseringsfaktoren F blir beregnet i funksjonsblokkene 64 på figur 1 og 2. Dette tilveiebringer tilstrekkelig informasjon til å definere de absolutte konsentrasjoner av alle elementer i den valgte gruppe med elementer av interesse, slik at verdiene av elementkonsentrasjonen ved hver ønsket dybde i borehullet kan lagres midlertidig eller permanent i lagerblokken 50 som vist på figur 1. Vanligvis vil verdiene av elementkonsentrasjonen bli plottet som en funksjon av borehullsdybden for å frembringe en logg slik som vist på figur 8 hvor konsentrasjonene for bare tre elementer, aluminium, jern og kalium er vist. Elementkonsentrasjonene i lageret 50 kan også, praktisk talt umiddelbart, benyttes av ytterligere behandlingsutstyr som er tilpasset for å utføre en matematisk transformasjonsoperasjon, hvorved mineralogien eller andre karakteristikker ved formasjonen kan tilveiebringes fra en vektor som har en rekke elementkonsentrasjoner tilveiebrakt fra lageret 50.

Ifølge nok et trekk ved oppfinnelsen blir konsentrasjonen av et tillegg i formasjonen bestemt med tilstrekkelig nøyaktighet til å tillate dens eksplisitte bruk ved karakterisering av formasjonens mineralogi. Som et eksempel kan bestemmelsen av den absolutte magnesiumkonsentrasjon hjelpe brukeren av oppfinnelsen til å skjelne dolomitt fra kalksten, og dermed bedre kvantifisere formasjonens porøsitet. Oppfinnelsen er basert på en teknisk artikkel med tittel "Litho-Density Tool Calibration" av D. Ellis m.fl., publisert av the Society of Petroleum Engineers, august 1985, som det herved henvises til. Målingen blir fortrinnsvis foretatt ved hjelp av et LDT-apparat av den type som er beskrevet i US-patent nr. 4 048 495.

Det prinsipp som benyttes til densitetsmålingen er at vekselvirkningen mellom gammastråler ved mildere energi og bergformasjoner hovedsakelig er et resultat av Compton-spredning med elektroner. Ettersom gammastrålene som utsendes fra kilden, blir spredd på vellykket måte, blir imidlertid deres energi redusert og de blir i økende grad utsatt for fotoelektrisk absorbsjon. Denne lave energidempningen blir derfor forårsaket av fotoelektrisk absorbsjon. En kvantitativ representasjon av denne fotoelektriske absorbsjon er i litteraturen og på loggoverskrifter betegnet som Pe, den fotoelektriske faktor. Bestemmelsen av den fotoelektrisk faktor blir utført ved måling av formen av det detekterte gammastrålings-spektrum med LDT-apparatet. Den aktuelle form av spekteret er diktert av mengden av fotoelektrisk absorbsjon i formasjonen. Det lave energiinnholdet i spekteret blir bestemt fra forholdet mellom telleverdiene i vinduer med lav energi og i vinduer med høy energi. Med en riktig kalibrert LDP-anordning kan formasjonens fotoelektriske faktor utledes fra forholdet mellom telleverdiene i vinduer med høy og lav energi. Den således målte foto-elektriske faktor representerer den midlere fotoelektriske absorbsjon for formasjonens elementbestanddeler.

På dette området er den fotoelektriske faktor for et element vilkårlig definert til å være (Z/10)3 6, hvor Z er atomnummeret. Ved å bruke denne definisjonen av den fotoelektriske faktor for et enkelt element og veie hver fotoelektrisk faktor ved hjelp av hvert elements vektprosent i formasjonen, kan man definere den forventede midlere fotoelektriske faktor for formasjonen som følger:

hvor Wn er vektprosenten til element n og Zn er dets atomnummer.

Dette kan skrives i form av ligning 1 som

hvor Wa og Za er vektprosenten og atomnummeret for det ytterligere element som ikke er målt, kjent på forhånd, eller korrelert med en av de målte eller kjente elementer.

Likeledes kan ligning 4 skrives som

Hvis den målte verdi av Pe fra en LDT-anordning blir brukt etter korreksjon for fluidumbidraget til Pe-målingen, så gir ligningene 5 og 6 to ligninger med to ukjente, Wa og F, og kan så løses for å tilveiebringe alle elementkonsentrasjonene.

Siden Pe målt ved hjelp av LDT-apparatet omfatter virkningen av elementene i både grunnmassen og fluidet i porene, er det nødvendig å fjerne bidraget til den målte Pe fra fluidet. For å oppnå denne korreksjonen er det nødvendig å vite hvor meget fluidum som er til stede, noe som kan bestemmes ut fra den epitermiske nøytronmåling i CNT-G og tetthetsmålingen i LDT. I tillegg så er det viktig å vite fluidets salinitet, noe som kan oppnås ved hjelp av en GST-måling. Dermed kan Pe for elementene i bare grunnmassen lett beregnes ut fra Pe-målingen.

Et eksempel hvor det ytterligere element er magnesium, er illustrert på figur 9. Den målte Pe-kurve (Pe-loggen) har allerede blitt korrigert for fluidet i bergartenes porerom. Den beregnede Pe-kurve er verdien for bergarten Pe hvis Wa settes lik null. Der hvor de to kurvene divergerer, mellom 310 og 355 fot og 490 - 520 fot, skyldes differansen nærværet av magnesium, som kan beregnes ved løsning av ligning 5 og 6 for Wa.

Ifølge den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen vil man forstå at det uttrykk som representeres av W i ligning 4, antas å være representativt hovedsakelig for oksygeninnholdet i formasjonens bergartsandel. Det atomnummer som følgelig skal brukes ved beregning av den midlere fotoelektriske faktor for formasjonen vil være 8 for W-uttrykket. Det skal også nevnes at magnesium i visse tilfeller kan være representert i ligning 4 i det tredje uttrykket, med et anslag på en korrelasjonsfaktor mellom magnesium og et annet element som er representert i første eller annet uttrykk i ligningen. Realiseringen av det foreliggende trekk ved oppfinnelsen kan derfor baseres på et tilsynelatende konsentrasjonsbidrag hvor magnesium kan være innbefattet eller ikke. Hvis magnesium til å begynne med ikke er innbefattet, ville den totale magnesiumkonsentrasjon etter realisering av oppfinnelsen, være basert på overvurdering av bare den fotoelektriske faktor. Hvis magnesium til å begynne med var representert i den tilsynelatende konsentrasjonsfordeling, må det ytterligere magnesiumbidrag som er utledet fra den overvurderte fotoelektriske faktor, adderes til den opprinnelige verdi. Hvis magnesium ikke er til stede eller kan tas fullstendig i betraktning som et element av kategori III, så skulle det være klart at et ytterligere element, slik som natrium, som kan være til stede i feltspat, kan bestemmes for løsning av ligningene 5 og 6.

Fra den foregående detaljerte beskrivelse skulle det være klart at den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og et apparat for logging av de absolutte element-konsentras joner for en rekke valgte elementer i en grunn-ormasjon. Den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen omfatter flere nye deltrekk, som, når det anvendes sammen, gir den mest nøyaktige bestemmelse av konsentrasjonene. Man vil imidlertid forstå at visse av deltrekkene ifølge oppfinnelsen kan utelates, eller at mindre nøyaktige teknikker kan erstattes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Likeledes kan noen av de nye deltrekk ved oppfinnelsen med fordel benyttes i forbindelse med fremgangsmåter eller apparater som i en viss grad er forskjellige fra den totale fremgangsmåte og det totale apparat som er beskrevet her, uten å ødelegge deltrekkenes nyhet.

Claims (25)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av absolutte konsentrasjoner av en valgt gruppe elementer i grunnformasjoner som omgir en bergart-grunnmasse som inneholder fluidum og omgir et borehull, karakterisert ved(a) detektering med en første detektor av første signaler som indikerer de absolutte konsentrasjoner av elementer av en første kategori i grunnmassen, (b) bestråling av formasjonen med en puls av høyenergi-nøytroner, (c) detektering med en andre detektor av et andre signal som indikerer de relative konsentrasjoner av elementer av en annen kategori i grunnmassen, (d) bestemmelse av den absolutte og relative vektprosent av elementene i nevnte første og annen kategori med elementer ut fra henholdsvis de første signaler ifølge (a) og de andre signaler ifølge (c), og ved at (e) de bestemte absolutte og relative vektprosenter ifølge (d) kombineres for å transformere minst en av de relative vektprosenter som brukes i kombinasjonen, til en absolutt vektprosent.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet med å kombinere de bestemte, absolutte og relative vektprosenter omfatter at det fastslås en forut bestemt vektprosent for oksygen i bergarts-grunnmassen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at trinnet med å kombinere de bestemte absolutte og relative vektprosenter videre omfatter korrelering av vektprosenten til en rekke elementer i en tredje kategori hvis vektprosenter ikke ble bestemt fra de første og andre signaler, med vektprosentene til minst noen av elementene i den første og den annen kategori.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at ett av elementene i den første kategori er aluminium, og ved at minst ett av elementene i den tredje kategori er korrelert med den absolutte vektprosent av aluminium.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved lagring av en forut bestemt konstant verdi av en fjerde kategori som er representativ for vektprosenten til rest-elementene i formasjonen som ikke er innbefattet i den første, annen og tredje kategori, at det dannes et matematisk forhold hvor vektprosenten i den første, annen, tredje og fjerde kategori uttrykkes som vektprosenter i forhold til vekten av alle elementer i bergart-grunnmassen til formasjonen, og ved at det fra det matematiske forhold bestemmes en denormaliseringsfaktor fra hvilken den relative vektprosent av elementene i den annen kategori blir omformet til absolutte vektprosenter, og konsentrasjonene av elementene i den annen kategori blir uttrykt som absolutte vektprosenter.

6. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at ett av elementene i den annen kategori er et pseudoelement som representerer ett eller flere av elementene gadolinium, kalium og titan.

7. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den absolutte konsentra-sjonsverdi for minst ett element i den første kategori blir brukt i trinnet med behandling av spektroskopi-data for den annen kategori til å oppnå de relative konsentrasjoner av elementene i den annen kategori.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den første kategori omfatter aluminium, den annen kategori innbefatter kalsium og den tredje kategori innbefatter karbon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved(a) føring av et første loggesystem gjennom borehullet for ved hver dybde i formasjonen å måle vektprosenten av hvert element i en første kategori i gruppen i forhold til vekten av alle elementene i formasjonen, idet den første kategori omfatter i det minste aluminium, idet vektprosenten av hvert element i den første kategori representeres av Wj og føring av et annet loggesystem gjennom borehullet for ved hver dybde å måle vektprosenten av hvert element i nevnte gruppe elementer av annen kategori i forhold til de andre elementer i den annen kategori, idet den relative vektprosent av hvert element i annen kategori representeres av WL' ; og ved at (b) korreleringen omfatter at vektprosenten for en tredje kategori med elementer i gruppen i forhold til vektprosenten av alle elementer i formasjonen representeres, idet den tredje kategori omfatter elementet karbon, ved å danne et kvantitativt forhold mellom vektprosentene til valgte elementer i minst den første og annen kategori og en korrelasjonsfaktor, hvor vektprosenten til hvert element i den tredje kategori representeres av Wu; (c) at dannelsen av det matematiske forhold og omdannelsen fra relative til absolutte konsentrasjoner omfatter (i) kombinering av hver vektprosent-representasjon for elementene i den første, annen, tredje og fjerde kategori til en ligning av formen hvor W er den nevnte konstante verdi og F er en denormaliseringsfaktor; (ii) bestemmelse av verdien av F ved hver dybde ved å løse ligningen med hensyn på F, (iii) bestemmelse av vektprosenten for hvert element i annen kategori ved hjelp av operasjonen W i = F*Wi' og (iv) lagring av verdiene av de absolutte elementkonsentrasjoner for gruppen i en datalagringsanordning.

10. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at den annen kategori med elementer omfatter kalsium, silisium, jern og svovel.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den tredje kategori med elementer omfatter natrium, mangan og magnesium.

12. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved bestråling av formasjonen med en nøytronkilde som har fremherskende energier mindre enn omkring 3,8 MeV, måling av aktiveringsstrålingen fra termisk nøytroninnfangning av i det minste aluminium og mangan i formasjonen ved hjelp av en spektralanalysator som har en rekke energivinduer omfattende et første energivindu som spenner over et energiområde som omfatter 1779 keV og 1811 keV, måling av aktiverings-strålingen på grunn av den termiske nøytroninnfangning av mangan i formasjonen, idet spektralanalysatoren har et annet energivindu som er optimalt følsomt for gammastråler ved 847 keV, behandling av den målte telleverdi fra minst det første vindu for å bestemme den totale telleverdi som skyldes aluminium og mangan-aktiveringsstråling, at den målte telleverdi fra det annet vindu behandles for å bestemme telleverdien som skyldes aktiveringsstråling fra mangan, og ved at den telleverdi som skyldes aktiveringsstråling fra mangan i det annet vindu subtraheres fra den totale telleverdi som skyldes aluminium og mangan-aktiveringsstråling for å oppnå en justert telleverdi for aluminiumaktivering.

13. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved måling av den forsinkede gammastrålingsaktivitet på grunn av innfangningen av termiske nøytroner i formasjonen for å tilveiebringe en telleverdi Al(CR) som indikerer konsentrasjonen av et element ved forskjellige dybder i formasjonen: bestemmelse av det makroskopiske innfangningstverrsnitt (SIGF) for formasjonen; måling av nedbremsningslengden for nøytroner i formasjonen (LS); bestemmelse av det makroskopiske innfangningstverrsnitt (SIGBH) for borehullet; bestemmelse av borehullsdiameteren (CALI); bestemmelse av densiteten til formasjonen (RHOB) innbefattet fluider som denne inneholder; beregning av en korrigert telleverdi i samsvar med et forut bestemt forhold hvor en korreksjonsfaktor for telleverdien er funksjonelt avhengig av SIGF, Ls', SIGBH, CALI og RHOB, og registrering av verdien av den korrigerte telleverdi ved en rekke dybder i borehullet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at det forut bestemte forhold har formen hvor Kl, K2, K3, K4, K5 og K6 er forutbestemte konstanter.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at elementet er aluminium.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at verdiene av de forut bestemte konstanter tilnærmet er: Kl = 11,4 K2 = 13,7 K3 = 0,234 K4 = 1,0 K5 = 2 0,6 K6 = 2,48

17. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved bestemmelse ved en rekke dybder i borehullet av den tilsynelatende absolutte vektprosent av hver av en rekke formasjonselementer; estimering for hver av dybdene av formasjonens midlere fotoelektriske faktor ved å beregne en veid middelverdi for elementenes fotoelektriske faktorer for de målte absolutte vektprosenter, logging av formasjonens midlere fotoelektriske faktor; tilveiebringelse av forskjellen mellom den loggede foto-elektriske faktor og den estimerte fotoelektriske faktor ved hver av dybdene, idet forskjellen indikerer den ytterligre vektprosent av et valgt element i forhold til den tilsynelatende vektprosent; bestemmelse av verdien av den ytterligere vektprosent av det valgte element ved hver av en rekke dybder, ved for den ytterligere vektprosent av det valgte element å finne den løsning som gjør en beregning av en annen veid midlere fotoelektrisk faktor lik den loggede fotoelektriske faktor; registrering av summen av den tilsynelatende konsentrasjon og den ytterligre konsentrasjon av det valgte element ved hver av dybdene,

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det valgte element er magnesium.

19. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at for et forut bestemt element som utgjør en bestanddel, måles den absolutte vektprosent-konsentrasjon i formasjonen; detektering av energispekteret for gammastråler som produseres av nevnte flere elementbestanddeler i det ukjente mineralet, at den detekterte gamma-telleverdi som skyldes det forut bestemte element forutsies ut fra målingen av den absolutte vektprosent av det forut bestemte element, at det spektrale bidrag til det detekterte spektrum som skyldes bidraget fra det valgte element subtraheres fra for å frembringe et målt nettospektrum, at det målte nettospektrum sammenlignes med et sammensatt spektrum av veide standardspektere med postulerte bestanddeler som utelukker det valgte element, at den hastighet gammastråler mottas med ved de forut bestemte energinivåer bestemmes, at det beregnes verdier ved-rørende bestanddelenes andeler ut fra hastighetsinformasjonen, og at verdiene som vedrører bestanddelenes andeler registreres.

20. Loggesystem med en operasjonsmodus for tilveiebringelse av informasjon vedrørende den kjemiske sammensetning av en grunnformasjon som omgir et borehull, karakterisert ved(a) et første apparat innbefattende en gammastrålingsdetektor for å detektere gammastråler utsendt fra de naturlige radioaktive elementer i formasjonen; (b) en kontinuerlig nøytronkilde for bestråling av formasjonen for å aktivere minst elementet aluminium; (c) en første detektoranordning for deteksjon av gammastråler som stammer fra elementer i formasjonen som aktiveres av nøytronene fra den kontinuerlige kilde, idet det første apparat, den kontinuerlige kilde og den første detektoranordning er koblet til hverandre slik at når systemet beveges gjennom borehullet i sin operasjonsmodus, går det første apparat forut for den kontinuerlige kilde som igjen går forut for den første detektoranordning; og (d) et annet apparat forbundet med minst ett av elementene (a), (b), (c), hvor det annet apparat omfatter en nøytronkilde for pulsede nøytroner med høy energi for bestråling av formasjonen med pulser av høyenergi-nøytroner, og en annen detektoranordning for å detektere energispekteret for gammastråler som stammer fra elementer i formasjonen som er blitt bestrålt av nøytroner fra høyenergi-nøytronkilden.

21. Loggesystem ifølge krav 20, karakterisert ved at organene (a) , (b) , (c) og (d) er forbundet med hverandre slik at når loggesystemet beveges gjennom borehullet i sitt operasjonsmodus, følger organet (d) etter organene (a), (b) og (c), og ved at organet (d) er slik orientert at høyenergi-nøytronkilden følger etter den annen detektoranordning.

22. System ifølge krav 20, karakterisert ved en anordning som er operativt forbundet med organene (a), (b), (c), og (d) for ved hver borehullsdybde å bestemme verdien F og den absolutte vektprosent Wi = FYi/Si for hvert av elementene i den annen kategori ut fra ligningen hvor F = en denormaliseringsfaktor for elementene i den første kategori Yi = målt gammastrålingsbidrag for bergelement i i annen kategori Si = vektprosent-følsomhet for elementet i i den annen anordning Wj = absolutt vektprosent av element j i første kategori Xk = vektprosent av element k fra første eller annen kategori Cu,k = korrelasjonskoeffisienter for elementene u fra tredje kategori uttrykt ved det målte element k W = en forut bestemt konstant verdi av restvektandelen innbefattet oksygen som representerer elementene i fjerde kategori, samt en anordning for å registrere de valgte element-konsentras joner for hver dybde i borehullet.

23. System ifølge krav 22, karakterisert ved at organene (a), (b), og (c) omfatter en anordning for generering av en tellehastighet Al(CR) fra gammastrålingen som er i overensstemmelse med konsentrasjonen av det valgte element i formasjonen; og ved at systemet videre omfatter en anordning for måling av borehullets diameter (CALI); en anordning for måling av det makroskopiske innfangningstverrsnitt for borehullet (SIGBH); en anordning for måling av nedbremsningslengden for nøy-troner i formasjonen (Ls); en anordning for måling av formasjonens makroskopiske innfangningstverrsnitt (SIGF); en anordning for å bestemme den spesifikke tetthet av formasjonen innbefattet inneholdt (RHOB); og en anordning for å korrigere telleverdien for det valgte element som en funksjon av diameteren, borehullets makroskopiske innfangningstverrsnitt, nedbremsningslengden, formasjonens makroskopiske tverrsnitt og den spesifikke tetthet.

24. System ifølge krav 23, karakterisert ved at den korrigerte telleverdi blir bestemt i samsvar med uttrykket hvor kl, k2, k3, k4, k5 og k6 er forutbestemte konstanter.

25. System ifølge krav 24, karakterisert ved at den første kategori omfatter aluminium.