NO174594B - Radiometrisk loggeapparat for evaluering av undergrunnsformasjone r - Google Patents

Description

Straks et borehull er blitt boret under leting etter hydrokarboner i undergrunnen, er det nesten alltid nødvendig å utføre en evaluering av egenskapene til den grunnformasjonen borehullet er blitt dannet i. Det vanligste formål for utførelse av en slik evaluering er å bestemme vannmetningen og porøsiteten til en porøs formasjon. Denne informasjonen er helt nødvendig for på korrekt måte å evaluere økonomien i forbindelse med å omdanne det åpne borehullet til en produserende brønn, og for å utvikle en plan for produksjon av hydrokarbonfluidene fra de hydrokarbonførende formasjoner hvis den økonomiske evalueringen er gunstig.

Den teknikk som har oppnådd størst utbredelse i oljeindustrien når det gjelder å bestemme vannmetning og porøsitet, er den som er blitt kjent på området som kabellogging. Det store flertall av brønner som er evaluert ved hjelp av kabelførte instrumenter for å bestemme vannmetning og porøsitet, blir logget ved hjelp av en gruppe logger som vanligvis kalles en trippelkombi (triple combo). Trippelkombien omfatter vanligvis tre kabellogger innbefattet en resistivitetslogg (enten en elektrisk strømmåling eller en elektrisk induksjonsmåling) for måling av formasjons-resistivitet, en nøytronmåling for måling av forma-sjonsporøsitet og en gammastrålemåling for måling av forma-sjonsdensitet. I tillegg vil trippelkombien noen ganger innbefatte en sonisk logg.

Selv om de resultater som utledes ved hjelp av kabel-teknikker for det meste er tilfredsstillende, innser fagfolk på området i økende grad at det kan oppnås fordeler ved ikke-kabelteknikker. Kabellogging må dessverre utføres etter at dannelsen av borehullet er ferdig. Dermed kan kabellogging inntreffe timer eller også dager etter at borehullet er dannet. Resultatet er at formasjonen og borehullet kan endre seg med tiden slik at resultatene som oppnås på bakgrunn av kabel-undersøkelsene, kan være mindre enn optimale og de mest interessante formasjonsegenskapene kan være skjult.

For eksempel kan formasjonens elektriske egenskaper endre seg over tid etterhvert som borefluidet siver inn i eller invaderer formasjonen. Det er kjent at når invasjonsprosessen inntreffer, skilles borefluidet i et filtrat som trenger inn i formasjonen og en filterkake som dannes av de faste stoffene i borefluidet og som legger seg på borehullets overflate. Invasjonen modifiserer de avlesningene som for eksempel kan oppnås ved hjelp av resistivitets-sonden, mens filterkaken gjør det vanskelig å anbringe et kabel-instrument direkte mot bergarten slik at sonden får en viss "vegg-avstand". En slik veggavstand har en ugunstig virkning på mange kabe1instrumenter, innbefattet det porøsitetsmålende nøytroninstrumentet.

En annen ugunstig virkning som kan inntreffe over tid, er at selve formasjonen kan endre seg. Formasjonsmaterialet kan svelle opp når det utsettes for borefluidet og derved lukke borehullet. Fra tid til annen kan formasjonsgrunnmassen være så svak at den skaller av eller faller inn i borehullet og danner en "uthuling" som frembringer vanskeligheter med veggavstand for mange av kabelundersøkelsene. Hvis formasjonsmaterialets tendens til å falle inn i borehullet er stor, kan selve borehullet falle sammen eller blokkeres, noe som ikke bare kan forhindre ytterligere kabellogging, men også kan resultere i tapte instrumenter og/eller en tapt brønn.

Den tid som er nødvendig for å fullføre kabelundersøkelsen, forsinker dessuten prosessen med å omdanne borehullet til en produserende brønn, noe som er svært kostbart.

Det er derfor klart at hvis målingene av formasjonsegenskapene som vanligvis foretas etter fullføringen av borehullet ved hjelp av kabelteknikken, kan utføres mens brønnen bores, vil mange av de ovennevnte iboende vanskelighetene ved kabellogging unngås.

Tilfredsstillende utførelse av formasjonsevaluering i løpet av utgravningen av borehullet er først nå blitt tilgjengelig for oljeindustrien. Tidligere var det ikke utviklet teknikker som på tilfredsstillende måte imøtekom de problemene som er iboende ved formasjonsevaluering under boring. Denne industrien har for eksempel vært nølende når

det gjelder å innbefatte en radioaktiv kilde i borestrengen.

I det minste et tidligere forsøk har nylig blitt gjort for å tilveiebringe nukleær (gammadensitet eller nøytron-porøsitet) formasjonsevaluering under boring. US patent nr. 4 596 926, 4 689 501 og 4 705 944 og GB-patentsøknad 2 175 085 og 2 183 831 og tilhørende artikler har foreslått en apparat-konstruksjon som anbringer den nukleære kilden (nøytron eller gammastråle) i lommer på utsiden av vektrøret. Tre uavhengige forholdsregler er tilveiebrakt for å forhindre kilden fra å løsne under boreprosessen. Disse ekstraordinære forholdsreglene blir benyttet siden det er stilltiende forstått, selv om det ikke nevnes, at følgene av en kilde som faller inn i borehullet mens boring utføres, vil være fullstendig uakseptable. Selv om de tre separate forholdsreglene bidrar til å forhindre at kildene går tapt i brønnen, blir innsetting av kildene i og fjerning av kildene fra apparatet vanskelig-gjort og krever mer tid enn hva som er ønskelig. Den tid som er nødvendig for å utføre disse oppgavene, bør holdes på et minimum siden strålingseksponeringen på de personer som utfører oppgavene, er kumulativ.

US patent nr. 4 605 065 viser en anordning for over-våkning av korrosjonsegenskaper for fluidet i en produserende olje- eller gassbrønn. En sylindrisk bærer med et avtagbart overvåknings-teststykke for korrosjon senkes ned i røret fra overflaten ved hjelp av en wire, og et "utsvings-verktøy" plasserer teststykket i en sidelomme i røret. Ved slutten av testperioden, er det på nytt behov for et utsvings-verktøy for å hente tilbake teststykket til analyse. Som kontrast til dette er foreliggende oppfinnelse utformet slik at kilder for nukleær stråling kan fjernes på sikker måte gjennom den øverste enden av borestrengen, uten at et utsvings-verktøy er nødvendig.

Ved andre tidligere kjente, foreslåtte apparater er det videre sikkert at ytterligere vanskeligheter må oppstå på jordoverflaten i det tilfelle at boreprosessen skulle skade yttersiden av vektrøret hvor det er dannet en lomme som inneholder en kilde. Skade på vektrøret i den grad at fjerning av kildene fra lommene blir hindret, er klart uønsket av de grunner som er nevnt ovenfor. I tillegg sier teknikkens stand ingen ting om de risiki man står overfor i tilfelle av at borestrengen skulle gå tapt i bunnen av borehullet og "overspylings"- eller "fiske"-prosedyrer må anvendes for å gjenvinne det tapte verktøyet. Det er ikke utenkelig at en slik fiskeoperasjon kan skade den lommen som inneholder kilden, om ikke selve kilden.

En ny konstruksjon for et nukleært loggeapparat for måling under boring (MWD) er blitt utviklet som unngår de vanskeligheter som foreligger ved de tidligere forsøk. I apparatet ifølge oppfinnelsen har både nøytron- og gammastråle-instrumentene sine kilder anbrakt fullstendig på innsiden av det sylindriske vektrøret og er anordnet slik at kildene kan innsettes i og fjernes fra instrumentet aksialt gjennom en ende av vektrøret.

Det radiometriske loggeapparatet ifølge oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patentkravene.

MWD-loggeapparatet for undersøkelse av egenskaper ved grunnformasjoner som omgir et borehull under boring, omfatter et rørformet legeme anordnet for å bli koblet til en borestreng og innrettet for å tillate gjennomstrømning av borefluidet. En nøytronkilde er anbrakt inne i legemet på dets sylindriske akse på en slik måte at borefluidet tillates å strømme omkring denne. De utsendte nøytroner frembringer sekundærstråling i formasjonene som et resultat av vekselvirkningene mellom nøytroner og formasjon. I denne forbindelse brukes uttrykket "sekundærstråling" i deri betydning at det omfatter enten nøytroner som spres av formasjonen, (for eksempel termiske eller epitermiske nøytroner) eller gammastråler som er et resultat av nøytroninnfangning i formasjonens kjerner.

En første gruppe med detektorer som er følsomme for sekundærstråling er anbrakt inne i det rørformede legeme ved en første posisjon i avstand fra kilden, og frembringer et signal som indikerer den detekterte sekundærstråling. Et annet lignende sett med detektorer er anbrakt i en annen adskilt posisjon for å tillate den velkjente teknikk med borehullskompensasjon. Slike første og andre sett med detektorer kan innbefatte termiske eller epitermiske nøytrondetektorer (for eksempel gassrør med helium 3- eller bortrifluid-typen, eller scintillator/fotomultiplikator-kombinasjoner som benytter plastscintillatorer eller litiums-glass-baserte scintillatorer) eller gammastråledetektorer (for eksempel G.M.-rør eller scintillator/fotomultiplikator-kombinasjoner av natriumjodid- eller cesiumjodid-scintillator-typen). Hvert sett med detektorer kan være anordnet i en sirkulær gruppe med en indre, sentral sylindrisk, termisk nøytronskjerm som tillater nedadrettet strømning av borefluidum gjennom midten av gruppen. Gruppen kan omfatte minst to forskjellige slag detektorer for å maksimalisere den informasjon som kan oppnås. Når de to typer detektorer for eksempel er G.M.-rør (som detekterer innfangnings-gammastråler) og He 3-detektorer, (som detekterer spredte nøytroner), kan signaler fra begge sett med detektorer kombineres for å generere en indikasjon på klor i formasjonen.

I den foretrukne utførelsesform omfatter apparatet også en gammastråle-kilde anbrakt mot innsiden av det rørformede legeme ved en aksial posisjon som er forskjellig fra posisjonen til nøytronkilden. I den eksentriske posisjonen blir borefluidet som beveger seg ned gjennom det indre av apparatet, tillatt å strømme bare på den side av kilden som vender bort fra formasjonen. Nøytron- og gammastråle-kildene er fortrinnsvis forbundet med hverandre med nøytronkilden over gammastråle-kilden, ved hjelp av en fleksibel kabel med et forankringshode på sin øvre ende slik at de forbundne kildene samtidig kan fjernes fra apparatet langs dets indre passasje.

Første og andre gammastråle-detektorsystemer, enten scintillasjons-krystaller koblet til fotomultiplikatorrør eller GM-rør, er anbrakt ved forskjellige avstander fra gammastråle-kilden. Disse sektorene blir også anbrakt eksentrisk mot innsiden av den indre passasje i det rørformede legeme slik at borefluidet som beveger seg nedover, bare kan passere på den side som vender bort fra formasjonen. Siden gammastråle-kilden og detektorene er på innsiden av det rørformede legeme i apparatet, kan gammastråle-bakskjerming tilveiebringes bak detektorene mens gammastråle-transparente vinduer er tilveiebrakt gjennom legemet for å tillate utgang og tilbakevending av gammastrålene. En fluidum-utelukkende anordning eller et stabilisatorblad kan være anordnet på utsiden overfor vinduenes posisjon, og kan også være forsynt med lignende vinduer. På denne måte blir kilden og detektoren kollimert for i betydelig grad å forsterke vertikal og omkretsmessig oppløsning når vektrøret roterer under boreprosessen. Det kan være tilveiebrakt anordninger for å generere et signal som en funksjon av vinkelposisjonen ved å detektere slik rotasjonsmessig posisjon og registrere de detekterte data tilsvarende.

Som reaksjon på de signaler som genereres av de ovenfor beskrevne detektorene, genererer apparatet dybdeavhengige verdier som på området vanligvis er kjent som nøytron-porøsitets- og gamma-densitets-logger. Før disse verdifulle utgangsproduktene genereres, har man imidlertid funnet det hensiktsmessig å ta ytterligere forholdsregler som tillater dannelse av korreksjoner for å forbedre målingene. Siden målingene kan påvirkes i betydelig grad av nærværet av borefluidum mellom apparatet og formasjonen, kan for eksempel et mål på borefluidets densitet utledes fra en gammastråle-detektor som er anbrakt for å detektere gammastråler som går tvers gjennom det nedadstrømmende borefluidum i apparatetes indre. Det er også tilveiebrakt en anordning for å detektere formasjonens naturlige aktivitet slik at denne bakgrunnsstrålingen kan fjernes fra det signal som detekteres ved hjelp av gammastråle-detektorene.

I tillegg til de to forbedringene som er nevnt ovenfor, har det vist seg ønskelig å utføre en tredje korreksjon. Under boreprosessen kan vektrøret utsettes for betydelige akselerasjoner som generer mikrofonstøy i nøytrondetektor-systemene. Denne støyen er klart uavhengig av formasjonens karakteristikker, slik at den bare tjener til å skjule målingenene. Det er derfor tilveiebrakt en anordning for å detektere og fjerne mikrofonstøy-komponenten fra dataen. I den foretrukne utførelsesform blir dette utført ved å innbefatte et akselerometer som brukes til å detektere opptredener med høy akselerasjon slik at tilsvarende støydata kan fjernes. Alternativt kan det tilveiebringes en ekstra, passiv helium 3-detektor som ikke har den vanlige høyspenning påtrykt sin midtleder eller som mangler heliumgassen. På denne måten vil den passive detektoren ikke reagere på nøytroner som en konvensjonell detektor, men den vil fremdeles generere mikrofonstøy som reaksjon på høye akselerasjoner. Signalet fra denne detektoren kan derfor brukes som en mikrofonstøy-indikator for å foreta korreksjoner på utgangene fra de aktive helium 3-detektorene. Et ytterligere alternativ er å tilveiebringe en aktiv He 3-detektor som enten er langt nok borte fra nøytronkilden eller skjermet slik at man vil vente at den ikke eksponeres for nøytronfluks i særlig grad. Ethvert signal som stammer fra en slik "kontroll"-detektor kan regnes som mikrofonstøy.

En ytterligere forholdsregel for ytterligere å gjøre det vanlige helium 3-detektorsystemet mindre følsomt for mikrofonstøy, er å reversere polariteten på He 3-rørene slik at kollektoren er på null eller jordpotensial, noe som tillater eliminering av de tradisjonelle spennings-utbalanserings-kondensatorene som er en av kildene til støyen. I denne utførelsen må det da tas ekstra forholdsregler for å isolere utsiden av helium 3-detektorene elektrisk siden husene nå er på en høy spenning.

Som kjent forårsaker en nøytronkilde nuleær aktivering som frembringer gammastråler ved etterfølgende radioaktiv desintegrasjon. Når en nøytronloggekilde er nær en gammastråle-detektor, vil det detekterte signal da i det minste delvis skyldes gammaståler fra nøytronaktiveringen av vektrøret. Det er derfor ønskelig med en teknikk for å bestemme størrelsen på aktiveringssignal-komponenten i det totale gammastråle-signalet som bærer annen nyttig formasjonsinformasjon. Hvis aktiveringskomponenten kan bestemmes, kan etterfølgende kompensasjon av gammastråle-signalet for denne aktiverings-

komponenten utføres.

Oppfinnelsen sammen med ytterligere formål og fordeler vil man best forstå på bakgrunn av den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel av apparatet som benytter oppfinnelsens prinsipper og som er vist på de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser en foretrukket utførelsesform av et MWD-apparat

ifølge oppfinnelsen innkoblet i en borestreng;

Fig. 2 viser et tverrsnitt i oppriss av MWD-apparatet på figur

1 og

Fig. 3a og 3b viser tverrsnitt av nøytronkilde- og detektor-seksjonene til det apparatet som er vist på figur 2.

Det vises til figur 1 hvor en foretrukket utførelsesform av et nytt og forbedret loggeapparat 10 er anordnet etter prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse, som illustrert. Apparatet 10 er vist avhengig koblet til den nedre nede av en borestreng 11 av borerør som er koblet i tandem ved sammenføyninger som ved 13. Som vist omfatter apparatet 10 et rørformet legeme 14 som er koblet til den øvre ende av et verktøylegeme 15 som igjen er koblet til en jordborende anordning, slik som et fluidumdrevet turbobor eller en borkrone 16 innrettet for progressiv utgraving av et borehull 17 gjennom forskjellige undergrunnsformasjoner som ved 18. Som vanlig blir borestrengen 11, straks borkronen 16 har nådd bunnen av borehullet, rotert av en vanlig borerigg (ikke vist) på overflaten, mens betydelige mengder av et passende fluidum, slik som et såkalt "boreslam" kontinuerlig blir pumpet nedover gjennom borestrengen (som vist ved hjelp av strømningspilen 19). Dette boreslammet strømmer ut gjennom flere åpninger i borkronen 16 for å avkjøle og smøre kronen samt transportere formasjonsmaterialer som er blitt fjernet av borkronen, til overflaten etterhvert som boreslammet tilbake-føres oppover (som vist ved pilen 17) gjennom det ringformede rommet i borehullet 17 utenfor borestrengen 11.

På figur 1 vil man se at det rørformede legeme 14 til apparatet 10 fortrinnsvis er anordnet for å kobles i tandem mellom verktøyet 15 og den nedre ende av borestrengen 11. Fra figur 1 vil man også legge merke til at det nye og forbedrede apparatet 10 videre omfatter et utvidet legeme, som vist generelt ved 21, samvirkende anordnet på midtpartiet av legemet 14 slik at det rager utover mot minst en sidevegg i borehullet 17. Selv om de spesielle materialene og formen på det utvidede legeme 21 er fullstendig tilfeldige i forhold til oppfinnelsens totale formål, er det funnet hensiktsmessig at en vektrør-stabilisator med 2 eller 3 hovedsaklig skrueformede blader, som ved 22, som fortrinnsvis er av stål eller et annet gammastråle-skjermende materiale, lett kan modifiseres for å tilveiebringe det utvidede legeme. En foretrukket form for stabilisator har fortrinnsvis et splittet legeme, slik at det raskt kan fastspennes omkring verktøylegemet 14. Som beskrevet i detalj senere, er stabilisatoren 21 ifølge oppfinnelsen valgt slik at de ytre overflater av bladene 22 vanligvis ikke vil ha større avstand enn ca 25 mm fra den tilstøtende veggoverflate i borehullet 17, idet den ideelle klaring er null. Denne korte avstanden vil i betydelig grad redusere eventuell tendens til at den nedre del av borestrengen 11 beveges sideveis i borehullet 17. Vektrør-stabilisatorer som ved 21, sørger vanligvis for et tilstrekkelig strømningsområde mellom stabilisatorbladene 22 til å romme den oppadrettede strømning av boreslam 20 gjennom ringrommet i borehullet 17.

Som skissert på figur 1 er verktøyet 15 fortrinnsvis sammensatt av en gruppe tykkveggede rørformede legemer som omslutter sensorer og kretser for måling av forskjellige til-stander nede i hullet slik som tilstanden til borehullsfluider samt valgte egenskaper eller karakteristikker ved formasjonene 18 som er blitt gjennomtrengt av borkronen 16. Uttrykket "formasjon" slik det benyttes her, betyr både merkematriksen og fluidkomponenter som denne inneholder.

Selv om andre anordninger kan anvendes for å overføre målingene til overflaten, omfatter det skisserte verktøyet 15 videre akustiske datasignaleringsanordninger 2 3 anordnet for å motta utgangssignaler fra flere målesensorer og suksessivt overføre kodede signaler som er representative for disse utgangssignalene, gjennom boreslammet i borestrengen 11 til overflaten hvor de akustiske signaler blir detektert og behandlet ved hjelp av passende signaldetekterende og behandlende overflateapparatur (ikke vist). For å praktisere oppfinnelsen blir verktøyet 15 samt overflateapparaturen fortrinnsvis anordnet på en lignende måte som beskrevet i US patent nr 4 479 564. Som beskrevet mer detaljert senere, omfatter verktøyet 15 også typiske radio-aktivitets-loggeanordninger 24 anbrakt over datasignalerings-anordningen 23.

Det vises nå til figur 2 hvor suksessive oppriss i tverrsnitt er vist av en foretrukket utførelsesform av apparatet 10 ifølge oppfinnelsen. Som vist har legemet 14 vanlige pipe- og tapp-verktøyskjøter 25 og 2 6 anordnet for innkobling av apparatet 10 i borestrengen. Som vist på figurene, er et langstrakt, sylindrisk legeme 28 anbrakt koaksialt i midtpartiet av den langsgående boringen 27 og fluidumtettet i denne i forhold til det ytre legeme 14. Det indre legeme 28 er forsynt med en langsgående strømnings-passasje 29 med passende størrelse for å føre boreslam-strømmen mellom de øvre og nedre deler av den langsgående boring 27 gjennom det ytre legemet 14, idet partier av denne passasjen er forskjøvet sideveis. For å lette målingen av formasjonsdensiteten, er det anordnet gammastrålings-detektorer 30 og 31 for den uorganiske scintillatoren koblet til en fotomultiplikator, som er innesluttet i et langstrakt, fluidumtett kammer 3 2 som er anordnet inne i det indre legeme 14 på en side av strømningspassasjen 29 og som strekker seg i langsgående retning langs den motsatte side av det sylindriske legeme i forhold til strømningspassasjen. For å posisjonere detektorene 3 0 og 31 ved passende i langsgående retning adskilte mellomrom inne i det fluidumtette kammer 32, blir detektorene henholdsvis montert i separate øvre og nedre fordypninger 34 og 35 som er utformet i en passende strålings-skjerm 36, idet denne er posisjonert slik at fordypningene vender utover bort fra strømningspassasjen 29. Strålings-skjermen 36 er laget av ett eller flere gammastråle-skjermende materialer slik som vismut, bly, en wolframlegering eller andre materialer som er i det vesentlige opake overfor gammastråling.

Siden stållegemet 14 ellers vil begrense eller forhindre gammastråle-energi fra å nå detektorene 30 og 31, er det utformet øvre og nedre sideåpninger 37 og 38 i stållegemet som hver er innrettet med de gammastråle-følsomme elementene i den øvre og nedre detektor i kammeret 32. Disse åpningene 37 og 38 er fluidumtettet ved hjelp av strålings-transparente organer, som ved 39 og 40, slik som komplementære plugger av beryllium som hver er beskyttet fra borehulls-fluidene ved hjelp av et tynt titanlag. For å minske de ugunstige virkninger av veggavstanden på grunn av slam, omfatter apparatet 10 ifølge oppfinnelsen videre øvre og nedre åpninger 41 og 42 som er passende anordnet i et blad 22 i den modifiserte stabilisatoren 21 slik at når stabilisatoren er riktig montert på legemet 14, vil åpningene i bladet være sideveis innrettet med de tilhørende åpninger 37 og 38. For å utelukke slamkake eller andre borehullsmaterialer fra disse åpningene 41 og 42, er åpningene i hvert modifisert blad også henholdsvis fylt med en plugg 43 og 44 av epoxy eller et annet strålingstransparent materiale.

Som vist på figur 2 er i det minste en del av de tilhørende elektroniske kretser i radioaktivitets-logeganordningen 24 anordnet inne i et fluidumtett kammer eller en såkalt "hylse" 45 som er montert i den langsgående boring 27 av legemet 14 under det sylindriske legemet 28 og koblet til dette ved hjelp av en rørformet forlengelse 46 som definerer en ledningspassasje mellom detektorkammeret 32 og hylsen. Hylsen 45 kan inneholde et passende faststoff-lager og en kraftforsyning for drift nede i hullet uavhengig av ytre telemetri- og kraft-forsyninger.

Det vises nå til figur 2 der det øvre endeparti av legemet 28 er samvirkende anordnet for å definere en blindboring med åpning oppover eller et strålingskilde-kammer 47 som er anbrakt på den samme side av de sylindriske legeme som detektorkammeret 32 og er avsluttet en kort avstand over dette. Som vist er kildekammeret 47 også sideveis forskjøvet i forhold til passasjen 29, og er samvirkende anordnet for å definere et veggparti 48 med redusert tykkelse som strekker seg i langsgående retning langs den motsatte side av det sylindriske legeme 28 i forhold til den indre

strømningspassasj en.

Siden det ytre legeme 14 ellers ville dempe passerende gammastråle-energi, er en sideåpning 49 anordnet i legemet og innrettet i det lukkede kildekammer 47 på den annen side av veggpartiet 48 med redusert tykkelse. Åpningen 49 er fluidumtettet ved hjelp av et strålingstransparent organ 50 maken til eller identisk med pluggene 39 og 40. For å minske dempningen av gammastråle-energien er en sideåpning 51 passende anordnet over sideåpningen 41 i stabilisatorens 21 blad 22 slik at når stabilisatoren er riktig montert på verktøylegemet 14, vil åpningen 51 være sideveis innrettet med åpningen 49 i legemet. Åpningen 51 er fylt med lett strålingstransparent materiale 52 for å utelukke slamkake eller andre borehullsmaterialer.

Apparatet 10 omfatter også en langstrakt kjerne eller et opptagbart legeme 53 som har sin øvre ende festet til en oppragende "fiskehals" 54 og det nedre endeparti av legemet er dimensjonert slik at det opptas i kildekammeret 47 som har sin åpning vendt oppover. En kilde 55 for gammastråle-energi, slik som en mengde kobolt eller cesium eller enhver annen radioaktiv substans som produserer gammastråler under sin desintegrasjon, er montert på den nedre ende avd et langstrakte legeme 53 og anordnet slik at kilden vil være posisjonert direkte bak og sideveis innrettet med åpningen 49 i legemet når det nedre endeparti av legemet er riktig anbrakt inn i kildekammeret 47. Det er funnet hensiktsmessig å fortrinnsvis anvende en innkapslet kjemisk kilde slik som de som vanligvis brukes i kabel-loggeapparater.

Hovedfunksjonen til den modifiserte stabilisatoren 21 er å redusere stråling som strømmer fra kilden 55 gjennom borehullet 17 til detektorene 30 og 31. Dessuten tjener stabilisatorbladet 22 til effektivt å fjerne eller utelukke boreslam fra den del av borehull-ringrommet som er direkte mellom de tilstøtende grunnformasjoner, som ved 18, og detektorene 30 og 31 og kilden 55. På denne måten vil de respektive baner som gammastråle-energien fra tilstøtende formasjoner må ta for å nå detektorene 30 og 31 samt banen til gammastråleenergien som utsendes fra strålingskilden 55, alltid være hovedsakelig gjennom formasjonene. Selv om det alltid vil være en liten mengde boreslam og muligens av og til et tynt smalkakelag mellom den ytre kanten av stabilisatorbladet 22 og den nærliggende borehullsveggen, vil den modifiserte stabilisatoren 21 likevel gjøre det mulig for radioaktivitets-loggeanordningen 24 å oppnå formasjonsdensitets-målinger med en nøyaktighetsgrad som ellers ikke vil være mulig uten MWD-apparatet.

I tillegg til å oppnå suksessive målinger som er representative for densiteten til de forskjllige grunnformasjoner som gjennomtrenges under en boreoperasjon, er det også av verdi å oppnå suksessive samtidige målinger som er representative for disse formasjonenes nøytronporøsitet. Følgelig er deler av radioaktivitets-loggeanordningen 24 også samvirkende anordnet i det nye og forbedrede apparatet 10 for å fremme de målinger som er representative for grunnforma-sjonenes nøytronporøsitet. Som vist på figur 2 omfatter derfor apparatet for å oppnå disse målingene, en annen strålingskilde 58 som er samvirkende tilknyttet radioaktivitets-loggeanordningeh 24. Som tilfellet var med detektorene 30 og 31, er andre elementer i loggeanordningen 24 slik som en eller flere strålingsdetektorer 59 og 60, samvirkende anordnet i legemet 14 og rommessig adskilt fra strålingsdetektorene 30 og 31 og strålingskilden 58. I den foretrukne måte å arrangere apparatet 10 på, er en langstrakt, rørformet forlengelse 61 koaksialt anordnet i den langsgående boring 27 og fluidumtettet i forhold til legemet 14 for å definere øvre og nedre lukkede rom 63 og 62 som henholdsvis omslutter detektorene 59 og 60.

De målingene som frembringes ved hjelp av detektorene 59 og 60, vil være sterkt fremhevet ved det koaksiale arrangement av strålingskilden 58 i legemet 14. Ikke bare vil et slikt koaksialt arrangement bedre romme en større kilde med tilsvarende større strålings-styrke, slik som americium-beryllium, men den sentraliserte posisjon vil også tilveiebringe symmetrisk utgangsrespons fra detektorene 59 og 60. Alternativt kan kilden 58 omfatte en robust elektronisk akselerator-nøytrongenerator av den type som er velkjent på området. Som vist er strålingskilden i den foretrukne utførelsesform av apparatet 10, montert på det øvre endeparti av det langstrakte legeme 53 like under fiskehalsen 54. Siden det er uhyre viktig at strålingskildene 55 og 58 lett kan fjernes fra apparatet 10, er det langstrakte legemet 53 fortrinnsvis anordnet som et fleksibelt organ, slik som en forholdsvis stiv metallkabel som samvirkende kobler sammen fiskehalsen 54 og strålingskildene.

For å posisjonere strålingskildene 55 og 58 korrekt i den langsgående boring 27 er et sentraliseringsorgan 64 anordnet i forlengelsen 61 og innrettet for å definere en sentral passasje 66 med et øvre, aksialt innrettet parti samvirkende anordnet for å sentrere det øvre endeparti av det opptagbare legemet 53 i verktøylegemet 14. Den sentrale passasje 66 er videre utstyrt med et nedre, nedad skrånende parti 65 som avleder det midtre parti av det opptagbare legemet 53 til siden av boringen 27 slik at det nedre parti av det opptagbare organ kan holdes løst i en sideveies forskjøvet, langsgående passasje 68 som strekker seg langs en side av forlengelsesorganet 69 og er innrettet med kildekammer-boringen 47 i det midtre legemet 28. Av figur 2 ser man følgelig at selv om de to forbundne passasjene 66 og 68 samvirker for korrekt å posisjonere kildene 55 og 58 i legemet 14 på grunn av fleksibiliteten til det langstrakte legemet 53 og bøyningene av overgangspartiene til de to passasjene, kan det langstrakte legemet lett fjernes fra apparat-legemet. I samsvar med forholdene med den foreliggende oppfinnelse, vil man derfor innse at fjerning av strålingskildene 55 og 58 kan utføres selektivt ved å senke en passende kabel-gripeanordning (ikke vist), gjennom borestrengen 11 og videre inn i den øvre ende av legemet 14 inntil gripeanordningen er fast koblet til den oppragende fiskehalsen 54. Fjerning av den nedre og øvre kilden 55 og 58 vil bli utført uten at det er nødvendig å koble fra noen elektriske forbindelser. Selv om fjerningen av kildene 55 og 58 vil gjøre radioaktivitets-loggeanordningen 24 inoperativ, vil likevel apparatet 15 være funksjonsdyktig slik at det kan fortsette å frembringe de andre målingene som er uavhengige av strålingskildene 55 og 58.

Så lenge strålings-kildene 55 og 58 er posisjonert inne i apparatet 10 ifølge oppfinnelsen, vil radioaktivitets-loggeanordningen 24 være operativ for å tilveiebringe suksessive signaler som er representative for formasjonsdensiteten og porøsiteten til grunnformasjonene 18 som er blitt gjennomtrengt av borkronen 16. Skulle derimot apparatet 15 eller den nedre del av borestrengen 11 sette seg fast i et borehull, kan det opptagbare legeme 53 lett fjernes fra apparatet 10 og føres tilbake til overflaten som en sikkerhets-foranstaltning før det gjøres forsøk på å gjenvinne verktøyet. Selv om det opptagbare legeme 53 vanligvis vil være på plass inne i legemet 14 inne i en boreoperasjon, vil det på lignende måte være en enkel måte å fjerne det opptagbare legeme fra apparatet 10 som en forholdsregel uten å påvirke den etter-følgende drift av apparatet 15 for å oppnå en eller flere målinger som er uavhengige av strålingskildene, slik som de som er vist ved 55 og 58. Hvis man følgelig har grunn til å tro at borkronen 16 er i ferd med å bore seg inn i et formasjonsavsnitt hvor det er fare for at verktøyet kan kile seg fast, kan boreoperasjonen stansen lenge nok til at kabel-gripeanordningen kan senkes ned gjennom borestrengen 11 og kobles til fiskehalsen 54 på det opptagbare legemet 53. Straks kildene 55 og 58 er sikkert tilbakeført til overflaten, kan boringen av borehullet 17 gjenopptas mens apparatet 15 fortsatt drives for å måle de andre tilstandene nede i hullet som ikke krever potensielt farlige kjemiske radioaktive kilder.

Det vises så til figur 3a hvor et tverrsnitt av apparatet ved posisjonen til nøytronkilden 58, er illustrert. Som man ser er kilden 58 posisjonert på apparatets akse ved hjelp av et bæreorgan 64. Organet 64 er konsentrisk montert midt i forlengelsesorganet 61 og tillater den nedadrettede boreslam-strømming å passere omkring kilden 58.

Et tverrsnitt av apparatet ved posisjonen til en av detektorgruppene i nøytron-porøsitetsdelen av loggeanordningen 24 er vist på figur 3b. Selv om bare detektoren lengst borte fra kilden er vist på figur 3b, vil man forstå at et lignende detektorarrangement kan være tilveiebrakt også ved nærposisjonen. Detektoroppstillingen 60 består fortrinnsvis av totalt tolv detektorer av hvilke seks er av en type og seks er av en annen type. Spesielt kan detektorene 60' omfatte parallell-koblede helium 3-detektorer som er følsomme for nøytroner, mens detektorene 60'' kan omfatte parallell-koblede Geiger-Mueller-rør som er følsomme for gammastråler frembrakt ved vekselvirkningen mellom termiske nøytroner og formasjonskjernene og vektrør-materialene. For å redusere detektorenes reaksjon på sekundærstråling som stammer fra hendelser som inntreffer i borefluidet inne i apparatet, er en sylindrisk termisk nøytron og gammastråle-absorbator 33 anbrakt på innsiden av detektorgruppen mellom detektorene og det nedadstrømmende borefluidum i passasjen 29. Absorbatoren 33 kan omfatte et tynt lag av kadmium eller bor-10.

Detektorene 60' og 60'' kan med fordel være anordnet i grupper på tre detektorer av samme slag: He 3-detektorgruppene alternerer med GM-detektorgruppene. På denne måten har hver gruppe ved et spesielt øyeblikk større følsomhet for den vinkelmessige seksjon av formasjonen som hovedsakelig er utfor gruppen. Det kan trekkes fordeler av denne vinkelmessige følsomheten når det gjelder å generere signalene fra disse detektorene som en funksjon av rotasjonsvinkel for å muliggjøre deteksjon av asimutale variasjoner i formasjonens egenskaper.

Informasjon i tillegg til en indikasjon på porøsiteten, kan utledes fra He 3- og GM-detektorene. Det er kjent at en sterkt absorbator av termiske nøytroner, slik som klor, vil redusere populasjonen av termiske nøytroner og dermed He-3-signalet mens den forsterker antallet av innfangnings-gammastråler for derved å bevirke en økning av signalet fra GM-rørene. Dermed kan disse to signalene kombineres som en indikator på klor i formasjonen.

Innføring av He 3-detektorer i loggeanordningen er ikke uten vanskeligheter. Store akselerasjoner eller sjokk som påføres en slik detektor, har en tendens til å frembringe et interfererende signal eller mirkofonstøy. Heldig gjennomføring av et densitetsapparat for vurdering av en formasjon under boring med helium 3-detektorer, krever minimalisering eller eliminering av denne interferensen. Minst to forholdsregler er derfor foreslått for å møte dette problemet. He-3-detektorer er vanligvis koblet for å påtrykke en høy spenning på en midtre leder mens det ytre huset blir holdt på jordpotensialet. Et slikt arrangement krever at kondensatorer opprettholder potensialdifferansen mellom disse to elementene. Dessverre har slike kondensatorer en tendens til å frembringe mikrofonstøy ved store akselerasjoner. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen foreslås det å eliminere denne kilden til mikrofonstøy ved å invertere det vanlige arrangement og jorde den sentrale leder mens huset holdes på en høy negativ spenning. Dette muliggjør eliminering av de støyproduserende kondensatorene, men medfører det krav at yttersiden av He-3-rørene da må skjermes elektrisk fra resten av apparatet. En annen forholdsregel som er blitt implementert i den foretrukne utførelsesform, er å detektere opptredenen av mikrofonstøy slik at de påvirkede data kan forkastes. En rekke fremgangsmåter til å detektere opptredenen av slik støy, er foreslått, idet den foretrukne fremgangsmåte er å tilveiebringe et akselerometer 69 som er følsomt for akselerasjoner. Et akselerasjonsnivå eller en terskel kan bestemmes over hvilken uakseptable nivåer av mikrofonstøy blir generert av He-3-detektorene. Et slikt akselerometer er ønskelig fordi det krever lite fysisk rom. Mens tester i felten vil måtte utføres som bekreftelse, blir det ventet at akselerasjoner mindre enn 100 gs ikke vil frembringe interfererende mikrofonstøy, mens akselerasjoner større enn 250 gs vil frembringe mikrofonstøy av en slik

størrlse at dataene vil måtte forkastes.

Som et alternativ til et akselerometer, kan det hvis plassen tillater det, benyttes en He-3-detektor med en redusert potensialdifferanse anbrakt mellom den midtre lederen eller det ytre huset, eller som ikke har noen indre helium 3-gass. En slik passiv detektor ville ikke være så følsom for nøytroner, men ville generere et mikrofonsignal maken til det i de aktive detektorene, idet et slikt signal er nyttig når det gjelder å detektere opptredenen av mikrofonstøy-frembringende akselerasjoner og muliggjøre selektiv utelukkelse eller forkastelse av de dataene som er påvirket av denne. Som et siste fysisk alternativ kan en aktiv He-3-detektor enten være skjermet eller posisjonert slik at ingen nøytronfluks av særlig betydning ventes å bli sett av detektoren. Dermed vil det normale nøytronfrembrakte utgangs-signal fra en slik detektor være null, og et aktuelt signal ville indikere støy.

Mens fysiske forholdsregler for å ta seg av mikrofonstøyen er blitt diskutert ovenfor, kan det også være mulig i det minste delvis å ta seg av støyen ved å bruke signalet fra GM-detektorene (som er frie for slik støy) som hjelp til enten detektrere og/eller eliminere mikrofonstøy-virkningene fra He-3-signalet. Mens GM-detektorens følsomhet er betydelig mindre enn følsomheten til He-3-detektorene, kan man likevel være i stand til å identifisere signalehendelser, slik som spisser eller topper (i utgangssignalene fra He-3-detektorene som mangler i GM-detektorutgangene og som bare kan skyldes opptreden av mikrofonstøy He-3-detektorene. Således kan signalet fra GM-rørene brukes i en signalbehandlingsprossess som en glattefunksjon til å glatte signalet fra He-3-detektorene for å eliminere slike støyhen-delser. Denne løsningen har dne fordel at alle data blir brukt i motsetning til å forkaste de påvirkende data hvor mokrofonstøy blir detektert.

I nærheten av gammastrålekilden 55 i loggeanordningen 24 som er vist på figur 2, kan det være tilveiebrakt en ytterligere gammastråle-detektoranordning 70 i en slik posisjon og skjermet slik at hovedsakelig alle de gammastråler som detekteres, ankommer til detektoranordningen 70 bare etter å ha passert gjennom strømningspassasjen 29 som er fylt med borefluidum. Detektoranordningen 70 kan være anbrakt tvers over strømningspassasjen 29 i forhold til gammastråle-kilden 55 som illustrert, eller den kan være anbrakt på samme side av passasjen 29 som kilden 55, men adskilt fra denne med skjerming på den side av detektoren som vender bort fra passasjen. Resultatet av denne plasseringen er at gamamstråler som når detektoranordningen 70, blir dempet av borefluidet i passasjen 29 slik at utgangssignalet fra detektoren indikerer densiteten og den fotoelektriske absorbsjonskoeffisienten til borefluidet. Detektoranordningen 7 0 omfatter fortrinnsvis et par GM-detektorer, en filtert for å diskriminere mot lavenergi-gammastråler og den annen ufiltert. Et slikt arrangement tillater bestemmelse av dempningseffekter som skyldes både borefluidum-densitet og fotoelektrisk absorbsjon (P.E.).

Kjennskap til gammastråledempning forårsaket av borefluidet er ønskelig når det gjelder å frembringe en forbedret densitetsbestemmelse av formasjonen ved hjelp av gamma-teknikk som er bedre kompensert for avstands- eller uthulings-effekter. Ved å foreta en korreksjon for borefluidum-dempningen blir differansen mellom formasjons-densiteten beregnet fra fjerndetektoren 31 og den som er beregnet fra nærdetektoren 30, tilveiebrakt. Denne differansen er funksjonsmessig avhengig av et inkrement, som bør adderes til den tetthet som bestemmes fra fjerndetektoren, og som kan bestemmes fra en familie med empirisk bestemte kurver. Hvert medlem kan tilskrives et borefluidum som har forskjellig gammastråle-absorbsjonsegenskap på grunn av borefluidum-tetthet og fotoelektrisk absorbsjon. Kjennskap til tettheten og den fotoelektriske absorbsjons-koeffisienten til borefluidet er derfor nødvendig for å foreta en viktig korreksjon av den bestemte formasjons-densiteten.

En annen korreksjon av densitetsbestemmelsen er ofte på sin plass. Som kjent blir densiteten utledet fra deteksjonen av gammastråler som er blitt Compton-spredt av elektroner i formasjonen. Enhver annen gammastråle-kilde enn de som stammer fra kilden 55 i radioaktivitets-loggeanordningen 24, vil gi misvisende resultater. Det er også velkjent at forskjellige geologiske formasjoner er naturlig radioaktive (spesielt skifere), og produserer naturlig gammastråling. Denne bakgrunnsstålingen interfererer med densitetsmålingen som diskutert ovenfor. For å løse dette problemet, blir det her foreslått å tilveiebringe anordninger for å identifisere den naturlige bakgrunnsdel av gammastråle-signaler som detekteres av detektorene 30 og 31 og foreta korreksjoner på denne identifiserte bakgrunnsstråling. Før denne ytterligere korreksjonen beskrives, er det på sin plass med en kort beskrivelse av deteksjonssystemene til gammastråle-detektorene 30 og 31.

På grunn av dens relative nærhet til gammastråle-kilden 55 er nærdetektoren 30 utsatt for en overflødig gammastråle-tellehastighet. Denne er faktisk så stor at den naturlige bakgrunns-gammastråling som stammer fra formasjonen, ikke forårsaker noen betydelige bakgrunnsproblemer. Nærdetektoren 30 er derfor utstyrt med en liten cesium 137 mono-energetisk kalibreringskilde som utsender kalibrerings-gammastråler ved 662 keV. Det detekterte spektrum kan inndeles i ethvert antall hensiktsmessige vinduer for spektralanalyse på konvensjonell måte. I den foretrukne utførelsesform blir for eksempel følgende energivinduer tilveiebrakt. 50-100 keV, 100-150 keV, 150-300 keV, et par 60 keV-vinduer som spenner over kalibreringsenergien på 662 keV, og et 60 keV-vindu over kalibreringsvinduene for bestemmelse av detektoroppløsningen. Som kjent fra kabel-loggeteknikker er 40-80 keV-vinduet nyttig når det gjelder å bestemme fotoelektriske absorbsjonseffekter som er litologi-avhengige, og vinduet 150-3 00 keV er nyttig når det gjelder å bestemme formasjonens densitet.

Den fjerntliggende gammastråle-detektoren 31 (Nal-scintillasjonskrystall koblet til en fotomultiplikator) er derimot langt nok borte fra kilden 55 til at naturlig bakgrunnsstråling fra formasjonen ventes å forårsake en telleverdi-komponent som det er best å fjerne for å oppnå en densitetsbestemmelse med høy kvalitet. For denne ganmmastråle-detektoren er det tilveiebrakt en liten americiummono-energetisk radioaktiv kilde i nærheten av detektoren 31 for å frembringe mono-energetiske gammastråler ved en lav, 60 keV-energi for forsterkningsstabilisering av fjerndetektoren. Anordninger for å foreta en spektralanalyse av det detekterte gammastråle-signal, er tilveiebrakt. Slike spektralanalyser for fjerndetektoren 31 kan fortrinnsvis også tilveiebringe en rekke energivinduer som følger: et par små vinduer som omgir stabiliseringstoppen på 60 keV for forsterkningsstabilisering, et tetthetsvindu ved 150-300 keV og et 400-800 keV-vindu hvis funksjon vil bli beskrevet nedenfor. Som kjent blir forsterkningsstabilisering utført ved å kjenne energien fra de monoenergetiske gammastråler som stammer fra stabiliseringskildene, identifisere den tilsvarende topp på det detekterte spektrum og regulere forsterkningen til detektorelektronikken inntil posisjonen av den detekterte toppen passer med den kjente energien til stabiliseringskilden.

Stabiliseringskilden som er tilveiebrakt med fjerndetektoren 31, utsender gammastråler med relativt lave energier slik at man kan være sikker på at ingen del av spekteret over vedkommende verdi skyldes stabiliseringskilden. Den nedre terskelen (400 keV) til 400-800 keV-vinduet er etablert med kjennskap til at i dette vinduet er det lite, om noe, bidrag som skyldes comptonspredte gammastråler. Følgelig kan det med sikkerhet sies at alle gammastråler som detekteres med energier over en terskel på 400 keV eller i 400-800 keV-vinduet stammer fra naturlig radioaktiv desintegrasjon i formasjonen og omfatter uønsket bakgrunnsstråling. Dermed kan et bakgrunnssignal bestemmes fra deteksjonen av gammastråler med energier over terskelen på 400 keV, mens densitetssignalet for formasjonen blir utledet fra gammastråler med energier innenfor energivinduet 150-300 keV. Bakgrunnssignalet blir så brukt til å korrigere densitets-signalet for hovedsakelig å eliminere virkningene av bakgrunnsstråling på densitets-signalet. For eksempel blir en empirisk bestemt faktor multiplisert med bakgrunnssignalet og så subtrahert fra telleverdien til densitetssignalet som er utledet fra energivinduet 150-300 keV for å tilveiebringe en forbedret densitets-telleverdi som deretter kombineres på kjent måte med 150-300 keV-signalet som er utledet fra nærdetektoren 30, for å frembringe en indikasjon på formasjonsdensiteten.

I mange tilfeller vil det nukleære FEWD-loggeapparatet være innbefattet i en borestreng med et undersøkelsesapparat som innbefatter magnetometere og akselerometere for å bestemme helning og azimut av borestrengen. Magnetometerne i slike undersøkelsesapparater reagerer på magnetfelter som kan frembringes av deler av borestrengen som er laget av magnetisk materiale. I noen tilfeller er det derfor ønskelig å lage vektrøret og loggeanordningen 24 av ikke-magnetisk materiale. I testlogger er det dessverre blitt observert at visse vanlig brukte ikke-magnetiske vektrør innfører en ytterligere inter-ferens i de målinger som foretas av gammastråle-detektorene 60''. Nøytroner som er blitt termalisert av formasjonen kan vekselvirke med materialer i det ikke magnetiske vektrøret i tillegg til aktiveringen av formasjonen, kan spesielt forårsake aktivering av vektrøret. De aktiverte kjerner i vektrøret, spesielt elementet mangan, desintegrerer med en karakteristisk halveringstid for å frembringe desintegrasjons-gammastråler. Slike aktiverings-gammastråler blir detektert ved hjelp av gammastråledektektorene 60'' og øker derfor detektorenes telleverdi på samme måte som uønsket bakgrunnsstråling, som, med mindre de kompenseres for, forårsaker at porøsitetsbestemmelsen fra gammastråle-detektorene blir feilaktig lav. Denne uønskede bakgrunnsstråling avhenger av den forutgående eksponering av vektrøret for en termisk nøytronfluks. Til tross for den konstante høyenergi-nøytronfluksen fra den kjemiske kilden 58, er den termiske nøytronfluksen som vektrøret utsettes for, en funksjon av porøsiteten til formasjonen og borehullsmiljøet siden populasjonen av termiske nøytroner som forårsaker aktiveringen, er avhengig av formasjonens evne til å termalisere de høyenergi-nøytroner som produseres av kilden.

Det er blitt utviklet en kompensasjonsteknikk som korrigerer porøsitetsbestemmelsen ut fra innfangnings-gammastrålingen for aktiverings-bakgrunnsstråling. I denne forbindelse benyttes det trekk ved apparatet at både nøytrondetektorene 60' og gammastråle-detektorene 60'' er anordnet i samme avstand fra kilden 58. Spesielt er de termiske nøytron-detektorene av helium 3-typen hovedsakelig ufølsomme for gammastråler slik at deres utgang er en registrering av den nøyaktige termiske nøytronfluks som gir størrelsen av den bakgrunnsstråling fra aktiverings-gammastråler som interfererer med porøsitetsbestemmelsen ved hjelp av innfangnings-gammastråling.

Aktiverings-bakgrunnsstråling som skal subtraheres fra telleverdi-signalet målt ved hjelp av detektorene 60', kan bestemmes fra den følgende korreksjonsalgoritme, der aktiverings-bakgrunnsstrålingen er en funksjon av integralet av den termiske nøytronfluks detektert ved hjelp av detektorene 60':

hvor C<ACT> = aktiverings-telleverdien,

At = akkumulerings-tidsintervallet,

C^ n = nøytron-hastigheten i tidsintervall i,

<X>jjjj <=> Mn-56 desintegrasjons-konstanten, og

a,b = empirisk bestemte konstanter.

Selv om bare en enkelt utførelsesform av foreliggende oppfinnelse og en metode til praktisering av oppfinnelsen er illustrert og beskrevet i det foregående, er det klart at forskjellige endringer og modifikasjoner kan foretas uten å avvike fra de bredere prinsipper ved oppfinnelsen, og formålet med de vedføyde krav er derfor å dekke alle slike endringer og modifikasjoner som faller innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (12)

1. Radiometrisk loggeapparat (10) for undersøkelse av egenskaper ved grunnformasjoner som omgir et borehull, mens borehullet bores, omfattende et rørformet vektrør (14) innrettet for tilkobling til en borestreng (11) og innrettet for å tillate gjennomstrømning av bore-fluidum, samt en strålingsdetektor (30, 31, 59, 60, 70) og en kilde (55, 58) for nukleær stråling, karakterisert ved at kilden (55, 58) er anbrakt inne i vektrøret (14) slik at den kan nås gjennom og fjernes fra den øvre ende av vektrøret (14), og ved at apparatet videre omfatter et system for å detektere og fjerne virkninger av bakgrunnseffekter som ikke skyldes den forma-sjonsegenskap som undersøkes ved hjelp av loggeapparatet (10).

2. Loggeapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at systemet for detektering og fjerning av bakgrunnseffekter omfatter et system for detektering av opptreden av mikrofonstøy i strålingsdetektoren (59, 60) og for å forkaste signalene fra strålingsdetektoren (59, 60) når mikrofonstøy detekteres.

3. Loggeapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at deteksjonssystemet for mikrofonstøy omfatter et akselerometer (69) for deteksjon av opptreden av akselerasjoner større enn en forut bestemt terskel, hvilke akselerasjoner frembringer mikrofonstøy i strålingsdetektoren (59, 60).

4. Loggeapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at deteksjonssystemet for mikrofonstøy omfatter en helium 3-detektor (60') anbrakt i apparatet (10) slik at hovedsakelig ingen nøytroner fra kilden (55, 58) detekteres av denne helium 3-detektoren (60').

5. Loggeapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at deteksjonssystemet for mikrofonstøy omfatter en helium 3-detektor (60') som ikke er forbundet med sin vanlige høyspenningskilde.

6.. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at deteksjonssystemet for mikrofonstøy omfatter en helium 3-detektor (60') med sin midtleder koblet til jord og sin omkrets koblet til en høy negativ spenning, og ved at det omfatter isolasjon mot høy elektrisk spenning omkring helium 3-detektoren.

7. Loggeapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter første og andre scintillasjonsdetektorer (30, 31) for deteksjon av gammastråling og eksterne anordninger (39, 40) for å utelukke fluidum i forbindelse med disse, idet anordningene (39, 40) for å utelukke fluidum omfatter vinduer som er transparente for gammastråler for å tillate gammastråler å passere gjennom anordningene (39, 49) og inn i detektorene (30, 31).

8. Loggeapparat ifølge krav 7, karakterisert ved et gammastrålings-detektorsystem (70) anbrakt inne i vektrøret (14) tvers over en indre passasje (29) for borefluidum i forhold til kilden (55, 58), for deteksjon av gammastråler etter at de har passert gjennom borefluidet.

9. Loggeapparat ifølge krav 8, karakterisert ved at gammastrålings-detektorsystemet (70) for deteksjon av gammastråler etter at de har passert gjennom borefluidet, omfatter et system for å bestemme den fotoelektriske absorbsjonskoeffisient og densiteten av borefluidum som strømmer gjennom det indre (29) av det rørformede legeme (14).

10. Loggeapparat ifølge krav 7, karakterisert ved at systemet for å detektere og fjerne bakgrunnseffekter videre omfatter et system koblet til den av gammastrålingsdetektorene (31) som er anbrakt lengst fra strålingskilden (55, 58) for å sammenligne energien av detekterte gammastråler med en energiterskel i området 350-400 keV og for å telle som bakgrunnsstråling, bare de gammastråler hvis energi overstiger nevnte terskel, idet den av gammastrålingsdetektorene (31) som ligger lengst borte omfatter en gammastråle-stabiliseringskilde som utsender gammastråler med lavere energi enn nevnte terskel.

11. Loggeapparat ifølge krav 7, karakterisert ved et system som reagerer på den av gammastrålingsdetektorene (30) som er anbrakt nærmest strålingskilden (55, 58) for å utlede et energi-spektrum for gammastrålingen fra hvilket en fotoelektrisk absorbsjonskoeffisient kan utledes, idet den gammastrålingsdetektoren (30) som er anbrakt nærmest strålingskilden (55, 58) omfatter en monoenergetisk stabiliseringskilde som produserer gammastråler i et energiområde over 300 keV.

12. Loggeapparat ifølge krav 7, karakterisert ved et system for å generere et signal som indikerer gammastråler som stammer fra nøytron-aktivering av apparatet (10), og for å generere et signal som indikerer formasjonsporøsitet korrigert for virkningene av nevnte aktivering.