NO174728B - Fremgangsmaate og apparat for broennlogging - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår radioaktivitets-loggeapparater for å bestemme naturen til fluida i formasjoner gjennom hvilke et brønnhull blir boret. Mer spesielt angår oppfinnelsen bestemmelse av hydrokarbon-metning (eller dets korrelativ, vann-metning) i formasjoner nær et brønnhull ved radioaktivitets-logging. Enda mer spesielt angår oppfinnelsen uelastisk gammastråle-spektrumslogging i en formasjon, med korreksjon for gammastråler fra borehull-fluida.

Et viktig mål med brønnlogging er å etablere hvilken del av pore-rommet som inneholder hydrokarboner. Tre fremgangsmåter for å gjøre det er utviklet i tidligere kjent teknikk. Fremgangsmåter basert på elektrisk ledningsevne og termisk nøytron-desintegrasjon måler vann-metningen Sw, og forskjellen SQ = 1 -Swer da metningen av alle andre væsker og gasser (uttrykket Sc, eller "olje"-metning vil heretter bli brukt som henvisning, ikke bare til flytende hydrokarboner, men også til gassformige hydrokarboner). Både elektrisk logging og nøytronlogging avhenger av at det er salter oppløst i vannet, og av den grunn er de mindre effektive i ferskvann enn i saltvann.

På grunn av at hydrokarboner inneholder karbon og vann inneholder oksygen, har man utviklet apparater for å detektere karbon og oksygen i andre elementer ved hjelp av en loggesonde. Når et høyenergisk ("raskt") nøytron blir spredt uelastisk fra karbon, blir det emittert en 4,44 MeV gammastråle; når et nøytron blir spredt fra oksygen, blir det emittert en 6,1 MeV gammastråle. Derfor kan loggeapparater som teller antallet av 4,4 MeV gammastråler og antallet 6,1 MeV gammastråler og bestemmer forholdet mellom dem under ideelle forhold blir brukt til å måle forholdet mellom karbon og oksygen i formasjonen. Slike målinger er kjent i teknikken som karbon/oksygen eller ganske enkelt C/O-målinger, eller C/O-logger. Dessuten kan et kalsium/silisium-forhold også oppnås. Sammenligning av de to forholdene tillater brukeren å skille karbon i kalsiumkarbonater fra karbon i hydrokarboner.

I forede brønnhull, hvor saltinnholdet i vannet er ukjent, er meget lavt eller har vært endret ved produksjon med vanninnsprøyting, er C/O-målingen det eneste alternativ til ledningsevne- og nøytrondesintegrasjons-metodene.

Under feltforhold kan imidlertid brønnhullet inneholde hydrokarboner (i form av olje og gass) og vann. Følgelig blir C/O-målinger i formasjonen kontaminert eller "korrumpert" med gammastråler som kommer fra karbon- og oksygenatomer i borehull-fluida. I tillegg inneholder leire fra visse jordformasjoner karbonatomer. Slik kontaminasjon av dataene for et uelastisk gammastrålespektrum, og dermed av S0-bestemmelsen, kan bli eliminert hvis porøsitet, litologi, borehull-konfigurasjon og hydrokarbon-innhold i borehull-fluidene er nøyaktig kjent.

Visse egenskaper som porøsitet og litologi i formasjonen, samt borehullets konfigurasjon, kan være kjent som funksjon av en foret brønns dybde. Men C/O-logging har vært meget følsom overfor usikkerheter om borehullets olje/vann-blanding. Av denne grunn har C/O-loggingsmålinger i forede, produserende brønner krevet at brønnen blir stengt slik at borehull-fluidkomponentene kan bli bedre kjent. Selv med stengte brønner er imidlertid ikke innholdet av borehull-fluida alltid godt nok kjent.

Fra US patent nr. 3,849,646 i navnet McKinley vises en fremgangsmåte for å skjelne og bestemme kvaliteten av områder med kull og oljeskifer i undergrunnsformasjoner. Av patentet fremgår en fremgangsmåte hvor det benyttes bare en detektor, og fremgangsmåten er derfor i og for seg ikke egnet for å skjelne mellom borehulls- og formasjonssignaler. Det benyttes en svært grov metode for å bestemme bidragene fra karbon og oksygen. De relative bidragene fra karbon og oksygen uttrykkes ikke ved å benytte en spektral representasjon av gammastråle-responsen for karbon og oksygen.

Fra US patent nr. 4,380,701 i navnet Smith er kjent et apparat for samtidig deteksjon av silisium og oksygen i jordformasjoner i nærheten av et fluidumsfylt borehull. Smith detekterer riktignok elementer i en jordformasjon ved bruk av noen trinn som ligner på trinnene i foreliggende oppfinnelse, men Smith's teknikk er utviklet for samtidig deteksjon av bare oksygen og silisium. Foreliggende oppfinnelse detekterer karbon og oksygen. Smith benytter også doble detektorer, men av en grunn som er forskjellig fra grunnen i foreliggende oppfinnelse.

US patent nr. 4,507,554 utstedt 26. mars 1985 til Hertzog og Nelligan beskriver en radioaktivitets loggingsmetode med hvilken en pulset nøytronkilde og en enkelt detektor bestående av et scintillasjonskrystall og et fotomultiplikatorrør blir brukt til å detektere spektra av signaler som er resultatet av en nøytronpuls. Et uelastisk spektrum, et tidlig innfanget spektrum og et senere innfanget spektrum blir målt. De tidlig og sent innfangne spektra blir sammenlignet for å utlede en representasjon av den spektrale sammensetning av borehullets innhold. De uelastiske spektra som har gammastråletelling av borehull- og formasjonsfluida og matrise, blir korrigert ved bruk av de ønskede spektrum av borehull-innholdet.

US patent nr. 4,645,926 utstedt 24. februar 1987 til Randall beskriver et radioaktivitet-loggesystem og apparat med en pulset nøytronkilde samt en nær detektor og en fjern detektor. Tellingsdata blir oppsamlet over et antall diskrete intervaller som dekker hele intervallet under og mellom utbruddene fra nøytronkilden, for å oppnå både de uelastiske og innfangne deler av de detekterte gammastråler. Et eksempel på bruken av den uelastiske delen av spekteret er å generere parameteret som er meget følsomme for endringer i borehullet, på grunn av den grunne dybde av undersøkelser som er tilgjengelig fra den uelastiske stråling. De borehullstilstander som fremgår fra slike parametere, er de som angår endringer i borehullets geometri. Et forhold av total telling av uelastiske gammastråler fra nærdetektoren blir brukt som en indikator av endringer i borehullet for å diagnostisere uregelmessigheter i systemet og som en indikator for borehullets virkning på andre parametere.

Mens teknologien i de ovenfor beskrevne patenter representerer anstrengelser for å avansere radioaktivitets-loggingsteknikken, gjenstår det et behov for en fremgangsmåte og apparat ved hvilken oljemetningen SQi en formasjon kan bestemmes nøyaktig, gjennom C/O-loggingsteknikk med rettelse for korrumperende gammastråler, for ukjente mengder av hydrokarboner i borehullet. Følgelig er det identifisert flere objekter i den foreliggende oppfinnelse.

Et primærformål med oppfinnelsen er å frembringe nær- og fjern-detektorer i et C/O-loggingssystem ved hvilke karbon- og oksygenbestemmelser fra spektra som måles ved begge detektorene kan kombineres for å frembringe en representasjon av oljemetning i formasjonen, korrigert for gammastråler produsert av karbon- og oksygen-atomer i borehullet.

Et annet formål ved oppfinnelsen er samtidig å bestemme karbon- og oksygen-konsentrasjoner fra uelastiske spektra fra fjern- og nærdetektorenes respons og raske nøytronpulser i et radioaktivitets loggingssystem.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en skjermingsstruktur for å forbedre nærdetektorens følsomhet for gammastråler generert i borehullet.

Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er å frembringe en skjermingsstruktur for å nedsette fjerndetektorens følsomhet for gammastråler generert i borehullet, og forbedre mottagelsen av gammastråler fra formasjonen.

De formål som er identifisert ovenfor, samt andre fordeler og trekk ved oppfinnelsen, er inkorporert i en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme hydrokarbon-metningen i en formasjon gjennomskåret av et brønnhull i hvilket en loggesonde innrettet for bevegelse inne i borehullet er utstyrt med en pulset nøytronkilde samt nær- og fjern-detektorer .

Oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patent-kravene.

Detektorene er scintillasjonskrystall/fotomultiplikator-enheter. Spektral-elektronikk-utstyr er anordnet for å frembringe signaler fra målte elektriske spektra fra både nær-og fjern-detektorene. Standard nær- og fjern-spektra for postulerte bestanddeler blir brukt til å bestemme, fra nær- og fjern-spektra, signaler som representerer karbon og oksygen som målt fra hver detektor. De målte karbon- og oksygenrepresentasjoner for nærdetektorene og karbon- og oksygen-representasjonene fra fjerndetektoren blir kombinert i en forut bestemt borehull/formasjons-følsomhets-matrise for å generere et signal som representerer formasjonens SQkorrigert for borehulls-virkninger.

For å øke nærdetektorens følsomhet for borehull-gammastråler er det anordnet skjerming og orientering av nærdetektoren i sonden for å forbedre nærdetektorens mottagelse av gammastråler som kommer fra borehullet. Fjerndetektorens følsomhet for gammastråler i borehullet er redusert ved skjerming og orientering av fjerndetektoren i sonden, samtidig som dens mottagelse av gammastråler fra formasjonen blir forbedret.

Formål, fordeler og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått ved henvisning til tegningene, hvor like tall indikerer like deler, og som viser en illustrerende utførelse av oppfinnelsen, hvor: Fig. 1 viser en skjematisk illustrasjon av en versjon med gjennomgående rør for et brønnloggingsverktøy i et brønnhull, i forbindelse med overflate-instrumenter som omfatter en datamaskin; Fig. 2 viser en skjematisk illustrasjon av en person med større diameter rør for et brønnloggingsverktøy ifølge oppfinnelsen, og viser videre den anordning med hvilket verktøyet kan bli eksentrert mot brønnens foringsrør etter at verktøyet har nådd en dybde nedenfor rørets bunn; Fig. 3 illustrerer tidspunkter for nøytron-serier og telle-kortet som blir brukt for målinger ifølge oppf innelsen; Fig. 4 viser en illustrasjon av gammastråle-tellerspektra oppnådd ved nær- og fjern-detektorer i verktøyet nede i borehullet; Fig. 5 viser en illustrasjon av forut bestemte postulerte bestanddels-spektra for nær- og fjern-detektorene i borehull-verktøyet, og illustrerer antagelsene for kombinering av nær- og fjern-detektorenes utganger; Fig. 6 viser et funksjons-blokkdiagram som illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; Fig. 7 viser et funksjons-blokkdiagram som illustrerer elektronikken for styring og data-oppsamling for borehulls-akseleratoren samt nær- og fjern-detektorene; Fig. 8 illustrerer en skjermings-anordning ved hvilken en nærdetektor i et verktøy med liten diameter kan gjøres mer følsom for gammastråler generert i borehullet; Fig. 9A og 9B viser i snitt en bakskjermings-anordning ved hvilken en nærdetektor i et verktøy med større diameter kan gjøres mer følsom for gammastråler generert i borehullet; Fig. 10A og 10B illustrerer i snitt en alternativ bakskjermingsanordning i hvilken en nærdetektor i et verktøy med større diameter kan skjermes mot formasjons-gammastråler mens den samtidig øker følsomheten for gammastråler generert i borehullet; Fig. 11 illustrerer i snitt en annen alternativ skjermings-anordning ved hvilken en nærdetektor for et verktøy med større diameter kan bli skjermet symmetrisk; Fig. 12A og 12B illustrerer i snitt en alternativ bakskjermings-anordning ved hvilken et verktøy med liten diameter kan bli utstyrt med en ytre hylse for å skjerme en fjern detektor mot gammastråler generert i borehullet mens den tillater mottagelse av gammastråler fra formasjonen; og Fig. 13A, 13B og 13C illustrerer en annen alternativ skjermings-anordning ved hvilken både nær- og fjern-detektoren blir skjermet i motsatte retninger.

Det henvises først til figur 1, som illustrerer skjematisk en loggesonde 10 i et brønnhull 12 under loggingsoperasjoner. Sonden 10 omfatter et hus 16 i form av en sylindrisk hylse, som for bruk i et produksjonsrør med liten diameter, kan ha en ytre diameter på 42,9 mm. Skjønt den ikke er illustrert på figur 1, kan sonden 10 med liten diameter også ha en eksenteranordning, lik den som er vist på figur 2, for å tvinge verktøyet mot foringshullet nedenfor enden på røret 14. Akselerator eller pulser nøytronkilde 8 er montert i sonden, men nærdetektor 2 0 og fjerndetektor 20 montert longitudinalt (aksielt) overfor akseleratoren 18, med økende aksielle avstander. Elektronikkutstyr24for oppsamling, styring og telemetri er vist skjematisk og skal beskrives i mer detalj nedenfor. Elektronikkutstyret 24 tjener til å styre tidskontrollen for sender-syklene for nøytron-akseleratoren 18, tidskontroll for detektorportene for nær- og fjerndetektorene 20, 22 og telemetri-tellingstakten og andre data via kabel 26 og telemetrikretsen 28 til overflateinstrumentene 3 0 som omfatter datamaskinen 31. Datamaskinen 31 mottar gammastråle-spektrumsdata fra nær- og fjerndektektorene 20, 22 og behandler og kombinerer dem ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte for å frembringe et signal som representerer formasjonens hydrokarbon-metting SQ(heretter kalt olje-metning). Signalet kan registreres som en funksjon av dybde på registreringsapparatet 32 sammen med et signal som representerer prosenten av olje i borehull-væsken Cb. Vann-metningen Swkan også blir registrert.

Den skjematiske illustrasjon på figur 1 viser anvendelse av oppfinnelsen gjennom røret 14 i brønnhullet 12 som typisk er foret med et stål foringsrør 13 og sementert (ikke vist) på plass gjennom formasjonene 8. Brønnhodet 27 på jordoverflaten er forbundet med røret 14. Blokk-hjulet 29 som er vist skjematisk styrer bevegelsen til sonden 10 gjennom røret 14. Sondens dybde inne i borehullet 12 er målt ved kodene forbundet med blokken 29 som vist ved strekede linjer 33 og 34 fra blokken 29 til datamaskinen 30 og registrérings-apparatet 32.

Figur 2 illustrerer en alternativ sonde 10' anbrakt i et brønnhull 12' som kan være et åpent hull, men som oftere vil være et foret hull nedenfor et produksjonsrør som illustrert. Sonden 10' omfatter en eksenteranordning så som en buefjær 36 som tvinger huset 14' mot veggen i foringsrøret eller brønn-hullet. Rørsonden 10' lik rørsonden 10 på figur 1, har en nøytron-akselerator 18' og progressivt adskilte nær- og fjern-detektorer 20', 22'. Den utvendige diameter av sonden 10' er fortrinnsvis 50,8 mm. Fremgangsmåten for behandling av nære og fjerne uelastiske spektraldata er beskrevet først, fulgt av en beskrivelse av systemet og apparatet for utføring av fremgangsmåten.

Som skal diskuteres i mer detalj angående utførelse av apparatet på figur 1, blir akseleratoren operert til å frembringe en serie av raske nøytroner periodisk som vist på figur 3. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen, går det ut 20 mikrosekunders nøytronserier med 100 mikrosekunders syklustid. Porten A, i hovedsak samtidig med nøytronseriene, blir brukt til å detektere uelastiske gammastråler som produseres av de hurtige nøytroner, mens andre porter B og C som vist på figur 3, kan bli brukt til å detektere gammastråler som blir produsert når nøytronenes hastighet avtar på grunn av termisk energi, og blir fanget av elementenes kjerner.

Figur 4 viser uelastiske energispektra for gammastråle-tellinger som detektert av nær- og fjern-detektorene 20 og 24 gjennom port A av den gjentatte ferie-deteksjonssyklus. De uelastiske energispektra og innfangede spektra fra portene B og C, blir oppnådd ved akkumulering av portenes telling pr. kanal signaler fra nær- og fjern-detektorene i en periode som er lang nok til å gi et statistisk tilfredsstillende spektrum, for eksempel i området 20 sekunder for tidssekvensen på figur 3. Dette blir gjort under styring av overflate-instrumentene 30 for utgangsspektra som vist for eksempel på figur 4. Overflateinstrumentene 30 blir så tilbakestilt til 0, og nye kanal-tellingsdata for spektra i en ny dybde i borehullet 12 blir akkumulert.

To gammastråle-tellerfunksjoner, g(e)nær og<g>(<E>)<f>jern blir oppnådd ved hver dybde i borehullet for sonden 16 fra overflate-instrumentene 30 etter mottak av gammastråle-telling og pulshøyde-informasjon fra kretsen 14. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter bestemmelse, for hver detektor som blir målt, mengden av elementer i formasjonen og borehullet fra et sammensatt spektrum bestående av veiede standardspektra for de postulerte bestanddeler til å omfatte formasjonen og borehullet.

Som beskrevet i US patent 3,531,064 utstedt 21. juli 1970 til Moran og Tittman, vektene av standardspektra som gir best tilpasning for det sammensatte spektrum, representerer de relative proporsjoner av bestanddeler i formasjonen og borehullet. Ved riktig valg av standarder, kan proporsjonene for de interessante bestanddeler, så som karbon, oksygen, silisium, kalsium, jern o.s.v. blir oppnådd.

100 mikrosekunder repetisjonstakt som illustrert på figur 3 er satt høyt for å forbedre den statistiske nøyaktighet for de uelastisk spredende gammastråle-spektra. Men nært adskilte nøytronserier har den ulempe at bakgrunns-gammastråler, i dette tilfellet et resultat av for det meste termiske innfangningsreaksjoner mellom nøytroner fra formasjonens bestanddeler og nøytroner fra en eller flere tidligere serier, vil være til stede under deteksjonsperioden for de uelastisk spredende gammastråler. Slike fangede gammastråler vil selvfølgelig bli følt av nær- og fjern-detektorene, og hvis det ikke blir kompensert for, vil de ha en tendens til å forringe spektrene for uelastisk spredende gammastråler.

Tellingene som blir detektert av nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 i spektralporten B på figur 3 kan blir brukt i henhold til hva man har lært fra US patent 4,232,220 til å korrigere de uelastiske spektrene som detekterer i port A for innfangede bakgrunns-gammastråler. Ifølge US patent nr. 4,232,220, utstedt i navnet Russel C. Hertzog, og tildelt assignaten for denne oppfinnelsen og søknaden, kan bakgrunns-spektra både nær- og fjern-spektra bli trukket fra de uelastiske spektra som bli detektert i port A, hvilket resulterer i noe uelastiske spektra som er korrigert for bakgrunns-effekter. US patent 4,232,220 er inkludert her for sin utgreiing av korrigerende uelastiske spektra med spektra som er utledet fra porter, umiddelbart etter nøytronserien.

Alternativt kan tellingene som detekteres av nærdetektoren 2 0 og fjerndetektoren 22 i spektralport C på figur 3 bli brukt i henhold til teknikken fra US patent 4,317,993 for å korrigere de uelastiske spektra som er detektert i port A for innfangede bakgrunn-gammastråler. Ifølge US patent 4,317,993, utstedt i navnene Russel C. Hertzog og William B. Nelligan og tilkjent assignaten for denne oppfinnelse og søknad, blir en port i likhet med port C på figur 3 brukt for å detektere gammastråle-spektra produsert av termisk nøytron-innfanging fra den foregående nøytron-serie. Slike spektra blir brukt til å frembringe standard bakgrunn-spektra, ett for nærdetektoren og det andre for fjerndetektoren, for bruk i Moran-analysen av det uelastisk spredende gammastråle-spektrum, som beskrevet nedenfor. Alternativt kan de detekterte innfangede gammastråle-spektra først bli foranalysert ved sammenligning med sammensatte spektra av bestanddeler, postulert til å ha bidratt til de detekterte innfangende spektra, for å bestemme hvilke bestanddeler har bidratt vesentlig til det innfangede spektrum. Standardspektra for slike bestanddeler som bidrar betydningsfullt til gammastrålene, kan så bli brukt som standard-spektra for analyse av det uelastisk spredende gammastråle-spektrum. US patent nr. 4,317,993 er tatt med her for utredningen av korrigerende uelastiske spektra med gammastråle-spektra utledet fra porter så som port C på figur 3.

Standardspektrene som er illustrert ved eksempel på figur

5 er bestemt i laboratoriet, med et virkelig verktøy som skal brukes under feltforhold, men i et test-borehull med kjente karakteristika. Visse parametere kan varieres: for eksempel litologien i formasjonen kan varieres ved å gjøre test-formasjonen av sandstein (Hovedsakelig silisium-dioksyd) eller kalkstein (hovedsakelig kalsiumkarbonat). Porøsiteten i formasjonen kan varieres såvel som borehullets størrelse, samt foringsrørets størrelse, samt foringsrørets størrelse og vekt. Ved å teste slike test-borehull under laboratorieforhold, kan de målte standarder for nær- og fjern-detektorene bli utviklet og lagret som tabeller i hukommelsen til datamaskinen 31. Følgelig har datamaskinen 31 lagret i sin hukommelse et antall standard-spektra: fin(E), jif(<E>) som representerer nær- og fjern-detektorene. Subskriptet "i" angår det i. målte standard-spektrum lagret i hukommelsen til datamaskinen 31. Subskriptet "n" angår spekteret for nærdetektoren; og subskriptet "f" angår fjerndetektor-spektrene. Hvert spektrumsett er valgt for analyse med målte tellertakt-spektra, for å tilpasses hva som er kjent om brønnen som blir logget i felten.

Ved bruk av fremgangsmåtene ifølge Morans US patent 3,521,064 finner man de relative mengder av karbon og oksygen som målt fra nærdetektoren Cn, On og de relative mengder av karbon og oksygen som målt fra fjerndetektoren, Cf, 0f. Moran-patentet er tatt med her for denne fremgangsmåten. Etter Moran-metoden, blir en minste kvadrat-analyse utført for å bestemme Cn, 0n fra g(E)n-data, og fin(E) standard. Cf og Of blir bestemt fra g(E)f-data og Fif(E)-standard. Analysen blir utført ved hver loggings-dybde av loggesonden 16 i borehullet 12.

Deretter blir karbon- og oksygen-bestemmelsene for nær-og fjern-detektorene kombinert for å bestemme oljemetningen i formasjonen. Dette blir gjort ved å anta at det totale av karbon og oksygen målt som indikert ovenfor er lik summen av karbon- og oksygenutgang fra stenmatrisen i formasjonen, pore-romfluidet og borehull-fluidet:

Subskriptene i ligningene (1) og (2) står for henholdsvis målt, matrise, porerom og borehull. Ligningene (1) og (2) kan uttrykkes som en funksjon av SQ(oljemetning i formasjonen, eller prosent av olje i porerommet) og Cb (prosent olje i borehullet):

Koeffisientene a, { i, 6, r],fj, og v kan bestemmes under laboratorieforhold ved å ta fire målinger under de samme forhold, unntatt at man varierer S0og Cb. Forholdene i et 254 mm borehull, et 178 mm -231b foringssrør i en 33 p.u. sandstens-formasjon kan for eksempel bli etablert, og C og 0 fra nær- og fjern-detektorene målt med loggingsverktøy som skal brukes i felten. Tabellen nedenfor illustrerer målingene:

Disse fire målingene med tre ukjente er for nær og fjern karbon og oksygen. Siden ligningene (3) og (4) er bestemt ovenfor, kan koeffisientene a, /3, 6, r\, \ l og v for både nær-og fjern-målingene løses ved bruk av konvensjonell minste kvadrat-fremgangsmåte.

Deretter utformes et karbon/oksygen-forhold for hver av nær- og fjern-detektorene:

Etter at<C>meas n, 0meas n,<C>meas f, og<0>meas f, samt koeffisientene a, ( 3, S, r), ju og v er lagret i tabeller i datamaskinen31, brukes ligningene (5) og (6) til å regne ut SQog c •

Ved hver dybde i borehullet, blir et signal som representerer oljemetningen SQog vannmetningen Sw= 1 - SD, og prosent olje i borehullet Cb, registrert på registreringsapparatet 32 som illustrert på figurene 1 og 6. Figur 6 illustrerer behandlingstrinnet som beskrevet ovenfor hvor datamaskinen 31 blir matet ved hver dybde ved de uelastiske spektrums-data for nær- og fjern-detektorene gn(Ek), gf(Ek), hvor Ek representerer pulshøyden for energi ved vindu nr. k. Datamaskinen blir matet med valg av forhold, slik at en av n forholdstabeller blir valgt. Hver forholds-tabell omfatter standard spektra og parametrene a, jS, S,77, ju og v som forut bestemt for måleverktøyet med kunnskap om borehullets strørrelse, foringsrørets vekt, formasjonens porøsitet o.s.v. Når forholdstabellen er bestemt, utføres trinnene som beskrevet ovenfor og vist på figur 6, for å produsere signalene SD(x), Cb(x) og Sw(x).

Bestemmelse av formasjon- og/ eller borehull- desintegrasions tidskonstant t

Apparatet på figurene 1 og 2 kan brukes, med en endring av repetisjons-syklusen som beskrevet ovenfor, for å bestemme fra innfanget gammastråle-tellingstakt for porter i likhet med portene b og c på figur 3, formasjonens og borehullets desintegrasjonstidskonstant t og dens korrelativ 2. Den foretrukne fremgangsmåte for å måle formasjonens t og borehullets t er beskrevet i US patent 4,721,853 utstedt til P. Wraight, tilkjent søkeren i denne søknad. Det nevnte patent er inkludert her som referanse for slik målingsteknikk. Med andre ord kan apparatene på figur 1 og 2, med programendringer for datamaskinen 31, også bli brukt til å bestemme formasjonens t og borehullets r på etterfølgende loggingsturer i borehullet, og dermed eliminere kostnadene for å fremskaffe et separat verktøy for slike målinger. Beskrivelse av blokk- diaqram for borehulls- komponenter og elektroniske kretser.

Figur 7 illustrerer et blokk-diagram av kretsene som brukes til kraftforsyning og styring av nøytron-akseleratoren 18, som kraftforsyning og styring av oppsamlingen av datastråle-tellingsdata fra nær- og fjern-detektorene 20 og 22, og for telemetri-overføring av data frem og tilbake til overflate-instrumentene 30 (figur 1). Et sonde-telemetrisystem 42 gir toveis digital tidskontroll og datasignaler, og via kabelen 26 til overflate-telemetrienheten 28. Elektrisk kraft til sonden er også fremskaffet via kabelen 26 til sonde-telemetrisystemet 42. Digital verktøy-buss 40 fører styrings- og datasignaler, mens strømbussen 44 fører elektrisk strøm til oppsamlings-strømforsyningen 46 og til akselerator-strømforsyningen 48. Bussene 50, 52 og 54 skaffer strøm til oppsamlings-styringselektronikken 56, fjerndetektoren 22 og nærdetektoren 20. Bussene 58 og 60 bringer strøm til nøytron-akseleratoren 18 og akselerator styringskretsen 62. Tidskontroll for akselerator-styringskretsen 62 styrt over linjen 64 fra oppsamlings-styringskretsen 56 til akselerator-styringskretsen 62.

Gammastråle-tellingsdata fra nærdetektoren 20 og fjern-detektoren 22 blir overført til oppsamlings-styringselektronikken 56 via databussen 66. En grensesnittkrets 68 gir toveis datatransmisjon mellom digital verktøy-buss 40 og oppsamlings-styringskretsen 56. En grensesnittkrets 70 gir toveis datatransmisjon mellom digitalverktøy-bussen 40 og akselerator-styringskretsen 62. Beskrivelse av akselerator og detektorer.

Den foretrukne nøytronakselerator eller pulset nøytronkilde 18 innrettet til å generere diskrete pulser av raske nøytroner, for eksempel 14 MeV, og en egnet type vil være den som er beskrevet i mer detalj i US patent nr. 2,991,364, utstedt 4. juli 1961 til C. Goodman, og US patentnr. 3,456,512 utstedt 8. desember 1970 til A.H. Frentorp, som begge er tatt med her som referanse.

Nærdetektoren 20 og fjerndetetektoren 22 omfatter fortrinnsvis hver en enhet av et scintillasjons-krystall optisk koplet til et fotomultiplikator-rør. Det foretrukne krystall for detektoren som ble brukt i denne oppfinnelsen er laget av GSO, et forkortet navn for materialet gadoliniumortosilikat dopet med serium. Et slikt krystall gir fordelaktige driftskarakteristika, omfattende forholdsvis høy deteksjonseffektivitet og energioppløsning, og evne til å operere i et borehullmiljø uten spesiell beskyttelse mot forurensning eller temperatur-effekter. Et slikt krystall er beskrevet i detalj i en samtidig patentsøknad nr. 149,953 av 2. februar 1988 for Borehole Gamma Ray Spectroscopy av Jeffrey S. Schweitzer m.fl., inngitt av samme søker som i herværende søknad.

Fotorøret som skal brukes med nær- og fjerndetektor-enhetene kan være kommersielt tilgjengelige rør solgt av slike firmaer som EMR, Inc. og RCA. RCA 8575 fotorør er foretrukket for 50,8 mm konfigurasjonen i sonde 14 ' som illustrert på figur 10. EMR 74IN fotorør er foretrukket for 42,8 mm utførelsen i sonde 14.

Beskrivelse av kilde/ detektor skiermingsanordning.

Som beskrevet ovenfor under henvisning til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det viktig å korrigere for uelastiske gammastråler som utstråles fra borehullet når man søker et nøyaktig mål for formasjonens SQ. Det er spesielt så når olje/vann-forholdet i brønnhullets fluida ikke er nøyaktig kjent når en produserende brønn skal logges, og det er viktig ikke å stenge den av eller å stoppe produksjonen.

Derfor frembringer denne oppfinnelsen, som beskrevet ovenfor, to detektorer, begge for måling av karbon/oksygen-nivået. Nærdetektoren, på grunn av sin nærhet til akseleratoren, er mer følsom for karbon-genererte uelastiske gammastråler fra hydrokarbon-molekyler i borehullet. Figur 8 viser geometrien for nøytronakseleratoren 18 og nærdetektoren 20, omfattende et scintillasjons-krystall 22 og fotomultiplikator-rør 74. Nøytroner som er produsert av akseleratoren 18 går gjennom fluidene i brønnhullet 12 og inn i formasjonen 8. Forholdsvis flere uelastiske gammastråler fra karbon- og oksygen-atomer generert i borehullet når det nære scintillasjonskrystallet 72 på grunn av den sylindriske geometri av borehullet og skjermen 890 som er plassert mellom akseleratoren 18 og nærkrystallet 72. Omvendt, forholdsvis flere uelastiske gammastråler fra karbon- og oksygenatomer generert i formasjonen når frem til fjern-scintillasjonskrystallet (ikke vist på figur 8). Disse fakta danner basisen for de to detektor-fremgangsmåtene for å bestemme formasjonens SQog borehullets Cb som beskrevet ovenfor, hvor nær- og fjern-bestemmelser for karbon og oksygen blir kombinert for å bestemme Sckorrigert for borehullets karbon- og oksygenatomer, og Cb korrigert for formasjonens karbon- og oksygenatomer.

Følgelig er det ønskelig å anordne skjermings-geometrier ved hvilke nærdetektoren kan gjøres mer følsom for uelastiske karbon/oksygen-genererte gammastråler fra borehullet. Figur 8 viser en enkelt skjerm 80 plassert mellom akseleratoren 18 og scintillasjonskrystallet 72 for å gjøre nærdetektoren 20 forholdsvis mer følsom for borehullets karbon-oksygen uelastiske gammastråler. Skjermen 80 på figur 8 er spesielt egnet for et 42,8 mm verktøy fordi det ikke er tilstrekkelig rom for bak-skjermingsanordninger (beskrevet nedenfor) for nærdetektoren 20 og fjerndetektoren 22 på grunn av begrensningene av størrelsen på fotomultiplikatorrøret 74. Skjermen på figur 8 er en sylinderformet blokk med en konisk form vendt mot krystallet 72. Den koniske formen på enden 81 av skjermen 80 tillater forholdsvis mer borehull-gammastråler å nå krystallet 72 enn om enden 81 hadde vært flat på toppen.

Det er viktig at skjermen 80 er aksielt tykk nok til å hindre at nøytroner, som vist ved 78, når direkte til krystallet 72. Hva dette angår kunne skjermen plasseres så når som mulig til den nedre ende på krystallet 72. Man har for eksempel funnet at det er gunstig å plassere den øverste ende 81 innen 2 0 mm av den nedre ende på krystallet. Diameteren på den sylindriske del av skjermen 80 bør være så stor som mulig for å skjerme så mange gammastråler som mulig. Det er fordelaktig at skjermens diameter fyller hele den innvendige diamter av huset 16. Den aksielle lengde av skjermen 80 bør være omkring 178 mm for å stoppe gjennomgående nøytroner, så som 78, før de når detektoren 20. Sonden 16 med 42,8 mm diameter på figur 8 kan brukes i produksjonsrøret 14. Større verktøy, for eksempel 63,5 mm i diameter, skjønt det ikke kan brukes i anvendelser gjennom rør, kan bli tvunget mot stål-foringsrørets vegg ved en eksenteranordning, så som den illustrerte bue-fjær 36 på figur 2. Følgelig er en bakskjermingsanordning fordelaktig for å gjøre nærdetektoren mer følsom for borehull-gamamstråler og mindre følsom for formasjons-gammastråler. Figurene 9A og 9B illustrerer en slik anordning.

Huset 16 blir tvunget mot en vegg i foringsrøret 13 i brønnhullet 12. Enheten av krystallet 72 og fotorøret 74 er montert ovenfor akseleratoren 18 med dens lengdeakse parallell med, men forskjøvet fra husets lengdeakse 94. En longitudinal kant av fotorørets 74, som fortrinnsvis har en ytre diameter som er mindre enn den indre diameter av huset, er umiddelbart nær en innvendig longitudinal kant 88 av huset 16. Resten av rommet mellom det utvendige av fotorøret 90 og det innvendige av huset16, kalt bakrommet, er fylt med et skjermende materiale, så som tungmetall. Slik skjerming, henvist ved referansetallet 88, tjener til å skjerme fotorøret 74 og krystallet fra gammstråler fra formasjonen 8. Bakskjermen 88 er fortrinnsvis integrert med den nedre skjermdel 84 og overgansgsskjerm-delen 86. Den integrerte skjerm, fortrinnsvis konstruert av tungmetall-materiale, omfattende bakskjermdelen 88, overgangsdelen 86 og den nedre skjermdel 86, er henvist ved referansetallet 82. Den nedre skjerm-del 84 tjener en lignende funksjon som hovedlegemet av skjermen 80 på figur 8. den skjermer detektoren 72 og fotorøret 74 fra direkte nøytroner fra akseleratoren 18. Den mellomliggende del 86 har en skrå overflate 96 som vender mot borehullet, fra den nedre skjermdel 84 til bakskjerm-delen 88, og tjener til å tillate et større antall gammastråler produsert i brønnhullet 12 og nå krystallet 72. Følgelig tjener skjermen 82 til å maksimalisere følsomheten av krystallet 72 for gammastråler som kommer fra brønnhullet, mens den samtidig minimaliserer dets følsomhet for gammastråler som kommer fra formasjonen.

Figur 10A er en alternativ anordning for bakskjerming av nærdetektoren, omfattende krystallet 72 og fotorøret 74. Anordningen på figur 10A, spesielt innrettet for en 63,5 mm verktøy med en eksenteranordning (ikke vist), har nærdetektor-krystallet 72 og fotorøret montert koaksialt inne i huset 16. Fjerndetektoren, omfattende krystallet 100 og fotorøret 102, er koaksialt montert i en større avstand fra akseleratoren 18 enn nærdetektoren. Skjermen 104 omfatter en bakskjermdel 110 som i hovedsak fyller rommet mellom den utvendige diameter av fotorøret 74 og den innvendige diameter av huset 16. Den nedre skjermdel 106 skjermer krystallet 72 fra direkte nøytroner fra akseleratoren 18. Den første mellomliggende skjermdel 108 er integrert med den nedre skjermdel 106, og har en skrånet flate 114 som vender mot borehullet 12. En annen mellomliggende del 109 er integrert med den første mellomliggende del 108 og bakskjermdelen 110. Figur 10B, et snitt gjennom linjen 10B-10B sett nedover, illustrerer at man har en betydelig bue av isolerende materialer vendt mot veggen i foringsrøret 12 og formasjonen 8, og et vinklet utsnitt 116 vendt mot borehullet 12. En topphette 112 er anbrakt på toppen av bakskjermsdelen 110.

Med denne anordningen av figur 10A, er nærdetektoren gjort mer følsom for gammastråler-produksjon inne i brønnhullet 12 på grunn av den skrånende front 114 og utsnittet 116 i deres respektive av skjermen 104, og mindre følsomme for formasjons-gammastråler på grunn av bakskjermsdelen 109 og 110. Fjerndetektor-krystallet 100 er mer følsomt for formasjons-gammastråler på grunn av sin nærhet til veggen i foringsrøret 13, og er mindre følsomt for brønnhull-gamamstråler på grunn av sin større avstand fra akseleratoren 18.

Figur 11 illustrerer en alternativ skjermingsanordning i likhet med den på figur 10A, men omfatter en sylinderformet åpning 75 mellom dne nedre skjermdel 106 og bakskjermsdelen

110 og topphetten 112. Sonden på figur 11 kunne med fordel benyttes hvor sondehuset 16 er sentrert inne i borehullet 12. Figurene 12A og 12B illustrerer en annen bakskjermings-anordning ved hvilket 42,8 mm sonden på figur 8 kan bli brukt, ikke sentrert i en brønn, men eksentrisk i brønnhullet 12. En bakskjermingshylse 120 er plassert rundt en longitudinal del av huset 16 som man kan se på figur 12B, et tverrsnitt langs linjen 12B-12B på figur 12A sett nedover. Hylsen 120 er utformet av et sylindrisk formet skjermingsmateriale så som tungmetall, med en longitudinal utboring 122 parallelt med skjermens lengdeakse. Huset 16 er så plassert inne i utboringen 120 slik at en longitudinal kant (den øvre del av hvilken er avbildet med henvisningstall 124 på figur 12B) vender mot veggen av foringsrøret 13 nær formasjonen 8. Den longitudinale utstrekning av hylsen 12 0 strekker seg fra den nedre del av nær-fotorøret 74, forbi fjern-krystallet 100 til et punkt omtrent på midten av det øvre fotorør 102. En sylinderformet skjerm 126 av tungmetall er plassert over fotorøret 74 og nedenfor fjernkrystallet 100. Bakskjermen 120 fungerer til å gjøre det øvre krystall mindre følsomt for uelastiske gammastråler fra borehullet, mens skjermen 80, som forklart ovenfor med henvisning til figur 8, gjør nærkrystallet 72 mer følsomt for uelastiske gammastråler fra borehullet. Figurene 13A, 13B og 13C illustrerer en alternativ skjermingsanordning hvor både nærdetektoren (krystall 12, fotorør 74) og fjerndetektoren (krystall 100, fotorør 102) er bakskjermet. Figur 13A viser også plassering av forforsterkerkretsene 140, 142 ovenfor nær-fotorøret 74 og fjern-fotorøret 102. Bakskjermen for nærkrystallet 72 og fotorøret 74 har lignende konstruksjon som på figur 10A og 10B, med unntagelse av at den øvre del 148 av den nedre skjermdel 146 er rettvinklet vendt mot bunnen av krystallet 72. Den mellomliggende del 152 av skjermen har et utsnitt 150 som er fjernet fra den i en bue som vender mot borehullet 12. Den mellomliggende del152 har en lignende konstruksjon som bakskjermsdelen 110 på figur 10A.

Bakskjerm-delen 156 som ligger rundt fjernkrystallet 100 og fjern-fotorøret 102 er utformet av en sylindrisk blokk av et skjermende materiale, fortrinnsvis tungmetall, som har en utboring 160 med en akse som er forskjøvet fra aksen i huset 16 hvor den er plassert. Aksen for utboringen 160 er anbrakt i hovedsak 180° fra den retning i hvilket utsnitt-segmentet 150 i skjermdelen 152 vender. Fotorøret 102 og krystallet 100 er plassert i utboringen 160 slik at krystallet 100 er nær brønnhullveggen 13, og mottar formasjons-gammastråler uten skjerming. På borehull-siden av fjernkrystallet 100, vil skjermen i hovedsak hindre borehull-gammastråler fra å nå krystallet 100. Den mellomliggende del 162 av skjermen nedenfor krystallet 100 har ehskråning 162' som skrår oppover fra bunnen til toppen, slik at den ytterligere letter mottagelse av formasjons-gammastråler til fjernkrystallet 100.

Følgelig gir skjermanordningen på figur 13A øket følsomhet av nærkrystallet 72 for uelastiske gammastråler fra borehullet, mens den reduserer følsomheten for uelastiske gammastråler fra formasjonen. Den øker også følsomheten av fjernkrystallet 100 for uelastiske gammastråler fra formasjonen mens den reduserer følsomheten for uelastiske gammastråler fra borehullet.

Stål-foringsrøret 13 som forer brønnhullet 12 kan bli magnetisert før eller under klareringen av en brønn. Fotorørene som illustrert på figurene 8 til 13 kan bli uheldig påvirket av magnetfelter fra foringsrøret gjennom hvilken sonden 16 beveger seg. Derfor kan verktøyet på figur 13A videre omfatte magnetskjermer 164 og 168 (ikke vist på figurene 13) for å beskytte fotorørene 102 og 74 mot magnetfelter indusert fra foringsrøret. Innvendige skjermer 164 og 168 er fortrinnsvis fabrikkert av et materiale som har høy magnetisk permeabilitet, så som AD-MU-80, tilgjengelig fra Advance Magnetics Inc av Rochester, Indiana, U.S.A. Skjermen 164 og 168 er i hovedsak metallsylindre, lukket med topp- og bunn-endene, som ligger rundt henholdsvis fotorøret 102/krystallet 100 og fotorøret 74/krystall 72. Utvendig skjerm 170, fortrinnsvis fabrikkert av et materiale med høy magnetisk metning, så som mykt stål, er plassert inne i sondehuset 116for å ligge rundt de innvendige skjermede fotorør 102/krystall 100 og fotorør 74/krystall 72. Skjermen 170 er en metallsylinder, lukket ved begge ender. Skjermene 168, 164 og 170 gir magnetisk isolasjon fra borehullmiljø, men er i hovedsak gjennomtrengelige for gammastråler.

I en videre forbedring av den foreliggende oppfinnelse, er fotorøret og krystallet i henholdsvis nær- og fjerndetektoren pakket i en bor-skjerm (ikke vist) for å hindre påvirkning av termiske og epitermiske nøytroner i krystallet, og dermed redusere støy og forbedre signal/støy-forholdet. Skjermen er fortrinnsvis laget av et teflonbånd impregnert med bor og viklet rundt henholdsvis fotorøret og krystallet. Viklingen for krystallet kan med fordel være impregnert med anriket bord, d.v.s. bord 10. En blyplate eller bånd kan være viklet rundt krystallet i nærdetektoren for å diskriminere mot gammastråler med lav energiterskel, for ytterligere å forbedre signal/støy-forholdet i detektorutgangen i det interessante energi-området. For å forenkle illustrasjonene er ikke blyplaten vist på figurene.

Forskjellige forbedringer og modifikasjoner til de oven-nevnte utførelser ligger innenfor oppfinnelsens omfang, hvilket omfang er definert bare i kravene.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for å bestemme hydrokarbon-metningen SQi en formasjon gjennomskåret av et borehull, hvilken fremgangsmåte omfatter de følgende trinn: bestråling av formasjonen med en puls av hurtige nøytroner fra en kilde (18) i borehullet; detektering av uelastiske gammastråle-spektrumsignaler med en nær detektor (20) i forhold til kilden, som reaksjon på gammastråler frembrakt under uelastiske kjernereaksjoner mellom de hurtige nøytroner og materialer i borehullet og formasjonen; og generering fra den nære detektor (20) av et første signal som representerer de uelastiske gammastråler som stråler ut fra borehullet og formasjonen; karakterisert vedat det fra en fjern detektor (22) anbrakt i større avstand fra kilden enn nevnte nære detektor (20) og innrettet for å detektere tilsvarende spektrumsignaler som nevnte nære detektor (2 0), genereres et andre signal som representerer de uelastiske gammastråler som stråler ut fra borehullet og formasjonen; det nevnte første signal sammenlignes med et sammensatt uelastisk spektrum som består av spektra av postulerte komponenter, for å frembringe et første estimat av formasjonens bestanddeler; det nevnte andre signal sammenlignes med et sammensatt uelastisk spektrum som består av spektra av postulerte komponenter, for å frembringe et andre estimat av formasjonens bestanddeler; og ut fra det første og det andre estimat bestemmes hydrokarbon-metningen S0.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedden omfatter de ytterligere trinn at representasjoner av nevnte nære og fjerne uelastiske gammastråle-spektrumsignaler henholdsvis sammenlignes med forutbestemte modell-representasjoner av borehullet og formasjonen; og en representasjon av hydrokarbon-metningen SQ<1><ro>rma~sjonen frembringes, hovedsakelig korrigert for gammastråler frembrakt av de nevnte kjernereaksjoner mellom de hurtige nøytroner og materialer i borehullet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat de nevnte trinn gjentas ved forskjellige dybder i borehullet, og et signal som er proporsjonalt med den nevnte representasjon av hydrokarbon-metningen S0i formasjonen, registreres som funksjon av borehulls-dybde.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat et signal Swproporsjonalt med 1-S0frembringes og registreres som funksjon av borehulls-dybde.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2-4.karakterisert vedat den videre omfatter det trinn å bestemme en egenskap ved innholdet i borehullet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, for ytterligere å bestemme prosentdelen av hydrokarboner (Cb) i materialer i borehullet,karakterisert vedved at den omfatter de ytterligere trinn at representasjoner av de nevnte nære og fjerne uelastiske gammastråle-spektrumsignaler henholdsvis sammenlignes med forutbestemte modellrepresentasjoner av borehullet og formasjonen; og en representasjon av den nevnte prosentdel hydrokarboner (Cb) frembringes, hovedsakelig korrigert for gammastråler frembrakt av de nevnte kjernereaksjoner mellom de hurtige nøytroner og formasjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat de nevnte trinn gjentas ved forskjellige dybder i borehullet, og et signal som er proporsjonalt med den nevnte representasjon av prosentdelen hydrokarboner (Cb) i materialer i borehullet, registreres som funksjon av borehulls-dybde.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter det tilleggstrinn at representasjonen av gammastråle-spektrumsignaler benyttes for å frembringe estimater (Cn/On) av mengder karbon og oksygen slik de er målt av den nære detektor, og estimater (Cf/Of) av mengder av karbon og oksygen målt av den fjerne detektor; og et borehulls-korrigert karbon-oksygenforhold for formasjonen bestemmes ved å kombinere de nevnte mengder i et forutbestemt forhold.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,.karakterisert vedat den videre omfatter det trinn at et formasjonskorrigert karbon-oksygenforhold for borehullet bestemmes ved å kombinere de nevnte estimater i et forutbestemt forhold.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert vedat de nevnte trinn gjentas ved forskjellige dybder i borehullet, og det borehulls-korrigerte karbon-oksygenforholdet registreres som funksjon av bor ehu 11 s -dy bden.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10,karakterisert vedat den videre omfatter de trinn at den nære detektor avskjermes slik at den primært er følsom for gammastråler som stråler ut fra borehullet; og den fjerne detektor avskjermes slik at den primært er følsom for gammastråler som stråler ut fra formasjonen.

12. Brønnloggingsapparat for å bestemme hydrokarbon-metningen (S0) for en formasjon som gjennomskjæres av et borehull, omfattende: et langstrakt hus i form av en hylse (16); en kilde (18) for hurtige nøytroner montert i hylsen (16) ; en nær-detektor (20) anbrakt i nevnte hylse (16) i en første langsgående avstand fra kilden (18) for å frembringe signaler som representerer gammastråler frembrakt under uelastiske kjernereaksjoner mellom de nevnte nøytroner og materialer rundt kilden; karakterisert veden fjern-detektor (22) anbrakt i nevnte hylse (16) i en andre langsgående avstand fra kilden (18), større enn nevnte første avstand, for å frembringe signaler som representerer gammastråler frembrakt under uelastiske kjernereaksjoner mellom de nevnte nøytroner og materialer rundt kilden; en anordning (31) som reagerer på signalene fra nær- og fjern-detektoren ved å generere et signal som representerer hydrokarbon-metningen (S0); og en anordning (80) for å forbedre den nære gammastråledetektorens (20) følsomhet for gammastråler frembrakt under de uelastiske kjernereaksjoner mellom de hurtige nøytroner og materialer i borehullet.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat den nære detektor (20) innbefatter en scintillasjonskrystall (72) og at den nevnte forbedringsanordning innbefatter en generelt sylindrisk gammastråle-skjerm (80) plassert mellom kilden og scintilla-sjonskrystallen, idet skjermen er formet som en avkortet kjegle (81) vendt mot krystallet.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert vedat nær-detektoren (20) er dekket med en bor-skjerm.

15. Apparat ifølge krav 13 eller 14,karakterisert vedat fjern-detektoren (22) er dekket med en bor-skjerm.

16. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat nær-detektoren (20) innbefatter en sylindrisk scintillasjonskrystall (72) og et sylindrisk fotomultiplikatorrør (74) som ligger an mot hverandre og har sine akser rettet inn med hverandre, idet krystallen er anbrakt mellom kilden og røret, og røret har en diameter som er mindre enn hylsens (16) diameter; og at den nevnte borehullsfølsomhet-forbedringsanordning innbefatter: en anordning for å montere krystallen og røret (72, 74) med den nevnte detektorakse parallell med, men forskjøvet i forhold til husets akse, slik at en utvendig langsgående kant på røret (74) faller sammen med en innvendig langsgående kant på hus-hylsen (16) og et bakrom tilveiebringes mellom utsiden av røret og innsiden av hylsen 16, og en gammastråle-skjerm som innbefatter en nedre sylindrisk del (84) anbrakt inne i hylsen (16) mellom krystallen og kilden, og en øvre bakskjerm-del (88) anbrakt i det nevnte bakrom.

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert vedat den nevnte bakskjerm-del (88) og den nedre sylindriske del (84) er forbundet i ett stykke ved en forbindelsesdel (86) med en nedover-skrånende overflate (96) fra den nevnte bakskjerm-del til den sylindriske del og som vender mot den utvendige, langsgående kanten, idet overflaten er anbrakt under krystallen.

18. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat nær-detektoren (20) innbefatter en sylindrisk scintillasjonskrystall (72) og et sylindrisk fotomultiplikatorrør (74) som ligger an mot hverandre og har sine akser innrettet med hverandre, hvor krystallen er anbrakt mellom kilden og røret, idet røret har en diameter som er mindre enn hylsens (16) diameter; krystallen og røret (72, 74) er montert koaksialt med hylsen (16) for å tilveiebringe et rom mellom utsiden av røret og innsiden av hylsen; og den nevnte borehullsfølsomhet-forbedringsanordning innbefatter en gammastråle-skjerm som omfatter: en nedre sylindrisk del (106) anbrakt inne i hylsen (16) mellom krystallen og kilden, en øvre bakskjerm-del (110) anbrakt i det nevnte rom, en hylsedel (109) som er forbundet med bakskjerm-delen (110) og som strekker seg langsgående til en posisjon under krystallen (72), idet hylsedelen har en vinklet åpning (116) med langsgående utstrekning i sin vegg, og en forbindelsesdel (108) mellom den nedre sylindriske del (106) og hylsedelen (109), med en nedover-skrånende overflate (114) fra bunnen av hylsedelen (109) til toppen av den sylindriske del (106), hvilken overflate vender i samme retning som den vinklede åpning (116) i hylsedelens (109) vegg, og overflaten (114) er anbrakt hovedsakelig under den vinklede åpning i hylsedel-veggen og under krystallen (72) .

19. Apparat ifølge krav 18, karakterisert vedat gammastråle-skjermen videre innbefatter en topphette-del (112) anbrakt over bakskjerm-delen (110) og over røret (74).

20. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat nær-detektoren (2 0) omfatter en sylindrisk scintillasjonskrystall (72) og et sylindrisk fotomultiplikatorrør (74). som ligger an mot hverandre og har sine akser innrettet med hverandre, idet krystallen er anbrakt mellom kilden og røret; krystallen og røret (72, 74) er montert koaksialt med hylsen, idet røret har en diameter som er mindre enn hylsens (16) diameter, slik at det tilveiebringes et rom mellom rørets utside og innsiden av hylsen; og borehullsfølsomhet-forbedringsanordningen omfatter en gammastråleskjerm som innbefatter: en nedre sylindrisk del (106) anbrakt inne i hylsen mellom krystallen (72) og kilden (18) , og en øvre bakskjerm-del (110) anbrakt i bakrommet, hvor bakskjermdelen (110) og den nedre sylindriske del (106) er adskilt av et langsgående rom som hovedsakelig tilsvarer den langsgående plassering av krystallen (72).

21. Apparat ifølge krav 20, karakterisert vedat det videre innbefatter en sylindrisk topphette-del (112) anbrakt over bakskjermdelen (110) og over røret (74).

22. Apparat ifølge et av kravene 12 til 21,karakterisert vedat det videre omfatter en anordning for å dempe borehullsfølsomheten, for å minske den fjerne gammastråledetektorens følsomhet for gammastråler frembrakt under de uelastiske kjernereaksjoner mellom de hurtige nøytroner og materialer i borehullet.

23. Apparat ifølge krav 22, karakterisert vedat nær-detektoren omfatter en nær scintillasjonskrystall (72) og et nært fotomultiplikatorrør (74) , at fjern-detektoren innbefatter en fjern scintillasjonskrystall (100) og et fjernt fotomultiplikatorrør (102) og dempningsanordningen for borehullsfølsomhet innbefatter en første gammastråleskjerm (120, 156) anbrakt inntil den fjerne scintillasjonskrystall (100) omkring utsiden av hylsen, idet den første skjerm (120, 156) strekker seg langsgående fra en posisjon under den fjerne krystall til en posisjon over den fjerne krystall, og den nevnte skjerm er gjennomsiktig for gammastråler gjennom et vinkelsegment av hylsens (16) periferi, og ugjennomsiktig for gammastråler rundt resten av hylsens periferi.

24. Apparat ifølge krav 23, karakterisert vedat dempningsanordningen for borehullsfølsomhet videre innbefatter en andre ugjennomsiktig gammastråle-skjerm (126, 162) med hovedsakelig sylindrisk form og med diameter hovedsakelig lik en innvendig diameter i hylsen (16), hvor den andre skjerm (126, 162) er anbrakt mellom det nære fotomultiplikatorrør (74) og den fjerne krystall (100).

25. Apparat ifølge krav 24, karakterisert vedat den første skjerm (120) strekker seg i langsgående retning fra en posisjon under den andre skjerm (126) til en posisjon over den fjerne krystall (100).

26. Apparat ifølge et av kravene 12 til 25,karakterisert vedat det videre omfatter en anordning for å redusere virkningen av magnetiske felter i borehullet på detektorene.

27. Apparat ifølge krav 26, karakterisert vedat anordningen for å redusere virkningen av magnetiske felter innbefatter en første sylinder av et materiale med høy magnetisk permeabilitet, som omgir hver detektor.

28. Apparat ifølge krav 27, karakterisert vedat anordningen for å redusere virkningen av magnetfelter videre innbefatter en