NO306358B1 - Verifisering- og stabiliseringsanordning for nöytronstrÕlingsdetektor av proporsjonaltellertypen tilpasset en brönnloggesonde - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører nukleære brønnloggingsteknikker hvor

en sonde blir senket ned i en brønn eller et borehull og hvor grunnformasjonene som omgir brønnen, blir bestrålt med nøytroner fra en nøytronkilde anordnet i sonden. Stråling som er et resultat av vekselvirkningen mellom atomer i formasjonen og de utsendte nøytroner, blir detektert og behandlet for å utlede informasjon om sammensetningen og/eller den fysiske strukturen til grunnformasjonen, eller borehullsfluidet, eller ringrommet som innbefatter foring og sement anordnet mellom borehullsveggen og formasjonen. Oppfinnelsen kan også anvendes på teknikker for logging under boring (vanligvis kalt LWD) hvor måleinnretninger som er anordnet nær bunnen av boresystemet i et borehull,

utfører målinger mens borehullet blir boret.

De nukleære brønnloggingsteknikkene som medfører bestråling av formasjonen med nøytroner, kan brytes ned i to kategorier avhengig av den detekterte stråling. I en første familie detekteres gammastråler som er et resultat av innfangningen, uelastiske eller aktiverings-reaksjoner mellom bestrålende nøytroner og formasjonens atomer. I den andre familien detekteres bestrålingsnøytronene etter at de har kollidert flere ganger med atomer i formasjonen. Foreliggende oppfinnelse vedrører den andre familien hvor sonden innbefatter en nøytronkilde og minst en nøytrondetektor, og hvor det fra de detekterte nøytroner blir generert "nøytronlogger".

Nøytronlogger blir hovedsakelig brukt for opptegning av porøse

formasjoner og bestemmelse av deres porøsitet. De reagerer hovedsakelig på hydrogenmengden i formasjonen. Nøytroner er elektrisk nøytrale partikler som hver har en masse omtrent identisk med massen til et hydrogenatom. Høyenergi (hurtige) nøytroner blir kontinuerlig utsendt fra en radioaktiv kilde i sonden. Disse nøytronene kolliderer med kjerner i formasjonsmaterialet på en måte som kan be-traktes som elastiske biljardball-kollisjoner. Med hver kollisjon mister nøytronet litt av sin energi. Den tapte energimengde pr. kollisjon avhenger av den relative massen til kjernen som nøytronet kolliderer med. De største energitap inntreffer når nøytronet treffer en kjerne med praktisk talt lik masse, dvs. en hydrogenkjerne. Kollisjoner med tunge kjerner bremser ikke nøytronet særlig meget. Bremsingen av nøytroner avhenger således stort sett av hydrogenmengden i formasjonen.

Innenfor noen få mikrosekunder er nøytronene blitt bremset av påfølgende kollisjoner til termiske hastigheter, svarende til energier på omkring 0,025 eV. De diffunderer så tilfeldig uten å miste mer energi, før de blir innfanget av kjernene til atomer slik som klor, hydrogen eller silisium. Innfangningskjemene blir intenst eksitert og utsender en gammastråle med høy energi ved innfangningen. Avhengig av type nøytroninstrument blir disse innfangnings-gammastrålene eller selve nøytronene detektert og telt ved hjelp av en detektor i sonden. Når hydrogenkonsentrasjonen i materialet som omgir nøytronkilden er stort, blir mesteparten av nøytronene bremset og innfanget innenfor en kort avstand fra kilden. Hvis derimot hydrogenkonsentrasjonen er liten, beveger nøytronene seg lenger bort fra kilden før de blir innfanget. Følgelig øker telleverdien ved detektoren for avtagende hydrogenkonsentrasjon og omvendt. Eksempler på slike loggesonder er beskrevet i US-patent nr. 3.509.343, 4.223.218 og 4.926.044 som alle tilhører eieren av foreliggende søknad og som herved medtas som referanse. Nøytrondetektorer er hovedsakelig av den såkalte proporsjonale type som inneholder ioniserbar gass slik som f.eks. helium-3 (He3). He3-detektorer er eksemplifisert i US-patent nr. 3.240.971 eller 3.102.198, eller i artikkelen "Recent Improvements in Helium-3 Solid State Neutron Spectrometry", av T.R.Jeter og M.C.Kennison, IEEE Transactionss on Nuclear Science, februar 1967, volum NS-14, nr. 1, sidene 422-427, eller i en bok av G.F. Knoll, "Radiation Detection and Measurement", annen utgave, 1989, sidene 494-496. Alle de ovennevnte dokumenter er herved medtatt som referanse.

De ovennevnte nukleære loggesondene medfører to problemer.

For det første, siden en nøytrondetektor har hovedsakelig ingen bakgrunnstellinger, avgir den ingen signaler ved fravær av nøytronkilden til sonden. Dette resulterer i en ugunstig usikkerhet med hensyn til detektorens virkemåte. Følgelig er det svært ønskelig å kunne verifisere eller kontrollere før sonden senkes ned i brønnen, at nøytrondetektoren virkelig virker som den skal.

Ordet "verifisering" refererer her til et kontrolltrinn av typen "virker-virker ikke". Ordet "kalibrering" refererer her til sikring av at detektorresponsen utenfor brønnen, er den samme som responsen som er fastslått ved verkstedkalibrering. Endelig refererer "stabilisere" og "stabilisering" her til ethvert trinn som sikter på å kontrollere at responsen til detektoren, mens den er i drift i brønnen, ikke oppviser noen vesentlige modifikasjoner, slik som f.eks. forskyvning eller drift, som ville være ødeleggende på målingene.

Det andre problemet som man møter med kjente nukleære loggesonder, vedrører kalibreringen av detektoren eller detektorene i sonden. Kalibrering består i å justere på brønnstedet, før logging av brønnen, apparatresponsen slik at den passer til den referansen som er fastslått under laboratorieforhold. Dette tar hensyn til variasjoner i detektorfølsomheten fra apparat til apparat og med tiden. Det tar også hensyn til variasjoner i kildestyrke som endres med tiden. Det som er kjent som brønnsted-kalibrering, er i virkeligheten ikke en hovedkalibrering, men heller en "verifisering", idet formålet med denne er å bekrefte at apparatet funksjonerer og at dets respons ikke har endret seg siden den siste "verksted-kalibreringen" som er utført på et utpekt område under forutbestemte tilstander og under bruk av en spesiell oppsetting. Denne verifiseringen blir vanligvis utført ved å overvåke apparatresponsen på en punkt-kilde for gammastråler eller nøytroner som er festet på apparatet før det blir senket ned i brønnen for logging. Artikkelen "Recommendations for Neutron Logging from the SPWLA Subcommittee for Log Calibration Guidelines", av R.Wiley og L.S.AIIen, The log Analyst, mai-juni 1988, sidene 204-214, giren generell bakgrunn forde kjente metoder til kalibrering, på overflaten, av nøytrondetektorer som er anordnet i en loggesonde. Denne artikkelen medtas som referanse.

De ovennevnte "overflate"-kalibreringsmetoder er beheftet med forskjellige ulemper.

De er basert på bruken av en ekstern radioaktiv kilde som medfører sikkerhetsproblemer. Strenge reguleringer har blitt og blir fremdeles gitt for å iverksette trinn for å minske, om ikke unngå, risikoen for uhell. Oppfølging av disse reglene gjør loggeoperasjonene mer kompliserte og tidkrevende.

Videre er instrumenteringen eller oppsettet som brukes til å utføre overflatekalibreringer, konstruert for å muliggjøre lett transport, noe som går på bekostning av følsomheten for det omgivende miljø. For å minske om ikke unngå, innvirkningen av miljøet, må overflatekalibreringer utføres i henhold til strenge regler. Følgelig er disse kalibreringene tidkrevende. Dette er ugunstig på et område hvor tid er meget kostbar.

Siden disse kalibreringsmetodene blir utført utenfor brønnen, gir de heller ikke operatøren noen sikkerhet for at detektoren virker riktig under logging av brønnen. Av samme grunn er den detektorresponsen de frembringer, ikke representativ for forholdene nede i et borehull, spesielt når det gjelder temperatur og trykk.

Som et forsøk på å bøte på denne situasjonen, har det blitt foreslått å utføre verifisering på stedet, dvs. i brønnen, kort før og etter loggeoperasjonene, som forklart i artikkelen "A New Calibration, Wellsite Verification, and Log Quality-Control System for Nuclear Tools", av J.R.Olesen, SPWLA 31<rst>Annual Logging Symposium, 24-27. juni 1990, Paper PP. Verifiseringsmetoden på stedet blir vanligvis kalt "platåmetoden". Platået refererer til et flatt parti av kurven over total telleverdi som funksjon av detektor-høyspenning. Detektorspenningen blir regulert slik at arbeidspunktet er ved midten av platået for derved å sikre konstant detektorfølsomhet uansett temperaturvariasjon. Platåtesten viser om apparatet virker i middelområdet, det optimale arbeidspunktet, isteden for nær enden. Hvis apparatet arbeider i det midtre området av platået, verifiserer dette at analogdeler i apparatsystemet ikke har drevet. Før logging blir denne verifikasjonen vanligvis utført et par hundre fot under overflaten hvor apparatet fremdeles er ved kvasi-overflatetemperatur og -trykk. Etter logging blir verifiseringen gjentatt vanligvis like over foringshylsen hvor apparatet forblir ved loggetemperatur og -trykk. Hovedfordelen ved denne fremgangsmåten som utføres på stedet, sammenlignet med overflatemetoden, er at den blir utført ved temperatur og trykk som på stedet, og den hevdes å verifisere apparatytelse under driftsbetingelser. For detektorer som viser "platåfenomenet", medfører verifiseringene som utføres kort før og etter logging, vanligvis signaler generert 1) ved hjelp av en spesiell brønn-verifiseringsanordning, eller 2) ved hjelp av borehullet og loggekilden (som beskrevet i ovennevnte artikkel av J.R.Olesen). De data som oppnås under disse verifiseringene, blir sammenlignet med lignende data oppnådd på tidspunktet for laboratoriekaiibreringen. Dette verifiserer at før og like etter logging, ble apparaturen innstilt ved en stabil driftstilstand lik kalibreringsbetingelsene i labora-toriet.

Denne verifiseringsmetoden på stedet overvinner imidlertid ikke alle ulempene ved overflate-verifiseringsmetoder, selvom den utgjør en betydelig forbedring. Spesielt blir fremgangsmåten på stedet ikke utført i sann tid, men er i virkeligheten en etterfølgende verifisering.

På bakgrunn av det ovenstående er det et stort behov for en fremgangsmåte som forsyner brukeren med et pålitelig svar med hensyn til om en nøytrondetektor, særlig før den senkes ned i en brønn, virker og virker riktig.

Foruten den ovennevnte verifisering er det dessuten i høy grad ønskelig å stabilisere, spesielt i sann tid, den virkelige responsen (vanligvis et spektrum) til en nøytrondetektor som arbeider i en brønn.

Et første formål med denne oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for pålitelig og hurtig verifisering av virkemåten til en nøytrondetektor.

Et annet formål er å utføre en slik verifisering i sann tid og sikkert uten bruk av en sterk nøytronkilde.

Et tredje formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en pålitelig fremgangsmåte for stabilisering i sann tid av responsen til en nøytrondetektor mens den er i bruk i en brønn.

Oppfinnelsen vedrører en nøytrondetektor som omfatter en ioniserbar gass og omfatter en anordning for verifisering av detektorens drift i form av en radioaktiv kilde som er i stand til å ionisere gassen som er anordnet inne i detektoren.

Ifølge oppfinnelsen blir formålene over og ytterligere formål oppnådd ved hjelp av en strålingsdetektor av proporsjonalteller-typen for deteksjon av nøytroner i de termiske og epitermiske energiområder, hvilken detektor omfatter: en trykktett, lukket beholder som kan slippe gjennom nøytroner i de termiske og epitermiske energiområdene;

en elektrode som strekker seg gjennom beholderen i avstand fra de omsluttende veggene og isolert fra disse;

en detektorgass inne i beholderen med sammensetning og trykk valgt for å gi følsomhet for nøytroner i de termiske og epitermiske områdene, hvilken detektorgass består av helium-3 med høy renhet og med et trykk på minst 2 Vzatmosfære absolutt trykk; og

kretsforbindelser som strekker seg til elektroden og til beholderen for å påtrykke et elektrisk potensiale på disse, idet strålingsdetektoren er kjennetegnet ved en radioaktiv kilde anbrakt inne i beholderen, hvilken kilde er innrettet for å ionisere detektorgassen i beholderen omkring elektroden for å bevirke at detektoren frembringer på kretsforbindels-ene et energitopp-signal som er karakteristisk for kilden, for verifiserings- og/eller stabiliseringsformål, og med et radioaktivitetsnivå lavere enn 185 Bq (5 nCi).

Foretrukkede utførelsesformer av strålingsdetektoren er angitt i de uselvstendige kravene 2-7.

Det beskrives også en fremgangsmåte for å kontrollere driften av en strålingsdetektor som inneholder en ioniserbar gass og er anordnet i en loggesonde innrettet for å bli senket ned i en brønn, omfattende: anbringelse av en radioaktiv kilde inne i detektoren for å ionisere gassen;

detektering og telling av ioniseringspulsene; og

ut fra tellingene av ioniseringspulser å kontrollere detektorens drift.

Ifølge en utførelsesform blir fremgangsmåten utført på overflaten før sonden senkes ned i en brønn, og kontrolltrinnet er et verifiseringstrinn.

I en alternativ utførelsesform blir fremgangsmåten utført i brønnen under drift av detektoren, og omfatter: anbringelse inne i detektoren av en radioaktiv kilde som er i stand til å ionisere gassen;

senking av sonden ned i en brønn;

detektering og telling av ioniseringspulsene samt detektering og telling av den stråling som er av interesse og som kommer fra brønnen og formasjonen som omgir brønnen;

generering av et spektrum fra ioniseringspuls-tellingene og strålingstellingene;

detektering av en energitopp i spekteret som er karakteristisk for den

radioaktive kilden; og

stabilisering av spektret ved å modifisere en funksjonsparameter (f.eks. forsterkningsfaktoren) for detektoren.5Fremgangsmåten kan videre omfatte, etter stabiliseringstrinnet, trinnet med å subtrahere ioniserings-pulstellingene fra strålingstellingene.

Detektoren er fortrinnsvis en nøytron-proporsjonalteller og gassen omfatter

helium-3 (He-3).

Fortrinnsvis er den radioaktive kilden en alfa-kilde som omfatter en uran

10eller americium-radioisotop anordnet inne i detektoren i form av en tynn metallfolie eller et annet materiale.

Kjennetegnene og fordelene ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende beskrivelse som er gitt som et ikke begrensende eksempel, under

henvisning til de vedføyde tegninger, hvor:

is fig. 1 er en skjematisk representasjon av en loggesonde ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 viser et tverrsnitt av en He-3-detektor som innbefatter verifiserings- og

stabiliserings-anordningen ifølge oppfinnelsen; og

fig. 3 er en grafisk representasjon av et typisk spektrum for detekterte

20nøytroner og ioniseringspulsene som genereres av den radioaktive kilden under drift i en brønn.

En ny og forbedret fremgangsmåte for verifisering, kalibrering og også stabilisering av en nøytrondetektor for bruk i en loggesonde, samt en slik detektor

og en slik loggesonde, beskrives detaljert nedenfor under henvisning til fig. 1.

25Den apparaturen som er nødvendig for å utføre fremgangsmåten kan være av den type som er beskrevet i US-patent 3.509.343, US-patent nr. 4.223.218, US-patent nr. 4.423.323, US-patent nr. 4.760.252 eller US-patent nr. 4.926.044. Disse fem patentene er overdratt til søkeren i foreliggende søknad og medtas her som

referanse. Som en total beskrivelse av apparatet, telemetri- og overflate-

30instrumenteringen blir den innledende del av US-patent nr. 4.926.044 gjentatt nedenfor i forbindelse med fig. 1, før beskrivelsen av detektoren og verifiserings-og stabiliserings-fremgangsmåten blir beskrevet i forbindelse med fig. 2 og 3.

Fig. 1 viser et brønnlogge-apparat som omfatter en fluidtett, trykk- og temperatur-bestandig sonde eller apparat 10 som er innrettet for å være opphengt i og bli beveget gjennom et borehull 12 ved hjelp av en armert kabel 14. Borehullet 12 er illustrert som inneholdende et borefluid 16 og omfattende en stålforing 18 og en omgivende sementring 20. Selv om det ikke er vist noen rør i borehullet, kan sonden 10 om ønsket være dimensjonert for bruk gjennom en rørledning. Sonden 10 omfatter en pulset nøytrongenerator 22 og to nøytrondetektorer 24 og 26 som er anordnet ved forskjellige avstander fra nøytrongeneratoren 22. Detektoren 24 som ligger nærmest nøytrongeneratoren, kalles nærdetektoren og detektoren 25 som befinner seg lenger fra nøytronkilden, kalles fjerndetektoren. Nøytrongeneratoren 22 er fortrinnsvis av den type som genererer diskrete pulser med hurtige nøytroner, f.eks. 14MeV, og kan f.eks. være av den type som er beskrevet mer fullstendig i US-patent nr. 2.991.364 eller US-patent nr. 3.546.512. Driften av nøytrongeneratoren 22 blir styrt delvis av en nøytrongenerator-styrekrets 30, og denne kretsen kan også være av den type som er beskrevet i de ovennevnte patenter. Detektorene 24 og 26 kan være av enhver konstruksjon som er egnet for deteksjon av termiske nøytronkonsentrasjoner i den omgivende grunnformasjon, og kan for dette formål være av den termiske nøytronfølsomme type, f.eks. helium 3-fylte proporsjonaltellere. Man vil også forstå at andre kraftkilder nede i hullet (ikke vist) er tilveiebragt etter behov for å drive nøytrongeneratoren 22 og andre kretser nede i hullet. Energi til brønnsonden 10 blir levert over kabelen 14 fra en kraftforsyning på overflaten (ikke vist) på vanlig måte.

Utgangspulser fra nøytrondetektorene 24 og 26 som er representative for konsentrasjonen av termiske nøytroner i den bestrålte formasjon, blir levert til signal-portkretser 32. Signal-portkretsene 32 blir styrt ved hjelp av port-tidskretser 33 som også styrer driften av styrekretsen 30 for nøytrongeneratoren. Fra signal-portkretsene 32 blir detektorsignalene tellet og lagret i lagerkretser 35, og så blir de under styring av telemetri-logikk-kretser 37 tilført telemetrikretser 34 nede i hullet for overføring til overflaten over kabelen 14. Den totale konstruksjon av styrekretsen for nøytrongeneratoren, signal-portkretsene 32, port-tidskretsene 33, lagerkretsene 35 og telemetrikretsene 34 er maken til den som er beskrevet i ovennevnte US-patent nr. 4.926.044 eller 4.223.218, men er ikke beskrevet her. Kretsene er konstruert for å oppnå tidskjemaene for nøytronpulsing og deteksjon. Telemetrikretsene 34 nede i borehullet kan være av enhver kjent konstruksjon for koding, tidsdelt multipleksing eller annen behandling av databærende signaler som leveres til dem fra telemetri-logikk-kretsene 37 og for å påtrykke slike data på kabelen 14. Ved jordoverflaten blir de databærende signalene fra nær- og fjern-detektorene 24 og 26 forsterket, dekodet, demultiplekset og behandlet på annen måte etter behov i overflate-telemetri kretsene 38, som også kan være av vanlig type. Telemetrikretsene 34 og 36 omfatter også kretser for henholdsvis mottagelse og overføring av kommandomeldinger fra overflaten. Fortrinnsvis omfatter kretsene 34 og 36 et toveis data-telemetrisystem som kan benyttes til disse formål og som har en oppadgående datahastighet på 10 k bit pr. sekund. Etter overflate-telemetrikretsene 36 blir nærdetektor- og fjerndetektor-signalene tellet separat i signal-tellekretser 38 for å oppnå desintegrasjonskurve-data for termiske nøytroner over et ønsket akkumuleringsintervall At. Ved avslutning av data-akkumuleringstiden At, som f.eks. kan være valgt for å svare til et ønsket dybdeintervall i samsvar med sondens loggehastighet, blir telleverdi-data som er akkumulert i signal-tellekretsene 38 og overført til buffere 40 og signal-tellekretsene 38, tilbakestilt til null. Fra lageret 40 blir telleverdi-dataene behandlet i en datamaskin 42 som kan omfatte en mikroprosessor eller alternativt en generell digital datamaskin slik som levert av Digital Equipment Corporation, Maynard, Mass., under betegnelsen PDP-11. Som beskrevet nærmere nedenfor behandler datamaskinen 42 telleverdi-dataene fra de respektive detektorer for å utvikle forskjellige ønskede utganger, omfattende f.eks. desintegrasjons-tidskonstantene for borehullet og formasjonen målt med nærdetektoren, tBnog xFn, og desintegrasjons-tidskonstantene for borehullet og formasjonen målt med fjerndetektoren, xBnog xFn, de tilsvarende makroskopiske innfangningstverrsnitt IBn, ZBf, EFnog EFf, og forskjellige andre valgte utganger slik som bakgrunnstelleverdier Bn og Bffra hver av detektorene. Alle disse utgangene kan registreres på konvensjonell måte som en funksjon av sondedybden i en registreringsanordning 44. Det vanlige kabelfølgende mekaniske ledd som er antydet skjematisk ved 46 på fig. 1, er anordnet for dette formål.

Nøytrondetektoren ifølge oppfinnelsen, f.eks. detektoren 24 på fig. 1, vil

heretter bli beskrevet detaljert i forbindelse med fig. 2.

Detektoren 24 omfatter en sylinder 50 laget av et materiale som ikke oppviser nøytronresonnanser i de termiske og epitermiske områder. Sylinderen 50 kan f.eks. være laget av aluminium. På begge ender av sylinderen 50 er det gjenget respektive endeplater 51, 52 på en slik måte at innervolumet som avgrenses av sylinderen 50 og endeplatene 51 og 52 definerer et forseglet kammer for gass under høyt trykk. En elektrode 53 laget av en metalltråd, som er i det vesentlige sentrert i sylinderen 50, er forankret ved begge sine ender i endeplatene 51 og 52 ved hjelp av respektive staver 54 og 55. Stavene 54 og 55 strekker seg hver gjennom en ring 56, 57 sentrert på endeplatene 51, 52. Ringene 56, 57 er innrettet for mekanisk å holde og elektrisk isolere stavene 54, 55 (og dermed elektroden 53) fra metallstrukturen sammensatt av endeplatene

51, 52 og sylinderen 50. F.eks. er ringene 56, 57 laget av kvarts eller keramikk. Et rør 58 strekker seg gjennom endeplaten 52 og er forsynt med en trykkventil 59.

Røret 58 er forbundet til en høytrykksgass-kilde (ikke vist). Når den ovenfor beskrevne konstruksjon er ferdig, fylles den gjennom røret 58 med helium-3-gass under høyt trykk. En streket linje 70 som omgir sylinderen 80, representerer en valgfri skjerm laget av kadmium eller bor innrettet for å absorbere termiske nøytro-ner og slippe gjennom epitermiske nøytroner til innsiden av sylinderen 50.

Elektroden 53 er elektrisk forbundet med en likespenningskilde 60 gjennom en ledning 61 og en motstand 62. Sylinderen 50 og polen til likespenningskilden 60 som vender fra motstanden 62, er koblet til jord. Spenning som utvikles over motstanden 62 blir tilført (gjennom passende forbindelser 63, 64) til en pulsforsterker 65. Som kjent på området blir signalutgangen fra forsterkeren 65 behandlet og overført til overflateutstyr gjennom kretsene nede i hullet som er anordnet i sonden 10, som vist på fig. 1.

Flere detaljer ved den totale konstruksjon av detektoren 24 kan finnes i US-patent nr. 3.102.198 eller nr. 3.240.971 som begge medtas som referanse,

i En anordning for verifisering av virkemåten til detektoren er anordnet inne i denne, spesielt i form av en alfakilde. Alfakilden kan innbefatte enhver radioisotop-kilde som utsender alfapartikler ved radioaktiv desintegrasjon (se

Knoll's bok, tabell 1-3, side 9 og side 7, kapittel 1, III, A, siste avsnitt, som herved medtas som referanse), f.eks. uran eller americium. Fortrinnsvis er radioisotopet avsatt på innsiden av sylinderen 50 i form av en tynn folie 80, f.eks. en metallfolie. I en foretrukket utførelsesform er alfa-kilden valgt på en måte slik at dens emisjon ikke interfererer med nøytrontellingene som er et resultat av den virkelige måling som utføres i brønnen. For illustrasjonens skyld kan alfa-kilden generere noen få tellinger pr. sekund (tps), typisk 10 tps, som er langt under den laveste tellehastighet som detekteres under drift i brønnen.

Dessuten har alfa-kilden en aktivitet under den typiske terskelverdi (vanligvis kalt gniprøve-terskelen) på 5 nanocurie, som av sikkerhetsgrunner er fastsatt i forskrifter.

Den indre alfa-kilden utgjør en pålitelig og tydelig indikasjon på korrekt drift av detektoren. Dette eliminerer behovet for den kjente ytre sterke kilden som, som allerede nevnt ovenfor, er brysom og kan være ugunstig av sikkerhetsgrunner. Bruk av en alfa-kilde er også gunstig siden alfa-partikler utgjør selve ioniseringspartiklene som resulterer i nesten 100% deteksjon. Endelig har alfa-kilden en meget svak aktivitet, i størrelsesorden 1 nanocurie, noe som er i overensstemmelse med sikkerhetsbetraktninger og ikke forstyrrer tellehastigheter som er et resultat av virkelige målinger i brønnen.

Videre gjør den interne alfa-kilden det mulig å fastslå detektorens respons mens den er i bruk i brønnen. Responsen er et spektrum generert fra nøytronene som blir detektert etter at de har vekselvirket med atomene i formasjonen. Emisjonsspekteret til en alfa-kilde viser en energitopp omkring 4 MeV, som klart kan skjelnes fra det detekterte spekteret. Fig. 3 er en representasjon av et typisk målt spektrum (tellinger pr. sekund som funksjon av energi) over detekterte nøytroner og ioniseringspulsene som genereres av den radioaktive kilden under drift i en brønn. Energiskalaen er ikke lineær for klarhetens skyld. Det målte spektrum viser en topp i det termiske området (0,75 MeV) og en energitopp ved 4,2 MeV som er representativ for den indre alfakilden. Energitoppen for alfa-kilden kan brukes som en stabiliseringstopp under logging, for således å tilveiebringe styring over detektorens forsterkningsrespons.

Ifølge en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, blir stabiliseringen utført ved å bruke selve den termiske nøytrontoppen.

Stabiliseringsprosessen som er basert på bruken av toppen for alfa-kilden eller den termiske nøytrontoppen, kan utføres på enhver konvensjonell måte. F.eks. kan man bruke den fremgangsmåten som er beskrevet i US-patent nr. 3.976.878 som hermed medtas som referanse. Ifølge den fremgangsmåten som er skissert i dette patentet, blir to tellehastigheter M 1 og N 1 målt i to vinduer med forutbestemt bredde plassert på hver side av energitoppen ved 4,2 MeV for stabiliseringskilden (dvs.alfa-kilden). Et feilsignal som er en funksjon av differansen (M1-N1), blir brukt til å styre en funksjonsparameter, slik som den høyspenningen som påvirker forsterkningen til detektoren gjennom en negativ til— bakekoblingssløyfe. Alternativt kan forsterkningsstabiliseringen utføres som angitt i Knoll's bok, sidene 670, 672, avsnittet med tittelen "Spectrum stabilization".

Claims (7)

1. Strålingsdetektor av proporsjonalteller-typen for deteksjon av nøytroner i de termiske og epitermiske energiområder, hvilken detektor omfatter: en trykktett, lukket beholder (50, 51, 52) som kan slippe gjennom nøytroner 1 de termiske og epitermiske energiområdene; en elektrode (53) som strekker seg gjennom beholderen (50, 51, 52) i avstand fra de omsluttende veggene og isolert fra disse; en detektorgass inne i beholderen (50, 51, 52) med sammensetning og trykk valgt for å gi følsomhet for nøytroner i de termiske og epitermiske områdene, hvilken detektorgass består av helium-3 med høy renhet og med et trykk på minst 2 1/2 atmosfære absolutt trykk; og kretsforbindelser (54, 55, jord) som strekker seg til elektroden (53) og til beholderen (50, 51, 52) for å påtrykke et elektrisk potensiale på disse,karakterisert veden radioaktiv kilde (80) anbrakt inne i beholderen, hvilken kilde er innrettet for å ionisere detektorgassen i beholderen omkring elektroden (53) for å bevirke at detektoren frembringer på kretsforbindels-ene (54, 55, jord) et energitopp-signal som er karakteristisk for kilden, for verifiserings-og/eller stabiliseringsformål, og med et radioaktivitetsnivå lavere enn 185 Bq (5 nCi).

2. Strålingsdetektor ifølge krav 1, karakterisert vedat helium-3-gassen er til stede med et trykk på minst 7 atmosfærer absolutt trykk.

3. Strålingsdetektor ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat den radioaktive kilden (80) utsender alfa-partikler med en hyppighet på omkring 10 tellinger pr. sekund.

4. Strålingsdetektor ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert vedat den radioaktive kilden (80) har en karakteristisk topp ved energier større enn 3 MeV.

5. Strålingsdetektor ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den radioaktive kilden (80) er en uran-isotop.

6. Strålingsdetektor ifølge krav 1,2,3 eller 4, karakterisert vedat den radioaktive kilden (80) er en americium-isotop.

7. Strålingsdetektor ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat den radioaktive kilden er i form av en sylindrisk folie (80) anbrakt på innsiden av en sylindrisk vegg (50) i beholderen (50,51,52).