NO317441B1 - Apparat og fremgangsmate for a undertrykke mikrofonstoy i proporsjonaltellere for logging under boring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt bruk av proporsjonaltellere for nøytrondeteksjon under borehullslogging. Spesielt vedrører oppfinnelsen et apparat og en fremgangsmåte for å undertrykke mikrofonstøy i proporsjonaltellere, hvil-ken støy frembringes av mekaniske sjokk med høy amplitude som stammer fra boreprosessen.

Bruk av proporsjonaltellere til nøytrondeteksjon ved logging under boring av borehull er uhyre vanskelig på grunn av mekaniske sjokk med høy amplitude som er en iboende del av boreprosessen. Slike sjokk forårsaker vanligvis mekaniske forskyvninger av komponentene inne i proporsjonaltellerne, såvel som mekaniske forskyvninger av de elektroniske komponenter som er festet til proporsjonaltellerne. Når der er komponentbevegelser inne i en proporsjonalteller, skjer det en modulasjon av den effektive kapasitansen til detektoren i proporsjonaltelleren. Denne modulasjonen kombinert med den høye forspenning som er påtrykket proporsjonaltelleren, får en strøm til å flyte som frembringer et signal i tellerens elektroniske forforsterker. Et slikt signal kalles vanligvis mikrofonstøy. Hvis størrelsen av den mikrofonproduserte støy er betydelig, vil signalet i form av en spenningspuls, frembrakt ved forforsterkerens utgang, overstige terskelen til spenningspuls-diskriminatoren som er tilkoplet forforsterkerens utgang. Dette resulterer i at mik-rofonstøy feilaktig blir tellet som en nøytron-deteksjonshendelse.

I en typisk nøytron måling ved logging under boring blir grupper med proporsjonaltellere anbrakt i forskjellige avstander fra nøytronkilden. Forholdene mellom telleverdiene fra disse gruppene er relatert til egenskapene ved den formasjon som omgir borehullet. Tellersettet lengst fra borehullet kan muligens registrere bare noen få titalls tellinger pr sekund (CPS). På grunn av de lave tellehastighet-éne, er tellerne lengst fra kilden spesielt utsatt for falske nøytrontellinger forårsaket av additiv mikrofonstøy. Bare et par ekstra tellinger pr sekund i disse tellerne på grunn av mikrofonstøy, kan i betydelig grad påvirke bestemmelsen av biolog-iske informasjoner som beregnes fra tellergruppe-forholdene.

US-patent nr 5 023 450 beskriver problemet med mikrofongenerert støy i termiske nøytrondetektorer som brukes i systemer for logging under boring (mea-suring while drilling, MWD). Dette patentet som her er medtatt på grunn av dets beskrivelse av de omgivelsesmessige krefter som påtrykkes nøytrondetektorer i et system for måling under boring, beskriver en krets for fellesmodus-forkastelse av støy.. Patentet illustrerer to detektorer anordnet i et vektrør for å detektere nøy-tron-tellehastighet. Utgangen fra en detektor er forbundet med den positive inngang på en differensialforsterker. Utgangen fra den annen detektor er forbundet med den negative inngang på denne differensialforsterkeren. Felles vibrasjonsin-duserte signaler for de to detektorene blir kansellert ved utgangen av differensialforsterkeren.

I nevnte patent antas det at nøytroner som vender tilbake fra grunnforma-sjonene som omgir borehullet, vil treffe de to detektorene til forskjellige tider. Føl-gelig frembringer differensialforsterkerens utgang en pulsstrøm som er represen-tativ for nøytroner som treffer de to detektorene.

I praksis blir imidlertid utgangsstrømmen fra differensialforsterkeren forurenset av støypulser. Nevnte patent tilveiebringer ingen midler for å identifisere støypulser i en slik utgangsstrøm og for å eliminere dem fra en pulstelling for ytterligere å redusere mikrofonstøy fra en målt nøytron-tellehastighet. US patent 5 483 061 beskriver teknikker for å undertrykke sjokkinduserte støypulser i en gammastråledetektor under boreapplikasjoner.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et elek-tronisk apparat for å undertrykke mikrofonstøy i proporsjonaltellere generert under operasjoner for logging under boring.

Mikrofonstøy-undertrykkelsen ifølge fremgangsmåten og apparatet i henhold til oppfinnelsen, er utført i utstyr som innbefatter en differensialforsterker som reagerer på to He<3->nøytrondetektorer i avstand fra hverandre ved to forskjellige radiale posisjoner på et apparat for logging under boring. To spenningspuls-dis-kriminerende kretser og elektroniske kretser er anordnet for å identifisere og måle lengden av pulser fra differensialforsterkeren. Oppfinnelsen undertrykker mikro-fonstøy i proporsjonaltellere på tre forskjellige måter.

For det første blir sikker koherent mikrofongenerert støy mellom de to He<3->detektorene kansellert ved bruk av en differensialforsterker. For det annet blir en mikroprosessor og elektroniske kretser brukt til å detektere og skjelne en nøytron-deteksjonspuls fra mikrofonstøy basert på den forventede tidslengde av en nøy-tronpuls ved å telle pulser bare hvis de har en lengde mindre enn en forut bestemt størrelse. For det tredje blir et sekundært logikknivå anvendt i mikroprosessoren for ikke å telle sammenfallende pulser mellom sett med pulser som har sin opprinnelse i hver av de to He<3->detektorene.

Formålet, fordelene og egenskapene ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere under henvisning til de vedføyde tegninger av en illustrerende utførelsesform av oppfinnelsen, hvor: Fig. 1 er en illustrasjon av et system for logging under boring som omfatter et nøytrondetektor-apparat i hvilket oppfinnelsen er innbefattet; Fig. 2 illustrerer et nøytrondetektor-system for et apparat for logging under boring der oppfinnelsen er innbefattet; Fig. 3 er et skjematisk diagram som illustrerer en modul for undertrykkelse av mikrofonstøy i henhold til oppfinnelsen, for proporsjonaltellere brukt i borehull i apparater for logging under boring; Fig. 4 illustrerer et dataprogram for en mikroprosessor i støyundertrykkel-ses-modulen som, i samvirke med de elektroniske kretsene i modulen, skjelner støygenererte pulser fra nøytron-genererte pulser og tilveiebringer en telling av nøytronpulser; Fig. 5 illustrerer effektiviteten ved å bruke arrangementet med to detektorer

tilkoplet en differensialforsterker for å redusere mikrofonstøy; og

Fig. 6A-6D illustrerer karakteristikker ved en typisk nøytron-deteksjonspuls og en typisk puls som er et resultat av mikrofonstøy.

Den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen som er beskrevet nedenfor, er i et system lik det i et system for logging under boring for måling av formasjonsegenskaper som en funksjon av vinkelmessig posisjon i et borehull. Et slikt system er beskrevet i US-patent nr 5 473 158 som herved inntas som referanse.

Selv om den foretrukne anvendelse av oppfinnelsen som er beskrevet nedenfor, generelt er i et system for logging under boring, og spesielt lik det i US-patent nr 5 473 158, kan oppfinnelsen finne anvendelser i ethvert nøytrondetektor-system, uansett om systemet er innrettet for logging under boring eller for kabel-logging i åpne hull.

Figur 1 illustrerer en foretrukket utførelsesform hvor oppfinnelsen er innbefattet. En sonde 100 for logging under boring (LWD) er koplet i tandem med en boresammenstilling som innbefatter en borekrone 1. En tilknyttet nedhulls elektro-nikkmodul 300 og et apparat 200 for måling under boring (MWD) som innbefatter magnetometere og akselerometere er også koplet i tandem med LWD-sonden

100. Modulen 300 kan være en separat «delanordning», eller den kan være anbrakt i legemet til LWD-sonden 100. En kommunikasjons-delanordning 400 er også anordnet i boresammenstillingen.

LWD-sonden 100 er vist for illustrasjonens skyld, som om den er i en skrån-ende den av et borehull ved enden av en borestreng 6 som dreies i et borehull 12 som blir dannet i en formasjon 8 ved inntrenging av borekronen 1. Selvsagt kan boresammenstillingen også være i borehullets vertikale del. En borerigg 5 dreier borestrengen 6. Boreriggen 6 omfatter en motor 2 som dreier en kelly 3 ved hjelp av et rotasjonsbord 4. Borestrengen 6 omfatter seksjoner av borerør koplet ende mot ende til kellyen 3, og som dreies av denne. MWD-apparatet 200, elektronikkmodulen 300, LWD-sonden 100 og kommunikasjonsdel-anordningen 400 er alle forbundet i tandem med borestrengen 6. Slike delanordninger og apparater utgjør en bunnhull-boresammenstilling mellom borestrengen 6 av borerør og borekronen 1.

Når borestrengen 6 og bunnhull-sammenstillingen dreies, trenger borekronen 1 inn i borehullet 12 gjennom grunnformasjoner 8. Borefluid eller «slam» blir ved hjelp av en pumpe 17 tvunget fra en slamgrop 13 via et stigerør 15 og et rot-erende injeksjonshode 7 gjennom det hule midtparti av kellyen 3 og borestrengen 6, og bunnhull-boresammenstillingen til borekronen 1. Slammet virker til å smøre borekronen 1 og føre borehullskutt oppover til overflaten via ringvolumet 16. Slammet blir tilbakeført til slamgropen 13 hvor det blir separert fra borekuttene og lignende, avgasset og tilbakeført for ny anvendelse til borestrengen 6.

Kommunikasjonsdel-anordningen 400 mottar utgangssignaler fra sensorer i LWD-sonden 100 og fra datamaskiner i elektronikkmodulen 300 og MWD-apparatet 200 nede i borehullet. En slik kommunikasjonsdel-anordning 400 er konstruert for å overføre kodede akustiske signaler som er representative for slike utgangssignaler, til overflaten gjennom slambanen i borestrengen 6 og boresammenstillingen nede i hullet. Slike akustiske signaler blir avfølt ved hjelp av en transduser 27 i stigerøret 15, hvor de akustiske signaler blir detektert i overflate-instrumenter 13. Kommunikasjonsdel-anordningen 400 som innbefatter de overflateinstrumen-ter som er nødvendige for å kommunisere med denne, er anordnet som nedhulls og overflate-apparater som beskrevet i US-patent nr 4 479 564 og US-patent nr 4 637 479, hvilke patenter herved inntas som referanse.

Kommunikasjonsdel-anordningen 400 kan med fordel omfatte det kommu-nikasjonsapparatet som er beskrevet i US-patent nr 5 237 540. Dette patentet er gitt til innehaveren av foreliggende søknad og inntas herved som referanse.

Figur 2 illustrerer LWD-sonden 100 på figur 1 på en skjematisk måte. Den fysiske struktur av LWD-sondelegemet og tilknyttede sensorer er hovedsakelig lik det som er beskrevet i US-patent nr 4 879 463 og US-patent nr 5 017 778. Begge disse patentene eies av innehaveren av den nær beskrevne oppfinnelse. Disse

patentene inntas herved i beskrivelsen av en sonde for logging under boring, spesielt en kompensert nøytrondensitets-sonde som brukes under målinger ved logging under boring av formasjonsegenskaper. Stabiliseringsblad kan være anordnet som en alternativ utførelsesform av LWD-sonden 100, hvor en stabilisert sonde er nødvendig.

LWD-sonden 100 omfatter en nøytronkilde 104 anordnet aksialt, og nær-og fjern-nøytrondetektor-grupper. Disse gruppene omfatter minst to nærdetekto-rer 101,101' og minst to fjerndetektorer 102,102'. Disse detektorene er radialt adskilt fra hverandre. LWD-sonden 100 omfatter også en gammastrålings-kilde 106 og gammastrålingsdetektor-anordninger 108,110 anbrakt i kort og lang avstand fra kilden. Den foretrukne LWD-sonde 100 innbefatter også en ultrasonisk transduser 112 for måling av sondens avstand fra borehullsveggen. Denne ultrasoniske transduseren og systemet er beskrevet i US-patent Re 34,975 som eies av innehaveren av foreliggende oppfinnelse. Dette patentet inntas også som referanse med hensyn til den detaljerte beskrivelse av en ultrasonisk transduser 112 i LWD-sonden 100. Elektronikkmodulen 300 kan etter konstruktørens valg enten være en del av MWD-apparatet 200 eller en uavhengig delanordning. I det foretrukne system som er beskrevet ovenfor, omfatter den en magnetometer-seksjon, men viktigere for den oppfinnelse som er beskrevet her, er det at den omfatter en støyundertrykkings-modul 80 for å godta signaler fra nøytrondetektorene 101, 10V, 102,102' og ved sin utgang generere nøytron-tellehastighetssignaler ved en respektiv «nærposisjon» og en «fjernposisjon» i avstand fra nøytronkilden 104. Modulen 80 omfatter en separat kanal for behandling av signaler fra «fjerndetek-torene» 102,102', men for å forenkle illustrasjonen og beskrivelsen er bare kana-len for behandling av detektorene ved nærposisjonen beskrevet her. Behandlede nøytron-tellehastighetssignalerfra støyundertrykkingsmodulen 80 blir kombinert i en mikroprosessor 50 med andre signaler fra magnetometeret, akselerometeret og ultrasoniske detektorer for å generere borehullsegenskaper slik som densitet og litologi, som en funksjon av vinkelmessig avstand omkring borehullet og som en funksjon av dybden i borehullet. De signaler om mottas i mikroprosessoren 50, blir så anvendt i datamaskin-programmer lagret i minnet. Slike programmer behø-ver ikke beskrives her, men er beskrevet i detalj i ovennevnte US-patent 5 473 158.

Det vises nå til figur 3 hvor 2 He<3->nøytrondetektorer 101,101' via ladnings-forsterkere 49, 51 er forbundet med en differensialforsterker 20. Utgangen fra detektoren 101 og ladningsforsterkeren 49 blir tilført den inverterende inngang 21, mens utgangen fra detektoren 101' og ladningsforsterkeren 51 blir tilført den ikke-inverterende inngang 22. Utgangen fra differensialforsterkeren på lederen 23 er koplet til et par spenningspuls-diskriminatorer 30,40 via henholdsvis innganger 32 og 41. Disse spenningspuls-diskriminatorene er fortrinnsvis komparatorer. Diskriminatoren eller komparatoren 20 tjener til å sile ut en eventuell positiv spenningspuls med en positiv spenningsstørrelse som er mindre negativ enn den for den positive referansespenning som er forbundet med inngangen 31. Likeledes siler diskriminatoren eller komparatoren 40 ut en eventuell negativ spenningspuls med en negativ spenningsstørrelse som er mindre negativ enn den negative referansespenning som er tilkoplet inngangen 42. Utgangsledeme 33, 43 fra diskriminatorene 30, 40 er henholdsvis tilkoplet digitale inngangsporter i et først inn, først ut-buffer (FIFO) U6 og en ELLER-port U1.

Utgangen fra ELLER-porten U1 blir via en leder 45 påtrykket «sett»-inngangen på en bistabil krets U2. Når noen av diskriminatorenes utganger er logisk sanne, vil den bistabile krets U2 sete og frembringe en klargjøringspuls via en leder 46 til en inngang på de to inngangene til en OG-port U5. Den andre inngangen til OG-porten U5 er et kontinuerlig klokkesignal med periode 3,33 mikrosekunder via en leder 47 generert av en mikroprosessor U7. Settedataene fra de bistabile kretsen U2 forårsaker via leder 46 at DinO og Din1 i FIFO U6 blir skrevet inn i FIFO-lageret ved hver klokkeperiode. Data fortsetter å blir plukket inn i FIFO-lageret U6 så lenge en diskriminatorutgang på enten leder 33 eller leder 43 er logisk sann. Fordi klokkens periode er 3,33 mikrosekunder gyldige nøytronpulser er i området 10 mikrosekunder, blir en av tre logiske enere («1») plukket inn i FIFO-lageret U6 som gyldige nøytronpulser. Hvis en diskriminatorutgang er sann over en lengre tid, blir flere enere klokken inn i FIFO-lageret. Når alle diskriminatorut-ganger vender tilbake til den logiske nulltilstand, tilbakestilles eller resettes den bistabile krets U2 på neste klokkeperiode og fjerner klargjøringssignaler via lederen 46 OG-porten U5. En svak forsinkelse opptrer ved tilbakestilling av den bistabile kretsen U2 på grunn av forsinkelsestider gjennom portene U3 og U4. Denne for-sinkede tilbakestilling av U2 tillater et ytterligere dataord med bare nuller å bli klok-ket inn i FIFO-lageret U6. Dette dataorden med bare nuller er et avslutningstegn for hver detektorpls og forhindrer «påløpninger» av eventuelle etterfølgende detektorpulser. Fordi hver detektorutgang er forbundet via ledere 33,43 til en unik inngang DinO eller Din1 til FIFO-lageret Us når FIFO-lagerets U6 utgang blir lest av mikroprosessoren U7, blir hver bitposisjon tilordnet en unik detektors utgang, og antallet sekvensielle enere («1») som er registrert i enhver bitposisjon, er et mål på en detektors pulsbredde.

FIFO-lageret U6 tjener en ytterligere funksjon med å synkronisere mikroprosessoren U7 som behandler hastighet, med samplingsklokken for detektordata-ene. Med FIFO-lageret U6 i kretsen, kan detektordata stables opp i FIFO-lageret U6 uten tap mens mikroprosessoren U7 behandler et dataord. En typisk kommer-siell versjon av FIFO-kretsen U6 kan frembringe ord med 9 bits bredde stablet i en dybde på 1024 ord. Opptil 9 detektorer kan derfor koples til et enkelt FIFO-lager, selv om bare to er vist på figur 3. Mange detektorhendelser kan stables i FIFO-lageret før dataene går tapt. Selv om ankomsten av detektorpulsene er tilfeldig, er hendelseshyppigheten for LWD-logging lav, noe som resulterer i en svært liten sannsynlighet for datatap.

Mikroprosessoren U7 detekterer et dataord som skrives inn i FIFO-lageret U6 ved hjelp av sin IRQ-inngang. Denne IRQ-inngangen til mikroprosessoren U7 er koplet til den tomme flaggutgang fra FIFO-lageret U6. Når det første dataordet skrives inn i FIFO-lageret U6, går det tomme flagget lavt og genererer et maskin-avbrudd i mikroprosessoren U7. Dette avbruddet avleder programoppgaven med å måle detektorpulsens tidsvarighet og detektere multippelpulser som faller sammen i tid. Mikroprosessoren U7 kan detektere når alle dataene er blitt lest fra FIFO-lageret U6 ved å kontrollere D0-biten når den leser data fra FIFO-lageret. Denne biten blir også tilført FIFO-lagerets tomme flagg og blir testet av FIFO-lageret U6.

Figur 4 er et flytskjema over programmet i mikroprosessoren U7 som blir aktivert ved det avbrudd som genereres ved IRQ-inngangen når det tomme flagget fra FIFO-lageret U6 går lavt. Programmets oppgave er å lese FIFO-lageret og behandle hver detektorbit. Hver detektorbit blir testet for å bestemme om den er en ener. Hvis den er en ener, blir tidstellingene for vedkommende detektor inkrementert. Inkrementeringen fortsetter inntil det skjer en overgang fra en til null. Ved dette punkt blir tidstellingene som er akkumulert, testet for å bestemme om verdien er mindre enn eller lik den forventede verdi for en gyldig nøytronpuls. Hvis dette er tilfelle, indikeres en nøytrontelling. Hvis tidstellingene er gyldige, blir det foretatt en test med hensyn på koinsidens eller tidssammenfall. Hvis tidssammenfall opptrer, dvs. at mer enn en detektor er aktiv, så blir en gyldig nøytrontelling ikke registrert. Programmet fortsetter å lese FIFO-lagere U6 inntil det tomme flagget går høyt.

For å illustrere den logiske flyt for programmet i flytskjemaet på figur 4, er

det vist fire eksempler som bruker to detektorer. Disse eksemplene innbefatter (1) en enkelt gyldig detektorpuis, (2) en enkelt ugyldig detektorpuls, (3) to gyldige ikke sammenfallende detektorpulser, og (4) to sammenfallende pulser. I den etterfølg-ende tabell er det første binær-ordet i hver kolonne det første orden som leses ut fra FIFO-lageret U6 av mikroprosessoren U7. Dataene i FIFO-lageret U6 blir øket av FIFO-lagerets tomme flagg i bitposisjonen lengst til høyre. Innføringen i den annen kolonne er det annet binær-ord som er lest, osv. Den midtre biten i hvert ord tilsvarer detektoren 101', og den venstre bit tilsvarer detektoren 101. I de gitte eksempler blir bare to detektorer brukt for å illustrere prinsippene bak programmet. Programvaren er imidlertid ikke begrenset til bare to detektorer, og kan lett utvides til ytterligere detektorer og FIFO-lagere.

Eksempel 1: En gyldig puls.

Tabell 1 (kolonne 1) illustrerer den ordstrøm som tilføres fra FIFO-lageret U6 til mikroprosessoren U7. Det avbrudd som genereres ved et ord som skrives inn i FIFO-lageret, forårsaker utførelse av den logiske blokk 301 i flytskjemaet på

figur 4. Den logiske blokk 301 setter eller in stiller parameterne for den logiske flyt ifølge fremgangsmåten. Et første lesetid-intervall av FIFO-lagere blir foretatt i den logiske blokk 302. Tom status for FIFO-lageret, bit 0, blir testet i den logiske blokk 303. Siden FIFO-lageret ikke er tomt (for eksempel er biten lengst til høyre i

FIFO-ordet null, og tom-utgangen fra FIFO-lageret er lav) videreføres logikken til den logiske blokk 305. I de logiske blokker 305, 306 blir det foretatt en test av biten lengst til venstre, og en null blir detektert. Dermed er «overfør»-biten ikke 1, og den logiske flyt videreføres til den logiske blokk 313. Siden ingen tilstellinger er blitt akkumulert for denne detektorbiten, er tid (1) null og de logiske blokker 310, 311, 305 blir utført.

Når programvaren gånnn i den logiske blokk 305, blir eneren i bitposisjon 1 (for eksempel den midtre biten ordet 010) forskjøvet til mente-bitposisjonen og den logiske blokk 306 tester sant. I den logiske blokk 307 er tid (2) = 0 siden dette er første gang.denne detektorbiten er blitt detektert. Fra den logiske blokk 307 fortsetter utførelsen til den logiske blokk 308 som innstiller telleren for aktiv detektor til 1. Tiden (2) blir inkrementert i den logiske blokk 309. Utførelsen fortsetter så gjennom de logiske blokker 310, 311, 312 og 302. I blokk 302 blir et annet ord lest fra FIFO-lageret, og detektor-indekstelleren blir tilbakestilt til 1.

Utførelsesveien for 0 i bitposisjon 2 (for eksempel den venstre bit i ordet 010) er igjen den sløyfe som dannes av de logiske blokker 305, 506, 313, 310, 311, 305. For 1 i bitposisjon 1, innbefatter sløyfen de logiske blokker 305, 306, 307, 309, 310, 311, 312, 302, 303, 305. Disse to sløyfene blir gjentatt for det tredje leseintervall av FIFO-lageret U2.

Ved det fjerde leseintervall av FIFO-lageret, er alle bitene null. Behandling av bit 2 er igjen sløyfen av de logiske blokker 305, 306, 313, 310, 311, 305. Sløy-fen for bit 1 endres ved den logiske blokk 306 med en gren til den logiske blokk 313 og fortsetter til den logiske blokk 314. I den logiske blokk 315 blir det foretatt en test for å bestemme om den tid som er registrert i tid (2) overstiger den gyldige pulsbredde. I dette eksempelet er tid (2) = 3, ikke større enn 3, og programvaren utfører den logiske blokk 317. Bare en detektor har vært aktiv i løpet av denne pulstiden, og programvaren utfører den logiske blokkbane 319, 320, 316, 310, 311, 312, 302. I den logiske blokk 320 blir telling (2) inkrementert for å registrere en gyldig telling for detektoren 101'.

Ved det femte lesetidsintervall av FIFO-lageret U6, er FIFO-lagerets tomme bit en «1» i ordets høyre posisjon. Dette forårsaker utførelse av den logiske blokk 304 som setter alle detektorbiter til null og det tomme flagget til en 1. Behand-lingssløyfen for nullbiten bestående a blokkene 305, 306, 313, 310, 311, 305 blir gjentatt for begge detektorbiter for å slette alle interne tellere og flagg.

Eksempel 2: En ugyldig puls

Tabell 1 (kolonne 2) illustrerer den ordstrøm som tilføres fra FIFO-lageret U6 til mikroprosessoren U7 som fortsetter langs nøyaktig de samme logiske baner som i eksempel 1, bortsett fra at sløyfene blir gjentatt to ganger til i leseintervall-ene 4 og 5. Når testen av pulsbredden blir foretatt i den logiske blokk 314, er tid (2) = 5, og dermed større enn 3. I dette tilfellet blir den logiske blokk 315 utført for derved å inkrementere støytelleren for detektor 101'. En gyldig nøytrontelling i den logiske blokk 320 blir ikke fremført. Avslutningslogikken i det i det foregående eksempel blir så gjentatt etter den neste FIFO-avlesning.

Eksempel 3: To gyldige pulser

Tabell 1 (kolonne 3) illustrerer den ordstrøm som tilføres fra FIFO-lageret U6 til mikroprosessoren U7 når en tre-intervallpuls først opptrer i detektoren 101' og så i detektoren 101. Dette eksempelet begynner på samme måte som de to foregående eksempler. Ved den fjerde avlesning av FIFO-detektoren, foretar pulsen i detektor101' overgangen fra en 1 til en 0 for derved å avslutte tidsmålingen i detektor!01', som i det første eksempelet. Når detektoren 101" blir registrert i den logiske blokk 320, blir telleren for aktiv deteksjon samtidig dekrementert fra 1 til null. Ved den femte FIFO-avlesning blir detektorens 101 bit 1, og tidstellinger blir akkumulert i tid (1) inntil det sjuende lese-tidsintervall. I dette eksempelet vil tid (1) være lik 2 når biten i detektor 101 foretar overgangen fra 1 til 0 og blir registrert som en gyldig telling i teller (1). Ved den neste avlesning er alle detektorbitene null og den tomme FIFO-bit blir satt. Rutinen blir avsluttet som beskrevet ovenfor i eksempelet med en gyldig puls i kolonne 1 i tabell 1.

Eksempel 4: Samtidige pulser

Tabell 1 (kolonne 4) illustrerer et eksempel på en ordstrøm fra FIFO-lageret U6 hvor to gyldige pulser overlapper hverandre tidsmessig. Dette eksempelet begynner langs den samme logiske bane som eksempelet med en gyldig puls. Ved det tredje lese-tidsintervall av FIFO-lageret blir imidlertid biten fra detektor 101 aktiv, og akkumulering av tidstellinger i tid (1) begynner i den logiske blokk 309. Banen for å nå den logiske blokk 309 første gang, inkluderer den logiske blokk 308 som inkrementerer aktiv deteksjon fra en 1 til en 2. Dette indikerer at to detektorer er aktive samtidig. Ved det fjerde lese-tidsintervall av FIFO-lageret, går biten i detektor 101' til en null for derved å avslutte akkumuleringen av tidstellinger i tid 82). Kontrollen av pulsbredden i detektor 101', tid (2) = 3, i den logiske blokk 314 viderefører utførelsen til den logiske blokk 318 via den logiske blokk 317, siden aktiv deteksjon = 2. I den logiske blokk 318 blir støytelleren for detektor 101' inkrementert, aktiv deteksjon blir dekrementert, og sammenfall-flagget blir satt til 1.

I det femte lese-tidsintervall av FIFO-lageret, begynner tidstellinger akkumulering i tid (1). Ved det sjette lese-tidsintervall av FIFO-lageret, forårsaker overgangen fra 1 til 0 av biten i detektor 101 at programvaren tar den logiske bane 313, 314, 317, 319, 320. Ved den logiske blokk 319 blir avgreningen til den logiske blokk 321 tatt, og detektorhendelsen blir registrert som en støypuls. Innstillin-gen av sammenfall-flagget i den logiske blokk 318 når biten fra detektor 101' foretar overgangen fra 1 til 0, forårsaker denne avgrening til den logiske blokk 319.

Som antydet på figur 2 og 3 blir tellingen av gyldige pulser som akkumule-res i den logiske blokk 320, akkumulert som en funksjon av tiden og videreført til mikroprosessoren 50 som en nøytron-tellehastighet for nøytroner som treffer detektorene 101,101' for eksempel. Flere He<3->detektorer kan brukes i nærdetektor-gruppen og fjemdetektor-gruppen.

Som beskrevet ovenfor undertrykker støyundertrykkelses-modulen 80 ifølge fremgangsmåten og apparatet mikrofonstøy på He<3->detektorene på tre måter. For det første ved å forbinde utgangene fra to detektorer 101,101' til differensialen-

ganger til en enkelt forsterker 20, vil en betydelig mengde koherent mikrofongene-i

rert støy mellom de to detektorene blir kansellert på grunn av denne koherensen. Denne konfigurasjonen kan utvilsomt også forkaste samtidige nøytronpulser med nøyaktig samme bredde i tillegg til den koherente mikrofonstøy. Den statistiske sannsynlighet for at tilfeldig forekommende pulser er nøyaktig sammenfallende mellom detektorene, er imidlertid uhyre lav når tellehastigheten bare er noen få titalls tellinger pr sekund for hver temperatur; sannsynligheten for dette er derfor minimal. På den annen side er det meget mulig at de detektorer som utsettes for det samme sjokk, vil oppvise koherente mikrofonutganger.

Figur 5 illustrerer effektiviteten ved å forbinde to detektorer til en forsterker-konstruksjon. Tre traser 60, 62, 64 er vist på figur 5. For hver av disse trasene er detektorene utsatt for sjokk i overkant av 300 G. Trasene 62, 64 er fra utgangene på en detektor som er forbundet med en inverterende inngang på en forsterker

hvor den respektive ikke-inverterende inngang er forbundet med jord (en detektor til en forsterker-konstruksjon). Trase 60 er fra utgangen på en differensiell forsterker-konstruksjon for to detektorer som beskrevet i forbindelse med figur 3. Som

man kan se ved å sammenligne trasene, resulterer bruken av to detektorer koplet til en forsterker-konstruksjon i en dramatisk reduksjon av koherent mikrofonstøy. En annen fordel ved arrangementet med to detektorer koplet differensiert til en forsterker, er reduksjonen i effektforbruk ved å bruke en forsterker istedenfor to. En slik reduksjon av effektforbruket er svært viktig i forbindelse med batteridrevne apparater nede i borehull.

Mikrofonstøy blir undertrykket på en annen måte av støy-undertrykkelses-modulen 80 ved å bruke digital kretslogikk med en FIFO-krets U6 i forbindelse med mikroprosessoren U7 med programvare som illustrert på figur 4, for å detektere og skjelne en nøytron-deteksjonspuls fra mikrofonstøy som beskrevet ovenfor. Programvaren i mikroprosessor U7 er avbruddsdrevet fra den digitale utgang fra FIFO-lageret U6 for å bestemme om en av diskriminatorene 30, 40 er i «utløst» eller «1 «-tilstand, som indikerer forekomsten av enten en nøytronpuls eller mikro-fonstøy. Hvis en diskriminator er utløst av en puls 91 (se figur 6A) som stammer fra detektoren av et nøytron, vil en «nøytronpuls» finnes i omkring 3-10 mikrosekunder. Pulsen på figur 6B illustrerer en slik puls som for eksempel tilføres inngang DinO til FIFO-kretsen U6. Men hvis den utløste tilstand er en støypuls 93 (se figur 6C) forårsaket av mikrofonstøy, kan en slik «støypuls» vare i hundrevis av mikrosekunder. Pulsen 94 på figur 6D illustrerer en puls som blir tilført DinO-inngangen på FIFO-kretsen U6 som blir registrert som en støypuls. En økning av en slik størrelsesorden i tiden for mikrofonstøyen skyldes dens opprinnelse i mekaniske vibrasjoner som typisk har frekvenser i det lave kHz-området. Den store tidsdifferansen mellom de to utløste tilstandene, blir identifisert av programvaren på figur 4 for mikroprosessoren U7 for å skjelne en nøytronpuls fra en støypuls. Mikroprosessoren U7 teller dermed korrekt nøytronpulsene når den reagerer på en avbruddspuls fra FIFO-kretsen U6, mens den eliminerer tellinger som kan til-skrives mikrofonhendelser fra nøytrontellingene.

Selv om den tidslengde en diskriminator normalt er i den utløste tilstand, tillater differensieringen mellom detekterte nøytroner og detektert nøytronstøy som beskrevet ovenfor, er det et tilfelle som fremdeles kan være tvetydig. Hvis en støypuls har en amplitude som overstiger diskriminatornivået med bare en liten størrelse, så kan diskriminatoren 30, 40 på figur 3 utløses bare for en kort tidsperi-ode, som i tid er maken til tiden for en nøytronpuls. På den tredje måte for å eliminere en støypuls fra nøytrontellingen, blir det derfor anvendt et sekundært logisk nivå i programvaren på figur 4 i mikroprosessoren U7 for å skjelne disse hendel-ser. Når flere pulssett blir tilført mikroprosessoren U7, blir samtidige pulser i sett-ene forkastet. Slik bruk av tidssammenfall for å forkaste pulser mellom eller blant diskriminatorene 30,40 er også basert på den uhyre lave statistiske sannsynlighet for at tilfeldig opptredende pulser er samtidige mellom flere detektorsett sammen-lignet med den meget høyere statistiske sannsynlighet for at flere detektorer utsatt for det samme sjokk vil oppvise mikrofonutganger som vil være sammenfallende i tid.

Claims (5)

1. Anordning for å eliminere sjokkinduserte pulser ved deteksjon av pulser i en nøytron-deteksjonsanordning (300) i en sonde (100) for logging under boring som har minst en nøytrondetektor (101) som frembringer pulser som reaksjon på strål-ing som returnerer til sonden fra formasjoner som omgir et borehull (12), hvor pul-sene er forurenset med mikrofonstøy, karakterisert ved: en anordning for å måle tidslengden av en utgangspuls fra nøytrondetekto-ren, og en anordning for å telle utgangspulsen som en nøytronindusert puls bare hvis tidslengden av utgangspulsen er mindre enn en forutbestemt tidslengde.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at måleanordningen omfatter en anordning som reagerer på utgangspulsen fra nøytrondetektoren ved å generere en målepuls hvis amplituden til pulsen fra nøytrondetektoren er større enn eller lik et forut bestemt nivå, og en anordning for å måle målepulsens tidslengde, og hvor telleanordningen omfatter en anordning for å sammenligne tidslengden av målepulsen med den forutbestemte tidslengde.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den forut bestemte tidslengde er satt til en verdi som er mindre enn omkring 10 mikrosekunder.

4. Fremgangsmåte for å eliminere sjokkinduserte pulser fra en sekvens av strålingsinduserte pulser i tellingen av pulser fra en nøytrondetektor (101), karakterisert ved å måle tidslengden av utgangspulser fra nøytrondetektoren, og å telle utgangspulsene som nøytron induserte pulser bare hvis lengden av en utgangspuls er mindre enn den forutbestemte tidslengde.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å modifisere et råsignal fra nøytrondetektoren for å frembringe en utgangspuls bare hvis råsignalet har større amplitude enn et forut bestemt nivå.