NO319060B1

NO319060B1 - Avstandskompensasjon for system til nukleaer logging under boring

Info

Publication number: NO319060B1
Application number: NO19951188A
Authority: NO
Inventors: Gordon L Moake; Ward E Schultz
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 2005-06-13
Also published as: GB2288018A; GB2321966B; GB9506455D0; GB2321966A; NO951188L; US5486695A; NO951188D0; GB9807766D0; GB2288018B

Description

Foreliggende opprinnelse vedrører en fremgangsmåte til bruk i et system for måling av nukleær stråling basert på kJaringsavstander fra en borehullvegg, der fremgangsmåten bestemmer en gjennomsnittlig veid nøytrontelleverdi for å oppnå tetthetsmålinger. Oppfinnelsen bidrar til økning av nøyaktigheten ved målinger der det benyttes nukleære strå-lingsfølere, innbefattende særlig målinger av nøytronporøsitet og gammadensitet, samt forbedret bestemmelse av verktøyavstand eller "klaring" fra borehullets vegg for dermed nøyaktig å kunne vektlegge de nukleære strålingsmålinger basert på kJaringsavstander slik at nøyaktigheten ved disse målinger forbedres.

Moderne oljeboringsoperasjoner og produksjonsoperasjoner krever en stor mengde informasjon som er knyttet til parametere og tilstander nede i borehullet. Disse informasjoner innbefatter som regel egenskaper ved hver av de formasjoner som brønnboringen går gjennom i tillegg til data som gjelder størrelsen og formen på selve borehullet. Sam-tingen av informasjoner som er knyttet til forhold i borehullet, noe som i alminnelighet betegnes som "logging" kan utføres på forskjellige måter. Oljebrønnlogging har vært kjent i industrien i mange år som en teknikk til frembringelse av informasjoner for den som styrer boringen, når det gjelder den bestemte grunnformasjon som bores. Ved vanlig oljebrønnlogging med kabelstyring blir en føler eller "sonde" senket ned i borehullet etter at en del av dette eller hele hullet er boret og blir benyttet til å bestemme visse egenskaper ved de formasjoner som borehullet strekker seg gjennom. Sonden kan innbefatte én eller flere følere for måling av parametere nede i borehullet og er som regel bygget som en hermetisk lukket stålsylinder som inneholder følerne og den henger ved enden av en lang kabel. Kabelen sørger for mekanisk opphengning av sonden og danner også en elektrisk forbindelse mellom følerne og tilknyttede instrumenter i sonden og elektrisk utstyr som befinner seg ved brønnens overflate. Som regel fører kabelen drifts-strøm til sonden og blir benyttet som en elektrisk leder for overføring av informa-sjonssignaler fra sonden til overflate. Ifølge vanlige teknikker blir forskjellige parametre ved grunnformasjonene målt og sammenholdt med posisjonen av sonden i borehullet når sonden trekkes opp.

Følerne som benyttes i en kabelsonde innbefatter som regel en kilde til overføring av energi i formasjonen og én eller flere mottakere som føler energien som reflekteres fra formasjonen. Forskjellige følere er blitt benyttet for å bestemme visse egenskaper ved formasjonen, innbefattende nukleære følere, akustiske følere og elektriske følere. Se for eksempel. J. Lab, A Practical Introduction to Borehole Geophysics (Society of Explo-ration Geophysicists 1986); D.R. Skinner, Introduction to Petroleum Production, Bind 1, sidene 54-63 (Gulf Publishing Co. 1981). Nukleære følere blir som regel benyttet til måling av nøytronporøsitet og gamma - gamma densitet i formasjonen.

Føleren for nøytronporøsitet innbefatter en kjemisk kilde som sprer nøytroner inn i formasjonen. Hydrogenkjerner i formasjonen bremser nøytronene og forskjellige kjemiske stoffer fanger opp de bremsede nøytroner. Når et nøytron blir fanget sendes det ut en gammastråle. Bremsede nøytroner og/eller fangede gammastråler blir som regel påvist ved en mottaker i nærheten og en mottaker som står i større avstand (i forhold til kilden), for derved å angi tilstedeværelse av hydrogen i den formasjon som er under vurdering. I de fleste tilfeller er det eneste hydrogen i en formasjon det som finnes i vann og hydrokarboner. Tilstedeværelse av vann og/eller hydrokarboner viser at formasjonen er porøs.

På tilsvarende måte omfatter en føler for gammastråledensitet en kjemisk kilde som av-gir gammastråling og denne blir rettet inn i formasjonen. Gammastråler eller fotoner som sendes fra kilden kommer inn i den formasjon skal undersøkes og samvirker med atomære elektroner i formasjonens materiale ved fotoelektrisk absorpsjon, ved Compton-spredning eller ved produksjon av par. Ved fotoelektrisk absorpsjon og par-produksjonsfenomener blir de bestemte fotoner som er del i samvirkningen fjernet fra gammastråle. Ved Compton-spredeprosessen vil det foton som tar del i denne miste noe av sin energi samtidig med at det endrer sin opprinnelige forplantningsretning, der tapet er en funksjon av spredningsvinkelen. Noen av de fotoner som sendes ut fra kilden inn i prøven blir således kastet tilbake til den nære mottaker og mottakeren som står lenger fra. Mange av fotonene når aldri frem til mottakerne fordi deres retning blir forandret ved en andre Compton-spredning, eller ved at de blir absorbert ved den fotoelektriske absorpsjonsprosess eller ved parproduksjons-prosessen. De spredte fotoner som når frem til mottakerne og samvirker med disse telles av det elektroniske utstyr som er knyttet til mottakeren. Antallet gammastråler som blir målt og energinivået for gamma-strålene er en funksjon av elektrondensiteten i formasjonen og dette er tilnærmet propor-sjonalt med formasjonens densitet. Eksempler på tidligere kjente kabelanordninger for måling av densitet kan finnes i US-patentene nr. 3202822,3321625, 3846631, 3858037, 3864569 og 4628202.

Selv om kabellogging er nyttig ved samling av informasjon som gjelder formasjoner nede i borehullet har den ikke desto mindre visse ulemper. Før kabeloperert loggeverk-tøy kan føres inn i brønnboringen, må f .eks. borestrengen først fjernes eller tas opp fra borehullet, noe som medfører betydelige omkostninger og tap av boretid for den som ut-fører boringen (og som regel må betale daglige avgifter for leie av boreutstyret). Fordi kabelverktøyet dessuten ikke er i stand til å samle data under den egentlige boreoperasjon, må den som utfører boringen treffe avgjørelser (som f.eks. den retning det skal bores i, etc.) uten tilstrekkelig informasjon eller påføre omkostninger ved å ta opp borestrengen for å kunne kjøre loggeverktøy for samling av mer informasjon som gjelder forholdene i borehullet.

I den senere tid er det lagt økende vekt på samling av data under boreprosessen. Ved samling og behandling av data mens boring pågår uten at det er nødvendig å ta opp boreanordningen for å sette inn kabel-loggeverktøy, kan den som utfører boringen foreta modifikasjoner eller korrigeringer etter behov for å gjøre arbeidet mest mulig optimalt. Utførelser til måling av tilstander i borehullet og bevegelse og plassering av boreanordningen samtidig med at brønnen bores er blitt betegnet som "måling-under-boring" teknikker, eller "MWD". Tilsvarende teknikker som samler seg mer om måling av formasjonsparametre er blitt betegnet som "logging-under-boring" teknikker eller "LWD". Selv om det kan være forskjeller mellom MWD og LWD er uttrykkene MWD og LWD ofte benyttet avvekslende. Når det gjelder denne beskrivelse vil uttrykket LWD bli benyttet med den forståelse at uttrykket omfatter både samling av formasjonsparametre og samling av informasjon som gjelder bevegelse og posisjonen av boreanordningen.

Målingen av formasjonsegenskaper under boring av brønnen med LWD-systemer øker utnyttelsen av tiden for måling av data og som en følge økes effektiviteten ved boreope-rasjonene. Nukleære målinger som nøytronporøsitet og gamma-gamma densitet, blir som regel benyttet for å skape formasjonsdata som er grunnleggende når det gjelder å komme frem til formasjonens egenskaper. Se " State of Art in MWD" International MWD Society (January 19, 1993). Nøyaktigheten ved nukleære målinger er imidlertid begrenset i LWD-systemer på grunn av forskyvning av strålingskilden og mottakeren fra borehullets vegg. Fordi den avstand som den nukleære kilde og detektoren har fra borehullets vegg varierer under boringen, er nytten av nukleært baserte måleanordninger begrenset ved LWD anvendelser. Den avstand som kildene og detektorene har til borehullets vegg blir vanligvis betegnet som "klaring" ("stand-off'), og størrelsen på klaringen har direkte innvirkning på de målinger som utføres med de nukleære detektorer.

Ved kabelanvendelser benyttes forskyvningsanordninger som tvinger sonden mot borehullets vegg for å skape en konstant klaringsavstand for derved å sikre ensartetheten ved de resultater som oppnås med de nukleære følere. Se US-patent nr. 3023507 og 4047027.1 LWD-systemer er imidlertid tvungen forskyvning ikke en mulig løsning selv om det i noen tilfeller er blitt benyttet utfyllende stabilisatorer for å øke nøyaktigheten ved den nukleært baserte måling. Utfyllende stabiliseringssystemer har innbefattet anordninger som gjør det mulig å montere detektorene i finner på stabilisatorer for å redusere klaringsavstanden og for å eliminere virkningen av borefluider på målingene. Se US-patent nr. 5250806 og 4879463. Utfyllende stabilisering er imidlertid upraktisk for mange vanlige boreoperasjoner, særlig når anordningen ved borehullets bunn styres i henhold til de teknikker som er beskrevet i US-patent nr. 4667751. Bruk av nukleært baserte målesystemer uten at det tas hensyn til bevegelse av et LWD-verktøy resulterer i en måleevne som på sitt beste vil gi et gjennomsnitt med varierende mengder borefluidum liggende mellom formasjonen og følerne ved hver måling, noe som resulterer i målinger med dårlig følsomhet overfor formasjonens egenskaper.

Nukleære målinger gjør bruk av statistisk analyse av nukleære resultater eller tellinger

som er målt med detektorene, så vel som energinivået detektoren måler. Fordi data som taes med LWD-verktøyet stående nærmere borehullets vegg representerer formasjonens egenskaper mer nøyaktig enn målinger som taes med større avstand fra borehullets vegg, er kjennskap til avstanden eller klaringen mellom loggeverktøyet og borehullets vegg blitt benyttet til behandling av data fra de nukleære følere når det gjelder relativ nøyak-tighet. Se US-patentene 5091644 og 5175429. Det er vanlig at loggeverktøyet roterer kontinuerlig under boring, slik at klaringsføleme bringes til å forandre stilling når brønnboringen bores. Som et resultat må bestemmelsen av klaringsavstandene foregå kontinuerlig og hurtig.

For å sammenholde klaringsavstanden med nukleære detektordata har de tidligere kjente systemer gjort bruk av en anordning der nukleær telling og energidata blir lagret i et minne med lagerpunkter. Se f.eks. US-patent nr. 5175429. Data blir sortert i en rekke lagerpunkter i minnet, basert på en klaringsavstand for følerne som er målt samtidig med målingen av de nukleære telledata ved hjelp av de nukleære mottakere. Lagerpunktene bestemmes av forhåndsinnstilte terskelverdier for klaring, slik at nukleær telling og energidata blir lagret i et tilhørende lagerpunkt, definert med den tilknyttede klaringsavstand. I f.eks. et system med fire lagerpunkter kan lagerpunkt 1 benyttes til lagring av alle telledata der en klaring ble funnet mellom borehullets vegg og føleren på 0-6,35 mm, lagerpunkt 2 kan benyttes til lagring av alle data der en klaring ble målt mellom 6,35-12,7 mm, lagerpunkt 3 kunne benyttes til lagring av alle data for en klaring på 12,7-25,4 mm og lagerpunkt 4 ville bli benyttet til lagring av data for en klaring på mer enn 25,4 mm.

Som vist på fig. 6 vil oppdelingen av data på denne måte gjøre det mulig å vektlegge data når disse til slutt hentes ut ved brønnens overflate (vanligvis når borestrengen trekkes opp for utskiftning eller veksling borekomponenter). Når data hentes ut på overflaten, blir data i hvert lagerpunkt tildeles en bestemt vektfaktor, slik at data som ble samlet da føleren var nærmest borehullets vegg får tildelt den største vekt, og data som taes når føleren er lengst fra borehullets vegg får tildelt den minste vekt. Vektfaktoren blir så multiplisert med hver av telleverdiene i dette lagerpunkt. Som vist f.eks. i den tidligere kjente teknikk på fig. 6, får således lagerpunkt 1 tildelt en vektfaktor på 1 (som blir multiplisert med alle telle-verdier i lagerpunkt 1), lagerpunkt 2 får en vektfaktor på 0,50 (som blir multiplisert med alle telledataverdier i lagerpunkt 2), lagerpunkt 3 får en telleverdi på 0,25 (som blir multiplisert med alle telledataverdier i lagerpunkt 3) og lagerpunkt 4 får tildelt en telleverdi på 0,10 (som blir multiplisert med alle telledataverdier i lagerpunkt 4).

Bruk av minneteknikk med lagerpunkter har satt boreren i stand til å behandle de nukleære målinger på en mer meningsfylt måte straks verktøyet tas opp fra borehullet. Denne lagerpunktteknikk er imidlertid ikke uten begrensninger. Den første begrensning er at ytterligere minnekapasitet må være innbefattet i systemet for å gi tilstrekkelig lagerplass i hvert av rekken med lagerpunkter i tilfelle en større del av data blir lagret i dette bestemte lagerpunkt. Som en følge av dette vil det f.eks. i et system med fire lagerpunkter være nødvendig at minnet nede i borehullet må være fire ganger større enn det som er nødvendig hvis det ikke blir avdelt lagerpunkter. For det annet vil bruk av minnelagerpunkter gi en temmelig ufølsom vektfaktor for de nukleære data, noe som bare kan forbedres ved å tilføye ytterligere minnelagerpunkter. I det eksempel som er gitt ovenfor vil den samme vektfaktor kunne anvendes på alle data som telles, enten loggeverktøyet er i anlegg mot borehullets vegg eller er 6,25 mm fra denne, fordi data i dette området vil være lagret i samme minnelagejpunkt (lagerpunkt #1). I det ovennevnte eksempel med fire lagerpunkter ville dessuten, hvis klaringsavstanden var 6,1 mm, en vektfaktor 1 bli benyttet for de tilhørende telledata, mens målinger som finner sted med en klaringsavstand på 6,6 mm bare ville få tildelt en vektfaktor på 0,50. En slik uregelmessighet ved vektfaktorfunksjonen tjener bare til å forvrenge nøyaktigheten ved telledataene. Hvis ikke et stort antall minnelagerpunkter ble tatt i bruk, noe som ikke er praktisk, vil dessuten vektfaktorfunksjonen ikke oppvise en jevn resultatkurve.

I tillegg er de nukleære data forholdsvis meningsløse inntil de på riktig måte blir veid med klaringsavstanden, noe som, som regel ikke finner sted før data blir hentet ut fra minnelagerpunktene på overflaten. Det finnes ingen mekanisme i tidligere kjente systemer til behandling av klaringsavstanden og nukleære data nede i borehullet for å skape en veid verdi som kan overføres til overflaten gjennom slampulser eller som km benyttes i borehullet av en borehullstyrer for å treffe beslutninger mens det hele er i gang. Som et resultat må boreren vente på data som blir hentet ut og behandlet på overflaten etter at dataene tas fra minnelagerpunktene.

Foreliggende oppfinnelse tilsikter å oppheve ulemper og mangler ved tidligere kjente systemer ved å komme frem til et avstandskompensasjonsløsning med en nedsenket prosessor som måler klaringsavstanden og som med en gang fastlegger en bestemt vektverdi for de tilhørende nukleære telledata.

Nærmere bestemt kjennetegnes den innledningsvis nevnte fremgangsmåte ved

(a) å bestemme nøytrontelledata for en bestemt tidsperiode; (b) å måle den øyeblikkelige klaringsavstand én gang for den bestemte tidsperioden, (c) å bestemme en veiefaktor som en funksjon av klaringsavstand målt i trinn b)

for en bestemt tidsperiode,

(d) å beregne en veid nøytrontelleverdi for hver bestemte tidsperiode ved å multiplisere telledataene for den bestemte tidsperioden med veiefaktoren, og (e) å beregne den gjennomsnittlige veide nøytrontelleverdien for en bestemt prøvetagningstidsperiode.

Ifølge en utførelsesform av fremgangsmåten bestemmes en veid nøytrontellingsverdi for hvert av et flertall av energivinduer ved å gjenta trinnene (a)-(e) for hvert energivindu, og de veide nøytrontelleverdiene akkumuleres.

Ved foreliggende oppfinnelse muliggjøres å fastlegge et enkelt, veid tellegjennomsnitt Cw over en gitt tidsperiode n, som så kan lagres i minnet i borehullet og/eller overføres til overflaten via vanlige telemetriprosedyrer (som f.eks. slampulssignaler, slamsirene-signaler, elektromagnetiske signaler, eller lignende). Fordi en enkel veid telleverdi blir beregnet nede i hullet for en på forhånd bestemt tidsperiode, er det intet behov for å ha atskilte minnelagerpunkter og dermed kan størrelsen på det minnet som er nødvendig reduseres betydelig eller kan få tildelt andre operasjoner. Fordi vektverdiene blir bestemt av en prosessor i borehullet kan dessuten en større grad av presisjon skapes enn det er mulig med det vektede lagerpunktsystem. Komplekse forhold mellom vektverdi og klaringsavstand kan implementeres og enten beregnes i borehullet eller lagres i en oppslagstabell i minnet. Resultatet er, at i stedet for å veie de telte data på en av x måter (der x er lik antallet lagerpunkter i minnet), slik det ble gjort i de tidligere kjente lagerpunkt-systemer, kan dataene bli mer nøyaktig veid i henhold til foreliggende oppfinnelse på én av 2V måter (der y er lik antall biter av data som kan behandles samtidig av prosessoren). Den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse krever en mikroprosessor med minst en åtte bits databredde for å gi minst 255 forskjellige mulige vektverdier for de telte data, basert på den målte avstandsverdi. Videre kan de veide telleverdier C« (for hver gjennomsnittsperiode n) hurtig hentes ut når loggeverktøyet bringes til overflaten, noe som reduserer behandlingstiden ved overflaten til et minimum.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter en akustisk transduser anbragt nær den eller de

nukleære kilder for sending og mottagning av akustiske signaler for å bestemme avstanden mellom LWD boremansjetten og borehullsvegg. Den akustiske transduser omfatter fortrinnsvis et piezoelektrisk krystall som er montert i et forsenket hus i loggeverktøyet. Transduseren, som fortrinnsvis er rettet inn aksialt med de nukleære detektorer, blir ak-tivisert ved påtrykning av et spenningssignal over krystallet slik at dette bringes til å vib-rere og frembringe en akustisk bølge. Noe av bølgen blir reflektert fra borehullets vegg der den blir mottatt av krystallet og omdannet til et elektrisk signal. Prosessoren styrer tidsforløpet for det spenningssignal som påtrykkes krystallet og fastlegger også en in-deks elementverdi basert på forplantningstiden for den akustiske bølge.

Prosessoren benytter så indekselementverdien for å bestemme en vektfaktor. Vektfaktoren kan beregnes i henhold til et på forhånd bestemt forhold mellom vekt og klaringsavstand eller vektfaktoren kan utledes ved referanse til en oppslagstabell som er blitt for-programmert for å gjengi det ønskede forhold mellom vektfaktor og klaringsavstand. Vektfaktoren blir multiplisert med de telte data som blir målt samtidig av densitets- eller porøsitetsmottakeren og denne veieverdi blir sendt til en akkumulator som summerer alle slike vektede verdier som er utledet under et måleintervall. Den samlede gjennomsnittlige vektede telleverdi Cw blir så lagret for denne periode med visse andre data som angir posisjonen der dataene blir målt og tidspunktet da målingen ble foretatt.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 skjematisk viser boreutstyr med et LWD-system i henhold til foreliggende oppfinnelse, sett fra siden, Fig. 2 viser i perspektiv et LWD-verktøy med et akustisk avstandskompenserende system i henhold til den foretrukne utførelse, Fig. 3 viser et snitt gjennom en akustisk transduser for å illustrere banen for ultralydsig-nalet som transduseren sender ut, Fig. 4A er et blokkskjema for opplegget av systemet ifølge foreliggende oppfinnelse i den foretrukne utførelse, Fig. 4B er et blokkskjema for de elektroniske kretser i styreanordningen og avstands-transduseren på fig. 4A, Fig. 5 er en graf som viser hva reaksjonen i den utløsende terskelspenning i forhold til tid for terskelgeneratoren på fig. 5, Fig. 6 er en graf som viser den måte hvorpå vektfaktorene blir bestemt ved tidligere kjente avstandsutlignende opplegg med lagerpunkter i minnet, Fig. 7 er et flytskjema som viser virkemåten for den sentrale behandlingsenhet i foreliggende oppfinnelse, Fig. 8A-8B er grafer som viser vektfaktorforholdet for beregninger av gammadensitet og nøytronporøsitet, og

Fig. 9 er et flytskjema som viser delrutinen med transientfilter på fig. 7.

Fig. 1 viser et typisk boreanlegg som innbefatter en borerigg 10 bygget på overflaten 12 ved brønnen, med en borestreng 14. Borestrengen 14 gå gjennom et rotasjonsbord 16 og inn i et borehull 18 som bores gjennom grunnformasjonen 20. Borestrengen 14 innbefatter et drivrør 22 ved sin øvre ende med et borerør 24 forbundet med drivrøret 22 og en bunnhullanordning 26 (som regel betegnet som en "BHA") koblet til den nedre ende av borerøret 24. BHA 26 innbefatter som regel vektrør 28, et LWD-verktøy 30 og en bor-krone 32 som skal trenge gjennom grunnformasjonene for å skape borehullet 18. Under drift blir drivrøret 22, borerøret 24 og BHA 26 satt i rotasjon med rotasjonsbordet 16. Det benyttes vektrør ifølge vanlig teknikk for å legge vekt på borkronen 32 og for å av-stive BHA 26, slik at BHA 26 kan overføre vekten til borkronen 32 uten å knekke. Vekten som utøves av vektrørene på borkronen 32 setter borkronen i stand til å knuse og fjerne spon fra undergrunnsformasjoner.

Når borkronen 32 er i virksomhet blir borefluid eller boreslam pumpet fra en slambehol-der 34 på overflaten gjennom drivrørets slange 37, inn i borerøret til borkronen 32. Etter å ha strømmet ut ved borkronen 32 stiger boreslammet tilbake til overflaten gjennom ringrommet mellom borerøret 24 og borehullet 18, der det blir samlet og ført tilbake til slamtanken 34 for filtrering. Borevæsken benyttes til å smøre borkronen 32 og til å fjerne spon fra borehullet 18. Som fagfolk på området vil være klar over kan en nedsenket motor eller turbin benyttes nede i hullet for å dreie borkronen 32, som et alternativ til eller i tillegg til rotasjon av borestrengen fra overflaten.

LWD-verktøyet 30 blir fortrinnsvis anbragt så nær borkronen 32 som det er praktisk mulig. Det skal påpekes at verktøyet 30 kan betraktes som en del av vektrør-seksjonen 28. Signaler som representerer målinger av borehulldimensjoner og boreparametere blir frembrakt og lagret i LWD-verktøyet 30, slik det vil bli beskrevet mer i detalj i det føl-gende. I tillegg kan noen eller alle signaler også ledes gjennom en kommunikasjonsinn-retning i borestrengen 14 til en styreenhet 36 på overflaten 12, der signalene blir behandlet og analysert. Overføringen av signalene fra LWD-verktøyet 30 til styreenheten 36 foregår fortrinnsvis ved bruk av kjente telemetrisystemer og vil derfor ikke bli om-handlet i detalj.

Der vises nu til figurene 2 og 3 der loggeverktøyet 30 som er bygget i henhold til den foretrukne utførelse hovedsakelig utgjør en del av borerøret 24 under bruk og kan med

fordel innbefatte en rekke påvisnings- og føleanordninger. Som best vist på fig. 2 innbefatter LWD-verktøyet 30 fortrinnsvis en hylse 38 som dekker en densitetsanordning som f.eks. en gammastråledensitets-anordning. Densitetsanordningen innbefatter hovedsakelig en kilde 40 og vinduer 42 for utsendelse og mottagning av energi for densitetsmålinger ifølge vanlige teknikker. Hoveddelen av LWD-verktøyet 30 omfatter også fortrinnsvis en dor 44 som inneholder en nøytronanordning 46 til utførelse av porøsitetsmålinger på vanlig måte. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse blir densitetsmå-lingene delt opp i atskilte energivinduer som er representative for bestemte parametere. I den foretrukne utførelse blir således målingene for densitet og porøsitet evaluert i for-

hold til de tellenivåer som blir påvist og den energi hvormed tellingene blir mottatt. Denne evaluering blir fortrinnsvis kategorisert ut fra energinivå i flere innformasjons-vinduer som reflekterer densitet, litologi, toppverdier og andre verdier. I den foretrukne utførelse blir klaringsavstandsdata benyttet for øyeblikkelig veining av verdien for telledataene i hvert av disse atskilte energivinduer.

I henhold til den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse innbefatter også LWD-verktøyet 30 en sensor 48A til bestemmelse av klaringsavstanden mellom logge-verktøyet og borehullets vegg. Ifølge den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse finnes det tre slike sensorer 48A, 48B og 48C (fig. 4A) og de står i avstand fra hverandre i omkretsretning rundt verktøyet 30. Disse sensorer omfatter fortrinnsvis akustiske transdusere som står like langt fra hverandre rundt omkretsen av verktøyet 30. Som beskrevet av J.R. Birchak, m.flere, i innlegget " Standoffand Caliper Measurements While Drilling Using a New Formation- Evaluation Tool with Three Ultrasonic Transducers" som ble fremlagt ved den 68. årlige Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers, holdt i Huston, Texas, 3-6 oktober 1993, hvis innhold det her vises til som referanse, benyttes disse tre transdusere 48A, 48B og 48C som en del av en anordning og en fremgangsmåte til måling av borehullets kaliber og form. Det skal imidlertid påpekes at foreliggende oppfinnelse kan virkelig-gjøres med bare en enkel akustisk transduser 48A. Ytterligere transdusere er nødvendige bare hvis foreliggende oppfinnelse også skal kombineres med et system til måling av kaliber og borehull.

Transduseren 48A, ifølge oppfinnelsen, er fortrinnsvis rettet inn aksialt med densitets-og nøytronmottakerne for å måle klaringsavstander til frembringelse av en vektfaktor for densitets- og porøsitetsberegningene. Som vist på fig. 2 og 3 er sensoren eller transduseren 48A fortrinnsvis delvis anbragt i verktøyet 30. Transduseren 48A innbefatter fortrinnsvis et piezoelektrisk krystall 50 og en støtte av wolframlegering 52 som fortrinnsvis er festet innsiden av krystallet 50. Krystallet og støtten er fortrinnsvis innkapslet i epoksy 56 for å danne transduseren 48A, og denne er fortrinnsvis anbragt i en utsparing 54 som er maskinelt i verktøyet 30. Som best vist på fig. 3 er transduseren 48A når den er anbragt i borehullet 18, noe forsenket i forhold til verktøyets omkrets 58 og vender mot borehullets vegg 60. Rommet mellom verktøyets omkrets 58 og borehullets vegg 60 representerer verktøyets klaring ved den dybde og i den vinkelstilling som transduseren 48A har i dette øyeblikk. Normalt er rommet mellom verktøyet 30 og borehullets vegg 60 fylt med en strøm av boreslam som står under trykk under boring.

Under drift frembringer det piezoelektriske krystall 50 fortrinnsvis ultralydsignaler 62

under påvirkning av en elektrisk puls fra en spenningskilde som f.eks. et batteri 21 (fig. 2) i den foretrukne utførelse. Signalet 62 forplanter seg gjennom boreslammet som om-gir verktøyet 30 og blir reflektert av borehullets vegg 60.1 det minste en del av ultralyd-signalet 62 kastes tilbake fra borehullets vegg 60 og blir mottatt av det piezoelektriske krystall 50 som på sin side omformer det mottatte signal til en elektrisk puls. Ankomstti-den for signalet som dermed blir mottatt blir registrert og et "forplantnings" signal skapes av elektroniske kretser som forklart mer i detalj nedenfor. Forplantningssignalet blir fortrinnsvis anvendt til å bestemme klaringsavstanden mellom transduseren 48A og borehullets vegg 60.

Den akustiske impedans i epoksylaget 56 er fortrinnsvis valgt for å optimalisere overfø-ringen av akustisk energi til slammet. Dessuten er impedansen ved støtten 52 fortrinnsvis valgt for å passe til impedansen for krystallet 50 og har til oppgave å absorbere den del av bølgen som sendes ut fra baksiden av krystallet 50. Støtten skal også dempe de svingninger som ellers ville fortsette i krystallet etter sending av det akustiske signal. For å virke riktig må dempingen finne sted før de reflekterte bølger blir mottatt av krystallet 50.

Som vist på fig. 4A omfatter LWD-verktøyet ifølge den foretrukne utførelse hovedsakelig en batteripakke og strømtilførselsenhet 21, en formasjonsvurderende styrer 5, densi-tetselektronikk 10 som er koblet til densitetsdetektorene 12,14, nøytronelektronikk 20 som er forbundet med nøytrondetektorene 22, 23 og avstands- og kaliberelektronikk 15, forbundet med de tre transdusere 48A, 48B og 48C.

Batteripakken 21 sørger for driftsstrøm til hver av de elektroniske delanordninger i henhold til vanlige teknikker. Den formasjonsvurderende styrer 5 omfatter fortrinnsvis en sentral behandlingsenhet 64 og et dataminne 92, slik det vil bli forklart mer i detalj når det gjelder fig. 4B. Den formasjonsvurderende styrer 5 mottar i henhold til den foretrukne utførelse utgangssignaler for densitetselektronikken 10, nøytronelektronikken 20 og avstandselektronikken 15 for å beregne de veide densitetstelledata og veide nøytron-telledata basert på den målte klaringsavstand.

Densitetselektronikken 10 er konstruert i overensstemmelse med vanlige teknikker og

innbefatter fortrinnsvis to detektorer 12, 14. Densitetselektronikken 10 utvikler telledata som er representative for gammadensiteten basert på utgangen fra detektorene 12, 14. På tilsvarende måte er nøytronelektronikken 20 konstruert i overensstemmelse med vanlige teknikker og innbefatter nøytrondetektorer 22, 23 til frembringelse av telledata som er

representative for nøytronporøsitet. Avstands- og kaliberelektronikken 15 vil bli om-handlet mer i detalj i forbindelse med fig. 4B.

Det skal nå vises til figurene 2 og 4B der et blokkskjema for de elektroniske kretser som er knyttet til transduseren 48A og den formasjonsvurderende styrer 5 er vist ifølge den foretrukne utførelse. Som vist på fig. 2 er de elektroniske kretser fortrinnsvis anbragt i en stubb 25 tilordnet verktøyet 30. De elektroniske kretser er fortrinnsvis montert i en trykkbeholder 18 for å hindre forurensning og er forbundet med loggesensorene og transduseren 48A ved hjelp av en ledningsbunt 27. Som vist på fig. 2 blir elektroniske kretser fortrinnsvis drevet med en batteripakke 21 som er tilkoblet med ledninger 29.

Det skal fremdeles vises til fig. 4B, der den formasjonsvurderende styrer 5 og elektro-nikken 15 fortrinnsvis omfatter en nedsenket behandlingsenhet 64 (her betegnet som

"CPU", behandlingsenhet" eller "prosessor"), en transduserdekoder 70, en terskelgenera-tor 78, en sammenligner 76 og et dataminne 92. Den nedsenkede behandlingsenhet 64 er fortrinnsvis programmert ifølge vanlige teknikker for å foreta en akustisk måling av klaringsavstand hvert 20 millisekund. Som en fagmann på området vil forstå kan målingene tas mer eller mindre ofte etter ønske. Prosessoren 64 frembringer tre tidsstyresigna-ler som blir overført til transduserdekoderen 70, terskelgeneratoren 78 og sammenligneren 76. Ved mottagning av et første tidsstyresignal fra den sentrale behandlingsenhet 64 over lederen 81 initierer transduserdekoderen 70 den spenningspuls som blir forsterket i forsterkeren 72 og overført til transduseren 48A som derved tenner. Transduserdekoderen 70 bestemmer størrelsen og bredden på den spenningspuls som blir sendt til transduseren 48A. Pulsen bringer transduseren til å tenne og denne frembringer en akustisk

bølge som blir utsendt radielt fra loggeverktøyet 30. Akustiske signaler som blir reflektert fra borehullets vegg 60 blir mottatt av transduseren 48A som frembringer et elektrisk utgangssignal og dette blir forsterket og filtrert av signaltilpasningskretser 74. De tilpassede utgangssignaler blir påtrykket over lederen 84 på sammenligneren 76. Det andre tidsstyresignal på linjen 82 blir mottatt av terskeldetektoren 78 og anvendes av terskeldetektoren 78 til å bestemme lengden på ventetiden mellom avfyring av transduseren 48A og den tid da de reflekterte pulser kan bli mottatt. Ventetiden er nødvendig for å motvirke falske signaler som ellers ville være resultat av ringing i krystallet. Den tredje tidsstyrepuls blir overført via ledning 83 til sammenligneren 76 og benyttes til start av måling av forplantningstid og begrensning av utgangsområde.

Etter at ventetiden er utløpt blir amplituden på de reflekterte pulser sammenlignet i sammenligneren 76 med en elektronisk terskel som er satt opp av terskelgeneratoren 78 over lederen 86. Fordi amplituden på ultralydbølgene avtar med den avstand som er tilbakelagt og dermed i forhold til den forløpte tid, vil terskelen fortrinnsvis avta eksponentielt med tiden som vist f.eks. på fig. 5. Denne hensvinning av terskelverdien har samme føl-somhet overfor alle bølger uansett den avstand som bølgen har tilbakelagt. Hvis det mottatte signalet er større enn terskelverdien, vil sammenligneren 76 beregne en verdi for forplantningstid ved å telle perioden mellom det tidspunkt da et signal blir mottatt på linjen 83 fra behandlingsenheten og det tidspunkt da et signal blir mottatt fra transduseren over linjen 84. Et elektrisk signal som angir verdien for forplantningstid blir fortrinnsvis overført til den sentrale behandlingsenhet 64 over lederen 85 og benyttes i CPU 64 til beregning av en vektfaktor for nøytrontelledata og densitetstelledata.

En minneenhet 92 er fortrinnsvis anordnet i den formasjonsvurderende styrer 5 og den har minst én megabyte (1 Mb) lagringskapasitet. Minneenheten 92 lagrer målte og be-handlede data for senere uthentning. I tillegg er også et direktelager 110 ("ROM") også fortrinnsvis innbefattet i den formasjonsvurderende styrer 5 for lagring av visse grunnleggende inngangsopererende instruksjoner for CPU i henhold til vanlige teknikker. ROM 110 kan også anvendes i en alternativ utførelse for å lagre vektfunksjonsverdier i en oppslagstabell. Status- og styreregistre 112 finnes også fortrinnsvis ifølge vanlige teknikker for å lagre styreinformasjon og statusinformasjon for formasjonsstyreren.

Klaringsavstanden S ved transduseren 48A kan bestemmes etter den følgende formel:

hvor

S er klaringsavstanden mellom transduseren 48A og borehullets vegg 60;

v er lydhastigheten (eller akustisk hastighet) i borevæsken;

d er den avstand som transduseren er forsenket med i doren for loggeverktøyet 30;

t er forplantningstiden som er målt for den akustiske bølge; og

tQ forskyvningstiden som viser de elektroniske forsinkelser i kretsen og den tid som kre-ves for at den akustiske bølge skal forplante seg gjennom innkapslingen av epoksy.

Den akustiske hastighet v i borefluidet under virkelige tilstander i borehullet kan måles dynamisk ifølge visse kjente teknikker. I den foretrukne utførelse er imidlertid en verdi tildelt den akustiske hastighet v basert på borehuUtilstander, innbefattende type av borefluid (vannbasert eller oljebasert) fluidvekt, fluidsaltinnhold, temperatur og trykk der alle disse er kjent under utførelse av en boreoperasjon. Fremgangsmåten til å anslå lydhastigheten i borefluidet kan gjøres ved sammensetninger av ligninger for de kjente parametere for å komme frem til en forholdsvis nøyaktig tilnærmelse. Se M. Greenspan, m. fl. " Tables of the Speed of Sound in Water", J. Acoust. Soc. Am., Bind 31, nr. 1 (jan. 1959); CC. Leroy, " Development of Simple Equations for Accurate and More Realistic Calculation of the Speed of Sound in Sea Water, " J. Acoust. Soc. Am., Bind 46 ( 1969) ; A. L. Podio mflere " Ultrasonic Velocity and Attenuation Measurements in Water- Based Drilling Muds," ASME Drilling Technology Symposium, PD Bind 27 ( 14- 18 januar 1990). Det har vist seg at tilnærmelse til en verdi for den akustiske hastighet v basert på disse parametere er tilstrekkelig nøyaktig for formålene med foreliggende oppfinnelse. Forskyvningstiden tQ blir bestemt i en verktøy-kalibreringsprosedyre som utføres i overensstemmelse med vanlige teknikker før loggeverktøyet 30 tas i bruk.

Klaringsavstanden S(t) blir fortrinnsvis målt én gang for hvert utvalgsintervall t, som fortrinnsvis er minst hvert 20 millisekund, slik at en måling blir foretatt 50 ganger pr. sekund. Hvis således loggeverktøyet 30 roterer med 60 omdreininger pr. minutt og målinger finner sted hvert 20 millisekund, foretas det 50 målinger av klaringsavstand pr. omdreining.

Klaringsavstanden vil som regel være gjennomsnittsberegnet over et angitt tidsintervall eller en gjennomsnittsperiode n for å bestemme klaring til beregninger. Gjennomsnittsperioden n ligger vanligvis fra 1 til 60 sekunder. Ifølge den foretrukne utførelse er gjennomsnittsperioden n 20 sekunder, noe som gir 1000 målinger for et utvalgsintervall t på 20 millisekunder. Som fagfolk på dette området vil være klar over, kan målingene tas mer eller mindre ofte etter ønske, eller kortere eller lengre gjennomsnittsperioder kan benyttes, uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Straks klaringsavstanden S(t) er blitt målt for et bestemt utvalgsintervall t, blir en vektfaktor W fortrinnsvis bestemt av den sentrale behandlingsenhet 64 basert på klaringsavstanden S. Dermed blir vektfaktoren W en funksjon av klaringsavstanden S for en bestemt tidsperiode og kan betegnes matematisk som W(S(t)). Vektfaktoren blir multiplisert med telledataene C(t) for tidsperioden t, (C(t)xW(S(t))) for å bestemme en veid telleverdi Cw. Denne beregning blir fortrinnsvis utført for hvert av de atskilte energivinduer for de nukleære måledata.

Ifølge den foretrukne utførelse blir en enkel gjennomsnittsberegnet veid tellerverdi Cw deretter bestemt over hver gjennomsnittsperiode for hvert atskilt energivindu ifølge denne ideelle ligning:

Telleren i ligning (2) er den veide tellerverdi Cw for en bestemt utvalgsperiode t integrert over en fastlagt gjennomsnittsperiode n (f.eks. 20 sekunder). Nevneren i ligning (2) er vektverdien W som er blitt bestemt for hver tidsperiode t, integrert over gjennomsnittsperioden n. Den integrerte vektverdi danner en normaliseringsfunksjon for lignin-gen.

Fordi transduseren ikke foretar kontinuerlige målinger, men i stedet utfører atskilte målinger meget ofte, må integralet av ligning (2) byttes ut med summeringer av disse diskrete målinger, slik:

Ifølge ligning (3) fremkommer den vektede telleverdi for en bestemt gjennomsnittsperiode Cw ved summering av de diskrete verdier målt av transdusermottakeren og den nukleære mottaker for aller verdier i løpet av gjennomsnittsperioden n. Hvis gjennomsnittsperioden n er 20 sekunder og utvalgsintervallet t er hvert 20 millisekund, vil antallet av målinger N i gjennomsnittsperioden n være 1000.1 dette eksempel vil således summering av teller og nevner i ligning (3) ligge fra i =1 til 1000.

I ligning (3) er Q den telling som er målt under intervallet i, Wj er vektfaktoren som er basert på klaringen som er målt under intervallet i og N er antall intervaller i gjennomsnittsperioden. Fordi samplingsintervallet t er meget kort (10-20 m.sek.) sammenlignet med rotasjonsperioden for borestrengen (som regel 1 sekund pr. omdreining) er ligning (3) en ypperlig tilnærmelse av ligning (2).

Det skal nu vises til figurene 8A og 8B der forholdet mellom vektfaktor W og klaringsavstand S er vist ifølge den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse. Dette vekt/klaringsforhold skal sammenlignes med det som er resultatet fra bruk av minne med lagringspunkter som vist på fig. 6. Bruk av den kontinuerlige vektfunksjon er mer nøyaktig enn det som kan oppnås ved bruk av atskilte lagerpunkter i minnet.

Virkemåten for den sentrale prosessor og bestemmelsen av vektverdier vil nu bli beskrevet med henvisning til fig. 7, 8A og 8B. Det skal først vises til fig. 7, der den sentrale behandlingsenhet 64 fortrinnsvis blir (fig. 4) initialisert når loggeverktøyet kobles til og fortsetter å løpe inntil verktøyet stenges av. I trinn 122 initialiserer prosessoren fortrinnsvis systemet ved (1) utvikling og/eller frembringelse av tilgang for vektsatsene for gammadensitetsmålinger og nøytronporøsitetsmålinger, (2) bestemmelse av begrensningsfaktoren, som er antallet av intervaller eller perioder N i gjennomsnittsperioden; (3) innstilling av transientfiltertellere til null; (4) bestemmelse av tellegrenser og (5) bestemmelse av Q grensene for gammadensitetsverktøyet.

I henhold til den foretrukne utførelse bestemmer den sentrale behandlingsenhet en vektfaktor for hvert av de atskilte energivinduer for både nære og fjerne målinger av gammadensitet og bestemmer en vektfaktor for målingene av nøytronporøsitet. Den sentrale behandlingsenhet omfatter fortrinnsvis en prosessor med minst like meget datakraft som en INTEL<®>80186EC og er i stand til å holde en 500 elements tabell I for klaringsavstanden med en vektfølsomhet på 255 elementer. Indekselementtabellen I er på hensikts-messig måte skalert ved bestemmelse av den maksimalt mulige følsomhet på utgangen fra klaringselektronikken 15.

Det skal nu vises til figurene 8A og 8B der densitetsvekter og porøsitetsvekter som er fremkommet ifølge den foretrukne utførelsesform er gjengitt. Som det sees på fig. 8A består densitetsvektfunksjonen fortrinnsvis av fem forskjellige uavhengige segmenter for å danne en forholdsvis komplisert, men ikke desto mindre sammenhengende vektfunksjon i overensstemmelse med den følgende kildekode:

VEKTLEGGENDE FAKTOR FOR DENSITET f TABELL I)

KJØR I =1,72

Densitet Wt(I) = 255

AVSLUTT

KJØR I = 73,103

Densitet Wt(I) = 2.656/(1-62)

AVSLUTT

KJØR I =104, 124

Densitet Wt(I) = 110.224(1 - 62)<**>2

AVSLUTT

KJØR I = 125, 181

Densitet Wt(l) ~ 6.889.000(1 - 62)<**>3

AVSLUTT

KJØR I = 182,420

Densitet Wt(I) = 4

AVSLUTT

Som angitt representerer indeksverdien I indekselementverdien, mens symbolet densitet Wt(I) representerer densitets vektfaktoren for et gitt element I. En analyse av fig. 8A viser at en full vektverdi fremkommer for de første 72 elementer i elementtabellen I. Dette representerer det faktum at transduseren er forsenket i loggeverktøyet med en avstand d. De ovenstående verdier fremkommer som representative for den foretrukne utførelse, men det skal påpekes at en fagmann på området vil være klar over at andre vektfunksjo-ner kan utvikles uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. F.eks. kunne en annen mulig vektfunksjon være W = e"<2>^, der W representerer vektfaktoren og S representerer klaringsavstanden.

På tilsvarende måte sees det i fig. 8B at porøsitetsvektfunksjonen også fortrinnsvis er bygget opp av fem forskjellige uavhengige segmenter til vektfunksjon, etter den følg-ende kildekode:

VEKTLEGGENDE FAKTOR FOR PORØSITET ( TABELL U )

KJØRI=1,52

Porøsitet Wt(I) = 255

AVSLUTT

KJØR I = 53, 115

Porøsitet Wt(I) = 5.227/(1 - 32)

AVSLUTT

KJØR I = 116, 157

Porøsitet Wt(I) = 436.500/I-32)<**>2

AVSLUTT

KJØR I =158,271

Porøsitet Wt(I) = 54.780.000/(I-32)<**>3

AVSLUTT

KJØR I = 272,420

Porøsitet Wt(l) = 4

AVSLUTT

Straks en klaringsavstand S er målt av transduseren vil den sentrale behandlingsenhet fortrinnsvis skalere utgangen fra klaringselektronikken 15 for å frembringe et indeks-element I ved å sette I = INT(S/2). Hvis således, ifølge den foretrukne utførelse, klaringselektronikken 15 er i stand til å gi 1000 forskjellige mulige utgangssignaler, vil indekselementverdien I bli satt til et maksimum på 500. Behandlingsenheten benytter da fortrinnsvis den kildekode som er gjengitt ovenfor til beregning av den rette vektfaktor.

Som et alternativ kan verdiene for hver klaringsavstand S (eller indekselementverdi I) lagres i en oppslagstabell i et direktelager (ROM) 110 (fig. 4) sammen med en forhånds-tildelt vektverdi, basert på vektfunksjonsforholdet. Som fagfolk på dette området vil være klar over legger oppslagstabellen vektfunksjonsforhold inn i forhåndsberegnede verdier som det så gis tilgang til. I stedet for å beregne vektfaktoren gir således ROM 110 tilgang for den sentrale behandlingsenhet til å slå opp vektverdien. En fagmann på området vil være klar over at en hvilken som helst av de tilgjengelige typer av direkte-lagre kan anvendes i denne oppfinnelse.

Etter at vekttabellene er initialisert blir begrensningsfaktoren eller antall intervaller N bestemt. Begrensningsfaktoren N bestemmes ved å dele lengden av gjennomsnittsperioden n med lengden av utvalgsintervaller t, slik:

Hvis således f.eks. lengden av gjennomsnittsperioden n er 20 sekunder, og lengden av utvalgsintervallet t er 20 millisekunder, er grensefaktoren N lik 1000. Som en følge av dette finner prosessoren ut at den må utføre 1000 sykler for den bestemte gjennomsnittsperiode.

Den sentrale prosessor vil så initialisere transientfelttellerne ved å stille inn tidsavbruddstelleren, den positive transientteller og den negative transientteller til null. Etter at transientfiltertellerne er nullstillet blir tellehastighetgrenser satt for de verdier som mottas fra mottakerne for gammadensitet og nøytronporøsitet. Hvis en påvist verdi faller utenfor tellehastighetgrensene, frembringes en feilmelding og denne blir lagret i et statusregister 112. De foretrukne tellehastighetsgrenser blir fortrinnsvis hentet ut fra et direktelager ROM og anbragt i arbeidsminne for den sentrale behandlingsenhet (CPU) når loggeverktøyet er i virksomhet for å gjøre tilgangstiden minst mulig ifølge vanlige teknikker. Den sentrale behandlingsenhet vil så sammenligne alle telledata fra mottakerne med terskelverdiene for å bestemme om det foreligger en feiltilstand. Tellehastighetsgrensene er fortrinnsvis anordnet for hvert av de diskrete energivinduer og kan velges basert på egenskapene ved boreverktøyet innbefattende avstanden mellom den nukleære kilde og mottakerene, karakteristikkene for kilden og mottakerene og størrelsen og verk-tøyet i forhold til borehullet.

Terskelverdiene som velges er fortrinnsvis knyttet til de høyeste og laveste målte verdier som kan godtas nær gammadensitetsmottakeren for å danne diskrete energivinduer for telleinformasjon som blir påvist ved bestemte energinivåer. I henhold til den foretrukne utførelse av denne oppfinnelse er tellefunksjonen delt i tre forskjellige diskrete vinduer basert på energinivået for de data som mottas. Telledatagrensene for den nære densitetsmottaker bestemmer således de øvre og nedre grener for hver av disse tre forskjellige diskrete energivinduer. På tilsvarende måte blir terskelverdier stilt for den fjerne densitetsmottaker. Igjen, ifølge den foretrukne utførelse av denne oppfinnelse er telle/energifor-holdet delt i tre diskrete vinduer for å anvise visse formasjonsegenskaper eller annen informasjon. Tellehastighetsgrensene blir fortrinnsvis fastlagt for hvert av de diskrete energivinduer for den fjerne densitetsmottaker. I tillegg er det i den foretrukne utførelse sørget for terskelverdier for hver nøytronmottaker. Som påpekt ovenfor finnes det et statusregister 112 (fig. 4) for å angi når de telte data ligger utenfor terskelverdiene. I den foretrukne utførelse finnes det et seksten bit register der én bit er tildelt for hver av terskelverdiene.

Etter at tellehastighetsgrensene er satt setter den sentrale behandlingsenhet fortrinnsvis Q grensene. Q grensene er slik de normalt benyttes ytterligere feilkontroller for densi-tetsmålingene. Q grensene blir fortrinnsvis beregnet ved at det først etableres en verdi for en variabel x som blir bestemt av lengden på gjennomsnittsperioden n, slik:

Etter at x er bestemt kan Q grensene settes for densitetsmålinger slik:

Som en fagmann på området vil forstå er verdiene a, b, c og d fortrinnsvis konstante verdier og blir valgt basert på verktøyets egenskaper og blir lagret i ROM før det tidspunktet da loggeverktøyet anbringes i brønnen.

Det skal igjen vises til fig. 7 der behandlingsenheten etter å ha gått igjennom de foregående initialiseringsprosedyre deretter setter intervalltelleren på null i trinn 124 og i trinn 126 sletter måletellerne som blir benyttet til å summere telledata ifølge ligning (3). På fig. 7 vises dessuten at etter at systemet er initialisert og intervalltelleren og måletellerne er nullstillet vil den sentrale behandlingsenhet sende et elektrisk tidsstyresignal til den akustiske transduser 48A, slik at denne tenner (trinn 128) ifølge den foregående beskrivelse som gjelder fig. 4. Prosessoren mottar så fra transduseren og dens tilhørende kretser et elektrisk signal som angir transduserdata og som fortrinnsvis er en verdi for forplantningstiden for ultralydpulsen hvorfra prosessoren bestemmer en vektfaktor. I trinn 130 leser prosessoren fortrinnsvis tellehastighetene fra gamma-densitetselektronikken 10 og fra nøytronporøsitetselektronikken 20.

Ifølge den foretrukne utførelse kan foreliggende oppfinnelse være konsentrert slik at dens sentrale behandlingsenhet foretar to avlesninger i trinn 130 der det første sett med data blir lagret i et første minneregister og det andre sett med data blir lagret i et andre minneregister. Denne konstruksjon begrenser antall ganger den sentrale behandlingsenhet må motta telledata fra mottakerne, noe som er ønskelig hvis prosessoren ikke har den nødvendige arbeidshastighet. Hvis f.eks. utvalgsintervallet t er 20 millisekund vil således prosessoren lese to sett med data hvert 40 millisekund. Hvis som et alternativ prosessoren har den nødvendige arbeidshastighet til å håndtere beregninger kan telledata leses én gang under hvert utvalgsintervall (dvs. én gang hvert 20 millisekund i dette eksempel). Den følgende beskrivelse forutsetter at det vil bli benyttet en prosessor som har tilstrekkelig arbeidshastighet til å lese data én gang for hvert utvalgsintervall. Hvis prosessoren ikke har tilstrekkelig arbeidshastighet blir trinnene (132-136) gjentatt for det andre sett med data.

I trinn 132 blir et transientfilter benyttet for ultralydsignalene for å eliminere uønskede signaler som ellers ville være resultatet. I den foretrukne utførelse benyttes et program-varefilter som transientfiltre slik det fremgår av flytskjema på fig. 9. Delrutinen på fig. 9 bestemmer maksimum og minimum godtagbare avvik fra foregående transduserdata og modifiserer dataene hvis disse er utenfor dette vindu. Transientfiltre blir fortrinnsvis også benyttet som reaksjon på de målinger som tas av transduseme 48A, 48B og 48C for måling av kaliber. Resultatet er at den fremgangsmåte som er vist på fig. 9 og beskrevet i det følgende også kan anvendes for å filtrere signalene fra kalibertransduserne.

Ifølge den foretrukne utførelse av transientfiltre som er vist på fig. 9, i trinn 210, bestemmer den sentrale behandlingsenhet om transduserverdien er det første datapunkt for denne bestemte transduser. Hvis det er tilfelle blir i trinn 212 verdien for foregående data og data før de foregående stilt lik den første dataavlesning. Senere bestemmer den sentrale behandlingsenhet den foregående økning i trinn 216 ved å subtrahere data fra før det foregående fra de foregående. I trinn 218 blir den foregående økning kontrollert for å se om den er mindre enn null. Hvis den tidligere økning er mindre enn null, blir maksimum økningsverdi stilt lik 10% av foregående data og maksimum reduksjonsverdi blir stilt lik det negative av den foregående økning pluss 10% av foregående data i trinn 220. Omvendt, hvis tidligere økning var lik eller større erm null, blir i trinn 222 maksimum økningsverdi satt lik den foregående økning pluss 10% av de foregående data, mens maksimum reduksjonsverdi blir satt lik 10% av de foregående data. I tillegg blir data før de foregående stilt lik de foregående data i trinn 222.

I trinn 224 bestemmer den sentrale behandlingsenhet (CPU) om det foreligger en tidsav-bruddstilstand. Hvis så er tilfelle, vil i trinn 226 CPU inkrementere tidsavbruddstelleren og nullstille den positive transientteller og den negative transientteller. Etter at tidsavbruddstelleren er blitt inkrementert kontrollerer CPU verdien på tidsavbruddstelleren for å bestemme om den er mindre enn eller lik ti. Hvis verdien er mindre eller lik ti, blir tidsavbruddet forkastet og de nåværende data blir stilt lik de foregående data i trinn 230. Hvis derimot verdien i tidsavbruddstelleren er større enn ti, blir tidsavbruddet ansett som gyldig og i trinn 232 blir foregående data stilt lik de nåværende data.

CPU bestemmer om en positiv transient har oppstått i trinn 234 ved å sammenligne nåværende data med summen av foregående data og maksimum økningsverdi. Hvis de nåværende data er større enn de foregående data pluss maksimum økning blir en positiv transienttilstand påvist og CPU avgrenses til trinn 236 der den positive transientteller blir inkrementert og der telleren for tidsavbrudd og negativ transient blir nullstilt. I trinn 238 blir verdien i den positive transientteller kontrollert for å bestemme om den er Hk én. Hvis den er det, vil CPU ignorere den første transient og i trinn 240 stille nåværende data lik de foregående data og stille foregående data lik foregående data pluss maksimum økningsverdier. Hvis den positive transientteller har en annen verdi enn én blir i trinn 242 verdien for økningen begrenset av maksimum økningsverdien ved innstilling av nåværende data lik foregående data pluss maksimum økningsverdien og de foregående data blir stilt lik de foregående data pluss maksimum økningsverdien.

CPU bestemmer om det hersker en negativ transienttilstand i trinn 244 ved å sammenligne nåværende da med foregående data minus maksimum reduksjon. Hvis de nåværende data er mindre enn denne verdi og hvis tidsavbruddtelleren er lik null, blir en negativ transienttilstand påvist og CPU avgrenes til trinn 246.1 trinn 246 vil CPU inkrementere den negative transientteller og nullstille den positive transientteller. Nulltidsav-bruddstelleren blir ikke nullstilt for å forhindre oscillasjon mellom tidsavbrudd og dår-lige data. Deretter, i trinn 248, kontrollerer CPU verdien for den negative transientteller for å se om den er den første negative transient, hvis så er tilfelle blir transienten over-sett, og i trinn 252 blir de nåværende data stilt lik de foregående data, og de foregående data stilt lik de foregående data minus maksimum reduksjonsverdien. Omvendt, hvis verdien i den negative transientteller er no annet enn én, blir verdien av reduksjonen begrenset til trinn 254, der nåværende data stilles lik de foregående data minus maksimum reduksjon og de foregående data blir stilt lik de foregående data minus maksimum reduksjon.

Hvis dataene finnes å være normale av CPU i trinnene 224, 234 og 244 (dvs. intet tidsavbrudd og ingen positive eller negative transienter), blir i trinn 256 de foregående data stilt lik de nåværende data og tellerne innstilles.

Etter at ultralydsignalene er blitt filtrert, blir, som vist på fig. 7, målesummene fortrinnsvis oppdatert i trinn 134 etter de følgende kildekodeinstruksjoner for hver av de diskrete energivindumålinger:

OPPDATER MÅLTE SUMMER (TABELL DI)

I = INT(Sj/2)

KJØR for hver densitetsmåling

Dens Målesum = Dens Målesum + Dens Måling <*> Dens Wt(I)

AVSLUTT

Dens Wtd Klaring Sum = Dens Wtd Klaring Sum + Dens Wt(I)<*>Sj

Dens Wt Sum = Dens Wt Sum + Dens Wt(I)

Dens Wt2 Sum = Dens Wt2 Sum + Dens Wt(I)<**>2

Nøyt Nær Sum = Nøyt Nær Sum + Nøyt Nær<*> Nøyt Wt(I)

Nøyt Fjern Sum = Nøyt Fjern Sum + Nøyt Fjern<*>Nøyt Wt(I)

Nøyt Wtd Klaring Sum = Nøyt Wtd Klaring Sum + Nøyt Wt(l)<*> Sj

Nøyt Wt Sum = Nøyt Wt Sum + Nøyt Wt(I)

Nøyt Wt2 Sum = Nøyt Wt2 Sum + Nøyt Wt(I)<**>2

Dens Q Nær Sum = Dens Q Nær Sum + Dens Q Nær

Dens Q Fjern Sum = Dens Q Fjern Sum + Dens Q Fjern

Det skal fortsatt vises til fig. 7 der CPU etter utgangen fra transientfiltre for transduser 48A (klaringstransduseren) mottatt av CPU ved trinn 132, fortrinnsvis skalerer klarerer klaringsavstanden for å frembringe en indekselementverdi I som er knyttet til klaringsavstanden. I den foretrukne utførelse gjøres dette ved å sette I = INT(Sj/2) der Sj det egentlige utgangssignal fra klaringselektronikken 15 i transduseren 48A. Etter at skale-ringen er utført bestemmer prosessoren en densitetsmålesum for hvert av energivindu-ene ved å legge sammen den tidligere densitetsmålesum og produktet av strømdensitets-måletellingen C^ og densitetsvektfaktoren W[ (som er avledet fra beregningene av densitetsvektfaktoren eller som et alternativ finnes i oppslagstabellen i ROM). Deretter, ifølge tabell HL bestemmer prosessoren en densitetsveid klaringssum ved å summere den tidligere densitetsvektede klaringssum på produktet av densitetsvektfaktoren W og klaringsavstanden S. Prosessoren bestemmer densitetsvektsummen ved å summere den tidligere densitetsvektsum med den løpende densitetsvekt Wj. På tilsvarende måte blir den andre densitetsvektsum beregnet ved å summere den tidligere andre densitetsvektsum med den nuværende densitetsvekt kvadrert (Wj<2>). Den samme fremgangsmåte benyttes fortrinnsvis for hvert av de diskrete energivinduer for både de nære og fjerne den-sitetsmottagere.

Deretter blir en nøytron nærsum og en nøytron fjernsum beregnet hhv. ved summering av den tidligere verdi til produktet av nåværende tellemåling og nåværende vektfaktor. Prosessoren bestemmer deretter en nøytronveid klaringssum, en nøytron vektsum og en andre nøytron vektsum. Sluttlig blir Q grensesummene oppdatert på tilsvarende måte. En fagmann på området vil være klar over at den foregående kildekode og teknikkene kan modifiseres på mange måter uten at dette avviker fra prinsippene ved foreliggende oppfinnelse.

Det skal fremdeles vises til fig. 7. Etter at målesummene er blitt oppdatert for hvert di-skret energivindu blir intervalltelleren N inkrementert i trinn 136 og i trinn 138 blir intervalltelleren N sammenlignet med den grenseverdi som fremkom i initialiseirngstrin-net 122. Hvis intervalltelleren N er mindre enn grenseverdien går prosessoren tilbake til trinn 128.

Hvis intervalltelleren N er større eller lik grenseverdien beregner prosessoren og lagrer gjennomsnittene ifølge ligning (3) i trinn 140 etter den følgende kildekode i den foretrukne utførelse:

BEREGN OG LAGRE GJENNOMSNITTENE ( TABELL IV)

Hvis Dens Wt Sum > 0 SÅ ER

Dens Wtd Klaring = Dens Wtd Klaring Sum /Dens Wt Sum

Dens Wt Forhold = Dens Wt2 Sum / Dens Wt Sum

KJØR for hver densitetsmåling

Dens Måling = Målinger pr. sekund <*> Dens Målesum /Dens Wt Sum

AVSLUTT

ELLER

DensWtd Klaring = FFFE Heksadesimal

Dens Wt Forhold = FFFE Heksadesimal

KJØR for hver densitetsmåling

Dens Måling = FFFE Heksadesimal

AVSLUTT

AVSLUTT HVIS

HVIS Nøyt Wt Sum > 0 SÅ ER

Nøyt Wt Klaring = Nøyt Wtd Klaring Sum / Nøyt Wt Sum

Nøyt Wt Forhold = Nøyt Wt2 sum / Nøyt Wt Sum

Nøyt Nær = Måling per sekund <*> Nøyt Nær Sum / Nøyt Wt Sum

Nøyt Fjern = Måling per sekund <*> Nøyt Fjern Sum / Nøyt Wt Sum

ELLER

Nøyt Wtd Klaring = FFFE Heksadesimal

Nøyt Wtd Forhold = FFFE Heksadesimal

Nøyt Nær = FFFE Heksadesimal

Nøyt Fjern = FFFE Heksadesimal

AVSLUTT HVIS

På denne måte bestemmer prosessoren om densitetsvektsummen er større enn 0; det be-tyr at gyldige data finnes i måletellerne og dette vil forhindre et null i å opptre i nevneren i ligning (3). Hvis densitetsvektsummen er lik eller mindre enn 0, blir en feilmelding lagret for disse verdier. Hvis i stedet, densitetsvektsummen er større enn null, beregner prosessoren en densitetsveid klaring som er en normalisert klaringsverdi ved å dividere den densitetsveide klaringssum med den densitetsvektede sum. Prosessoren beregner også et vektforhold. Prosessoren bestemmer så de gjennomsnittlige vektede tel-

linger Cw ved å dividere densitetsmålesummen (fra tabell IV) med densitetsvektsummen (tabell IV) i henhold til ligning (3). Prosessoren vil så fortrinnsvis multiplisere den gjennomsnittlige vektede telling Cw med antall målinger pr. sekund for å bestemme den gjennomsnittlige vektede tellehastighetsverdi pr. sekund ( CVsek.) for hvert av de diskrete energivinduer for de nære og fjerne densitetsmottakere.

På tilsvarende måte blir, for nøytronmålingene, en nøytronveid klaring og et nøytronveid forhold bestemt hvis nøytronvektsummen er større enn 0 og målingene er oppnådd med den nære og den fjerne mottaker.

Etter at gjennomsnittene er beregnet blir de fortrinnsvis lagret i minnet 92 nede i borehullet sammen med dato, tidspunkt og eventuelle feilmeldinger. I tillegg kan noen eller alle disse data overføres til overflaten med vanlig telemetriteknikk. I trinn 142 kontrollerer prosessoren for feil, fortrinnsvis ved å kontrollere status i 16 bits statusregister. Etter at denne syklus er fullført går prosessoren tilbake til trinn 124 der intervalltelleren N blir nullstilt for å begynne en neste gjennomsnittsberegnende periode.

Claims

1. Fremgangsmåte til bruk i et system for måling av kjernefysisk stråling basert på klaringsavstander fra en borehullvegg, der fremgangsmåten bestemmer av en gjennomsnittlig veid nøytrontelleverdi for å oppnå tetthetsmålinger, karakterisert ved: (a) å bestemme nøytrontelledata for en bestemt tidsperiode; (b) å måle den øyeblikkelige klaringsavstand én gang for den bestemte tidsperioden, (c) å bestemme en veiefaktor som en funksjon av klaringsavstand målt i trinn b) for en bestemt tidsperiode, (d) å beregne en veid nøytrontelleverdi for hver bestemte tidsperiode ved å multiplisere telledataene for den bestemte tidsperioden med veiefaktoren, og (e) å beregne den gjennomsnittlige veide nøytrontelleverdien for en bestemt prøvetagningstidsperiode.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at en veid nøytrontellingsverdi bestemmes for hvert av et flertall av energivinduer ved å gjenta trinnene (a)-(e) for hvert energivindu, og at de veide nøytrontelleverdiene akkumuleres.