NO319256B1

NO319256B1 - Fremgangsmate og anordning for a undersoke egenskaper ved grunnformasjoner som omgir et borehull

Info

Publication number: NO319256B1
Application number: NO19962443A
Authority: NO
Inventors: Ronald L Spross; Thomas Burnett
Original assignee: Baroid Technology Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2005-07-04
Also published as: CA2178318C; GB9803511D0; AU1400595A; NO962443D0; GB2320567A; NL9420041A; US5451779A; GB9612109D0; NL194350B; GB2299667B; NL194350C; CA2178318A1; GB2299667A; GB2320567B; NO962443L; WO1995016930A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til å bestemme en karakteristikk, for eksempel porøsitet og/eller tetthet hos en jordformasjon som har et borehull deri, idet nevnte borehull har en langsgående akse, der fremgangsmåten innbefatter føl-gende trinn: å posisjonere en første direktiv strålingssensor i nevnte borehull hosliggende nevnte jordformasjon for å detektere tellinger per tidsenhet som indikerende for nukleær stråling fra nevnte jordformasjon, og å rotere nevnte første direktive strålingssensor med en i det vesentlige fast rotasjonshastighet som har én enkelt rotasjons tidsperiode.

Ved foreliggende oppfinnelse tilsiktes å forbedre nøyaktigheten ved slike målinger og særlig målinger av formasjonstetthet.

Målinger av formasjonstetthet blir i alminnelighet benyttet for å beregne formasjonspo-røsitet. Ved bruk av formasjonsporøsitet og andre målte verdier, f.eks. formasjonsresi-stivitet, kan en olje- eller gassbrønn bli vurdert. Videre vil porøsitetsinformasjoner som gjelder et reservoar muliggjøre overslag over andre nyttige bestemmelser som f.eks. antall utvinnbare fat olje. Med slik informasjon kan oljeutvinningsoperatøren gjøre nøyak-tige beslutninger når det gjelder utvikling eller produksjon av reservoaret.

Tetthetslogging er basert på påvisningen av dempede gammastråler som emitteres fra en radioaktiv kilde. Etter at gammastrålene fra kilden trenger gjennom borehullet og formasjonen, blir en brøkdel av de spredte gammastråler talt av gammastråledetektorene. Spredningen som gammastrålene blir utsatt for etter emisjonen fra kilden og før de blir påvist er knyttet til formasjonens massetetthet. Mer bestemt blir antallet av gammastråler som spres på denne måte eksponentielt knyttet til formasjonens elektrondensitet. Siden nukleær emisjon fra en radioaktiv kilde er tilfeldig, men sannsynlighetsbestemt ved sin fremkomst må den gjennomsnittlige telletakt tas over en tidsperiode som er lang nok for at man skal få et antall tellinger som er tilstrekkelig for en statistisk nøyaktig måling av telletakten.

Målinger av formasjonstetthet som gjøres under kabelstyrte loggeoperasjoner ved at et tetthetsverktøy trekkes gjennom borehullet via en elektrisk kabel har stått til rådighet i tiår. Under disse operasjoner kan et tetthetsverktøy som inneholder en radioaktiv gam-mastrålekilde og som regel to gammastråledetektorer være anbragt i avstand fra hverandre i borehullet slik at detektoren er i direkte berøring med borehullets vegg. Hvis detektorene kommer i avstand fra boreveggen har boreslammet en alvorlig forstyrrende ef-fekt på målingen. Som regel vil en støttearm eller en fjær utøve en kraft på verktøyet som fører dette bort fra sentrum for dette formål. For å få en nøyaktig måling blir loggeverktøyet som står i avstand fra sentrum fortrinnsvis trukket gjennom borehullet med en hastighet som er tilstrekkelig lav til å kunne utligne for telletaktstatistikk, f.eks.

15 cm/sek.

På tross av den desentraliserende virkning kan verktøyet bli forskjøvet fra boringens vegg av en slamkake som ofte bygger seg opp på en permeabel formasjon. For å korrigere for denne situasjon som opptrer temmelig ofte, blir telletaktmålinger fra den detektor som er nærmest kilden (kortavstandsdetektorer) og fra den detektor som står lengst unna (langavstandsdetektoren) kombinert for å gi en mer nøyaktig avlesning. For dette formål kan en grenkurve anvendes med opptegninger av langavstands- og kortavstands-telletakter mot hverandre for forskjellige kalibreringsmaterialer og for forskjellige avstander mellom detektorene og formasjonen.

I den senere tid er verktøy for måling under boring (MWD) blitt benyttet for målinger av formasjonstetthet. Tetthetsverktøyets elektronikk og gammadetektorer (både kortavstands- og langavstandsdetektorene) kan være anbragt i et stabilisatorblad festet til en boremansjett ved den nedre del av borestrengen nær borekronen. Stabilisatorbladet for-trenger boreslam i ringrommet i borehullet og anbringer lavtetthetsvinduer som er in-stallert radialt utenfor strålingskilden og detektorene i kontakt med jordformasjonen. Under rotasjonsboring kan MWD-verktøyet rotere med en hastighet så meget som en eller to omdreininger per sekund. For å ta hensyn til statistikk er datautvalgstidene i MWD-verktøyet lenger enn de som benyttes for kabelstyrte tetthetsverktøy og ligger typisk i området rundt 30 sekunder.

Under boring kan stabilisatorbladets kontakt med borehullets vegg opphøre. Hvis borehullets stabilisatorblader har samme diameter som brønnhullet, kan veggkontakten antas å være konstant under utvalgstidsperioden på 30 sekunder. Det er imidlertid vel kjent at borehull ofte er betydelig større enn kronens størrelse og at denne utvidelse kan finne sted samtidig med eller meget snart etter passasje av borekronen. Denne mangel på kontakt innvirker på tetthetsmålingen slik at den tilsynelatende tetthet som påvises er større eller mindre enn den sanne tetthet avhengig av de relative tettheter for borehullets væske og formasjonen.

Hvis borehullets utvidelse har funnet sted på det tidspunkt da MWD-verktøyet logger hullet, kan en måling som tas over en periode på 30 sekunder i alminnelighet forventes å innbefatte data fra alle mulige avstander stabilisatorbladene har fra borehullets vegg. Dette innfører feil i den typiske kompensasjons teknikk som sammenligner den beregnede tetthetsreaksjon fra kortavstands- og langavstandsdetektoren. Under utvalgsperioden blir telletakter samlet på en kabelær måte for de forskjellige borehullsavstander som fremkommer under målingen. Imidlertid er verktøyets reaksjon på avstanden mellom borehullets vegg og verktøysensorene logaritmisk. Derfor vil verktøyets kompenserte reaksjon overfor borehullets utvidelse være progressiv når det gjelder feil da borehullets størrelse øker. Forskjellige fremgangsmåter er blitt utviklet i et forsøk på å løse disse problemer.

US patent nr. 5,017,778 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for bestemmelse av middelverdien for på hverandre følgende målinger, fortrinnsvis tatt minst dobbelt så hurtig som boringens omdreininger per minutt, så vel som bestemmelse av standardavviket for på hverandre følgende målinger. Disse beregninger blir satt sammen for å frembringe utgangssignaler i overensstemmelse med variasjoner i borehullets tversgå-ende konfigurasjonssnitt og gir indikasjoner som representerer de ønskede formasjons-karakteristikker så vel som borehullets konfigurasjon. Denne fremgangsmåte bygger på det teoretiske forhold mellom det gjennomsnittlige og standardavviket under betingelser der det er konstant verktøykontakt med borehullets vegg. Under disse betingelser vil den teoretiske verdi for standardavviket være stort sett den samme som for det målte standardavvik. Hvis imidlertid hullet har større diameter slik at verktøykontakten med borehullets vegg varierer, vil forholdet mellom verktøyets avstand og telletakt føre til en forskjell mellom det målte standardavvik og dets teoretiske verdi. En korreksjon innfø-res i den gjennomsnittlige telletakt basert på forskjellen mellom de målte og teoretiske standardavvik.

Fordi korreksjonen som innføres i gjennomsnittet blir avledet fra standardavviket ved på hverandre følgende målinger, vil nøyaktigheten ved fremgangsmåten avhenge av sym-metrien for den virkelige fordeling av utvalgte verdier rundt gjennomsnittsverdien. I den utstrekning den virkelige fordeling er skjev rundt gjennomsnittsverdien vil nøyak-tigheten ved korreksjonen bli forringet. Det finnes flere faktorer som har tilbøyelighet til å gjøre telletaktfordelingen asymmetrisk om gjennomsnittsverdien. F.eks. er det ikke uvanlig at det settes opp stabile, dynamiske situasjoner for et bredt område med kombi-nasjoner av RPM og vekt-på-krone der verktøyets akse i seg selv vil være bevegelig. Denne bevegelse er ofte i form av et gjentatt mønster i hullet og kan i betydelig grad innvirke på fordelingen av de på hverandre følgende målinger om gjennomsnittsverdien. Avhengig av type og utstrekning av "virvling" eller bevegelse av selve aksen for verk-tøyet kan det i et slikt tilfelle være mulig at hele omkretsen av borehullet ikke en gang blir avsøkt minst én gang under en samlet utvalgsperiode som kreves ved fremgangsmåten som er beskrevet i US patent 5,017,778 for å sikre at meningsfylte utgangsdata blir oppnådd. Det er for tiden vanskelig å kontrollere disse situasjoner i sann tid uten tilstedeværelse av ytterligere sensorer nede i hullet fordi deres tilstedeværelse kanskje ikke kan påvises ved målinger på overflaten.

En annen faktor som kan føre til en skjev fordeling av data innbefatter det faktum at

virkningen av tetthet på telletakten for gammastråler i høyeste grad er ukabelær. For eksempel, hvis verktøyet holder seg på den "lave" side av et elliptisk hull, vil verktøyet ha kontakt med boringens vegg i en lenger tidsperiode enn om verktøyet holder seg på den "lave" side av et sirkulært hull. På grunn av den meget ukabelære virkning på telletakten vil fordelingen av de på hverandre følgende målinger bli skjev.

US patent nr. 5,091,644 beskriver en fremgangsmåte til analyse av data fra et forma-sjons vurderende verktøy for måling-under-boring der det kompenseres for en rotasjon av loggeverktøyet. Det mottatte signal brytes ned, fortrinnsvis i fire seksjoner. Etter hvert som verktøyet roterer, passerer detektorene hurtig under disse fire kvadranter. Hver gang de passerer en grense blir en teller inkrementert og peker til neste kvadrant. Dermed blir dataene delt i fire spektra som hver fremkommer for en fjerdedel av den samlede uthentingstid. For å bestemme den sektor som verktøyet arbeider i blir utgan-gen fra en ekstra sensor benyttet, f.eks. et inklinometer eller et magnetometer. I US patent nr. 5,091,644 slås det også fast at et akustisk diametermål for borehullet kan benyttes for å dele borehullet i disse seksjoner (f.eks. kvadranter) basert på avstanden i disse seksjoner.

Hvis verktøyet blir sentrert i et perfekt sirkulært hull, vil de avstander verktøyet får

mens det er i hver sektor, være de samme og antall tellinger som samles i hver sektor vil være de samme. Hvis imidlertid verktøyets akse ikke er rettet inn med borehullets akse, vil dette ikke være riktig og avstandene vil være forskjellige i forskjellige sektorer. Tellingene som samles i hver sektor vil dermed være forskjellig der tellingene i den eller de sektorer som svarer til den minste avstandsverdi er de som har høyest kvalitet for bestemmelse av formasjonens tetthet.

I begge nevnte US-patenter ligger det i teknikken en forutsetning om at aksen for verk-tøyet holder seg i en fast orientering i hullet under målingen. Det finnes imidlertid ingen enkel og pålitelig mekanisme som holder verktøyaksen fast plassert i borehullet. Det er dermed høyst sannsynlig at bevegelse av verktøyets akse om borehullet vil finne sted i et vertikalt eller nesten vertikalt hull. Muligheten for slik bevegelse vil aldri for-svinne fullstendig, selv i et sterkt avvikende hull. På grunn av plasseringen av tetthets-sensorene i bladdel på verktøyet kan det dessuten oppstå en større sannsynlighet for slik bevegelse av verktøyaksen når bladet er i anlegg mot borehullets vegg.

Fordi sektorene eller kvadrantene antas å være faste i hullet, vil følgene av aksial bevegelse eller forskyvning være at det vil oppstå en korrelasjon som er mindre enn den opti-male eller eventuelt ingen korrelasjon i det hele tatt mellom sektorer som antas å være samsvarende og verktøyets avstand. Selv om bruk av et akustisk diametersignal for å sortere signalet i avdelinger basert på gjennomsnittlige avstander kan oppheve proble-met i en viss utstrekning, finnes det fremdeles et problem med lagring av data fra de rette kvadranter når det antas at sektorene vil komme samsvarende og sekvensielt. Under bevegelse av verktøyaksen vil den samme stilling som er knyttet til sektorer og kvadranter ikke nødvendigvis fremkomme samsvarende og sekvensielt. Hvis det således ikke finnes noen overlagring for den sekvensielle lagring av data, kan dataene blir skjeve når verktøyaksen ikke ligger fast selv om det brukes et sorteringssignal for akustisk diametermål.

I en annen fremgangsmåte som er rettet mot kabellogging med et enkelt verktøy som har detektor for densitet, beskriver US patent nr. 3321627 en kollimert kilde- og detektoran-ordning for et tetthetsverktøy med enkel detektor. Kollimeringsideen som er beskrevet i dette patent hindrer målingen i å bli påvirket av borehullvæsker ved kollimering av kilde og detektor slik at gammastrålene blir rettet mer direkte inn i formasjonen. Verktøyet har en kildekollimator for å rette en liten volumvinkelstråle av gammastråler inn i materialet der densiteten i dette skal påvises. Verktøyet har også en detektorkollimator for å begrense tilgangen av gammastråler til gammastråledetektoren til de gammastråler som blir spredt og forplanter seg i en liten volumvinkel som i formasjonen skjærer den lille volumvinkelstråle av gammastråler fra kilden. En artikkel av Hearst og Nelson fra 1985 med tittelen Well Logging for Phvsical Pro<p>erties omhandler beslektede ideer til tetthetsmålinger og særlig enkelte tetthetsmålinger med spredning.

Det foreligger således et behov for en forbedret fremgangsmåte og anordning til mer nøyaktig måling av stråling i omgivelser i en brønnboring som overvinner problemene man står overfor med tidligere kjente verktøy til utførelse av slike målinger, innbefattende lav nøyaktighet for avlesninger som tas med forskjellige avstander fra veggen i et borehull. Fagfolk på området har lenge søkt og vil sette pris på foreliggende oppfinnelse som byr på løsninger der disse og andre problemer er så godt som opphevet.

Ved foreliggende oppfinnelse tilsiktes blant annet å komme frem til en bedre bestemmelse av porøsitet ved korreksjon av strålingstellinger som påvises av borehullverktøy.

Videre tilsiktes å kunne utvide avstandsområdet for hvilket en korrigert tetthet er rimelig nøyaktig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at den omfatter følgende trinn: å detektere tellinger per tidsenhet, som indikerer strålingsretursignal, dvs. stråling ikke absorbert av formasjonen, detektert av nevnte første direktive strålingssensor under en total utvalgsperiode, idet nevnte totale utvalgsperiode er lengre enn to ganger nevnte enkelt-rotasjonstidsperiode, idet nevnte trinn for å detektere tellinger per tidsenhet innbefatter å detektere tellinger per tidsenhet under et flertall av tidsperioder med kort varighet hver innenfor nevnte totale utvalgsperiode, idet hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet som er kortere enn halvparten av nevnte enkelt-rotasjonsperiode,

å definere et flertall av områder som en funksjon av minst en del av en telletaktfordeling av nevnte tellinger per tidsenhet detektert under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet, og

å sortere tellinger per tidsenhet detektert under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet i ett av nevnte flertall av områder for å tilveiebringe en indikasjon som er representativ for nevnte minst ene karakteristikk av nevnte jordformasjon.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de vedlagte, underordnede krav 2 - 23.

Den innledningsvis nevnte anordning kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at den dessuten omfatter: en hylse som består av et materiale med høy tetthet og radielt adskilt mellom nevnte kilde og nevnte sentrale løp for å hindre nukleær stråling fra nevnte kilde i å danne kontakt med nevnte borefluid innenfor nevnte sentrale løp,

en kortavstandsdetektor-kollimator anbragt innenfor nevnte legeme ved en første posisjon adskilt fra nevnte strålingskilde, idet nevnte kortavstandsdetektor-kollimator definerer et volum som inneholder materialet som er i alt vesentlig gjennomsiktig for stråling, idet nevnte kortavstandsdetektor-kollimator har et kortavstands-tverrsnitt definert av et plan parallelt med og innbefattende nevnte langsgående akse, og

en langavstandsdetektor-kollimator anbragt innenfor nevnte legeme ved en andre posisjon adskilt fra nevnte strålingskilde, idet nevnte langavstandsdetektor-kollimator definerer et volum som inneholder materialet i alt vesentlig gjennomsiktig for stråling.

Ytterligere utførelsesformer av anordningen fremgår av de vedlagte, underordnede krav 25 - 32.

En første retningssensor for stråling anbringes således i borehullet nær ved jordformasjonen for å påvise tellinger som angir stråling mottatt fra jordformasj onen. Detektoren kan være av en type som er følsom overfor forskjellige typer strålinger eller emisjoner, innbefattende gammastråler og/eller nøytroner, og overfor forskjellige energiområder for disse strålinger eller emisjoner. Den første sensor for strålingsretning dreies med en rotasjonshastighet som har en bestemt rotasjonsperiode og påviste tellinger blir lagret under rotasjonen for en samlet utvalgsperiode. Uttrykket "bestemt rotasjonsperiode" slik det her benyttes skal ikke bety at borestrengens hastighet er konstant, men i stedet bety rotasjonstidsperioden for en rotasjon av verktøyet i borehullet. Denne bestemte eller ene rotasjon kan imidlertid betraktes som konstant i forhold til utvalgsperiodene som finner sted i løpet av den ene rotasjon av verktøyet. Den samlede utvalgsperiode er lengre enn to ganger den bestemte rotasjonsperiode. Trinnet med sortering av tellinger innbefatter lagring av tellinger for hver av en serie med kortvarige målinger som tas under den samlede utvalgsperiode. Hver av de kortvarige målinger tas over et kort tidssegment. Det korte tidssegment er kortere enn en halvdel, og fortrinnsvis kortere enn en fjerdedel av den bestemte rotasjonsperiode. En rekke avdelinger blir fastlagt som en funksjon av minst en del av en telletaktfordeling for tellingene som ble påvist under hver av de nevnte kortvarige perioder. De lagrede tellinger blir fortrinnsvis hentet ut og et telle-gjennomsnitt for den samlede utvalgsperiode blir bestemt ut fra tellinger som blir påvist under serien av kortvarige målinger. Hver av de kortvarlige målinger blir så sortert i én av fortrinnsvis tre avdelinger der hver avdeling har grenser som er definert som en funksjon av gjennomsnittsverdien for telletakten til frembringelse av en indikasjon som er en nøyaktig representasjon av karakteristikken for den jordformasjon som blir målt.

Ved fortrinnsvis å anbringe en strålingskilde i borehullet og å anbringe en første retningssensor aksialt nærmere strålingskilden enn en andre sensor for stråleretning, kan stråling påvises av den første retningssensoren blir blokkert for stort sett å hindre strå-

ling fra jordformasjonen i å bli mottatt av den første retningssensoren fra en radialret-ning som er stort sett perpendikulær på borehullets langsgående akse.

Nevnte kortavstandsdetektor og langavstandsdetektor for undersøkelse av egenskaper ved formasjonen som omgir et borehull der dette bestråles med stråling fra strålingskilde. Verktøyet omfatter fortrinnsvis et stort sett rørformet legeme med en langsgående akse som stort sett er koaksial med borehullet. En kollimator for kortavstandsdetektoren er anbragt i det rørformede legemet i en første stilling i avstand fra strålingskilden og fylt med et materiale som strålingen så godt som slipper gjennom. Kolllmatoren for kortavstandsdetektoren har et kortavstandstverrsnitt bestemt av et plan som skjærer kollimatoren og er parallell med og ligger gjennom den langsgående akse og er en første side av kortavstandstverrsnittet som ligger lengst fra strålingskilden er orientert for å danne en første spiss vinkel med den langsgående aksen, for dermed å begrense stråling som mottas av kortavstandsdetektoren i en retning som er stort sett perpendikulær på den langsgående verktøyakse. En kollimator for langavstandsdetektoren er anbragt i det rørformede legemet i en annen stilling i avstand fra strålingskilden. Kollimatoren for langavstandsdetektoren er stort sett utført av materialer som slipper gjennom størstede-len av strålingen. Langavstands-kollimatoren har en vegg som strekker seg radialt utad fra langavstandsdetektoren for å føre stråling i en retning hovedsakelig perpendikulært på den langsgående verktøyakse.

Det frembringes et flagg for uregelmessige borehull til bestemmelse av når korreksjoner skal gjøres for uregelmessig størrelse på borehullene. For dette formål blir lagrede fel-linger hentet ut og et gjennomsnitt for samlet telletakt og det målte standardavvik for tellehelet blir bestemt for tellinger som påvises under hver av en rekke kortvarige målinger. Den samlede telletakt og det målte standardavvik blir sammenlignet med et teoretisk standardavvik som er beregnet ut fra middelverdien for den samlede telletakt og et flagg for uregelmessige borehull settes opp når den samlede telletakt skiller seg fra det beregnede standardavvik med mer enn en bestemt verdi. Korreksjonen er i seg selv imidlertid ikke bestemt av det målte standardavvik.

Ifølge en alternativ utførelse kan det plasseres et akustisk diametermål for borehullet i

dette i flukt med den første sensor for strålingsretning for å motta akustiske signaler som er funksjonelt knyttet til en avstand for den første strålingsretningssensor fra jordformasjonen i borehullet. Det tas en serie med kortvarige målinger, og hver av disse målinger blir sortert i minst to avdelinger. Avdelingens begrensning blir bestemt av den avstand som påvises av diametermålet uten hensyn til rekkefølgen som serien med målinger ble utført med. Data i minst én av disse mange avdelinger blir det tatt vare på.

Det foreligger også mulighet for å la kortavstands-kollimatoren føre en del av gammastrålene inn i kortavstandsdetektoren slik at en første asimut-bredde av en del av kortavstands-kollimatoren er mindre enn omtrent 4% av verktøydiameteren på verktøyhuset. Langavstands-kollimatoren er fortrinnsvis konfigurert slik at den får en asimutbredde som er større enn minst tre ganger den første asimutbredde av denne del av kortavstands-kollimatoren.

Ved oppfinnelsen muliggjøres sortering av tellinger som påvises under korte målinger basert på gjennomsnittsverdien på de korte målinger som tas i løpet av en meget lenger utvalgstid.

Oppfinnelsen tilveiebringer blant annet en detektorkollimator som frembringer mer nøy-aktige informasjoner om en forgrenet korreksjon for formasjonstetthetsverktøy.

Videre muliggjøres ved oppfinnelsen at korreksjon av informasjon om strålingstelling er effektiv uansett bevegelse av måleverktøyets akse under boringen, samt vil kunne være effektiv selv om reaksjonen fra formasjonen til detektorene forandrer seg logaritmisk.

Andre utførelsesformer og tilsiktede fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser sett fra siden, et verktøy til måling-under-boring i henhold til foreliggende oppfinnelse, anbragt i et borehull;

fig. 2 viser sett fra siden og i snitt, et kollimatoropplegg ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 3 viser sett fra siden og i snitt, en annen utførelse av et kollimatoropplegg i henhold til foreliggende oppfinnelse;

fig. 4 er et tverrsnitt tatt langs linjene 4-4 på fig. 3;

fig. 5 er et tverrsnitt tatt langs linjene 5-5 på fig. 3;

fig. 6 er et tverrsnitt tatt langs linjen 6-6 på fig. 3;

fig. 7 er et tverrsnitt tatt langs linjene 7-7 på fig. 3;

fig. 8 er en grenkurve ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 9 er en annen grenkurve ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 10 er en tetthetskorreksjonskurve ifølge foreliggende oppfinnelse.

Selv om foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i forbindelse med nåværende foretrukne utførelsesformer, skulle det være klart at det ikke er hensikten å begrense oppfinnelsen til disse utførelser. Tvert imot er det hensikten å dekke alle alternativer, modi-fikasjoner og ekvivalener som faller innenfor oppfinnelsens ånd og slik den er angitt i kravene.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en forbedret fremgangsmåte og anordning til bestemmelse av minst en karakteristikk for en jordformasjon som et borehull trenger gjennom og innbefatter mer bestemt teknikker og utstyr som er i stand til å frembringe nøyaktige strålingsmålinger som angir formasjonens tetthet. Tetthetsmåling som tas med måling-under-boring (MWD) teknikker kan bli korrigert for å frembringe mer pålitelig informasjon for en boreoperatør.

Det vises nå til tegningene og mer bestemt til fig. 1-3, som viser et verktøy eller en anordning 10 måling av formasjonstetthet. Både en strålingskilde og et par detektorer er fortrinnsvis anbragt i et blad 11 på en boremansjett 13 som, som regel, er et rørformet legeme. Boremansjetten 13 er som regel skrudd fast til borestrengen 15 som kan dreies for å dreie borekronen 17 på vanlig måte for å bringe igjennom en jordformasjon 19 og derved gjennom borehullet 21 som har borehullvegg 23. Boremansjetten 13 innbefatter fortrinnsvis to eller flere ytterligere blader som f.eks. blad 22. Boremansjetten 13 kunne sette på forskjellige plasser i borestrengen 15, men er fortrinnsvis anbragt nær kronen 17 for å kunne ta målinger så nær den del av borehullet 21 som ligger like over kronen som mulig.

Anordningen 10 innbefatter en langavstands (fjern) detektor 12, en kortavstand (nær) detektor 14 og en strålingskilde 16, som er generelt vist på fig. 2 og 3. Strålingskilden 16 er fortrinnsvis en kilde av Cesium-137 typen. En langavstands-kollimator 18, en kortavstands-kollimator 20, og en kildekollimator 24 som er vist i omriss på fig. 1 er anbragt radialt utenfor detektorene 12, 14 og kilden 16, som omhandlet mer i detalj i det følgende. Deler, som f.eks. en skjerm 28, en hylseformet borehullforing 30, og en ytre foring 36, kan være laget av høytetthetsmateriale, f.eks. bly eller wolfram for å forhindre gammastråler i å forplante seg fra kilden 16 til detektorene 12 og 14 på annen måte enn som tilsiktet. Støtdempematerialet 33, 35 og 37 som vist på fig. 3 og i andre stillinger, kan benyttes for å beskytte detektorene mot for store vibrasjoner. Elektronikkpakker 39 som er generelt vist på fig. 2 kan innbefatte et minne, spenningstilførsler, regulatorer, overføringskretser og andre komponenter til drift av verktøyet 10 som forklart senere.

Den primære tetthetssensor er i en foretrukket utførelser av anordningen 10 en langavstandsdetektor 12. For langavstandsdetektoren 12 vil telletakten som mottas fra jordformasjonen 19 når den belyses med gammastråler fra kilden 16 endre seg logaritmisk med elektrontettheten i jordformasjonen 19. Hvis imidlertid anordningen 10 ikke er i anlegg mot borehullets vegg 13, vil avstanden eller et ringformet gap 32 bli fylt med borehullvæske 26, noe som påvirker gammastrålen som mottas av detektoren 12 og dermed tetthetsmålingene. Dette resulterer i en tilsynelatende tetthet som er større eller mindre enn den sanne tetthet, avhengig av de relative tettheter for væsken i borehullet og for formasjonen.

For å få til avstandskorreksjon blir det fortrinnsvis benyttet en kortavstandsdetektor 14. Med den kortere avstand og andre faktorer, som omhandlet i det følgende, oppnås det en større følsomhet overfor bredden av gapet 32 (også kalt verktøyavstand) enn om det benyttes bare langavstandsdetektorer 12. Langavstandsdetektoren 12 og kortavstandsdetektoren 14 er fortrinnsvis kalibrert slik at de begge leser av samme tilsynelatende tetthet hvis avstanden er null, dvs. ikke er noe gap 32. Når avstanden øker fra null, vil imidlertid forskjellige reaksjoner fra de to detektorer overfor væske i borehullet resultere i at forskjellige tilsynelatende tettheter blir påvist av de to detektorer.

Virkemåten for de to detektorer med avstand blir ofte gjengitt som en grenkurve, som vist på figurene 8 og 9. Kurven gjengir hovedsakelig reaksjonen fra langavstandsdetektoren 12 opptegnet mot reaksjonen fra kortavstandsdetektoren 14 for forskjellige materialer, avstander og tettheter for væsken i borehullet. Fig. 8 viser generelt grenlinjene som er dannet med reaksjonene fra den nære (korte) og den (lange) detektor. Fig. 9 viser verktøyets reaksjon på forskjellige materialer med forskjellige avstander. Selv om fig. 9 viser tilsynelatende tetthet ved nærdetektoren 14 opptegnet i forhold til tilsynelatende tetthet ved den fjerne detektor 12, kan denne kurve også vise den nære detektors 12 telletakter for tetthet i forhold til telletakter for den fjerne detektor 12. Korrigerte tetthetsavlesninger kan frembringes på en måte som er velkjent på dette området ved å finne et punkt på en gren eller på en interpolert gren fastlagt med reaksjonen fra de to detektorer og ved å følge grenen tilbake til stammen som normalt var kalibrert med en skala (ikke vist) for å angi den korrigerte tetthet. Når avstand øker vil kurvens gren til slutt gå i bue tilbake til stammen, hvoretter begge detektorer leser samme tetthet som er den korrigerte tetthet for borehullets væske.

Fig. 10 som er utledet fra stamme og grenkurver, kan med fordel benyttes for å frembringe en korreksjon ved langs den vertikale skala å opptegne forskjellen mellom korrigert og sann tetthet og tettheten ved langdistansedetektoren 12 (dvs. avstandskorreksjonen). På den horisontale skala er de forskjellige tettheter som påvises av langavstandsdetektoren og kortavstandsdetektoren 14 opptegnet. For en foretrukket ut-førelse av foreliggende oppfinnelse er virkemåten for avstandskorreksjonen slik at korreksjon kan beskrives som en polynomial funksjon av en eneste variabel (forskjellen mellom de nære og fjerne tilsynelatende tettheter) for avstander opp til 2,5 cm og for slamvekter opp til omtrent 2,0 kg/l.

Ved avstander på mer enn 2,5 cm begynner kortavstandsdetektoren 14 å bli mettet idet den ser (føler gammastråler som reagerer på) bare slam. Nøyaktigheten for målingene ved mindre enn 2,5 cm avstand avhenger av forskjellige faktorer, f.eks. av kollimatorene som forbedrer verktøyreaksjonen ved avstander på mindre enn 2,5 cm. Fremgangsmåten ved foreliggende oppfinnelse benyttes til å sette opp et flagg for situasjonen med ekstremt store avstander der stamme-grenkorreksjonsteknikker forringes, men allikevel byr på en forbedret fremgangsmåte til utvidelse av avstandsområdet innenfor hvilket korrigerte tettheter er forholdsvis nøyaktige. I tillegg kan en akustisk diametermåler benyttes for forskjellige formål som f.eks. til kontroll av borehullets størrelse før foringen innføres og til bestemmelse av borehullets volum og dermed mengden av den sement som er nødvendig for å sementere foringen på plass. Mens anordningen ifølge oppfinnelsen byr på en mer nøyaktig avstandskorreksjon mellom null og 2,5 cm, vil således fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på en effektiv måte utvide avstandsområdet innenfor hvilket tetthetsmålingene kan korrigeres nøyaktig.

Ved bruk av flagget ifølge oppfinnelsen blir det dermed mulig å bestemme om korrek-sjonsmetoden ifølge oppfinnelsen skal brukes som omhandlet i det følgende. Stamme-og grenutledede korreksjonskurver frembragt av utvalgte data som er samlet over lange tidsperioder vil fortrinnsvis bli benyttet hvis ikke utvalgsdataene behøver å korrigeres på annen måte p.g.a. borehullutvidelse som resulterer i en avstand på mer enn 2,5 cm. Flagget ifølge oppfinnelsen byr på en hensiktsmessig fremgangsmåte til påvisning av når slik korreksjon er ønskelig.

Hvis utvidelsen av borehullet 21 har funnet sted mens anordningen eller verktøyet 10 måler tilsynelatende tetthet for formasjonen 19, vil i alminnelighet en måling som tas over en periode på 30 sekunder (i alminnelighet en tidsperiode som innbefatter mange rotasjoner med borestrengen 15) ventes å innbefatte data fra betydelig varierende for-skyvningsavstander for stabilisatorbladet 11 fra borehullets vegg 23. Denne varierende forskyvning innfører feil i stamme-grenbaserte kompensasjonsopplegg eller andre van-lige opplegg som sammenligner beregnet tetthetsreaksjon for de to detektorer siden opp-leggene er basert på isolerte reaksjoner fra de to detektorer på statiske situasjoner. Under utvalgsperioden blir tellinger integrert eller samlet på en kabelær måte for de forskjellige borehullforskyvninger 26 som oppstår under måling. Dermed kan telletaktreaksjonen for anordningen 10 over et stort antall statiske eventuelt tilfeldige målinger kombineres kabelært. Imidlertid, som omhandlet ovenfor, er reaksjonen fra verktøyet 10 på avstand fra jordformasjonen 19 logaritmiske. Uten annen korreksjon enn den av stamme-grentypen vil således den kompenserte reaksjon for verktøyet 10 være progressivt i feil når borehullets 21 størrelse varierer i forhold til den utvendige effektive diameter av verktøyet 10 øker. Selv om det er mulig for verktøyet å korrigere nøyaktig for en viss grad økning av borehullets størrelse, kan hullet få en diameter for hvilken en stamme-grenkorreksjon med gjennomsnittsberegnede avlesninger vil bryte sammen.

Hurtig utvalg er derfor benyttet i fremgangsmåen ifølge oppfinnelsen for å forkorte utvalgsperioden til det punkt er det hurtige utvalg er meget kortere enn en enkelt rotasjonsperiode for verktøyet 10 eller borestrengen 15. Den kortere utvalgsperiode vil da innbefatte data over et meget mindre område med avstander (dvs. data tatt fra bare en del av en omdreining av verktøyet 10), og vil som et resultat av dette mer nøyaktig følge en korrigert gren på et stamme- og grenskjema. På grunn av kortheten i utvalgsperiodene vil imidlertid statistisk støy i dataene bli betydelig øket og dermed vil nøyaktig-heten ved korreksjonen basert på stamme- og grenskjemaet bli et kompromiss med statisk støy. Selv om statisk støy for utvalgsintervaller så korte som 50 eller 100 millisekunder, vil variasjonen i telletaktene mellom null avstand og stor avstand (f.eks. avstander på mer enn 2,5 cm for hvilke stamme-grenkorreksjonen bryter sammen) være tilstrekkelig høy til at disse situasjoner kan fastslås. Siden formasjonstettheten ikke forandrer seg særlig under en enkel rotasjon av verktøyet 10, kan enhver statistisk betydelig endring i telletakten (dvs. en endring som er større enn den ordinære variasjon som kan skyldes den tilfeldige natur i nukleære hendelser) tilbakeføres til en variasjon i avstanden mellom verktøyet 10 og formasjonen 19.

For en nominell hullstørrelse vil verktøyet alltid være i kontakt med borehullets vegg. I dette tilfellet vil den eneste variasjon i tellingene i en gitt utvalgsperiode skyldes kjente nukleære tellevariasjoner som følger Poissons statistikk. For større hulldimensjoner, vil forskjellige korte utvalgt svare til forskjellige avstandsverdier og variasjonen i tellingene vil derfor ha en ytterligere komponent som kan føres tilbake til avstander som forandrer seg. Fordelingen av tellinger for en serie med utvalg som strekker seg over flere rotasjoner av verktøyet 10 kan således sammenlignes med den Poisson-fordeling som blir for-ventet for et nominelt borehull. Enhver statistisk betydelig forskjell i de to fordelinger vil innebære et utvidet borehull. Det er dermed mulig å eksaminere utvalgsdata fra indi-viduelle korte perioder og gi en lavere vekting for disse eller forkaste (i så fall er vektin-gen null) de utvalgsperioder som har en for høy telletakt (i det typiske tilfelle der slam har mindre tetthet enn formasjonen) eller en for lav telletakt (slik det vil være ved forholdsvis tunge slam). Utvalgsperioder med ekstremt lave eller ekstremt høye telletakts-utvalg vil være de perioder som frembringer utvalgsdata som ligger i avstand fra den riktige gren. Som en konsekvens vil gjennomsnittet på de gjenværende hurtige utvalg ligge tettere opp til den riktige gren eller kurve.

En samlet utvalgsperiode har som regel en varighet på omtrent 20 eller 30 sekunder, og innbefatter derfor en tidsperiode som, som regel er meget større enn to ganger en enkel rotasjon av verktøyet 10. Den samlede utvalgsperiode på 30 sekunder kan dermed deles opp i en rekke hurtige utvalg eller kortvarige målinger på 50 millisekunder. Disse korte utvalgsperioder følger fortrinnsvis på hverandre der hver periode har en varighet på en brøkdel av et sekund. Et helt antall av på hverandre følgende kortvarige tidsperiodeut-valg vil dermed normalt utføre en samlet utgangsperiode. I en utførelse av foreliggende oppfinnelse, kan antallet utvalg i en bestemt, kort utvalgsperiodedel som omhandlet i det følgende bli tilføyet for å bestemme om den samlede utvalgsperiode er tilstrekkelig til på en effektiv måte å fjerne statiske variasjoner.

Varigheten for et hurtig utvalg eller en kortvarig måling må være kort nok til å frembringe utvalg hovedsakelig i yttergrensene av området for avstandsforandringer, så vel som for avstandsverdier mellom disse yttergrenser. Jo kortere varighet utvalget har, desto lettere tilfredsstilles dette kriterium. Imidlertid vil den statistiske støy være større jo kortere varighet utvalget har. Femti millisekunder er en fornuftig kort tidsperiode som kan tilpasses for de fleste forhold selv om en kortere kortidsperiode kan benyttes. Dermed bør det minste antall hurtige utvalg for en rotasjon være omtrent fire eller fem, noe som gir en høy sannsynlighet for at minst ett utvalg under hver verktøyrotasjon ligger meget nær eller i anlegg mot borehullets vegg. Utvalgslengder på 50 ms vil gi 6,7 utvalg per rotasjon av verktøyet ved 200 RPM. Den kortvarige måling vil ifølge denne oppfinnelse, være kortere enn en halvdel av en enkel rotasjonsperiode for verktøyet.

Data eller variable blir fortrinnsvis samlet i forskjellige energivinduer for hver detektor på en måte som kjent på dette området. Blant annet kunne disse innbefatte et Pe (fotoelektrisk energi) vindu for den nære (kortavstands) detektor 14 som blir betegnet som PeN, et fjernt (langavstands) Pe vindu betegnet som PeF, et nærtetthetsvindu pN, og et fjerntetthetsvindu pF. PeN og PeF er knyttet til gammastråler som mottas med fotoelek-triske energinivåer for gammastrålene. pN og pF er knyttet til gammastråler som påvises ved Compton energinivåer for spredte gammastråler. De samlede tellinger (TC) kan bestemmes som summen av tellinger fra kortavstands og langavstands detektorer i energi-intervallet fra 50 Kev til 450 Kev. Dette energiområde kan innbefatte eller stort sett innbefatte de fire vinduer som er omhandlet ovenfor.

I en utførelse vil en hurtig utgvalgsmodus samle kortvarige utvalg for hvert av disse vinduer og for TC. Hvis den totale utvalgstid (T) er 30 sekunder med hurtige eller kortvarige utvalg (N) på 50 millisekunder (t), da er T=Nxt, der N = 600 kortvarige utvalg. De kortvarige utvalg lagret i et minne som fortrinnsvis er nede i borehullet, men som kunne være på overflaten hvis overføringsmulighetene fra verktøyet til overflate er tilfredsstill-ende for dette formål. I en annen utførelse blir fullstendige spektra for hver av de 50 ms utvalg samlet og vindus- og statistiskanalyse fullføres etter utførelse av N-utvalgene.

Ved slutten av de 30 sekunder foreligger fem vektorer eller serier med målinger, dvs. PeN, PeF, pN, pF og TC, som hver innbefatter 600 hurtige eller kortvarige målinger. Et gjennomsnitt for tellingene per hvert kortvarig utvalg TC vektorer kan beregnes ifølge ligning 1:

Det teoretiske standard avvik for TCG.sn. Wh" beregnet slik:

Det målte virkelige standardavvik for TC vektoren kan så beregnes:

For å bestemme flagget som er omhandlet ovenfor for utvidede borehull, kan forholdet mellom G<y>irkelig °S -teori tas ' betraktning. Dette forhold frembringer en hullstørrel-sesindikator for borehullets størrelse og denne indikator vil resultere i et HSI flagg når det når en viss verdi, hvilken verdi avhenger av slamvekten.

Selv om de ovenstående ligninger er foretrukne ligninger kan tilsvarende, eller beslektede ligninger også benyttes. HSI blir fortrinnsvis lagret for hvert langt utvalg på 30 sekunder, og kan lagres som et 8-bit tall som representerer verdier fra 0 til 12,75 i inkre-menter på 0,05.

TC vektoren er fortrinnsvis benyttet til sortering av de andre vektorer PeN, PeF, pN og pF i minst tre respektive avdelinger. Andre antall avdelinger kunne benyttes, men tre avdelinger er det som for tiden foretrekkes. En avdeling er ganske enkelt en klassifise-ring av data, og er normalt et minneområde eller en minneindikator for lagring. Hvis en gruppe data vites å være ugyldig kan data fra denne avdeling anbringes i en avdeling der de forkastes eller forkastes i stedet for å bli lagret selv om avdelingene normalt er lager-områder.

For dette formål er tre avdelinger for PeN betegnet som PeNl, PeN2 og PeN3. På tilsvarende måte er tre avdelinger tildelt for hver av de andre vektorer, dvs. PeFl, PeF2 og PeF3. Avdeling 1 innbefatter så alle kortvarige utvalg for hvilke verdien på TC vektoren for dette utvalg er mindre enn TCq sn minus et eller annet tall, som f.eks. et teoretisk eller målt standardavvik eller et eller annet tall basert på en type standardavvik. Det for tiden foretrukne tall for avdeling 1 er TCq sn " (cyvirkeijgJÆ^. Avdeling 2 blir på tilsvarende måte bestemt med det for tiden foretrukne området av verdier innbefattende de verdier for hvilke verdien for TC vektoren ligger mellom TCq sn - (o*virkeligV2.33 og TCq sn + (o~vjrkeiig)/2.33. Avdeling 3 innbefatter alle verdier for TC som er større enn TC{}-Sn <+> 0\ itkeilig^^'^' Det s^ påpekes at tallet 2,33 deler en normal, eller Gaussisk, fordeling i tre like deler. En slik betraktning kan benyttes ved valg av andre tall der en fordeling kan deles i fem deler. For eksempel kan et teoretisk standard avvik benyttes for å dele dataene i fem avdelinger.

Et tall i kan benyttes som henvisning for de kortvarige utvalg for hver vektor. I den ovenfor beskrevne utførelse har hver vektor 600 elementer eller verdier, som vil bli angitt med den rette verdi for i fra 1 til 600. Den følgende sortering kan utføres basert på verdien på i for et bestemt kortvarig utvalg. Hvis TC} er i avdeling 1 blir PeNj samlet i PeNl, PeFj samlet i PeFl og så videre for hver vektor. Hvis TCj er i avdeling 2 eller 3, blir de kortvarige verdier eller målinger for denne verdi av i samlet i PeN2 eller PeN3, PeF2 eller PeF3 etc.

Fordi telletakten må beregnes for hver av disse avdelinger, er det også nødvendig å telle opp eller lagre antallet av kortvarige utvalg og tidslengden for hvert utvalg som er samlet i hver avdeling. Kall disse NI, N2, ogN3. For hver TCj som er slik at 0< TCj< TCQ.sn."CTVirkelig^'^^ D^r NI inkrementert med 1. Hvis T<C>G.sn."^irkelig/^.^^^Ci-iTCG.sn.<+>^irkelig/2'33'olir N2 inkrementert med 1, etc. I minneanordninger nede i hullet kan tidligere lagrede tellinger i hvert av de fire vinduer gå inn i hver av de tre avdelinger. For å komme frem til telletakten for hver av avdelingene er antallet på utvalg som til slutt blir samlet i hver avdeling også nødven-dige. Hvis det samlede antall utvalg N er konstant eller kjent fra andre steder er det bare nødvendig å lagre informasjon i to av de tre avdelinger fordi den tredje avdeling vil lagre de samlede tellinger minus de tellinger som er lagret i de to andre avdelinger. Dette betyr m.a.o. at det alltid vil være riktig at N1+N2+N3=N. Slik ytterligere informasjon kunne lagres for kontrollformål om det ønskes.

Under forutsetning av at formasjonstettheten er høyere enn slamtettheten, kan formasjonstettheten i den for tiden foretrukne utførelse av oppfinnelsen beregnes ved å gjen-nomsnittsberegne telletaktene for de respektive vinduer eller vektorer som svarer til avdeling 1 og avdeling 2. Tettheten blir så korrigert med en korreksjon av stamme-gren-kurvetypen. Det er også mulig å bestemme tettheten basert på telletakten i en enkel avdeling som f.eks. avdeling 1, siden avdeling 1 målingene etter all sannsynlighet vil bli tatt under den korteste avstand. Et vektesystem kunne også benyttes for avdelingene, kanskje basert på forskjellen i tettheter som er bestemt for hver avdeling i stedet for å forkaste (eller gi null vekt til) en hel avdeling med informasjon. Hvis formasjonens tetthet er mindre enn slamtettheten vil avdeling 3 bli byttet ut med avdeling 3 i den ovenstående beskrivelse.

Den for tiden foretrukne utførelse gjør bruk av en telletaktanordning for å definere avdelingene, men andre deler av fordelingstellingen kan benyttes. Avdelingene blir hovedsakelig definert uttrykt med telletaktfordelingen. Anordningen og en eller annen form for standardavvik når det gjelder telletaktfordelingen er for tiden den foretrukne fremgangsmåte til bestemmelse av avdelingene. Andre segmenter eller deler av telletaktfordelingen kunne benyttes. For eksempel kunne det benyttes bare de målinger i en del av del av telletaktfordelingen som har telletakter der disse viser at de er tatt nær formasjonen. Det kan finnes en viss prosentdel av fordelingen som er forskjellig fra den for tiden foretrukne deling basert hovedsakelig på den gjennomsnittlige telletakt som omhandlet tidligere.

For å spare datamaskinminnet, kan man velge ikke å samle data for korreksjon Pe, eller Pe kan beregnes fra bare en detektor, fortrinnsvis den fjerne detektor. Det er mulig å la programvaren nede i borehullet bestemme når den skal behandle serien med korttidsmå-1 inger basert på HSI flagget som omhandlet ovenfor. Med en tilstrekkelig liten verdi for HSI, bør sorteringsprosessen kunne unngås for derved å forkorte beregningstiden og spare minne.

En alternativ fremgangsmåte til sortering kan innbefatte bruk av et akustisk diametermål. Komponentene 62, 64,66,68 på fig. 2 representerer skjematisk et akustisk hastig-hetsverktøy med sender 62, mottakere 64 og 66, og elektronikkpakke 68 innrettet til å frembringe informasjon om akustisk diameterbånd. I dette tilfellet kan det være ønskelig å sortere vektorene i avdelinger som beskrevet ovenfor. Imidlertid kan samling i disse avdelinger utføres i dette tilfellet mens de kortvarige datautvalg blir tatt, i stedet for etter å ha hentet ut data fra minnet. Plasseringen i avdelingen er ikke begrenset til den sekvens hvormed de kortvarige utvalg blir tatt.

I den enkleste utførelse i en akustisk avstandsmåling vil signalet som fåes fra den akustiske anordning kunne angi omfangstiden for en akustisk puls mellom verktøyet 10 og borehullets vegg 23. Andre data av interesse som f.eks. akustisk hastighet i slam, opp-løsning for den akustiske anordning, borehullets diameter og den øyeblikkelige posisjon av verktøyet i hullet kan beregnes på grunnlag av samtidige signaler fra flere akustiske sensorer. Data for omgangstiden fra den enkle akustiske anordning kan deles i passende intervaller svarende til de avstandsområder som er av interesse. Avdelingsdannelsen kan da foregå basert på målt omgangstid. I vann, for eksempel, vil omgangstiden for en avstand på 0,508 cm være 7x10"<6> sekunder(7 mikrosekunder). På denne måte kan den første avdeling innbefatte alle telledata for hvilke den akustiske tid var syv mikrosekunder eller mindre, svarende til en avstand på mellom null og 0,508 cm. Den andre avdeling kunne innbefatte alle telledata for en akustisk tid mellom 7 og 14 mikrosekunder svarende til en avstand mellom 0508 cm og 1,016 cm etc. Avdelingsdannelse av et på forhånd bestemt antall utvalg kan finne sted som tidligere eller, fordi sortering finner sted når målinger utføres, kan antallet av utvalg i avdelingene bli overvåket for å bestemme om et tilstrekkelig antall hurtige utvalg er tilstede til å frembringe en avlesning som er gyldig med en på forhånd bestemt statistisk nøyaktighet og de lange utvalgsperioder kan reduseres eller utvides i overensstemmelse med dette. De akustiske sensor-data kunne også frembringe et flagg på en måte svarende til HSI flagget for å bestemme når datakorreksjon er nødvendig.

En alternativ foretrukket fremgangsmåte til bruk av data i de valgte avdelinger eller alle data når hullstørrelsen er for liten til å sette HSI flagget som omhandlet ovenfor, krever kabelarisering av telledata i forhold til avstand for både de nære og fjerne detektorer. Som omhandlet er verktøyets 10 reaksjon logaritmisk når det gjelder avstand. Mer bestemt varierer telletakten for den fjerne detektor 12 eksponentialt eller logaritmisk (ikke-kabelært) med avstanden. Telletaktreaksjonen for kortavstandsdetektoren 14, slik den fortrinnsvis er kollimert på en måte som skal forklares, varierer tilnærmet kabelært ut til en avstand på omtrent 2,5 cm og omtrent 3,8 cm. Når begge telletakter er kabelarisert, vil gjennomsnittet nær telletakten ligge på eller nær en kurve for nære tellinger i forhold til gjennomsnittlig avstand med samme gjennomsnittsavstand som den fjerne detektor. Under drift kan summen av logaritme av hver måling av langavstandstelletakt gjennom-snittsberegnes. Dette gjennomsnitt blir så benyttet med den gjennomsnittlige kortavstands telletakt som er kabelær for å frembringe den korrigerte tetthet.

Det akustiske signal for diametermål kan, om det kalibreres for å bestemme avstandsverdier også benyttes direkte i stedet for indirekte for korreksjonsformål med avstands-verdiene benyttet som en del av korreksjonsdataene. Andre fremgangsmåter og uttrykk kan også benyttes for på en effektiv måte å frembringe en øyeblikkelig verdi for bore-hullavstand.

Selv om det ovenfor er omhandlet en fremgangsmåte til korreksjon som utvider området for verktøyets nøyaktighet når avstander blir forholdsvis store, er det også ønskelig å øke nøyaktigheten for korreksjoner for mindre avstander, dvs. avstander som er mindre enn 2,5 cm. På denne måte byr fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen på forbedret korreksjon, ikke bare for store avstander, men også for små avstander. For dette formål er langavstandsdetektoren 12, kortavstandsdetektoren 14 og kilden 16 fortrinnsvis kabelært plassert i verktøyet 10 og langs en linje som er parallell med verktøy-aksen 34, og denne akse er normalt stort sett parallell med borehullets 21 langsgående akse. Gammastråler forlater kilden 16, sprer seg gjennom formasjonen 19, og noen gammastråler kastes tilbake til verktøyet 10 og blir påvist av detektorene 12 og 14. Styrken på strålingen faller med økende avstand fra kilden. På denne måte vil den fluks som er tilgjengelig for langavstandsdetektoren 12 være mindre enn den som står til rådighet for kortavstandsdetektoren 14. Fordi avstanden fra kilden 16 er større, vil imidlertid gammastråler som påvises av langavstandsdetektoren 12 ha større sannsynlighet for å være spredd dypere inn i formasjonen. De gammastråler som påvises av kortavstandsdetektoren 14 vil derfor sannsynligvis ikke ha forplantet seg langt fra verktøyet 10 og vil være mer følsomme overfor omgivelsene nær verktøyet 10 side disse gammastråler gjennomsnittlig blir kastet frem og tilbake et lavere antall ganger enn gammastrålene som påvises av langavstandsdetektoren. Av disse årsaker blir langavstandsdetektoren 12, ifølge foreliggende oppfinnelse, fortrinnsvis betraktet som den primære tetthetsmåler der en forstyrrelseskorreksjon i borehullets omgivelser frembringes av kortavstandsdetektoren 14. Stamme- og grenkurvene, f.eks. som vist på fig. 8 og fig. 9 karakteriserer derfor verktøyets 10 reaksjon ved tilstedeværelse av mellomliggende materiale, som f.eks. borehullvæske.

Selv om diameteren på de følsomme deler av MWD tetthetsverktøyet 10 kan svare til den "nominelle" diameter på borekronen og selv om logging med verktøyet 10 kan finne sted kort etter at borehullet 21 er boret ut, vil en viss utvidelse omtrent alltid ha funnet sted på tidspunktet for loggingen. Denne variasjon kan skyldes "velting" av borekronen i hullet på grunn av rotasjonsboring bak en "bøyd stubb" eller p.g.a. utvasking av borehullet bak borekronen med strømmen av borevæske. Under fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen blir den korreksjon som utledes for stamme og grenkurven optimalisert ved å øke følsomheten for langavstandsdetektoren 12 overfor formasjonen samtidig med økning av følsomheten for kortavstandsdetektoren 14 her overfor omgivelser nær verktøyet 10, dvs. borehullet 21. For dette formål blir langavstandsdetektoren 12 plassert så langt fra kilden som mulig uten at dette innvirker på forsterkninger som fremkommer ved økning av langavstandsdetektorens 12 følsomhet for statistisk målte feil på grunn av fallende telletakter. Det virkelige punkt der dette finner sted er en funksjon av blant annet kildens styrke og den tid som står til rådighet for å hente ut et utvalg.

For både de fjerne og nære detektorer 12 og 14, passerer gammastrålene gjennom kollimatorer 18 og 20 i stabilisatorbladene 11 på verktøyet 10. Ideelt sett er disse kollimatorer fylt, i det minste hovedsakelig, med et materiale som har lav tetthet, har et lavt atom-tall og på en effektiv måte slipper igjennom gammastråler sammenlignet med det verk-tøymaterialet som omgir kollimatorene som f.eks. skjermen 28, boringsskjermen 30 som omgir boringen 38 og en utvendig overflatehylse 36. For å øke telletaktene så meget som mulig ved detektorene er kollimatoren 18 for langavstandsdetektoren 12 fortrinnsvis et tverrsnitt som er tilnærmet Hk tverrsnittet av detektoren 12 som vist på fig. 3 og fortrinnsvis har en langsgående akse som stort sett er parallell med verktøyaksen 34. Som en følge av dette vil gammastråler som kommer til langavstandsdetektoren 12 gjøre dette i en vinkel som er nærmere perpendikulær på aksen 34 enn parallell med denne. Som tidligere omhandlet vil gammestråler som påvises av langavstandsdetektorer 12 som regel være spredt i formasjonen en rekke ganger. På grunn av orienteringen av kollimatoren 18 og den aksiale avstand mellom langavstandsdetektoren 12 og kilden 16 vil hver av gammastrålene som påvises i den fjerne detektor med temmelig høy sannsynlighet ha fått størstedelen av sin spredning i formasjonen 19.

Følsomheten for kortavstandsdetektoren 14 i borehullomgivelsene økes ved å redusere den aksiale avstand mellom denne detektor og kilden 16. Imidlertid skaper den meka-niske styrke og kravene til skjerming en praktisk grense for avstanden mellom kortavstandsdetektoren 14 og kilden 16. En radialt utadrettet kollimator for kortavstandsdetektoren 14 frembringer en brukbar gren fra hvilken det kan gjøres korreksjoner som vist på fig. 8 med den radiale vindusgren 72. Et mer følsomt påvisningsopplegg slik det oppnås med den anordning ifølge oppfinnelsen som beskrives i det følgende vil ha en gren som f.eks. den som er betegnet som kilevindu 70 på fig. 8. Jo større reaksjonsforskjellen er mellom kortavstandsdetektoren 14 og langavstandsdetektoren 12, desto større er korreksjonsnøyaktigheten i det minste for forholdsvis korte avstander. Etter fremgangsmåten og anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse blir m.a.o. den grad hvormed detektorene svarer forskjellig som en funksjon av avstand øket. Korreksjonsverdien er dermed en funksjon av forskjellen mellom disse to avlesninger, og for en tilstrekkelig liten forskjell blir målefeilen i de to detektorer mer kritisk når det gjelder bestemmelse av en nøyaktig korreksjonsverdi. For dette formål frembringer foreliggende oppfinnelse en forholdsvis stor svarforskjell for å frembringe en mer nøyaktig korreksjon, i det minste for forholdsvis små avstander. Fig. 8 og fig. 10 blir nå sammenlignet. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse slik den her er omhandlet, vil på en effektiv måte utvide denne nøyaktighet fra mindre avstander til større avstander.

Spredning av gammastråler finner sted på en tilfeldig måte i formasjonen og i borehullet. Av de gammastråler som påvises vil noen være spredt og kaste tilbake i omgivelsene én gang, andre to eller tre ganger osv. Sannsynligheten for å påvise en gammastråle som er spredt bare én gang eller to ganger avtar med økende avstand fra kilden. Langavstandsdetektoren 12 står i en slik avstand at størstedelen av de påviste gammastråler er blitt spredt og kastet tilbake flere ganger.

Snever kollimering av gammastrålekilden 16 og kortavstandsdetektoren 14 er vist med kollimatorene 20a og 24a på fig.2. For å illustrere dette prinsipp, kan man forestille seg at de forholdsvis snevre kollimatorer egentlig er meget snevre. Så vel som kildekollimatoren 24a og kortavstandsdetektorens kollimator 20a er orientert i vinkler som er mindre enn 90°, dvs. med en spissvinkel orientering i forhold til verktøyaksen 34. Under forutsening av at det omgivende verktøymateriale 38 er fullstendig ugjennomtrenge-lig for gammastråler, vil denne orientering stort sett bare muliggjøre påvisning av gammastråler som går inn det mellomliggende område 40 av borehullet og returnerer til kortavstandsdetektoren 14. Flere spredninger er mulige, men sannsynligheten for å komme ut fra kildekollimatoren 24a og komme inn i kortavstands-kollimatoren 20a i den retning som vil muliggjøre passasje gjennom til detektoren 14 etter flere spredninger, er ubetydelig liten sammenlignet med sannsynligheten for at dette skjer etter en spredning. På denne måte vil de snevre kollimatorer sørge for at bare enkle spredte gammastråler blir påvist og, muligens viktigere, påvise stedet der spredningen fant sted.

Spredningsposisjonen for den påviste gammastråle kan bringes nærmere verktøyet 10 ved å redusere vinkelen for de snevre kollimatorer og føres lenger bort ved å øke vinkelen. For en radialt orientert kollimator, ligger det enkle spredningsområdet ekstremt langt vekk fra verktøyet. For tilstrekkelig snever radial kollimering kan enkelspred-ningsområdet ligge så langt vekk at sannsynligheten for at en enkel spredt gammastråle blir påvist er praktisk talt ubetydelig. For praktiske formål ville påvisningen mer sannsynlig være for de gammastråler som er blitt spredt mer enn én gang og som klarer å komme tilbake til detektoren langs en mer buktende, men kanskje kortere rute.

Området som undersøkes i den generelle omgivelse 40 kan utvides ved å utvide kollimeringen i et plan som vist på fig. 3, definert med verktøyets sentrale akse 34 og løp-ende gjennom kilden 16 og detektorene 12 og 14 slik at profilet på kortavstands-kollimatoren 20 og/eller kildekollimatoren 24 blir kileformet. Som vist vil den langsgående lengde på kollimatoren 20 øke med økende radial avstand. På denne måte vil det området hvorfra gammastråler kan spre seg en gang og deretter bli påvist bli bredere. For å generalisere prinsippet med enkel spredning, blir den følsomme dybde for detektoren øket når kollimatoråpningen utvides mer mot en retning som er perpendikulær på verktøyaksen 34. For å øke området mer i retning av verktøyet 10, må kollimatoren orienteres med grunnere vinkler. En spiss vinkel for veggen 44 i kollimatoren 20 i forhold til den langsgående akse 34 hindrer gammastråler som forplanter seg radialt i å rekke frem til kortavstandsdetektoren 14. Den mer spisse vinkel for veggen 42 i kollimatoren 20 øker telletaktene som kommer fra kilden 16 og blir påvist av kortavstandsdetektoren 14.

I en foretrukket utførelse er det ønskelig å avlaste kollimeringen av kilden 16 ved at kollimatoren får et kileformet tverrsnitt som vist på fig. 3. En snever kollimatoråpning for kilden 16 vil unødvendig begrense området for enkel spredning av gammastråler. Uav-hengig av hensynet til kortavstandsdetektoren 14 er det i alminnelighet ønskelig ikke å begrense kildekollimatoren 24 unødvendig for å øke telletakten i den mer fjerntliggende fjerndetektor 12.

Fysikken ved gammastrålespredning fra elektroner, er imidlertid mer komplisert ved at spredning fortrinnsvis foregår i bestemte retninger. Spredning i foroverrrettede retninger eller i vinkler som representerer små avvik fra den opprinnelige bane for gammastrålen, er mer sannsynlig enn spredning ved de fleste større vinkler som representerer større avvik fra gammastrålens opprinnelige bane: Mer bestemt vil de gammastråler som blir spredt med en liten vinkel, dvs. en vinkel slik at gammastrålebanen er mer parallell med verktøyets akse 34, ha tilbøyelighet til å komme frem til kortavstands-kollimatoren 20 gjennom den del av kollimatoren 20 som står i størst vinkel fra radialretningen, dvs. i flaten for veggen 42. De gammastråler som blir spredt i en større vinkel har tilbøyelig-het til å komme inn i kollimatoren 20 gjennom den del av kollimatoren som har minst vinkel fra radialretningen, dvs. i flaten for veggen 44. Som en følge av dette vil antall påviste hendelser fira lavvinkelbaner øke med urimelige proposjoner når kollimatoren blir åpnet for progressivt økende vinkler i forhold til perpendikulæren. På den annen side, vil økning av kile- "formen" på kollimatoren 20 i det plan som er vist på fig. 3, til lave vinkler i forhold til perpendikulæren ikke øke antall hendelser proporsjonalt fordi sannsynligheten for spredning gjennom slike større vinkler blir redusert.

Det kan være ønskelig under disse forhold å endre følsomheten ved å endre det relative antall lavspredte gammastråler til de som spres ved høyere vinkler. Dette kan gjøres på forskjellige måter. For eksempel kan vinkelen på veggen 42 i forhold til en radialret-ning bli redusert og dermed blokkere ut de gammastråler som spres med de laveste vinkler. Imidlertid ville denne fremgangsmåte redusere følsomheten overfor små avstander. En foretrukket fremgangsmåte innebærer utvidelse av kollimatoren 20 i asimut-retningen, dvs. i en retning i et tverrsnittsplan i rett vinkel på verktøyaksen 34 når man beveger seg lenger fra kilden. Dette muliggjør mottak av flere gammastråler som er blitt spredt gjennom en større vinkel. Fig. 1 viser den generelle konfigurasjon for kortavstands-kollimatoren 20, og fig. 4 viser tydeligere tverrsnittskonfigurasjonen for kortavstands-kollimatoren 20. Kileformen på kortavstands-kollimatoren 20 bør ideelt sett trekke seg sammen når kilen nærmer seg detektoren 14. I et plan gjennom kollimatoren 20 og i rett vinkel på verktøyaksen 34 er siden 44 av kollimatoren bredere enn siden 42 som vist på fig. 1. En slik form vil, i det minste delvis, kompensere for tap av styrke i gammastrålefluksen ved høyere spredningsvinkler, siden kollimatorkonfigurasjonen vil motta en større fluks med gammastråler som er spredt dypere.

Denne modifikasjon muliggjør kollimeringsmottak og påvisning av gammastråler som er spredt med større vinkler, men holder antallet av spredte gammastråler hovedsakelig konstant. Dette vil så øke den relative brøkdel av mer dypt spredte gammastråler. Den dypere følsomhet vil til slutt vise seg i form av grenen, f.eks. grenen 70. En slik modifikasjon fører til bedre kontroll med volumet på rommet utenfor verktøyet 10 som verktøyet 10 er følsomt for, på samme måte som kileformen på kollimatoren 14 gjør, som omhandlet tidligere.

Forskjellige former på kollimatoren 20 kan benyttes for dette formål der asimutbredden på kollimatoren øker med avstanden fra kilden. For eksempel kan kollimatoren 20 være meget snever over største delen av sin lengde og begynne med enden 42 nærmest kilden 16 og sluttelig ved den motstående ende, utvide seg plutselig traktformet og betydelig.

Et annet beslektet forhold er den asimutale mottaksvinkel for kollimatorene. Utledning av korreksjonsdata for verktøyavstand blir som regel basert på karakteriseringen av verktøyreaksjon under en kontrollert situasjon. En forskjell mellom verktøykalibrering for forskjellige avstander i et 25 cm laboratorieborehuU kan derfor frembringe en annen reaksjon i et borehull som er utvidet til 27,5 cm på grunn av forskjellen i borehullets krumning. Reaksjonen vil også bli påvirket av verktøyets orientering i borehullet.

For å redusere denne virkning på kortavstandsdetektoren 14, bør kollimeringen av nærdetektoren fortrinnsvis være snever i asimutretningen, noe som vil redusere virkningen i asimutdimensjonen av et hvilket som helst målt ringformet materiale. Det finnes imidlertid to måter å "snevre" kollimeringen for å begrense en "strålebunt" av påviste gammastråler. En fremgangsmåte er som tidligere omhandlet, å redusere kolHmatorens asimutbredde. En annen fremgangsmåte til snevring av kollimatoren er å forlenge gammastrålebanen gjennom kollimatoren. Hvis f.eks. den for tiden foretrukne utførelse av et verktøy med en diameter på omtrent 24 cm er kortavstands-kollimatoren 20 skråttstilt i en vinkel på omtrent 45° i forhold til den langsgående verktøyakse 34. Denne skråstilling forlenger kolHmatorens bane fra omtrent 2,5 cm (hvis kolHmatorens senterlinje hadde vært perpendikulær på eller 90° på den langsgående verktøyakse 34) til omtrent 3,75 cm. Som en følge av dette blir kollimatoren forlenget omtrent 50%. Asimutbredden av kollimatoren for denne lengden er fortrinnsvis omtrent 0,6 cm over en stor del av kollimatoren, slik at asimutbredden gjennomsnittlig ligger på denne verdi. Dermed vil et foretrukket forhold mellom lengde og gjennomsnittlig bredde kunne ligge i området rundt 6:1 eller større. Økning av dette forhold kan resultere i ytterligere forbedring i reaksjonen som omhandlet mer i detalj i det følgende. Avhengig av verktøyets størrelse, hullets størrelse, bredde på kollimatoren og andre faktorer, kan det utvikles et annet mi-nimumsforhold.

For et verktøy 10 med en diameter på omtrent 24 cm vil forholdet mellom verktøyets diameter og asimutbredden eller den gjennomsnittlige asimutbredde, fortrinnsvis være mindre enn 4%. I en foretrukket utførelse er størstedelen av asimutbredder for kollimatoren for et verktøy med denne diameter fortrinnsvis omtrent 0,6 cm, slik at forholdet er omtrent 2,9%. Hvis verktøyet 10 ikke er perfekt rundt, vil den diameter det vises til være diameteren på en sirkel som omskriver de ytre kanter av verktøyet 10.

Denne snevring av kollimatoren 20 står i en viss utstrekning i strid med ideen med å utvide kilen for kollimatoren 20 som tidligere omhandlet for å motta et større antall gammastråler som er spredt fra fire vinkler, men denne idé blir det i en viss grad tatt hensyn til med den gjennomsnittlige begrensning for asimutbredde i kortavstands-kollimatoren 20 og den foretrukne skråstilling av kortavstands-kollimatoren i retningen for detektoren 14, som vist på fig. 1 og 3, og dette gjelder særlig en betydelig del av kortavstands-kollimatoren 20.

Asimutvinkelen for mottak og kolHmatorens lengde blir en betydelig korreksjonsfaktor for målingsfeil som skyldes rotasjon av verktøyet sammenlignet med et kabelført verk-tøy som ikke roterer. Målingsfeilene som skyldes rotasjon kan vises ved utførelse av en typisk verktøykalibrering.

En "statisk" gren, som vi kan betegne som grenen for en typisk verktøykalibrering, kan bestemmes med verktøyets 10 reaksjon når verktøyet føres bort fra en borehullvegg i slik retning at planet som inneholder verktøyaksen, kilden og detektoren står perpendikulært på borehullets vegg, dvs. når verktøyet beveger seg i retningen for en diameter i hullet. I denne situasjon vil avstanden f.eks. gapet 32, som sees av kortavstands-kollimatoren være egentlig symmetrisk om et plan som defineres av verktøyaksen 34 og sentrene i kilden og detektoren.

I motsetning til dette vil avstanden eller gapet 32, slik det sees av kortavstands-kollimatoren i et for stort hull under rotasjon, normalt ikke være symmetrisk om et plan som er definert av verktøyaksen 34 og sentrene for kilden og detektorene. Dette skyldes at formen på avstanden eller gapet 32 (ringformen) som dannes mellom verktøyet 10 og borehullets vegg 23 er forskjellig fra den statiske tilstand. Mer bestemt vil ringformen være tykkere på en side av planet enn på den annen til enhver tid, bortsett fra ved de to tilfeller av symmetri under rotasjon som oppstår når verktøyet har minimum og maksimum, avstand. Vi kan betegne en gren som bestemmes ved ganske enkelt å dreie et verktøy eksentrisk i et for stort hull som en "rotasjonsgren".

Den "statiske" gren og "rotasjons" grenen er ikke identiske, dvs. at kortavstandsdetektorens reaksjon på en avstand fra borehullets vegg 23 under eksentrisk rotasjon i et for stort borehull er forskjellig fra kortavstandsdetektorens reaksjon på avstand i et for stort borehull uten rotasjon av detektoren. Dette antas å skyldes usymmetrien i det ringformede materiale som sees av kortavstandsdetektoren 14, og ukabelariteten i samvirkningen mellom gammastrålene og det materialet det gjelder. Det sistnevnte kompliserer enhver betraktning av gammastrålesamvirkningen når det gjelder mer enn ett materiale.

Den måte hvorpå denne uheldige situasjon fortrinnsvis oppheves med, ved bruk av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, er ved "snevre" kortavstands-kollimatorern 14. Som tidligere omhandlet vil slik "snevring" fortrinnsiv innbetalte begrensning av asimutbredden av kollimatoren og/eller økning av lengden på gammastrålebanen i kollimatoren. Egentlig begrenser disse trekk bredden av "strålebunten" av gammastråling som kommer til detektoren. Siden virkningen av usymmetrien sees over bredden som skjæres av strålebunten med påviste gammastråler, vil virkningen på usymmetrien være mindre jo snevrere strålebunten er.

Med andre ord, når strålebuntens bredde progressivt reduseres, vil geometrien på verk-tøyet og formasjonen ligge nærmere den statiske, symmetriske situasjon i hvilken stamme- og grenkarakteriseringen normalt gjøres. Kortavstandsdetektorens reaksjon på avstanden fra borehullets vegg under eksentrisk rotasjon blir således tilnærmet lik kortavstandsdetektorens reaksjon på forskyvninger fra borehullets vegg uten rotasjon av detektoren når planet som inneholder kilden, detektorene, og verktøyets akse står perpendikulært på borehullets vegg. Dette svarer også til situasjonen under rotasjon når avstanden er enten på sitt maksimum eller sitt minimum.

For langavstandsdetektoren 12, er det ønskelig å opprettholde hver av de radialt orien-terte vegger 46 og 48 i kollimatoren 18 fortrinnsvis perpendikulære på verktøyets langsgående akse 34 for å befordre mottak av gammastrålen fra formasjonen 18 fra en radial retning if rohold til verktøyet 10, selv om de også kunne være noe kileformet for å forbedre mottak av gammastrålefluks fra formasjon. Kollimatoren 18 er fortrinnsvis ikke vinkelstilt i forhold til radialretningen for å bringe gammastrålefluksen fra formasjonen opp til et maksimum. Sidene 50 og 52 av kollimatoren som vist på fig. 6, kan være orientert perpendikulært, eller kan være kileformet på samme måte som veggene i kortavstands-kollimatoren 20. På runn av den større avstand mellom detektoren 12 og kilden 16 vil virkningen av de reduserte telletakter fra høyvinklet gammastrålespredning være mindre fremtredende og korreksjon blir fortrinnsvis ikke foretatt. For å øke gammafluksen som mottas av langavstandsdetektoren 12 når gammafluksen avtar som omhandlet tidligere, er det imidlertid nødvendig at den gjennomsnittlige asimutbredde for langavstands-kollimatoren, bestemt av sidene 50 og 52, er minst tre ganger asimutbredden for kortavstand.

BorehuUtbringen 30 er fortrinnsvis en sylindrisk hylse og omgir boringen 38 som passerer gjennom verktøyet 10 for å overføre borevæske. Borehu 11 foringen 30 forhindrer eller blokkerer stråling fra å vandre fra kilden 16 til boringen 38, gjennom borevæske 26, og enten til langavstands- eller kortavstandsdetektorene 12 og 14. Borehullforingen 30 strekker seg fortrinnsvis langs den langsgående lengde av i det minste den del av verk-tøyet 10 som innbefatter kilden og detektoren.

Selv om de viste kollimatorer har så godt som plane vegger, kan veggene også være av-rundet, ovale, elliptiske osv. og fremdeles ha stort sett samme eller ekvivalente dimen-sjoner på linje med de prinsipper som er omhandlet.

Claims

1. Fremgangsmåte til å bestemme en karakteristikk, for eksempel porøsitet og/eller tetthet, hos en jordformasjon (19) som har et borehull (21) deri, idet nevnte borehull har en langsgående akse (34), der fremgangsmåten innbefatter trinn: å posisjonere en første direktiv strålingssensor (14) i nevnte borehull hosliggende nevnte jordformasjon for å detektere tellinger per tidsenhet som indikerende for nukleær stråling fra nevnte jordformasjon, og å rotere nevnte første direktive strålingssensor (14) med en i det vesentlige fast rotasjonshastighet som har en enkelt rotasjonstidsperiode,karakterisert vedå detektere tellinger per tidsenhet, som indikerer strålingsretursignal, dvs. stråling ikke absorbert av formasjonen, detektert av nevnte første direktive strålingssensor (14) under en total utvalgsperiode, idet nevnte totale utvalgsperiode er lengre enn to ganger nevnte enkelt-rotasjonstidsperiode, idet nevnte trinn for å detektere tellinger per tidsenhet innbefatter å detektere tellinger per tidsenhet under et flertall av tidsperioder med kort varighet hver innenfor nevnte totale utvalgsperiode, idet hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet som er kortere enn halvparten av nevnte enkeltrota-sjons tidsperiode, å definere et flertall av områder som en funksjon av minst en del av en telletaktfordeling av nevnte tellinger per tidsenhet detektert under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet, og å sortere tellinger per tidsenhet detektert under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet i et av nevnte flertall av områder for å tilveiebringe en indikasjon som er representativ for nevnte minst ene karakteristikk av nevnte jordformasjon.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte trinn for å definere et flertall av områder dessuten omfatter: å bestemme middelverdi av en telletakt av nevnte tellinger per tidsenhet detektert under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet, og å definere nevnte flertall av områder som en funksjon av nevnte bestemte middelverdi av telletakten.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere en andre, direktiv strålingssensor (12) i nevnte borehull aksielt adskilt fra nevnte første direktive sensor (14); og å posisjonere en strålingskilde (16) i nevnte borehullet aksielt adskilt fra hver av nevnte første og andre direktiv strålingssensorer (12,14).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved nevnte trinn for detektering av tellinger per tidsenhet dessuten omfatter å lagre tellinger per tidsenhet detektert av nevnte andre direktive strålingssensor (12) under nevnte flertall av tidsperioder med kort varighet, og å addere tellinger per tidsenhet detektert av nevnte første og andre direktive strålingssensorer (12,14) under nevnte flertall av tidsperioder som har kort varighet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved nevnte trinn for sortering av tellinger per tidsenhet dessuten omfatter: å sortere tellinger per tidsenhet detektert under nevnte tidsperiode som har kort varighet ved hjelp av nevnte første og andre direktive strålingssensorer (12,14) i ett av to eller flere områder som hver er definert som en funksjon av nevnte bestemte telletaktsmiddel-verdi.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved dessuten å omfatte: å veie tellinger per tidsenhet lagret i nevnte ene av nevnte minst to eller flere områder for å tilveiebringe nevnte indikasjon som er representativ for nevnte minst ene karakteristikk av jordformasjonen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte trinn for å lagre tellinger per tidsenhet dessuten omfatter: å føre tellingene per tidsenhet for deteksjon av hver av nevnte første og andre direktive strålingssensorer (12,14) under hver av nevnte tidsperioder av kort varighet som er i alt vesentlig relatert til energinivåer tilhørende Compton-spredning av gammastråler, og å føre tellingene per tidsenhet for deteksjon av minst en av nevnte første og andre direktive strålingssensorer (12,14) under hver av nevnte tidsperioder av kort varighet som er i alt vesentlig relatert til energinivåer tilhørende fotoelektrisk absorpsjon av gammastråler.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere nevnte andre direktive strålingssensor (12) på en større aksiell avstand fra nevnte strålingskilde (16) enn nevnte første direktive strålingssensor (14), å blokkere stråling mottatt av nevnte første direktive strålingssensor (14) fra nevnte formasjon i en retning i alt vesentlig normalt på nevnte langsgående akse av borehullet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved dessuten å føre stråling mottatt av nevnte andre direktive strålingssensor (12) fra nevnte formasjon i en retning i alt vesentlig normalt på nevnte langsgående akse (34) av borehullet (21).

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere nevnte første direktive strålingssensor (14) en valgt avstand fra nevnte strålingskilde (16) for å motta i alt vesentlig kun enkelte, spredte gammastråler fra nevnte strålingskilde (16).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved dessuten å omfatte: å bestemme et teoretisk standardavvik i nevnte telletaktmiddelverdi og et målt standardavvik i nevnte telletaktmiddelverdi, og å sammenligne nevnte teoretiske standardavvik og nevnte målte standardavvik for å generere et borehulldimensjon-indikatorsignal.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved dessuten å omfatte: å korrigere lagrete tellinger per tidsenhet som reaksjon på nevnte borehulldimensjon-indikatorsignal.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte: å bestemme et målt telletaktstandardavvik for en telletaktfordeling av nevnte tellinger per tidsenhet detektert under flertallet av tidsperioder som har kort varighet, å sammenligne nevnte målte telletaktstandardavvik med et beregnet telletaktstandardavvik, og å frembringe et "uvanlig borehull" flaggsignal når nevnte målte telletaktstandardavvik avviker fra nevnte beregnede telletaktstandardavvik med en maksimal mengde.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved dessuten å omfatte: å tilveiebringe en korrigering til nevnte detekterte tellinger per tidsenhet som reaksjon på nevnte "uvanlig" flaggsignal.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert v e d at nevnte trinn å tilveiebringe en korrigering som følge av nevnte "uvanlige" flaggsignal dessuten omfatter: å sortere tellinger per tidsenhet under hver av nevnte tidsperioder som har kort varighet i et av et flertall av områder som hver er definert som en funksjon av en telletaktfordeling for tilveiebringelse av en indikasjon som er representativ for nevnte minst ene karakteristikk for nevnte jordformasjon.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved dessuten å omfatte: å bestemme en borehulldimensjon som reaksjon på nevnte sammenligningstrinn.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, karakterisert ved dessuten å omfatte: å integrere over en lengde av borehullet for å bestemme et borehull volum.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere en kilde (16) i borehullet (21) for bestråling av borehullet og jordformasjonen i (19) med gammastråler, å posisjonere en andre strålingssensor (12) i borehullet ved en avstand som er lengre fra nevnte kilde (16) enn nevnte første adskilte strålingssensor (14), å danne en første kollimator (20) som er utformet for å slippe igjennom en del av nevnte gammastråler til nevnte første adskilte strålingssensor (14), idet nevnte første kollimator har en del med en første asimutbredde, og å danne en andre kollimator (18) utformet for å slippe gjennom en del av nevnte gammastråler til nevnte andre adskilte strålingssensor (12), idet nevnte andre kollimator har en del med en andre asimutbredde som er større enn minst tre ganger nevnte første asimutbredde.

19.. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere et verktøyhus i borehullet for å tilveiebringe en understøttelse for å tilveiebringe en understøttelse for nevnte kilde, nevnte første adskilte strålingssensor, og nevnte andre adskilte strålingssensor, idet nevnte verktøyhus har en verktøydiameter som er relatert til en sirkel omskrevet om nevnte verktøyhus, å danne nevnte første kollimator slik at en asimutbredde av en del av nevnte kollimator er mindre enn ca. 4% av nevnte verktøydiameter for verktøyhuset, å rotere nevnte kilde og nevnte første og andre adskilte strålingssensorer, og å detektere gammastråler med nevnte første adskilte strålingssensor rundt minst en vesentlig del av en omkrets av nevnte borehull under nevnte trinn omfattende rotering.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved dessuten å omfatte: å vippe nevnte første kollimator med hensyn til en radiell linje perpendikulært på en langsgående akse hos verktøyhuset for å forlenge en aksiell lengde gjennom en nevnte første kollimator, og å tilveiebringe nevnte første asimutbredde slik at et forhold mellom nevnte aksielle lengde og nevnte første asimutbredde er større enn ca. 6.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte: at trinnet med å sortere tellinger per tidsenhet som detekteres innbefatter å posisjonere en akustisk avstandsmåler i borehullet for å bestemme en avstand, og å bestemme en lengde av nevnte utvalgsperiode under nevnte trinn for sortering av detekterte tellinger per tidsenhet.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte: å posisjonere en strålingskilde (16) i borehullet (21), å posisjonere en andre direktiv strålingssensor (12) i borehullet motsatt strålingskilden (16) med hensyn til første strålingssensor (14), å posisjonere en mottaker (64, 66) i borehullet hosliggende nevnte første og andre direktive strålingssensorer for å generere et signal som indikerer en avstand, å korrigere nevnte signal med tellinger per tidsenhet fra nevnte første og andre direktive strålingssensorer detektert under et flertall av tidsperioder som har kort varighet mens nevnte mottaker og nevnte første og andre direktive strålingssensorer roteres, og å anvende nevnte signal til å sortere tellinger per tidsenhet detektert av nevnte første og andre direktive sensorer i et flertall av områder.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 22, karakterisert ved dessuten å omfatte: at trinnet for posisjonering av en mottaker innbefatter posisjonering av en akustisk sender-mottaker i borehullet hosliggende nevnte første og andre direktive strålingssensorer for å generere et akustisk signal som indikerer nevnte avstand, å korrigere nevnte akustiske signal med tellinger per tidsenhet fra nevnte første og andre direktive strålingssensorer detektert under et flertall av tidsperioder med kort varighet under rotering av nevnte akustiske mottaker og nevnte første og andre direktive strålingssensorer, og å bestemme en formasjonstetthet som reaksjon på tellingene per tidsenhet fra nevnte første og andre direktive strålingssensorer og nevnte akustiske signal.

24. Anordning for å undersøke egenskaper, slik som porøsitet og/eller tetthet hos jordforma-sjoner (19) som omgir et borehull (21), innbefattende en strålingskilde for nukleær stråling (16), en kortavstandsdetektor (14) og en langavstandsdetektor (12) som hver er posisjonert innenfor et legeme som har en langsgående akse (34), idet nevnte legeme innbefatter et sentralt løp (38) derigjennom for å føre borefluid (26), karakterisert ved at anordningen dessuten omfatter: en hylse (30) som består av et materiale med høy tetthet og radielt adskilt mellom nevnte kilde (16) og nevnte sentrale løp (38) for å hindre nukleær stråling fra nevnte kilde (16) i å danne kontakt med nevnte borefluid innenfor nevnte sentrale løp, en koitavstandsdetektor-kollimator (20) anbrakt innenfor nevnte legeme ved en første posisjon adskilt fra nevnte strålingskilde (16), idet nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) definerer et volum som inneholder materialet som er i alt vesentlig gjennomsiktig for stråling, idet nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) har et kortavstandstverrsnitt definert av et plan parallelt med og innbefattende nevnte langsgående akse, og en langavstandsdektor-kollimator (18) anbrakt innenfor nevnte legeme ved en andre posisjon adskilt fra nevnte strålingskilde (16), idet nevnte langavstandsdetektor-kollimator (18) definerer et volum som inneholder materialet i alt vesentlig gjennomsiktig for stråling.

25. Anordning som angitt i krav 24, karakterisert ved dessuten å omfatte: at nevnte hylse strekker seg i langsgående retning fra nevnte strålingskilde til nevnte 1 angavstandsdetektor.

26. Anordning som angitt i krav 24, karakterisert ved å omfatte: en kildekollimator dannet av et materiale som har lav tetthet og anbrakt innenfor nevnte legeme, idet kildekollimatoren har et tverrsnitt definert av nevnte plan parallelt med og innbefattende nevnte langsgående verktøyakse, idet nevnte tverrsnitt har et areal som øker radielt utad fra nevnte langsgående akse.

27. Anordning som angitt i krav 24, karakterisert ved at en motsatt side (44) av nevnte kortavstandstverrsnitt av nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) som er adskilt fra nevnte strålingskilde (16) danner en første spiss vinkel i forhold til nevnte langsgående akse (34) for i alt vesentlig å blokkere stråling mottatt av nevnte kortavstandsdetektor (14) i en retning i alt vesentlig normalt på nevnte langsgående akse, idet nevnte kortavstandstverrsnitt har en langsgående lengde i en retning i alt vesentlig parallell med nevnte langsgående akse, idet nevnte langsgående lengde øker med økt avstand fra nevnte langsgående akse i en radielt utad retning, og at nevnte langavstandsdetektor-kollimator (18) har en vegg (46,48) som strekker seg utav fra nevnte langavstandsdetektor (12) for å slippe igjennom stråling til nevnte langavstandsdetektor (12) i en retning i alt vesentlig normalt på nevnte langsgående verktøy-akse.

28. Anordning som angitt i krav 27, karakterisert ved dessuten å omfatte: en nærside (42) for nevnte kortavstandstverrsnitt adskilt mellom nevnte strålingskilde (16) og nevnte motsatte side (44) som danner en andre spiss vinkel med hensyn til nevnte langsgående akse som er mer spiss enn nevnte første spisse vinkel.

29. Anordning som angitt i krav 27, karakterisert ved nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) har et annet tverrsnitt definert av et annet plan parallelt med og i avstand fra nevnte langsgående akse, idet nevnte andre tverrsnitt har en bredde i en retning normal på nevnte langsgående akse som øker med økt avstand fra nevnte strålingskilde, og at nevnte langavstandsdetektor-kollimator (18) har en i alt vesentlig rektangulær tverr-snittsutformning innenfor nevnte andre plan.

30. Anordning som angitt i krav 27, karakterisert ved at nevnte legeme er i alt vesentlig tubulært og innbefatter et radielt utad forløpende blad (11), og der nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) og nevnte langavstandsdetektor-kollimator (18) hver strekker seg gjennom en del av nevnte radielt utad forløpende blad (11).

31. Anordning som angitt i krav 27, karakterisert ved at nevnte langavstandsdetektor-kollimator (18) har en i alt vesentlig konstant bredde med varierende avstand radielt utad fra nevnte langsgående akse, og der nevnte kortavstandsdetektor-kollimator (20) har en valgt, aksiell avstand fra nevnte strålingskilde for mottagelse av i alt vesentlig kun enkeltvis spredte gammastråler fra nevnte strålingskilde.

32. Anordning som angitt i krav 27, karakterisert ved dessuten å omfatte: en kildekollimator (24) dannet av et materiale med lav tetthet og anbragt innenfor nevnte legeme, idet nevnte kildekollimator (24) har et tverrsnitt definert av nevnte plan parallelt med og innbefattende nevnte langsgående verktøyakse, og der nevnte tverrsnitt har et areal som øker radielt utad fra nevnte langsgående verktøyakse.