Claims (32)
1. Система, содержащая:1. A system comprising:
скважинный инструмент, содержащий:downhole tool containing:
источник нейтронов, сконфигурированный испускать нейтроны в подземную формацию, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события поглощения нейтронов;a neutron source configured to emit neutrons into an underground formation to cause inelastic scattering events and neutron absorption events;
монитор нейтронов, сконфигурированный обнаруживать скорость счета испущенных нейтронов; иa neutron monitor configured to detect the count rate of emitted neutrons; and
детектор гамма-излучения, сконфигурированный принимать спектр гамма-излучения, полученный, по меньшей мере, частично, из неупругого гамма-излучения, полученного вследствие событий неупругого рассеяния и гамма-излучения захвата нейтронов, полученных вследствие событий захвата нейтронов; иa gamma radiation detector configured to receive a gamma spectrum obtained at least in part from inelastic gamma radiation obtained from inelastic scattering events and gamma radiation from neutron capture obtained from neutron capture events; and
схему обработки данных, сконфигурированную определять относительные вклады элементов из спектра гамма-излучения, и определять абсолютный вклад элементов на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительных вкладов элементов по скорости счета испущенных нейтронов.a data processing circuitry configured to determine the relative contributions of elements from the gamma-ray spectrum and determine the absolute contribution of elements based at least in part on normalizing the relative contributions of elements from the count rate of the emitted neutrons.
2. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютные вклады элементов на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который учитывает, по меньшей мере, частично, влияние среды на испущенные нейтроны, неупругое гамма-излучение, гамма-излучение захвата нейтронов или любую их комбинацию.2. The system according to claim 1, in which the data processing circuit is configured to determine the absolute contributions of the elements based at least in part on a medium correction factor that takes into account, at least in part, the influence of the medium on emitted neutrons, inelastic gamma radiation , gamma radiation neutron capture, or any combination thereof.
3. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который учитывает, по меньшей мере, частично:3. The system according to claim 1, in which the data processing circuit is configured to determine the absolute contribution of an element based at least in part on a correction factor of the medium, which takes into account at least in part:
часть испущенных нейтронов, которые могут выйти за пределы региона подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;part of the emitted neutrons that can go beyond the region of the underground formation, which is investigated by the gamma radiation detector;
геометрические эффекты вариации потока нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;geometric effects of variation of the neutron flux in the region of the underground formation, which is investigated by the gamma-ray detector;
геометрические эффекты на пространственном угле региона подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;geometric effects on the spatial angle of the region of the underground formation, which is investigated by the gamma-ray detector;
затухание неупругого гамма-излучения и гамма-излучения захвата нейтронов в подземной формации;attenuation of inelastic gamma radiation and gamma radiation of neutron capture in an underground formation;
поток тепловых нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;thermal neutron flux in the region of the underground formation that the gamma radiation detector is examining;
поток надтепловых нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;the epithermal neutron flux in the region of the underground formation that the gamma radiation detector is examining;
любую их комбинацию.any combination of them.
4. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который является функцией одного или более параметров, относящихся к одной или более физическим характеристикам подземной формации.4. The system according to claim 1, in which the data processing circuit is configured to determine the absolute contribution of the element based at least in part on the correction factor of the medium, which is a function of one or more parameters related to one or more physical characteristics of the underground formation.
5. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который является функцией одного или более параметров, относящихся к одной или более физическим характеристикам подземной формации, где один или более параметров содержат:5. The system according to claim 1, in which the data processing circuit is configured to determine the absolute contribution of the element based on at least partially the correction factor of the medium, which is a function of one or more parameters related to one or more physical characteristics of the underground formation, where one or more parameters contain:
пористость подземной формации;porosity of the underground formation;
время замедления в подземной формации;time delay in the underground formation;
плотность подземной формации;density of the underground formation;
поперечное сечение захвата тепловых нейтронов подземной формации;thermal neutron capture cross section of an underground formation;
поперечное сечение захвата тепловых нейтронов скважины в подземной формации;cross section for thermal neutron capture of a well in an underground formation;
оценку потока нейтронов в регионе подземной формации, исследуемой детектором гамма-излучения;assessment of the neutron flux in the region of the underground formation studied by the gamma radiation detector;
оценку распределения энергии нейтронов в регионе подземной формации, исследуемой детектором гамма-излучения;estimation of the neutron energy distribution in the region of the underground formation investigated by the gamma radiation detector;
исходную скорость счета из монитора нейтронов; илиinitial count rate from the neutron monitor; or
исходную скорость счета гамма-излучения из детектора гамма-излучения; илиthe initial gamma radiation count rate from the gamma radiation detector; or
любую их комбинацию.any combination of them.
6. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютные концентрации элементов на основании, по меньшей мере, частично, произведения относительного вклада элемента на коэффициент полного счета гамма-излучения внутри региона спектра гамма-излучения, используемого для извлечения относительных вкладов, деленного на скорость счета испущенных нейтронов.6. The system according to claim 1, in which the data processing circuitry is configured to determine the absolute concentrations of the elements based at least in part on the product of the relative contribution of the element to the coefficient of the total gamma radiation count within the region of the gamma radiation spectrum used to extract relative contributions divided by the count rate of the emitted neutrons.
7. Способ, содержащий этапы, на которых:7. A method comprising the steps of:
испускают, используя источник нейтронов, известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события захвата нейтронов;emit, using a neutron source, a known approximate number of neutrons into the subterranean formation to cause inelastic scattering events and neutron capture events;
измеряют, используя детектор гамма-излучения, спектры гамма-излучения, вызванного событиями неупругого рассеяния и гамма-излучения, вызванного событиями захвата нейтронов;measuring using a gamma radiation detector, gamma radiation spectra caused by inelastic scattering events and gamma radiation caused by neutron capture events;
определяют, используя процессор, относительный вклад элемента из спектра гамма-излучения; иdetermining, using a processor, the relative contribution of an element from the gamma-ray spectrum; and
определяют, используя процессор, абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительного вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов.determine, using a processor, the absolute contribution of the element based, at least in part, on normalizing the relative contribution of the element from the known approximate number of emitted neutrons.
8. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада и элементо-зависимой чувствительности.8. The method according to claim 7, comprising the step of determining, using the processor, the concentration of the element in the subterranean formation based at least in part on the absolute contribution and element-dependent sensitivity.
9. Способ по п.8, в котором концентрацию элемента определяют на основании, по меньшей мере, частично, элементо-зависимой чувствительности, при этом элементно-зависимая чувствительность сконфигурирована для учета:9. The method of claim 8, wherein the element concentration is determined based at least in part on the element-dependent sensitivity, wherein the element-dependent sensitivity is configured to take into account:
поперечного сечения элемента; множественности гамма-излучения, связанного с элементом;cross section of the element; the multiplicity of gamma radiation associated with the element;
реакции детектора гамма-излучения на гамма-излучение, выведенной из элемента; илиthe reaction of the gamma radiation detector to gamma radiation extracted from the element; or
атомного веса элемента; илиatomic weight of an element; or
любой их комбинации.any combination of them.
10. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада и масштабирующего фактора.10. The method according to claim 7, comprising the step of determining, using the processor, the concentration of the element in the subterranean formation based at least in part on the absolute contribution and scaling factor.
11. Способ по п.10, в котором концентрация элемента определяется на основании, по меньшей мере, частично, масштабирующего фактора, причем масштабирующий фактор содержит:11. The method of claim 10, wherein the element concentration is determined based at least in part on a scaling factor, the scaling factor comprising:
константу, выведенную из физической константы элемента и физических характеристик формации;a constant deduced from the physical constant of the element and the physical characteristics of the formation;
константу, содержащую часть из калибровки скважинного инструмента, содержащего источник нейтронов и детектор гамма-излучения;a constant comprising a portion of a calibration of a downhole tool comprising a neutron source and a gamma radiation detector;
константу, содержащую часть из калибровки скважинного инструмента, содержащего источник нейтронов и детектор гамма-излучения для измерений в известных условиях; илиa constant containing a part from a calibration of a downhole tool containing a neutron source and a gamma radiation detector for measurements under known conditions; or
константу, зависящую от глубины; илиdepth dependent constant; or
любую их комбинацию.any combination of them.
12. Способ по п.10, в котором концентрацию элементов определяют на основании, по меньшей мере, частично, масштабирующего фактора, причем масштабирующий фактор является функцией, сконфигурированной компенсировать эффекты среды или инструментальные эффекты, относящиеся к деградации возможностей детектора гамма-излучения, или их комбинации.12. The method according to claim 10, in which the concentration of the elements is determined based at least in part on a scaling factor, the scaling factor being a function configured to compensate for environmental effects or instrumental effects related to the degradation of the capabilities of the gamma radiation detector, or combinations.
13. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента, элементо-зависимой чувствительности, и масштабирующего фактора.13. The method according to claim 7, comprising the step of determining, using the processor, the concentration of the element in the subterranean formation based, at least in part, on the absolute contribution of the element, element-dependent sensitivity, and scaling factor.
14. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента, и определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента.14. The method according to claim 7, comprising the step of determining, using the processor, the concentration of the element in the subterranean formation based at least in part on the absolute contribution of the element, and determining, using the processor, the concentration of the element in the subterranean formation based on, at least partially, normalizing the closure of the relative contribution of the element.
15. Способ по п.14, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, средневзвешенную концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента и концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента, где взвешивание средневзвешенного является постоянным или корректируется на основании оценок достоверности.15. The method according to 14, comprising the step of determining, using a processor, the weighted average concentration of the element in the underground formation based at least in part on the absolute contribution of the element and the concentration of the element in the underground formation on the basis of at least partially , normalizing the closure of the relative contribution of the element, where the weighted average weighting is constant or adjusted based on confidence estimates.
16. Способ по п.14, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, масштабирующий фактор для концентрации элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, сравнения абсолютного вклада элемента с концентрацией элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента16. The method of claim 14, comprising determining, using a processor, a scaling factor for the concentration of the element in the underground formation based, at least in part, on comparing the absolute contribution of the element to the concentration of the element in the underground formation based on at least least partially normalization of the closure of the relative contribution of the element
17. Система, содержащая:17. A system comprising:
скважинный инструмент, сконфигурированный испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию и обнаруживать спектр гамма-излучения из гамма-излучения, который возникает при взаимодействии испущенных нейтронов с подземной формацией; иa downhole tool configured to emit a known approximate number of neutrons into the underground formation and detect a gamma-ray spectrum from gamma-radiation that occurs when the emitted neutrons interact with the underground formation; and
схему обработки данных, сконфигурированную определять относительный вклад элемента из спектра гамма-излучения и определять абсолютные вклады элемента на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительно вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов и коррекции среды, которая учитывает, по меньшей мере, частично, влияние среды на испущенные нейтроны, неупругое гамма-излучение, гамма-излучение захвата нейтронов, или любую из комбинацию.a data processing circuitry configured to determine the relative contribution of the element from the gamma-ray spectrum and determine the absolute contributions of the element based at least in part on normalization with respect to the contribution of the element from the known approximate number of emitted neutrons and correction of the medium, which takes into account at least partially , the effect of the medium on the emitted neutrons, inelastic gamma radiation, gamma radiation neutron capture, or any of a combination.
18. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов, используя калиброванный радиоактивный источник, который испускает нейтроны с предсказуемой скоростью.18. The system of claim 17, wherein the downhole tool is configured to emit a known approximate number of neutrons using a calibrated radioactive source that emits neutrons at a predictable speed.
19. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов, используя электронный генератор нейтронов, чей выход нейтронов отслеживается монитором нейтронов.19. The system of claim 17, wherein the downhole tool is configured to emit a known approximate number of neutrons using an electronic neutron generator whose neutron output is monitored by a neutron monitor.
20. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию с энергией, достаточной, чтобы вызвать события неупругого рассеяния.20. The system of claim 17, wherein the downhole tool is configured to emit a known approximate number of neutrons into the subterranean formation with an energy sufficient to cause inelastic scattering events.
21. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию с энергией, достаточной, чтобы вызвать события захвата нейтронов, но не события неупругого рассеяния.21. The system of claim 17, wherein the downhole tool is configured to emit a known approximate number of neutrons into the subterranean formation with an energy sufficient to cause neutron capture events, but not inelastic scattering events.
22. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован обнаруживать количество нейтронов, которые достигли региона формации, который исследует скважинный инструмент.22. The system of claim 17, wherein the downhole tool is configured to detect the number of neutrons that have reached the formation region that is exploring the downhole tool.
23. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, где фактор коррекции среды является факторизованной функцией.23. The system of claim 17, wherein the data processing circuitry is configured to determine an absolute contribution of an element based at least in part on a medium correction factor, where the medium correction factor is a factorized function.
24. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, при этом фактор коррекции среды является функцией, зависящей от одного или более параметров, связанных с одной или более физическими характеристиками подземной формации, при этом схема обработки данных сконфигурирована определять зависимости фактора коррекции среды и один или более параметров посредством нескольких вычислений по методу Монте-Карло.24. The system of claim 17, wherein the data processing circuitry is configured to determine an absolute contribution of an element based at least in part on a medium correction factor, wherein the medium correction factor is a function depending on one or more parameters associated with one or more physical characteristics of the underground formation, while the data processing circuit is configured to determine the dependencies of the correction factor of the medium and one or more parameters by means of several calculations by the Monte Carlo method.
25. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, где фактор коррекции среды включает в себя масштабирующий фактор на основании калибровки скважинного инструмента.25. The system of claim 17, wherein the data processing circuitry is configured to determine the absolute contribution of the element based at least in part on the medium correction factor, where the medium correction factor includes a scaling factor based on the calibration of the downhole tool.
26. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, при этом фактор коррекции среды включает в себя масштабирующий фактор, определенный из отношения между определенным абсолютным вкладом элемента и определением абсолютной концентрации элемента подземной формации, при этом определение абсолютной концентрации не основано на нормализации относительного вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов.26. The system of claim 17, wherein the data processing circuitry is configured to determine the absolute contribution of the element based at least in part on the medium correction factor, wherein the medium correction factor includes a scaling factor determined from the relationship between the determined absolute contribution of the element and determining the absolute concentration of an element of an underground formation, while determining the absolute concentration is not based on normalizing the relative contribution of an element from a known approximate amount of ytrons.
27. Способ, содержащий этапы, на которых:27. A method comprising the steps of:
испускают, используя источник нейтронов скважинного инструмента, известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию из скважины, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события захвата нейтронов;emit, using a downhole tool neutron source, a known approximate number of neutrons into the subterranean formation from the well to cause inelastic scattering events and neutron capture events;
измеряют, используя детектор гамма-излучения в скважинном инструменте, спектр гамма-излучения из неупругого гамма-излучения, вызванного событиями неупругого рассеяния и гамма-излучения захвата нейтронов, вызванного событиями захвата нейтронов;measuring, using a gamma radiation detector in a downhole tool, a gamma spectrum from inelastic gamma radiation caused by inelastic scattering events and gamma radiation from neutron capture caused by neutron capture events;
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в подземной формации из спектра гамма-излучения;determining, using the processor, the partial relative contribution of the element to the subterranean formation from the gamma radiation spectrum;
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в скважине из спектра гамма-излучения; иdetermining, using the processor, the partial relative contribution of the element to the well from the gamma-ray spectrum; and
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации парциального относительного вклада элемента в подземной формации по известному приблизительному количеству испущенных нейтронов, и определяют, используя процессор, парциальный абсолютный вклад элемента в скважине на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительного вклада элемента в скважине по известному приблизительному количеству испущенных нейтронов.determining, using a processor, the partial relative contribution of the element to the subterranean formation based, at least in part, on normalizing the partial relative contribution of the element to the subterranean formation from the known approximate amount of emitted neutrons, and determining, using the processor, the partial absolute contribution of the element to the well based at least in part, normalizing the relative contribution of the element in the well from a known approximate number of emitted neutrons.
28. Способ по п.27, в котором парциальный относительный вклад элемента в подземной формации определяется на основании спектрального стандарта элемента в подземной формации, и причем парциальный относительный вклад элемента в скважине определяется на основании спектрального стандарта элемента в скважине.28. The method according to item 27, in which the partial relative contribution of the element in the subterranean formation is determined based on the spectral standard of the element in the subterranean formation, and wherein the partial relative contribution of the element in the well is determined based on the spectral standard of the element in the well.
29. Способ по п.27, в котором парциальный относительный вклад элемента в подземной формации определяется на основании спектрального стандарта элемента в подземной формации, и причем парциальный относительный вклад элемента в скважине определяется на основании разности между спектральным стандартом элемента подземной формации и спектральным стандартом элемента в скважине.29. The method according to item 27, in which the partial relative contribution of the element in the underground formation is determined based on the spectral standard of the element in the underground formation, and wherein the partial relative contribution of the element in the well is determined based on the difference between the spectral standard of the element of the underground formation and the spectral standard of the element in well.
30. Система, содержащая:30. A system comprising:
скважинный инструмент, содержащий:downhole tool containing:
нейтронный источник, сконфигурированный испускать нейтроны в подземную формацию;a neutron source configured to emit neutrons into an underground formation;
монитор нейтронов, сконфигурированный определять скорость счета нейтронов, испущенных источником нейтронов;a neutron monitor configured to determine the count rate of neutrons emitted by a neutron source;
детектор гамма-излучения, сконфигурированный измерять спектр гамма-излучения и скорость счета гамма-излучения, возникающих при взаимодействии испущенных нейтронов с подземной формацией; и схему обработки данных, сконфигурированную определять относительный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, спектра гамма-излучения, и определять абсолютный вклад элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, относительного вклада элемента, умноженного на коэффициент скорости счета гамма-излучения, выведенного из скорости счета нейтронов.a gamma radiation detector configured to measure a gamma-ray spectrum and a gamma-ray count rate arising from the interaction of emitted neutrons with an underground formation; and a data processing circuitry configured to determine the relative contribution of the element based at least in part on the gamma radiation spectrum, and determine the absolute contribution of the element in the underground formation based at least in part on the relative contribution of the element times the count rate coefficient gamma radiation derived from neutron count rate.
31. Система по п.30, в которой скважинный инструмент содержит детектор нейтронов, расположенный ближе к детектору гамма-излучения, чем источник нейтронов.31. The system of claim 30, wherein the downhole tool comprises a neutron detector located closer to the gamma radiation detector than the neutron source.
32. Система по п.30, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактор коррекции среды, при этом фактор коррекции среды:32. The system of claim 30, wherein the data processing circuit is configured to determine an absolute contribution of an element based at least in part on a medium correction factor, wherein the medium correction factor is:
зависит от потока тепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;depends on the thermal neutron flux in the region of the underground formation, which examines the gamma radiation detector;
содержит отношение потока тепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения, к скорости счета нейтронов;contains the ratio of the thermal neutron flux in the region of the underground formation that studies the gamma radiation detector to the neutron count rate;
зависит от потока надтепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;Depends on the epithermal neutron flux in the region of the underground formation, which examines the gamma radiation detector;
зависит от затухания гамма-излучения в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;depends on the gamma radiation attenuation in the region of the underground formation that is investigating the gamma radiation detector;
содержит коррекцию для изменений затухания гамма-излучения в корпусе скважинного инструмента; илиcontains a correction for changes in the attenuation of gamma radiation in the body of a downhole tool; or
содержит оценку атомного числа элементов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения; илиcontains an estimate of the atomic number of elements in the region of the underground formation, which examines the gamma radiation detector; or
любую их комбинацию.
any combination of them.