BRPI0706067A2 - sistema de registro, e, método - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE REGISTRO, E, MéTODO. Um método e sistema relacionado, para determinar a densidade de formação que compensa raios gama inelásticos reais detectados a partir de uma ferramenta de néutron pulsado, para os efeitos de transporte de nêutron. O método e sistema podem modelar resposta da ferramenta e utilizar a resposta modelada como uma indicação de uma quantidade para compensar raios gama inelásticos detectados.
Description
"SISTEMA DE REGISTRO, E, MÉTODO"
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este relatório descritivo é uma continuação em parte de Pedidode Número de Série 10/671.351, depositado em 25 de setembro de 2003,intitulado "Densidade de formação de nêutron pulsado" ("Pulsed-NeutronFormation Density"), agora Patente U.S. No. 7.117.092, cujo Pedido é aquicom isto incorporado para referência como se reproduzido completo abaixo.
CAMPO DA INVENÇÃO
Configurações da invenção são orientadas para ferramentas deregistro de densidade de nêutron pulsado que compensam os efeitos detransporte de nêutron.
Fundamento da invenção
Ferramentas de registro de nêutron pulsado podem serutilizadas em furos de sondagem revestidos com "revestimento" e, emalgumas situações, ferramentas de registro de nêutron pulsado podem seroperadas dentro de tubulação de produção. Ferramentas de registro de nêutronpulsado operam sob o princípio de liberar nêutrons de alta energia, da ordemde 14 mega eletron volts (MeV) para a formação. Os nêutrons de alta energiacolidem de maneira inelástica com outras partículas, e com isto criam raiosgama (conhecidos como raios gama inelásticos). Alguns dos raios gamainelásticos criados pelas colisões fazem seu caminho de volta para, e sãodetectados por detectores de raios gama na ferramenta de registro. A relaçãode raios gama recebidos entre um detector junto à fonte de nêutron pulsado (odetector próximo) e um detector a alguma distância da fonte de nêutronpulsado (o detector afastado), pode ser indicadora da massa específica daformação que circunda o furo de sondagem.
Uma vez que nêutrons perdem energia através de colisõesinelásticas (e a criação de raios gama inelásticos), eles eventualmentealcançam uma energia de equilíbrio térmico, aproximadamente 0,025 elétronvolts (eV). Quando os nêutrons se aproximam desta energia de equilíbriotérmico, eles podem ser capturados por átomos circundantes e, no processo decaptura, um raio gama pode ser produzido (conhecido como um raio gama decaptura térmica). Raios gama de captura térmica muitas vezes se propagampara os detectores na ferramenta..
Ao utilizar uma ferramenta de registro de nêutron pulsadocomo um dispositivo de medição de massa específica, raios gama inelásticoscarregam a maior parte da informação quanto à massa específica da formação.
Assim, para determinar uma massa específica de formação utilizando umaferramenta de nêutron pulsado, pode ser desejável remover dos raios gamatotais recebidos os raios gama de captura térmica, para serem deixadossomente os raios gama inelásticos.
Contudo, mesmo depois de remover os raios gama de capturatérmica dos raios gama totais recebidos, medições de massa específica feitascom uma ferramenta de registro de nêutron pulsado podem não corresponderde forma próxima à massa específica real.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 ilustra um sistema de registro construído de acordocom configurações da invenção;
A figura 2A ilustra taxas de contagem de raios gamainelásticos de uma resposta modelada para um detector próximo;
A figura 2B ilustra taxas de contagem de raios gamainelásticos de uma resposta modelada para um detector afastado;
A figura 2C ilustra taxas de contagem de raios gamainelásticos de uma resposta modelada, depois de uma compensação paraefeitos de transporte de nêutrons;
A figura 2D ilustra a relação entre densidade e taxas decontagem de raios gama compensados;
A figura 3 ilustra uma ferramenta de registro construída deacordo com configurações alternativas da invenção;
A figura 4A ilustra uma relação modelada de taxas decontagem de raios gama inelásticos;
A figura 4B ilustra uma relação modelada de taxas decontagem de raios gama de captura térmica;
A figura 4C ilustra uma relação modelada de taxas decontagem de raios gama inelásticos depois de compensação para efeitos detransporte de nêutrons; e
A figura 4D ilustra uma relação entre densidade e relaçãocompensada de taxas de contagem de raios gama inelásticos de acordo compelo menos algumas configurações da invenção.
NOTAÇÃO E NOMENCLATURA
Certos termos são utilizados através de toda a descrição ereivindicações a seguir para se referirem a componentes particulares dosistema. Este documento não tem a intenção de distinguir entre componentesque diferem em nome, porém não em função.
Na discussão a seguir e nas reivindicações, os termos"incluindo" e "compreendendo" são utilizados em uma maneira aberta, eassim deveriam ser interpretados para significar "incluindo porém nãolimitado a...". Também, os termos "acoplam" ou "acopla" querem significarseja uma conexão elétrica ou mecânica, indireta ou direta, como o contextopossa requerer. Assim, se um primeiro dispositivo acopla um segundodispositivo, esta conexão poder ser através de uma conexão direta ou atravésde uma conexão indireta por meio de outros dispositivos e conexões.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES PREFERENCIAIS
A figura 1 ilustra um sistema de registro construído de acordocom pelo menos algumas configurações da invenção. Em particular, umaferramenta de registro 8 pode compreender um corpo de ferramenta ou sonda10, colocado dentro de um revestimento de poço 12 de um furo de sondagem.O revestimento de poço 12 pode ter cimento 14 entre seu diâmetro externo e aformação 16, e o furo de sondagem pode ser referido como furo de sondagemcom revestimento. Embora algumas configurações da invenção estejamdirecionadas para sistemas para fazer medições de massa específica (daqui emdiante apenas "densidade") em furos de sondagem com revestimento, adescrição em relação a um furo de sondagem com revestimento não deveriaser construída como limitando as configurações da invenção somente asistemas que operam em ambiente de furo de sondagem com revestimento. Asonda 10 pode ser suspensa dentro do furo de sondagem por meio de um cabomulti-condutor blindado 18. O cabo 18 pode não somente fornecer suportepara a sonda 10, mas também pode acoplar um computador de superfície 20 adiversos detectores de raio gama e fontes de nêutron (discutido maiscompletamente abaixo). A sonda 10 pode ser levantada e abaixada dentro dofuro de sondagem por meio do cabo multi-condutor blindado 18.
Um furo de sondagem com revestimento também podecompreender tubulação de produção 22. A tubulação de produção 22 é dediâmetro menor que o revestimento 12 e pode ser o caminho por meio do qualhidrocarbonetos extraídos da formação são transportados para a superfície. Deacordo com pelo menos algumas configurações da invenção, a ferramenta deregistro 8 pode ser colocada dentro da tubulação de produção 22 comoilustrado na figurai, contudo, a colocação da ferramenta de registro 8 dentroda tubulação de produção 22 não é necessária, uma vez que a ferramenta deregistro 8 pode ser colocada de maneira equivalente apenas dentro dorevestimento 12, ou em um furo de sondagem não revestido (não mostradoespecificamente). Uma vez que a tubulação de produção pode serrelativamente pequena em relação ao diâmetro interno do revestimento, aferramenta de registro 8 pode ter um diâmetro ligeiramente menor do que odiâmetro interno da tubulação de produção 22. Por exemplo, a ferramenta deregistro 8 pode ter um diâmetro de 1,6875 polegadas (42,9 mm).De acordo com pelo menos algumas configurações dainvenção, a ferramenta de registro 8 pode compreender uma fonte de nêutron24 montada a e/ou dentro da sonda 10. A fonte de nêutron 24 épreferivelmente capaz de produzir nêutrons de alta energia (a saber, nêutronsque têm energia de aproximadamente 14 MeV) e podem ser quaisquer fontesde nêutrons atualmente disponíveis, ou após desenvolvimento, tal como umafonte de nêutron química ou um dispositivo de geração de nêutron. A fonte denêutron 24 pode ser capaz de produzir nêutrons em uma maneira pulsada,possivelmente sob comando a partir do computador de superfície 20.Qualquer fonte de nêutron que produza nêutrons com energia suficiente, e quetenha uma dimensão necessária, pode ser utilizada. A ferramenta de registro 8também pode compreender detectores 26, 28 montados na e/ou dentro dasonda 10. Como ilustrado, o detector 26 pode estar relativamente próximo àfonte de nêutron 24 e, portanto, pode ser referido como o "detector próximo".Da mesma maneira, o detector 28 pode ser espaçado separado da fonte 24 e,portanto, pode ser referido como o "detector afastado". De acordo com pelomenos algumas configurações da invenção, o detector próximo 26 pode estara aproximadamente um pé (33 cm) da fonte 24, e o detector afastado 28 podeestar a aproximadamente dois ou três pés (60 a 91 cm) da fonte 24.
A fonte de nêutron 24 pode gerar nêutrons que têm alta energia eos nêutrons podem interagir com partículas que formam a tubulação de produção22, o revestimento 12, o cimento 14, e/ou a formação 16, para produzir raiosgama que têm energias variáveis. Assim, detectores 26 e 28 são preferivelmentedetectores de cintilação capazes de detectar a presença de raios gama, e tambémdetectar energia de raios gama recebidos. Qualquer detector de cintilaçãoadequado pode ser utilizado. Assim, a sonda 10, a fonte de nêutron 24 e osdetectores 26, 28 podem formar a ferramenta de registro de nêutron pulsado 8.
Como referido na seção Fundamento, nêutrons de alta energiapodem interagir e/ou colidir com outras partículas, e o processo de colisãocria raios gama. A figura 1 ilustra este processo. Em particular, setas 30 e 32ilustram nêutrons de alta energia que deixam a fonte de nêutrons 24. Quandoos nêutrons colidem de maneira elástica com outras partículas, raios gamapodem ser produzidos. No caso de um nêutron ilustrado pela linha 30, raiogama 34 produzido pela colisão inelástica ilustrada pode prosseguirdiretamente de volta para um dos detectores 26, 24. Em alguns casos o raiogama 34 pode interagir com outras partículas, e a interação pode criar um raiogama diferente que se propaga para um dos detectores 26, 28. Um segundonêutron, ilustrado pela linha 32, pode fazer uma colisão inicial e criar um raiogama 36. O raio gama 36 exemplifica que nem todos os raios gama criados apartir da energia dos nêutrons pulsados podem prosseguir no sentido dos ouserem detectados pelos detectores 26, 28. Quando um nêutron colide demaneira inelástica com outras partículas, sua direção e energia podem mudar,e o nêutron pode ainda ter energia suficiente para criar raios gama adicionaisem colisões secundárias. A linha 38 ilustra uma situação onde um nêutron temuma primeira colisão que cria o raio gama 36, e daí em diante tem umasegunda colisão para criar o raio gama 40 que, neste exemplo, pode sepropagar no sentido de um dos detectores.
Quando um nêutron se move através da formação e interage comas diversas partículas, ele pode perder energia até que ele alcança uma energiabaixa da ordem de 0,025 eV. Quando um nêutron alcança esta baixa energia,também conhecida como energia térmica, ele pode ser absorvido em átomocircundante, e o processo de absorção pode liberar um raio gama. A linhatracejada 42 ilustra um nêutron que viajou para a formação e perdeu energia até oponto em que ele alcança a energia térmica e é absorvido. A linha 42 é tracejadapara exemplificar que ela é um trajeto resultante e o trajeto real do nêutron podevariar de maneira selvagem tendo muitas colisões inelástica antes de alcançar oestado de energia térmica. A absorção do nêutron pode criar um raio gama 44 que,da mesma forma, pode se propagar no sentido dos e ser detectado pelos detectores26, 28. Raios gama criados pela captura de nêutrons de baixa energia podem serreferidos como raios gama de captura térmica.
Raios gama criados pelas colisões inelásticas são de interesseprimário na determinação de uma leitura de densidade de uma formação quecircunda a ferramenta de registro. Isto é, características de raios gamainelásticos podem carregar informação quanto à densidade da formaçãoinvestigada. Os raios gama de captura térmica, em contraste, não interagemcom a formação, de tal maneira que a densidade pode ser determinada demaneira precisa medindo suas características. Assim, de acordo com algumasconfigurações da invenção, raios gama de captura podem ser removidos dosraios gama globais detectados antes de uma determinação de densidade.
Ferramentas de registro construídas de acordo comconfigurações da invenção podem calcular uma densidade com base nosefeitos que a densidade da formação tem em raios gama dispersados criadosdurante colisões inelásticas. Contudo, o inventor do presente relatóriodescritivo determinou que a precisão de leituras de densidade baseadas nosraios gama inelásticos também é afetada por características de transporte denêutron da formação. Em outras palavras, a interação dos nêutrons de altaenergia com elementos (tais como no revestimento ou a formação) afetamleituras de densidade calculadas utilizando raios gama inelásticos dispersadosde volta. Para superar o efeito de transporte de nêutron na determinação dedensidade, configurações da invenção podem compensar raios gamainelásticos detectados quanto aos efeitos de transporte de nêutron.
Para elucidar os efeitos de transporte de nêutron na densidade,o inventor modelou resposta de ferramenta de registro como uma função deporosidade e densidade sobre uma faixa de porosidades e densidades. Emparticular, utilizando análise de Monte Cario, ou qualquer sistema demodelagem adequado, a resposta da ferramenta de registro pode ser modeladaem diversas porosidades tais como 5, 10, 20, 30 e 40 unidades de porosidade(pu) e para densidades em ± 0,2 gramas por centímetro cúbico (g/cm ) aoredor de densidade nominal para cada porosidade. Modelar a resposta daferramenta de registro sobre uma faixa de possíveis valores de porosidade edensidade permite determinar uma sensibilidade de taxas de contagem deraios gama inelásticos para densidade substancialmente independentes deefeitos de transporte de nêutron. Em um modelo ilustrativo, uma ferramentade registro pode ter um espaçamento de detector próximo de um pé e umespaçamento de detector afastado de dois pés. Além disto, no modeloilustrativo, o número de nêutrons de alta energia produzidos é conhecido, asaber, IO8 nêutrons de alta energia. Assim, taxas de contagem para cadadetector 26 e 28 como uma função de nêutrons produzidos, podem sermodeladas e comparadas. Em configurações alternativas, relações de taxas decontagem de detector podem ser utilizadas para fazer o modelosubstancialmente insensível ao número de nêutrons liberados.
Para as faixas modeladas de densidade e porosidade discutidasacima, a figura 2A ilustra resultados tomados como exemplo da análise para odetector próximo. Em particular a figura 2A ilustra taxa de contageminelástica do detector próximo (CR) na ordenada, e densidade em g/cm aolongo do eixo de abscissas. A taxa de contagem expressa na figura 2 pode serum número de raios gama inelásticos detectados pela ferramenta de registromodelada para cada nêutron produzido no modelo. Cada linha da família delinhas na área de plotagem da figura 2A representa uma porosidade modeladadiferente nominal (grosseiramente no meio de cada linha) e a ± 0,2 g/cm danominal para aquela porosidade. A figura 2A ilustra que para o espaçamentoparticular de aproximadamente 1 pé entre a fonte de nêutron de alta energia eo detector próximo, a taxa de contagem de raio gama inelástico para odetector próximo mostra uma correlação positiva para porosidade erelativamente pouca correlação para densidade.
A figura 2B ilustra um gráfico da resposta modelada da taxa decontagem de raio gama inelástico do detector afastado para a densidade e paraos mesmos parâmetros de modelo. Como ilustrado na figura 2B, a taxa decontagem de raio gama inelástico do detector afastado mostra umasensibilidade a ambas, porosidade e densidade.
De acordo com configurações da invenção, uma novaquantidade de medição é criada a partir dos valores de taxa de contagemmedidos que são compensados para os efeitos de transporte de nêutron. Maisparticularmente, uma taxa de contagem inelástica compensada pode sercriada, a qual é compensada para efeitos de transporte de nêutron. Em pelomenos algumas configurações, a taxa de contagem inelástica compensadapode ser determinada utilizando substancialmente a equação a seguir:
CINEL = NINEL - X*FINEL (1)
onde CINEL é uma taxa de contagem inelástica compensada parauma porosidade e densidade particulares, NUNEL é uma taxa de contageminelástica próxima para porosidade e densidade particulares (valores da figura2A), FINEL é uma taxa de contagem inelástica afastada para porosidade edensidade particulares (valores da figura 2B) e X é um coeficiente selecionadopara alinhar de maneira substancial os valores de taxa de contagem inelásticacompensados através de todos os valores de porosidade e densidade modelados.Descrito de outra maneira, X pode ser selecionado para remover substancialmenteefeitos de transporte de nêutron evidenciados como sensibilidade à porosidade.Para os valores tomados como exemplo e ilustrados nas figuras 2A e 2B, X podeser igual a 3,4. Aplicando a equação (1) acima a cada um dos pontos nas figuras2A, 2B, pode-se assim criar uma pluralidade de valores de taxa de contageminelástica compensados como uma função de densidade, como ilustrado na figura2C. Assim, por exemplo, o ponto 50 na figura 2C pode ser calculado como oponto 52 na figura 2A menos o resultado de 3,4 vezes o valor do ponto 54 dafigura 2B. Da mesma maneira o ponto 56 da figura 2C pode ser calculado como ovalor do ponto 58 da figura 2A menos o resultado de 3,4 vezes o valor do ponto60 na figura 2B O valor do coeficiente multiplicado pela taxa de contageminelástica do detector afastado é meramente tomada como exemplo e pode mudar,dependendo de resultados do modelo, os quais podem ser afetados por parâmetrostais como o espaçamento entre a fonte de nêutron e cada um dos receptores.
A figura 2D ilustra a informação ilustrada na figura 2C com oseixos de abscissas e ordenada trocados, e com uma linha ajustada à curva paraos valores de taxa de contagem inelástica compensados. Para os valoresparticulares do modelo ilustrado nas figuras 2A-C, a linha 62 que se aproximade forma mais próxima daqueles valores assume a forma:
DENSIDADE = 3,27 Ln(CINEL) + 30,37 (2)
Assim, a determinação de densidade de acordo comconfigurações da invenção segue um logaritmo natural da taxa de contageminelástica compensada. Em uma forma mais genérica, a relação entre a taxa decontagem inelástica compensada e a densidade para configurações queutilizam taxas de contagem pode se expressa como:
DENSIDADE = A* Ln(CINEL) + B (3)
onde A e B são determinados da curva que ajusta as taxas decontagem inelásticas compensadas determinadas a partir do modelo.
Uma vez que os coeficientes X (da equação 1) e A e B daequação (3) são determinados modelando a resposta da ferramenta para umaferramenta particular, os coeficiente e as equações podem ser utilizadas paracompensar taxas de contagem inelásticas reais a partir de uma ferramenta deregistro e determinar densidade compensada para os efeitos de transporte denêutron. Isto é, a ferramenta de registro 8 pode ser operada em uma formaçãode terra, e as taxas de contagem de detectores reais próximo e afastado podemser determinadas. Utilizando o coeficiente X determinado da modelagem daresposta da ferramenta de registro (o modelo opera ou antes ou depois dautilização da ferramenta de registro em formação de terra), uma taxa decontagem inelástica compensada real pode ser calculada. Utilizando oscoeficientes AeB determinados da modelagem da resposta da ferramenta deregistro (novamente o modelo opera ou antes ou depois da utilização daferramenta em formação de terra), densidade pode ser determinada utilizandoa taxa de contagem inelástica compensada real e a equação (3) acima.
As figuras 2A e 2B ilustram taxas de contagem de raio gamainelástico modelado em diversos espaçamentos a partir da fonte de nêutron.Quaisquer raios gama de captura térmica criados no modelou foramremovidos da informação ilustrada nas figuras 2A e 2B. Também as figuras2A e 2B ilustram que sensibilidade à densidade é melhor com aumento defonte de nêutron para a distância de detector de raio gama. Com estes pontosem mente, a figura 3 ilustra um sistema de registro 200 de acordo comconfigurações alternativas da invenção. Em particular, a ferramenta deregistro 80 pode compreender uma fonte de nêutron pulsado 24, operável paragerar nêutrons que têm energias de aproximadamente 14 MeV. A ferramentade registro 80 também pode compreender um único detector gama 82 em umalocalização espaçada separada da fonte de nêutron 24. De acordo com asconfigurações alternativas da invenção, o espaçamento entre a fonte denêutron 24 e o receptor 82 pode ser de distância suficiente que os raios gamarecebidos pelo detector 82 mostrem sensibilidade à densidade na formaçãocircundante. Assim, o espaçamento pode ser um pouco comoaproximadamente 17 polegadas (43 cm) preferivelmente da ordem deaproximadamente dois até três pés (60 a 91 cm).
De acordo com as configurações alternativas da invenção, aresposta da ferramenta de registro 80 pode ser modelada utilizando análise deMonte Cario ou qualquer programa ou sistema de análise adequado, paradiversas porosidades admitidas e, para cada porosidade admitida, diversasdensidades admitidas. O que pode ser gerado do modelo pode ser umaplotagem de taxas de contagem de raio gama inelásticos como uma função dedensidade, similar à figura 2B. Contudo, nas configurações que têm somenteum único detector de raio gama, compensação para efeitos de transporte denêutron pode ser baseada em parâmetros diferentes de taxas de contageminelásticas de detector próximo.
O inventor do presente relatório descritivo verificou que raiosgama de captura térmica detectados são indicadores de efeito de transporte denêutron. Assim, nas configurações que tem somente um único detector de raiogama, taxas de contagem de raio gama inelástico compensadas podem sercalculadas utilizando substancialmente a seguinte equação:
CINEL = INEL - Y*TC (4)
onde CINEL é a taxa de contagem de raio gama inelástico dodetector, TC é a taxa de contagem de raio gama de captura térmica dodetector e Y é um coeficiente selecionado para fazer a taxa de contageminelástica compensada (CINEL) substancialmente insensível a efeitos detransporte de nêutron. Descrito de outra forma, Y pode ser selecionado dentrerespostas modeladas para remover substancialmente efeitos de transporte denêutron evidenciados nas taxas de contagem inelásticas como sensibilidade àporosidade. Uma vez que o coeficiente Y é determinado a partir dos valoresmodelados, uma equação característica que relaciona a taxa de contagem deraio gama inelástico compensada para a densidade similar à equação (3)acima pode ser determinada. Assim, dados de registro reais, em particulartaxas de contagem de raio gama inelástico podem ser compensadas por taxasde contagem de raio gama de captura térmica utilizando o coeficiente obtidodo modelo, e a densidade da formação determinada a partir da equaçãocaracterística que relaciona a taxa de contagem inelástica compensada para adensidade.
Configurações ilustradas pelas figuras 1 e 3 podem produzirpelo menos uma taxa de contagem como uma função do número de nêutronsliberados pela fonte 24. Em particular, as taxas de contagem inelásticasdeterminadas para o modelo tomado como exemplo são taxas de contagempara cada nêutron liberado a partir da fonte 24. Assim, em algumasconfigurações da invenção a fonte 24 pode ser capaz de ou: produzir umnúmero regulado ou conhecido de nêutrons de alta energia, ou um contadorou detector pode ser utilizado para contar ou aproximar o número de nêutronsque sai da fonte de nêutron. No caso de um contador ou detector, o detectorpode detectar um número de nêutrons que saem todos ou uma parte de umajanela onde nêutrons deixam a fonte de nêutron 24.
Em configurações alternativas da invenção, a fonte de nêutron24 embora sendo capaz de produzir nêutrons de alta energia, pode ser incapazde controlar o número de nêutrons produzidos e/ou pode não ser equipadapara contar ou aproximar o número de nêutrons produzidos. Assim, as taxasde contagem do detector como uma função de nêutrons de alta energiaproduzidos pode não ser determinável. Em configurações alternativas, aoinvés de taxas de contagem de raio gama inelástico para detectores próximose afastados, relações de raios gama detectados nos detectores próximo eafastado podem ser utilizadas, uma vez que relações podem sersubstancialmente insensíveis a contagens de nêutron reais.
Assim, de acordo com configurações alternativas da invenção, ummodelo de Monte Cario, ou análise similar, pode ser operado para modelarrelações de raios gama detectados para uma ferramenta de registro que tem umafonte particular para espaçamentos de detector próximo e afastado. Uma primeirarelação pode ser a relação de raios gama inelásticos detectados pelos detectorespróximo e afastado durante a irrupção de nêutron. A figura 4A ilustra umaresposta modelada da relação das taxas de contagem inelásticas próxima eafastada para uma pluralidade de porosidades admitidas (e para cada porosidadeadmitida uma densidade nominal admitida, ± 0,2 g/cm3). Assim, a família delinhas (uma cada para cada porosidade modelada) mostra uma sensibilidade derelações das taxas de contagem de raio gama inelástico para densidade. Asrelações também mostram alguma sensibilidade a transporte de nêutron, comoevidenciado pela separação entre cada linha da família de linhas.
Em configurações onde relações de taxas de contagem sãoutilizadas, uma segunda relação útil pode ser a relação das taxas de contagemde raios gama de captura térmica detectadas nos detectores próximo eafastado entre irrupções de nêutrons. A figura 4B ilustra uma família de linhaspara uma relação modelada de taxas de contagem de raio gama de capturatérmica geradas utilizando os valores de porosidade e densidade admitidoscomo discutido em relação à figura 4. Como ilustrado na figura 4B, a relaçãode taxa de contagem de raio gama de captura térmica mostra uma correlaçãopara densidade, porém a correlação mais forte é em relação à porosidade.Uma relação compensada pode ser determinada neste caso, utilizando arelação da taxa de contagem de raio gama inelástico como ilustrado na figura4A e a relação da taxa de contagem de raio gama de captura térmica comoilustrado na figura 4B. Em particular, a relação compensada da taxa decontagem nestas configurações pode ser determinada utilizandosubstancialmente a equação a seguir:
CRINEL = RIN - Z*RNFk (5)
onde CRINEL é a relação compensada da taxa de contagem deraio gama inelástico, RIN é uma relação da taxa de contagem de raio gamainelástico de captura térmica próximo é afastado, K é fator e Z é umcoeficiente determinado utilizando o modelo que substancialmente alinha arelação compensada de taxas de contagem inelásticas. Descrito de outraforma, Z pode ser selecionado para remover substancialmente efeitos detransporte de nêutron evidenciados na relação de taxas de contageminelásticas. O fator K pode também assumir qualquer valor, porém uma vezque os detectores de raio gama são feitos preferencialmente sensíveis a raiosgama a partir de uma direção particular (a saber, à guisa de proteção dodetector), o fator K tende a ser um valor diferente de 1. Em algumasconfigurações com detectores preferencialmente sensíveis a raios gama apartir de uma direção particular, o fator K pode estar dentro da faixa 1>K>0,5.Mais particularmente, em configurações com detectores de raio gamaprotegidos, fator K pode estar dentro de 0,75>K>0,5.
A figura 4C ilustra a relação compensada de taxas decontagem de raio gama inelástico depois da aplicação da equação (5) acimacom o fator K sendo 1 (um). Em particular o ponto 110 pode ser calculadocomo o ponto 112 (figura 4A) menos o resultado de 0,33 vezes o ponto 114(figura 4B). Da mesma maneira o ponto 116 pode ser calculado como o ponto18 (figura 4A) menos o resultado de 0,33 vez o ponto 120 )figura 4B). Comoilustrado na figura 4C, a aplicação da equação (5) a cada um dos pontos dedados gerados a partir do modelo com um coeficiente apropriado, podesubstancialmente alinhar os diversos pontos. Para os valores modelados nasfiguras 4A e 4B, Z pode 0,33 e K pode ser 1 (um); contudo, tendo Z igual a0,33 e K sendo um é meramente um exemplo.
A figura 4D ilustra os pontos de dados compensados da figura4C como os eixos de abscissas e ordenada trocados e com uma linha de curvaajustada por meio dos valores compensados. Muito como a taxa de contageminelástica compensada da figura 2D, a relação entre a densidade e a relaçãocompensada da taxa de contagem inelástica da figura 4D assumesubstancialmente a forma:
DENSIDADE = M* Ln(CRINEL) + N (6)
Para a simulação particular utilizada para gerar as figuras 4A-D5 o coeficiente M pode assumir um valor de 4,25 e o coeficiente N podeassumir um valor de -4,59.
Assim, uma análise de Monte Cario, ou similar, pode operarpara determinar a resposta da ferramenta para diversas porosidades admitidas.
Uma vez que a relação das taxas de contagem de raio gama inelásticopróximo e afastado e a relação das taxas de contagem de raio gama de capturatérmica próximo e afastado são determinadas para os parâmetros modelados,o coeficiente necessário para criar a relação compensada de taxa de contageminelástica pode ser determinado juntamente com os coeficientes da equaçãocaracterística. A ferramenta de registro pode então ser utilizada em umaformação real para obter uma relação de taxas de contagem inelásticas reaispróxima e afastada e também para determinar uma relação de raios gama decaptura térmica reais próximo e afastado. Utilizando as relações reais e ocoeficiente Z determinado no processo de modelagem, uma relaçãocompensada pode ser criada, a qual pode ser aplicada à equação (6)(juntamente com os coeficientes da equação 6 determinados a partir domodelo) para calcular uma densidade. Determinando a densidade destamaneira, os efeitos de transporte de nêutron podem ser substancialmentereduzidos, aumentando assim a precisão da determinação de densidadeutilizando uma ferramenta de registro de nêutron pulsado.
A discussão acima deseja ser ilustrativa dos princípios dediversas configurações da presente invenção. Inúmeras variações emodificações se tornarão evidentes àqueles versados na técnica, uma vez quea divulgação acima seja completamente apreciada. Por exemplo, modelar aresposta da ferramenta não precisa ser realizado antes da utilização daferramenta de registro em uma formação real. De fato, os métodos decompensar os efeitos de transporte de nêutron discutidos aqui podem serutilizados em dados existentes. Além disto, determinar os coeficientes dasequações pode ser realizado a partir de medições de laboratórios (modelosfísicos) ou mesmo a partir de medições de registro de campo, onde umregistro de comparação de densidade está disponível. Embora a figura 1ilustre um computador de superfície, qualquer processador, a despeito da sualocalização, a saber na superfície, dentro da sonda, ou em uma localizaçãoremota, pode ser utilizado. É projetado que as reivindicações a seguir sejaminterpretadas para abranger todas tais variações e modificações.
Claims (17)
1. Sistema de registro, caracterizado pelo fato de compreenderuma ferramenta de registro que compreende:uma sonda operável dentro de um furo de sondagem;uma fonte de nêutron acoplada à sonda, a fonte de nêutronoperável para produzir uma quantidade substancialmente conhecida denêutrons de alta energia; eapenas um detector de raio gama colocado dentro da sonda emuma localização espaçada separada da fonte de nêutron.
2. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o sistema de registro ser operável para calcular umamassa específica de uma formação de terra.
3. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a fonte de nêutron ainda compreender um detectorde nêutron operável para determinar um número de pelo menos uma porçãodos nêutrons produzidos.
4. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender:um processador acoplado à ferramenta de registro;no qual o processador compensa uma taxa de contagem de raiogama inelástico para efeitos de transporte de nêutron para criar uma taxa decontagem de raio gama inelástico compensada.
5. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o processador compensar a taxa de contagem deraio gama inelástico para efeitos de transporte de nêutron computando a taxade contagem de raio gama inelástico com o compensada utilizando uma taxade contagem de raio gama inelástico do somente um detector de raio gama,uma taxa de contagem de raio gama de captura térmica do somente umdetector de raio gama e um coeficiente.
6. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a sonda ser suspensa dentro de um furo desondagem por meio de um cabo.
7. Sistema de registro de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a fonte de nêutrons ser pelo menos uma selecionadadentre o grupo que consiste de uma fonte de nêutron química e um gerador denêutron.
8. Método, caracterizado pelo fato de compreender:gerar uma pluralidade de nêutrons;detectar raios gama em um detector de raio gama próximo;detectar raios gama em um detector de raio gama afastado;criar uma relação compensada de taxa de contagem utilizandorelações de uma taxa de contagem de raio gama inelástico real nos detectorespróximo e afastado, relações de uma taxa de contagem de raio gama decaptura térmica real nos detectores próximo e afastado um coeficiente decorreção utilizando substancialmente a equação a seguir:CRINEL = RIN - Z*RNFkonde CRINEL é a relação compensada da taxa de contageminelástica, RIN é a relação da taxa de contagem inelástica próxima e afastada,RNF é a relação da taxa de contagem de raio gama de captura térmicapróxima e afastada, Z é o coeficiente de correção K não é igual a 1.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de criar ainda compreender criar a taxa de contagem de relaçãocompensada onde 1>K>0,5.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de criar ainda compreender criar a taxa de contagem de relaçãocompensada onde 0,75>K>0,5.
11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de ainda compreender:modelar relações de taxas de contagem de raio gama inelásticopara os detectores próximo e afastado;modelar relações de taxas de contagem de raio gama decaptura térmica para os detectores próximo e afastado; edeterminar o coeficiente de correção a partir dos modelos paracriar taxas de contagem de relação modelada compensada que sãosubstancialmente livres de efeitos de transporte de nêutron.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de gerar a pluralidade de nêutrons ainda compreender gerar apluralidade de nêutrons utilizando pelo menos um selecionado dentre o grupo:uma fonte de nêutron química e um gerador de nêutron.
13. Método, caracterizado pelo fato de compreender:gerar uma quantidade substancialmente conhecida de nêutronspor meio de uma ferramenta de registro dentro de um furo de sondagem;detectar raios gama em apenas um detector de raio gama, osraios gama produzidos pelas colisões inelásticas dos nêutrons e os raios gamatambém produzidos por captura dos nêutrons; ecalcular a massa específica de uma formação de terra quecircunda um furo de sondagem utilizando pelo menos alguns dos raios gamadetectados.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de gerar ainda compreender:gerar nêutrons a partir de uma fonte de nêutron; edetectar um número de nêutrons produzidos pela fonte denêutron.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de calcular ainda compreender compensar o cálculo de massaespecífica para efeitos de transporte de nêutron.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de compensar ainda compreender:computar uma taxa de contagem de raio gama inelásticocompensada; eutilizar a taxa de contagem de raio gama inelásticocompensada para calcular massa específica.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de computar ainda compreender compensar uma taxa de contagemde raio gama inelástico utilizando uma taxa de contagem de raio gama decaptura térmica e um coeficiente.
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| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] | ||
| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |