JPS62473B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広くいえば該検層方法と装置に関し、
更に詳しくいえば、中性子特性データとガンマ線
分光データとの組合わされたロツキングを介し
て、地下の地層的の炭化水素の埋蔵場所と採掘可
能性についてのより正確な追加情報を得るための
改良した方法と装置に関する。

一般に、石油または天然ガス埋蔵地帯を確認す
るための検層においては、炭化水素の存在を検出
するばかりでなく、それらの相対的な豊富さ（飽
和度）と回収の容易さとを決定することが重要で
ある。これに関連して、層位、頁岩含有量
（shaliness）、孔げき率（有孔性）および塩分の
ような地層パラメータに関する情報を得ることが
望ましい。その理由は、この種の情報が炭化水素
および水の飽和レベルの量的評価、与えられた任
意の地層の生産性についての評価に有用だからで
ある。

上記のような情報を与えるための核検層装置の
一例が、本願出願人が特許権者となつている米国
特許第3521064号に記述されている。この米国特
許に記述されている装置では、未知組成の地層の
検出されたガンマ線エネルギースペクトル、たと
えば熱中性子捕獲ガンマ線スペクトルが、それを
既知成分の物質の重みづけられたスペクトルで作
られる複合スペクトルに一致させることにより分
析される。多数の別々の点すなわちエネルギーレ
ベルにおける検出されたガンマ線エネルギースペ
クトルの大きさを複合スペクトルの大きさと比較
して最も可能な一致を得ることにより、地層成分
の正確な分析を行うことができる。成分スペクト
ルを適切に選択することにより、対象とする地層
の有孔性、頁岩含有率、塩分含有率、層位などの
ような性質を表す分光出力も得ることができる。
しかし、前記米国特許に示されている技術思想を
実現するための従来の装置は、統計的な不確定さ
と混乱の影響を受け、そのためにある状況ではそ
のような装置の有用性が損われていた。

別の形のケーシング貫通核地層には、たとえば
熱中性子の寿命すなわち崩壊時間τと、マクロ吸
収（捕獲）横断面Σと、中性子減速時間を含む地
層の１つまたはそれ以上の選択された中性子特性
の決定が含まれる。それらの特性の測定値を取り
出すのに有用な装置が米国特許第3566116、
3662179号と、1973年５月１日付の米国特許出願
第356151号に開示されている（これらの米国特許
および米国特許出願は本願出願人に譲渡されてい
る）。これらの装置により、塩水と石油を区別
し、水分の飽和の変化を検出するのに特に有用な
はるかに価値のある情報が得られる。しかし、中
性子特性ログ、たとえばτおよびΣログの解釈は
地層の層位、孔げき率および頁岩含有率の信頼で
きるある相関可能なデータにより改善されてい
る。これは、τとΣのログの信頼性が低く、種々
の地層が類似のτ値とΣ値を示す低塩分の地層に
おいて特にそうである。

米国特許第3413471号に開示されているよう
に、熱中性子の寿命ログとあるガンマ線分光ログ
データの間に有用な相関性が存在することは一般
に認められているが、単一の装置で、炭化水素帯
の完全で正確な検討を可能にする種々の地層パラ
メータに関する十分な情報を与えるように機能す
る、中性子特性ロツギングとガンマ線分光ロツキ
ングを統合することは行われていなかつた。

上述の点から分るように、局部的な中性子分布
を形成する中性子のパルスで穴内から組織を照射
することにより穴内のガンマ線スペクトル測定を
いかに形成するかは公知である。中性子は物質と
相互作用するのでエネルギを失つて発熱する。中
性子が原子核と出合うときの熱エネルギにおいて
中性子−中性子相互作用が起つてガンマ線を形成
する。このガンマ線のエネルギは原子元素の特性
によるものである。特性エネルギを有するこれら
のガンマ線は後にスペクトル技術によつて分析さ
れて、検出されたガンマ線に立上りを与える元素
を同定する。

調べられている組織の中性子捕獲断面は組織の
物質（たとえば砂岩、頁岩、大理石、塩水および
油は全て異なる熱中性子捕獲断面を有ししたがつ
て異なる熱中性子崩壊時間を有する）に応じて変
化する。中性子源は穴の中に配されるから、穴の
中での中性子−中性子相互作用から生じるガンマ
線は常に組織内でガンマ線が生じる前の時間にま
ず現れるが組織物質の同一性による異なる相対時
間だけ存続する。穴の成分ではなくて組織の成分
のガンマ線スペクトル測定を行いたいから、本願
出願人は検出器がガンマ線に応答する時間を遅ら
せることにより穴ガンマ線を検出することを避け
得ると考える。しかし出願人はガンマ線の数は時
間とともに減少するから中性子パルスに続く長い
時間に亘り遅らせることは望ましくないというこ
とも知つている。あまりに長い遅れ時間はカウン
トレートの減少による測定効率をひどく減じるこ
とになる。

本発明の目的は、中性子−ガンマ線スペクトル
技術により穴を取巻く組織成分の改良されたスペ
クトル分析を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、スペクトル分析用
の改良されたガンマ線エネルギスペクトルを提供
する穴中性子−ガンマ線スペクトル技術を提供す
ることである。

これらの目的は、組織の熱中性子崩壊時間を測
定してパルスサイクルおよび崩壊時間の検出サイ
クルを演算することにより、および測定された崩
壊時間に応じて検出サイクルの検出器オン期間を
制御することにより達成される。

これは次のような技術的な特長を有する。すな
わち検出サイクルの検出器オン期間は背景および
穴内におけるガンマ線の数が組織内のガンマ線に
対し最少化されガンマ線スペクトルの品質が最適
化されて組織成分について分析されたときより有
意な結果をもたらすようにするものである。もう
１つの技術的利点は次の通りである。組織の中性
子捕獲断面に応じた検出サイクル中の種々の時点
で穴の影響はより大きくおよび小さくなるから検
出サイクルのデータ収集期間は組織の変化に応じ
てシフトされる。

実際上、これらの目的および効果は次の各動作
を行う装置により達成される。すなわち中性子の
パルスで組織を照射し、中性子と組織の中性子と
の相互作用から生じるガンマ線の時間分布および
エネルギを検出し、熱中性子崩壊時間または補獲
断面の予め定められた測定に応じて中性子の第１
パルスに続くデータ収集時間の期間および位置を
制御し、ガンマ線エネルギスペクトルを発生して
このスペクトルを分析する。

この装置がデータ収集時間の期間および位置を
適当に制御する場合、得られたスペクトルは少量
の不要な背景および穴からのガンマ線を含む。

この方法において熱中性子崩壊時間または組織
の捕獲断面は前以つて知られているか、検出器で
検出されたガンマ線の時間分布から求められる。

本発明の目的は中性子ロツギングスペクトル分
析を行なつて試錐孔の影響を受けずに岩石の組成
に関する情報を得ることである。

本発明のもう１つの目的は、考慮しなければ測
定動作に悪影響を与えるような全く異なつた中性
子捕獲断面積を有する試錐孔が取出される、間欠
的な組成によつて生じる問題点を回避するような
中性子ロツギングスペクトル分析を行なうことで
ある。

これらおよび他の目的は、測定速度（カウント
レート）を損うことなくまた過度の不都合な背景
成分を取入れることなく試錐孔の影響を排除して
岩石組成を示すガンマ線を受入れる中性子スペク
トルロツギング装置および方法によつて達成され
る。これらの目的は、組成の熱中性子崩壊時間の
測定値に応じてデータ収集ゲートの時間位置を自
動的に調整する装置および方法を提供することに
より達成される。

これらの目的は、次のようにして達成される。
すなわち中性子組成特性（熱中性子崩壊時間）を
測定して中性子の一連のバーストを形成し、この
バースト間のガンマ線を検出した試錐孔内で生じ
るガンマ線に対して識別し且つカウントレートを
最大限にし且つ妨害性の背景に対して最適比の信
号を有する測定を行なうために測定された、熱中
性子崩壊時間に応じた時間に関する検出事象を取
出す装置および方法によつて達成される。この装
置および方法により、検出過程でのカウントレー
トに悪影響を与えることなくスペクトルに対する
試錐孔および背景の影響を最小限にすることがで
きるから得られたガンマ線スペクトルのスペクト
ル分析は改善される。しかも、本発明ではカウン
トレートは可能な限り高速に維持されているから
中性子捕獲ガンマスペクトルロツギング動作をか
なり高速で行なうことができる。

たとえば、測定される中性子特性は地層の熱中
性子吸収特性、すなわち、熱中性子崩壊時間τま
たはマクロ吸収（捕獲）横断面積Σ、および解析
されるガンマ線エネルギースペクトルは熱中性子
吸収（捕獲）ガンマ線スペクトルである。解析す
べきガンマ線の時間分布の部分を中性子吸収特性
の測定された値に従つて選択することにより、探
査中の特定の地層に対して捕獲ガンマ線エネルギ
ースペクトルの選択が適切に行われる。したがつ
て、中性子パルスに続く捕獲ガンマ線時間分布の
持続時間と形を基本的に決定する、地層の熱中性
子吸収特性が試錐孔が貫通している地層の間で異
なることには無関係に、選択されたスペクトルは
その地層の組成を表す。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

先に述べたように、本発明は広い意味で、地層
中の石油埋蔵地帯およびガス埋蔵地帯の発見と、
評価を行うのに有用な情報を得ることを目的とす
る。本発明はたとえばワークオーバーおよび産出
井、未産出石油地帯の確認のために、ケーシング
で囲まれた孔のロツギングで特に有用であるが、
裸孔でも同様に有用である。特に有利な結果が得
られるようなやり方で本発明を実施するための代
表的な装置を第１図に示す。とくに、この装置は
対象とする地層のτとΣの測定値を同時に取り出
し、前記米国特許第3521064号に開示されている
カーブ適合技術に主として従つて地層の捕獲ガン
マ線スペクトルの選択された部分を解析する装置
を構成する。

まず第１図を参照して、本発明の代表的な実施
例は耐水、耐圧および耐熱形の試錐孔測定器１０
を含む。この測定器１０は地下の地層１６を調査
するために、外装ケーブル１４により試錐孔１２
の中につり下げられる。試錐孔１２は試錐孔流体
１８と、鋼製ケーシング２０と、ケーシングの外
側のセメント２２とを含むものとして示されてい
る。この試錐孔１２の中には配管は示されていな
いが、希望によつては測定器１０は貫通配管を使
用するような寸法にできる。

測定器１０はパルス状中性子源２４と、この中
性子源２４から隔てられて設けられる放射線検出
器２６を含む。中性子源２４から検出器２６に中
性子が直接に入射することをなるべく防ぐため
に、中性子源２４と放射線検出器２５との間に、
通常の組成の中性子しやへい材２８をなるべく設
ける。中性子源２４はたとえば14MeVというよ
うに高速中性子の離散パルスを発生するようにな
つており、米国特許第2991364、3546512号に詳細
に記載されているような種類の中性子源を使用で
きる。放射線検出器２６は、ガンマ線を検出し
て、その検出したガンマ線のエネルギーを表す振
幅を有するガンマ線に応じてパルス信号を発生す
るものであれば、どのような構造のものでも用い
ることができる。放射線検出器２６はシンチレー
シヨン結晶３０を含む。このシンチレーシヨン結
晶３０は光電子増倍管３２に光学的に結合され
る。この結晶はタリウムで活性化されたヨウ化ナ
トリウム形をなるべく用いるようにするが、タリ
ウムまたはナトリウムで活性化されたヨウ化セシ
ウムのような他の適当な結晶も使用できる。ある
いは、ゲルマニウム（リチウム）結晶を有する固
体検出器も使用できる。測定器１０へは地上の電
源（図示せず）からケーブル１４を通じて電力が
供給される。中性子源２４と、放射線検出器２６
と、その他の測定機器を駆動するための適当な電
源を測定器１０に含ませることもできる。

ホウ素＝カーバイドを含浸されたスリーブ３４
が測定器１０のケースの、中性子源２４と検出器
２６が収められている部分を囲む。このスリーブ
３４には縦溝が設けられて、測定器１０のケース
に沿つて試錐孔流体が縦方向に流れるようにす
る。スリーブ３４の直径はケーシング２０の中で
測定器１０が自由に動けるような大きさにする。
このスリーブ３４により検出器２６に入射する望
ましくないガンマ線の量を減少させる。スリーブ
３０は測定器１０の付近から試錐孔流体１８を除
去し、それにより、流体１８と中性子との相互作
用から生ずるガンマ線を減少させるとともに、ケ
ーシングと中性子との相互作用から生ずるガンマ
線、または測定器内の鉄その他の要素の活性化に
より生ずるガンマ線を減少させるように、検出器
２６の近傍の中性子を吸収する中性子吸収器とし
ても作用する。

光電子増倍管３２からのパルスは前置増幅器３
６で増幅されてから、τの微分で使用するために
導線３８を介して増幅器４０の入力端子に加えら
れるとともに、スペクトル分析のために導線４２
を介して増幅器４４の入力端子に加えられる。希
望によつてはτと分光機能とを求めるために別の
検出器を用いることができる。もし別の検出器を
用いると、分光に関連する検出器はガンマ線エネ
ルギー応答形でなければならないが、τに関連す
る検出器は、ガンマ線エネルギー応答形である必
要はない。たとえばτに関連する検出器はヘリウ
ム−３を充填された比例計数管のような熱中性子
検出形とすることができる。いずれにしても、中
性子源２４により中性子パルスが発生されている
間と、直後に検出器２６には極めて高いエネルギ
ーのガンマ線が入射する。そのために光電子増倍
管３２にそのガンマ線に対応する高いレートのパ
ルスが発生される。ガンマ線を測定する時間を除
いて、中性子パルスの発生中と発生中止直後の短
い時間の間は、異常に高いカウントレートに起因
する有害な影響から光電子増倍管３２と、増幅器
４０，４４と、その他の信号処理素子とを守るた
めに光電子増倍管３２の動作を停止させるように
する。後で詳しく説明するように、中性子源２４
の動作はプログラマ４６から導線４８を介して加
えられる信号により制御される。それらの制御信
号は、光電子増倍管３２を希望する時間だけ作動
停止状態とするために利用することもできる。

増幅器４０から弁別器５２にパルスが加えられ
る。この弁別器５２は所定の振幅レベルより高い
レベルのパルスだけを通過させ、受けたパルスを
標準寸法の出力パルスに変換する。それらのパル
スは導線５４を介してτ計算回路５６に加えられ
る。このτ計算回路５６は米国特許第3662179号
において説明されている。

この米国特許において説明されているように、
τ計算回路５６はゲート回路と、カウント回路
と、比較回路と、発振回路とを含み、選択された
中性子パルスに続いて起る可変長検出期間の間に
弁別器５２を通つたパルスに応答して次の式を解
く。

Ｎ＝1/2（N₁＋N₃）−N₂ (1) ここに、N₁は第１検出時間の間のカウント
数、すなわち先行する中性子パルスが終つた後の
時刻２τに始まる持続時間が１τのゲートの間
のカウント数、N₂は第２検出時間、すなわち第
１時間の直後に始まつて、長さが２τのゲート
の間のカウント数、N₃は第３検出時間、すなわ
ち先行する中性子パルスが終つてから時間６τが
経過した時に開始され、持続時間が３τのゲート
の間のカウント数である。

N₃は背景ガンマ線に対して主時間間隔，
からカウントN₁とN₂を補正するために決定され
るから、τに関連する検出器がガンマ線に感じな
い時は省略できる。

(1)式の解がＮ＝０の場合には、τ計算回路５６
により得られる崩壊時間の見かけの値は、調査中
の地層の実際の崩壊時間としてとることができ
る。Ｎが０でないと可変周波数発振器の調整によ
り、τ計算回路５６内で誤差信号が発生され、そ
の誤差信号は装置をＮ＝０状態へ復旧させる。米
国特許第3662179号において更に説明されている
ように、可変周波数発振器が100KHZクロツク信
号回路と、希望する数の発振フリツプフロツプ回
路とを含むデジタル発振器で構成できる。これら
のフリツプフロツプは100KHZクロツク信号に従
つて状態を変え、それらのフリツプフロツプの状
態は対応する数の比較器により、（τ計算回路５
６の）検出器信号カウント回路内のフリツプフロ
ツプ回路の対応する数と連続的に比較される。カ
ウンタと発振器のフリツプフロツプが同じ状態の
時には、発振器の全てのフリツプフロツプをリセ
ツトするパルスが発生される。この技術は実際に
はカウントレート信号を時間信号へ変換するもの
である。その理由は、発振器のフリツプフロツプ
回路の状態が、カウンタにより記録された観測さ
れた放射線を表すカウンタのフリツプフロツプの
状態に一致するまで、発振器のフリツプフロツプ
が個々の状態を変えるからである。したがつて、
発振器により発生される出力信号は、発振器が所
定レベルの放射能までカウントするのに要する時
間を表し、したがつて地層の熱中性子崩壊時間を
表す。発振器の出力信号はプログラマ４６の動作
を制御するための誤差信号、すなわち制御信号と
して導線５８を介して加えられる。

クロツク信号の周波数を高くすることにより、
またはフリツプフロツプのクロツク信号により駆
動されるアレイにより多くの段を加えることによ
り、τの取り出した値の信頼度がより高くなる。
たとえば、300KHZの周波数を採用できる。ま
た、フリツプフロツプのクロツク信号により駆動
されるアレイは、中性子パルスの終つた後で時間
の経過とともに指数関数的に 低下する高い初期
カウントレートを与えるように構成できる。これ
により、とくにτの小さな値でのτ計算回路５６
の安定度が高くなる。その理由は、発生された誤
差信号により行われるτの変化が、τの絶対値と
くらべて常に割合小さいからである。それはまた
小容量のカウンタの使用も可能にする。

プログラマ４６は適当なダイオードマトリツク
ス論理回路を有するカウンタを構成する。この種
のプログラマは米国特許第3566116、3609366、
3662179号で開示されている。このプログラマ
は、τ計算回路５６の発振器からの出力信号列に
応答して、τ検出時間間隔，，の間ゲート
開放信号を発生させるのに必要な通常の論理およ
び信号組合せ回路を含む。それらのゲート開放信
号は導線６０を介してτ計算回路５６に加えら
れ、そこでゲート回路とパルスカウント回路との
動作を前記のように制御する。プログラマ４６は
中性子源２４により放射される中性子パルスの持
続時間と、繰返えし率とを調整する制御信号を発
生する回路も含む。τ検出時間間隔，，の
発生時刻（開始と持続時間）は関連する中性子パ
ルスの発生時刻に関連するから、導線６０に与え
られるτゲート開放パルスも、導線４８を介して
中性子源２４に加えられる制御信号に同期させら
れる。中性子源２４の好適なパルス制御動作順序
と、τ計算回路５６のゲート制御順序とは第２，
３図を参照して後で説明する。

プログラマ４６は中性子源へ送るためのτ（ま
たはΣ）を表す信号を発生するように構成されて
もよく、これも前記米国特許第3662179号の開示
に従つて構成することができる。あるいは、中性
子源２４がパルス制御される回数、およびτ検出
時間が順次起される時間は、所定の時間だけカウ
ントできる。中性子パルスの繰り返えし率はτの
関数として制御されるから、所定の時間内に発生
されるパルスの数はΣしたがつてτに比例する。
カウント時間は、統計的に信頼できる測定を行う
ためにはもちろん十分な持続時間でなければなら
ず、τ−Σログで望ましい垂直分解能を発生する
周波数で反復せねばならない。この目的のために
便利な回路は、カウントすべき特定の中性子パル
スのための制御信号と同期して、プログラマ４６
により発生されて導線６５に与えられたパルスを
通過させるために、プログラマ４６から導線６３
に与えられる開放信号に応答するアンド回路６２
を含むことができる。ゲート制御されたパルスは
導線６７を介して２進カウンタ６９に加えられ
る。カウント期間が終ると、たとえば導線６３上
のゲート開放信号の後縁部により付勢される遅延
ワンシヨツト７１が、貯えられているパルスカウ
ントを示す２進コード化並列信号を導線束７３を
介して信号処理およびケーブル駆動回路６４にま
ず出力させ、それから零リセツトするようにカウ
ンタ６９に指令する。

次に本発明の分光動作に戻ると、増幅器４４か
らの出力パルスが導線６６を介して波高分析器６
８に加えられる。波高分析器６８は単一ランプ
（ウイルキンソン・ランダウン）形のような通常
のものを用いることができ、この波高分析器６８
はパルスをそれらの振幅に従つて選択し、たとえ
ば２進コード化並列の形でそれらのパルスを、出
力導線束７０の対応するチヤンネルを介して、信
号処理およびケーブル駆動回路６４へ加えるよう
に動作する。分析すべきエネルギー範囲の選択を
行うために通常の低レベルおよび高レベル弁別器
と、解析すべき検出器により発生されたパルスの
時間部分の制御のために直接ゲート回路とを含む
ことが理解されるであろう。そのために、プログ
ラマ４６により適当な信号が発生され、それらの
信号は導線７２，７４，７６を介して弁別器に加
えられてそれらの弁別器を調節し、直線ゲート回
路を開かせる。分析のために選択された各中性子
パルスに続く信号の時間分布の部分は、中性子パ
ルスから生ずるガンマ線の時間分布の希望する任
意の部分に対応するが、なるべくなら、地層の核
との熱中性子捕獲相互作用により発生されるガン
マ線に対応させる。したがつて、プログラマ４６
は、地層捕獲ガンマ線が優勢である時に各中性子
パルスに続く時間の間に直線ゲート回路が開かれ
るように、導線７６にゲート開放信号を生ずるよ
うになるべく構成する。本発明の後述する特徴に
従つて、このゲート制御（検出）時間が起る時刻
は、回路５６で測定されるτの関数として先行す
る中性子パルスに関連して制御される。そのため
に、プログラマ４６は、関連する中性子パルスの
発生と同期して希望のゲート開放信号を発生する
ための、適当な論理および信号組合せ回路を含
む。

ガンマ線の全エネルギースペクトルのうち、分
析すべきゲート制御された検出器信号に対応する
部分も、希望に応じて選択でき、たとえば
1.5MeVから7.5MeVへ拡げることができる。対象
とするエネルギー範囲にわたつて使用されるチヤ
ンネル数は、分析の希望する精度と、使用される
シンチレーシヨン結晶の分解能とにもちろん依存
する。タリウムで活性化されたヨウ化ナトリウム
結晶では、1.5〜7.5MeVのエネルギー範囲では
200チヤンネル程度が満足すべきスペクトル分析
を行えることが見出されている。しかし、希望に
よつては50チヤンネル程度と、より少数のチヤン
ネルも使用できる。一般に分析器６８のチヤンネ
ル数、チヤンネル幅、全エネルギー範囲およびそ
の他の特性は前記米国特許第3521064号に開示さ
れている技術に従つて決定できる。

処理およびドライバ回路６４はそれに加えられ
たデータ保持信号の符号化、時分割多重化、その
他の処理を行うため、およびそれらの信号をケー
ブル１４に与えるために従来の任意の構成とする
ことができ、これらの目的のために用いられる特
殊な回路は本発明の構成部分ではない。回路６４
の好適な構造は1975年３月31日に出願された米国
特許願第563507号「検層データのデレメータ装置
（system for Telemetering Well−Logging
Data）」に開示されている。

地上では２進カウンタ６９からのΣに関連する
信号と、波高分析器６８からのチヤンネル当りカ
ウント信号とが、導線束８０を介してコンピユー
タ８２へ加えられるために、回路７８において増
幅、解読およびその他の必要な処理を受ける。コ
ンピユータ８２はΣとτの一方または両方の値
と、たとえば水飽和、頁岩含有、岩石の性質、孔
げき率、水の塩分のようなものを示す値のような
希望する分光出力の値を発生する。分光出力の好
適な形については後で説明する。これらの値のデ
ジタル表示が導線８４Ａ〜８４Ｈを介してテープ
レコーダ８６と、デジタル−アナログ変換器
（DAC）８８とに加えられる。DAC８８はそれぞ
れの入力に比例するアナログ信号を発生して、そ
れらのアナログ信号を視覚表示器９０に与える。
第１のτ検出間隔の間の平均カウントレートま
たはヘツド電圧のようなモニタデータ（図示せ
ず）も記録できる。テープレコーダ８６と視覚的
レコーダ９０は通常のもので、測定器の深度の関
数として検層信号を記録する。第１図に参照番号
９２で示されているケーブル追従の機械的リンク
がこの目的のために設けられる。

コンピユータ８２はΣとτの計算と、スペクト
ル一致との性能、成分割合決定および比形成過程
とに適切な任意の構造にできる。たとえば、コン
ピユータ８２として米国マサチユーセツツ州所在
のデジタル・イクイツプメント・コーポレーシヨ
ン（Digital Equipment Corporation）製のPDP
−11型コンピユータのような汎用デジタルコンピ
ユータを用いることができる。コンピユータ８２
は第１図に示すように試錐孔の中に設置すること
もできれば、試錐孔から離れた場所に設置して、
たとえば処理回路７８からの解読された信号を磁
気テープに記録することにより行われるような、
チヤンネルごとのカウントの記録された表示τと
Σのデータを処理することもできる。

地層捕獲ガンマ線スペクトルの解析に対して、
中性子線２４と検出器２６とのすぐ近くにある物
質（測定器ハウジング、試錐孔流体１８、ケーシ
ング２０、セメント２２等）と中性子との相互作
用から起るいわゆる「試錐孔効果」が、分光検出
期間の発生時刻を関連する中性子パルスの発生時
刻に対して、分析すべきある特定の地層のτの測
定された値に従つて制御することにより小さくさ
れる。第２図には、組織の崩壊時間に基き中性子
パルスの発生時間および検出期間の長さを制御す
ることが示されている。捕獲ガンマ線カウントレ
ートが、高速中性子バースト９８の後で、崩壊時
間τで表されている時間によりどのように変るか
の、典型的な例を示すものである。時間分布カー
ブ１００の左端には早期試錐孔効果、すなわち、
試錐孔内の中性子源と検出器のすぐ周囲を囲んで
いる媒質による熱中性子の高い吸収率にもとづ
く、急速崩壊領域がある。次に、ほぼ直線的な部
分がある。この直線部分は米国特許第3566116号
に開示されている技術に従つて、熱中性子崩壊時
間の決定に有用な部分であつて、片対数方眼紙上
に描くと地層中の熱中性子密度の指数関数的崩壊
に対応する。最後に、右へ向うにつれてカーブ１
００は平担になり、この部分のカウントレートは
地層と試錐孔内の背景放射能に対応する。

τを計算するために、前記米国特許第3566116
号では、検出期間の開始前の中性子パルスの２τ
時間遅れ後にはほとんどの望ましくない試錐孔効
果がなくされ、カーブ１００の指数関数的崩壊領
域に第１検出間隔の初期部分を置き、τ計算回
路５６ゲート回路をそれに従つて制御するように
している。このようなτゲート制御順序（全体の
検出期間が７τの場合に対しては、２つの隣接す
る主な時間間隔（１τ）、（２τ）で、時間
間隔から１τだけ隔てられる３τの背景時間間
隔）を第２図に示すが、上記米国特許に開示さ
れているように、他の総合τ検出期間と、全期間
内の他の検出時間間隔とを採用できる。いずれに
しても、τ検出期間の時間設定は、調査中の特定
の地層のτに従つて自動的に制御される。

捕獲ガンマ線分光目的のためには、第２図に１
０２で示されている、先行する中性子パルス９８
の終了の後で１τの遅れ時間をおいて始まる２τ
時間の分光検出期間は、早期試錐孔効果を満足で
きる程度に解消し、それと同時に、統計を改善
し、垂直分解能を良くするためにカウント速度を
速くすることが見出されている。分光検出期間の
タイミングがこのようで、地層の測定される中性
子特性に結びつけられるから、分光期間は地層間
で正しいやり方で自動的に制御される。検出期間
１０２の他の時間設定ももちろん使用できる。し
かし、一般的には、この期間のタイミングは試錐
孔効果の抑制に釣り合うようなやり方で、背景カ
ウントレートに対して地層捕獲ガンマレートを最
大にするように定めるべきである。

この装置の効率を更に高め、カウントレートを
更に高くするために、中性子パルスの持続時間と
繰り返えし率はτに従つて制御されるようにもす
る。本発明によれば、個々の中性子パルスの持続
時間はなるべく１τにする。実際には単一の中性
子放射に続く第２図の検出期間１０２において
は、ガンマ線エネルギのスペクトル分析を行うの
に充分なガンマ線が検出されない。したがつて第
３図に示すような動作サイクルを用いる必要があ
り、１サイクルは中性子放射の繰返しおよびデー
タ収集時間を含む。このためガンマ線スペクトル
の各々は一連の基本サイクルにおける一連のパル
スに続く一連の検出期間に検出されたガンマ線の
集りである。時間的に隔てられた所定数の中性子
パルスを、連続する各時間間隔の間になるべく周
期的に発生させる。第３図には持続時間が31τで
ある好適な基本サイクルの概要が示されている。
このサイクルは20τの分光サブサイクルと、10τ
の崩壊時間サブサイクルと、１τのリサイクル期
間とを含む。分光サブサイクルは全部で５つの期
間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅより成り、各期間の長さは
４τで、各期間は持続時間が１τの中性子パルス
１０４Ａ〜１０４Ｅと、持続時間が２τである関
連する分光検出期間１０６Ａ〜１０６Ｅとを含
む。検出期間１０６Ａ〜１０６Ｅは、第２図の分
光ゲート１０２に関連して述べたようにして、関
連する中性子パルス１０４Ａ〜１０４Ｅに関係を
もつてタイミングが定められる。各中性子パルス
１０４Ａ〜１０４Ｅは、分光サブサイクルの間に
４τの時間間隔で中性子パルスが起るように、先
行する分光検出期間１０６Ａ〜１０６Ｅが終るの
と同時になるべく発生させる。

崩壊時間サブサイクルは全部で31τサイクルの
中の第６番目の中性子パルス１０４Ｅとともに始
まる。このパルスも先行する分光検出期間１０６
Ｅの直後になるべく起るようにする。崩壊時間サ
ブサイクルの主な機能はτを決定できるようにす
ることであり、６番目の分光検出期間１０６Ｅも
そのサブサイクル内に含まれる。崩壊時間サブサ
イクルは２つの主なτ検出時間間隔とももち
ろん含み、τに関連する検出器がガンマ線検出器
の場合には、背景検出時間間隔が第２図を参照
して述べたようにして置かれる。最後の１τ時間
間隔は31τのサイクル内に含まれてプログラマ４
６のリサイクル動作を行わせ、後述するように、
分光の安定化を行わせる。

上記の31τサイクルは測定器が試錐孔の中を動
かされるにつれて逐次反復され、崩壊時間がτ計
算回路５６により反復して決定され、プログラマ
４６の制御の下に中性子パルス１０４Ａ〜１０４
Ｅと、関連する分光検出期間１０６Ａ〜１０６Ｅ
と、τ検出時間間隔，，との発生時刻はτ
の測定値に従つて連続的に調節される。したがつ
て、分光検出期間１０６Ａ〜１０６Ｅとτ検出期
間とは、それぞれの分光とτ機能に対するガンマ
線活動を最適に測定するためには、各パルスに続
いてガンマ線時間分布カーブの適切な領域上に自
動的に置かれる。更に、31τのサイクルを構成す
る中性子源パルス制御動作と検出器のゲート動作
とにより、スペクトル分析目的のために対応して
高いカウントレートを有する大きな分光デユーテ
イサイクル（全ての31τからの12τ）と、地層状
態の変化に対して迅速に応答するために頻繁なτ
サンプリング（31τの間に１回）とが行われる。

測定器１０により与えられるガンマ線エネルギ
ースペクトルの分解能は、検出器一分析器等のエ
ネルギー応答の安定性にもちろん依存する。更
に、前記米国特許第3521064号に開示されている
スペクトル整合技術が採用される場合には、正し
い結果を得るためには、系のエネルギー応答特性
が、既知の成分スペクトルが作られて地層スペク
トルが検出された時に、ほぼ同じになることが重
要である。したがつて、使用中に系の応答を反復
して調べるための装置と、検出したどのような不
安定も直ちに補償するための装置とを設けること
が望ましい。そのような不安定は、たとえば検出
結晶と、光電子増倍管と、試錐孔内に降ろされる
電子装置とが試錐孔内の温度変化に対して敏感な
ことと、その他の動作条件に対して敏感なためで
あり、また検出器−分析器・回路のパルス増幅利
得が変化したり、波高分析器のパルス分類回路の
波高／チヤンネル関係の変化とにより起るのが普
通である。そのような誤差の検出と補償は適当な
任意の時刻に適当なやり方で行うことができる。
しかし、31τの各サイクル内の24τから31τの間
（第３図に安定期間として示されている）で下記
の方法のうちの１つに従つて行うと便利である。

分析されるガンマ線のピークエネルギー範囲
（たとえば1.5〜7.5MeV）よりも低いピークエネ
ルギーをなるべく持つた自然ガンマ線発生器が、
検出器２６に近接して設けられ、指定されたチヤ
ンネルまたはチヤンネルの一部が波高分析器６８
内のピークエネルギーに割当てられる。たとえ
ば、1.1MeVのガンマ線を発生する亜鉛65ガンマ
線源をこの目的に使用できる。動作中の検出器−
分析器系のエネルギー応答は、亜鉛６５のピーク
に対して設定された特定のエネルギー／チヤンネ
ル関係を支持するかどうかを決定することによ
り、チエツクできる。これは、1.1MeVエネルギ
ーレベルに割当てられているチヤンネル場所の両
側にある特定数のチヤンネル（エネルギー帯）の
中に入る亜鉛６５からのパルスの数をカウント
し、それぞれのカウントを互いに比較し、１つの
合計カウントが他のそれによりも大きい時に誤差
信号を発生して、指定されたチヤンネル場所にお
いて1.11MeVのエネルギーレベルを再設定するよ
うに、たとえば光電子増倍管３２へ供給される電
源電圧を調節することにより、検出器−分析器系
の応答を調節することにより行うことができる。
この方法により検出器−分析器系のどの部分にお
ける利得変化も補正される。

試錐孔測定器内でこのようにして利得制御機能
を行うための回路が、本願出願人が特許権者とな
つている米国特許第2956165号に開示されてい
る。あるいは、カウント過程と比較過程をコンピ
ユータ８２で容易に行うことができる。この場合
には、光電子増倍管の電源を制御するために適切
な大きさと極性の誤差信号を発生できる。

別の態様では、ピークにまたがるガンマ線エネ
ルギーの小さな範囲を表すカウントから、背景カ
ウントの差し引きを行つたり、行うことなしに、
チヤンネル場所に関する亜鉛６５の質量中心を計
算するために構成でき、その後で要求された誤差
信号を発生して、しきい値の1.11MeV／チヤンネ
ル関係を回復させる。

分光検出期間中１００Ａ〜１００Ｅに亜鉛６５
放射線源のために波高分析器６８を拘束させない
ために、その低い側の弁別レベルを1.11MeVより
高いパルスだけを通過させるようになるべくセツ
トする。たとえば下側弁別レベルは1.5MeVに近
く設定でき、24τから31τまでの安定化期間を除
いて、各31τサイクル全体を通じてそのレベルに
通常保たれる。各利得制御サイクル中の時刻24τ
においては、下側弁別レベルは亜鉛６５の発生す
るガンマ線に対応するパルスを通すレベルまで調
節され、時刻31τまではそのレベルに保たれ、時
刻31τになると通常の高い弁別レベルへ戻され
る。この目的のための制御信号はプログラマ４６
により発生される。プログラマ４６はその動作に
適切な論理回路と信号組合わせ回路を含み、それ
らの回路は導線７２を介して波高分析器６８に結
合される。同様に、ゲート開放信号はプログラマ
４６により発生されて、導線７６を介して波高分
析器６８の直線ゲート回路（図示せず）に加えら
れ、亜鉛６５により発生された中性子パルスが、
安定化期間中にパルス分類回路まで通過可能にす
る。

上記の利得制御に加えて、波高分析器の波高／
チヤンネル関係のドリフトすなわちオフセツトを
補償することも望ましい。パルサ回路７７が増幅
器４４を介して波高分析器６８に結合され、プロ
グラマ４６からの指令信号が導線７９を介して、
波高分析器６８に小振幅パルスと大振幅パルスを
交互に送る。これらのパルスの振幅比は広い温度
範囲にわたつてほぼ一定である。波高分析器６８
へのパルスの伝送は、亜鉛６５のパルスの伝送と
任意の便利な方法で同期させることができる。

次に、検出された捕獲ガンマ線スペクトルの分
析と、コンピユータ８２により発生される分光出
力とについて説明することにする。コンピユータ
８２は米国特許第3521064号に示されている成分
割合コンピユータと本質的に同じ機能を実行す
る。すなわち、コンピユータ８２は多数のエネル
ギー点すなわちエネルギーレベルにおける地層の
検出された捕獲ガンマ線スペクトルの大きさを、
いくつかの組成物質またはその地層を構成すると
考えられている物質の特殊な組合わせの個々のス
ペクトルの重みづけられた割合で構成された複合
スペクトルと比較することにより、未知地層の組
成を決定して、なるべくなら「最少二乗法」によ
り最適で可能な一致を得、そのような一致を生ず
る構成物質の相対的な割合の指示を取り出す。あ
る特定の構成物質の選択についての複合スペクト
ルに含まれる要因と、個々の成分スペクトルを測
定するやり方と、複合スペクトルの構造と、検出
されたスペクトルと複合スペクトルの間の最適条
件を設定するための最小二乗基準の応用と、その
他前記米国特許第3521064号に開示されている技
術を実現して地層内の仮定された構成物質の未知
割合Wiについての情報を得るやり方などが、上
記米国特許明細書において詳しく記述されている
からここではその詳細は略して、本発明を理解す
るのに必要な程度に要約して説明する。

上記米国特許明細書によれば、地層はある数ｎ
の仮定された物質すなわち元素、たとえば水素、
塩素、シリコン、カルシウム、鉄および酸素を主
たる構成元素として構成されていると仮定し、検
出された地層スペクトルが一致する複合スペクト
ルがそれらの元素に対する個々の捕獲ガンマ線ス
ペクトルを含んでいると仮定している（なるべく
なら酸素に対する２次活性ガンマ線スペクトルを
含む）。検出されたガンマ線スペクトル中の選択
された数のエネルギ（ｎ以下ではない）における
ガンマ線カウント振幅の関数Gkを振幅係数αik
に組合わせることにより、下記のような３ａ〜３
ｎの線形方程式群がコンピユータにより解かれ
る。上記係数αikは既知の個々のスペクトルから
前もつて決定され、コンピユータ８２にプリセツ
トされる。

Ｗ_i=1＝α₁₁G₁＋α₁₂G₂＋α₁₃G₃ ＋α_1oＧ_o （3a） Ｗ_i=2＝α₂₁G₁＋α₂₂G₂＋α₂₃G₃ ＋α₂nG_o （3b） Ｗ_i=o＝α_o1G1＋α_o2G₂＋α_o3G₃ ＋α_ooＧ_o （3n） これらの式の数は地層内に含まれていると仮定
した構成物質の数ｎに等しいから、コンピユータ
８２は全ての未知成分比係数Ｗ_iを自動的に発生
する。これらの係数Wiはそれぞれの成分物質の
複合スペクトルに対する寄与を表すから、それら
の係数は地層中の個々の成分物質の相対的な割合
も同様に表す。ｎ種類の各成分に対する係数の表
示は導線８４Ｃを介して磁気テープ８６へ与ら
れ、測定器の深度の関数として記録される。

コンピユータ８２は選択された成分割合係数
Wiの比を係数するように構成できる。たとえ
ば、分光出力をコンピユータ８２で発生して、変
換回路８８と、記録器９０と、テープレコーダ８
６へ導線８４Ｄ〜８４Ｈを介して塩分、孔げき
率、岩石の質、頁岩および水の飽和のような地層
の性質を供給する。希望によつてはその他の特性
の指示も発生できる。

塩分の表示を取り出すのに有用な比の一例は
WCl／Ｗ_H、すなわち、塩素に対する重みずけ係
数Ｗと水素に対する重みづけ係数Ｗの比である。
したがつて、この比の数値を塩分を示すものとし
て記録できる。この比は塩分が既知の地層につい
て得られた較正カーブとの相関により定量化でき
る。希望によつては、この相関は適当な変換係数
と、得られた値で直接行われた記録とを加えるこ
とによりコンピユータ８２または記録器９０で実
行できる。

孔げき率を示すのに適当な比、たとえばaW_H／
（bWsi＋cWca）の形をとることができる。ここ
に、WsiとWcaはそれぞれシリコンとカルシウム
について計算された比率係数である。係数ａ，
ｂ，ｃ（および後述するｄ）等は同様な中性子束
に対するそれぞれの元素の種々のガンマ線放射強
度に対するものであり（種々の微視的捕獲断面積
と種々のガンマ線／中性子捕獲相互作用値τによ
つて定まる）それらが現われる個々の項、たとえ
ば（bWsi＋CWca）が地層中の元素の特定の量と
は無関係に一定であるように選択される。一般
に、孔げき比は地層中の流体の量とマトリツクス
物質の量との比を表すもので、その目的のために
適切なものであれば他の任意の形を採用すること
もできる。たとえば、前記した比の代りにａ
（bW_H＋CWCl）／（dWsi＋eWca）の形の比を使
用できる。この形の比は、地層流体の主な属性で
ある水素と塩素の両方を考慮に入れているから、
この後の形の比の方がより正確である。しかし、
前者の形の比は、水の中の水素の割合は塩分（塩
素）の変化により急速に変化しないから、良い近
似である。前記した塩分データのように、孔げき
比の値も較正カーブの使用により取り出すことが
でき、これもコンピユータ８２または記録器９０
で容易に実施できる。

地層の岩石の状態を調べるためには、地層が石
灰石または砂岩に富んでいるかを示すために２つ
の比の一方または両方をとることができる。すな
わち、石灰石を示すのに適当な比はWsi／Wcaで
あり、砂岩を示すのに適当な比はWsi／（aWsi＋
bWca）を用いて得ることができる。石灰石を示
すものとして用いることができる比の別の形は
Wsi／（aWsi＋bWca＋CWu）であり、ここに
Wuは酸素、鉄などのような１つまたはそれ以上
の成分を表し、それらはその比を求めるのに考慮
に入れられる。砂岩と石灰石以外の岩石に対する
表示も与えることができる。

実験によれば、比WFe／Wsi（ここにWeは鉄
の比係数）およびWFe／Wcaは頁岩質地層では
非頁岩質の地層におけるよりも大きいことが示さ
れている。したがつて、頁岩を指示する値はこれ
らの比のいずれかを調べることにより得ることが
できる。あるいは、比Ｗ_Fｅ／（aWsi＋bWca）
を形成できる。この比は頁岩母岩がシリコンまた
はカルシウムを含むことがあることを考慮に入れ
ているから比Ｗ_Fｅ／WsiまたはＷ_Fｅ／Wcaのい
ずれかよりも有利である。

一般的な問題として、τ−Σログの解釈は岩石
状況、頁岩の含有、孔げき率および塩分などのよ
うな地層の性質についての正確なデータの存在に
より定性的および定量的に行うことができる。上
記特性と分光出力とを本発明に従つて組合わせる
ことにより、崩壊時間ログから得ることができる
地層の炭化水素含有量と生産性についての知識が
向上する。更に、従来は厄介物であつたある条件
の中で特別な利益が実現される。たとえば頁岩含
有量と高塩分含有砂岩のような顕著に異なる性質
を有するある種の地層は類似するτとΣとの値を
有するからτ−Σログ単触では識別することは容
易ではない。しかし、塩分含有量と頁岩含有量を
示す本発明の表示により与えられる追加の情報に
よつて、そのような地層を識別できる。その他の
特殊な改良部分は、熱中性子崩壊時間のログが信
頼性に問題があることが知られている低塩分濃度
（たとえば20000ppmの範囲）に関するものであ
る。すなわち、本発明により塩分濃度についての
分光出力、たとえばWcl／Ｗ_H比、はより正確な
塩分測定値を与える。それらの測定値は、崩壊時
間ログから得られる塩分値の代りに、公知の方法
で水の飽和値を得るために使用できる。分光的に
測定された塩分濃度測定値を用いて水の飽和値の
計算をコンピユータ８２で行うことができ、それ
によつて得た水の飽和値を記録器８６，９０でプ
ロツトできる。

以上本発明を主として熱中性子捕獲ガンマ線エ
ネルギースペクトルの分析に関して説明してきた
が、他の中性子相互作用から得られるガンマ線ス
ペクトルを同様に分析できることがわかるであろ
う。そのような他のガンマ線スペクトルには、た
とえば高速中性子の非弾性散乱により発生される
スペクトルと、活性ガンマ線を表すスペクトルと
が含まれる。非弾性散乱ガンマ線スペクトルの場
合には、プログラマ４６から発生される信号によ
り、中性子パルスの発生中、または中性子パルス
の発生直後、あるいは中性子パルスの発生中と発
生直後とに、適当な長さの時間だけ分光ゲート回
路を開かせることができる（米国特許第2991364
号参照）。希望によつては第３図に示す全部で31
τの動作サイクルを変えて20τの捕獲ガンマ線分
光サイクルを省き、10τの熱崩壊時間だけを残す
ことができる。こうすることにより、その後の非
弾性散乱ガンマ線検出期間の間に残留捕獲ガンマ
線の大きさを小さくするように、中性子パルスの
間に捕獲ガンマ線の崩壊のために余分の時間を与
えることができる。

非弾性散乱ガンマ線スペクトル分析から得られ
る分光出力は、なるべく炭素と酸素に対する出力
を含むようにする。それらの出力は炭素と酸素の
非弾性ガンマ線ピーク、すなわち炭素では
4.4MeV、酸素に対しては6.9MeVと7.1MeVの信
号を取入れるようにすること（Windowing）に
より得ることができる。しかし、非弾性散乱ガン
マ線スペクトルの分析は前記米国特許第3521064
号に開示されているスペクトル一致技術を用いて
行われる。そうすると非弾性散乱ガンマ線分析の
ために別々の成分スペクトルが選択される。それ
らの成分スペクトルはたとえば炭素、酸素、シリ
コン、カルシウムおよび炭化水素に対するスペク
トルが含まれる。残留捕獲ガンマ線その他の背景
ガンマ線に対する成分スペクトルを含むことも望
ましい。いずれにしても、前記スペクトル一致技
術は希望する分光出力を得ることにあるのであつ
て、それらの分光出力にはたとえばカルシウム、
炭素、酸素、シリコンおよび炭化水素に対する比
率係数と、その適当な比とが含まれる。熱中性子
捕獲ガンマ線分光出力と非弾性散乱ガンマ線分光
出力の両方が望ましいものとすると、種々のタイ
プのスペクトルを同時に検出および分析でき、す
なわち試錐孔測定器の同じ移動中に行うこともで
きれば、検出と分析を別々に行うこともできる。

検出と分析の同時実行は、波高分析器６８の弁
別器とパルス分類回路との間に直線ゲート回路を
設け、そのゲート回路をプログラマ４６から加え
られる信号により適切なタイミングで開かせて、
各中性子パルスまたは選択された中性子パルスか
ら得られる検出信号の時間分布のうち、非弾性散
乱ガンマ線に対応する部分を通すことにより行う
ことができる。捕獲ガンマ線検出期間は前と同様
にタイミングをとることができる。この場合には
成分スペクトル係数αikの適切な集合を、それぞ
れの非弾性散乱ガンマ線スペクトルおよび捕獲ガ
ンマ線スペクトルに加えるようにコンピユータ８
２を構成できる。

検出と分析とを別々に行うのは、適切な検出器
のゲート順序を選択して、検出されたそれぞれの
ガンマ線エネルギースペクトルの分析を可能にす
るための適切な成分スペクトル係数を加えること
をコンピユータ８２に指令するために、地表から
操作できるスイツチング回路を用いて容易に行う
ことができる。

希望によつては、複合スペクトルに設けねばな
らない個々のスペクトルの数を、検出された複合
スペクトルの組立前に検出されたスペクトルから
ある個々のスペクトルを差し引くことにより、減
少させることができる。たとえば、酸素またはヨ
ウ素のうちの少くとも一方に対するガンマ線スペ
クトルを分光期間中に発生された捕獲ガンマ線ス
ペクトルから差し引くこともできる。また、比較
的長寿命（酸素のような）の中性子発生源と、そ
の他の背景中性子源（較正中性子源、自然ガンマ
線、試錐孔内の放射性塩類等）とからの検出され
たガンマ線スペクトルに対する寄与分は、分光期
間に続く期間中にそのような寄与分を検出し、そ
のようにして得られた背景スペクトルを検出され
た分光スペクトルから差し引くことにより考慮に
入れることができる。第３図に示す捕獲ガンマ線
測定サイクルにおいては、たとえば背景スペクト
ルは24τから31τまでの安定化期間中に測定で
き、そのスペクトルは先行する分光期間１０６Ａ
〜１０６Ｅの間に発生されたガンマ線スペクトル
から比例的に差し引かれる。この操作はコンピユ
ータ８２で容易に行うことができる。このように
して得られた背景を補正されたスペクトルは希望
する分光出力を発生するために使用される。

以上本発明を特定の実施例について説明した
が、その実施例は本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の改変を行うことができる。たとえば、本
発明で用いられる特殊な中性子源は固定されたパ
ルス持続時間とパルス繰り返えし率とを持つこと
ができ、中性子パルスに対するτ検出期間の開始
時刻も固定したり、あるいは地層の中性子特性の
測定値に従つて自動的以外の何らかの方法で制御
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例の概略ブロツ
ク図、第２図は本発明による分光期間と崩壊検出
期間との好適なタイミングを示す、高速中性子パ
ルスの地層への照射後の捕獲ガンマ線の時間分布
をτの関数として示すグラフ、第３図は本発明の
組合わされた崩壊時間−分光機能に対する基本的
な動作サイクルの一例のグラフである。 １０……試錐孔測定器、１２……試錐孔、２４
……中性子源、２６……放射線検出器、３２……
光電子増倍管、４２……弁別管、４６……プログ
ラマ、５６……τ計算回路、６４……処理および
ドライバ回路、６８……分析器、８２……コンピ
ユータ、８６……テープレコーダ、９２……記録
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 中性子の第１パルスで組織を照射し、 (b) この第１パルスからの中性子と前記組織の中
   性子との相互作用からもたらされるガンマ線の
   時間分布およびエネルギを検出し、 (c) 熱中性子崩壊時間に関する組織特性を決定す
   る井戸穴を用いて地層組織を調査する方法にお
   いて、 (d) 熱中性子崩壊時間に関する前記組織特性に応
   じて前記中性子の第１パルスに続く第１の時間
   が、中性子の前記組織との相互作用による以外
   の前記第１の時間内に生じるガンマ線の数が最
   小となるものであるように前記第１の時間の期
   間および位置を制御し、 (e) 組織の他の特性を測定するために前記第１の
   時間内に生じる検出されたガンマ線のエネルギ
   ースペクトルを解析することを特徴とする地層
   の組織を調べる方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、 熱中性子崩壊時間に関する組織特性を測定する
   段階は、 (a) 前記組織を第２の中性子パルスで照射し、 (b) 前記第２の中性子パルスに続いて前記組織の
   中性子との中性子相互作用の表示値を得、 (c) 前記第２パルスに続いて得られる前記表示値
   から前記中性子特性の測定を引出すようにした
   方法。 ３ 特許請求の範囲の第１項または第２項に記載
   の方法において、第１時間のタイミングを制御す
   る過程は、中性子特性の取り出された測定値に従
   つて制御信号を発生する過程と、その制御信号に
   応答して第１時間の発生時刻を決定する過程とを
   具える方法。 ４ 特許請求の範囲の第３項に記載の方法におい
   て、制御信号は取り出した中性子特性の測定値の
   関数に従つて第１中性子パルスの発生時刻に関連
   づけられる方法。 ５ 特許請求の範囲第３または４項に記載の方法
   において、測定される中性子特性は地層の熱中性
   子崩壊時間であり、第２中性子パルスの終了後の
   第１選択時刻に第１時間間隔を開始させるように
   制御信号を発生させる方法。 ６ 特許請求の範囲の第５項に記載の方法におい
   て、第１時間はその開始後の選択された第２時刻
   に終了させられる方法。 ７ 特許請求の範囲の第１〜６項のいずれかに記
   載の方法において、スペクトル分析過程は地層ガ
   ンマエネルギー線スペクトルの分析された部分
   を、照射された地層を構成すると主として仮定さ
   れている成分の重みづけられたスペクトルで作ら
   れた複合エネルギースペクトルと比較して、地層
   ガンマ線エネルギースペクトルの分析された部分
   に最も近似的に一致する複合スペクトルを発生す
   る仮定された成分の割合を決定する過程を含む方
   法。 ８ 特許請求の範囲の第７項に記載の方法におい
   て、測定された中性子特性の表示と決定された割
   合の表示とを、その地層の深さの関数として記録
   する方法。 ９ 特許請求の範囲の第１〜４項のいずれかに記
   載の方法において、少なくとも第１と第２の時間
   を有する連続する各時間間隔の間に前記地層は少
   なくとも前記第１と第２のパルスで照射し、中性
   子特性の測定値を取り出す過程は第２の時間内に
   起り、連続する時間間隔の中で第１時間間隔に続
   く第２時間間隔の各第１時間の発生時刻は、第１
   時間間隔の第２時間の間に得られる中性子特性測
   定値に応答して制御される方法。 １０ 特許請求の範囲の第８項に記載の方法にお
   いて、第２時間は各時間間隔において第１時間に
   続く方法。 １１ 特許請求の範囲の第９または１０項に記載
   の方法において、第２時間間隔の各１時間の発生
   時刻は、関連する中性子パルスの発生時刻に関連
   して、第１時間間隔で測定された中性子特性の関
   数として制御される方法。 １２ 特許請求の範囲の第９、１０または１１項
   に記載の方法において、第２時間間隔の各中性子
   パルスの発生時刻を、第１時間間隔で測定された
   中性子特性の関数として制御される方法。 １３ 特許請求の範囲の第９〜１２項のいずれか
   に記載の方法において、第２時間間隔の中性子パ
   ルスに続く第２時間間隔の発生時刻を第１時間間
   隔で測定された中性子特性の関数として制御する
   過程と、第２時間間隔の第２時間中に発生された
   信号に応答して崩壊時間の別の測定値を取り出す
   過程とを具える方法。 １４ 前記各項のいずれかに記載の方法におい
   て、前記ガンマ線エネルギー表示は照射された地
   層およびその他の試錐孔の媒質の核との熱中性子
   捕獲相互作用から得られ、第１時間タイミングの
   制御により、照射された地層の性質から主に生ず
   るガンマ線エネルギー表示が選択される方法。 １５ 特許請求の範囲の第１〜８項のいずれかに
   記載の方法において、第１中性子パルスの発生時
   刻を測定された中性子特性の関数として制御する
   方法。 １６ 特許請求の範囲の第９項に記載の方法にお
   いて、測定される中性子特性は熱中性子崩壊時間
   であり、前記第１と第２の各中性子パルスは近似
   的に１つの測定された崩壊時間長であるように中
   性子パルス制御信号を発生する過程と、先行する
   中性子パルスが終つた後でほぼ１つの測定された
   崩壊時間に開始される前記第１時間に対してほぼ
   ２つの測定される崩壊時間長を与える過程と、先
   行する選択された中性子パルスの終つた後でほぼ
   ２つの測定された崩壊時間に開始される第２時間
   に対してほぼ７つの測定される崩壊時間長を与え
   る過程とを具え、前記第１中性子パルスはほぼ４
   つの測定される崩壊時間長の間隔だけ隔てられ、
   前記第２の各中性子パルスは少なくとも10崩壊時
   間長の間隔だけすぐ後に続く中性子パルスから隔
   てられる方法。 １７ 特許請求の範囲の第６項に記載の方法にお
   いて、第１と第２の選択された時間はそれぞれ、
   ほぼ１つの測定された崩壊時間と、ほぼ２つの測
   定された崩壊時間である方法。 １８ 試錐孔を貫通するように動く測定器と、こ
   の測定器に支持され前記地層組成を少なくとも中
   性子の第１パルスで照射する手段と、 熱中性子崩壊時間に関する前記組成の中性子特
   性を測定する手段とをそなえた試錐孔が貫通した
   地層組成を調査する装置において、 前記第１の中性子パルスによる前記組成の原子
   核との中性子作用から生じるガンマ線を検出し検
   出したガンマ線のエネルギを表わす信号を形成す
   る検出手段と、 前記ガンマ線のエネルギスペクトルの少なくと
   も一部を分析する手段と、 前記第１パルスに続く第１の期間中に検出され
   るガンマ線に応じて生じた信号を前記分析手段に
   与えるゲート手段と、 測定された中性子特性の値に応じて前記ゲート
   手段の動作を制御する制御手段とをそなえた試錐
   孔が貫通した地層組成を調査する装置。 １９ 特許請求の範囲の第１８項に記載の装置に
   おいて、測定器は第２中性子パルスによる地層の
   照射に続く、地層の核との中性子の相互作用の表
   示に応答する装置。 ２０ 特許請求の範囲の第１９項に記載の装置に
   おいて、中性子特性測定器は地層の核との熱中性
   子捕獲相互作用の表示に応答し、測定された中性
   子特性は地層の熱中性子捕獲特性である装置。 ２１ 特許請求の範囲の第１８〜２０項のいずれ
   かに記載の装置において、ゲート装置は第１時間
   の発生時刻を制御するために、第１中性子パルス
   の発生時刻に関連する制御信号に応答する第１可
   変ゲート装置を含み、制御器は選択された中性子
   特性の測定された値の関数として第１ゲート制御
   信号を発生するための装置を含む装置。 ２２ 特許請求の範囲の第２１項に記載の装置に
   おいて、選択された中性子特性は地層の熱中性子
   崩壊時間であり、第１中性子パルスの終止後の崩
   壊時間の少なくとも１つの測定された値において
   第１時間を開始させるように、かつ崩壊時間の開
   始に続くその崩壊時間の少なくとも２つの測定さ
   れた値において第１時間を終了させるように第１
   ゲート制御信号が発生される装置。 ２３ 特許請求の範囲の第１８〜２２項のうちの
   いずれかに記載の装置において、制御器は中性子
   特性の測定された値の関数として第１中性子パル
   スの発生時刻を制御するための制御信号を発生す
   る装置を含む装置。 ２４ 特許請求の範囲の第１８〜２３項のうちい
   ずれかに記載の装置において、中性子特性制御器
   は第２中性子パルスの後の中性子パルスに続く第
   ２時間中に検出器により発生される信号に応答
   し、かつ第２時間の発生時刻を制御するために後
   の中性子パルス発生時刻に関連する制御信号に応
   答する第２可変ゲート装置を含み、制御器は選択
   された中性子特性の測定された値の関数として第
   ２ゲート制御信号を発生するための装置を含む装
   置。 ２５ 特許請求の範囲の第１８〜２４項のうちの
   いずれかに記載の装置において、選択された中性
   子特性の測定された値の表示と、検出されたガン
   マ線エネルギースペクトルの解析された部分の表
   示とを、地表からのその地層の深さの関数として
   記録するための装置を更に有する装置。 ２６ 特許請求の範囲の第１８〜２５項のうちの
   いずれかに記載の装置において、検出されたガン
   マ線エネルギースペクトルの解析された部分を、
   照射された地層を構成するものと主として仮定さ
   れる成分の重みづけられたスペクトルで構成され
   た複合エネルギースペクトルと比較して、検出さ
   れたガンマ線エネルギースペクトルの解析された
   部分にほとんど一致する複合スペクトルを発生す
   る仮定された成分の割合を決定するための装置を
   更に有する装置。 ２７ 特許請求の範囲の第１８〜２６項のうちの
   いずれかに記載の装置において、引き続く各時間
   間隔の間に照射器により複数の前記中性子パルス
   が発生され、較正信号を発生して、それらの信号
   を各時間間隔内の所定の時間中に解析器へ加える
   ための装置を更に有する装置。 ２８ 特許請求の範囲の第２７項に記載の装置に
   おいて、前記較正器は、既知エネルギーのガンマ
   線源と、前記較正ガンマ線に応じて検出器により
   発生される信号を、前記時間間隔のうちの１つお
   きの時間間隔内の所定時間中に前記解析器へ加え
   るための装置と、小振幅の第１較正信号列と大振
   幅の第２較正信号列とを発生し、かつ連続する時
   間間隔の残りの時間間隔の所定の時間中に前記解
   析器へ前記第１信号列と前記第２信号列を交互に
   加えるための装置と、前記第１と第２の較正信号
   列のチヤンネル場所比を形成するための装置と、
   チヤンネル場所比を前記小振幅と大振幅の振幅比
   との間の差に関連する制御信号を発生するための
   装置と、前記比に応じて解折器内のどのような誤
   差も補正する装置とを具え、前記振幅比はほぼ一
   定である装置。