NO854892L - Fremgangsmaate og anordning for bestemmelse av poroesiteten i jordformasjoner i naerheten av et broenn-borehull. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører radio-logisk brønnloggingsfrem-gangsmåte for å undersøke karakteristika ved underjordisk formasjoner som gjennomløpes av et borehull. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen fremgangsmåte for å måle porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull ved hjelp av neutron brønnloggingsteknikk.

I søket etter flytende hydrokarboner under jordskorpen, er en av parameterene som må være kjent om jordformasjonen formasjonens porøsitet. Porøsiteten eller det fraksjonsmessige volum av fluidum fylt porerom tilstede i og rundt bergartmassen som omfatter jordformasjonen, behøves både til å evaluere formasjonens kommersielle produksjonspotens-iale, og også hjelpe til med fortolkning av andre logginger, slik som resistivitetslogginger og pulset neutronlogginger.

Flere teknikker er blitt utviklet i den kjente teknikk for å måle jord-formasjonsporøsitet i et borehullmiljø. En slik teknikk anvender en gammastrålekilde og en eller flere detektorer for å måle elektrontetthet i jordformasjonene ved mengden av gammastrålespredning. Ettersom bergartmassen er tettere enn porefluidum, fører dette til en måling hvorav man kan slutte porøsiteten for formasjonene. En annen teknikk anvender en akustisk sender og en eller flere akustiske mottakere. Hastigheten for lydtransmisjon gjennom formasjonen fra den akustiske senderen til mottakeren måles så. Ettersom bergart er tettere enn porefluidum, beveger lyden seg hurtigere -" i mindre porøs bergarter enn den gjør i fluidumfylte porerom i mer porøs jordformasjoner. Den målte lydhastigheten kan så relateres til formasjonens porøsitet.

En tredje kommersiell teknikk som er blitt anvendt i den kjente teknikk for å måle porøsiteten hos jordformasjoner anvender en neutronkilde og en hvilken som helst av flere typer av neutron eller gammastråledetek-torer, avhengig av energiområdene for neutronene som måles. P.g.a. at oppførselen og samvirkningene mellom neutronene med materie er ganske distinkte avhengig av deres energier, blir slike neutroner generelt delt i minst tre distinkte energiområder, hurtige, epitermisk og termisk. Rent generelt er hurtige neutroner de med energier rundt en Mev (med en størrelsesorden eller så). Epitermiske neutroner har energier rundt en ev. Termiske neutroner er i termisk likevekt med deres miljø og har energier rundt 0,025 ev. Neutronkildene som vanligvis anvendes vil alle utsende neutroner i det hurtige energiområdet. Avhengig av formasjons-bestanddeler inn i hvilke neutronene sendes, vil disse energier så bli dempet i forskjellige hastigheter ved samvirkningene med materien i formasjonen. Rent generelt er hydrogen hovedmidlet som er ansvarlig for å brente neutroner i en jordformasjon.

I formasjoner med høy porøsitet blir hurtige neutroner dempet prinsipalt både av uelastisk spredning med bergartbestanddelene og ved elastisk spredning med hydrogenet i porefluidumet. Epitermiske neutroner dempes av elastisk spredning med hydrogen. Uelastisk spredning påvirker ikke epitermiske neutroner ettersom deres energier er under de uelastiske reaksjonsterskelendringer. Til sist blir neutronene termalisert og absorbert av kjernen i formasjonsbestanddelene.

I formasjoner med lav porøsitet blir hurtige neutroner dempet hovedsaklig ved uelastisk spredning med bergartens bestanddeler. Epitermiske neutroner har imidlertid en langt mindre relativt dempningstverrsnitt ettersom der er meget porefluidum, og derfor hydrogen, tilstede. En vanlig neutronporøsitetsloggingsteknikk er en som anvender enten en neutron eller gammastråledetektor som er følsom for intensiteten av de termaliserte neutroner ved et punkt fjernt fra neutronkilden. Så, i en formasjon som inneholder en større mengde av hydrogen enn den som er tilstede i formasjoner med lav porøsitet, blir neutronfordelingen langt hurtigere bremset, og befinner seg i området av formasjonene nær kilden. Derfor vil tellehastighetene i fjerntliggende termisk neutronfølsomme detektorer plassert flere cm eller mer fra kilden bli undertrykket. I formasjoner av lavere porøsitet som inneholder lite hydrogen, er kildeneutronene i stand til å trenge gjennom videre. Derfor blir tellehastighetene i mer fjerntliggende detektor eller detektorene økt. Denne oppførsel kan direkte kvantifisers til en måling av porøsiteten ved godt etablerte prosedyrer. Kombinasjoner (f.eks. forhold) mellom tellehastigheter i to eller flere detektorer ved forskjellige avstander fra nøtron-kilden anvendes av og til for forbedrete resultater. I et slikt tilfelle blir forholdet mellom tellehastighetene for detektor i nær avstand og i fjern avstand observert til å øke ettersom porøsiteten øker. Måle- teknikken er således i alt vesentlig rommessig, basert på variasjoner i rommessig fordeling av neutronene.

Slike kommersielle fremgangsmåter som anvender termiske neutronmålinger har generelt ikke vist seg å være så nøyaktige som ønskelige p.g.a. diameter uregelmessigheter i borehullveggen, variasjon av egenskapende for forskjellige borehullfluida, den uregelmessige sementring som omgir foringen i et foret brønnhull, og egenskapene ved de forskjellige typer av stålforinger og formasjonslitologier som omgir borehullet. Ettersom eksempelvis klor har et høyt absorpsjonstverrsnitt for termiske neutroner, kan den termiske neutronfordelingen som omgir en kjent kilde og detektorparsonde påvirkes av klorinnholdet i borehullfluidumet. Likeledes kan litologisk egenskaper i jordformasjonene i nærheten av borehullet, slik som leirskifer eller borinnholdet i disse formasjoner, påvirke målingen av termiske neutronpopulasjoner. Videre er termiske neutronmålinger meget følsomme overfor formasjonsmassens type, dvs. hvorvidt formasjonsmassen er sann, kalkstein eller dolomitt.

Forbedrete fremgangsmåter og anordninger for slike målinger er blitt foreslått og som anvender epitermiske og/eller hurtige neutroner. Som beskrevet er disse mindre følsomme overfor formasjonslitologivirkninger, og påvirkes ikke av små konsentrasjoner av sterke termiske neutron-absorberere slik som klor eller bor. En kjent hurtig/epitermisk neutron-teknikk som ikke baserer seg på rent rommessige konsepter er beskrevet i US-patent nr. 4.134.001. Slik som det er omtalt i nærmere detalj der, anvender fremgangsmåten og anordningen er forholdsmåling av hurtig/- epitermisk neutronflux i to detektorer som er omtrentlig likt adskilt fra en hurtig neutronkilde. (Forskjellene i detektor-kildeavstander antas å bli kompensert slik som ved veining av forholdet.) Pørøsitet bestemmes så som en funksjon av endringer i formen av det totale neutronspektrum mellom hurtige og epitermiske energier. ("Spektrum", i denne publika-sjon, refererer til hovedforskjellene i tellehastighet mellom hurtige og epitermiske neutroner. Bestemte spektra for de hurtige og de epitermiske neutroner blir ikke i seg selv anvendt eller tatt).

Selv om slike teknikker som beskrevet ovenfor er effektive, vil det være en bestemt fordel og forbedring hvis et betydelig dynamisk område kunne realiseres enn det som gis av disse kjente teknikker alene. Følgelig er der fortsatt behov for forbedret fremgangsmåte samt apparatur til måling av formasjonsporøsitet under anvendelse av neutronmålingsteknikker. Fortrinnsvis vil slike fremgangsmåter og apparatur medføre kryssplotting med andre uavhengige porøsitetsmålinger (f.eks. lyd, tetthet eller andre neutron).

Den foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller de ovennevnte behov og formål med en forbedret fremgangsmåte under anvendelse av dobbelt avstands hurtig/epitermisk neutronmålinger for bestemmelse av porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull. Dvs. en kombinasjon av de to virkningene omtalt ovenfor anvendes: virkningen av endringer i tellehastigheter ved ulike avstander kombineres med virkningen av endringer i formen av neutronspektrumet mellom hurtige og epitermiske energier. Resultatet av denne kombinasjon er en porøsitetsmåling med et større dynamisk område enn den eller annen effekt alene.

For det første blir jordformasjonene i nærheten av brønn-borehullet bestrålt med en kilde som har hurtige neutroner. En slik kilde kan være en kjemisk kilde (f.eks. en AmBe-kilde) eller en neutrongenerator av typen 14 Mev deuterium-tritium akslerator. Den hurtige neutronpopulasjonen blir så detektert ved en første avstand fra neutronkilden i borehullet, og signaler som er representative for den detekterte hurtige neutronpopulasjonen genereres. Disse signaler kan ta form av en måling av hurtig neutronflux, eller en måling av uelastisk spredning av gammastråler, som er direkte relatert til den hurtige neutronintensiteten. Den epitermiske neutronpopulasjonen blir også detektert, i en andre avstand fra neutronkilden i borehullet, og signaler som er representative for den detekterte epitermiske neutronpopulasjonen blir likeledes generert. Den andre distansen er forskjellig fra den første. (I den foretrukne utførel-sesform er den andre avstanden størst.)

Dernest blir de signaler som er representative for hurtig og epitermisk neutronpopulasjon kombinert til å utlede et målesignal som er funksjonelt relatert til porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av borehullet. I den foretrukne utførelsesform kombineres de ved å ta forholdet mellom målingen av hurtig neutronpopulasjon og målingen av epitermisk neutron populasjon. Det resulterende forhold påvirkes av, og tar fordel av både den spektral porøsitetsfølsomhetsvirkning og den rommessige porøsitets-følsomhetsvirkning.

Det er derfor et trekk ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte til bestemmelse av porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull, hvor porøsiten bestemmes under anvendelse av neutronloggingsteknikk, hvor jordformasjonene i nærheten av borehullet bestråles med en kilde som har hurtige neutroner, hvor den resulterende hurtige neutronpopulasjon detekteres i borehullet i en første avstand fra neutronkilden, hvor signaler genereres som er representative for den detekterte hurtige neutronpopulasjon ved denne første avstand, hvor den epitermiske neutronpopulasjon detekteres i borehullet ved en andre avstand fra neutronkilden, idet den andre avstanden er forskjellig fra den første, hvor signal genereres som er representative for den detekterte epitermiske neutronpopulasjon ved denne andre avstand, hvor disse signaler som er representative for hurtig og epitermisk neutronpopulasjon kombineres til å utlede et målesignal som er funksjonelt relatert til porøsiteten i de hosliggende jordformasjoner, og å gjennomføre de ovennevnte trekk og hensikter ved en ukomplisert, allsidig, nøyaktig, rimelig og pålitelig fremgangsmåte som lett er egnet til anvendelse i de mest omfattende jordformasjonsporøsitetsmålingsanvendelser.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen "vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, de vedlagte tegninger, og de vedheftede krav.

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon som viser et brønn-loggingssystem

ifølge prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er en skjematisk illustrasjon av et brønn-loggingssystem tilsvarende det i fig. 1, men som har to epitermiske neutrondetektorer og en hurtigneutrondetektor, hvor hurtigneutron-detektoren og en av de epitermisk neutrondetektorene er likt adskilt fra neutronkilden og ligger på motsatte sider av neutronkilden. Fig. 3 er et grafisk forhold som viser den forbedrede porøsitetsfølsom-heten som gis ved dobbeltavstands hurtig/epitermisk forholds-målingen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning til tegningene, vil den nye og forbedrete fremgangsmåte samt den tilhørende anordning til bestemmelse av porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull nå bli beskrevet. Fig. 1 viser nå en forenklet skjematisk funksjonsmessig fremstilling av en brønn-loggingsanordning 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Et brønn-borehull 11 som gjennomtrenger flere jordformasjoner er foret med en foring 12 av stål og fylt med et brønn-fluidum 14. Stålforingen 12 kan semen-teres på plass ved hjelp av sementlag 13, som også tjener til å hindre fluidumskommunikasjon mellom hosliggende produserende formasjoner i jorden. Brønn-borehullet 11 kan også være uten foring og fylt med borefluidum.

Partiet av loggingssystemet 10 som befinner seg nede i hullet vil sees å være i grunntrekk sammensatt av et langstrakt, fluidumstett, hult kroppsorgan eller sonde 15 som er dimensjonert for passasje gjennom foringen 12, og under loggingsoperasjonen føres i langsgående retning gjennom denne. Overflateinstrumentering, hvis funksjon skal bli omtalt nærmere senere, er vist for behandling og registrering av elektriske målinger tilveiebragt av sonden 15.

En brønn-loggingskabel 18 passerer over et løpehjul 17 og understøtter sonden 15 i borehullet 11. Kabelen 16 tilveiebringer også en kommunika-sjonsvei for elektriske signaler til og fra overflateutstyret og sonden 15. Brønn-loggingskabelen 16 kan være av konvensjonell armert kabelkon-struksjon og kan ha en eller flere elektriske ledere for å sende slike signaler mellom sonden 15 og overflateinstrumenteringsapparaturen.

Idet det påny vises til fig. 1, inneholder sonden 15, ved sin nedre ende, en neutronkilde 18. Denne neutronkilden kan omfatte en typisk kontinuerlig kjemisk neutronkilde, slik som aktinium-berylium, californium 252, eller americium-berylium. Alternativt kan en neutronkilde av typen 14 Mev deuterium-tritium akslerator, som frembringer hovedsaklig mono-energetisk 14 Mev neutroner, anvendes, slik som i en kontinuerlig eller pulset operasjonsmodus, hvis ønskelig, ifølge den foreliggende oppfinnelses ideer.

Strålingsdetektoren 20 er tilveiebragt i sonden 15 som befinner seg i borehullet og er adskilt fra neutronkilden 18 ved hjelp av neutron-skjermingsmateriale 32. Neutronskjermingsmaterialet 32 kan være et hvilket som helst materiale som tjener til effektivt å bremse og/eller spre kildeneutronene, hvorved detektoren 20 dermed skjermes fra direkte neutronbestrålning fra neutronkilden 18. Et hvilket som helst passende høyt hydrogeninnholdig materiale, slik som eksempelvis parafin eller hydrokarbon polymer plast, kan anvendes for dette formål. Det er også mulig å anvende som et skjermingsmateriale stål, tungsten eller andre virkningsfulle neutronspredere med høy tetthet. Hele loggingsinstru-mentet, hvis ønskelig, kan desentraliseres i borehullet under anvendelse av den teknologi som er vanlig innenfor fagfeltet.

Detektoren er en hurtig neutrondetektor som er knyttet til en forsterker 23, som i sin tur er forbundet med en inngang på en blander/forsterker krets 25. Sammen tilveiebringer de hurtig-neutron tellehastigheten for kilde/detektoravstanden for detektoren 20. (Skulle en detektor også være følsom for høyenergi gammastrålning frembragt ved fangningen og/eller den uelastiske spredning i de hosliggende jordformasjoner av neutroner fra neutronkilden, kan disse diskrimeneres ut av kretsen i forsterkeren 23. Dvs. at pulsformkarakteristika ' for gammastrålesamvirkninger

frembragt ved slike reaksjoner kan skilles ut fra pulsformkarakteristika i en slik detektor som tilveiebringes ved samvirket av hurtige neutroner med detektormaterialet) I en alternativ utformning, hvis detektoren 20 er en gammaavfølende detektor, kan den så fortrinnsvis detektere uelastisk gammastråler (som er direkte relatert til den hurtige neutronpopulasjonen) ved å anvende en pulset 14 Mev neutronkilde og detektere under den første delen av neutronstøpet forut for fangningsinerterferens, slik det er kjent innenfor teknikken. Detektoren 20 tilveiebringer således elektriske pulssignaler som er representative for antallet av de hurtige neutroner som er tilstede på dens sted, enten ved detektering av de hurtige neutroner direkete, eller ved å måle de resulterende uelastiske gammastråler. Disse elektriske signaler, multiplekset ved hjelp av kretsen 25 sendes så via ledere i kabelen 16 til en demultiplekserkrets 26

på overflaten. Utgangssignalene fra demultiplekserkretsen 26 omfatter signaler som er representative for de hurtige neutroner i nærheten av detektoren 20. Hurtig-neutronsignalene kan så tilføres en av et flertall pulstellere (idet to tellere 27 og 28 er vist).

En andre strålningsdetektor 40 er også tilveiebragt i sonden 15. Detektoren 40 er en epitermisk neutrondetektor plassert i en forskjellig (fortrinnsvis større) avstand (kilde/detektoravstand) fra kilden 18 enn detektoren 20. Detektoren kan eksempelvis omfatte en trykksatt He<3>detektor som er følsom for neutroner i det epitermiske energiområdet fra ca. 0,178 ev til ca. 1,46 ev. Dette står i kontrast til hurtig-neutrondetektoren 20 som er hovedsaklig følsom for hurtige neutroner med energier i området fra grovt 0,2 Mev til 12 Mev (eller alternativt, for uelastiske gammastråler). Således tilveiebringer de to detektorene 20 og 40 signaler fra to meget forskjellige energibånd eller vinduer i hvilke de korresponderende neutronpopulasjonsenergispektra kan observeres av brønn-loggingssonden 15 som befinner seg i borehullet.

Den epitermiske neutrondetektoren 40 kan innleires i et lag av hydrogent materiale 41 og omgis av et relativt tynt (f.eks. 0,0504 cm) lag av termisk-neutronabsorberende materiale 42, slik som kadmium eller lignende. Detektoren 40 er således skjermet fra samvirket mellom termaliserte neutroner som skyldes virkningen av kadmiumlaget 42 som, med en uhyre stort termisk neutronfagningstverrsnitt, effektivt absor-berer samtlige eller praktisk talt samtlige termiske neutroner i nærheten av detektoren 40, før disse neutroner kan støte mot og samvirke med detektoren 40.

Utgangssignaler fra den epitermisk neutrondetektoren 40 tilføres via en forsterker 43 til en annen inngang hos blanderforsterkerdelen i kretsen 25. Etter transmisjon til overflaten, kan signalene fra de to detektorene så diskrimineres fra hverandre ved eksempelvis demultipleksing i kretsen

26 på en måte som er kjent innenfor teknikken.

Slik det vil ble beskrevet nærmere nedenfor, har man funnet at forholdet mellom tellingene fra de to detektorene vil gi et særlig godt funksjonelt forhold som indikerer porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av sonden som befinner seg i borehullet. Tellerene 27 og 28 velges derfor til å gi separate tellinger av antallet av hurtige neutroner (eller uelastiske gammastråler) som er tilstede og antallet av epitermiske neutroner som er tilstede i nærheten av detektoren 20. I den foretrukne utførelses-form blir disse separte tellinger så innmatet til en digital forholdskrets 49 som utvikler dette funksjonelle forhold ved å danne forholdet mellom tellehastighetene ved de to energier. I tillegg, i den foretrukne utførelsesform, kalibrerer kretsen 49 dette forholdssignal i følge et passende forutbestemt funksjonelt forhold (som eksperimentelt bestemmes ved kjente teknikker) til å utlede et porøsitetssignal som er kvantitativt representativt for porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av borehullet.

Utgangssignalet fra kretsen 49 tilføres så en dataregistrator 50 som kan være av den typiske remsediagram eller filmregistratortypen som anvendes ved brønn-logging. Registratoren 50 tilveiebringer en utmatningsopp-tegning av forholdssignalet på et registreringsmedium 51 som en funksjon av borehullets dybde. Dybdeinformasjonen oppnås, på en konvensjonell måte som er kjent innenfor teknikken, ved mekanisk eller elektrisk å kople registratoren 50 til løpehjulet 17, som angitt ved den stiplede linjen 53 i fig. 1.

Idet det nå vises til fig. 2, er der vist en andre utførelsesform 60 over et brønn-loggingssystem ifølge den foreliggende oppfinnelses ideer.

Slik som i fig. 1 viser utførelsesformen i fig. 2 et brønn-borehull 61 som trenger gjennom forskjellige jordformasjoner. Borehullet 61 er foret med en stålforing 62 og omgitt av et sementhylster 63. Det forete brønn-borehullet er også fylt med et brønn-fluidum 64. Slik som i fig. 1 kan borehullet også være uforet og fylt med et borefluidum. Sonden 65 som befinner seg i borehullet er vist opphengt i borehullet 62 fra en brønn-loggingskabel 66 som passerer over et løpehjul 67 på en måte lik den som er vist med hensyn til utførelsesformen 10 i fig. 1. En desentralisator kan også anvendes til å tvinge loggingsverktøyet mot siden av borehullet.

Selv om utførelsesformen i fig. 2 er tilsvarende den i fig. 1, lokaliserer utførelsesformen i fig. 2 hurtig-neutron detektoren 71 på en side av neutronkilden 72, mens et par av epitermisk-neutrondetektorer 74 og 75 er plassert på den motsatte siden. I den foretrukne utførelsesform er detektoren 71, henholdsvis detektorene 74 og 75 skjermet fra neutronkilden 72 ved hjelp av neutronskjermene 77 og 78. Dessuten er detektoren 71 plassert med den samme kilde/detektoravstand som detektoren 74, mens avstanden fra detektoren 75 er større. Detektoren 71 er ellers lik detektoren 20, detektorene 74 og 75 lik detektoren 40, skjermene 77 og 78 lik skjermen 32, og kilde 72 lik kilden 18.

Likeledes er detektorene 71, 74 og 75 knyttet til respektive forsterkere 81, 84 og 85 som i sin tur er koplet til en blander/forsterker krets 87. De elektriske utgangssignaler fra blander/forsterkerkretsen 87 ledes til overflaten via brønn-loggingskabelen 66 og tilføres en demultipleksings-krets 91 som tjener til å separere signalene i det fra hver av detektorene 71, 74 og 75 som befinner seg i borehullet. De respektive signaler tilføres tellerkretsene 93, 94 og 95 og utgangssignalene fra tellerne kan så pulses eller synkroniseres inn i en digital forholdskrets 96 på den måte som er omtalt tidligere med hensyn til kretsen 49. I det foreliggende tilfellet (utførelsesform 60), kan flere forhold så tilveiebringes: et dobbelt-avstands hurtig/epitermisk forhold, et "konvensjonelt" hurtig/epitermisk forhold, og et konvensjonelt dobbelt-avstandsepitermisk forhold. Det er selvfølgelig også tilgjengelig en hurtig-neutron tellehastighetsmåling og en eller to epitermisk-neutron tellehastighetsmålinger.

Forholdssignalets eller signalenes utmatriing fra forholdskretsen eller kretsene 96 tilføres en registrator 97 som igjen registrer denne informa-sjon som en funksjon av borehulldybdene, på et utgangsregistrerings-medium 98. Som tidligere er registratoren 97 elektrisk eller mekanisk koplet til løpehjulet 67 for å gi slik dybdeinformasjon.

Selv om det ikke er vist i fig. 1 og 2, vil det forstås av fagfolk at konvensjonelle elektriske krafttilførsler er passende plassert, eksempelvis på overflaten for å tilføre driftsspenninger og effekt til kretskompon-entene i sondene 15 og 65 som befinner seg i borehullet, på en måte som er kjent innenfor teknikken.

De følgende Monte Carlo beregninger, foretatt med program SAM-CE, illustrerer det totale oppfinnelseskonseptet. En punkt AmBe neutronkilde 11

ble simulert i uendelig homogene kalkstensformasjoner med forskjellige porøsiteten Både hurtig (0,2 - 12,0 Mev) og epitermisk (0,178 - 1,46 eV) neutronfluxer ble kalkulert i sfæriske skall ved forskjellige avstander (r) fra kilden. Tabell I (nedenfor) viser et "konvensjonelt" hurtig/epitermisk fluxforhold, Rp/E>nvor nver ^ux D^e beregnet i et 30 cm < r < 50 cm sfærisk skall i <J) = 3% og 0 = 36% kalkstensformasjoner. Et konvensjonelt dobbelt-avstands epitermiske forhold, Rg, er også vist, hvor Rg er forholdet mellom den epitermiske flux i den 30-50 cm radiusringen og den i 50-100 cm ringen. Det tredje forholdet,<R>f(SS)/E(LS)»er f°r"holdet mellom den hurtige flux i 30-50 cm ringen og den epitermiske flux i 50-100 cm ringen. Dette siste forhold, og diagrammet for disse tre forhold vises i fig. 3, som klart illustrerer den meget betydelige forbedring som tilveiebringes ved den foreliggende oppfinnelse, hvor dobbelt-avstands hurtig/epitermisk forholdet har en langt større følsomhet enn det ene eller det andre av de konvensjonelle forhold.

Tabell I omfatter også en sammenstilling av aR/R, for hvert av disse forhold, mellom de to forskjellige porøsitetsformasjoner.' aR/R indikerer det dynamiske området for hver måletype.

Som man vil se, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse derfor tallrike fordeler. Den tilveiebringer en forbedret neutronloggingsfrem-gangsmåte (og tilhørende anordning) for å bestemme porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et borehull. Den er allsidig, og mer eller mindre uavhengig av mange av de forstyrrelser som påvirker typiske tidligere kjente dobbelt-avstands, dobbelt detektorsystemer. Eksempelvis ble i mange slike systemer detektorene valgt til å være like av to hovedgrupper: (1) for å redusere følsomheten av det observerte forhold overfor forskjeller i termisk-neutron fagningseffekter i formasjonen og borehullet, og (2) å redusere borehulleffektene generelt. I den foreliggende oppfinnelse vil verken hurtig-neutronavfølingsdetektoren eller den epitermiske detektoren bli påvirket av den første av disse begrensninger, fordi ingen av detektorene er følsomme for termiske neutroner eller fanger gammastrålning. Den andre begrensninger kan kontrolleres ved å kompensere en hvilken som helst borehullindusert følsomhet i forholdet ved å anvende en forutbestemt skyvelære basert justering, slik det vanligvis gjøres med andre neutronloggingsanordninger.

Ennu ytterligere fordeler realiseres med utførelsesformen 60 ifølge oppfinnelsen, vist i fig. 2. Ved å ha en epitermisk detektor plassert i en forskjellig avstand, blir et utvalg av neutronporøsitetsmålinger gjort mulige:

(1) en dobbelt-avstands hurtig/epitermisk måling,

(2) en "konvensjonell" hurtig/epitermisk måling,

(3) en konvensjonell dobbelt-avstands epitermisk forholdsmåling,

(4) en hurtig-neutron tellehastighetsmåling, og

(5) en (eller to) epitermisk neutron tellehastighetsmåling(er).

Disse kan så kombineres, etter ønske, i forskjellige lito-porøsitets kryssplottinger, ettersom hver vil ordinært forventes å ha forskjellige litologiske effekter.

Selv om fremgangsmåtene og formen av apparatur som her beskrevet danner foretrukne utførelsesformer av denne oppfinnelse, skal det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse nøyaktige fremgangsmåter og anordningsformer, og at endringer kan foretas deri uten å avvike fra oppfinnelsens omfang.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å bestemme porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull, karakterisert ved : a) å bestråle jordformasjonene i nærheten av brønn-borehullet med en kilde som har hurtige neutroner, b) å detektere hurtig-neutron populasjonen ved en første avstand fra neutronkilden i borehullet og å generere signaler som representerer denne, c) å detektere den epitermisk-neutronpopulasjonen ved en andre avstand fra neutronkilden i borehullet og generere signaler som er representative for denne, idet den andre avstanden er forskjellig fra den første avstanden, og d) å kombinere signaler som er representative for nevnte hurtig- og epitermisk elektronpopulasjon til å utlede et målesignal som er funksjonelt relatert til porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av borehullet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den andre avstanden er større enn den første avstanden.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte kombinerende trinn utføres ved å danne et forhold mellom signaler som er representative for hurtig-neutron og epitermisk° -neutron.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved ytterligere å omfatte trinnet med å kalibrere forholdssignalet i forhold til et forutbestemt funksjonelt forhold til å utlede et porøsitetssignal som kvantitativt representerer porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av borehullet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte trinn med bestrålning av jordformasjonene i nærheten av borehullet utføres med en kontinuerlig neutronkilde av kjemisk type.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte trinn med å bestråle jordformasjonene i nærheten av brønn-borehullet utføres med en neutronkilde av typen deuterium-tritium akslerator.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at hurtig-neutron avfølingsdetektorene er en gammastråledetektor, og at aksleratorneutronkilden pulses og gammastråledetektoren styres til å måle uelastiske gammastråler under den tidlige del av neutronpulsen, idet de uelastiske gammastråler er direkte relatert til hurtig-neutron populasjonen.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved å detektere epitermisk-neutron populasjonen ved en tredje avstand fra neutronkilden i borehullet og generere signaler som er representative for denne, idet den tredje avstanden er lik den første avstanden.

9. Fremgangsmåte som angitt ikrav8, karakterisert ved : a) å kombinere signalene som er representative for epitermisk-neutron populasjonen fra målingene ved den tredje avstanden med minst et av signalene som er representative for hurtig og epitermisk neutronpopulasjon fra de første og andre avstander til å utlede et andre målesignaler som er funksjonelt relatert til porøsiteten hos jordformasjonen i nærheten av borehullet, og b) å kombinere nevnte målesignaler til å utlede en indikasjon av litologien for jordformasjonene i nærheten av brønn-borehullet.

10. Fremgangsmåte for å bestemme porøsiteten i jordformasjoner i nærheten av et brønn-borehull, karakterisert ved : a) å bestråle jordformasjonene i nærheten av brønn-borehullet med en kontinuerlig hurtig-neutronkilde av kjemisk type, b) å detektere hurtig-neutron populasjonen ved en første avstand fra neutronkilden i borehullet og generere signaler som er representative for denne, c) å detektere epitermisk-neutron populasjonen ved den andre avstand fra neutronkilden i borehullet og generere signaler som er representative for denne, idet den andre avstanden er større enn den første avstanden, d) å danne et forhold mellom signalene som representerer hurtig- og epitermisk-neutron populasjonene til å utlede et målesignal som er funksjonelt relatert til porøsiteten i jordformasjonen i nærheten av borehullet, og e) å kalibrere forholdssignalet ifølge et forutbestemt funksjonelt forhold til å utlede et porøsitetssignal som kvantitativt representerer porøsiteten i jordformasjonene i nærheten av borehullet.