NL8003644A - Stelsel voor het onderzoeken van de omgeving van een boorput met neutronen. - Google Patents

Description

h

Stelsel voor het onderzoeken van de omgeving van een boorput met neutronen.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het onderzoeken van de om-geving van een boorput met neutronen en in het bijzonder op middelen voor het besturen van de neutronenopbrengst van een neutronengeneratorbuis die in het stelsel wordt 5 toegepast.

In de laatste jaren is het onderzoeken van de omgeving van een boorput met pulsgevijs gedoseerde neutronen een commercieel van belang zijnde onderzoektechniek geworden. Neutronen-puls-technieken ïijn gebruikt voor het meten van de levensduur van 10 thermische neutronen of de vervaltijd van thermische neutronen van bodemformaties in de nabijheid van een voor een put geslagen boorgat, voor het uitvoeren van activeringsanalyses van elementaire bestanddelen van bodemformaties in de buurt van het boorgat, voor het uitvoeren van metingen van de poreusheid van de bodemformaties 15 in de nabijheid van het boorgat en voor het uitvoeren van inelas- tische neutronenverstrooiingsmetingen voor snelle neutronen. In elk van deze boorgatonderzoektechnieken is de voor het opwekken van neutronenpulsen voor de fysische metingen gebezigde pulsvormig bedreven neutronenbron typerend geweest een bron van het type met 20 een geëvacueerde buis waarin deuterium en tritium worden versneld. Andere technieken zoals die die in het Amerikaanse octrooischrift 3.9^0.611 zijn beschreven, vergen een signaalvorm die verschilt van die van blokgolven voor de pulsen die door een neutronengeneratorbuis moeten worden geleverd. Het stelsel volgens de uitvinding kan 25 dergelijke andere signaalvormen naar wens leveren.

Dergelijke neutronenbronnen in een afgedichte of geëvacueerde buis bestaan in het algemeen uit een ballon van glas, metaal of een ander voor inkapseling in vacuum geschikt materiaal, bijvoorbeeld keramiek, welke ballon de elementen van de neutronen- 800 3 6 44 2 generatorbuis bevat, Deze elementen zijn in het algemeen een tref-plaat die elektrisch is geïsoleerd en zich bevindt op een hoge spanningspotentiaal, een ionenbron voor ionen die kunnen worden versneld naar de trefplaat door de hoge spanningspotentiaal daarvan, 5 en een drukregelaar of bijvulelement dat kan worden gebruikt voor het stabiliseren of besturen van de maat van de gasdruk in de geëvacueerde ballon. Gasdrukken van ongeveer 1 Pa zijn typerend voor de werking van deze soort buizen.

De bijvul- of drukregelaar van neutronengenerator-10 buizen bestaat in het algemeen uit een verwarmingselement dat is omgeven door een oppervlak dat gasmoleculen van het gas waarmee de geëvacueerde ballon is gevuld, kan absorberen of afgeven als functie van zijn temperatuur, De mate waarin een dergelijk oppervlak gasmoleculen kan afgeven of absorberen in de buisballon, wordt bestuurd 15 door de temperatuur van een daarmee verbonden verwarmingselement.

Bij verhoging van de temperatuur van het verwarmingselement wordt het met het omgevende gas geïmpregneerde oppervlak aangemoedigd door thermische emissie geabsorbeerde gasmoleculen los te laten. Bij afkoeling van het verwarmingselement worden de daarmee samenwerkende 20 omgevende oppervlakken aangemoedigd gasmoleculen te absorberen uit de atmosfeer binnen in de geëvacueerde buisballon. De hoeveelheid gas die aanwezig is in de ballon bestuurt de hoeveelheid gas die aanwezig is in de ionenbron en daarmee de geschiktheid van de ionenbron positief geladen ionen van het gas voor versnelling naar het 25 trefplaatmateriaal te leveren.

In een typerende toepassing van de neutronengene-ratorbuis kan het gas dat aanwezig is in de geëvacueerde ballon, hetzij deuterium of een mengsel van deuterium en tritium zijn. Het trefplaatmateriaal is met tritium geïmpregneerd. Wanneer dus deute-30 riumionen worden gevormd in de ionenbron en naar de trefplaat worden versneld door de hoge spanningspotentiaal daarvan, wordt de elektrostatische Coulomb afstoting tussen de ionen die worden versneld, en de kernen van de tritium-atomen overwonnen en vindt kernfusie plaats. Dit levert op het onstabiele isotopp helium 5 dat onmiddel-35 lijk uiteenvalt door het uitzenden van een mono-energetisch neutron 800 3 6 44 * ± 3 met een energie van ongeveer 1U MeV dat voor dit verval kenmerkend is.

Een probleem dat is verbonden met het gebruik van dergelijke neutronengeneratorbuizen bij het onderzoek van boor-5 gaten, is dat de opbrengst van de neutronengenerator afneemt als functie van de tijd naar mate het tritium in het trefplaatmateriaal effectief wordt opgebruikt door de kernreacties en door het verhitten van de trefplaat. Ook kunnen variaties in de voeding voor de hoge spanning, variaties in de stroom door het bijvulelement en 10 de geschiktheid tot emissie van de ionenbron oorzaak zijn van variaties in de neutronenopbrengst.

Voor de meeste boorgat-onderzoekingen is het zeer gewenst dat gedurende een bepaalde onderzoek-run de gemiddelde neutronenopbrengst van de buis constant blijft en tevens zo groot 15 mogelijk. Een grote opbrengst is wenselijk om de nucleaire wisselwerkingen te bevorderen waarvan de meting wordt nagestreefd door de gebruikte onderzoektechniek. Een constante neutronenopbrengst is wenselijk voor het bevorderen van consistente metingen en voor het vermijden van systematische fouten.

20 De gemiddelde neutronenopbrengst van een neutro- nengeneratorbuis is een functie van de gemiddelde trefplaatstroom van de buis. De trefplaatstroom op zijn beurt is een functie van de hoge spanning aan de trefplaat, de spanning in de ionenbron en de stroomsterkte door het verwarmingselement voor het bijvullen. In het 25 stelsel dat hier wordt beschreven bevindt de hoge spanningspoten-tiaal aan de trefplaat zich op een vaste waarde. De ionenbronspan-ning wordt gevarieerd op een vooraf geprogrammeerde wijze om zo neutronenpulsen of andere vormen van neutronenstoten op te leveren.

Door de stroom door het verwarmingselement te variëren en daarmee 30 de temperatuur van het verwarmingselement wordt de gemiddelde neutronenopbrengst van de buis bestuurd. In een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt de trefplaatbundelstroom gemeten, omgezet in een spanningssignaal en vergeleken met een tevoren geprogrammeerde referentiespanning-stuurfunctie. Een foutspanning die uit deze ver-35 gelijking voortkomt, wordt gebruikt voor het besturen van de stroom 80 0 3 6 44 h door het verwarmingselement op een zodanige wijze dat deze stroom automatisch wordt ingesteld op het handhaven van een constante waarde van de gemiddelde trefplaatbundelstroom, overeenkomend met de referentiespanning. Een schakeling voor het ten uitvoer brengen 5 van deze gang van zaken is aanwezig welke schakeling kan worden omschreven als een seriestuurketen voor de stroom door het verwarmingselement. Een dergelijke schakeling kan worden gebruikt voor het variëren van de stroom door het verwarmingselement of zelfs deze stroom geheel uitschakelen. De uitvoeringsvormen van de scha-10 keling volgens de uitvinding leveren voordelen op ten opzichte van bekende stuurketens voor het besturen van neutronengeneratorbuizen doordat een betere regeling van de stroom door het verwarmingselement wordt bewerkstelligd en hiervoor een betrekkelijk eenvoudige schakeling met gebruikmaking van weinig onderdelen nodig is. Deze 15 regelketen voor de stroom door het verwarmingselement verbruikt bovendien minder energie dan de bekende regelketens en kan werken bij een temperatuur tot aan 200° C. Nog een kenmerk van de bestu-ringsschakeling volgens de uitvinding is het op afstand kunnen in-of uit-schakelen van de neutronengeneratorbuis. Een ander kenmerk 20 van de uitvinding is dat de neutronenpulsbreedte en de herhalings-frequentie van de neutronenpulsen dynamisch kan worden gevarieerd of dat dynamisch variërende neutronenopbrengst-signaalvormen kunnen worden verkregen onder handhaving van de besturing van de gemiddelde neutronenopbrengst van de generatorbuis.

25 De uitvinding wordt hierna toegelicht in een beschrijving van een voorkeursuitvoering van het stelsel, welke beschrijving verwijst naar een tekening,

Fig. 1 geeft in een schets een stelsel voor het onderzoeken van de omgeving van een boorgat volgens de uitvinding.

30 Fig. 2 toont een schakelschema dat een program meerbaar digitaal besturingsstelsel volgens de uitvinding voorstelt.

Fig. 3 is een voorstelling van verschillende vormen van de neutronenopbrengst-stoten van een neutronengeneratorbuis die wordt bestuurd in overeenstemming met de beginselen van de 35 uitvinding als functie van de tijd.

800 3 6 44 5

In fig. 1 is in een schets een voorstelling gegeven van een stelsel voor onderzoek van de omgeving van een boorput waarin de beginselen van de uitvinding zijn belichaamd. Een boorgat 11 is bekleed met een stalen mantel 12 en gevuld met een boorgat-5 spoeling 15. De stalen mantel 12 wordt op zijn plaats gehouden door middel van een cementlaag 13 en zorgt voor een doeltreffende afdichting van de bodemformaties 1¾ zodat deze niet met het boorgat 11 in verbinding staan behalve op die plaatsen waar de stalen mantel en de laag cement openingen hebben voor de produktie van olie. Een 10 voor de spoeling dichte sonde 16 met een hol lichaam is in het boorgat 11 opgehangen door middel van een boorgatonderzoekingskabel 17 van de gebruikelijke gewapende kabelsoort die aan de vakman bekend is. De onderzoekkabel 17 brengt elektrische signalen over tussen de sonde en apparatuur bovengronds in twee richtingen.

15 Bovengronds loopt de onderzoekingskabel 17 over een schijf 18 die elektrisch of mechanisch, zoals aangegeven met de stippellijn 2Q, is gekoppeld met een putonderzoekingsregistratie-inrichting 19· Deze koppeling maakt het mogelijk dat metingen die zijn uitgevoerd door middel van de sonde 16 in het boorgat, worden 20 geregistreerd als functie van de diepte ondergronds door middel van de registratie-inrichting 19· Signalen afkomstig uit de onderzoekingskabel 17 worden toegevoerd aan bovengrondse dataverwerkings-ketens 21 en aan een digitale besturingscomputer 30 die meetgegevens verwerken om informatie te verschaffen die wordt geleverd aan de 25 registratie-inrichting 19 voor vastlegging als een functie van de diepte in het gat ondergronds. Een voeding 22 die zich bovengronds bevindt, levert energie voor het laten werken van de ondergrondse apparatuur over geleiders in de kabel 17. De besturingscomputer 30 levert digitale besturingssignalen die hierna in bijzonderheden 30 zullen worden beschreven, en wel aan de sonde 16 ondergronds teneinde de gemiddelde neutronenopbrengst daarvan te besturen alsmede de vorm van de stoten waarin de neutronen worden uitgezonden, als functie van de tijd.

In de ondergrondse sonde 16 is apparatuur aanwe-35 zig voor het uitvoeren van pulsgewijze neutronenmetingen. Hoewel 800 36 44 6 dit niet blijkt uit de schets in fig. 1 zal worden aangenomen dat · geschikte voedingstoestellen in het ondergrondse instrument energie die afkomstig is uit de bovengrondse voeding 22, omzetten in de nodige bedrijfsspanningen voor de apparatuur in de ondergrondse 5 sonde 16. Stuurketens 23 die hierna nog in bijzonderheden worden beschreven, verschaffen besturingsfuncties voor een neutronengene-ratorbuis 27 en een hoogspanningsvoeding 28 die daarmee is verbonden en die zich verbinden aan het ondereind van de sonde. Neutronen-afschermingsmateriaal 29 dat kan bestaan uit afwisselende lagen 10 ijzer, paraffine, cadmium en boraten bevattende folies of dergelijke, is aanwezig voor het afschermen van de neutronengenerator 27 van het overige deel van de instrumentatie in de ondergrondse sonde 16.

Een gammastralingdetector in de vozen van een scin-tillatiekristal 2b van met thallium geactiveerd natriumjodide of 15 iets dergelijks, is optisch gekoppeld met een fotovermenigvuldiger-buis 25, Deze zorgt voor het detecteren van gammastraling die zijn oorsprong heeft in de bodemformaties in de nabijheid van het boorgat en het resultaat is van neutronenbombardement door de neutronengenerator 27. Zoals aan de vakman bekend is levert het invallen van 20 gammastraling op het detectorkristal 2k lichtflitsen op in het kristal waarvan de sterkte evenredig is met de energie van de gamma-straal die de scintillatie veroorzaakt. De fotovermeigvuldigerbuis 25 is optisch gekoppeld met het detectorkristal 2b en versterkt de lichtflitsen die door het detectorkristal 2k worden voortgebracht 25 en converteert deze tenslotte tot elektrische spanningspulsen waarvan de amplitude evenredig is met de sterkte van de lichtflitsen.

Deze elektrische signalen worden verder versterkt in een versterker 26 en toegevoerd aan een datatransmissieketen 31 waarin zij geschikt worden gemaakt voor toevoer aan gebruikelijke kabelbekrachtigings- 30 ketens (niet getekend) voor overdracht naar de dataverwerkingsketens 21 en de besturingscomputer 30 die bovengronds zijn opgesteld. De besturingscomputer 30 kan bijvoorbeeld een kleine universele digitale computer zijn, bijvoorbeeld van het model PDP-11 zoals dat wordt geleverd door Digital Equipment Corporation, Cambridge, Mass.

35 De neutronenopbrengst van een neutronengenerator- 800 3 6 44 τ buis 27 volgens fig. 1 is in fig, 3 voorgesteld als een functie van de tijd. In de voorstelling zijn twee verschillende wat sterkte betreft gemoduleerde wijzen van werking van de neutronengenerator-buis aangenomen, De hoogspanningsvoeding is ononderbroken in het 5 stelsel ingeschakeld en gemoduleerde vormen van de neutronenopbrengst als functie van de tijd worden verkregen door amplitude- en/of fre-quentie-gemoduleerde spanningen aan te leggen aan de ionenbron van de neutronengenerator. De neutronen worden geleverd door de neutro-nengeneratorbuis die hiervoor is beschreven. Spanningen van een 10 vooraf bepaalde amplitude- en frequentie-inhoud worden als functie van de tijd aangelegd aan de ionenbron van de neutronengener at or-buis I»1. Op deze wijze kan de neutronenopbrengst van de generator-buis worden gevarieerd als aangegeven in fig. 3.

De besturingscomputer 30 bovengronds meet de 15 trefplaatbundelstroom zoals hierna zal worden beschreven en gebruikt de waarde van deze stroom voor het besturen van de gemiddelde waarde N van de neutronenopbrengst. Bovendien kan de bovengrondse 3rV£j| besturingscomputer 30 door het meten van de trefplaatbundelstroom en de door de detector geleverde telsnelheid (2H, 25 in fig. 1) 20 de signaalvorm van de spanning die wordt aangeboden aan de ionenbron van de neutronengenerator instellen om zo desgewenst onderzoekprogramma's (of signaalvormen) te wijzigen of om optimale condities van pulsbreedte en herhalingsfrequentie van de werking met pulsen (aan-uit) van de generator bij een met pulsen uitgevoerde neutronen-25 onderzoeksmeting te handhaven.

In fig. 3 zijn twee verschillende signaalvormen getekend voor de neutronenopbrengst als functie van de tijd. Een eebte, sinusvormige modulatie is aangeduid met PROG 1 en een tweede zaagtandvormige modulatie is aangeduid met PROG 2. Deze signaal-30 vormen van de neutronenintensiteit als functie van de tijd worden verkregen door de toepasselijke besturingsspanningen aan te leggen aan de ionenbron in de generatorbuis en wel als functie van de tijd.

De twee signaalvormen variëren rondom een gemiddelde neutronenopbrengst N . De besturingsketens die nog zullen worden beschreven, avg 35 besturen ook ^aVg door de trefplaatbundelstroom te meten en deze 800 3 6 44 8 te vergelijken met een referentiesignaal dat wordt verschaft door de bovengrondse bestaringscomputer 30 in fig. 1.

Voor typerende onderzoekingen van een boorgat zal de tijd dat de neutronengeneratorbuis bij pulsvormig gebruik 5 is ingeschakeld, gewoonlijk niet meer dan ongeveer 5-10 % van de totale bedrijfscyclus bedragen. Dat wil zeggen dat de neutronengeneratorbuis in het algemeen slechts van 5-10 % van de tijd is ingeschakeld en dat de tijd waarin hij is uitgeschakeld, ongeveer 90-95 % van de tijd in beslag zal nemen bij een typerende onderzoeking 10 van een boorgat. Neutronenpuls-duren van ongeveer 50 microseconden en met een herhalingsfrequentie tussen 100 en 20.000 pulsen per seconde zijn hierbij typerend. Voor gemoduleerde signaalvormen zal de generator in het algemeen een ononderbroken neutronenstroom leveren met een intensiteit die varieert rondom een gemiddelde waarde 15 N zoals in fig. 3 is aangegeven.

Het neutronengeneratorbesturingsstelsel volgens de uitvinding bewerkt het handhaven van de gemiddelde waarde N

ctvg van de neutronenopbrengst op een constante of vooraf bepaalde waarde voor de totale duur van een boorgatonderzoekingsrun. Het is dui-20 delijk dat een dergelijk stelsel niet in staat is tritium in de buis dat wordt opgebruikt bij het genereren van de neutronenstroom, te vervangen. Op de lange duur is een vermindering van de neutronenopbrengst onvermijdelijk in generatorbuizen die uitsluitend deuterium in het bijvulorgaan verschaffen. Buizen met een mengsel van 25 deuterium en tritium kunnen een dergelijke achteruitgang op de lange duur van de neutronenopbrengst ontgaan.

De behoefte aan een besturing op korte termijn van de gemiddelde neutronenopbrengst komt voort uit de betrekking tussen de stroom door het verwarmingselement en de neutronenop-30 brengst welke betrekking een ingewikkelde functie is. Zeer geringe veranderingen in de stroom door het verwarmingselement kunnen zeer grote veranderingen in de neutronenopbrengst veroorzaken. Door de trefplaatstroom (die verband houdt met de neutronenopbrengst) te meten en de stroom door het verwarmingselement te corrigeren om zo 35 de trefplaatstroom constant te houden, kan de neutronenopbrengst 800 36 44 9 voor korte termijn variaties worden gestabiliseerd, welke variaties zich zouden kunnen voordoen tijdens het uitvoeren van een onderzoeking aan een boorgat.

Als alternatie? moet hier worden opgemerkt dat de 5 neutronengenerator 27 continu zou kunnen werken, gemoduleerd als in fig. 3, voor bepaalde soorten boorgatonderzoekingen. In dit geval zal het besturingsstelsel volgens de uitvinding bij benadering een constante gemiddelde neutronenopbrengst 3f uit de neutronengenera-tor 27 handhaven voor de duur van een dergelijk onderzoek.

10 In fig. 2 is een deel van de besturingsschakeling 23 uit fig. 1 getekend, namelijk het deel dat te maken heeft met de besturing van de neutronenopbrengst uit een neutronengeneratorbuis de tekening geeft meer bijzonderheden maar is nog steeds schematisch. Het punt A in de schakeling is verbonden met de lage kant van de 15 hoogspanningsvoeding voor de trefplaat (welke lage kant typerend op -125 kV kan liggen). De trefplaatbundelstroom in de neutronengeneratorbuis 41 (die wordt gemeten in het punt A) stroomt naar aarde via een weerstand die een spanning in het punt A opwekt die verband houdt met de neutronenopbrengst van de generatorbuis.

20 De in het punt A gemeten spanning wordt gebruikt voor het regelen van de afvoerstroom 1^ van de VMOS vermogensveldeffecttransistor 1+5 (nader aangeduid met FET 1).

Deze stroom is tevens de stroom door het verwarmingselement van de neutronengeneratorbuis 1+1 en wordt in het punt 25 1+7 bemonsterd. De in het punt A gemeten spanning wordt omgezet in digitale vorm door middel van een analoog/digitaal-omzetter 51 en toegevoerd aan de bovengrondse besturingscomputer 30. Op dezelfde wijze worden tellingen uit de detector 2*+, 25 in fig. 1 omgezet in digitale vorm door middel van een analoog/digitaal-omzetter 52 en 30 toegevoerd aan de bovengrondse besturingscomputer 30. In responsie op zijn voorgeprogrammeerde logica verschaft de bovengrondse computer 30 digitale spanningniveaus aan een digitaal/analoog-orazetter 53 als functie van het tijdsverloop, en wel voor het besturen van de ionenbronspanning van de neutronengenerator.

35 Een digitaal/analoog-omzetter 50 zet het digitale 800 3 6 44 10 spanningssignaal uit de computer 30 om in analoge vorm en brengt een referentiespanning tot stand voor het besturen van de gemiddelde neutronenopbrengst H van de generatorbuis Ui, De grootte van de avg referentiespanning die wordt geleverd door de DAC 50 wordt bepaald 5 door de transfer-eigenschappen van de FET U5 en de betrekking tussen de stroom 1^ door het verwarmingselement en de neutronenopbrengst van de generatorbuis Ui. In het algemeen zullen de transfer-eigenschappen variëren met elke FET en elke generatorbuis. Met het oog op deze beschrijving zal worden aangenomen dat de gewenste gemiddel-10 de neutronenopbrengst wordt verkregen wanneer de gemiddelde tref-plaatbundelstroom 100 micro-ampère bedraagt en de stroom door het verwarmingselement 3 ampère, Deze zijn typerende waarden die zich voordoen bij het laten werken van neutronengeneratorbuizen bij het uitvoeren van een onderzoeking in een boorgat. In dit geval zal 15 de bovengrondse computer 30 de digitale spanningswaarde die aan de DAG wordt toegevoerd, variëren totdat de stroom door het verwarmingselement 3 ampère bedraagt en de trefplaatstroom 100 micro-ampère, hetgeen een referentiespanning VB in het punt A ten bedrage van 3 V oplevert. Deze spanning bepaalt het gemiddelde werkpunt van 20 de neutronengeneratorbuis U1.

Een operationele versterker UU is aangesloten als een omkerende spanningsversterkingsketen waarvan de versterkings-factor wordt bepaald door de verhouding R^/R^ De uitgangsspanning V_ van de operationele versterker UU wordt toegevoerd aan de stuur-25 elektrode van de veldeffecttransistor U5. Deze stuurspanning bestuurt de afvoerstroom 1^ van de veldeffecttransistor U5 die wordt geleverd vanuit een voor 5 ampère berekende stroomvoeding U2. Deze afvoerstroom wordt gemeten in het punt U? en teruggevoerd via de weerstand R^ om zo de werkcondities van de operationele versterker 30 UU in te stellen zoals hiervoor is beschreven. De niet-omkerende ingang van de operationele versterker UU is aangesloten aan de span-ningsinstelling die wordt verschaft door de bovengrondse computer 30 via de DAC 50 en de weerstand R^. Deze aan de niet-omkerende ingang van de operationele versterker UU aangelegde spanning, ver-35 meerderd met de spanning die wordt ontwikkeld over R^ door de tref- 800 36 44 11 plaat stroom van de generatorbuis 1+1, bepaalt de uitgangsspanning Vg van de operationele versterker UH.

Indien de gemiddelde waarde van de neutronenopbrengst begint te dalen beneden de werkwaarde als bepaald door 5 het spanningsniveau dat wordt geleverd door de bovengrondse bestu-ringseomputer 30, zal de trefplaatbundelstroom kleiner worden. Dit zal de spanning doen dalen. Wanneer daalt veroorzaakt dit dat de uitgangsspanning van de operationele versterker 4¼ stijgt.

De gestegen uitgangsspanning van de operationele versterker kk 10 laat de stroom 1^ door het verwarmingselement toenemen. De toename in de stroom 1^ door het verwarmingselement strekt tot een toename van de trefplaatbundelstroom zoals die in het punt A wordt gemeten en wordt toegevoerd aan de bovengrondse computer 30.

Indien de neutronenopbrengst van de generator-15 buis Ui begint toe te nemen boven de vooraf bepaalde gemiddelde werkwaarde N , zal de trefplaatbundelstroom ook toenemen. Dit 8»Vg veroorzaakt dat de spanning over de weerstand groter wordt. Wanneer Υβ toeneemt laat dit de uitgangsspanning V^, van de operationele versterker 1+1+ dalen. De daling van Vg, de stuurspanning.....~ 20 van de veldeffecttransistor 1+5, doet de stroom 1^ door het verwarmingselement, zoals deze wordt gemeten in het punt 1+7, kleiner worden. Dit vermindert op zijn beurt de opbrengst van de neutronen-generatorbuis 1+1 doordat het verwarmingselement kouder wordt.

Wanneer het stuurspanningsniveau dat door de 25 bovengrondse computer 30 wordt geleverd, naar Q volt gaat, gaat de spanning die wordt aangeboden aan de niet-omkerende ingang van de operationele versterker 1+1+ eveneens naar 0 volt. Wanneer 0 volt wordt aangelegd aan de niet-omkerende ingang van de operationele versterker W+, wordt de uitgangsspanning van de operationele ver-30 sterker voldoende lager om te zorgen dat de veldeffecttransistor 1+5 geheel wordt uitgeschakeld. Dit onderbreekt de stroom 1^ door het verwarmingselement geheel en brengt de opbrengst van de neutronen-generatorbuis 1+1 effectief terug naar 0. Aldus wordt bovengronds een besturing voor het in, respectievelijk uitschakelen van de 35 neutronengenerator 1+1 verkregen.

800 3 6 44 12

Op dezelfde wijze kan de in de bovengrondse computer 30 aanwezige terugkoppel-logica worden gebruikt voor het variëren van de vorm van gemoduleerde neutronenopbrengst-vormen, die uit de neutronengeneratorbuis M komen. Informatie omtrent de tel-5 snelheid uit de detector 2^, 25 in fig· 1 wordt via de ADC 52 toegevoerd aan de bovengrondse computer. Voorgeprogrammeerde logica die reageert op deze informatie en op andere informatie omtrent het onderzoek in het boorgat die aan de bovengrondse computer 30 is toegevoerd, kan worden gebruikt voor het variëren van de neutronenop-10 brengst van de generator. Bijvoorbeeld kan informatie die betrekking heeft op de levensduur van thermische neutronen of de thermische neutronenvervaltijd van de bodenformatie in de buurt van het boorgat 11 in fig. 1, worden bepaald uit telsnelheden van de detector 2k, 25 en wel door de computer 30. Deze informatie kan worden gebruikt voor 15 het besturen of variëren van de pulsduur van de neutronenpulsen en de herhalingsfrequenties teneinde de telsnelheden van de detector 2k, 25 statistisch optimaal te maken als functie van de diepte in het boorgat via signalen die vanuit de bovengrondse computer 30 worden geleverd aan de DAC 53..Op dezelfde wijze kunnen gemoduleerde 20 neutronenflux-technieken voor het meten van de thermische neutronen vervaltijd en de poreusheid van de formatie, zoals deze worden beschreven in het al genoemde Amerikaanse octrooischrift 3.9^0.611, worden geïmplementeerd via voorgeprogrammeerde logica die is opgenomen in de bovengrondse computer 30. Aldus wordt door de onder-25 havige uitvinding een zeer veelzijdig en krachtig gereedschap verschaft voor het onderzoeken van de nucleaire eigenschappen van bodemformaties in de nabijheid van een boorgat voor een olieput.

30 80036 44

Claims (16)

1. Stelsel voor het onderzoeken van een boorgat met kernfysische middelen en afhankelijk van de diepte, gebruikmakend van een afgedichte neutronengeneratorbuis met een trefplaat, 5 een ionenbron en een als bijvulling werkzame drukregelaar, gekenmerkt door een orgaan voor het meten van de gemiddelde trefplaatbundelstroom van de generatorbuis en voor het genereren van een signaal dat representatief is voor deze stroom, 10 een orgaan voor het leveren van een drukregelaarstroom aan de generatorbuis , een orgaan voor het meten van de drukregelaarstroom en voor het vormen van een tweede signaal als functie van de drukregelaarstroom en het signaal dat representatief is voor de trefplaatbundelstroom, 15 een orgaan voor het leveren van een referentiestuursignaal teneinde gemiddelde werkcondities van de generatorbuis vast te stellen, een orgaan voor het vergelijken van het tweede signaal en het refe-rentiesignaal om zo een drukregelaarstroomfout signaal te verkrijgen, t en ----- · ·" " · .....- 20 een orgaan dat reageert op het foutsignaal en dient voor het besturen van de grootte van de drukregelaarstroom om daardoor de gemiddelde werkcondities van de generatorbuis te besturen.

2. Stelsel volgens conclusie 1, gekenmerkt door een orgaan voor het leveren van digitale waarden van ionenbronspan- 25 ningen als functie van het tijdsverloop aan de generatorbuis, voor het converteren van de digitale waarden in analoge spanningen en voor het leveren van deze spanningen aan de ionenbron.

3. Stelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het orgaan voor het leveren van digitale waarden van ionenbron- 30 spanningen reageert op de telsnelheden van een stralingdetector in de nabijheid van de generatorbuis. H, Stelsel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de stralingdetector een detector omvat die gevoelig is voor gam-mastraling. 35 5« Stelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, 800 3 6 44 iu dat het orgaan voor het leveren van digitale waarden van ionenbron-spanningen omvat een programmeerbare universele digitale computer.

6. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het orgaan voor het leveren van een referentiestuursignaal om- 5 vat een orgaan voor het leveren van een digitaal referentiestuursignaal.

7. Stelsel volgens conclusie 6, gekenmerkt door een orgaan voor het converteren van het digitale referentiestuursignaal in een analoog spanningssignaal.

8. Stelsel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het orgaan voor het leveren van een digitaal referentiestuursignaal omvat een programmeerbare universele digitale computer.

9. Stelsel voor het onderzoeken met kernfysische middelen van een boorgat, gebruikmakend van een af gedichte neutronen- 15 generatorbuis met een trefplaat, een ionenbron en een als bijvulling dienende drukregelaar, gekenmerkt door een stralingdetector die zich bevindt op enige afstand van de neu-tronengeneratorbuis en die stralinguitgangssignalen kan leveren die representatief zijn voor stralingseigenschappen van materialen in 20 de nabijheid van het boorgatonderzoekingsstelsel, een orgaan voor het meten van de gemiddelde trefplaatbundelstroom van de neutronenbuis en voor het genereren van een uitgangssignaal dat representatief is voor deze stroom, en een digitaal besturingsorgaan dat reageert q> het voor de trefplaat- 25 bundelstroom representatieve signaal en dient voor het besturen van de gemiddelde neutronenopbrengst van de generatorbuis.

10. Stelsel volgens conclusie 9* gekenmerkt door een orgaan dat is opgenomen in het digitale besturingsorgaan en dat reageert op de stralinguitgangssignalen en ionenbronbesturingssigna- 30 len levert als functie van het tijdsverloop om daardoor de dynamische neutronenopbrengst van de generatorbuis te besturen.

11. Stelsel volgens conclusie 10. met het kenmerk, dat het orgaan voor het leveren van ionenbronbesturingssignalen een orgaan omvat voor het leveren van digitale ionenbronbesturingssigna- 35 len als functie van het tijdsverloop. 800 36 44

12. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het orgaan voor het leveren van digitale ionenbronbesturings-signalen omvat een programmeerbare universele digitale computer.

13. Stelsel volgens conclusie 9, met het kenmerk. 5 dat het digitale besturingsorgaan omvat een orgaan voor het leveren van een digitaal referentiebesturingssignaal als functie van het tijdsverloop en een orgaan voor het vergelijken van het signaal dat representatief is voor de trefplaatbundelstroom en het referentie-besturingssignaal om zo een foutsignaal te leveren. 10 1¾. Stelsel volgens conclusie 13, gekenmerkt door een orgaan dat reageert op het foutsignaal voor het besturen van de stroom naar de drukregelaar waardoor de gemiddelde neutronenopbrengst van de generatorbuis wordt bestuurd.

15. Stelsel volgens conclusie 1^, met het kenmerk, 15 dat het orgaan voor het besturen van de stroom naar de drukregelaar in serie is aangesloten aan de drukregelaar.

16. Stelsel volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het orgaan voor het besturen van de §troom door de drukregelaar :..... de stroom naar de'drukregelaar geheel kan uitschakelen, waardoor 20 de neutronengeneratorbuis effectief wordt uitgeschakeld. 1T. Stelsel voor het met kernfysische middelen onderzoeken van een boorgat, gekenmerkt door een neutronengeneratorbuisorgaan met een trefplaat, een als bijvulling dienende drukregelaar en een ionenbron voor het genereren van 25 neutronen, een stralingdetector op enige afstand van de neutronengeneratorbuis, en een digitaal besturingsstelsel dat de opbrengst van de neutronengeneratorbuis kan meten en deze opbrengst op een tevoren gekozen 30 gemiddeld niveau kan handhaven.

18. Stelsel volgens conclusie 17, gekenmerkt door een orgaan in het digitale besturingsstelsel dat reageert op uitgangssignalen uit de stralingdetector voor het besturen van de dynamische opbrengst van de neutronengeneratorbuis.

19. Stelsel volgens conclusie 18, met het kenmerk, 800 3 6 44 dat het digitale besturingsstelsel omvat een programmeerbare universele digitale computer.

20. Stelsel volgens conclusie 19 > met het kenmerk, dat de computer is geprogrammeerd voor het simultaan besturen van 5 de dynamische variaties in intensiteit van de neutronengenerator-buis terwijl de gemiddelde neutronenopbrengst daarvan op een bij benadering constante waarde wordt gehandhaafd. 10 800 36 44