DE2245833A1 - Verfahren und vorrichtung zur radiologischen bohrlochvermessung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur radiologischen bohrlochvermessungInfo
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Description
Patentassessor Hamburg, den '18, September 1972
Dr. G. Schupfηer WH/ks
Deutsche Texaco AG . ,
2000 Hamburg 76 — d ü ■ ■■ J UJ 72
Sechslingspforte 2 ' ■■ '
TEXACO DEVELOPiIENT CORPORATION
155 East 42nd Street New York, N.Y. 10017
U.S.A.
Verfahren und "Vorrichtung zur radiologischen
Bohrlochvermessung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine ·
Vorrichtung zur radiologischen Bohrlochvermessung bei der Untersuchung tiefgelegener Bodenformationen. Genauer gesagt
betrifft sie Einrichtungen zur Steuerung der Verstärkung in mit Gammastrahlungs-Energiespektren arbeitenden Bohrlochvermessungsanlagen.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß öl- und Gasvorkommen in
■' kommerziell lohnenden' Förderungsmengen wohl eher in relativ
- porösen und durchlässigen Erdschichten als in festeren anzu-
-2-
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treffen sind. Ebenso ist es bekannt, daß öl- und gasführende Erdschichten dadurch ermittelt werden können, daß man die
Erdschichten im Bereich eines Bohrloches mit Neutronen beschießt und die Intensität der auf verschiednen Niveauebenen
des Bohrloches resultierenden Gammastrahlung mißt. Die Technik
kennt verschiedene Möglichkeiten, um entweder die thermischen Einfang-Gammastrahlen spektren solcher mit Neutronen beschossenen
Erdschichten oder die unelastischen Streuungsspektren so bestrahlter Erdschichten zu messen.
Zu den typischen, bisher vorgeschlagenen Bohrlochvermessungseinrichtungen
zur Messung dieser Art von Gammastrahlungs-Energiespektren
gehören Geräte zur Erzeugung von Neutronen und zur Ermittlung von Gammastrahlen; diese Geräte sind an
einem Vermessungskabel im Bohrloch aufgehängt. Normalerweise umfassen die Bohrlochvermessungsanlagen oder - einrichtungen
auch Übertage-Anlagen zur Auswertung der durch die Ermittlungsgeräte
in Erwiderung auf die Gammastrahlung erzeugten elektrischen Signale. Gewöhnlich werden porportional arbeitende,
sogenannte Szintillationsdetektoren zur Messung der Quantität und Energie der Gammastrahlung, die bei dem Neutronenbeschuß
auftritt, vorgeschlagen. Elektrische Signale, deren Amplitude die Energie der ein Detektorkristall durchtretenden
Gammastrahlen darstellt, werden durch Bohrlochraeßkabel nach übertage gesandt. Dort werden diese Signale verarbeitet,
und zwar normalerweise durch Bestimmung der zahlenmäßigen Verteilung der Impulse als Funktion der Irapulshöhe.
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Es ist offensichtlich, daß "bei einem Meßsystem dieser Art, "bei
dem sowohl die Impulshöhe wie auch die Anzahl der Impulse wertvolle
Informationen liefern, Linearität und Reproduzierbarkeit für die Genauigkeit der sich ergebenden Messungen von
großer Bedeutung sind. So wurde "beispielsweise die Verwendung
eines Kompensationsschaltkreises vorgeschlagen, der den Verstärkungsfaktor der Verstärkung, die übertage in Erwiderung
auf ein unten im Bohrloch erzeugtes, bekanntes Amplitudensignal erfolgt, zur Wahrung der Linearität des Meßsystems
einstellt. Dieses bekannte Amplitudensignal wird von einem im Bohrloch befindlichen Impulsgenerator erzeugt, der so angelegt
ist, daß er Impulse mit der gewünschten Höhe oder dem gewÄinschten
Spannungsniveau zu diesem Zweck erzeugt.
Verstärkungskompensationsschaltkreise der oben erwähnten Art haben sich als sehr nützlich erwiesen. Die Bohrlochtemperatur
unterliegt nicht-linearen Schwankungen, die eine Funktion der Tiefe sind. Somit könnten alle Techniken zur Temperaturkompensation, die in Schaltkreisen unten im Bohrloch oder
übertage eingesetzt werden, für sich allein genommen unwirksam sein. Überdies, kann der Einfluß der Tempa^aturverteilung
auf das Kabel nicht vorhergesagt werden, und die resultierende Abschwächung kann eine erkennbare Drift des Verstärkungsfaktor
im System verursachen. Bei dem vorstehend "beschriebenen Meßsystem wird das im Bohrloch erzeugte Pulser-Signal
in die Meßapparatur eingegeben, und jjwor zu einem Zeitpunkt,
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wenn die in der, Impulshöhe enthaltene Information durch die
im Bohrloch befindliche Fotovervielfacherröhre und das Meßkristall
bereits ergangen ist, jedoch vor ihrem Eintritt in das Vermessungskabel. So kann die übertage oder durch
das Kabel erzeugten Nichtlinearität kompensiert werden. Dd. 6 Nichtlinearität kann jedoch auch durch die Fotovervielfacherröhre
selbst in den Messungen hervorgerufen werden, was durch das Kabel oder andere elektronische Elementen des Meßgeräts
nicht geschieht. Ebenso kann das Meßkristall Nichtlinearität der Messung hervorrufen, wenn seine Temperatur
stark schwankt. Nichtlinearitäten aus den genannten Gründen lassen sich nicht korrigieren.
Somit ist es ein' Ziel der Erfindung, ein neues verbessertes
Verfahren mit entsprechender Vorrichtung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors in einem mit Gammastrahlungsenergiemecsimgen
arbeitenden- Bohrlochvermesßungssystem zu schaffen.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine neue Vorrichtung zur verbesserten Steuerung des Verstärkungsfaktors
zu schaffen, mit deren Hilfe sich die Nichtlinearität, die durch das im Bohrloch befindliche Meßgerät zur Messung der
Gammastrahlungsenergie hervorgerufen wird, korrigieren läßt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, verbesserte
Bohrlochvermessungsanlagen zu schaffen, mit denen man die Verteilung
der Gammastrahlungsenergie in den tiefergelegenen
.■'■"' -5-3 0 9 8 1 5 / 0 7 A 0 .
Erdschichten genauer als "bisher möglich erreichen kann.
Zu diesen und anderen Zielen, Merkmalen und Vorzügen gelangt man durch die vorliegende Erfindung. Sie betrifft Verfahren
und Vorrichtung zur Erzeugung einer Spannung für ein Verstärkungsfaktor-Steuersignal
zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des Signalverarbeitung^- und Anlysierschaltkrexses,basierend
auf der bekannten Stellung eines besonders erkenn- · baren Energie-Spitzenwertes in den Gammastrahlungsenergiespektren
tiefergelegener Erdschichten.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Steuerung und Linearisierung der Verstärkung bei radilogischer Bohrlochvermessung,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gammastrahlungs-Energiespektrum gemessen wird, das von den das
Bohrloch umgebenden Erdschichten erzeugt wird, wobei im Bohr- " loch eine Einrichtung zur Messung-der Energie angeordnet
wird, die ein ausreichendes Auflösungsvermögen zur Unterscheidung von mindestens einem erkennbaren Energie-Spitzenwert mit bekannter Energie aufweist, daß die scheinbare Lage
von mindestens einem Energie-Spitzenwert des gemessenen Energiespektrums mit dessen bekannter Lage verglichen und daraufhin
ein Fehlersignal erzeugt wird, das proportional zur Differenz zwischen der bekannten und scheinbaren Lage ist
und daß die Steuerung der Verstärkung der Einrichtung sur Messung der Energie in Erwiderung des Pehlersignals vorgenommen
wird, um dieses zu minimieren. ·
. . -6-309815/0740 .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine
Vorrichtung geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zur Messung des Gammastrahlen-Energiespektruras,
dös von den das Bohrloch umgebenden Erdschichten erzeugt ist, daß die Meß-Einrichtung ein ausreichendes Auflösungsvermögen zur Unterscheidung von mindestens einem erkennbaren
Energie-Spitzenwertes des gemessenen Energiespektrums, wobei die Energie des Spitzenwertes bekannt ist, aufweist, daß eine
Einrichtung zum Vergleich der scheinbaren Lage des Energie-Spitzenwertes
mit dessen bekannter Lage und zur Erzeugung eines Fehlersignals vorgesehen ist, das proportional zur
Differenz zwischen der bekannten und scheinbaren Lage ist und daß eine Einrichtung zur Steuerung der Verstärkung der Heß-Einrichtung
zur Minimierung des Fehlersignals vorgesehen ist, die in Erwiderung auf das Fehlersignal schaltet.
Erfindungsgemäß werden ein Neutronengenerator im Bohrloch sowie ein Ermittlungsgerät (Detektor) zur Ermittlung der Gammastrahlung
und eine Verstärkereinrichtung zur Übermittlung der erzeugten elektrischen Impulse über ein Vemnessungskabel
an die Erdoberfläche bereitgestellt. Übertage werden die Impulse der Gammastrahlen an ein Gerät zur Analysierung
der Impulshöhen weitergegeben. Dieses Gerät weist einen neuartigen Schaltkreis zur Steuerung des Verstärkungsfaktors
auf, wobei dieser Schaltkreis im voraus eingestellt wird, um einen bestimmten bekannten Energie-Spitzenwert bzw. ein
solches Merkmal, das in den Gammastrahlungsspektren der
■ " ■ —9—
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tiefergelegenen*Erdschichten auftritt, zu beobachten. In einer
besonderen Ausführungsform, die hier im einzelnen beschrieben werden soll, wird zu diesem Zweck der 2,25 MeV-Hp-Spitzenwert
des Gammastrahlungs-Energiespektruins verwendet. Nach
einem anfänglichen Aufbau des Wasserstoff-Spitzenwertes wird dieser in der Mitte eines Energiebereichs, der von dem Schaltkreis
zur Steuerung des Verstärkungsfaktors überwacht wird,
eingestellt. Jede Nichtlinearität oder Drift des .Verstärkungsfaktors
wird kompensiert durch den Schaltkreis zur Steuerung des Verstärkungsfaktors, der ein Fehlersignal erzeugt, das
in der Größenordnung proportional ist und dessen algebraisches Vorzeichen der Richtung der Drift proportional ist. Diese
Fehler- oder Verstärkungsfaktorsteuerungs-Spannung wird in negativer Rückkopplung zur Kompensation und zur Aufrechterhaltung
der Linearität der Verstärkung im Meßsystem angelegt. Auf diese Weise wird der bekannte Ho-Energie-Spitzenwert in
dem überwachten Energiefenster gehalten.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Nachstehenden noch näher erläutert. Die
detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen soll eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Es versteht sich, daß die Zeichnungen und Beschreibung nur zur Erläuterung der Erfindung dienen und
diese nicht hierauf beschränken.
-8-
309815/0740
Es zeigen:
Figur 1
Figur 2
ein vereinfachtes Gesamtblock-Schaltschema, aus
dem die Grundzüge der vorliegenden Erfindung im Einsatz bei einer Bohrlochvermesßungsanlage zu
ersehen sind,
ein graphisches Schema, aus welchem die relative
Stellung und Amplitude eines Gammastrahlungs-Energiespektrums
mit dem bekannten 2,23 MeV-H^-Spitzenwert
zur Steuerung des Verstärkungsfaktors gemäß der Erfindung hervorgeht.
Figur 1 zeigt in vereinfachter, funktioneller und teilweise bildlicher Darstellung die Grundzüge der Bohrlochvermessungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist zu erkennen, daß diese Anlage eine Meßsonde 2, die an einem Ende
des Bohrloch-Vermessungskabels 18 aufgehängt ist und Daten in Form elektrischer Signale oder Impulse an die mit dem anderen
Ende des Verraessungs-Kabels 18 verbundenen, übertage angeordneten
Geräte liefert, aufweist.
Im einzelnen zeigt sich, daß die Meßsonde 2 aus einem langgestreckten,
für Flüssigkeit undruchlässigen Stahlgehäuse besteht, das in Längsrichtung ^urch ein Bohrloch 4 in die
Erdschichten 3 geführt wird und eine Neutronenquelle 6 sowie einen Strahlungsdetektor 10 enthält, wobei eis Strahlende-
309815 /07
tektor 10 für die vorliegenden Zwecke, vorzugsweise ein
Szintillationszähler, bestehend aus einer üOtovervielfacherrb'hre
11 und einem Szintillationszähler 12, verwendet wird.
Wie schon beschrieben, werden von der Neutronenquelle 6 her die umliegenden Erdschichten 3 mit energiereichen Neutronen
beschossen, beispielsweise solchen Neutronen, die mit der bekannten Deuterium-Tritium-Reaktion (14-MeV-Neutronen) erhalten
werden, während die Meßsonde 2 am Vermessungskabel im Bohrloch 4- vertikal nach oben geführt wirdο Der Strahlungsdetektor
10 dient zur Ermittlung einer repräsentativen Anzahl Gammastrahlen, die in Erxfiderung auf den Neutronenbeschuß der
Erdschichten 3 von diesen zurückstrahlen» Zwischen dem Strahlungsdetektor
10 und der Neutronenquelle 6 ist ein Strahlungsschirm 9 aus geeignetem Material angeordnet, um einer
direkten Bestrahlung des Strahlungsdetektors 10 durch die Neutronenquelle 6 vorzubeugen«,
Die von der Neutronenquelle 6 erzeugten energiereichen Neutronen
durchdringen leicht das Stallgehäuse 19 "und die Zementschicht
7» von der das Gehäuse umgeben ist, und treten in die umliegenden Erdschichten 3 ein. Durch das aus mit
Thallium überzogenem Natrium oder Cäsiumiodid oder ähnlichem Material bestehende Detektor- oder Szintillationskristall 12
treten entweder sofort die. aus unelastischer Streuung der Neutronen resultierenden Gammastrahlen aus oder erst später
die Neutroneneinfang-Gammastrahlen, die von den Elementen der
■ · ■ · , ■ -10-309815/0740
umliegenden Erdschichten 3 zurückgeworfen werden. Das daraus resultierende Aufblitzen wird in elektrische Impulse umgewandelt
t deren Höhe und Spannungsniveau der Intensität der Lichtblitze durch die Fot©vervielfacherröhre 11 proportional
ist. Gegebenenfalls kann man einen Energie-Diskriminator 13 einsetzen, um mir Impulse mit einer Gammastrahlungsenergie
oberhalb eines bestimmten Energieniveaus entsprechenden Impulshöhe
zu dem Verstärker 14- und dem Kabelantriebsschaltkreis 15 zur Übertragung durch das Vermessungskabel 18 nach
übertage durchzulassen.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß eine -kontinuierlich
emittierende Neutronenquelle, beispielsweise eine Kapsel mit einem Geraisch aus Plutonium Und Beryllium ggf. geeigneter
ist als ein Beschleuniger. Desgleichen kann man ggf. auch einen anderen als einen Strahlungsdetektor einsetzen. Durch
Voreinstellung eines Energiediskriminierungsniveaus des Diskriminators
13 kann man ggf. solche Impulse, die Hintergrund-Gammastrahlen
mit einem niedrigeren als dem vorbestimmten Energieniveau entsprechen, aussortieren. Eine solche Hintergrundstrahlung
könnte durch Neutronenaktivierung des Iods
im Kristall selbst verursacht werden. Dadurch würde sich die Zahl der im Kabel eingestellten Zählerpulse vermindern
und dementsprechend auch die Bandbreitenbedingungen im Vermessungskabel
18.
Wie bereits vorgeschlagen wurde, gibt ein im Bohrloch befind-
-11-309815/0740
224.5933
licher Pulser oder Oszillator, der Signalimpulse "bekannter
Amplitude erzeugt, diese Impulse auf dem Niveau des Diskriminators
13 in die Meßapparätur. Diese Impulse mit bekannter Amplitude durchlaufen sodann das Vermessungskabel '18 zur
Ubertagemeßanlage. Es ist jedoch zu "bemerken, daß all die Elemente,
die dem Diskriminator 13 vorgeschaltet sind, aufgrund
von Veränderungen der Umgebungsbedingungen noch Nichtlinearitäten erzeugen können. Nach der vorliegenden Erfindung wird
jedoch vorgeschlagen, einen bekannten, im Gammastrahlungsspektrum
auftretenden Spitzenwert zu verwenden, dessen Amplitude ausreicht, um"ihn in nahezu jedem zu vermessenden Bohrlich
unterscheiden und verwenden zu können. Hier könnte beispielsweise der 2,23-MeV-Ho-SpItζenwert von Neutroneneinfang-Gammastrahlung
benutzt werden, der durch die sich gegenseitig beeinflussenden Neutronen und Wasser st off kerne in der
Bohrflüssigkeit selbst und in den umliegenden Erdschichten hervorgerufen wird.
Normalerweise ist das Bohrloch 4 während des Meßvorgangs mit einer Bohrflüssigkeit 20 gefüllt. Diese Flüssigkeit weist
gewöhnlich öl, Wasser oder Bohrschlamm auf. Jede dieser Flüssigkeiten
enthält einen wesentlichen Anteil Wasserstoff und zeigt daher in ihrem Gammastrahlungsspektrum eine Vorherrschende
2,23-MeV-H2-Spitzenwert-Linie. Da die Energie dieses
Spitzenwertes genau bekannt ist, kann man sie, wie nachfolgend beschrieben, zur Steuerung des Gesamtverstärkungsfaktors der
3 0-9.8 1 B/07 AO.
Anlage benutzen., um deren Linearität aufrechtzuerhalten.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage ist weiterhin durch die
übertage angeordnete Signalverarbeitungsanlage gekennzeichnet. Wenn die Impulse zum richtigen Zeitpunkt, der durch von einem
Taktgeber 22 erzeugte Taktimpulse bestimmt wird, am Gatter
in der Übertageelektronik eintreffen, so werden sie zur Einrichtung
zum Analysieren der Impulshöhe weitergegeben, um ihren Energiegehalt zu bestimmen. Die Impulse vom Taktgeber
22 werden auch mit dem Vermessungskabel 18 zur Steuerung der im Bohrloch befindlichen Neutronenquelle über einen Impulsschaltkreis
8 verbunden, der den Beschleuniger 16 des NeutronengeneratoiB
steuert. Auf diese Art und Weise kann der Neutronengenerator aufgrund der von dem Taktgeber 22 vermittelten
Taktinformation an- und abgeschaltet werden. So läßt sich die Signalverarbeitungsanlage übertage mit dem im
Bohrloch befindlichen' Instrumenten synchron halten. So kann t. B. der Taktgeber 22 ein Zeitsteuerimpuls-Kennzeichen an
den Impulsschaltkreis 8 anlegen, um für eine vorbestimmte
Zeitdauer den Beschleuniger 16 einzuschalten. Gleichzeitig kann Taktgeber 22 ein Signal an Gatter 21 anlegen, um einen
Zählvorgang während der Erzeugung der Neutronenimpulse durch die Neutronenquelle 6 vom Durchgang durch das Gatter 21 zur
übertage angeordenten Signalverarbeitungsanlage zu verhindern. Auf diese V/eise erreichen den Impulshö'hen-Analysator die
Einfang-Vorgänge als primäre Daten. Auf jeden Fall enthalten
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die Eingangs-Signale, die den Impulshöhen-Analysator über die
Leitung 23 erreichen, eine Anzahl von Impulsen, wobei die Amplitude für die Energie-bezeichnend ist, den der Gammastrahlen-Verlust
im Szintillations-Kristall 12 bewirkt» Dieser
steht seinerseits in Bezug zur Energie der Gamma-Strahlung.
Unmittelbar nach Erreichen des Impulshöhen-Analysators wird
das Eingangs-Signal in der Leitung 23 durch den in seiner Verstärkung gesteuerten Verstärker 24 verstärkt. Der Verstärker
24 ist als Linear-Verstärker"mit" großem Amplitudenbereich ausgebildet, dessen Verstärkungsgrad durch ein Rückkopplungssignal
über die Leitung 25 gesteuert und adjustiert
werden kann. Das Euckkopplungssxgnal kann auf eine Art abgezweigt werden, wie es im Hachherein noch näher erläutert \firde
Das verstärkte Signal wird dann an einen Integrator 26 angelegt, der ein Spannungs-Niveau proportional zur Höhe des Eingangs-Signals
erzeugt und zeitweilig speichert«. Der Integrator
26 gibt gleichzeitig einen. Bedingungs-Impuls über die Leitung
27 zum Gatter 28. Dieser Impuls erlaubt es dem Gatter 28 Signale bzw. Impulse von einem Hochfrequenz-Oszillator 29
durchzulassen. Die Ausgangs-Impulse des Hochfrequenz-Oszillators 29 passieren das Gatter 28 und werden in einen Kanal-.adressenregister
30 während der .gesamten Zeit, in der das
Gatter 28 in offener Stellung verbleibt, summiert. Das Gatter 28 verbleibt in der offenen Stellung,, so lange der
Integrator 26 eine Spannung an die Leitung 27 abgibt,, die :
309815/0740
über dem Bedingungs-Niveau des Gatters 28 liegt.
Nach anfänglicher Erzeugung eines Spannungs-Niveaus proportional zur Eingangsimpulshöhe des Integrators 26 wird die
Spannung über einen Belastungswideitstand (nicht gezeichnet)
entladen. Nach einer definierten Zeitdauer (abhängig vom Wert des Belastungswiderstandes) fällt die Spannung unter einen
vorbestimmten Schwellwert. Zu diesem Zeitpunkt hört der
Integrator mit der Erzeugung des Bedingungs-Impulses und der Weiterleitung über die Leitung 27 zum Gatter 28 auf,
und daher wird auch das Ausgangssignal des Hochfrequenz-Oszillators
29 abgeschnitten, so daß keine Summierung im Kanaladressenregister 50 weiter erfolgt.
Zu diesem Zeitpunkt hat sich im Kanaladressenregister 30 eine
Binärzahl aufgespeichert, die für.die Gammastrahlen-Energie
bezeichnend ist, die den Eingabedaten-Impuls erzeugt. Die Binärzahl, die als Adresse eines bestimmten Energie-Kanals
(oder Energie-Bereichs) angesehen werden kann, ist bezeichnend für die Energie des jeweils gerade verarbeiteten Datenimpuls.
Solch eine. Zahl kann benutzt werden, um einem der
Kanalregister 31 einen Index zu geben. Ein Kanal-Leseregister
32 wird zur Prüfung des Inhalts des speziellen mit einem Index versehenen Kanalregisters benutzt. Der Inhalt des Kanalregisters
wird in das Kanal-Leseregister 32 eingelesen. Das einzeone Kanalregister 31 enthält zu jedem gegebenen
Zeitpunkt die Summe der Anzahl Zählungen, die sich im Energie-
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Bereich und mit dem Index für ihre entsprechende Adresse
ereigneten.
Wie vorher gerade heschrieben, summiert das Kanal-Leseregister
32, wenn entsprechend mit dem Index vom Kanaladressenregister
30 versehen, den Inhalt des Kanalregisters 31. Ein Zählimpti] sgeber 33? der vom Integrator 26-zur gleichen
Zeit wie das Gatter. 28 durch das Aiif treten eines Eingangsimpulses aktiviert wird, erzeugt einen Zählerimpuls mit
vorbestimmten Amplitude, der geeignet i'st, zum Inhalt des
Kanal-Leseregisters 32 mittels eines Binärzahlenaddierer J1I
addiert zu werden« Der Inhalt des Kanal-Leseregisters 32
wird an den Binärzahlenaddierer 3^- übermittelt und die daraus
resul-t-iererxde Summe" einem KanaT-Speich erregt st er 35 zugeführt.
Das Kanal-Speicherregister 35 ist ebenso über die Leitung mit dem Kanaladressenregister 30 verbunden und die daraus
resultierende neue Summe wird zurück in das gleiche Kanalregister 3^» von dem die Summe ausgegangen war, geschaltet.
Auf diese V/eise wird die Amplitude des über die Leitung von der Sonde herkommenden Impulses vom Integrator 26, dem
Gatter 28, dem Oszillator 29 und dem Kanaladressenregister gemessen und diese Information benutzt, um einen Zählvorgang
•im Binörzahlensddierer 3^ zum Inhalt seines Kanalregisters
entsprechend dem Energie-Bereich zu übertragen. Eine jeweils
-16-
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1245833
sich ändernde Summe von Zählungen wird somit in f
Kanalregister 31 für einen vorbestimmten Zeitintervall aufgenommen, wobei die Zählungen im jeweils entsprechenden Energie-Bereich
auftreten raüερen. Diese Informationen können nach
Bedarf durch Aufzeichnung in analoger oder digitaler Form
interpretiert oder durch einen anderen Verarbeitupg^-Schaltkreis
40 weiter bearbeitet werden. Die aus der Verarbeitung
resultierenden Daten können das als Funktion dei? potyrloelitigfe
von einer Aufzeichnungseinrichtung 41, die ipeehanisch pdei?
elektrisch mit der Rolle 42 verbunden ist, aufgezeichnet werden,
wobei die Aufzeichnungseinrichtung von der Bolle 42 angetrieben
wird, so daß die Aufzeichnung eine Punktion der Tiefe der Sonde 2 im Bohrloch ist, wenn diese durch das Bohrloch
bewegt wird.
Für den Fnchtnann ist es ersichtlich, daß die vorangegangene
Beschreibung eines Impulsböhenanalysators das Arbeit spriiwsip
nur eines gebräuchlichen ImpulßhöhenanalyDatprs darstellt.
Ohne Beschränkung des Erfindungsgedankens können selbstverständlich
auch anders arbeitende Irapulshöhenanaly^atoren
verwendet werden. ,
Zurückkommend auf Figur 2 läßt sich ersehen, daß ein Gamraa-K,trnhlunßF-Ene.r£riespekt3niri,
resultierend aujs der Impulshöhenanalyse
der von der Sonde nach Figur 1 erzeugten Impulse, sche
30.98 1S./07 AO ~1?~
inatisch aufgezeichnet ist. Aus"diesem Gammastrahlungs-EnergieSpektrum
ist ersichtlich, daß ein hervortretender Sitzenwert bei 2,23 HeV auftritt. Dieser Spitzenwert kann
z.B. in einem Energie-Bereich auftreten, der mit den drei
Kanalregistern 1,2,3 nach Figur 1 korrespondiert. Aus Gründen
des besseren Verständnisses sei die Annahmegemacht, daß die
Kanalregister 2,3 und 4- des Kanales 1.innerhalb des schraffierten
Bereiches des Gamma-strahlungs-Energ-iespektrums -(gain adjust
window) in Figur 2 mit dem Spitzenwert (2,23 MeV), der
im Kanalregister 3 auftritt, zusammenfallen. Die Inhalt der
Kanalregister 2,3 und 4- werden über die Leitungen 4-3* 4-4- und·
4-5 einem Signal-Vergleichsschaltkreis 46 zugeführt. Der
Signal-Vergleichsschaltkreis 46 erzeugt ein Spannungsignal für die Leitung 25, dessen Amplitude proportional' zur Differenz
zwischen dem Inhalt des Kanalregisters 3 (Spitzenwert) und dem Inhalt entweder des Kanalregisters 2 oder des
Kanalregisters 4- ist, je nachdem, wessen Differenz größer ist.
Das algebraische Vorzeichen dieses Spannungsignals ist ein Kennzeichen, ob das so erzeugte Differenz signal entwed-er von
der Differenz zwischen dem Kanalregister 3 und Kanalregister 2
oder zwischen dem Kanalregister 3 und Kanalregister 4- stammt.
Da das Kanalregister 3 anfänglich so ausgewählt wurde, daß es
mit dem 2,23 MeV Wasserstoff-Spitzenwert im Gammastrahlungs-Energiespektrum
2 zusammenfällt, tendiert der Spitzenwert aus
-18-3098 15/0740
BAO
dem Bereich des Kanalregisters 3 entweder in dan Kanalregister
2 oder das Kanalregister 4, aufgrund der nichtlinearen Verstärkung der Impulse, die durch das System erzeugt
werden, zu drift on, wenn irgendeine Verstärlcungsdrift
auftritt. Tritt der vorgenannte Umstand, ein, ermittelt der
Signal-Vergleichsschaltkreis 46 einen Wechsel im relativen Verhältnis der Zählungen, z.B. im Kanalregister 5 und
im Kanalregister 2, und erzeugt ein Fehlersignal mit entsprechendem
Vorzeichen und entsprechende Amplitude. Dieses Fehlersignnl wird über die Leitung 25 rückgekoppelt zum Steuereingang
des Verstärkers 24- des Impulshöhenanolysators und
bewirkt einen Wechsel in der.Verstärkung des Verstärkers 24,
um die Drift zu kompensieren.
Auf diese Weise kann der 2,23 MeV-Wasserstoff-Spitzenwert
in der Mitte des Kanalregisters 3 gehalten werden, korrespondirend
zum Vergleichs-Energieniveau von 2,23 MeV. Dieses
Prinzip kann bei Bedarf auf die Sichtbarmachung eines anderen Spitzenwertes oder bei mehr als einem Spitzenwert im Gammastrahlung
s-Energiespektrum in gleicher Weise ausgedehnt werden. Fehlersignale, die durch Sichtbarmachung einer Hehrzahl
solcher Spitzenwerte im Gammastrahlungs-Energiespektrum
erzeugt werden, können in logischen Verknüpfungen entsprechend kombiniert werden, um zu bestimmen, wie die Rückkopplungs-
oder Steuerspannung die Verstärkung u^d/oder Grundlinie des
Verstärkerstufeneinganges des Impulshöhenanalysfltors beein-
3 09815/0740 "19"
BAD ORIGINAL
flüssen kann. Die Grxmälinie 'ist das Energieniyeau des
energiegeschwächten Kanals des Systems.
309815/Ö7Ä0
Claims (8)
1) Verfahren zur Steuerung und Linearisierung der Verstärkung
bei radiologischer Bohrlochvermessung, d a d u r ch
gekenn ζ e i chn et, daß das GammaStrahlung-Energie
spektrum gemessen wird, das von den dair Bohrloch
umgebenden Erdformationen erzeugt wird, wobei im Bohrloch
eine Einrichtung zur Messung der Energie angeordnet wird, die ein ausreichendes Auflösungsvermögen zur Unterscheidung
von mindestens einem erkennbaren Energie-Spitzenwert mit bekannter Energie aufweist, daß die scheinbare Lage von
mindestens einem Energie-Spitzenwert des gemessenen Energiespektrums
mit dessen bekannter Lage verglichen und daraufhin ein Fehlersignal erzeugt wird, das proportional zur
Differenz zwischen der bekannten und scheinbaren Lage ist, und daß die Steuerung der Verstärkung der Einrichtung zur
■■■ if.· '
Messung der Energie in Erwiderung des Fehlersignals vorgenommen wird, um dieses zu minimieren.
2) Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,
daß die scheinbare Lage einer Anzahl erkennbarer Energie-Spitenwerte des Gammastrahlen-Energie-
-21-309815/0740.
— 2Ί —
.•spektrums gemessen wird und daß diese zur Erzeugung von
IPehlersignalen· verwendet werden, die proportional der
Differenz zwischen ihrer scheinbaren und ihrer "bekannten
Lage sind«
3) Verfahren nach Anspruch 2,dadur.ch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Fehlersignale zur »Steuerung der Verstärkung und der Grundliniöi-Adjustierung
der Anlage verwendet wird.
4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeich η et, daß zur Steuerung
der Verstärkung der Wasserstoff-2,23 MeV-Spitzenwert benutzt
wird. ■
5) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zur Messung des Gammastrahlen-Energiespektrums, das von den das Bohrloch (4-) umgebenden Erdforraationen (3) erzeugt
ist, daß.die Meß-Einrichtung ein ausreichendes Auflösungsvermögen zur Unterscheidung von mindestens einem erkennbaren
Energie-Spitzenwert des gemessenen Energiespektrums,
wobei die Energie des Spitzenwertes bekannt ist, aufweist, daß eine Einrichtung zum Vergleich der scheinbaren Lage
des Energie-Spitzenwertes mit dessen bekannter Lage und zur Erzeugung eines Fehleraignals vorgesehen ist, das
309815/0740
proportional zur Differenz awisehen der "bekannten, und
scheinbaren Lage ist und ösß eine Einrichtung zur Steuerung
der Verstärkung der Heß-Einrichtung zur Minimierung des
Fehlersignals vorgesehen ist, die in Ervriderurg auf das
Fehlersignal Behaltet.
6) Vorrichtung'nach Anspruch 5) ·β & k e η η ζ e i c h η e t
durch eine zweite Einrichtung zur Kessung der scheinbaren Lage eines zweiten erkennbaren Energie-Bpitzenwertee
des G η mm?, strahl en-Energiespektn.tms und durph eine zweite
Vergleichr.-Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignels,
das proportional zur Differenz der bekannten zur scheinbaren Lage des zweiten Energie-Spitzenwertes ist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 6, g e k e η η ζ e i c h η e t
durch eine Einrichtung, die in Erwiderung auf das ei'ste
und zweite Fehlersignal die Verstärkung und Grundlinie der Heß-Einrichtung steuert.
8) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meß-Einrichtung Kittel n
Hessen der scheinbaren Lage des Vaßserstoff-2,23
Ganma strahl en-Spi t ζ enwert es \ind zur Erz eugung et es Pehler
signales in Ervxirie.rung auf die Messung aufweist.
309815/07A0
BAD ORIGINAL
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