DE2519788C3 - Geophysikalisches Neutron-T- Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von ein Bohrloch umgebenden Erdformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im ίο Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei derartigen bekannten Verfahren (US-Patentschriften 38 01 816, 38 00 150, 37 33 486, 37 06 884 und 36 91 378) erhält man zufriedenstellende Ergebnisse, wenn es darum geht, die Wassersättigung in porösen Formationen zu bestimmen, die mit Öl und Salzwasser gefüllt sind. In diesem Fall wird nämlich die Zerfallszeit der thermischen Neutronen weitgehend von dem Element Chlor bestimmt, da dieses Element einen relativ hohen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen im Verhältnis zu anderen Elementen hat, die in derartigen Rrdformationen üblicherweise vorkommen.

Weniger gut hat sich dieses Meßverfahren bewährt bei der Unterscheidung von ölführenden Formationen gegenüber frischwasserführenden Formationen, die nur einen geringen Gehalt an Salz oder anderen chlorhaltigen Materialien aufweisen.

Die zu diesem Zweck zur Verfugung stehenden Methoden der Messung unelastischer Gammastrahlung zwecks Bestimmung des Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnisses (US-Patentschriften 37 96 877 und 37 80 303) ermöglichen es zwar, auch einen geringen Salzgehalt aufweisende wasserführende Formationen von ölführenden Formationen zu unterscheiden; jedoch haben diese Methoden den Nachteil, daß man darauf angewiesen ist, innerhalb sehr kurzer Zeitintervalle sehr hohe Zählraten zu messen, so daß entweder besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, die z. B. ein besonders hohes Auflösungsvermögen der verwendeten Apparatur gewährleisten, oder die Meßergebnisse durch zeitliche Überlappung von Meßimpulsen in gewissem Maß verfälscht werden.

Es ist grundsätzlich bekannt, zur Untersuchung von

ein Bohrloch umgebenden Erdformationen durch Bestrahlung mit Neutronenimpulsen die Einfangstrahlung bestimmter Elemente wie Silicium und Calcium zu verwerten (US-PS 37 96 877).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung von übermäßig hohen momentanen Zählraten eine wirksame Unterscheidung von Öl und Wasser in den untersuchten Formationen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht die aus den beiden Wasserstoff-Meßsignalen gewonnene thermische Neutronenzerfallszeit Rückschlüsse auf das Verhältnis von Salzwasser einerseits und Öl bzw. Frischwasser andererseits. Das Sauerstoff-Wasserstoff-Verhältnissignal ermöglicht Rückschlüsse auf das Verhältnis von Öl zu Wasser. Schließlich ist das Chlor-Wasserstoff-Signal ebenfalls ein Anzeichen für das Verhältnis von Salzwasser einerseits und Kohlenwasserstoffen bzw. Frischwasser andererseits. Das tifindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine b5 wirksame Unterscheidung von Kohlenwasserstoffen, Salzwasser und Frischwasser voneinander, ohne daß Nachteile wie extrem hohe Zählraten innerhalb kurzer Zeitintervalle in Kauf genommen werden müssen.

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus der folgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des gesamten Bohrloch-Meßsystems,

Fig.2 ein Zeitdiagramm der an den Gattern auftretenden Signale,

F i g. 3 die Zeitintervalle zur Ermittlung der Zerfallszeit der im Bohrlochbereich befindlichen thermischen Neutronen,

Fig.4 die Energiebereiche, die zur Diskriminierung charakteristischer Gammastrahlen von verschiedenen Elementen benutzt werden,

F i g. 5 und δ grafische Darstellungen von Eichkurven, dip den makroskopischen Neutronen-Einfangsquerschnitt bzw. die Zerfallszeit, wie sie durch das Meßsystem an einer Gesteinsmatrix bekannter Neutronenzerfallszeit gemessen wurden, in Beziehung zu den tatsächlichen Werten der Gesteinsmatrix bringen und

F i g. 7 eine grafische Darstellung zur Unterscheidung von Öl- und Wasserzonen aufgrund der Wasserstoff- und Sauerstoff-Zählraten.

F i g. 1 zeigt ein Bohrloch 2, das die Erdformationen 3 durchteuft und mit einem Futterrohr 4 ausgekleidet ist. Das Bohrloch ist mit einer Bohrlochflüssigkeit 5 gefüllt. Das Futterrohr 4 ist durch eine Zementschicht 6 in seiner Lage fixiert. Durch die Zementschicht 6 wird außerdem ein Kommunizieren zwischen zwei Prodiiktionshorizonten vermieden.

Der untertägig geführte Teil des Meßsystems besteht im wesentlichen aus einer langgestreckten flüssigkeitsdichten hohlen Meßsonde 7, die während der Meßarbeiten durch das ausgekleidete Bohrloch 2 verfahren werden kann. Eine Signal- bzw. Datenverarbeitungsanlage, deren Funktion nachfolgend noch näher beschrieben wird, ist übertägig im Bereich des Bohrlochkopfes angeordnet. Die Sonde 7 und die Datenverarbeitungsanlage sind über ein Meßkabel 8, das über eine Rolle 9 geführt ist, miteinander verbunden. Das Meßkabel 8 kann als herkömmliches armiertes Vielleiterkabel für die Übermittlung der Signale von der Meßsonde 7 zur Verarbeitungsanlage ausgebildet sein. Zwecks Verbesserung der Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften kann auch ein armiertes Koaxial- oder ein Triaxialkabel verwendet werden.

In der Meßsonde 7 ist eine Quelle 11 für hochenergelische Neutronen vorgesehen. Die Neutronen-Quelle 11 arbeitet gemäß der Deuterium-Tritium-Reaktion. Die aus dieser Kernwechselwirkung emittierten Neutronen weisen einen Energiewert von 14 MeV auf. Selbstverständlich können auch andere Neutronenquellen verwendet werden, solange sie ausreichend energetische Neutronen liefern.

Zur Ermittlung der aus der Wechselwirkung hochenergetischer Neutronen mit den in den Formationen vorhandenen Materialien her resultierenden Gammastrahlen sind ein Detektor-Kristall 12 und eine Fotovervielfacherröhre 10 vorgesehen. Ein Strahlungs-Schutzschild 13 aus Blei, Eisen, Paraffin oder einem anderen geeigneten Material ist zwischen der Neutronenquelle 11 und dem Detektor-Kristall 12 angeordnet. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit vermindert, daß thermische Neutronen den Detektor-Kristall 12 erreichen und eine Neutronenaktivierung der Jod- oder Natriumatome des Kristalls bewirken. Beispielsweise kann der Kristall ein mit Thallium aktiviertes Natriumiodid, Cäsium-Jodid oder ein ähnlich aktiviertes Material aufweisen.

Wie an sich bekannt, erzeugt der Szintillations-Detektor-Kristall 12 diskrete Lichtblitze immer dann, wenn ein Gammastrahl durch ihn hindurchgeht und die Energie in seiner Gitterstruktur umwechselt. Die optisch mit dem Kristall verbundene Fotovervielfacherröhre 10 erzeugt einen der Intensität des Lichtblitzes proportionalen Spannungsimpuls. Die Intensität wiederum ist abhängig von der den Lichtblitz bewirkenden Energiehöhe des Gammastrahls. Die Amplitude des Spannungsimpulses weist somit einen direkten Bezug zum ursächlichen Gammastrahl auf. Diese proportionalen Spannungsimpulse werden über einen Diskriminator 18 einem Linearverstärker 17 zugeführt.

Der Diskriminator 18 kann zur Diskriminierung oder Eliminierung z. B. der niedrigenergetischen Hintergrund-Gammastrahlung verwendet werden, die von der Aktivierung des Detektor-Kristalls durch thermische Neutronen her resultiert. Ein festeingestellter Vorspannungswert kann für diesen Zweck verwendet werden, so daß die Fotovervielfacherröhre nur Impulse passieren kann, die über einem Wert von 0,5 MeV liegen. Eine störende Wirkung durch die Hintergrundstrahlung kann somit eliminiert werden.

Zur Steuerung der Neutronenquelle 11 kann vorzugsweise ein an sich bekannter Impulsgeber-Schaltkreis 14 verwendet werden. Der Impulsgeber-Schaltkreis 14 bewirkt, daß die Neutronenquelle 11 Impulse von relativ kurzer Zeitdauer erzeugt. Der Impulsgeber-Schaltkreis 14 kann z. B. durch Steuerimpulse von einem Pulser 20 gesteuert werden, der seinerseits von einem Zeitgeber 39, der übertage angeordnet ist, angesteuert wird. So kann z. B. der Pulser 20 durch einen Zeitimpuls vom Zeitgeber 39 aktiviert werden, um einen Steuerimpuls zu erzeugen, der beim Impulsgeber-Schaltkreis 14 bewirkt, daß die Neutronen-Quelle 11 eingeschaltet wird, um Neutronenentladungen von spezieller Zeitdauer zu emittieren. Die bevorzugte Zeitdauer beträgt ungefähr eine Millisekunde.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, mit einer Entladungsfrequenz von ungefähr 100 Entladungen pro Sekunde zu arbeiten. Jeder Neutronenstoß dauert ungefähr eine Millisekunde; die nachfolgenden neun Millisekunden zwischen den Neutronenentladungen stellen das Zeitintervall dar, während dessen die Gammastrahlen-Messungen durchgeführt werden.

Die Arbeitsweise der Zeitgatter 40, 41 und 42 soll anhand der gleichzeitigen Betrachtung der F i g. 1 und 2 näher erläutert werden. Das Zeitgatter 1 (Bezugszahl 40 in Fig. 1) wird unmittelbar nach Beendigung einer Neutronenentladung, wie aus Fig. 2 zu ersehen, geöffnet und bleibt in dieser Stellung von einem Zeitpunkt, der 1.1 Millisekunden nach dem Beginn der Neutronen-Entladung liegt bis zum Zeitpunkt, der 2,0 Millisekunden nach dem Beginn der Entladung liegt. Datensignale der Meßsonde werden dem Zeitgatter 1 (40) über einen Sprektrumstabilisator 44 zugeleitet, der die Signale des Pulsers 20 zur Steuerung der Linearität der Verstärkung des Systems benutzt. Diese Steuerungsart ist an sich bekannt und in der US-PS 37 67 921 offenbart. Der Spektrumsstabilisator 44 ermittelt jeglirhe Drift in der Verstärkung der Energiediskriminierung oder des Impulshöhen-Analysators 45 (Fig. 1) und steuert die Verstärkung des Systems, um eine Linearität in der Impulshöhen-Information aufrechtzuerhalten, die über das Meßkabel 8 und die Leitung 13 übermittelt wird.

Die im Verstärkungsfaktor stabilisierten Signale

werden vom Spektrumsstabilisator 44 über eine Leitung 46 den Zeitgattern 4C, 41 und 42 zugeführt. Das Zeitgatter 2 (Bezugszahl 41 in Fig. 1) wird durch einen Steuerimpuls vom Zeitgeber 39 konditioniert, um den Datenimpulsen in der Leitung 46 zu ermöglichen, den nachfolgenden Schaltkreis zwischen einem Zeitpunkt von 1,4 Millisekunden nach dem Beginn der Entladung und einem Zeitpunkt von 2,0 Millisekunden nach dem Beginn der Entladung zu passieren. Gleichermaßen wird das Zeitgatter 3 (Bezugszahl 42 in Fig. 1) durch einen Steuerimpuls des Zeitgebers 39 konditioniert, um den Datenimpulsen zu ermöglichen, während eines Zeitintervalles von 5,8 Millisekunden, beginnend zum Zeitpunkt 4,0 Millisekunden nach Beginn der Entladung, den Schaltkreis zu passieren.

Die Datenimpulse von den Zeitgattern 40, 41 und 42 werden als Eingangsimpulse dem Impulshöhen-Analysator 45 zugeführt. Der Impulshöhen-Analysator hat die Aufgabe, die in einer Anzahl von Energiebereichen oder Energiefenstern des Gammastrahlenspektrums auftretenden Gammastrahlen, die von der Meßsonde 7 nach Übertage übermittelt werden, zu sortieren und zu akkumulieren. Aus der Fig.4 ist das Energiefenster für Wasserstoff ersichtlich, das sich über einen Bereich von 1,3 bis 2,9 MeV erstreckt und benutzt wird zur Zählung der Spannungsimpulse, die die Einfang-Gammastrahlen vom Element Wasserstoff in der das Bohrloch umgebenden Formation darstellen. Den in den Zeitgattern 40 und 41 auftretenden Impulsen ist es ermöglicht, den Impulshöhen-Analysator 45 während dieser beiden Zeitspannen zu erreichen, in dem sie von anderen während der zwei Zeitspannen auftretenden Impulsen diskriminiert werden. Die während dieser zwei Zeitspannen im Wasserstoff-Energiefenster auftretenden Zählvorgänge gehen über Ausgangsleitungen a's Werte Hi und H₂ ab (siehe Fig. 1). Außerdem ist es während der Zeitspanne des aktivierten Zeitgatters 1, einem Chlor-Energiefenster, das sich von 3,4 bis 8,0 MeV erstreckt, möglich, Datenimpulse vom Gatter 40 zu erhalten. Diese Impulse werden, wie nachfolgend noch näher beschrieben, zur Erlangung einer Chlor-Messung benutzt.

Auf ähnliche Weise erhält ein Sauerstoff-Energiefenster, das sich von 3,0 bis 7,25 MeV erstreckt (siehe Fig.4). Datenimpulse in diesem Energiebereich während des Zeitintervalles, zu dem das Zeitgatter 42 geöffnet ist. Andere während dieses Zeitintervalles auftretenden Energie-Impulse werden diskriminiert. Die akkumulierten Zählvorgänge in diesen Zeitintervallen werden über Äusgangsleitungen vom impuishöhen-Analysator als Cl-Werte und O-Werte abgegeben (siehe Fig. 1).

Die Arbeitsweise eines Neutronen-Zerfallszeit-Rechners 47 für die Ermittlung der Zerfallszeit der thermischen Neutronen soll anhand der Fi g. 3 erläutert werden. Nach Aussendung der hochenergetischen Neutronen von der Neutronen-Quelle 11 in der Meßsonde 7, werden diese im Bohrloch und in der Formation sehr schnell zu thermischen Neutronen durch die Kollision mit den Kernen der Atome der im Bereich des Bohrloches befindlichen Materialien abgebremst Die thermisierten Neutronen werden dann von Kernen unter Emission charakteristischer Gammastrahlen eingefangen. Ist der Neutroneneinfang der einzige ablaufende Prozeß während der Zeit, in der die hochenergetischen Neutronen bereits ein thermisches Gleichgewicht erreicht haben, kann der Zerfall der Neutronendichte N gemäß der folgenden Gleichung ausgedrückt werden,

N = N_oe "'■

wobei t die gemessene Zeit ab dem Zeitpunkt ίο ist, bei dem nach dem Neutronenausstoß das thermische Gleichgewicht erreicht worden ist, und No die anfängliche Neutronendichte zum Zeitpunkt ίο ist. Die den thermischen Neutronen innewohnende Zerfallszeit ist mit τ-, bezeichnet. Die Kurve 50 in der Fi g.3 stellt den exponentiellen Abfall während dieses Zeitintervalls dar. Die Zeitintervalle der Gatter 1 und 2 sind oberhalb der Kurve 50 in F i g. 3 dargestellt. Der Verlauf der exponentiellen Zerfalls-Kurve 50 entspricht der der Formation im Bereich des Bohrlochs durch Neutroneneinfang innewohnenden Neutronenzerfallszeit vorausgesetzt, daß der Neutroneneinfang der einzige während dieses Zeitintervalles stattfindende Prozeß ist. Aus den in den Zeitgattern 1 und 2 auftretenden Zählvorgängen im Wasserstoff-Energiefenster kann die Neigung der Kurve 50 in an sich bekannter Weise erhalten werden. Diese Neigungsberechnung wird im Neutronen-Zerfallszeit-Rechner 47 durchgeführt, wenn als Eingangswerte die Hi- und H₂-Werte vom Impulshöhenanalysator 45 eingegeben werden. Der Neutronen-Zerfallszeit-Rechner 47 errechnet somit die Neigung der exponentiellen Zerfallskurve und erzeugt einen Ausgangswert τ (siehe Fig. 1), der einem herkömmlichen Aufzeichnungsgerät 48 zugeführt wird.

Das Aufzeichnungsgerät 48 ist elektrisch oder mechanisch mit der Rolle 9, wie es durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, verbunden und bewegt somit das Aufzeichnungsmedium 51 als Funktion der Bohrlochtiefe zwecks Aufzeichnung der einzelnen Größen.

Der makroskopische Einfangquerschnitt Σ der im Bohrlochbereich befindlichen Erdformation ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Σ =

4550
τ (Mikrosekunden)

wobei Σ in Einfangseinheiten dargestellt ist und eine Einfangseinheit 10 -³ cm²/cm³ entspricht.

Da der makroskopische Neutronen-Einfangquerschnitt Σ ein guter Indikator für die in dem Porenraum

der Gesteinsmatrix im Bereich des Bohrloches vorkommenden Flüssigkeitstypen und insbesondere sensitiv für das Element Chlor mit seinem sehr großen Einfangquerschnitt ist, ist diese Information sehr hilfreich bei der Bestimmung der Wassersättigung und der Ölsättigung

5ü πι der vjcstciiisniainx. ινιΞΠ ΐίοΐιΓίίν nun annehmen. „s_ die während der Zeitintervalle der geöffneten Zeitgatter 40 und 41 ermittelten Werte Σ und τ auf dem Neutroneneinfang als einzig ablaufendem Prozeß beruhen. Die Messung kann jedoch durch Neutronendiffusion oder andere Bohrlocheffekte leichte Verfälschungen aufweisen.

In Fig. 6 ist die Beziehung des gemäß der vorhergehenden Beschreibung gemessenen Wertes τ zu einem gemessenen Wert τ geeicht einer Gesteinsmatrix mit bekanntem Fluidgehalt und bekannter Neutronen-Zerfallszeit dargestellt Diese Darstellung zeigt den geringen Korrekturfaktor, der bei der Interpretation der Neutronen-Zerfallzeiten zu berücksichtigen ist Wird die durch das Aufzeichnungsgerät 48 in F i g. 1 erzeugte Messung in Einfangs-Querschnitts-Werten Σ anstelle von Zerfallszeiten-Werten τ aufgetragen, ist der aus der Fig.5 zu ersehene Korrekturfaktor zwischen den gemäß der vorhergehenden Beschreibung

gemessenen Wert Σ und dem Wert Σ, geeicht aus den bekannten Erdformationen, zu berücksichtigen.

Somit können die gemessenen Werte des makroskopischen Einfang-Querschnittes Σ und die Werte der Neutronen-Zerfallszeit τ mittels Kurven gemäß Fig. 5 und 6 hinsichtlich anderer Effekte, wie z. B. Neutronen-Diffusion und Bohrlocheffekte, nachdem sie auf dem Aufzeichnungsmedium 51 aufgezeichnet sind, korrigiert werden. Diese Korrektur kann alternativ auch vom Neutronen-Zerfallszeitrechner 47 durchgeführt und die korrigierten Kurven direkt vom Aufzeichnungsgerät 48 auf dem Aufzeichnungsmedium 51 aufgezeichnet werden. Sämtliche Berechnungen, die von den Rechnern 47, 52 und 53 durchgeführt werden, können auch von einer entsprechend programmierten Gesamt-Rechnereinheit durchgeführt werden.

Die Meßtechnik für den Chlorgehalt ist in der US-PS 32 19 820 offenbart. Diese Messung beinhaltet die Wahrnehmung der Einfangs-Gammastrahlen-Zählvorgänge in zwei verschiedenen Bereichen des Gammastrahlen-Energiespektrums, die mit dem Wasserstoff-Energiefenster und dem Chlor-Energiefenster gemäß F i g. 4 korrespondieren. Werden diese Kurven überlagert, ist jeglicher Abfall in der Zählrate der Chlorkurve relativ zur Wasserstoffkurve, der größer als vorausgesehen aufgrund von Bohrlochgrößenänderungen oder Schieferanomalien (aufgrund des Borgehaltes im Schiefer) ist, ein Anzeichen entweder von Süßwasser oder von Kohlenwasserstoffen. Wird diese Messung mit der Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältniskurve kombiniert, die in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise erhalten v/ird, kann die Süßwasser-Abweichung abgezogen werden und eine Interpretation der zwei Kurven Chlor-Messung als Anzeige für den Kohlenwasserstoffgehalt der im Bohrlochbereich befindlichen Erdformationen erfolgen. Quantitative Techniken zur Interpretation der Chlormessung können angewendet werden, indem die Wasserstoff-Zählrate gegenüber der Chlor-Zählrate in interessierenden Teufenlagen (z. B. in solchen Lagen, in denen eine unerwartet niedrige Chlor-Zählrate ermittelt wird) aufgezeichnet wird und eine Gruppe von Linien, die mit unterschiedlichen prozentualen Wassersättigungswerten für unterschiedliche Matrixmaterialien korrespondieren, festgelegt wird.

Somit kann mit dieser Messung eine quantitative Aussage bezüglich der Wassersättigung getroffen werden.

Der Chlormessungs-Rechner 52 in Fig. 1 führt eine Vorverarbeitung der Daten zwecks Korrigierung von Bohrlocheffekten (gemäß der US-PS 32 19 820) durch. Während des Zeitintervalles, in dem das Gatter 40 geöffnet ist, werden auf dem Aufzeichnungsmedium 51 durch das Aufzeichnungsgerät 48 die Kurven, die die Zählraten im Wasserstoff- und im Chlor-Energiefenster repräsentieren, als Funktion der Bohrlochtiefe aufgezeichnet. Die Daten werden vom Chlorgehalt-Rechner

52 aus den Werten Hi und Cl der Energiefenster ίο abgeleitet, die vom Impulshöhen-Analysator 45 zugeführt wurden.

Die während des Öffnungsintervalles des Zeitgatters 3 (Bezugszahl 42 in Fig. 1) auftretenden Datenimpulse von der Meßsonde 7 sind kennzeichnend für die Gammastrahlen, die durch Aktivierung des Elementes Sauerstoff in den das Bohrloch umgebenden Materialien erzeugt wurden. Ein die Zählrate darstellendes Signal wird vom Impulshöhen-Analysator 45 erzeugt. Dieser Wert O wird zusammen mit dem Hi-Wert (d.h. der Zählrate im Wasserstoffenster während des Zeitgatters 1) als Eingangswert einem Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis-Rechner 53 (F ig. 1) zugeführt. Der vom Rechner

53 ermittelte Verhältniswert wird dem Aufzeichnungsgerät 48 zugeführt, der das H/O-Verhältnis als Funktion der Bohrlochtiefe auf dem Aufzeichnungsmedium 51 aufzeichnet.

Fig. 7 stellt die Zählvorgänge im Wasserstoff-Energiefenster (Fig.4) während des Zeitgatters 1 (Hi) im Zusammenhang mit den Zählvorgängen im Sauersloff-Energiefenster während des Zeitgatters 3 dar. Aus den Datenpunkten bekannter Ölzonen und bekannter Wasserzonen in Fig. 7 ist ersichtlich, daß eine weite Trennung in den Zählraten des Wasserstoff-Energiefensters und des Sauerstoff-Energiefensters zwischen diesen beiden Zonen vorhanden ist. Dieser Zählratenunterschied ist unabhängig vom Vorhandensein des Elementes Chlor im Wasser des Porenraumes der Gesteinsmatrix. Da Kohlenwasserstoffe weit weniger Sauerstoff als Wasser im Porenraum aufweisen, ist es ersichtlich, daß in einer Ölzone ein Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis vom Verhäitnis-Rechner 53 ermittelt wird, das weit größer ist als in einer Salz- oder Süßwasser führenden Formation. Somit ist die Wasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis-Messung, die auf dem Aufzeichnungsmedium 51 aufgezeichnet wird, ein direkter Indikator für Kohlenwasserstoffe im Porenraum der im Bohrlochsbereich befindlichen Formation. Für den Betrieb des vorbeschriebenen Systems ist eine Stromquelle 54 vorgesehen.

Hierzu 3 Blatt Zcichnuneen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Geophysikalisches Neutron-Gamma-Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von ein Bohrloch umgebenden Erdformationen, wobei mittels einer eine Neutronenquelle und einen Strahlungsdetektor aufweisenden Meßsonde die Erdformationen wiederholt mit energiereichen Neutronenimpulsen bestrahlt werden und nach Beendigung eines Neutronenimpulses während eines ersten und eines zweiten Zeitintervalls die auf Neutroneneinfang beruhende Gammastrahlung ermittelt wird und aus den dabei gewonnenen Meßsignalen ein die Zerfallszeit der thermischen Neutronen darstellendes Signal gebildet wird, und wobei eine Aufzeichnung der ermittelten Signale als Funktion der Bohrlochtiefe durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die genannten Strahlungsmessungen während des ersten und des zweiten Zeitintervalls in einem ersten Energiebereich durchgeführt werden, der der auf dem Einfang von Neutronen durch Wasserstoff beruhenden Gammastrahlung entspricht,

b) daß während des ersten Zeitintervalls eine Gammastrahlungsmessung in einem zweiten Energiebereich durchgeführt wird, der der auf dem Einfang von Neutronen durch Chlor beruhenden Gammastrahlung entspricht, und das dabei gewonnene Meßsignal (Cl) in Beziehung zu dem während des ersten Zeitintervalls erhaltenen Wasserstoff-Meßsignal (Hi) gesetzt wird zur Erzeugung eines diese Beziehung charakterisierenden Signals (CI(H)), und

c) daß während eines dritten Zeilinttrvalls nach dem Neuironenimpuls eine Gammastrahlungsmessung in einem dritten Energiebereich durchgeführt wird, der der auf dem Einfang von Neutronen durch Sauerstoff beruhenden Gammastrahlung entspricht, und aus dem dabei erhaltenen Meßsignal (O) und einem (H_t) der Wasserstoff-Meßsignale ein Verhältnissignal (H|/0) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Neutronenimpulse von ca. 14 MeV und ca. Ims Dauer verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die drei genannten Zeitintervalle in der Weise gewählt werden, daß

a) das erste Zeitintervall eine Dauer von ca. 0.9 ms hat und ca. 0,1 ms nach Beendigung des Neutronenimpulses beginnt,

b) das zweite Zeitintervall eine Dauer von ca. 0,6 ms hat und ca. 0,4 ms nach Beendigung des Neutroneniinpulses beginnt und

c) das dritte Zeitintervall eine Dauer von ca. 5,8 ms hat und ca. 3,0 ms nach Beendigung des Neutronenimpulses beginnt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Energiebereichswahl:

a) Für die Messungen der Wassersloff-Einfanggammastrahlung 1,3 — 2,9 MeV,

b) für die Messung der Chlor-Ehifanggammastrahlung 3,4 - 8,0 MeV und

c) für die Messung der Sauerstoff-Einfanggammastrahlung 3,0-7,25 MeV.