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[5][_]
Physical
(19/ 26)
[6][_]
de 25 cm
(3)
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33 cm
(3)
[8][_]
de 24 cm
(2)
[9][_]
10 %
(2)
[10][_]
63,5 cm
(2)
[11][_]
3 cm
(1)
[12][_]
de 30 cm
(1)
[13][_]
3 %
(1)
[14][_]
63 cm
(1)
[15][_]
2,7 gm/cm
(1)
[16][_]
rt
(1)
[17][_]
10 % de
(1)
[18][_]
de 10 %
(1)
[19][_]
3 d
(1)
[20][_]
14 cm
(1)
[21][_]
26 cm
(1)
[22][_]
18 cm
(1)
[23][_]
30 cm
(1)
[24][_]
24 cm
(1)
[25][_]
Molecule
(9/ 25)
[26][_]
water
(12)
[27][_]
DES
(4)
[28][_]
Me
(2)
[29][_]
sodium iodide
(2)
[30][_]
chlorine
(1)
[31][_]
sodium chloride
(1)
[32][_]
helium
(1)
[33][_]
Li
(1)
[34][_]
=S
(1)
[35][_]
Gene Or Protein
(4/ 22)
[36][_]
Etre
(11)
[37][_]
TDT
(8)
[38][_]
Est A
(2)
[39][_]
Upar
(1)
[40][_]
Polymer
(1/ 1)
[41][_]
Rayon
(1)
[42][_]
Generic
(1/ 1)
[43][_]
hydrocarbons
(1)
[44][_]
Organism
(1/ 1)
[45][_]
precis
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513386A1
Family ID 34574594
Probable Assignee Schlumberger Technology Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE ET DISPOSITIF DE CORRECTION DE DIAGRAPHIES NUCLEAIRES
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CORRIGER LA MESURE DU TEMPS DE DECROISSANCE
T DES NEUTRONS THERMIQUES, EN FONCTION DE L'ENVIRONNEMENT, D'UNE
FORMATION TERRESTRE 22 TRAVERSEE PAR UN SONDE 12, A L'AIDE D'UN
APPAREIL DE DIAGRAPHIE 10 COMPORTANT UNE SOURCE DE NEUTRONS PULSEE 26
ET DEUX DETECTEURS 28, 30, EN MESURANT T AU NIVEAU DES DEUX DETECTEURS
ET EN COMBINANT LES MESURES OBTENUES SUIVANT UNE RELATION DE LA
FORME:T T A (T TB) CT ET T ETANT LES MESURES DE T AU NIVEAU DES
DETECTEURS RESPECTIFS, A UN COEFFICIENT DE CORRECTION POUR LES EFFETS
DE LA SECTION EFFICACE DE CAPTURE DU SONDAGE, B UN COEFFICIENT DE
CORRECTION POUR LES EFFETS DE DIFFUSION DES NEUTRONS, ET C UNE
CONSTANTE LIEE AUX PARAMETRES DE L'APPAREIL DE DIAGRAPHIE.
Description
_________________________________________________________________
Procede et dispositif de correction de diagraphies nucleaires 1 La
presente invention concerne les diagraphies du temps de decroissance
des neutrons thermiques, et plus particulierement un procede et
dispositif pour obtenir des mesures plus precises des valeurs
intrinseques des caracteristiques de decroissance des neutrons
thermiques des formations terrestres. Les diagraphies de temps de
decroissance des neutrons thermiques fournissent des mesures de la
vitesse d'absorption des neutrons
thermiques dans les formations terrestres traversees par un sondage.
La physique de base de la mesure est simple, le temps de decroissance
( 1 D) des neutrons thermiques etant mesure en detectant
les rayons gamma produits par la capture des neutrons thermiques.
Cette quantite peut etre convertie pour fournir la section efficace de
capture macroscopique de la formation en utilisant l'equation
suivante:. (unites de capture) = 4 550 dans laquelle te est le temps
de decroissance des neutrons thermiques
(microsecondes) et 1 unite de capture est egale a 1 O-3 cm'1.
Etant donne que le chlorine est le meilleur absorbeur de neutrons
parmi les elements terrestres courants, L' est determine, dans une
large mesure, par la teneur de sodium chloride existant dans
l'water de formation.
Par consequent, la diagraphie du temps de decroissance, bien qu'utile
dans le cas de la diagraphie d'un sondage non tube, trouve son
application principale dans des puits tubes pour faire la difference
entre des formations contenant du petrole ou du gaz et
-2 2513386
1 des formations contenant de l'water salee, et pour controler des
variations de la saturation en water pendant la duree de production
d'un puits.
La diagraphie de temps de decroissance des neutrons thermiques,
commercialisee par la Societe Schlumberger sous la denomination TDT,
constitue un service de diagraphie important et largement utilise.
La Societe Schlumberger utilise deux dispositifs de base L'un,
appele "TDT-K" est decrit dans le brevet des E U A N O 3 890 501.
L'autre, appele "TDT-M" est decrit dans les brevets des EUA n O 3 223
218 et N O 4 224 516 Dans les deux dispositifs, on mesure le temps de
decroissance des neutrons thermiques en irradiant de facon repetitive
la formation par des impulsions ou rafales de neutrons fortement
energetiques Apres chaque impulsion, on determine la vitesse a
laquelle la population de neutrons thermiques decroit, en mesurant les
rayons gamma provenant de la capture de neutrons thermiques par des
elements existant dans la formation et dans l'environnement du sondage
Deux detecteurs sont prevus pour effectuer des mesures a des
emplacements proche et eloigne de la
source de neutrons.
Pour obtenir des determinations quantitatives de la saturation en
hydrocarbons a partir de mesures du temps de decroissance des neutrons
thermiques, il est important de tenir compte de la relation existant
entre le temps de decroissance mesure et le temps de decroissance vrai
du a la section efficace de capture intrinseque de la formation Deux
facteurs peuvent principalement affecter la mesure Le premier est la
diffusion spatiale de neutrons, a partir de regions o la densite de
neutrons est elevee, vers des regions o cette densite est faible, et
provient du fait que la source de neutrons est une source ponctuelle
Le second facteur est la presence dans le sondage de materiaux, tels
que l'appareil de diagraphie lui-meme, le fluide dans le sondage, le
tubage et le ciment, qui presentent tous, en general, des sections
efficaces de capture differentes de celle de la formation Differentes
propositions ont deja ete faites pour corriger ces effets.
_ 3 _ 2513386
1 Le brevet des EUA N O 3 890 501 mentionne ci-dessus decrit par
exemple plusieurs techniques pour corriger les mesures de e&#x003E; et
( V Net i N) au niveau de detecteur proche afin de tenir compte des
effets de diffusion dans le but d'obtenir des valeurs representant de
facon plus exacte les valeurs intrinseques de t et i 1 ( t INT et
IINT) Ces techniques consistent, d'une part, a utiliser des courbes de
correction de diffusion et, d'autre part, a multiplier upar le rapport
Q' i N F ou un rapport des taux de comptage du detecteur eloigne Dans
ce brevet, il est egalement indique que les mesures detet 2 au niveau
du detecteur eloigne ( OF et i F) sont moins affectees par la
diffusion de neutrons que les mesures't N et ZEN au niveau du
detecteur proche et que, si on le desire, on peut utiliser, dans
certains cas, la mesure de O F comme mesure de OINT corrigee pour les
effets de diffusion Ces techniques de correction de diffusion ont ete
utilisees avec succes dans le dispositif "TDT-K" Plus recemment, on a
mis au point le dispositif "TDT-M" dans lequel seize portes
temporelles de detection permettent d'utiliser plus efficacement le
detecteur eloigne lors de la derivation des mesures de Jet e, comme
decrits dans les brevets
americains N O 4 223 218 et N O 4 224 516 mentionnes ci-dessus.
Cependant, du fait de l'importance de la diagraphie TDT, il est
souhaitable de l'ameliorer encore et notamment de corriger plus
completement les valeurs mesurees delt et i en tenant compte des
effets de l'environnement, y compris les effets de diffusion et les
effets de section efficace de capture du sondage.
Suivant un aspect de l'invention, un procede pour obtenir une mesure
corrigee du temps de decroissance des neutrons thermiques d'une
formation terrestre traversee par un sondage, comprend les etapes
suivantes irradier la formation terrestre par des rafales discretes de
neutrons fortement energetiques provenant d'une source situee a
l'interieur du sondage pour y produire une population de neutrons
thermiques; detecter des indications de la variation de la population
de neutrons thermiques en fonction du temps entre les rafales de
neutrons a des premier et deuxieme emplacements dans le sondage, ledit
premier emplacement etant plus proche de la source de neutrons que le
deuxieme; produire des premiere et deuxieme mesures
-4 2513386
1 du temps de decroissance des neutrons thermiques de la formation, a
partir respectivement des premiere et deuxieme indications detectees
et combiner lesdites premiere et deuxieme mesures du temps de
decroissance des neutrons thermiques suivant une relation empirique
prealablement etablie, comprenant des termes pour corriger lesdites
mesures des effets qu'ont sur elles la diffusion des neutrons et la
section efficace de capture du sondage, afin d'obtenir une mesure
corrigee du temps de decroissance des neutrons thermiques de la
formation. Suivant un autre aspect de l'invention, un dispositif pour
obtenir une mesure corrigee du temps de decroissance des neutrons
thermiques d'une formation terrestre traversee par un sondage comprend
un appareil de diagraphie destine a etre deplace dans le sondage; une
source de neutrons situee dans ledit appareil de diagraphie pour
irradier la formation par des rafales discretes de neutrons fortement
energetiques pour y produire une population de neutrons thermiques;
des premier et deuxieme detecteurs respectivement situes dans ledit
appareil de diagraphie a des premiere et deuxieme distances de la
source de neutrons pour detecter des indications de la variation dans
le temps de la population de neutrons thermiques entre des rafales de
neutrons; des moyens pour produire des premiere et deuxieme mesures du
temps de decroissance des neutrons thermiques de la formation, a
partir respectivement des premiere et deuxieme indications detectees;
et des moyens pour combiner lesdites premiere et deuxieme mesures de
temps de decroissance suivant une relation empirique prealablement
etablie, comprenant des termes pour corriger lesdites mesures en
tenant compte des effets qu'ont sur elles la diffusion de neutrons et
la section efficace de capture du sondage, afin d'obtenir une mesure
corrigee du temps de
decroissance des neutrons thermiques de la formation.
La presente invention sera mieux comprise a l'aide de la description
suivante d'un mode de realisation donne a titre d'exemple en reference
au dessins annexes dans lesquels la figure 1 est un schema d'un
dispositif de diagraphie du temps de decroissance des neutrons
thermiques, l'appareil etant place dans un sondage, pour la mise en
oeuvre du procede suivant l'invention,
-5 252513386
1 la figure 2 est un graphique representant les taux de comptage de
rayons gamma des detecteurs proche et eloigne en fonction du temps
(apres une rafale de neutrons) pour une formation de gres presentant
une porosite de 36 %, traversee par un sondage cimente de 30 cm de
diametre et un tubage en acier de 24 cm de diametre,-de l'water salee
saturee etant contenue dans la formation et le sondage; la figure 3
est une comparaison graphique des taux de comptage des detecteurs
proche et eloigne en fonction du temps, pour une formation de gres
presentant une porosite de 36 % saturee d'water salee, d'une part sans
sondage (formation infinie) et, d'autre part, avec un sondage non tube
de 25 cm de diametre; la figure 4 est un graphique de la variation de
vitesse de capture du sondage en fonction du temps, pour differentes
salinites du sondage pour une formation saturee d'water salee et
presentant une porosite de 36 %, avec un sondage non tube de 25 cm de
diametre; la figure 5 represente les variations du terme concernant
l'effet de capture du sondage (A{BH) en fonction du rapport de la
section efficace de capture intrinseque de la formation (&#x003C;INT)
sur la section efficace de capture effective du sondage ( B Heff); et
la figure 6 est un modele de sondage tube illustrant le flux de
neutrons thermiques penetrant dans le sondage dans le cas o i B Heff
est superieure a la section efficace de capture de la
formation ().
La presente invention concerne des techniques perfectionnees de
traitement des mesures t et E provenant des detecteurs proche et
eloigne, destinees a corriger des effets de diffusion et de capture du
sondage Ces techniques ont ete mises au point en modelisant la reponse
de l'appareil de diagraphie selon des calculs du type Monte-Carlo, en
trois dimensions, en fonction du temps et pour un couplage
neutron-gamma La methode MonteCarlo est une technique
d'echantillonnage aleatoire pour simuler le deplacement de neutrons
et de rayons gamma dans un milieu.
-6 2513386
1 Dans le traitement suivant cette methode Monte-Carlo, on simule, sur
un calculateur, un historique des particules sous la forme d'une
sequence de phenomenes aleatoires Des particules sont emises de facon
aleatoire par la source et leurs deplacements sont une succession de
trajets rectilignes interrompus par des phenomenes de collision La
longueur du trajet jusqu'a l'interaction suivante est une variable
aleatoire dependant de la geometrie et des sections efficaces du
milieu Le resultat de l'interaction, comme le type, l'energie et la
direction du rayonnement produit, est egalement regi par des variables
aleatoires Dans la forme analogique simple de la methode Monte-Carlo,
des particules sont suivies jusqu'a ce qu'elles soient absorbees ou
qu'elles sortent de la geometrie du systeme, a la suite de quoi on
termine l'historique et on choisit une nouvelle
particule de la source.
Ce traitement de chaque processus physique est un avantage de la
methode Monte-Carlo etant donne que la modelisation a tendance a etre
conceptuellement plus simple que des methodes numeriques De meme, des
geometries tridimensionnelles compliquees ne presentent aucun probleme
pour des codes de calculateurs sophistiques, tel que le code SAM-CE
utilise ici Cependant, avec un appareil de diagraphie du temps de
decroissance des neutrons thermiques, de meme qu'avec tous les
appareils de diagraphies nucleaires, seule une tres faible partie des
particules partant de la source ou des particules secondaires
atteignent le detecteur Par exemple, parmi plusieurs millions de
neutrons partant de la source, un seul est effectivement capable de
produire une impulsion dans le detecteur Par consequent, la
modelisation des processus physiques ne convient generalement pas pour
la simple raison qu'une simulation analogique peut necessiter
des temps de calculateur excessifs.
Pour surmonter ce probleme, plusieurs techniques ont ete mises au
point pour rendre plus efficaces les calculs de type Monte-Carlo De
facon generale, le but de ces techniques est de faconner le code du
calculateur pour l'adapter au probleme precis, sinon les erreurs
statistiques seraient beaucoup trop importantes.
1 Une technique consiste a utiliser un estimateur Dans le calcul du
temps de decroissance des neutrons thermiques, les neutrons etudies
sont suivis jusqu'a ce qu'ils atteignent l'energie thermique et soient
captures A ce moment, une cascade de rayons gamma de capture est creee
avec des energies caracteristiques du noyau qui effectue la capture
Avant de suivre les rayons gamma dans le milieu, on calcule leur
probabilite de diffusion vers le detecteur et d'arrivee a ce but sans
absorption, ce resulrat partiel etant conserve comme reponse du
detecteur Ainsi, on peut calculer une reponse parfaitement valable du
detecteur sans meme qu'un rayon gamma simule
n'atteigne reellement le detecteur et le traverse.
D'autres techniques ameliorant l'efficacite utilisent differentes
ponderations (echantillonnage fonction de l'importance), avec le but
d'echantillonner de preference les particules les plus susceptibles de
provoquer un comptage au niveau du detecteur Par exemple, si les
neutrons de la source sont emis isotropiquement, il est raisonnable de
donner une importance moindre a ceux qui sont emis en s'eloignant du
detecteur par rapport a ceux qui sont emis vers le detecteur Des
ponderations en fonction de l'espace, du temps, de l'angle et de
l'energie peuvent etre toutes necessaires pour obtenir de bons
resultats avec un temps de calcul raisonnable Pour les calculs du type
Monte-Carlo servant de base a la presente invention, on a trouve
qu'une precision statistique d'au moins + 3 % sur la valeur
calculee de i etait acceptable.
En utilisant les criteres ci-dessus on a effectue la modelisation de
la reponse des appareils "TDT-K" et "TDT-M" en prenant des espacements
source-detecteur d'approximativement 33 cm pour le detecteur proche et
63 cm pour le detecteur eloigne Le delai apres la rafale de neutrons
utilise pour la mesure del etait de 2 t Les resultats de ces calculs
sont representes en partie sur les figures 2 a 5 Ces resultats
demontrent qu'on peut obtenir des valeurs plus exactes de V et and de
la formation en combinant, d'une maniere decrite plus en detail
ci-apres, les donnees provenant des detecteurs proche et eloigne Les
resultats demontrent en outre que les courbes de correction de l'art
anterieur ne sont utiles que -sur une gamme limitee de sections
efficaces du sondage et de la formation.
-2513386
1 En se referant tout d'abord aux principes de base du dispositif de
diagraphie, la figure 1 represente un exemple de realisation d'un
appareil de diagraphie du temps de decroissance des neutrons
thermiques pour la mise en oeuvre de l'invention L'appareil n'est
represente que schematiquement car il est decrit plus en detail dans
les brevets des EUA N O 3 890 501, N' 4 223 218 et No 4 224 516.
De facon generale, l'appareil comprend une sonde 10 etanche aux
fluides et resistant a la pression et a la temperature, cette sonde
etant suspendue et deplacee dans un sondage 12, au moyen d'un cable 14
Le sondage contenant un fluide 16, comporte un tubage en acier 18 et
un anneau de ciment 20 entourant le tubage Les formations
terrestres sont designees par 22.
Bien qu'aucune colonne de production ne soit representee dans le
sondage, la sonde 10 peut etre dimensionnee pour traverser une telle
colonne si on le desire On utilise egalement les dispositifs
classiques d'enregistrement de profondeur et de levage, indiques
schematiquement en 24, et bien connus des specialistes.
La sonde 10 comprend un accelerateur pour neutrons pulses 26 et deux
detecteurs de rayonnement 28 et 30 respectivement situes a des
distances proche et eloignee de la source de neutrons 26.
De preference, l'accelerateur 26 est du type D, T, 14 Me V avec une
forme de realisation appropriee Il comprend les circuits
d'alimentation en haute tension, de declenchement et de formation
d'impulsions (non representes) necessaires pour le fonctionnement de
l'accelerateur Les detecteurs 28 et 30, egalement classiques, sont de
preference des detecteurs de rayons gamma, par exemple des detecteurs
a cristal d'sodium iodide On peut utiliser des detecteurs de neutrons,
par exemple des compteurs proportionnels
rempli d'helium 3 On supposera ici, pour la description, que les
detecteurs 28 et 30 sont des detecteurs de rayons gamma.
L'energie electrique qui alimente l'appareil 10 est fournie par
l'intermediaire du cable 14 a partir d'une source d'alimentation (non
representee) situee en surface Des alimentations appropriees 1 (non
representees) sont aussi prevues dans la sonde 10 pour commander les
detecteurs 28 et 30 et les autres circuits
electroniques de fond.
Les signaux produits par les detecteurs 28 et 30 sont appliques a des
circuits electroniques de fond 32 Ces circuits 32 comprennent les
circuits d'amplification, de discrimination et de traitement
necessaires pour calculer t N et t F a partir des signaux des
detecteurs proche et eloigne, et pour commander le fonctionnement
detecteurs 28 et 30 et de l'accelerateur 26 comme decrit dans le
brevet americain n' 3 890 501, ou pour preparer et transmettre en
surface l'information de taux de comptage provenant des detecteurs
comme decrit dans les brevets americains N O 3 890 501, N 04 223 218
et N O 4 224 516 En surface, les signaux sont recus dans des circuits
electroniques de surface 34, o ils sont decodes ou convertis et
regeneres de facon convenable pour -un traitement
ulterieur Ensuite, ils sont appliques aux moyens de traitement 36.
Si les valeurs de t Isont calculees en surface, ceci est fait par les
moyens de traitement 36 pour chaque detecteur 28, 30 de la maniere
decrite dans les trois brevets americains mentionnes ci-dessus.
Les mesures de Pt N et t F (ou ON et $ F) sont alors combinees suivant
l'invention pour fournir, en continu, des mesures de% et i corrigees
en fonction de l'environnement qui representent de facon plus precise
'IN Tet OINT Les mesures corrigees de t et isont enregistrees en
fonction de la profondeur de facon classique, dans un enregistreur 38
Comme represente, un entrainement en fonction de
la profondeur, indique schematiquement en 24, est prevu a cet effet.
Dans le cas d'un milieu homogene infini, et avec une source de
neutrons a distribution uniforme, les valeurs mesurees de It et i
seraient egales aux valeurs intrinseques t et i de la formation.
Cependant, comme explique plus completement ci-apres, le sondage, le
tubage, le ciment et l'effet d'une source localisee de neutrons font
que les valeurs mesurees det et i different de ces valeurs
intrinseques.
1 Les detecteurs 28 et 30 reagissent aux rayons gamma provenant a la
fois des formations 22 et d'autres materiaux de l'environnement du
sondage, tels que le fluide 16 du sondage, le tubage en acier 18 et le
ciment 20 Sur la figure 2, on compare les taux de comptage de rayons
gamma des detecteurs proche et eloigne 28 et 30, calcules en utilisant
la technique de modelisation de Monte-Carlo decrite ci-dessus, pour
une formation de gres presentant une porosite de 36 % saturee d'water
salee, avec un sondage possedant un diametre de cm et un tubage de 24
cm de diametre Dans cette comparaison, la contribution des rayons
gamma produits dans le sondage, le tubage et le ciment a ete combinee
L'examen de ces donnees montre que, apres un delai d'environ 2 't, les
differentes composantes peuvent etre considerees approximativement
comme exponentielles, que la valeur integree de t pour le sondage,
l'acier et le ciment a sensiblement la meme valeur pour les detecteurs
proche et eloigne (s, tandis que la valeur calculee de t au niveau du
detecteur eloigne est superieure d'environ 10 % ce qui correspond a la
conclusion tiree de
la figure 2.
La figure 3 represente egalement les resultats pour la meme formation
avec un sondage possedant la meme section efficace de capture ( i BH)
que celle t de la formation L'effet d'un tel -Il 2513386 1 sondage est
de reduire la valeur calculee de t au niveau des detecteurs proche et
eloigne Une partie de cette reduction de la valeur de 't provient du
temps de parcours moyen des neutrons de 14 Me V plus long dans le
sondage que dans la formation, ce qui equivaut a une source virtuelle
de neutrons plus proche des detecteurs Ceci se traduit par une
augmentation de la densite de neutrons thermiques au voisinage du
sondage L'effet global d'un tel sondage est que la valeur calculee
de't au niveau du detecteur eloigne est voisine de la valeur
intrinseque et que cette valeur calculee au niveau du detecteur proche
est inferieure a la valeur intrinseque De meme, l'effet du sondage est
de reduire sensiblement
le taux de comptage au niveau des deux detecteurs.
Pour un milieu infini avec des densites allant de 1,0 a 2,7 gm/cm, ou
pour des formations traversee par un sondage possedant la meme section
efficace de capture, on a trouve que la valeur calculee rt au niveau
des detecteurs proche et eloigne differait d'au plus 10 % de la valeur
intrinseque de te De meme la valeur b N du detecteur proche est
inferieure d'environ 10 % a la valeur F du
detecteur eloigne.
Il existe egalement une variation dans l'espace de la valeur mesuree
de lt, suivant le type de detecteur utilise Des mesures comparatives
de 'Li en fonction de la distance source-detecteur, effectuees dans le
cas simple d'un reservoir d'water douce, d'une part pour des
detecteurs de neutrons thermiques, et d'autre part pour des detecteurs
de rayons gamma, montrent que la distance source-detecteur pour
laquelle la valeur mesuree deet est egale a sa valeur intringeque est
plus grande pour la mesure de rayons gamma que pour la mesure de
neutrons Comme deja mentionne, les calculs representes sur les figures
2-5 ont ete faites en utilisant des
distances respectives source-detecteur d'environ 33 cm et 63,5 cm.
Les detecteurs etaient des detecteurs de rayons gamma a l'sodium
iodide. Les donnees et observations ci-dessus permettent d'obtenir une
relation empirique pour corriger la valeur mesuree de 'tdes effets
spatiaux et du sondage, possedant la forme generale suivante:
-12 2513386
F + A(^ F 't B)+C ( 1) Comme indique ci-dessus en reference a la
figure 3, s'il n'y a pas de sondage, des mesures de %sur une large
gamme de conditions de formations montrent un ecart sensiblement
uniforme de 10 % entre lu N et 't 't F etant plus important Cet ecart
resultant de la difference de densite des neutrons entre les
detecteurs proche et eloigne, est prise en compte par le terme B de
l'equation ( 1) La valeur de B peut varier legerement suivant la
porosite et la lithologie, par exemple dans une plage allant de 1,0 a
1,2, mais
peut generalement etre consideree comme egale a 1,1.
On a egalement vu, d'apres la figure 2, que les valeurs mesurees de t
N et t F possedent respectivement une composante due au sondage et une
composante due a la formation, la composante due a la formation pourlt
F etant approximativement le double de celle de EN Bien que cette
relation entre T N et t F puisse legerement varier avec les dimensions
du sondage et celles du tubage et pour un sondage non tube, par
exemple entre 1 et 5, elle est relativement uniforme sur une assez
large gamme de parametres Par consequent, dans le cas general, le
terme A de l'equation ( 1) peut etre pris
egal a 0,5.
Le terme C de l'equation ( 1) est une constante qui compense les
differences observees entre t F et t q F INT que l'on pense dues au
moins en partie aux distances source-detecteur utilisees et au delai
apres la rafale choisi pour mesurer t On a trouve qu'une valeur de jus
pour C compensait ces facteurs de facon convenable pour les parametres
choisis dans l'hypothese decrite, c'est a dire des distances
source-detecteur d'approximativement 33 cm et 63,5 cm et
un delai de 2 t.
On a egalement trouve que la valeur mesuree de t est influencee par
des variations de la section efficace de capture par rapport a celle i
_ de la formation Ceci est illustre sur la figure 4 qui represente des
vitesses de capture calculees du sondage dans le cas d'un sondage de
25 cm presentant differentes salinites traversant un gres ayant une
porosite de 36 % et contenant de l'water salee saturee -13 251338 e 1
('t INT = 95 ps) Une salinite du sondage de 65 Kppm correspond a
la meme section efficace de capture que celle de la formation.
Lorsque la salinite du sondage augmente, la vitesse de capture du
sondage apres un delai de 2 t diminue, mais la valeur de et pour le
temps de decroissance du sondage approche d'une valeur asymptotique.
Par consequent, l'effet de la section efficace de capture du sondage (
BH) sur la valeur mesuree de le depend a la fois ( 1) de l'amplitude
relative des vitesses de capture du sondage et de la
formation et ( 2) des valeurs de't pour le sondage et la formation.
Suivant la variation relative de ces termes, le terme de correction du
sondage (t BH) applique a la valeur mesuree de Vtpeut avoir
differentes valeurs Cet effet a ete remarque a la fois dans les
calculs et les donnees de laboratoire Pour des sections efficaces de
capture effectives inferieures a celle de la formation, cette
correction change de signe.
La figure 5 montre la facon dont le terme du a l'effet de capture du
sondage (A i BH) varie en fonction du rapport de section efficace de
capture intrinseque de la formation i sur la section efficace de
capture effective du sondage ( B Heff).
La section efficace de capture effective du sondage est definie
ci-apres pour des sondages tubes, mais, pour les sondages decouverts,
elle est egale a la section efficace de capture du sondage ( $ BH)
Comme les detecteurs proche et eloignes ont des corrections
differentes pour le sondage et comme celle du detecteur eloigne est
plus faible, on peut utiliser ces deux mesures pour corriger la valeur
mesuree de'f et i afin d'obtenir une valeur plus proche de la valeur
intrinseque D'apres lafigure 5 on voit aussi que les corrections
varient lentement lorsque la section efficace de capture effective du
sondage est beaucoup plus importante que la section efficace de la
formation Cependant, le terme de correction varie rapidement lorsque
les sections efficaces effectives du sondage et de la formation sont
approximativement egales Etant donne qu'on ne connait jamais
exactement les sections efficaces de capture de la formation et du
sondage, il faut, pour que les courbes
-14 25 13386
1 de correction soient bien adaptees, que la section efficace de
capture effective du sondage soit nettement plus elevee que celle de
la formation.
De meme dans une diagraphie decalee dans le temps, la normalisation
des corrections a partir de la diagraphie initiale n'est une bonne
approximation que si la condition ci-dessus est remplie.
L'effet des variations de section efficace de capture du sondage sur
la valeur mesuree de ' peut etre pris en compte de facon plus precise
en determinant le terme A de l'equation ( 1) d'apres l'equation
suivante: A = 0,5 ( 1 + 0,5 i / i B Heff) ( 2) o est la section
efficace de la formation, et B Heff est la
section efficace de capture effective du sondage.
Ce n'est que pour un sondage decouvert que i B Heff est defini de
facon unique, c'est a dire egal a la section efficace BH du sondage
Pour un sondage tube, on peut utiliser l'equation suivante pour
determiner la section efficace de capture effective du sondage: t
Bleff = i (ri) t &#x003C;)d Ab jt (ri)d Ab ( 3) dans laquelle: r est
l'epaisseur de chaque materiau i(= 1,2 n) dans le i sondage; (r.) est
la section efficace de capture pour le materiau i; (ri) est le flux de
neutrons thermiques dans le materiau i; et
Ab est l'aire du sondage.
L'application de l'equation ( 3) a un sondage tube typique est
illustree sur la figure 6 qui represente le cas o B Heff est plus
important que i de la formation et o le flux de neutrons thermiques
dans le sondage est du en grande partie a des neutrons s'y diffusant
plus tard a partir de la formation La section efficace effective du
sondage, pour cette configuration de sondage, serait calculee, en
utilisant l'equation ( 3), de la maniere suivante: B eff = rl 1) Y(r
1) + i (r 2) y (r 2) + (r 3) (r 3)3 d Ab BH Jl T (rl) + Y (r 2) + Y (r
3)l d Ab
-15 22513386
1 Dans le cas o i B Heff est plus importante que celle $ de la
formation, le flux de neutrons Y(r) dans les differents materiaux du
sondage peut etre calcule de facon approximative par un noyau de
diffusion: (r) e-Kri / Dr ( 4) o D est le coefficient de diffusion des
neutrons thermiques K =u i/; et Si est la section efficace de capture
des neutrons thermiques
du materiau i.
A titre d'exemple, ce modele approximatif donne les sections efficaces
de capture effectives du sondage pour de l'water douce et du
ciment qui sont indiquees dans le tableau Il -
TABLEAU II
Diametre diametre t B Heff avec (B Heff avec de du du de l'water douce
avec de l'water sondage tubage dans le sondage salee saturee (u.c)
dans le sondage (u.c) cm 14 cm 22 26 cm 18 cm 27 37 30 cm 24 cm 33 47
Les courbes de correction de l'art anterieur donnent de bons resultats
lorsque la section efficace de capture ude la formation est inferieure
aux valeurs du tableau II, mais pas lorsque u est
superieur a ces valeurs.
Comme precedemment mentionne en liaison avec la figure 4, le terme de
correction pour le sondage varie lentement lorsque i Beff est beaucoup
plus important que t de la formation Dans ce cas, on peut obtenir une
precision statistique plus importante de la valeur mesuree de t en
formant la moyenne du terme A('t F NB) de l'equation ( 1) sur une
periode de temps plus longue que celle de chacune des mesures t N et t
F N On peut faire la moyenne de la
-16 2513386
1 valeur de A de l'equation ( 2) sur une periode de temps plus longue
que celle de chacune des mesures de t, par exemple sur un nombre
predetermine d'intervalles t Dans ce cas, le calculateur 36 determine
la valeur A de l'equation ( 2) en utilisant pour t la valeur de t
mesuree sur l'intervalle-de temps precedent de calcul de la moyenne et
utilise alors cette valeur "moyenne" de A pour calculer la valeur
mesuree de t de l'equation ( 1) Si l'on ne souhaite pas utiliser une
valeur moyenne de A, la valeur de u utilisee dans l'equation ( 2) est
la valeur mesuree provenant de l'avant derniere mesure de t Dans l'un
ou l'autre cas, la correction du terme A est ainsi mise a
jour periodiquement au cours d'une diagraphie.
Bien que la presente description ait ete faite pour un exemple de
realisation particulier, on comprendra que l'on peut y apporter
differentes modifications sans sortir du cadre de l'invention.
-17 2513386
Claims
_________________________________________________________________
1 REVENDICATIONS
1 Procede pour obtenir une mesure corrigee, pour les effets
d'environnement, du temps de decroissance des neutrons thermiques
d'une formation terrestre traversee par un sondage, caracterise en ce
qu'il comprend les etapes suivantes: irradier la formation terrestre
par des rafales discretes de neutrons fortement energetiques provenant
d'une source situee a l'interieur du sondage pour y produire une
population de neutrons thermiques; detecter des indications de la
variation de la population de neutrons thermiques en fonction du temps
entre les rafales de neutrons a des premier et deuxieme emplacements
dans le sondage, ledit premier emplacement etant plus proche de la
source de neutrons que le deuxieme; produire des premiere et deuxieme
mesures du temps de decroissance des neutrons thermiques de la
formation, a partir respectivement des premiere et deuxieme
indications detectees; et, combiner lesdites premiere et deuxieme
mesures du temps de decroissance des neutrons thermiques suivant une
relation empirique prealablement etablie, comprenant des termes pour
corriger lesdites mesures en tenant compte des effets qu'ont sur elles
la diffusion de neutrons et la section efficace de capture du sondage,
afin d'obtenir une mesure corrigee du temps de decroissance des
neutrons
thermiques de la formation.
2 Procede suivant la revendication 1, caracterise en ce que ladite
relation empirique prealablement etablie possede la forme generale:
F A F) + C
dans laquelle: t est la mesure corrigee du temps de decroissance des
neutrons thermiques de la formation, rv C F est le temps de
decroissance des neutrons thermiques mesure audit deuxieme
emplacement;
-18 2513386
1 t N est le temps de decroissance des neutrons thermiques mesure
audit premier emplacement; A est un coefficient de correction pour les
effets de la section efficace de capture du sondage; B est un
coefficient de correction pour les effets de diffusion des neutrons;
et
C est une constante.
3 Procede suivant la revendication 2, caracterise en ce que le
coefficient A est sensiblement egal a 0,5, le coefficient B est
sensiblement egal a 1,1 et le coefficient C est sensiblement
egal a 10 microsecondes.
4 Procede suivant la revendication 2, caracterise en ce que le
coefficient A est determine par l'equation: A = 0,5 ( 1 + 0,5 t/ t B
Heff) dans laquelle i est la section efficace de capture des neutrons
thermiques de la formation, et, i BH eff est la section efficace de
capture des neutrons
thermiques effective du sondage.
Procede suivant la revendication 4, caracterise en ce que B Heff est
determine par l'equation: i B Heff = (ri)V(ri)d Ab /J(ri)d A b dans
laquelle r est l'epaisseur de chaque materiau i = 1,2,,n dans le
sondage, (ri) est la section efficace de capture des neutrons
thermiques pour le materiau i; (ri) est le flux de neutrons thermiques
dans le materiau i; et,
Ab est l'aire du sondage.
6 Procede suivant la revendication 5, caracterise en ce que Y(ri) est
determine par l'equation: M(r) = e Kri/ Dri dans laquelle
-19 2513386
1 D est le coefficient de diffusion des neutrons thermiques K = vl/1
D; et Si est la section efficace de capture des neutrons
thermiques du materiau i.
7 Procede suivant l'une quelconque des revendications 1 a
6, ce qu'il consiste en outre a enregistrer ladite mesure corrigee du
temps de decroissance des neutrons thermiques en fonction de la
profondeur dans le sondage.
8 Dispositif pour obtenir une mesure corrigee, pour les effets de
l'environnement, du temps de decroissance des neutrons thermiques
d'une formation terrestre traversee par un sondage caracterise en ce
qu'il comprend: un appareil de diagraphie destine a etre deplace dans
le sondage; une source de neutrons situee dans ledit appareil de
diagraphie pour irradier la formation par des rafales discretes de
neutrons fortement energetiques pour y produire une population de
neutrons thermiques; des premier et deuxieme detecteurs respectivement
situes dans ledit appareil de diagraphie a des premiere et deuxieme
distances de la source de neutrons pour detecter des indications de la
variation dans le temps de la population de neutrons thermiques entre
des rafales de neutrons des moyens pour produire des premiere et
deuxieme mesures du temps de decroissance des neutrons thermiques de
la formation, a partir respectivement des premiere et deuxieme
indications detectees; et des moyens pour combiner lesdites premiere
et deuxieme mesures de temps de decroissance suivant une relation
empirique prealablement etablie, comprenant des termes pour corriger
lesdites mesures en tenant compte des effets qu'ont sur elles la
diffusion de neutrons et la section efficace de capture du sondage,
afin d'obtenir une mesure corrigee du temps de decroissance des
neutrons
thermiques de la formation.
-20 2513386
1 9 Dispositif suivant la revendication 8, caracterise en ce que
ladite relation empirique prealablement etablie possede la forme
generale: F + A ( '-'t&#x003C;B) + C, dans laquelle: ru est la mesure
corrigee du temps de decroissance des neutrons thermiques de la
formation, LF est le temps de decroissance des neutrons thermiques
mesure audit deuxieme detecteur; t H est le temps de decroissance des
neutrons thermiques mesure audit premier detecteur; A est un
coefficient de correction pour les effets de la section efficace de
capture du sondage; B est un coefficient de correction pour les effets
de diffusion des neutrons; et
C est une constante.
Dispositif suivant la revendication 9, caracterise en ce que le
coefficient A est sensiblement egal a 0,5, le coefficient B est
sensiblement egal a 1,1 et le coefficient C est sensiblement
egal a 10 microsecondes.
11 Dispositif suivant la revendication 9, caracterise en ce que le
coefficient A est determine par l'equation A = 0,5 ( 1 + 0,5 i / i B
Heff) dans laquelle i est la section efficace de capture des neutrons
thermiques de la formation, et, i BH eff est la section efficace de
capture des neutrons
thermiques effective du sondage.
12 Dispositif suivant la revendication 11, caracterise en ce que (B
Reff est determine par l'equation: t B Heff =S (ri)'(ri)d Ab f i(r)d A
b dans laquelle ri est l'epaisseur de chaque materiau i = 1,2,,n dans
le sondage, s-21 2513386 (r.) est la section efficace de capture des
neutrons thermiques pour le materiau i; Y(ri) est le flux de neutrons
thermiques dans le materiau i; et, Abest l'aire du sondage. 13
Dispositif suivant la revendication 12, caracterise en ce que Y(ri)
est determine par l'equation (r) = e-Kri/ Dri dans laquelle D est le
coefficient de diffusion des neutrons thermiques K = Vti/D; et i iest
la section efficace de capture des neutrons
thermiques du materiau i.
14 Dispositif suivant l'une des revendication 8 a 13 caracterise en ce
qu'il comprend des moyens pour enregistrer ladite mesure corrigee du
temps de decroissance des neutrons thermiques en fonction de la
profondeur dans le sondage
? ?
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