DE2210550C3 - Vorrichtung zur Bohrlochvermessung mit künstlicher Radioaktivität - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Erkundung der Beschaffenheit von Erdformationen durch geophysikalische Bohrlochvermessung mit künstlicher Radioaktivität und betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Art.

Bei Bohrlochuntersuchungen mit künstlicher Radioaktivität wird eine Neutronenquelle zur Erzeugung beobachtbarer Effekte benutzt, welche dann ermittelt und gemessen werden und als Anzeige für das Vorhandensein von Öl oder Salzwasser in den an das Bohrloch angrenzenden Erdformationen dienen.

Zum Beispiel ist die Bestimmung des Vorhandenseins poröser Zonen an dem Bohrloch vermittels manchmal auch als PorositStsmessung (Porositäts-Iogging) bezeichneter Verfahren möglich, durch welche das Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Wasserstoff in den Poren der Formation angezeigt wird, wobei der Wasserstoff in Kohlenwasserstofföl oder in Wasser gebunden sein kann. Derartige Analysen werden anhand von Neutron-Neutron- oder Neutron-Gamma-Vermessungen entsprechend bekannten Verfahren ausgeführt

Es ist auch bereits bekannt, das Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Salzwasser in den von dem Bohrloch durchbrochenen Formationen vermittels

is Chlormeßverfahren, bei denen die Analyse auf das Vorhandensein von Chlor als Formationsbestandteil gerichtet ist, unter Verwendung künstlicher Radioaktivität zu bestimmen.

Eine Vorrichtung hierzu zeigt die US-PS 32 19 820.

Dabei sind zwei räumlich voneinander getrennte Detektoren vorgesehen, von denen der eine zur Messung der den Wasserstoffgehalt der Formation kennzeichnenden Gammastrahlung im ersten Meßkanai und der andere zur Messung der den Chlorgehalt der Formation kennzeichnenden Gammastrahlung im zweiten Kanal dient. Der erste Detektor ist mit einer manschettenförmigen Abschirmung versehen, die aus Cadmium besteht, wobei als weiteres geeignetes Material auch Gadolinium erwähnt wird, das ebenso wie

jo Cadmium einen großen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aufweist. Die durch den Neutroneneinfang in der Cadmiumabschirmung verursachte Gammastrahlung, die ein Maß für die Neutronendichte bildet, gelangt teilweise zu dem ersten Detektor und trägt zu den von diesem erzeugten Meßsignalen bei. Wenn die Sonde von einer kein Chlor enthaltenden Formation zu einr chlorhaltigen Formation gelangt, trägt die von Chlor herrührende Einfang-Gammastrahlung aufgrund des gegenüber Wasserstoff erheblich größeren Einfangquerschnitts von Chlor wesentlich zu den im ersten Meßkanal erhaltenen Meßsignalen uc\; da jedoch aufgrund des hohen Einfangquerschnitts von Chlor die Neutronendichte geringer wird, wird auch der von der Cadmiumabschirmung gelieferte Anteil zu den Meßsignalen im ersten Kanal geringer, und die Dimensionierung der Abschirmung sowie die Dimensionierung der Energiebereiche der Meßkanäle sind so getroffen, daß diese beiden gegenläufigen Effekte sich gegenseitig kompensieren und die Meßsignale im ersten Kanal daher vom Chlorgehah der Formation im wesentlichen unbeeinflußt bleiben. Das im ersten Kanal erhaltene Formations-Bezugssignal liefert somit eine quantitative Anzeige für den Wasserstoffgehalt und damit für die Porosität der Formation.

Der zweite Detektor der bekannten Vorrichtung ist von einer Borkarbid-Abschirmung umgeben, die den Zweck hat. Neutronen von dem zweiten Detektor fernzuhalten, ohne selbst eine ins Gewicht fallende Gammastrahlung abzugeben. Der Energiebereich des zweiten Kanals liegt zwar im wesentlichen außerhalb des die Wasserstoff-Gammastrahlung enthaltenden Energiebereiches des ersten Kanals; trotzdem trägt zu dem Formations-Bezugs- und Chlorsignal des zweiten Kanals auch der Wasserstoffgehalt der Formation bei,

h5 da die Neutronen in erster Linie durch Wasserstoff auf thermische Energie abgebremst werden. Ein quantitativer Meßwert für den Chlorgehalt der Formation wird daher durch den Unterschied zwischen den Signalen der

beiden Meßkanäle geliefert.

Aus der US-PS 30 80 480 ist es im Zusammenhang mit einer Bohrlochvermessung der vorliegenden Art bekannt, einen Detektor mit einer Abschirmung zu umgeben, die aus in einem Kunststoffbindemittel 5 dispergiertem Samariumoxid besteht. Die Samariumabschirmung dient dort dazu, einen Neutronendetektor gegen Neutronen mit geringerer Energie als IrSeV abzuschirmen, wobei der große Absorptionsquerschnitt von Samarium für Neutronen niedriger Energie genutzt wird. Zum gleichen Zweck sind auch Indium und Gadolinium verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den baulichen Aufwand der zur Bestimmung des Chlor- und Wasserstoffgehaltes dienenden Vorrichtung zu verringern sowie die Meßgenauigkeit zu steigern.

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

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient die samariumhaltige Abschirmung für den gemeinsamen Strahlungsdetektor dazu, eine Veränderung des von Chlor herrührenden Gammastrahlungsanteils im ersten Kanal durch eine gegenläufige Änderung de^c. von Samarium ausgehenden Gammastrahlungsanteils im ersten Kanal zu kompensieren. In den zweiten Meßkanal fällt demgegenüber nur ein sehr geringer in Kauf zu nehmender Anteil der Samarium-Gammastrahlung.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Bohrlochabschnitt, in dem eine Bohrlochsonde nach der Erfindung aufgehängt ist,

F i g. 2 eine schematischc Darstellung einer typischen Meßaufzeichnung, J5

Fig.3 ist eine graphische Darstellung zur Auswertung von entsprechend der Erfindung erhaltenen Meßergebnissen,

F i g. 4 ist eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens der erfindungsgemäßen Vorrichtung, jedoch ohne eine Abschirmung aus einem vorbestimmten Werkstoff,wiez. B.Samarium,

F i g. 5 ist eine graphische Darstellung des Ansprechverhaltens der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den gleichen Formationen wie denen der Fig.4, wobei die Vorrichtung jedoch eine Abschirmung aus einem vorbestimmten Werkstoff, nämlich Samariumoxyd aufweist,

F i g. 6 ist eine graphische Darstellung des Neutroneneinfangs-Gammastrahlungsspektrums von Samarium.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Bohrloch 10 dargestellt, das durch mehrere Erdformationen 11, 12, 13 und 14 hindurch niedergebracht ist und ein flüssiges Medium (Spülung) 15 wie z. B. Salzwasser oder Erdöl enthält. Innerhalb des Bohrloches 10 ist eine Bohrlochsonde 17 vermittels eines Seilkabels 16 aufgehängt, das eine äußere, leitfähige Ummantelung und einen oder mehrere (nicht dargestellte) Innenleiter aufweist und dazu dient, elektrische Signale zwischen der Sonde 17 und an der Erdoberfläche befindlichen elektrischen bo Geräten zu übertragen. Die Oberflächengeräte bestehen aus einer Oberflächenelektronik 18, der die von der Sonde 17 übertragenen Signale zugeführt werden und welche diese verstärkt und nach Bedarf für die Aufzeichnung trennt. Die Oberflächenelektronik um- b5 faßt hierzu einen Verstärker und einen Mehrkanal-Impulshöhcnanalysator oder Diskriminator mit getrennten Kanalausgängen für Signale unterschiedlicher Impulshöhenbereiche, Von diesen ist der erste Kanal mit einem Aufzeichnungsgerät 19 und der zweite Kanal mit einem Aufzeichnungsgerät 20 verbunden. Bei den beiden Aufzeichnungsgeräten kann es sich selbstverständlich um getrennte Geräte handeln, vorzugsweise erfolgt die Aufzeichnung jedoch auf getrennten Kanälen eines Mehrkanal-Aufzeichnungsgerätes, wie durch den strichpunktierten Kasten 21 angedeutet ist. In jedem Fall weisen die Aufzeichnungsgeräte 19, 20 Zählgeschwindigkeitsmesser auf, welche eine Anzeige der Intensität, d. h. der Impulsfolgegeschwindigkeit für die aufgefangene Strahlung ermöglichen. Wenngleich bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Diskriminator einen Teil des Oberflächengerätes bildet, kann er auch in die Bohrloch- oder Meßsonde eingebaut sein.

Zur Ermittlung der Lage der Bohrlochsonde 17 innerhalb des Bohrloches 10 während einer Bohrlochvermessung ist an der Erdoberfläche eine Meßvorrichtung 23 für die Tiefenbestimmung vorgesehen, die hier schematisch in Form einer Rolle dargestellt ist, welche an ihrem Umfang in Eingriff mit dem Seil 16 steht und Bewegungen desselben in das Bohrioc!. i0 hinein oder aus diesem heraus abtastet. Die Meßvorvichtung 23 kann aus einer beliebigen Vorrichtung bekannter Ausführung bestehen, welche die Bestimmung der Lage der Bohrlochsonde 17 innerhalb des Bohrloches 10 gestattet, i.id liefert zweckmäßigerweise ein elektrisches Ausgangssignal, das über eine elektrische Schaltungsverbin<Jung24den Aufzeichnungsgeräten 19, 20 zugeführt wird und dazu dient, während der ganzen Bohrlochvermessung das aufgezeichnete Meßsignal in Beziehung zu setzen zur Lage der Sonde innerhalb des Bohrloches.

Die Bohrlochsonde 17 weist ein langgestrecktes äußeres Gehäuse 25 auf, das in herkömmlicher Weise aus Stahl besteht und so ausgelegt ist, daß es den bei der Bohrlochvermessung auftretenden Drücken und Temperaturen widerstehen kann. Vorzugsweise ist das Gehäuse so ausgelegt, daß es auch unter den Bedingungen bei mehr als 3000 oder mehr als 6000m Tiefe verwendbar ist.

Das Gehäuse 25 enthält eine Neutronenquelle 26 zum Bestranlen oder Beschießen der an das Bohrloch angrenzenden Erdformationen und einen entsprechenden Strahlungsdetektor, durch den die durch den Neutronenbeschuß der Formationen erzeugte Gammastrahlung angezeigt wird. Außerdem befinden sich innerhalb des abgeschlossenen Gehäuses entsprechende elektrische Schaltungen zur Verstärkung und sonstigen Verarbeitung der von dem Strahlungsdetektor erzeugten Ausgangssignale und zum Übertragen derselben über das Seilkabel 16 zu dem Oberflächengerät. Die Neutronenquelle 26 ist innerhalb des Gehäuses 25 von einer für Neutronen durchlässigen Abschirmung 27, beispielsweise aus Blei, umgeben, welche dazu dient, ein direktes oder indirektes Auftreffen der gegebenenfalls von ihr emiitieiten Gammastrahlung auf den Detektor zu verhindern. Bei der Neutronenquelle 26 handelt es sich vorzugsweise um eine Quelle verhältnismäßig langer Halbwertszeit, welche die erforderliche Stabilität aufweist und verhältnismäßig frei ist von gleichzeitig entwickelter Gammastrahlung. So kann die Quelle beispielsweise aus Beryll mit entweder Actinium 227 oder Plutonium oder Radium D oder Pollonium oder Americium bestehen. Im oberen Teil der Sonde 17 in einem vorbestimmten Abstand von der Quelle 26 befindet sich ein Strahlungsdetektor 28, der in Verbindung mit einer Abschirmung und einer nachge-

schalteten Schaltung so ausgelegt ist. daß er t-rste und zweite Ausgangssignale abgibt, von denen das erste Signal ein in den umgebenden Formationen Wasserstoff anzeigendes, jedoch gegenüber dem Chlorgehalt im wesentlichen unempfindliches Bezugssignal und das zweite Signal außerdem proportional dem Chlorgehalt in den benachbarten Formationen ist. Das in Kanal 1 erhaltene Signal ist proportional der von den benachbarten Erdformationen abgegebenen Strahlung aufgrund der Wechselwirkung zwischen den von der Quelle abgegebenen Neutronen und der Formation, die weiter unten ausführlicher erläutert ist. Das erste Signal wird am Kanal !-Ausgang des Diskriminators erhalten und im nachfolgenden als Formations-Bezugssignal bezeichnet. Das zweite Signal wird in Kanal 2 erhalten, ist proportional der von den benachbarten Erdformationen aufgrund der von der Quelle abgegebenen Neutronen emittierten Strahlung und zeigt den Wasserstoff- und den Chlorgehalt der benachbarten Formaiionen an, so daß es im nachfolgenden ais Bezugs- und Chlorsignal bezeichnet wird.

Der Strahlungsdetektor 28 enthält einen proportional arbeitenden Szintillationszähler aus einem auf Gammastrahlung ansprechbaren Luminophor 30, vorzugsweise in der Form eines mit Thallium aktivierten Natriumjodidkristalls, und einem Photo- oder Elektronenvervielfacher 31, welcher unmittelbar neben der lumineszenzfähigen Substanz 30 angeordnet ist und zur Ermittlung von Photonen-Ausgangsimpulsendes Luminophors und zur Erzeugung eines diesen proportionalen elektrischen Signals dient. Unmittelbar anschließend an den Photovervielfacher ist ein Vorverstärker 32 angeordnet, der mit weiteren elektrischen Geräten verbunden ist. die hier als Sondenelektronik 33 bezeichnet sind und einen (nicht getrennt dargestellten) Verstärker zum Übertragen eines von dem Photovervielfacher 31 erhaltenen Ausgangssignais über das Seilkabel 16 zu dem Oberflächengerät enthalten. Der Photovervielfacher 31 wird vermittels einer (nicht dargestellten) Hochspannungsquelle gespeist, die aus innerhalb der Sonde angeordneten Batterien oder wie im allgemeinen üblich aus einem in der Sonde befindlichen Speisegerät aus Transformator und Glpirhrirhtpr hpctpht Hat υηη Hpr Oberfläche aus mit Wechselspannungsenergie gespeist wird und diese in ein entsprechendes Gleichstrom-Betriebspotential für die Bohrlochsonde umwandelt. Die Sondenelektronik 33 kann außerdem in an sich bekannter Weise zusätzliche elektrische Schaltungen umfassen, welche nach bekannten Verfahren zur Übertragung der Signalinformation zur Erdoberfläche dienen. Die Strahlungsdetektorsignale können entsprechend bekannten Verfahren beispielsweise in der Form amplituden- oder frequenzmodulierter Signale zur Erdoberfläche übertragen werden. Bei Verwendung eines sogenannten Einzelleiters können die jeweiligen Signale der getrennten Detektorkanäle gleichzeitig in der Form von Impulsen unterschiedlicher Polarität oder unterschiedlicher Impulshöhe oder beispielsweise in der Form frequenzmodulierter Signalinformation auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen übertragen werden.

Der Luminophor 30 ist entsprechend der Darstellung innerhalb des üblichen Aluminiumbehälters 30a angeordnet, der zum Schutz des Kristalls gegen Feuchtigkeit und äußerliche Beschädigung dient Außerdem ist der Luminophor 30 vorzugsweise mit einer dünnen Bor-Abschirmung 30b umgeben, die sich auf der Außenseite des Behälters 30a befinden kann und zur Absorption thermischer Neutronen dient, um eine Aktivierung des Luminophors 30 durch diese zi verhindern. Das dem Photovervielfacher 31 zugewandte obere Ende des Behälters 30a ist offen, so daß dei Luminophor 30 entsprechend der Darstellung ir unmittelbarer Berührung mit dem Photovervielfachei 31 sieht. Der Behälter 30a kann jedoch in an siel bekannter Weise auch mit einer transparenten Abdek kung aus Glas oder Kunststoff verschlossen sein. Da: Gehäuse 25 der Bohrlochsonde 17 ist im Bereich de! Strahlungsdetektors und des in dem Behälter 30. befindlichen Luminophors 30 außenseitig mit eine Abschirmung 50 aus dem Neutronen absorbierender Werkstoff Samarium in Form eines Samariumoxydüber zugs (SmjOj) versehen, der vorzugsweise in einen Bindemittel oder einer Matrix aus Epoxydharz einge bettet ist. Samarium 50 stellt einen Neutroner absorbierenden Werkstoff dar, welcher bei Einfangei eines Neutrons Gammastrahlung innerhalb des Ener giebereiches von Kanal 1 des Detektors emittiert, die wie im nachstehenden ausgeführt, dazu dient, ein ir Kanal 1 erhaltenes Neutronen-Gammastrahlungssigna (Formations-Bezugssignal) hauptsächlich empfindlicl für Wasserstoff und verhältnismäßig unempfindlict gegenüber Chloreinwirkung zu machen, worauf weite unten noch näher eingegangen wird.

Um zu gewährleisten, daß aas Signal in Kanal I hauptsächlich auf durch Neutronen induzierte Gamma strahlung und nicht auf die unerwünschte, weniger energie· t'ichc natürliche Gammastrahlung oder Garn mastreustrahlung der Neutronenquelle zurückzuführer ist, wird der Diskriminator von Kanal I zweckmäßiger weise in der Weise eingestellt bzw. vorgespannt, daß ei einen Großteil dieser unerwünscViten energieschwäche ren Gammastrahlungen ausschließt. Der Diskriminatot ist vorzugsweise so abgestimmt, daß das gemessene Strahlungssignal Gammastrahlung in einem Energiebe reich von etwa 1.3 MeV und darüber anzeigt, wie weiiei unten erläutert ist. Dieser besondere Vorspann- odci Einstellwert bewirkt in Verbindung mit den 51 χ 102 mm großen Natriumjodidkristall und der ir Epoxydharz eingebetteten Samariumoxydabschirmung als die Neutronen absorbierender Werkstoff 50. welcher ripn I uminnnhrvr

iimcriht hpi pinpm AhoanH vrvn

400,0 mm zwischen Neutronenquelle und Detektor die

4i Erzeugung eines sehr guten Formations-Bezugs-Meß signals, das bei der durch Neutronenbestrahlung der Formation durch die Quelle 26 erhaltenen Strahlung in erster Linie auf Wasserstoff in den Formationen ansprechbar ist.

in Entsprechend den sogenannten Neutronen-Gamma Strahlungs-Meßverfahren (Logs) wird die Bohrlochson de mit Neutronenquelle durch das Bohrloch duichgc führt, um die entlang dem Bohrloch durchstoßenen Erdformationen zu bestrahlen. Die von der Quelle abgegebenen Neutronen werden in der Formation unc in der Bohrlochflüssigkeit in erster Linie aufgrund der Bremswirkung von Wasserstoff verlangsamt, und nach Verlangsamung auf den thermischen Bereich werden die Neutronen durch das Material der Formation

bo eingefangen, wobei Gammastrahlung entsteht Diese Neutronen-Gammastrahlung, d. h. durch das Einfangen von Neutronen bewirkte Gammastrahlung, wird aufgefangen, und ihre Impulsfolgegeschwindigkeit wird gemessen. Sie ergibt eine quantitative Anzeige für den

b5 (manchmal auch als Porosität bezeichneten) Wasser stoffatomgehalt der Formation.

Diese Anzeige ist dem Wasserstoffatomgehalt entsprechend, wenn in den Poren des untersuchten

Formationsbereiches nur Wasserstoff vorhanden ist.

Es wurde jedoch festgestellt, daß andere Stoffe, die ebenfalls in der Formation vorhanden sein können, nachteilige Auswirkungen auf die Neutronen-Gammasirahlungs-Bohrlochvermessung haben können, so daß > in diesen Fällen die Vermessung keine zuverlässigen Meßwerte für Wasserstoff liefert. Von großem Einfluß ist insbesondere das Vorhandensein von Chlor, das im Vergli" ?h zu Wasserstoff einen verhältnismäßig großen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aufweist. Chlor weist einen Neutroneneinfangquerschnitt von etwa 32 barn auf. während der Neutronene,nfangquerschnitl des Wasserstoffes etwa 0,33 barn beträgt. Daher ist Chlor angenähert lOOfach wirksamer als Wasserstoff beim Einfangen thermischer Neutronen. Wenn ein ιϊ thermisches Neutron nicht von Wasserstoff, sondern von Chlor eingefangen wird, werden bei einem Einfangvorgang durch ein Chloratom (im Mittel) etwa 3.1 mal so viel Gamniastrahlungseinheiten emittiert wie Kr»i _IMMIlm ΓιιιΓηηπινιητηηη r\nr,-<V* _n|_H U'nrrnpr»nfi'Wr»ri tn

Außerdem liegen viele der von Chlor emittierten Gammastrahlen in einem höheren Energiebereich von etwa 4 bis 8 MeV. im Vergleich zu der kennzeichnenden Gammastrahlung von 2.2 MeV. die bei Neutroneneinfang durch Wasserstoff emittiert wird. Daher steigert .'5 das Vorhandensein auch einer geringen Chlormenge normalerweise die Intensität der von dem Neutronen-Gammastrahlungsdetektor aufgefangenen Gammastrahlung und führt somit zu einer verfälschten Anzeige des Wasserstoffgchalts bei der Messung. in

Die Neutralisierung des schädlichen Einflusses von Chlor juf die Wasserstoff anzeigende Neutronen-Gammastrahlung, d. h„ das vorstehend beschriebene Formations-Bczugssignal in Kanal 1 wird in der Weise erhalten, daß der Gammastrahlungsdetektor zusätzlich r> einer Strahlung ausgesetzt wird, die sich umgekehrt zu clem durch das Vorhandensein von Chlor auf den Detektor bedingten Einfluß verhält. Chlor hat einen verhältnismäßig großen Einfangquerschnitt und emittiert bei Einfangen eines Neutrons mehrere Gamma- ·>η strahlen (Photonen). Somit wird die Zählgcschwindigkeit des Gammastrahlungsdetektors durch das Vorhandensein von Chlor gesteigert. Zur Neutralisicrung der Chloreinwirkung wird daher ein zusätzliches Gammastrahlungssignal entwickelt, dessen Intensität proportio- 4^ nal ist dem thermischen Neutronenfluß im Detektorbereich und daher bei Vorhandensein von Chlor entsprechend abnimmt. Chlor absorbiert oder entfernt nämlich aufgrund seines verhältnismäßig großen Einfangquerschnitts thermische Neutronen aus dem Detektorbereich. Daher wird der thermische Neutronenfluß in Detektornähe durch das Vorhandensein von Chlor verringert. In gleicher Weise wirkt Samarium als Neutronenabsorber und Gammastrahlungsemitter. Der größte Teil der in Samarium erzeugten Gammastrahlung ist dabei von verhältnismäßig niedriger Energie.

Wird daher in der Nähe des Detektors Samarium vorgesehen, das als Neutronen absorbierender Werkstoff eine Vielzahl von Neutroneneinfangs-Gammastrahlen emittiert, werden thermische Neutronen in diesem Werkstoff absorbiert, wobei es zur Emission von Gammastrahlung kommt, die von dem Gammastrahlungsdetektor aufgefangen wird. Bei Verwendung eines Natriumjodiddetektorkrislalls muß dabei die Dicke der Samariumoxydschicht wenigstens so stark bemessen sein, daß der größte Teil der thermischen Neutronen absorbiert wird, wobei der Abgleich durch entsprechende Einstellung des Diskriminators für Kanal 1 — vorzugsweise so. daß er sämtliche Gammastrahlung in einem Bereich zwischen 1,30 und 2.92 MeV annimmt — erzielt wird. Ein großer Teil dieser Strahlung trügt damit zur Bildung des in Kanal I gemessenen Formations-Bezugssignalsbei.

Wenn die Meßsonde aus einem kein Chlor enthaltenden Bereich in einen Bereich gleichartiger, jedoch Chlor enthaltender Beschaffenheit gelangt, würde ohne Samarium-Abschirmung die Zählgeschwindigkeit des Gammastrahlungsdetektors aufgrund der Steigerung der unmittelbar auf das Chlor zurückzuführenden Einfangs-Gammastrahlen (Photonen) zunehmen. Mit der Steigerung verringert sich jedoch gleichzeitig die Anzahl der für die Neutronen absorbierende Samarium-Abschirmung zum Einfangen um den Detektor herum zur Verfügung stehenden thermischen Neutronen und damit auch die von der Abschirmung verursachte, ebenfalls auf den Gammastrahlungsdetcktor einwirkende Gammastrahlung. Durch entsprechende Maßnr-h-

gegenseitig aufheben, so daß bei Fortbewegung einer in dieser Weise ausgebildeten Bohrlochsonde aus einer Chlor enthaltenden Formation zu einer kein Chlor enthaltenden, jedoch die gleiche Porosität. Formationsmatrix und Wasserstoffgehalt aufweisenden Formation die Zählgeschwindigkeit im Kanal 1 und damit dessen Ansprechverhalten unverändert bleibt.

Die Aufgabe der Samariumoxydmanschette besteht somit darin, in der Nähe des Detektors vorhandene thermische Neutronen in Gammastrahlung zu verwandeln, welche von dem Natriumjodid (Tl) - Szintillationsdetektor aufgefangen werden kann.

Das Formations-Bezugs· und Chlorsignal wird in Kanal 2 dadurch erhalten, daß sämtliche Gammastrahlung mit einer Energie oberhalb eines unteren Grenzwertes von 3.43 MeV gemessen wird. Dabei handelt es sich um die Gammastrahlung von Eisen. Kalzium und Silizium sowie auch Chlor.

Der untere Grenzwert für den Diskriminator von Kanal 1 liegt in einem Bereich zwischen 0.8 bis 1.8 MeV und ist abhängig von dem Abstand zwischen Detektor und Quelle, den Kristallabmessungen. der Gehäusedikke, dem Gehäusewerkstoff, dem Bohrlochdurchmesser und dem Salzgehalt der Bohrlochflüssigkeit.

Für niedrige Einstellwerte ist die thermische Neutro nenkomponente höher als erforderlich, während für höhere Einstellwerte der erforderliche Wert unterschritten wird. Wird beispielsweise eine Einstellung (Vorspannung) für den unteren Grenzwert von Kanal 1 beispielsweise bei 1,0 MeV gewählt und die Dicke der Samariumoxydabschirmung 50 entsprechend bemessen, damit sich die beiden Effekte gegenseitig aufheben, sollte in diesem Fall zwischen dem Kristall und dem Samarium ein zusätzlicher. Neutronen absorbierender Werkstoff wie z. B. Bor oder Lithium in ausreichender Dicke angeordnet werden, um die durch das Samarium durchgelassenen thermischen Neutronen zu absorbieren. Das ist aus dem Grund erwünscht, weil weder Bor noch Lithium Neutroneneinfang-Gammastrahlung oberhalb 1,0 MeV emittieren und der Kristall durch thermische Neutronen nicht aktiviert wird.

Bei einer Bohrlochsonde mit einem aus Stahl bestehenden Sondengehäuse verringert die manschettenförmige Samariumabschirmung im wesentlichen ganz die Eiseneinfangs-Gammastrahlung im Meßsignal. Das Eisen der Sonde weist für thermische Neutronen einen Einfangsquerschniti von 2,43 barn auf. Im Vergleich dazu beträgt der Einfangsquerschnitt für

Samarium etwa 5800 barn. Eisen emittiert bei Einfang thermischer Neutronen Gammastrahlung bis /u 9,3 MeV, wohingegen Samarium bis zu 7,89 MeV emittiert.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Neutronenquelle mit einer Intensität von 10⁷ Neutronen pro Sekunde aus Plutonium-Beryll mit einem thalliumaktivierten Natriumjodidkristall-Strahlungsdetektor von 102 .nm Länge und 51 mm Durchmesser verwendet, wobei der Mittenabsland zwischen Neutronenquelle und Detektor 400,0 mm beträgt. Wenn das Stahlsondengehäuse in der Nähe des Detektors von einer manseheitenförmigen Samariumoxydabschirmung umgeben ist, lassen sich die nachteiligen Einwirkungen von Chlor auf das Formations-Bezugssignal in Kanal I in sehr zufriedenstellender Weise aufheben, wenn der Kanal I so eingestellt ist, daß er in der vorstehend beschriebenen Weise nur auf Gammastrahlung im Bereich von 1,30 bis 2,92 MeV anspricht.

Die Einstellung des KnnaU I ;uif Hr-n Rprriih »nn Il bis 2,92 MeV führt dabei nicht nur zur optimalen Neutralisierung des Chloreinflusscs auf das Formations-Bezugssignal. sondern verringert außerdem auf ein Minimum andere störende lithologische Einflüsse auf das aufgefangene Signal. Eine zufriedenstellende Arbeitsweise läßt sich jedoch auch dann erzielen, wenn der Einstellbereich für Kanal 1 etwas abgeändert wird, so daß er angenähert den Bereich von 1,0 bis 3,0 MeV umfaßt.

Der Kanal 2 ist vorzugsweise entsprechend auf einen Bereich von 3.43 MeV und darüber eingestellt, um eine optimale Ausschaltung störender lithologischer Effekte zu erhalten. Dieser Bereich läßt sich jedoch gegebenenfalls verschieben, so daß Strahlung von etwa 4,5 MeV und darüber angezeigt wird.

Das obere Ende des Einstellbereiches von Kanal 2 ist nicht durch einen Grenzwert beschränkt und in jedem Fall so bemessen, daß das volle Ncutroneneinfangs-Gammastrahlungsspjktrum oberhalb des angegebenen unteren Grenzwertes (von vorzugsweise 3,43 MeV) durchgelassen wird. In der Praxis reicht das Neutronen-Gammastrahlungsspektrum bis zu etwa 8 oder 9 MeV, so daß der obere Grenzw-rt für die Einstellung von Kanal I gegebenenfalls auf diese Bereichswerte gebracht werden kann. In jedem Fall muß der Einstellbercich von Kanal 2 so bemessen sein, daß er den zufolge einfangsthermischer Neutronen durch in der Formation vorhandenes Chlor erzeugten überwiegenden Teil der Neulroncngammastrahlung umfaßt. Das wird dadurch erreicht, daß der Finstellbereich für Kanal 2 in der vorstehend beschriebenen Weise gewählt ist.

Es ist wichtig, daß die manschettenförmige Samarium-Abschirmung um den Detektor herum einen verhältnismäßig großen Einfangs-Querschnitt für thermische Neutronen und ein Neutroneneinfangs-Gammastrahlungsspektrum aufweist, das überwiegend innerhalb des Einstellbereiches für Kanal 1 und außerhalb des Einstellbereiches für Kanal 2 liegt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß Samarium ein Eingangs-Gammaspektrum aufweist, das sich klar von dem Einfangs-Gammaspektrum von Chlor unterscheidet, denn damit wird die energiereichere Einfangs-Gammastrahlung von Chlor in Kanal 2 ermittelt, dagegen von Kanal 1 ausgeschlossen, während der überwiegende Teil der von der Abschirmung emittierten Neutroneneinfangs-Gammasirahiung in Kanal I angezeigt wird und von Kanal 2 ausgeschlossen ist. Aufgrund dieser Kombination von Merkmalen läßt sich das hier beschriebene, oplimalisier-(c Chlorsystem erhallen.

Zum Zweck der Stabilisierung und des Schutzes der Szintillationszähler-Mcßvorriehtung gegen hohe Bohrlochtemperaturen und Temperaturschwankungen sind der Luminophor 30, der Photovcrviclfachcr 31 und der Vorverstärker 32 innerhalb einer isolierten Kammer 34 angeordnet, die vorzugsweise die Form eines Dewar-Gefäßes mit einer durch einen luftleeren Raum von

to einer Innenwand 36 getrennten Außenwand 35 aufweist. Die isolierte Kammer 34 ist mit einem abnehmbaren isolierten Deckelstopfen 37 versehen, der in den Halsabschnitt der aus dem Dewar-Gefäß gebildeten isolierten Kammer 34 einsetzbar ist. Vorzugs« eise ist an der Innenseite des isolierten Stopfens 37 eine kühlmittelkammer )8nut einer Kammerwand 39 aus wärmeleitfähigem Werkstoff wie z. B. dünnem Aluminium befestigt, in der sich Eis 40 befindet. Die il.i*· Eis 40 enthaltende Kühlmittelkammer 38 gestattet, ilen inner-

)ii h;ilh Her isolif rrndrn Kamninr 34 hi'fimllirhiMi S/imilhitionsdetektor auf einer stabilen und niedrigen Tempera tür zu halten, indem während des Meß^'-iMiigs das I is aus der festen in die flüssige Phase übergeht und cmc Temperaturstabilisierung bewirkt. Zur Stabilisierung der Sondeninstrumente lassen sich selbstverständlich auch andere Verfahren und Vorrichtungen wie beispielsweise die in der US-Patentschrift 28 24 2ii beschriebenen verwenden.

Trotz der Ausscheidung der auf Wasserstoff zuriick-

)0 zuführenden Einfangs-Gammastrahlung \on 2.2 McV im Signal von Kanal 2 (aufgrund des Einstellgrenzwerlcs von 3.43 MeV) ist die das Formations-Bezugs- und Chlorsignal in Kanal 2 darstellende Gammastrahlung proportional sowohl dem Wassersioffgehalt als auch

Ji dem Chlorgehalt tier Formation. Von der Quelle kommende schnelle Neutronen müssen abgebremst, d. h. auf den !hermischen Bereich verlangsamt werden, bevor sie eingefangen werden und die !!mission durch Neutronen induzierter Gammastrahlung verursachen können. Die Empfindlichkeit des Formations- Bezugsund Chlorsignals gegenüber Wasserstoff in diesem Kanal ist darauf zurückzuführen, daß Wasserstoff, welcher das leichteste Element darstellt, in erster Linie für das Abbremsen der von der Quelle abgegebenen

4ϊ schnellen Neutronen auf den thermischen Bereich verantwortlich ist. Die Empfindlichkeit des Signals in Kanal 2 gegenüber Chlor isl in hohem Mali darauf zurückzuführen, daß der gemessene Gammastrahlungsfluß auf die Emission beim Einfangen der thermischen Neutronen durch Chlor beruht

Zur Stabilisierung der Lage der Bohrlochsonde während des ganzen Meßvorgangs ist ein zum Dezentrieren der Sonde dienender Federbügel 45 vorgesehen, der an seinem oberen und unteren Ende 46 bzw. 47 derart an der Sonde 17 befestigt ist. daß er sich frei verbiegen kann, wenn die Sonde an Unebenheiten an der Seitenwand des Bohrloches 10 vorbeigeführt wird. Das wird in bekannter Weise dadurch erreicht, daß der Federbügel 45 an seinem oberen und unteren Ende

Μ beispielsweise vermittels (nicht dargestellter) Langlöcher an dem Federbügel 45 gleitend verschiebbar an der Sonde 17 gelagert ist.

Meßverfahren für Chlor vermittels künstlicher Radioaktivität beruhen darauf, daß der Einfangsquerschnitt für thermische Neutronen von Chlor um eine Größenordnung größer ist als die entsprechenden Querschnitte in Sedimenten der Erdrinde auftretender Hauptelemente. Gemäß F i g. 2 werden zwei Messungen

kontinuierlich und gleichzeitig vermittels der Chlormeßvorrichtung in der Form tiefenabhängiger Meßkurven durchgeführt, die jeweils ein Formations-Chlorsignal /F-CL-Signal). das als Formations-Bezugs- und Chlorjgnal bezeichnet ist. und ein Formations-Bezugssignal (TÄ-Signal darstellen. Die Auswertung der Kurvjn im Hinblick auf den Chlorgehalt und den Wassersältigungsgrad der Formation erfolgen durch Vergleichen dieser beiden Kurven, welche unterschiedliche Funktionen des Chlorgehaltes der gemessenen Formaiionen darstellen. Vergleich und Auswertung erfolgen üblicherweise durch Überlagerung beider Kurven und Beobachtung der Abweichung der /'-('/.-Kurve von der /Tf-Kurve oder durch Übertragung der Meßwerte in kariesische Koordinaten. Beim letzteren Verfahren wird eine Darstellung entsprechend I i g. 3 erhalten. Alle Punkte, welche die verschiedenen Reservoirformationen eines vermessenen Formationsabschniltes darstellen, liegen auf oder /wischen zwei nahezu parallelen Kurven. Diese beiden Kurten sind die geometrischen Örter der Formation mit dem höchsten und dem niedrigsten F> rmaiions-Sal/gchali. d. h. en.sprechen mit Salzwasser gefüllten oiler mit Frischwasser oder Öl gefüllten Formationen. Bereiche mit da/wischenliegendem Flüssigkeils Salzgehalt erscheinen zwischen den Kurven. Kurven für Zwischenwerte des Salzgehaltes lassen sich zwischen den Kurven für höchsten und niedrigsten Salzgehalt einzeichnen, so daß es dann möglich ist. jeder vermessenen Formation einen Ilüssigkcits-Salzgehall zuzuordnen.

Im Idealfall sollten die gemessenen Formaiions-Salzgehaltc nicht durch die FOrmaiiotisporosität. Tonigkeit. Borgehalt und durch die l.ithologie beeinflußt sein.

In den F i g. 4 und 3 werden zur Darstellung von mit Frischwasser gesättigtem Kalkstein, mit Salzwasser gesättigtem Kalkslein und von mit Bor in Frischwasser gesättigtem Kalkstein die gleichen Symbole verwendet.

In F i g. 4 ist dabei das Ansprechverhalten einer Chlormcßvorrichtung. jedoch ohne Samariumoxydmanschette für verrohrte Kalksteinformationen mittlerer und hoher Porosität dargestellt. Aus dieser Figur ist der F.influß von in der Formation enthaltenem Bor auf die Messung ersichtlich. Die Gesamtwirkung ergibt sich aus Veränderungen der Hohrlochkomponcnte und der Formationsbestandleile. welche sich vektoriell addieren und in einer mit Frischwasser gefüllten Formation eine fälschliche Anzeige für Salzwasser liefern.

Fig. 5 zeigt das Ansprechverhalten der gleichen Vorrichtung, jedoch mit einer Samariumoxydmanschette für die gleichen Formationen wie die der F i g. 4. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, bewirkt das zusätzliche Bor keine nennenswerte Veränderung der Frischwasser- oder ölanzeige in der Formation. Dieses Verhalten wird dadurch erzielt, daß die Veränderungen des Bohrloches und der Formationsbestandteile darstellenden Vektoren parallel zueinander und in Richtung einer scheinbaren Porositätszunahme verlaufen.

Es ist zu beachten, daß in beiden Darstellungen der F i g. 4 und F i g. 5 die Richtung des Formationsbestandteilvektors die gleiche ist und die Richtung im FaI! der F i g. 5 durch die zusätzliche Samariumoxydmanschette in Richtung des Formationskomponentenvektors gedreht worden ist. Im Gegensatz zu F i g. 4 sind in F i g. 5 die sich addierenden Bohrloch- und Formations-Borvektoren parallel den Salzwasser- und Frischwasserlinien.

Der Verlauf des Neutroneneinfangs-Gammastrahlungsspektrums von Samarium ist in Fig.6 dargestellt.

Wie aus dieser Figur ersichtlich, fällt ein großer Teil des Samarium-Gammastrahlungsspektrums innerhalb des Bereiches von 1,3 bis 2.92 MeV des F/?-Signals, während ein kleinerer Anteil innerhalb des Bereiches des F-CD-Signals liegt. Da der NaI (Ti)-Detektor die cnergiereichere Gammastrahlung mit geringerem Wirkungsgrad auffängt, beträgt der Betrag der im Bereich von 1,3 bis 2,92 MeV gezählten Samarium-Gammastrahlung etwa das zehnfache der im Bereich oberhalb 3.43 MeV.

Zur Ausführung einer Bohrlochvermcssung mil künstlicher Radioaktivität zwecks quantitativer und qualitativer Bestimmung des Chlorgehaltes der Erdformalionen, durch die das Bohrloch niedergebracht ist, sollte der prozentuale Salzgehall des in der Bohrung und den Formalionen enthaltenen Wassers vorzugsweise entweder durch Probcnnahme oder zumindest durch Bezugnahme auf frühere Meßwerte des zu erwartenden Salzgehaltes bestimmt werden. Die Angaben über den Salzgehalt stellen Bezugswerte zum Eichen und F.insteilcn der Meßvorrichlung und Auswerten der erhaltenen Mrßergebnisse dar.

Das Meßgerät läßt sich für ein Bohrloch mit vorgegebener Chlorsättigung in der Weise eichen, daß es in einen Formationsbereich gebracht wird, von dem bekannt ist. daß er zu 100% oder einem anderen bekannten Prozentwert mit Salzwasser gesättigt ist, wobei dann die gemessenen Strahlungswerte festgehalten werden. Das Ansprechverhalten wird vorzugsweise so eingestellt, daß es einem gewünschten Wert der Stellung des Aufzeichnungsträgers entspricht. In entsprechender Weise sollte dann das Instrument in einen Formationsbereich mil IOO%iger ölsättigung oder einer bestimmten, bekannten prozentualen Sättigung gebracht werden, die vorzugsweise dem gleichen Prozentwert wie dem für die Eichung des Salzwasseransprechvermögens gewählten entspricht, wobei (las Instrument so eingestellt wird, daß auf dem Auizeichnungsträger ein bestimmter Wert angezeigt wird. Zur leichteren Auswertung wird das Aufzeichnungsgerät der Meßvorrichlung vorzugsweise so eingestellt, daß das Formations-Bezugssignal in Kanal I und das Formations-Bezugs- und Chlorsignal in Kanal 2 für lormauonen unterschiedlicher Porosität eingestellt sind. Dadurch ist gewährleistet, daß sowoh, der Detektorteil für das Bezugssignal als auch der Detektorteil für das Bezugs- und Chlorsignal im wesentlichen gleich hoch empfindlich gegenüber dem Wasserstoffgehalt (Porosität) und unabhängig davon sind, ob dieser einen Bestandteil von öl oder Wasser bildet. Wenn sich das Instrument dann gegenüber einem Salzwasser enthaltenden Bereich befindet, ist jeder Unterschied zwischen den beiden Signalen auf das Vorhandensein von Chlor als Bestandteil des Salzwassers zurückzuführen. Mit einer in dieser Weise geeichten Vorrichtung zeigt das Bezugs- oder Porositätssignal den Öl- oder Wassergehalt der Formation an, während jede Abweichung zwischen Bezugssignal und Bezugs- und Chlorsignal eine Anzeige dafür ist, daß das Formations-Bezugs- oder Porositätssignal auf einen der Abweichung zwischen den beiden Signalen proportionalen Salzwassergehalt zurückzuführen ist. Wenn das Formations-Bezugssignal eine hohe Porosität, d.h. Wasserstoffkonzentration anzeigt und das Bezugs- und Chlorsignal im wesentlichen mit dem erstgenannten Signal übereinstimmt, ergibt sich eine gute Anzeige für das Vorhandensein von öi in der Formation, wobei gleichzeitig die genaue Menge desselben angezeigt

wird. Wenn das Bezugssignal einen hohen Wert annimmt, jedoch das Bezugs- und Chlorsigrial weit von diesem abweicht, wird eine Anzeige dafür erhalten, daß die Formation weitgehend mit Salzwasser gefüllt ist, wobei der Grad der Abweichung zwischen den beiden Signalen die Sa'^wassermenge in bezug auf die Gesamtsättigung anzeigt.

In Fig.2 ist ein Querschnitt durch mehrere Erdformationen stellvertretend für solche Formationen dargestellt, durch weiche ein Bohrloch niedergebracht sein kann und welche sich vermittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrlochsonde 17 beispielsweise der in Fig.! dargestellten Ausführung vermessen lassen. Die in diesem Schaubild aufgetragenen Meßkurven für die Erdformationen zeigen jeweils natürliche Gammastrahlung, Eigenpotential und die kleine Normale des Widerstandes sowie zwei Chlormessungen mit künstlicher Radioaktivität, die den typischen Verlauf der vermittels der Sonde 17 erhaltenen Meßkurven zeigen. Zum Zweck der Veranschaulichung sei angenommen, daß die zweite Chlormeßkurve einige Zeit nach der ersten MeSkurve aufgezeichnet worden ist und sich der Öl-Wasser-Grenzbereich beispielsweise durch Erschöpfung in der Zwischenzeit verlagert hat. wie weiter unten erläutert ist. Die Aufzeichnung zeigt eine erste Kurve H der in Kanal 1 gemessenen Strahlungsintensität (welche zur rechten Seite der Aufzeichnung größere Werte aufweist) und den Wasserstoffgehalt der Formation drrstellt, sowie eine zweite Kurve HSc. C/der in Kanal 2 gemessenen Strahlungsintensität (mit ebenfalls nach rechts zunehmenden Werten), welche sowohl den Wasserstoff- als auch den Chlorgehalt der Erdformationen anzeigt. Der Verlauf der Kurve H zeigt die Wasserstoffmenge, d. h. die Porosität der Formation an. Bereiche einander entsprechenden Kurvenverlaufs der beiden Kurven zeigen das Vorhandensein von öl oder Frischwasser an, und in Bereichen, in denen das H & O-Signal größer ist als das //-Signal, wird das Vorhandensein von Salzwasser angezeigt. Im Bereich unmittelbar unterhalb 824,4 m (2705 Fuß) ist öl oder möglicherweise Frischwasser angezeigt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit hat sich der Öl-Salzwasser-Gehalt am unteren Ende dieses Bereiches von 841.2 m (2700') bei der ersten Chlorabmessung nach oben auf 8803 m (2725') verlagert, wie bei der zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommenen zweiten Chlormessung angezeigt ist. Im Bereich gerade unterhalb 890.02 m (2920') ist eine Anzeige für Salzwassersättigung. Im Bereich gerade unterhalb 758,9 m (2450') ist eine Anzeige für niedrige Porosität gegeben, da sowohl die //-Kurve als auch die H&. C/Kurve verhältnismäßig niedrige Werte aufweisen. Im Bereich gerade unterhalb 807,7 m (2650') liefert die erste Chlormeßkurve eine Anzeige, die als Gemisch von Salzwasser und öl ausgelegt werden kann, jedoch bei der zweiten Kurve lediglich eine Auslegung als Salzwasser zuläOu Wenngleich die beiden, jeweils den Wasserstoff gehalt bzw. den Wasserstoff- und Chlorgehalt anzeigenden Signale bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf ein und demselben Aufzeichnungsträger aufgetragen sind, lassen sie sich selbstverständlich auch getrennt

ίο voneinander auf zwei verschiedenen Aufzeichnungsträgern auftragen, wobei dann die Auslegung der beiden Aufzeichnungen in der Weise erfolgt, daß diese übereinander gelegt werden, so daß sich einander entsprechende Schwankungen und Abweichungen der beiden Meßkurven interpretieren lassen. In diesem Fall wird die Meßvorrichtung in der Weise eingestellt, daß die beiden Meßsignale Abweichungen im gleichen Maßstab zeigen.

Anstelle der getrennten Aufzeichnung von Wasserstoff- und Wasserstoff- und Chlorsignal kann auch nur ein einziges Signal, vorzugsweise das den Wasserstoffgehalt anzeigende Signal, zusammen mit einem entsprechenden Bezugssignal aufgezeichnet werden, welches das Verhältnis oder den Unterschied zwischen

2ί dem Wasserstoff- und dem Wasserstoff- und Chlorsignal anzeigt.

Weiterhin ist es möglich, as den Wasserstoffgehalt anzeigende Signal in Abhängigkeit von dem den Wasserstoff- und Chlorgehalt anzeigenden Signal

aufzutragen, wobei in diesem Fall eine gerade Linie Öl oder Frischwasser anzeigt und Abweichungen von der geraden Linieden Chlorgehalt darstellen.

Die Meßsignale für Kanal 1 und Kanal 2 können auch magnetisch aufgezeichnet und entweder in Analog-

y> oder Digitalform einem Rechner zugeführt werden, der vermittels eines entsprechenden mathematischen Rechnerprogramms ein Endsignal liefert, das Unterschiede oder Abweichungen zwischen den Signalen für Kanal I und Kanal 2 oder auch den aufeinander bezogenen Verlauf der beiden Signale anzeigt.

Zur Ausführung einer Vermessung vermittels der hier dargestellten Vorrichtung wird die Bohrlochsonde 17 vorzugsweise in das Bohrloch unier den zu vermessenden Bohrlochbereich herabgelassen und dann mil

is vorbestimmter, gleichmäßiger Geschwindigkeit in dem Bohrloch nach oben bewegt, wobei die Ausgänge der beiden Delcktorkanäle über das Scilkabel 16 und das Oberflächengerät dem Aufzeichnungsgerät zugeführt werden. Die Intensität, d. h_ die Impulsfolgegeschwindigkeit der in beiden Kanälen aufgefangenen Strahlung, wird in Zuordnung zur Position der Bohrlochsonde innerhalb des Bohrloches aufgezeichnet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Chlor- und Wasserstoffgehaltes der ein Bohrloch umgebenden Erdformationen, mit einer in einer Sonde angeordneten Neutronenquelle zur Bestrahlung der Erdformationen mit energiereichen Neutronen, Detektoreinrichtungen zum Empfang der durch die Neutronen in den Formationen hervorgerufenen Gammastrahlung und an die Detektoreinrichtungen angeschlossenen Diskriminatorschaltungen, die aus den Gammastrahlungs-MeBsignalen in einem den Energiebereich der Wasserstoff-Gammastrahlung enthaltenden ersten Kanal ein Formations-Bezugssignal, das den Wasserstoffgehalt der Formation kennzeichnet, und in einem den Energiebereich der Chlor-Gammastrahlung enthaltenden, im wesentlichen außerhalb des ersten Energiebereichs liegenden zweiten Kanal ein Formations-Bezugs- und Chlorsignal bilden, das den Chlorgehalt der Formation kennzeichnet, wobei eine Detektorabschirmung vorgesehen »st, die aus einem solchen Material besteht und so ausgebildet ist, daß sie aufgrund des Einfangs thermischer Neutronen einen Gammastrahlungsbeitrag zu dem in dem ersten Kanal gemessenen Signal liefert, der sich umgekehrt wie der von Chlor herrührende Gammastrahlungsanteil im ersten Kanal verhält, wodurch der erste Kanal gegenüber dem Auftreten von Chlor in der untersuchten Formation im wesentlichen unempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet,

daß ein gemeinsamer Strahlungsdetektor (30) vorgesehen ist und

daß als Abschirmmaterial für Hen Detektor (30) Samarium vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßkanal von 1,3 bis 3,0 MeV reicht und der zweite Meßkanal von 4 MeV bis zu einem Energiewert reicht, der eine Umfassung wenigstens des überwiegenden Teils der energiereicheren Neutroneneinfang-Gammasirahlung von Chlor ermöglicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßkanal von 13 bis 2,92 MeV und der zweite Meßkanal von 3,43 bis 8 MeV reicht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (50) aus in einem Bindemittel eingebettetem Samariumoxid besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Epoxidharz ist.