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用于钻孔测井的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种用于钻孔测井的方法和装置，该方法包括：收集来自钻孔测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及通过(i)确定所述数据中存在的信号的信号形式，(ii)进行所述信号的一个或多个参数的参数估计，其中所述一个或多个参数至少包括信号时间位置，以及(ii?i)至少从所述信号形式和所述参数估计确定所述信号中的每个信号的能量，来分解检测器输出数据中的各个信号。从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
【专利说明】用于钻孔测井的方法和装置
[0001]本申请是申请号为200980111977.8(国际申请号为PCT/AU2009/000394P)，国际申请日为2009年3月31日的名称为“用于钻孔测井的方法和装置”的专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请基于并且主张2008年3月31日提交的美国申请号61/041，141和2008年12月18日提交的美国申请号61/138,879的权益，通过引用将上述申请按照提交的内容完
整结合在此。
【技术领域】
[0004]本发明一般涉及用于钻孔测井(borehole logging)的方法和装置,并且具体但绝不排他地，涉及对油井测井的应用。
【背景技术】
[0005]在矿物和石油勘探中，钻孔测井用于确定岩石和矿物沉积物的地下内容。
[0006]核测井工具为石油工业提供了有价值的数据，并且核测井工具已经在油井测井中使用了超过30年。关于岩层的孔隙度和密度的数据形成了在油井测井中使用的测井系列之一，该关于岩层的孔隙度和密度的数据用于帮助检测地质储藏的存在和它们的内容(例如，油、气和水)。
[0007]在钻孔测井中采用的现有的数字脉冲处理技术依赖于线性滤波方法。然而，随着增加的计数率，被要求来缩短脉冲长度并且增加吞吐量的高通滤波器也劣化了信噪比(SNR)，并且最终劣化了能量分辨率。这限制了可以采用的计数率、源的强度、源和检测器的邻近、或者这些参数的组合。例如，在钻孔测井应用中，总的测量时间非常重要。由于堆积事件的丢弃的信息丢失延长了在元素浓度的估计中获得足够精度所需的收集时间，并且最终对可以以其来测井的速度设置了上限。例如，美国专利号4，883，956评价了新的辐射检测晶体(掺铈硅酸钆(GSO))的好处。GSO检测器的衰减时间对于任何特定计数率导致较少的堆积，或者对于特定可接受的堆积提供更高的计数率。

【发明内容】

[0008]因此，根据本发明的第一方面，提供一种钻孔测井的方法，包括:
[0009]收集来自钻孔测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及
[0010]通过(i)确定所述数据中存在的信号的信号形式(或脉冲响应)，(ii)进行所述信号的一个或多个参数的参数估计，其中所述一个或多个参数至少包括信号时间位置，以及(iii)至少从所述信号形式和所述参数估计确定所述信号中的每个信号的能量，分解检测器输出数据中的单个信号；
[0011]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间(即照射和/或数据收集时间)更短和/或改进了分辨率。[0012]因此，本方法努力表征尽可能多的数据，但是将意识到可能不能充分地表征一些数据(该数据因此称为“破坏的数据”)，如下所述。将理解的是术语“信号”在该上下文中可与“脉冲”相互交换，因为其是指对应于单个检测事件的输出，而不是包括单个信号的总和的整体输出信号。还将意识到可以以各种方式测量或表示信号的时间位置(或时序)，诸如根据信号的最大值的时间(或时间轴上的位置)或信号的前沿。典型地，这描述为到达时间(“到达的时间”)或检测时间。
[0013]还将理解的是，术语“检测器数据”指已经源自检测器的数据，不管随后由检测器内的还是检测器外部的相关或其它电子装置进行处理。
[0014]该方法可以包括从参数估计构造数据的模型，并且基于检测器输出数据和模型之间的比较确定参数估计的精确度。
[0015]信号形式(或脉冲响应)可以通过校准处理确定，所述校准处理包括测量对一个或多个单个事件检测的检测器的时间域响应，以便从该数据得到信号形式或脉冲响应。然后可以通过将该数据用合适的函数诸如多项式、指数或样条函数进行内插(或者拟合该数据)，获得该信号形式的函数形式。然后可以从该检测器信号形式构造滤波器(诸如逆滤波器)。可以通过以滤波器对来自检测器的输出数据卷积进行信号参数的初始估计。特别感兴趣的信号参数包括信号的数目和每个信号的时间位置(或到达的时间)。
[0016]然后可以进一步改善感兴趣的特定信号参数。首先，应用峰检测和阈值来改善信号的数目和到达时间的估计。其次，与检测器脉冲响应(以及由此得到的信号形式)结合的对信号的数目和它们的到达时间的了解使得可能求解信号的能量参数。
[0017]通过比较(从信号参数和对检测器脉冲响应的了解构造的)检测器数据流的模型(实际上，一种估计)与实际检测器输出，可以确定或“验证”参数估计的精确度。如果该验证过程确定一些参数不够精确，则丢弃这些参数。在使用该方法的光谱分析中，被视为足够精确的能量参数可以表示为直方图。
所述方法可以包括根据信号形式(即，用于生成信号的检测器的脉冲响应)进行信号参数的估计。所述方法可以包括通过校准过程确定信号形式，所述校准过程包括测量检测器对一个或多个信号检测的响应，以便得到信号形式的基于数据的模型。特别地，所述方法可以包括通过将数据与函数内插获得模型的函数形式，以便生成预期的信号形式。函数可以是多项式、指数或样条函数。
所述方法可以包括基于由辐射检测器产生的单个信号的预定形式设计滤波器。例如，滤波器可以是匹配滤波器或逆滤波器形式。
在一个实施例中，所述方法包括使用检测器输出与滤波器的卷积，以便进行信号参数的初始估计。所述方法可以包括改善信号参数的估计。所述方法可以包括用峰检测过程改善信号数目的估计。所述方法可以包括通过应用峰检测过程进行或改善信号时间位置的估计。所述方法可以包括通过由矩阵反演或由迭代技术来求解线性等式系统，改善信号能量的估计。
在本发明的实施例中，所述方法包括使用信号参数结合检测器脉冲响应创建检测器输出的模型。所述方法可以包括，例如，诸如通过使用数据和模型之间差的最小平方或一些其它测量比较实际的检测器输出数据与检测器输出的模型来执行误差检测。
所述方法可以包括丢弃被视为没有足够精确估计的参数。 在一个实施例中，所述方法包括以直方图展示所有足够精确的能量参数。
数据可以包括不同形式的信号。在此情况下，该方法可以包括确定其中每个信号的可能的信号形式。
在一个实施例中，所述方法包括逐渐地从数据减去可接受地符合多个信号形式的连续信号形式的那些信号，并且拒绝没有可接受地符合多个信号形式的任何信号形式的那些信号。
在一个实施例中，单个信号的分解包括:
[0018]获得所述检测器输出数据作为以数字时间序列的形式的数字化检测器输出数据；以及
[0019]基于数字时间序列形成数学模型，并且作为至少信号形式、至少一个信号的时间位置和至少一个信号的幅度的函数；
[0020]其中确定所述信号中的每个信号的能量包括基于所述数学模型确定所述信号的幅度，所述幅度指示辐射事件。
[0021 ] 在一个实施例中，所述方法包括油井测井。
[0022]测井工具在长度上可以小于3米，并且在一些情况下在长度上小于2.7米，或者甚至在长度上小于2.4米。
[0023]信号的分解可以将停留时间减少2倍或更多，并且在一些情况下可以将停留时间减少5倍或更多。信号的分解可以将测井工具速度增加2倍或更多，或者在一些情况下可以将测井工具速度增加5倍或更多。
[0024]所述方法可能特征在于，500kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
[0025]所述方法可能特征在于，对于200kHz的输入计数率的大于90%的数据吞吐量。
[0026]所述方法可能特征在于，对于500kHz和2000kHz之间的输入计数率的大于70 %的
数据吞吐量。
[0027]所述方法可能特征在于，对于IOOkHz的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
[0028]所述方法可能特征在于，对于IOOkHz和200kHz之间的输入计数率的大于95%的
数据吞吐量。
[0029]所述方法可以包括大于750kHz的输入计数率。
[0030]所述方法可以包括大于IMHz的输入计数率。
[0031]所述检测器可以包括GSO检测器。
[0032]所述方法可以包括脉冲整形检测器的输出。
[0033]所述方法可以包括采用源同步信号以避免数据的不当分配。
[0034]在第二方面，本发明提供一种钻孔测井装置，包括:
[0035]钻孔测井工具，用于照射围绕测井工具的材料，检测由材料发射的辐射，并且用于响应于辐射输出检测器数据；以及
[0036]处理器，用于以数字化形式接收检测器数据，并且所述处理器被编程为确定数据中存在的每个信号的信号形式，进行信号的一个或多个参数的参数估计，并且至少从信号形式和参数估计确定每个信号的能量，其中一个或多个参数至少包括信号时间位置；
[0037]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。[0038]所述处理器被编程为以数字时间序列的形式获得所述检测器输出数据，并且基于数字时间序列形成数学模型，并且作为至少信号形式、所述信号的时间位置和所述信号的幅度的函数；
[0039]其中确定每个所述信号的能量包括基于所述数学模型确定所述信号的幅度，所述幅度指示辐射事件。
[0040]所述装置可以适用于油井测井。
[0041]所述测井工具长度上可以小于3米。
[0042]所述处理器的使用可以允许将停留时间减少5倍或更多。此外，所述处理器的使用可以允许可以将测井工具速度增加5倍或更多。
[0043]所述装置可能特征在于，500kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
[0044]所述装置可能特征在于，对于200kHz的输入计数率的大于90%的数据吞吐量。
[0045]所述装置可能特征在于，对于500kHz和2000kHz之间的输入计数率的大于70%的
数据吞吐量。
[0046]所述装置可能特征在于，对于IOOkHz的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
[0047]所述装置可能特征在于，对于IOOkHz和200kHz之间的输入计数率的大于95%的
数据吞吐量。
[0048]所述装置可以包括大于750kHz的输入计数率。
[0049]所述装置可以包括大于IMHz的输入计数率。
[0050]所述检测器可以包括GSO检测器。
[0051]所述装置可以包括用于脉冲整形测井工具的输出的脉冲整形模块。
[0052]所述测井工具将典型地在单个外壳中安置辐射源和辐射检测器，但是所述测井工具可以处于分布的形式，其中例如辐射源和辐射检测器在分开的外壳中。
[0053]在第三方面，本发明提供一种量化被钻孔横穿的地层中的化学元素的方法，包括:
[0054]收集来自钻孔测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及
[0055]通过(i)确定所述数据中存在的信号的信号形式，(ii)进行所述信号的一个或多个参数的参数估计，其中所述一个或多个参数至少包括信号时间位置，以及(iii)至少从所述信号形式和所述参数估计确定所述信号中的每个信号的能量，来分解检测器输出数据中的单个信号；
[0056]至少从源自地层中元素的实例的那些信号确定元素的量；
[0057]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
[0058]所述单个信号的分解包括:
[0059]获得所述检测器输出数据作为以数字时间序列的形式的数字化检测器输出数据；以及
[0060]基于数字时间序列形成数学模型，并且作为至少信号形式、至少一个信号的时间位置和至少一个信号的幅度的函数；
[0061]其中确定所述信号中的每个信号的能量包括基于所述数学模型确定所述信号的幅度，所述幅度指示辐射事件。[0062]在第四方面，本发明提供一种钻孔测井的方法，包括:
[0063]收集来自钻孔测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及
[0064]通过(i)获得或表示检测器输出数据作为数字序列，(ii)获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(iii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，(iv)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，(v)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(vi)根据模型对函数输出进行建模，(vii)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(viii)从该函数输出的至少一个确定的参数确定信号的参数，来分解检测器输出数据中的单个信号；
[0065]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
[0066]在第五方面，本发明提供一种钻孔测井装置，包括:
[0067]钻孔测井工具，用于照射围绕测井工具的材料，检测由材料发射的辐射，并且用于响应于辐射输出检测器数据；以及
[0068]处理器，用于接收作为数字序列的数据，并且所述处理器被编程为(i)获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(ii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，(iii)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，所述变换的序列包括变换的信号，(iv)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(V)根据模型对函数输出进行建模，(vi)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(vii)从该函数输出的至少一个确定的参数确定信号的参数；
[0069]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
[0070]在第六方面，本发明提供一种矿物测井的方法，包括:
[0071]收集来自矿物测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及
[0072]通过(i)确定所述数据中存在的信号的信号形式，(ii)进行所述信号的一个或多个参数的参数估计，其中所述一个或多个参数至少包括信号时间位置，以及(iii)至少从所述信号形式和所述参数估计确定所述信号中的每个信号的能量，来分解检测器输出数据中的单个信号；
[0073]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
[0074]因此，本发明还可以用于测井矿物或多种矿物的成分，所述矿物或多种矿物可以邻近测井工具放置，通过测井工具传送(诸如在传送带上)，通过移动测井工具在原处测井，或者其它方式。
[0075]在第七方面，本发明提供一种矿物测井装置，包括:
[0076]矿物测井工具，用于照射材料，检测由该材料发射的辐射，并且用于响应于辐射输出检测器数据；以及
[0077]处理器，用于以数字化形式接收检测器数据，并且所述处理器被编程为确定数据中存在的每个信号的信号形式，进行信号的一个或多个参数的参数估计，并且至少从信号形式和参数估计确定每个信号的能量，其中一个或多个参数至少包括信号时间位置；
[0078]从而测井工具更短，测井工具速度更快，停留时间更短和/或改进了分辨率。
[0079]应该注意到，在适合并且被本发明的任何其它方面所希望的情况下，可以采用本发明的每个方面的各种可选特征。【专利附图】

【附图说明】
[0080]为了可以更清楚地确定本发明，现在将参照附图仅通过示例的方式描述优选实施例，附图中:
[0081]图1是根据本发明实施例的油井测井装置的视图；
[0082]图2是图1的装置的碘化钠NaI (TI)伽马射线检测器的视图；
[0083]图3a、图3b和图3c是图示脉冲堆积的曲线图；
[0084]图4是图示由在图1的装置中体现的信号处理方法使用的辐射检测的数学建模的图；
[0085]图5是详述由在图1的装置中体现的信号处理方法使用的辐射检测的数学模型的图；
[0086]图6是图1的数据捕获模块的功能元件的示意图；
[0087]图7a、图7b和图7c是分别在1000 μ S、100 μ s和10 μ s的时间范围上从图2的检
测器的输出直接收集的未处理数字化数据的图示；
[0088]图8是由用于根据本发明的该实施例来分析光谱数据的图1的装置采用的用于脉冲堆积恢复的信号处理方法的不意性表不;
[0089]图9是由用于根据本发明的该实施例来分析光谱数据的图1的装置采用的用于脉冲堆积恢复的信号处理方法的示意性流程图；
[0090]图10a、图1Ob和图1Oc是在图9的信号处理方法的不同阶段的结果的图示；
[0091]图11是用图9的方法处理的各种输入计数率的137Cs源的伽马射线光谱的图示；
[0092]图12是使用由数字核脉冲发生器产生的模拟数据组而准备的、图9的信号处理方法的计算机模拟的结果的图示；
[0093]图13是在一个计数率范围上图12的模拟对于伽马射线源的性能的图示；
[0094]图14a、图14b、图14c和图14d描绘将图9的信号处理方法应用到76mmX76mmNaI (TI)伽马射线检测器的输出的结果；
[0095]图15a、图15b、图15c和图15d描绘将图9的信号处理方法应用到采用HPGe检测器收集的数据的结果；
[0096]图16a、图16b、图16c和图16d描绘将图9的信号处理方法应用到氙气比例检测器的输出的结果；
[0097]图17是在对数-线性刻度上绘制的、在中子源接通的情况下采用图1的装置收集的能量光谱的图示；
[0098]图18是在对数-线性刻度上绘制的、在中子源断开的情况下采用图1的装置收集的能量光谱的图示；
[0099]图19包括图示数据处理的不同阶段的图示，该图示示出了以下部分:(i)输入数据流、(ii)脉冲定位输出、(iii)脉冲识别输出、以及(iv)验证误差信号；
[0100]图20是本发明实施例的中子激活的伽马射线光谱井测井工具的示意性横截面图；
[0101]图21是为图20的井测井工具计算的作为输入计数率的函数的吞吐量计数率的图示，以及在没有用于本发明的脉冲堆积恢复的信号处理的情况下所计算的图20的井测井工具的性能的图示；
[0102]图22a和图22b是为图20的井测井工具计算的作为输入计数率的函数的百分比吞吐量的图示，以及在没有用于本发明的脉冲堆积恢复的信号处理的情况下所计算的图20的井测井工具的性能的图示；以及
[0103]图23是根据本发明实施例的中子激活的伽马射线光谱井测井工具的示意性横截面图。
【具体实施方式】
[0104]图1是根据本发明实施例的油井测井装置10的示意图。装置10包括用于降低到油井钻孔(或其他钻孔)中的测井工具或“环(collar)”12。工具12具有以用于生成用于激发围绕钻孔的材料的中子的脉冲中子发生器形式的中子源14、检测器16、分离中子源14和检测器16的屏蔽18、以及耦合到检测器16的输出的前置放大器20。前置放大器20的输出耦合到同轴电缆22。将意识到的是，工具12可以包括与检测器16相当的多个检测器。
[0105]装置10包括脉冲整形模块24和数据捕获与分析模块26。安排这些模块，使得前置放大器20的输出可以通过同轴电缆22传输到脉冲整形模块24并且因此传输到数据捕获模块26，或者可以通过同轴电缆22直接传输到数据捕获与分析模块26。应该意识到的是，数据捕获与分析模块26可以包括被配置为用于收集数据并如下所述分析该数据的计算设备或多个组件(诸如用于执行这些功能的数据收集设备和不同的数据分析设备)。在后面的情况下，这种数据收集和数据分析设备可以每个都包括计算设备。在两种情况下，数据捕获与分析模块26包括显示器。
[0106]工具12适于在大约20cm直径和该领域的典型深度(该深度可以大至IOkm或更大)的钻孔的情况下使用。由于装置10处理高计数率的能力，可以收集有用数据的进入围绕材料中的最大深度是大于使用典型的现有工具的深度。这允许更强中子源的使用，更强的中子源引起来自更大深度的有用计数率。
[0107]此外，如果希望，则装置10处理高计数率的能力允许屏蔽18更薄，或者减小源14和检测器16之间的距离(或者这两者)。因此，可以减小工具12的总的长度。此外，装置10在有效地较少堆积(如下所述)的情况下从工具12的输出提取更多有用信息的能力允许减少照射或收集时间，并且因此减少“停留”和总测井时间。
[0108]因此，目前最短的工具在长度上大于6.5m。使用装置10的测试测量(见下文)启示可以实现至少2倍的可容许计数率的增加，所以可以设想使用长度上小于(并且可能远小于)6m的工具可以根据本发明获得与本领域的目前状态相当的结果。类似地，已经报告了大约135m每小时(每30cm收集两个数据点)的测井速率:可以设想在至少更快50%(并且可能100% )的测井速率的情况下可以根据本发明获得相当的结果。
[0109]脉冲整形模块24执行前置放大器20的输出的脉冲整形，以便减少由前置放大器20输出的脉冲的长度，并且如有必要则采用，但是可以被省略或旁路。不管是否采用脉冲整形模块24，前置放大器信号最终都被传输到数据捕获与分析模块26。
[0110]数据捕获与分析模块26包括信号处理单元，该信号处理单元包括两个部分:1)产生对应于检测器单元的模拟输出的数字输出的模拟到数字转换器；以及2)实现根据本发明的数字信号处理(DSP)例程的处理单元。前置放大器20的输出信号耦合连接到信号处理单元。
[0111]图2是检测器16的示意图。当由已经通过来自中子源14的中子激发的围绕油井钻孔的材料中的原子发射伽马射线时，该伽马射线可以传到检测器16中，并且如果是这样的话，则该伽马射线的能量从伽马射线转移到NaI (TI)晶体28中的电子。在发射紫外光子时，电子损失该能量，将晶体中的电子提升到激发态。在发射紫外光子时，电子衰变到较低能量状态。前述紫外光子通过光学窗传到光电倍增管32的光电阴极36，该紫外光子在该光电阴极36处转换为光电子，并且随后在到达光电倍增管32的阳极40之前由电子倍增器38倍增。可以通过板载前置放大器42提供进一步的倍增级。以此方式，其幅度与入射伽马射线的能量成比例的电信号存在于检测器16的检测器输出终端44处。还将理解的是，检测器还可以额外包括μ金属磁屏蔽46，该μ金属磁屏蔽46大约位于光电倍增管32的边缘48，并且向光电倍增管32的前方延伸足够远以围绕一部分NaI (TI)晶体28。
[0112]此类型的闪烁检测器具有高效率，也就是说，其表现出检测到入射伽马射线的概率高。然而，它们还表现出相对长的检测器响应时间。检测器响应时间是检测器用于检测入射伽马射线并且返回到可以精确检测下一入射伽马射线的状态所需要的时间。因此，具有长的检测器响应时间的辐射检测器有脉冲堆积的倾向。也就是说，理想地由完全离散的脉冲(每个对应于单个伽马射线的入射)组成的输出而是表现出单独脉冲可以重叠的波形，使得它们难以被表征。 [0113]图3a、图3b和图3c图示了脉冲堆积的效果，并且示出绘制为能量E相对于时间t(两者以任意单位)的说明性信号或脉冲。图3a图示所谓的“末端堆积”，其中根据所采用的脉冲调节的类型，一个脉冲51的尾部50可以将明显的正或负的偏差(在图示的示例中为正的)提供给随后脉冲52的幅度。尽管当与的大多数脉冲的总的时间间隔相比时，两个脉冲之间的时间位移△ t相对大，但是在第二脉冲52到达处信号包络或合成波形54显著地在零之上。
[0114]两个脉冲之间真正的零信号状态的缺乏破坏了脉冲表征，由于第二脉冲的幅度由第一脉冲的尾部虚假膨胀。图3b图示了脉冲堆积的另一形式，“峰堆积”。这里，两个脉冲56和58在时间上间隔紧密地到达，即脉冲之间的时间位移At与大多数脉冲的总的时间间隔相比小。合成输出波形60或多或少表现为比任一组成脉冲稍微更大幅度的单个脉冲。在通过检测器的伽马射线的通量达到极端的情况下，常常具有在检测器的响应时间内到达的多个事件(event)，导致多个堆积事件。图3c图示这样的情况。多个信号或脉冲(如用62示出的)在随机的时间间隔At的情况下到达，并且合计产生合成波形64，难以从该合成波形64提取组成信号的参数。
[0115]根据本实施例的解决脉冲堆积的方法的一个部分是信号或脉冲的某些参数的估计；这些参数是检测器数据流中的所有伽马射线的数目、到达时间和能量。根据本实施例，通过数学建模数据流中的信号来估计这些参数。在本实施例中采用的模型包括关于数据和装置的某些假设，如下面所讨论的。
[0116]图4是图示建模辐射检测处理的图。辐射g(t)70入射在由测量处理m(t)表示的检测器72上，得到来自检测器的输出数据y (t) 74。增加采样处理76，产生数字检测器数据或“时间序列” X [η] 78。
[0117]可以将关于辐射检测的物理过程的一些知识添加到上述模型。图5是图示在图4中示出的检测处理的更详细的数学模型。到检测器的输入g(t)由等式I表征，其中假设输入g(t)是未知数目(N)个随机幅度(α)和到达时间(τ)的Σ函数状脉冲。这样的输入的说明性示例用80示出。
【权利要求】
1.一种钻孔测井的方法，包括: 收集来自钻孔测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及通过(i)获得或表示检测器输出数据作为数字序列，(ii)获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(iii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，(iv)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，(V)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(Vi)根据模型对函数输出进行建模，(Vii)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(Viii)从该函数输出的至少一个确定的参数确定信号的参数，来分解检测器输出数据中的单个信号。
2.如权利要求1所述的方法，包括油井测井。
3.如权利要求1所述的方法，包括对检测器的输出进行脉冲整形。
4.如权利要求1所述的方法，包括采用源同步信号以避免数据的不当分配。
5.如权利要求1所述的方法，其中测井工具长度上小于3米。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述信号的分解将停留时间减少至1/2倍或更多分之一 O
7.如权利要求1所述的方法，其中所述信号的分解将测井工具速度增加到2倍或更多倍。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，100kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，500kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于500kHz和2000 kHz之间的输入计数率的大于70%的数据吞吐量。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于200kHz的输入计数率的大于90%的数据吞吐量。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于100kHz和200 kHz之间的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于100kHz的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
14.如权利要求1所述的方法，包括大于750kHz的输入计数率。
15.如权利要求1所述的方法，包括大于IMHz的输入计数率。
16.如权利要求1所述的方法，其中检测器包括GSO检测器。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述方法步骤被以不同的源强度重复。
18.—种矿物测井的方法，包括: 收集来自矿物测井工具的辐射检测器的检测器输出数据；以及通过(i)获得或表示检测器输出数据作为数字序列，(ii)获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(iii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，(iv)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，(V)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(vi)根据模型对函数输出进行建模，(vii)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(viii)从该函数输出的至少一个确定的参数确定信号的参数，来分解检测器输出数据中的单个信号。
19.如权利要求18所述的方法，包括对检测器的输出进行脉冲整形。
20.如权利要求18所述的方法，包括采用源同步信号以避免数据的不当分配。
21.如权利要求18所述的方法，其中测井工具长度上小于3米。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述信号的分解将停留时间减少至1/2或减少至更多分之一。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述信号的分解将测井工具速度增加到2倍或增加到更多倍。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，100kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，500kHz或更大的伽马射线的所述辐射检测器上的入射通量。
26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于500kHz和2000 kHz之间的输入计数率的大于70%的数据吞吐量。
27.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于200kHz的输入计数率的大于90%的数据吞吐量。
28.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于100kHz和200 kHz之间的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
29.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于100kHz的输入计数率的大于95%的数据吞吐量。
30.如权利要求18所述的方法，包括大于750kHz的输入计数率。
31.如权利要求18所述的方法，包括大于IMHz的输入计数率。
32.如权利要求18所述的方法，其中检测器包括GSO检测器。
33.如权利要求18所述的方法，其中所述方法步骤被以不同的源强度重复。
34.一种钻孔测井装置，包括: 钻孔测井工具，用于照射围绕测井工具的材料，检测由材料发射的辐射，并且用于响应于辐射输出检测器数据；以及 处理器，用于接收作为数字序列的数据，并且所述处理器被编程为(i )获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(ii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，( iii)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，(iv)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(V)根据模型对函数输出进行建模，(vi)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(vii)从该函数输出的所述至少一个确定的参数确定信号的参数。
35.如权利要求34所述的装置，适于油井测井。
36.如权利要求34所述的装置，包括用于脉冲整形测井工具的输出的脉冲整形模块。
37.如权利要求34所述的装置，其中所述测井工具长度上小于3米。
38.如权利要求34所述的装置，其中处理器的使用允许停留时间减少至1/2倍或更多分之一。
39.如权利要求34所述的装置，其中处理器的使用允许测井工具速度增加到2倍或更多倍。
40.如权利要求34所述的装置，其中所述钻孔测井工具进一步配置成以不同的源强度辐射，所述处理器进一步配置成在不同的源强度中每一个处重复程序。
41.一种矿物测井装置，包括: 矿物测井工具，用于照射材料，检测由该材料发射的辐射，并且用于响应于辐射输出检测器数据；以及 处理器，用于接收作为数字序列的数据，并且所述处理器被编程为(i )获得或确定数据中存在的信号的信号形式，(ii)通过根据数学变换来变换信号形式，形成变换的信号形式，(iii)通过根据数学变换来变换数字序列，形成变换的序列，所述变换的序列包括变换的信号，(iv)估计至少变换的序列和变换的信号形式的函数，从而提供函数输出，(v)根据模型对函数输出进行建模，(vi)基于该模型确定该函数输出的至少一个参数，以及(vii)从该函数输出的所述至少一个确定的参数确定信号的参数。
42.如权利要求41所述的装置，包括用于对测井工具的输出进行脉冲整形的脉冲整形模块。
43.如权利要求41所述的装置，其中所述测井工具长度上小于3米。
44.如权利要求41所述的装置，其中处理器的使用允许停留时间减少至1/2或更多分之一 O
45.如权利要求41所述的装置，其中处理器的使用允许测井工具速度增加至2倍或更多倍。
46.如权利要求41所述的装置，其中，所述矿物测井工具进一步配置成以不同的源强度辐射，所述处理器进一步配置成在不同的源强度中的每一个处重复程序。
【文档编号】G01T1/17GK104020500SQ201410081763
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2009年3月31日 优先权日:2008年3月31日
【发明者】P.A.B.斯考拉尔, R.J.伊文斯, C.C.麦克莱恩 申请人:南方创新国际股份有限公司