АБСОЛЮТНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ЯДЕРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

1. Система, содержащая:
скважинный инструмент, содержащий:
источник нейтронов, сконфигурированный испускать нейтроны в подземную формацию, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события поглощения нейтронов;
монитор нейтронов, сконфигурированный обнаруживать скорость счета испущенных нейтронов; и
детектор гамма-излучения, сконфигурированный принимать спектр гамма-излучения, полученный, по меньшей мере, частично, из неупругого гамма-излучения, полученного вследствие событий неупругого рассеяния и гамма-излучения захвата нейтронов, полученных вследствие событий захвата нейтронов; и
схему обработки данных, сконфигурированную определять относительные вклады элементов из спектра гамма-излучения, и определять абсолютный вклад элементов на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительных вкладов элементов по скорости счета испущенных нейтронов.
2. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютные вклады элементов на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который учитывает, по меньшей мере, частично, влияние среды на испущенные нейтроны, неупругое гамма-излучение, гамма-излучение захвата нейтронов или любую их комбинацию.
3. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который учитывает, по меньшей мере, частично:
часть испущенных нейтронов, которые могут выйти за пределы региона подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;
геометрические эффекты вариации потока нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;
геометрические эффекты на пространственном угле региона подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;
затухание неупругого гамма-излучения и гамма-излучения захвата нейтронов в подземной формации;
поток тепловых нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;
поток надтепловых нейтронов в регионе подземной формации, которую исследует детектор гамма-излучения;
любую их комбинацию.
4. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который является функцией одного или более параметров, относящихся к одной или более физическим характеристикам подземной формации.
5. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, который является функцией одного или более параметров, относящихся к одной или более физическим характеристикам подземной формации, где один или более параметров содержат:
пористость подземной формации;
время замедления в подземной формации;
плотность подземной формации;
поперечное сечение захвата тепловых нейтронов подземной формации;
поперечное сечение захвата тепловых нейтронов скважины в подземной формации;
оценку потока нейтронов в регионе подземной формации, исследуемой детектором гамма-излучения;
оценку распределения энергии нейтронов в регионе подземной формации, исследуемой детектором гамма-излучения;
исходную скорость счета из монитора нейтронов; или
исходную скорость счета гамма-излучения из детектора гамма-излучения; или
любую их комбинацию.
6. Система по п.1, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютные концентрации элементов на основании, по меньшей мере, частично, произведения относительного вклада элемента на коэффициент полного счета гамма-излучения внутри региона спектра гамма-излучения, используемого для извлечения относительных вкладов, деленного на скорость счета испущенных нейтронов.
7. Способ, содержащий этапы, на которых:
испускают, используя источник нейтронов, известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события захвата нейтронов;
измеряют, используя детектор гамма-излучения, спектры гамма-излучения, вызванного событиями неупругого рассеяния и гамма-излучения, вызванного событиями захвата нейтронов;
определяют, используя процессор, относительный вклад элемента из спектра гамма-излучения; и
определяют, используя процессор, абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительного вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов.
8. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада и элементо-зависимой чувствительности.
9. Способ по п.8, в котором концентрацию элемента определяют на основании, по меньшей мере, частично, элементо-зависимой чувствительности, при этом элементно-зависимая чувствительность сконфигурирована для учета:
поперечного сечения элемента; множественности гамма-излучения, связанного с элементом;
реакции детектора гамма-излучения на гамма-излучение, выведенной из элемента; или
атомного веса элемента; или
любой их комбинации.
10. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада и масштабирующего фактора.
11. Способ по п.10, в котором концентрация элемента определяется на основании, по меньшей мере, частично, масштабирующего фактора, причем масштабирующий фактор содержит:
константу, выведенную из физической константы элемента и физических характеристик формации;
константу, содержащую часть из калибровки скважинного инструмента, содержащего источник нейтронов и детектор гамма-излучения;
константу, содержащую часть из калибровки скважинного инструмента, содержащего источник нейтронов и детектор гамма-излучения для измерений в известных условиях; или
константу, зависящую от глубины; или
любую их комбинацию.
12. Способ по п.10, в котором концентрацию элементов определяют на основании, по меньшей мере, частично, масштабирующего фактора, причем масштабирующий фактор является функцией, сконфигурированной компенсировать эффекты среды или инструментальные эффекты, относящиеся к деградации возможностей детектора гамма-излучения, или их комбинации.
13. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента, элементо-зависимой чувствительности, и масштабирующего фактора.
14. Способ по п.7, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента, и определяют, используя процессор, концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента.
15. Способ по п.14, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, средневзвешенную концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, абсолютного вклада элемента и концентрацию элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента, где взвешивание средневзвешенного является постоянным или корректируется на основании оценок достоверности.
16. Способ по п.14, содержащий этап, на котором определяют, используя процессор, масштабирующий фактор для концентрации элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, сравнения абсолютного вклада элемента с концентрацией элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации замыкания относительного вклада элемента
17. Система, содержащая:
скважинный инструмент, сконфигурированный испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию и обнаруживать спектр гамма-излучения из гамма-излучения, который возникает при взаимодействии испущенных нейтронов с подземной формацией; и
схему обработки данных, сконфигурированную определять относительный вклад элемента из спектра гамма-излучения и определять абсолютные вклады элемента на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительно вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов и коррекции среды, которая учитывает, по меньшей мере, частично, влияние среды на испущенные нейтроны, неупругое гамма-излучение, гамма-излучение захвата нейтронов, или любую из комбинацию.
18. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов, используя калиброванный радиоактивный источник, который испускает нейтроны с предсказуемой скоростью.
19. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов, используя электронный генератор нейтронов, чей выход нейтронов отслеживается монитором нейтронов.
20. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию с энергией, достаточной, чтобы вызвать события неупругого рассеяния.
21. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован испускать известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию с энергией, достаточной, чтобы вызвать события захвата нейтронов, но не события неупругого рассеяния.
22. Система по п.17, в которой скважинный инструмент сконфигурирован обнаруживать количество нейтронов, которые достигли региона формации, который исследует скважинный инструмент.
23. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, где фактор коррекции среды является факторизованной функцией.
24. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, при этом фактор коррекции среды является функцией, зависящей от одного или более параметров, связанных с одной или более физическими характеристиками подземной формации, при этом схема обработки данных сконфигурирована определять зависимости фактора коррекции среды и один или более параметров посредством нескольких вычислений по методу Монте-Карло.
25. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, где фактор коррекции среды включает в себя масштабирующий фактор на основании калибровки скважинного инструмента.
26. Система по п.17, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактора коррекции среды, при этом фактор коррекции среды включает в себя масштабирующий фактор, определенный из отношения между определенным абсолютным вкладом элемента и определением абсолютной концентрации элемента подземной формации, при этом определение абсолютной концентрации не основано на нормализации относительного вклада элемента по известному примерному количеству испущенных нейтронов.
27. Способ, содержащий этапы, на которых:
испускают, используя источник нейтронов скважинного инструмента, известное приблизительное количество нейтронов в подземную формацию из скважины, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события захвата нейтронов;
измеряют, используя детектор гамма-излучения в скважинном инструменте, спектр гамма-излучения из неупругого гамма-излучения, вызванного событиями неупругого рассеяния и гамма-излучения захвата нейтронов, вызванного событиями захвата нейтронов;
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в подземной формации из спектра гамма-излучения;
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в скважине из спектра гамма-излучения; и
определяют, используя процессор, парциальный относительный вклад элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, нормализации парциального относительного вклада элемента в подземной формации по известному приблизительному количеству испущенных нейтронов, и определяют, используя процессор, парциальный абсолютный вклад элемента в скважине на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительного вклада элемента в скважине по известному приблизительному количеству испущенных нейтронов.
28. Способ по п.27, в котором парциальный относительный вклад элемента в подземной формации определяется на основании спектрального стандарта элемента в подземной формации, и причем парциальный относительный вклад элемента в скважине определяется на основании спектрального стандарта элемента в скважине.
29. Способ по п.27, в котором парциальный относительный вклад элемента в подземной формации определяется на основании спектрального стандарта элемента в подземной формации, и причем парциальный относительный вклад элемента в скважине определяется на основании разности между спектральным стандартом элемента подземной формации и спектральным стандартом элемента в скважине.
30. Система, содержащая:
скважинный инструмент, содержащий:
нейтронный источник, сконфигурированный испускать нейтроны в подземную формацию;
монитор нейтронов, сконфигурированный определять скорость счета нейтронов, испущенных источником нейтронов;
детектор гамма-излучения, сконфигурированный измерять спектр гамма-излучения и скорость счета гамма-излучения, возникающих при взаимодействии испущенных нейтронов с подземной формацией; и схему обработки данных, сконфигурированную определять относительный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, спектра гамма-излучения, и определять абсолютный вклад элемента в подземной формации на основании, по меньшей мере, частично, относительного вклада элемента, умноженного на коэффициент скорости счета гамма-излучения, выведенного из скорости счета нейтронов.
31. Система по п.30, в которой скважинный инструмент содержит детектор нейтронов, расположенный ближе к детектору гамма-излучения, чем источник нейтронов.
32. Система по п.30, в которой схема обработки данных сконфигурирована определять абсолютный вклад элемента на основании, по меньшей мере, частично, фактор коррекции среды, при этом фактор коррекции среды:
зависит от потока тепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;
содержит отношение потока тепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения, к скорости счета нейтронов;
зависит от потока надтепловых нейтронов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;
зависит от затухания гамма-излучения в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения;
содержит коррекцию для изменений затухания гамма-излучения в корпусе скважинного инструмента; или
содержит оценку атомного числа элементов в регионе подземной формации, который исследует детектор гамма-излучения; или
любую их комбинацию.