![]() Verfahren und Messsonde zur bohrlochgeophysikalischen Messung der Dichte nach dem Gamma-Gamma-Rückst
专利摘要:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bohrlochphysikalischen Messung der Dichte im das Bohrloch umgebenden Gestein nach dem Gamma-Gamma-Rückstreuprinzip mit Gammadetektoren 4, welche die Gamma-Rückstreustrahlung einer radioaktiven Gamma-Strahlenquelle 9 detektieren. DOLLAR A Um den Einfluss von Kalibervergrößerungen des Bohrlochs auf die Messwerte, z. B. bei Kavernen, zu minimieren, ist die Erfindung gekennzeichnet durch mindestens eine Einheit aus einer Bleiabschirmung 6 einer Strahlenquelle 9 und einem Gammadetektor 4 für die zu messende Rückstreustrahlung, die insgesamt quer zur Bohrlochachse angeordnet sind. 公开号:DE102004024237A1 申请号:DE200410024237 申请日:2004-05-15 公开日:2006-02-09 发明作者:Klaus Schröter 申请人:BOHRLOCHMESSUNG STORKOW GmbH;BOHRLOCHMESSUNG-STORKOW GmbH; IPC主号:G01V5-12
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur bohrlochphysikalischen Messungder Dichte nach dem Gamma-Gamma-Rückstreuprinzip in Bohrungen, insbesonderegrößerer Durchmesser. [0002] BohrlochgeophysikalischeVerfahren zur Messung der Dichte erfassen diese üblicherweise in einer längs zurBohrlochachse verlaufenden Anordnung von Quelle und Detektor. BohrlochgeophysikalischeMesssonden zur Dichtemessung üblicherBauart verfügendementsprechend übereinen in der Messsonde eingebauten Detektor zur Erfassung der inein Bohrloch aus dem Gebirge einfallenden Gammarückstreustrahlung, auch Comptoneffektgenannt, ebenso übereine radioaktive Gammastrahlenquelle. Derartige Messsonden werdenseit vielen Jahren in der Bohrlochgeophysik eingesetzt (Hamilton,R. G.; The revolution in well Jogging: The Oil and Gas Journal,v. 58, n. 26, p. 187 – 188.oder R.P. Alger, L.L. Raymer, W.R. Hoyle, M.P. Tixier; Formationdensity log applications in liquid filled holes. SPE Paper 435, LosAngeles 1962 oder P.E. Baker; Density Jogging with gamma rays. Petr.Trans AIME, 210, 1957 oder J.L.P. Campbell, J.C. Wilson; DensityJogging in the Gulf Coast. J. Petr. Techn., Juli 1958, S. 21-25oder New Jogging technique measures density, porosity. World Oil,Dez 1954). Überdiese Anordnungen wird übersogenannte Dichtekalibrierungen die Dichte des Gebirges längs derBohrlochachse bestimmt, indem die Messsonde am Messkabel kontinuierlich,d.h. mit eine konstanten Geschwindigkeit, meist aufwärts, an derBohrlochwand langgeführtwird. [0003] Bekanntsind weiterhin Anordnungen bei Gamma- Gamma- Dichtemesssonden, diedrei und mehr Detektoren fürdie Gammastrahlenmessung besitzen ( EP 0 864 884 A2 ). Diese Detektoren sind aufeiner vertikalen Linie oberhalb oder unterhalb der Strahlenquelleangeordnet und dienen dabei der rechnerischen Eliminierung des Einflussesvon Bohrlochdurchmesser, Rauhigkeit der Bohrlochwand und des Filterkuchensauf die Dichtebestimmung nach der Gamma-Gamma-Methode. [0004] Allebekannten bohrlochgeophysikalischen Dichtemesssonden haben jedochaufgrund ihrer Anordnung von Quelle und Detektoren) in Längsrichtungzur Bohrloch achse den Nachteil, dass sie bei größeren, meist bohrtechnischbedingten Veränderungendes Bohrlochdurchmessers (Kavernen), abhängig von der geometrischenAnordnung von Quelle und Detektor(en), meist nur eingeschränkt repräsentativeMesswerte der Dichte erbringen. Dies resultiert aus der Tatsache,dass die längszur Bohrlochachse verlaufende Anordnung von Quelle und Detektoren)im Bereich von Kavernen nicht mehr ausreichend an die Bohrlochwandangedrücktwerden kann, somit zwischen Quelle und und/oder Detektor und derBohrlochwand sich Bohrlochflüssigkeit befindet,die die Messwerte verfälscht. [0005] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriffdes Anspruchs 1 so zu verbessern, dass der störende Einfluss von Kavernenin der Bohrlochwand deutlich reduziert wird. [0006] Erfindungsgemäß ist dieLösungdieser Aufgabe bezüglichdes Verfahrens gekennzeichnet durch mindestens eine Anordnung ausStrahlenquelle und Gammadetektor zwischen denen sich eine Blei-oder Stahlabschirmung befindet. [0007] Vorteilshafterweisesind die Strahlenquelle, Abschirmung und der Gammadetektor querzur Bohrlochachse angeordnet. [0008] Bevorzugtkann der Abstand zwischen Gammadetektor und Strahlenquelle verändert werden. [0009] Vorteilhafterweisekönnenauch zwei oder mehr Gammadetektoren in verschiedenen Abständen zurStrahlenquelle quer zur Bohrlochachse angebracht werden. [0010] Vorteilhaftist auch die Anordnung von einem oder mehreren Gammadetektoren undeiner Strahlenquelle quer zur Bohrlochachse angebracht und gleichzeitigeinem oder mehreren Gammadetektoren längs zur Bohrlochachse angebracht,so dass sie insgesamt wie ein Kreuz angeordnet sind, in deren Mittelpunktsich die Strahlenquelle befindet. [0011] Vorteilhaftist es auch, die Anordnung mit einer längs und quer zur Bohrlochachsegekrümmten Führungsplatteoder einer oder mehreren längszur Bohrlochachse gekrümmtenFührungsschienenzu versehen, wodurch gewährleistetwird, dass die Anordnung dem Verlauf von Bohrlochkavernen besser folgenkann. [0012] Vorteilhaftist es auch, wenn die Anordnung mit einem Andrückarm oder einem Andrückbügel, derum 180° versetztzur Quelle und dem/den Dektor(en) angebracht wird, an die Bohrlochwandangedrücktwird. [0013] Vorteilhaftist es auch, wenn die Anordnung aus Quelle und Detektoren) direktauf einem Andrückarmangebracht wird. [0014] Erfindungsgemäß kann diequer zur Bohrlochachse verlaufende Anordnung von Quelle, Detektoren)und Führungsplatteauch so angeordnet werden, dass sie der horizontalen Krümmung des Bohrlochsfolgt. [0015] Vorteilhaftist es, die Anordnung aus Quelle und Detektoren) so am übrigen Sondenkörper zubefestigen, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde im Bohrlochvom Sondenkörperlöst undsich längszur Bohrlochachse stellt, wodurch günstigere Voraussetzungen für die Bergungder Messsonde gegeben sind. [0016] EineMesssonde zur Lösungder gestellten Aufgabe, insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens,ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde mindestens eine Anordnungaus einer Strahlenquelle und einem Gammadetektor, zwischen denensich eine Abschirmung aus Blei, Stahl oder einem anderen GammastrahlenabsorbierendenMaterial befindet, bildet. [0017] Vorteilhafterweisesind Strahlenquelle, Abschirmung und Gammadetektor quer zur Bohrlochachseangeordnet. [0018] Bevorzugtkann der Abstand zwischen Gammadetektor und Strahlenquelle, auchSondenspacing oder nur Spacing genannt, verändert werden, wodurch sichdie seitliche Wirkungstiefe verändert. [0019] Inbevorzugter Ausführungsformkönnen zweioder mehr Gammadetektoren in verschiedenen Abständen zur Strahlenquelle, querzur Bohrlochachse angebracht werden, wodurch gleichzeitig mit mehrerenSondenspacings gemessen werden kann. [0020] Vorteilhaftist auch die Anordnung von einem oder mehreren Gammadetektoren undeiner Strahlenquelle quer zur Bohrlochachse angebracht und gleichzeitigeinem oder mehreren Gammadetektoren längs zur Bohrlochachse angebracht,so dass sie ins gesamt wie ein Kreuz angeordnet sind, in deren Mittelpunktsich die Strahlenquelle befindet. [0021] Vorteilhaftist es auch, die Anordnung von Quelle, Detektor und Abschirmungmit einer längs undquer zur Bohrlochachse gekrümmtenFührungsplatteoder einer oder mehreren längszur Bohrlochachse gekrümmtenFührungsschienenzu versehen, wodurch gewährleistetwird, dass die Anordnung dem Verlauf von Bohrlochkavernen besserfolgen kann. [0022] Vorteilhaftist es auch, die Messsonde mit einer Andruckvorrichtung, bestehendaus einem Andrückarmoder einem Andruckbügel,zu versehen, der auf der gegenüberliegendenSeite der Anordnung aus Quelle und Detektoren) angebracht ist und somitgewährleistet,dass diese Anordnung immer an die Bohrlochwand angedrückt wird. [0023] Zweckmäßigerweisekann die Anordnung aus Quelle und Detektoren) direkt auf einem Andrückarm angebrachtwerden, wodurch diese Anordnung immer an die Bohrlochwand angedrückt wird. [0024] Vorteilhafterweiseist die auf der Messsonde befindliche Anordnung aus Quelle, Detektoren)und Führungsplatteso geometrisch zu gestalten, dass sie sich dem horizontalen Krümmungsradiusdes Bohrlochs anpasst. [0025] Vorteilhaftist es, die Anordnung aus Quelle und Detektoren) so am übrigen Sondenkörper zubefestigen, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde im Bohrlochvom Sondenkörperlöst undsich längszur Bohrlochachse stellt, wodurch günstigere Voraussetzungen für die Bergungder Messsonde gegeben sind. [0026] Einebesondere Bedeutung erfährtdiese Erfindung bei der bohrlochgeophysikalischen Vermessung vonBrunnenvorbohrungen. Aufgrund der dort eingesetzten Bohrveftahrenkommt es, insbesondere in unverfestigten Gebirgsabschnitten, z.B.in Kiesen und Sanden, immer wieder zu massiven Aufweitungen desBohrlochs, sogenannten Kavernen. Die Erfindung gestattet hier einebessere Bestimmung der Gebirgsdichte, was u.a. Grundlage für eine sichere Erfassungder geologischen Schichtenfolge ist. [0027] 1 zeigtein Ausführungsbeispieleiner Sonde mit einem Detektor und einer Quelle quer zur Bohrlochachseangebracht [0028] 2 verdeutlichtdie prinzipielle Wirkung der Erfindung in Bohrungen mit Kavernen [0029] 1 zeigteine Messsonde bei der die Anordnung aus radioaktiver Strahlenquelle 9,die sich in einer Quellenhalterung 5 außerhalb der Bleiabschirmung 6 befindet,der Bleiabschirmung 6 und dem Detektor 4 querzur Bohrlochachse 10 angebracht ist. Durch den Andruckbügel 3 mitStellglied 8 wird die gesamte Anordnung an die Bohrlochwandangedrückt.Die Anordnung aus radioaktiver Strahlenquelle 9, die sichin einer Quellenhalterung 5 außerhalb der Bleiabschirmung 6 befindet,der Bleiabschirmung 6 und dem Detektor 4 ist dabeiin Querrichtung zur Bohrlochachse 10 so angeordnet, dasssie einem Kreissegment vergleichbar, sich der Krümmung der Bohrlochwand, entsprechenddem Bohrungsdurchmesser, anpasst. Die Anordnung ist in eine längs und querzur Bohrlochachse gekrümmteFührungsplatte 11 eingepasst.Diese gewährleistet,dass die Anordnung aus radioaktiver Strahlenquelle 9, diesich in einer Quellenhalterung 5 außerhalb der Bleiabschirmung 6 befindet,der Bleiabschirmung 6 und dem Detektor 4 ohnefestzuhaken, der Krümmungvon Kavernen des Bohrlochs folgen kann. Im Sondenrechner 2 werdendie Messwerte aufbereitet und mit Hilfe der Übertragungselektronik 2 werdendie Messdaten überdas am Sondenkopf mit Übergangsstück 1 angeschlosseneBohrlochmesskabel an die sich oberhalb des Bohrlochs befindendeBearbeitungsstation weitergegeben. [0030] 2 verdeutlichtdie prinzipielle Wirkung der Erfindung in Bohrungen mit Kavernen 15.Die Anordnung 16, bestehend aus Strahlenquelle 9,Quellenhalterung 5, Bleiabschirmung 6, Detektor 4 und Führungsplatte 11 istin Längs-und Querrichtung zur Bohrlochachse 10 so gekrümmt, dassder Kontur der Bohrlochwand 14 auch in einer größeren Bohrlochkaverne 15 gefolgtwerden kann. In Querrichtung zur Bohrlochachse ist die Anordnungso gekrümmt,dass ihr Krümmungsradiusdem Krümmungsradiusder Bohrlochwand entspricht. Durch die Annordnung wird insgesamtannähernddie Form eines Ausschnittes einer Kugeloberfläche beschrieben. [0031] ImSondenrechner 2 werden die Messwerte aufbereitet und mitHilfe der Übertragungselektronik 2 werdendie Messdaten überdas am Sondenkopf mit Übergangs stück 1 angeschlosseneBohrlochmesskabel 13 an die sich oberhalb des Bohrlochsbefindende Bearbeitungsstation weitergegeben.
权利要求:
Claims (34) [1] Verfahren zur bohrlochgeophysikalischen Messungder Dichte in Bohrungen nach dem Gamma-Gamma-Rückstreuprinzip mit Gammadetektoren (4),welche die Gamma-Rückstreustrahlungeiner radioaktiven Gamma-Strahlenquelle (9) detektieren, gekennzeichnetdurch mindestens eine Anordnung aus einer Abschirmung aus Blei odereinem anderen, die Gammastrahlung absorbierenden Material (6),einer Strahlenquelle (9) und einem Gammadetektor (4). [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus der Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) quer zur Bohrlochachse(10) angeordnet ist. [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Abstand zwischen der Strahlenquelle (9) und demGammadetektor (4) variabel verändert werden kann. [4] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Gammadetektoren (4) in verschiedenen Abständen zurStrahlenquelle (9) angeordnet sind. [5] Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass Strahlenquelle (9), Abschirmung (6) und Gammadetektor(4) mit einer in Längsrichtungzur Bohrlochachse (10) gekrümmten Führungsplatte (11)versehen sind. [6] Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass eine oder mehrere in Längsrichtungzur Bohrlochachse (10) gekrümmte Führungsschienen über derStrahlenquelle (9), der Abschirmung (6) und demGammadetektor (4) angebracht sind. [7] Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus der Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) quer zur Bohrlochachse(10) so gekrümmt ist,dass sich die Anordnung an den Krümmungsradius des Bohrlochs,entsprechend dem Bohrlochdurchmesser, anpasst. [8] Verfahren nach Anspruch 2 bis 5 und 7, bei dem eineFührungsplatte(11), die überder Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6) unddem Gammadetektor (4) angebracht ist, quer zur Bohrlochachse(10) so gekrümmtist, dass sich die Führungsplatte(11) an den Krümmungsradiusdes Bohrlochs, entsprechend dem Bohrlochdurchmesser, anpasst. [9] Verfahren nach Anspruch 2 bis 5 und 7 bis 8, dadurchgekennzeichnet, dass durch einen Andrückbügel (3) die Anordnungaus Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6), demGammadetektor (4) und der Führungsplatte (11)an die Bohrlochwand angedrückt wird. [10] Verfahren nach Anspruch 2 bis 5 und 7 bis 8, dadurchgekennzeichnet, dass durch einen Andrückarm die Anordnung aus Strahlenquelle(9), der Abschirmung (6), dem Gammadetektor (4)und der Führungsplatte(11) an die Bohrlochwand angedrückt wird. [11] Verfahren nach Anspruch 2 bis 4 und 6 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass durch einen Andrückbügel (3) die Anordnungaus Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6), demGammadetektor (4) und den Führungsschienen an die Bohrlochwandangedrückt wird. [12] Verfahren nach Anspruch 2 bis 4 und 6 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass durch einen Andrückarm die Anordnung aus Strahlenquelle(9), der Abschirmung (6), dem Gammadetektor (4)und den Führungsschienenan die Bohrlochwand angedrückt wird. [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6), dem Gammadetektor (4), der Führungsplatte(11) bzw. den Führungsschienen,direkt auf einem Andrückbügel angebrachtist. [14] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6), dem Gammadetektor (4), der Führungsplatte(11) bzw. den Führungsschienen,direkt auf einem Andrückarm angebrachtist. [15] Verfahren nach 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet,dass zusätzlichnoch eine oder mehrere Gammadetektoren längs zur Bohrlochachse (10)angeordnet sind, so dass sie insgesamt wie ein Kreuz angeordnetsind, in deren Mittelpunkt sich die Strahlenquelle befindet. [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) am Sondenkörper (12)so befestigt ist, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde imBohrloch vom Sondenkörper(12) löst. [17] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) am Sondenkörper (12)so befestigt ist, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde imBohrloch vom Sondenkörper(12) löstund sich längszur Bohrlochachse (10) stellt. [18] Messsonde zur bohrlochgeophysikalischen Messungder Dichte in Bohrungen nach dem Gamma-Gamma-Rückstreuprinzip mit Gammadetektoren (4),welche die Gamma-Rückstreustrahlungeiner radioaktiven Gamma-Strahlenquelle (9) detektieren, gekennzeichnetdurch mindestens eine Anordnung aus einer Abschirmung aus Blei odereinem anderen, die Gammastrahlung absorbierenden Material (6),einer Strahlenquelle (9) und einem Gammadetektor (4). [19] Messsonde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus der Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) quer zur Bohrlochachse(10) angeordnet ist. [20] Messsonde nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass der Abstand zwischen der Strahlenquelle (9) und demGammadetektor (4) variabel verändert werden kann. [21] Messsonde nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Gammadetektoren (4) in verschiedenen Abständen zurStrahlenquelle (9) angeordnet sind. [22] Messsonde nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass Strahlenquelle (9), Abschirmung (6) und Gammadetektor(4) mit einer in Längsrichtungzur Bohrlochachse (10) gekrümmten Führungsplatte (11)versehen sind. [23] Messsonde nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet,dass eine oder mehrere in Längsrichtungzur Bohrlochachse (10) gekrümmte Führungsschienen über derStrahlenquelle (9), der Abschirmung (6) und demGammadetektor (4) angebracht sind. [24] Messsonde nach Anspruch 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus der Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) quer zur Bohrlochachse(10) so gekrümmtist, dass sich die Anordnung an den Krümmungsradius des Bohrlochs,entsprechend dem Bohrlochdurchmesser, anpasst. [25] Messsonde nach Anspruch 19 bis 22 und 24, bei dereine Führungsplatte(11), die überder Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6) unddem Gammadetektor (4) angebracht ist, quer zur Bohrlochachse (10)so gekrümmtist, dass sich die Führungsplatte (11)an den Krümmungsradiusdes Bohrlochs, entsprechend dem Bohrlochdurchmesser, anpasst. [26] Messsonde nach Anspruch 19 bis 22 und 24 bis 25,dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Andruckbügel (3)die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6),dem Gammadetektor (4) und der Führungsplatte (11)an die Bohrlochwand angedrücktwird. [27] Messsonde nach Anspruch 19 bis 22 und 24 bis 25,dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Andrückarm die Anordnung aus Strahlenquelle(9), der Abschirmung (6.), dem Gammadetektor (4)und dem Führungsplatte(11) an die Bohrlochwand angedrückt wird. [28] Messsonde nach Anspruch 19 bis 21 und 23 bis 24,dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Andrückbügel (3) die Anordnungaus Strahlenquelle (9), der Abschirmung (6), demGammadetektor (4) und den Führungsschienen an die Bohrlochwandangedrücktwird. [29] Messsonde nach Anspruch 19 bis 21 und 23 bis 24,dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Andrückarm die Anordnung aus Strahlenquelle(9), der Abschirmung (6), dem Gammadetektor (4)und den Führungsschienenan die Bohrlochwand angedrücktwird. [30] Messsonde nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6), dem Gammadetektor (4), der Führungsplatte(11) bzw. den Führungsschienen,direkt auf einem Andrückbügel angebrachtist. [31] Messsonde nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6), dem Gammadetektor (4), der Führungsplatte(11) bzw. den Führungsschienen,direkt auf einem Andrückarm angebrachtist. [32] Messsonde nach 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet,dass zusätzlichnoch eine oder mehrere Gammadetektoren längs zur Bohrlochachse (10)angeordnet sind, so dass sie insgesamt wie ein Kreuz angeordnetsind, in deren Mittelpunkt sich die Strahlenquelle befindet. [33] Messsonde nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) am Sondenkörper (12)so befestigt ist, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde imBohrloch vom Sondenkörper(12) löst. [34] Messsonde nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet,dass die Anordnung aus Strahlenquelle (9), der Abschirmung(6) und dem Gammadetektor (4) am Sondenkörper (12)so befestigt ist, dass sie sich beim Steckenbleiben der Sonde imBohrloch vom Sondenkörper(12) löstund sich längszur Bohrlochachse (10) stellt.
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