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Dokumentenidentifikation DE69613933T2 22.11.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0770220
Titel GAMMASTRAHLENDETEKTION UND MESSEINRICHTUNG
Anmelder Geolink (UK) Ltd., Dyce, Aberdeen, GB
Erfinder PRAIN, Alexander, Kenneth, Torphins, Banchory AB31 4JS, GB;
KNIGHT, Henry, John, Crathes, Banchory AB31 3JD, GB
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner, 80801 München
DE-Aktenzeichen 69613933
Vertragsstaaten DE, DK, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.05.1996
EP-Aktenzeichen 969136399
WO-Anmeldetag 09.05.1996
PCT-Aktenzeichen GB9601111
WO-Veröffentlichungsnummer 9635964
WO-Veröffentlichungsdatum 14.11.1996
EP-Offenlegungsdatum 02.05.1997
EP date of grant 18.07.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2001
IPC-Hauptklasse G01T 1/20
IPC-Nebenklasse G01V 5/06   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Gammastrahlendetektor- und -meßvorrichtung, die vorgesehen ist, die Anwesenheit von Gammastrahlemissionen zu messen und eine Messung des Pegels von Emissionen bereitzustellen.

Die Erfindung ist primär entwickelt worden, eine Meßvorrichtung oder ein Werkzeug bereitzustellen, das verwendet werden kann, um den Pegel von Gammastrahlenemissionen in einem Stratum zu messen, der gebohrt wird, d. h. eine Gammastrahlenüberwachung während eines Bohrens auszuführen, wobei in diesem Fall die Vorrichtung der Bohrerspitze ziemlich dicht folgt - typischerweise zwischen 1 und 50 Fuß oberhalb der Bohrerspitze angeordnet ist, in Abhängigkeit von der Konfiguration des Bohrstranges und von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Bohrmotors. Deswegen muß die Vorrichtung ausgelegt werden, ausreichend robust zu sein, um den Bedingungen zu widerstehen, die in einer derartig schwierigen Umgebung vorherrschen, d. h. Temperatur-, Druck-, Vibrations- und Stoßbelastungen. Nicht nur, daß die Vorrichtung ausreichend robust oder "stabilisiert" sein muß, um diesen Bedingungen ohne eine Beschädigung zu widerstehen, sie muß auch ausreichend empfindlich sein, um so relativ niedrige Pegel einer Gammastrahlenemission zu erfassen, während sie diesen Bedingungen ausgesetzt ist.

Ein Messen während des Bohrens (MWD, measurement-whiledrilling) ist eine Technik, die während eines Öl- und Gasschachtbohrens verwendet wird, um Daten von Instrumenten zu gewinnen, die nahe bei dem Bohrloch angeordnet sind, und diese Daten zu der Oberfläche zu übertragen, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die Hauptprobleme, die zu überwinden sind, bestehen in dem Überleben der Instrumente in einer extrem unwirtlichen Umgebung (Temperatur, Druck, Stoß und Vibration) und der Übertragung von Daten von einem Ort, der oft Tausende von Metern unterhalb der Oberfläche der Erde ist.

Es gibt mehrere Lösungen für das Übertragungsproblem. Das am üblichsten verwendete Verfahren, das schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, besteht darin, eine Vorrichtung 1 in der Nähe des Instruments 2 einzusetzen, das auf eine gewisse Weise den Zirkulationsdruckabfall des üblichen Bohrfluids, die eingesetzt wird, beeinflussen kann. Die folgenden Störungen in einem Fluiddruck können dann an der Erdoberfläche durch einen geeigneten Druckwandler 3 erfaßt werden. Indem ein geeignetes Codierungsschema verwendet wird, können Daten als Druckpulse oder eine Variation in Druckpulsen in der Fluidsäule, die herauf zu der Oberfläche läuft, übertragen und dann beispielsweise in einem geeigneten Computersystem 4 decodiert werden. Diese grundlegenden Techniken sind Durchschnittsfachleuten altbekannt.

Es existieren viele nützliche Messungen, die durchgeführt werden können, aber die signifikantesten sind die Neigung zu der Vertikalen und auch die Kompaßanzeige des Bohrlochs, das gebohrt wird. Mit dieser Kenntnis kann das Loch, das gebohrt wird, zu einem spezifischen Ziel gesteuert werden, ohne den Bohrprozeß unterbrechen zu müssen, um Überwachungsinstrumente den Schacht hinunter abzusenken.

Eine zweite Klasse von Messungen, die ausgeführt wird, betrifft die Eigenschaften des Felsens, der gebohrt wird, und sein Potential eines Kohlenwasserstoffgehaltes. Es kann auch nützlich sein, an dem Bohrloch Maschinenmessungen auszuführen, beispielsweise die angelegte Last und das Drehmoment.

Eine besonders nützliche Messung, die in einer MWD-Technik ausgeführt werden kann, ist die Messung der Gegenwart und des Pegels von Gammastrahlenemissionen von verschiedenen Schichten, durch welche das Bohrloch geführt wird, z. B. Schichten aus Schiefer, und Sandstein, da unterschiedliche Typen einer Schicht vorhersagbare Pegel einer Gammastrahlenemission ergeben. Auch Strahlen des gleichen Materials, aber unterschiedlicher Eigenschaften können unterschiedliche, aber vorhersagbare Pegel einer Gammastrahlenemission aufweisen. Es ist deswegen bekannt, einen abgesenkten Detektor zum Messen einer natürlichen Gammastrahlenemission bereitzustellen, und einer der Zwecke dieser Messung besteht darin, eine Ableitung über den Typ eines Felsens oder einer Schicht auszuführen, die gebohrt wird, indem die gesamte Gammastrahlenintensität oder die spektrale Energieverteilung der Gammanstrahlung in dem Bohrloch an dem Detektorort betrachtet wird. Ein anderer Zweck ist es, die Abfolge von Felsformationen mit jenen zu korrelieren, die bereits in einem nahe gelegenen Bohrloch bestimmt worden sind. Fig. 1 zeigt schematisch einen Gammastrahlendetektor 5, der in diesem Fall oberhalb eines Bohrmotors oder einer anderen Komponente des Bohrstrangs 6 befestigt ist. Die grundlegenden Prinzipien dieser Messungen und ihre Interpretation sind vor einer langen Zeit eingerichtet worden und werden Durchschnittsfachleuten altbekannt sein und müssen deswegen hierin im Detail nicht beschrieben werden.

Indem die harten Betriebsumgebungen betrachtet werden, legt dies der Wahl eines Detektors, der verwendet wird, um die Emission von Gammastrahlung zu überwachen, Beschränkungen auf, und insbesondere die Einschränkungen, die durch die vorherrschende, relativ hohe Temperatur auferlegt wird, so daß es bei derartigen Gammastrahlendetektoren normal ist, die Geiger- Müller-Röhre oder eine anorganische Szintillator/Photovervielfacherkombination zu verwenden, wobei letztere wegen ihrer großen Empfindlichkeit bevorzugt wird. Bei bestimmten Anwendungen ist die energieauflösende Eigenschaft des Szintillationsdetektors auch nützlich. Jedoch unterliegt die Szintillator/Photovervielfacherkombination betriebsmäßigen Störungen, die durch Vibration und Stoß verursacht werden. Es existieren zwei spezifische Quellen derartiger Störungen, nämlich eine direkte Emission von Nicht-Gammastrahleninduzierten Photonen von dem Szintillatormaterial, und Nebenpulse, die in der Photovervielfacherröhre und ihrer zugehörigen elektronischen Komponenten erzeugt werden. Es ist deswegen sehr wichtig, den Szintillator und die Photovervielfacherröhre in einer derartigen Weise zu verpacken, um soweit wie möglich eine Stoßbelastung und eine Vibrationsenergie zu dämpfen, die in das Gehäuse der Instrumente während eines normalen Bohrbetriebs übertragen wird.

Ein bekanntes Verfahren eines Schützens einer Szintillatoranordnung vonr einigen der beschädigenden Wirkungen eines Stoßes besteht darin, sowohl das Kristall als auch die Photovervielfacherröhre in einer Kompression gegen ein optisches Kopplungsfenster vorzuspannen. In einer Variante dieses Verfahrens, das in dem US-Patent 4 900 937 beschrieben ist, ist der Kristall weniger stark gegen das Fenster vorgespannt und kann sich von ihm unter dem Einfluß eine Stoßes wegbewegen; Aber dieses Verfahren ist dahingehend nachteilig, daß es die optische Kopplung zeitweise unterbricht. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, wie erkannt werden ist, eine Photovervielfacherröhre frei, sich mit dem Kristall zu bewegen, aber ohne jedwede damit einhergehende Störung bezüglich der optischen Kopplung.

In dem US-Patent 2,902,603 ist ein Verfahren zum thermischen Isolieren eines Bohrloch-Szintillationsdetektors beschrieben. Das Patent beschreibt die Verwendung eines Fluids, um den optischen Kontakt zwischen der Endfläche eines Szintillationskristalls und einem optisch flachen Fenster zu verbessern, und zeigt, daß, wenn der Kristall in einer Hohlform ausgeführt ist, der zylindrische Raum darin auch mit einem Fluid gefüllt werden kann, wobei eine Vorkehrung zum Unterbringen der thermischen Ausdehnung des Fluids wie in der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Jedoch ist in dem Detektor, der in dem US-Patent 2,902,603 beschrieben ist, beabsichtigt, daß der Szintillator in engem Kontakt mit dem optischen Fenster bleibt, und es gibt keine Vorkehrung, daß das Fluid als ein Teil eines Bewegungsdämpfungssystems dient. Die Erfindung, die in dem oben bezeichneten Patent beschrieben ist, versucht einen thermischen Schutz bereitzustellen, aber führt keine spezielle Vorkehrung zum Schutz gegen Stoß und Vibration aus, und in der Tat, da sich die Erfindung auf die Anwendung eines sogenannten Drahtleitungs-Loggens bezieht, bei welchem ein oder mehrere Instrumente in ein Bohrloch an einem Kabel herabgesenkt werden, wird die Notwendigkeit für einen Stoß- und Vibrationsschutz in hohem Maße, verglichen mit der MWD- Anwendung, verringert.

Für eine allgemeine Information wird dargelegt, daß in Gammastrahlen-Erfassungssystemen des Typs, der in diesem Dokument beschrieben ist, die Notwendigkeit für einen thermischen Schutz durch die Entwicklung von Szintillatoren, optischen Wandlern und zugehöriger Elektronik überwunden worden ist, die in der Lage sind, die vorherrschenden hohen Temperaturen auszuhalten. Ein thermischer Schutz ist in jedem Fall in der MWD- Anwendung irrelevant, weil das Instrument in dem Bohrloch für viele Tage bleiben kann: Dies steht im Gegensatz zu Drahtleitungs-Betriebsweisen, in welchen die Instrumente nur eine relativ kurze Zeit in der Hochtemperaturumgebung verbringen.

Es ist ein besonderer Vorteil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, daß sie es gestattet, daß sich der Szintillator und der optische Wandler zusammen als eine Einheit innerhalb ihres eigenen Gehäuses bewegen. In herkömmlicheren Anordnungen, die für MWD-Umgebungen ausgelegt sind, werden der Szintillator und der optische Wandler fest gegen ein optisches Fenster gehalten. Dies ist nachteilig dahingehend, daß die niedrige Masse und ein relativ stoßempfindlicher optischer Wandler in Kompression gegen das optische Fenster gehalten werden müssen. In der vorliegenden Erfindung wird der optische Wandler niedriger Masse auf dem Kristall getragen, und es wird zugelassen, daß sich die beiden Elemente als eine Einheit innerhalb des äußeren Gehäuses der Vorrichtung bewegen. Die vorliegende Erfindung versucht deswegen, eine Gammastrahlen- Erfassungs- und -Meßvorrichtung bereitzustellen, die besonders geeignet für eine Verwendung als ein Sensor in einem MWD- Werkzeug ist (obwohl verstanden werden sollte, daß die Erfindung auf eine derartige Verwendung nicht beschränkt ist), und wobei die Vorrichtung eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrations- und/oder Stoßbelastungen aufweist, um so einen Verlust an Empfindlichkeit und/oder Genauigkeit bei der Gammastrahlenerfassung und -messung zu minimieren.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Gammastrahlen- Erfassungs- und -Meßvorrichtung bereitgestellt, die umfaßt:

ein im wesentlichen längliches Gehäuse;

ein Szintillatormodul, welches in dem Gehäuse beweglich angebracht ist und derart gestaltet ist, daß es auf die Gegenwart von Gammastrahlen in der lokalen Umgebung anspricht, in der die Vorrichtung liegt, wobei die Strahlen durch die Wand des Gehäuses und in das Szintillatormodul laufen, wobei das Modul einen optischen Ausgang zum Übertragen eines optischen Signals nach Umwandlung der eintretenden Gammastrahlen innerhalb des Moduls aufweist; und

ein optisches Wandlermodul, das ebenfalls beweglich in dem Gehäuse angebracht ist und einen Eingang aufweist, der derart gestaltet ist, daß er den Lichtausgang von dem Szintillatormodul empfängt, wobei das Wandlermodul in der Lage ist, den instantanen optischen Lichtausgang in ein elektrisches Signal, das sich auf die Gammastrahlenmessung bezieht, umzuwandeln;

wobei der Ausgang des Szintillatormoduls und der Eingang des Wandlermoduls dicht aneinander liegen und einen Raum zwischen sich definieren, der mit einem optischen Fluid zur Verbesserung der Übertragung des optischen Signals zum Eingang des Wandlermoduls füllbar ist;

dadurch gekennzeichnet, daß eine Gehäusekammer in dem Gehäuse definiert ist, welche mit dem Raum zwischen dem Ausgang des Szintillatormoduls und dem Eingang des Wandlermoduls in Kommunikation bringbar ist, und daß ein Strömungsbegrenzer in Kommunikation mit der Kammer und/oder dem Raum ist und derart gestaltet ist, daß er bei Benützung die Fluidströmung zwischen der Kammer und dem Raum zum Zweck der Dämpfung der Bewegung von einem oder beiden der Module innerhalb des Gehäuses begrenzt.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit dem optischen Fluid vollständig gefüllt, das von jedwedem eines der geschützten Typen eines optischen Fluids sein kann, das in Gammastrahlen- Detektorvorrichtungen verwendet wird. Deswegen führt das optische Fluid eine doppelte Funktion durch, es verbessert nämlich die Übertragung des optischen Signals von dem Ausgang des Szintillatormoduls und zu dem Eingang des Wandlermoduls, aber es umfaßt zusätzlich auch das Dämpfungsmedium, das dazu veranlaßt wird, intern in dem Gehäuse auf eine Bewegung von einem oder beiden der Module als Folge einer Stoß- oder Vibrationslast hin, die an das Gehäuse angelegt wird, zu fließen.

Vorzugsweise sind die beiden Module, nämlich der optische Wandler und der Szintillator, fest zusammengekoppelt, um einen konstanten Abstand dazwischen zu definieren, der mit dem optischen Fluid gefüllt ist, und deswegen sind sie als eine Einheit innerhalb des Gehäuses beweglich, etwa in der Weise eines Kolbens, der innerhalb eines Zylinders gleitet.

Weitere Vorteile eines Verwendens eines derartigen Fluids bestehen darin, daß es aus einem Bereich verfügbarer Viskositäten ausgewählt werden kann, was es somit ermöglicht, daß das Ausmaß der Dämpfung geeignet gesteuert wird, daß es ausgelegt werden kann, eine relativ konstante Viskosität mit der Temperatur aufrechtzuerhalten, daß es aus einem geeigneten Brechungsindex gewählt werden kann, um das optische Koppeln zu optimieren, daß es den Dämpfungsmechanismus schmiert und daß es elektrisch inaktiv ist, wobei somit Störungen des elektrischen Systems des optischen Detektors vermieden werden.

Vorzugsweise ist eine elastische Einrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet, um einer Hin- und Herbewegung der Einheit zu widerstehen, und dies kann, nur im Wege eines Beispiels, Federanordnungen innerhalb des Gehäuses, z. B. Druckfedern an dem Ende des Gehäuses, umfassen, aber es können natürlich viele andere Typen von elastischen Vorspanneinrichtungen bereitgestellt werden, wie etwa Bälge oder Elastomer-Endkappen.

Wenn, wie es bevorzugt ist, das gesamte Innere des Gehäuses mit dem optischen Fluid gefüllt ist (außer dem internen Volumen des Gehäuses, das von den beiden Modulen und zu gehörigen Komponenten eingenommen wird), und um eine Kompensation für eine thermische Ausdehnung des optischen Fluids bereitzustellen, wenn es den vorherrschenden Temperaturen ausgesetzt ist, in welcher die Vorrichtung arbeitet, wird vorzugsweise ein Fluidausdehnungskolben an einem Ende des Gehäuses befestigt, und der es auf eine versiegelte Weise bewerkstelligen kann, eine thermische Expansion des optischen Fluids zuzulassen. Diese Funktion kann alternativ durch gefaltete Bälge oder jedwede andere Vorrichtung bereitgestellt werden, die Änderungen in dem Volumen des eingeschlossenen Fluids leicht aufnehmen kann.

Der Strömungsbegrenzer, der in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt ist, kann jedwede geeignete Form annehmen und kann tatsächlich innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Jedoch wird der Strömungsbegrenzer in zweckdienlicher Weise innerhalb des Gehäuses befestigt werden und angeordnet werden, in dem Durchlaufpfad der Fluid zu liegen, wenn sie gezwungen wird, sich zu bewegen, wenn sie durch eine lineare Bewegung des Moduls (der Module) innerhalb des Gehäuses versetzt wird.

In einer besonders vorteilhaften und vereinfachten Anordnung ist jedes Modul gleitfähig innerhalb des Gehäuses in der Weise eines Kolbens befestigt, wobei es einen oder mehrere Elastomer-Ringe an seinem äußeren Umfang befestigt aufweist, um so einen Kolbentyp einer Bewegung bereitzustellen, aber jeder Ring kann eine oder mehrere Lücken oder Öffnungen darin ausgebildet aufweisen, um es zuzulassen, daß das eingepreßte Fluid hindurchfließt, um dadurch die Bewegung des zugehörigen Moduls zu dämpfen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gehäusekammer (die mit dem Fluidraum zwischen dem Szintillatormodul und dem Wandlermodul kommuniziert) in einem Gehäuse gebildet oder definiert, indem zumindest ein (und vorzugsweise beide) Module mit einem seitlichen Freiraum innerhalb des Gehäuses befestigt sind (um so die Gehäusekammer zwischen der äußeren Wandoberfläche des Moduls (der Module) und der inneren Wandoberfläche des Gehäuses zu definieren).

Üblicherweise wird das Gehäuse von einem kreisförmigen Querschnitt sein, und jedes Modul wird auch von einem kreisförmigen Querschnitt, aber von kleinerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses sein, um so ringförmige Kammern zwischen der inneren Wand des Gehäuses und der äußeren Oberfläche jedes Moduls zu definieren, und wobei diese normalerweise mit dem optischen Fluid gefüllt sind. Das optische Fluid und die Elastomer-Ringe stellen deswegen eine Polsterung gegen jedwede Tendenz für die Modulanordnung bereit, sich lateral bei einem Betrieb als Folge von Vibrations- oder Stoßbelastungen, die an das Gehäuse angelegt sind, zu bewegen.

Wenn, wie es eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist, die Vorrichtung in einem Werkzeug eingeschlossen ist, das ein Teil eines Bohrstrangs ist, während ein Bohren stattfindet, kann die Vorrichtung geeignete elektronische Module zusätzlich aufweisen, um gemessene Gammastrahleninformation zu speichern, und ebenso, um derartige Information, geeignet codiert, zu dem Bohrlochübertrager, und somit, wie erforderlich, zu einer geeigneten Oberflächen-Überwachungsausrüstung zu leiten. Durch diese Einrichtung kann die natürliche Gammastrahlung, die von dem Typ eines Stratums austritt, das gebohrt wird, regelmäßig zusammen mit Änderungen in der Natur einer derartigen Strahlung überwacht werden. Diese Information kann verwendet werden, Entscheidungen, die sich auf den Bohrprozeß beziehen, auszuführen. Beispielsweise kann die Information verwendet werden, die Abfolge von Formationen, die gebohrt werden, mit jenen, die bereits in einem benachbarten Bohrloch bestimmt worden sind, zu korrelieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Gammastrahlen-Erfassungsvorrichtung und -meßvorrichtung bereitgestellt, welche umfaßt:

ein im wesentlichen längliches Gehäuse;

ein Szintillatormodul, welches zur linearen Hin- und Herbewegung in dem Gehäuse angebracht ist und derart gestaltet ist, daß es auf die Gegenwart von Gammastrahlen in der lokalen Umgebung, in der die Vorrichtung liegt, anspricht, wobei die Strahlen durch die Wand der Gehäuses und in das Szintillatormodul treten, wobei das Modul einen optischen Ausgang zum Übertragen eines optischen Signals nach Umwandlung der eintretenden Gammastrahlen innerhalb des Moduls aufweist; und

ein optisches Wandlermodul, welches ebenfalls zur linearen Hin- und Herbewegung in dem Gehäuse angebracht ist und einen Eingang aufweist, der derart gestaltet ist, daß er das optische Ausgangssignal von dem Szintillatormodul empfängt, wobei das Wandlermodul in der Lage ist, das instantane optische Ausgangssignal in eine Gammastrahlenmessung zu wandeln;

wobei der optische Ausgang des Szintillatormoduls und der Eingang des Wandlermoduls dicht beieinander liegen und einen Raum zwischen sich definieren, der mit einem optischen Fluid oder einem elastomeren optischen Kopplungsmedium füllbar ist, um die Übertragung des optischen Signals zum Eingang des Wandlermoduls zu verbessern;

wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß:

1. die Module fest miteinander als eine Einheit für eine gemeinsame lineare Hin- und Herbewegung in dem Gehäuse gekoppelt sind;

2. eine elastische Einrichtung innerhalb des Gehäuses angebracht ist, um der linearen Bewegung der Einheit zu widerstehen;

3. eine Druckkammer in dem Gehäuse definiert ist, um ein flüssiges Dämpfungsmedium einzuschließen, das einer Druckwirkung bei der Hin- und Herbewegung der Einheit ausgesetzt ist; und

4. ein Strömungsbegrenzer direkt oder indirekt in Kommunikation mit der Druckkammer steht, um die Strömung des Dämpfungsmediums durch den Begrenzer bei Hin- und Herbewegung der Einheit zu dämpfen und dadurch die Hin- und Herbewegung der Einheit zu dämpfen.

Vorzugsweise ist in einer Vorrichtung gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung der Raum zwischen den Modulen mit einem geeigneten Elastomer gefüllt, und der Rest der Anordnung ist mit einem Fluid gefüllt, das als das flüssige Dämpfungsmedium wirkt. Durch diese Einrichtung können die Eigenschaften des optischen Kopplungsmediums gewählt werden, unabhängig von jenen des Dämpfungsfluids zu sein. Dies kann in manchen Fällen vorteilhaft sein, beispielsweise dann, wenn es nötig ist, manche Eigenschaften des Kopplungsmediums, wie etwa einen Brechungsindex, auszuwählen, der nicht kompatibel mit den Eigenschaften des gewählten Dämpfungsfluids ist.

Eine Vorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung ist insbesondere geeignet für eine Verwendung als ein Sensor in einem sogenannten MWD-Werkzeug, in welchem die Vorrichtung Vibrations- und Stoßbelastungen ausgesetzt ist, während das Bohrloch in Betrieb ist, und der Strömungsbegrenzer stellt eine Verzögerung bezüglich der Strömung des sich bewegenden Fluids bereit, um dadurch die Hin- und Herbewegung der Komponenten in dem Gehäuse zu dämpfen.

Durch eine geeignete Auslegung der Komponenten und ihre interne Anordnung innerhalb des Gehäuses, und indem ein typischer Typ einer Vibrations- und Stoßbelastung berücksichtigt wird, der in der Praxis angelegt werden kann, wird es möglich sein, die Parameter des Systems, beispielsweise die Viskosität des Dämpfungsfluids und die Freiräume in den Befestigungsringen auszuwählen, so daß eine Oszillation der internen 1< omponenten innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten werden kann, um dadurch die Anlegung jedwede ungewünschter Kräfte an die internen Komponenten des Szintillatormoduls und des optischen Wandlermoduls zu begrenzen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Detail, nur im Wege eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 (auf welche oben Bezug genommen ist) eine schematische Zeichnung, die einen typischen Verwendungsmodus einer Gammastrahlendetektor- und -meßvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Gammastrahlendetektor- und -meßvorrichtung gemäß der Erfindung, die interne Komponenten in größerem Detail zeigt;

Fig. 3 für Vergleichszwecke, wie eine Detektoranordnung typischerweise in bekannten Installationen in einem externen Gehäuse befestigt ist, um sie und ihre zugehörige Elektronik vor dem Schachtbohrungsdruck zu schützen;

Fig. 4a ist eine Vorderansicht einer Auslegung eines Fluiddämpfungsringes, der befestigt werden kann, um eine oder mehrere Komponenten in dem Gehäuse gleitend zu befestigen und um eine Bewegung einer derartigen Komponente (derartiger Komponenten) zu verzögern;

Fig. 4b einen Schnitt entlang A-A in Fig. 4a; und

Fig. 5A und 5B zwei alternativen Verfahren eines Befestigens eines optischen Wandlers in dem Gehäuse.

Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen ist eine Gammastrahlendetektor- und -meßvorrichtung gemäß der Erfindung allgemein durch ein Bezugszeichen 10 bezeichnet, wobei diese insbesondere geeignet für eine Verwendung als ein MWD-Werkzeug ist. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die Vorrichtung 10 nicht auf eine derartige Verwendung beschränkt ist und tatsächlich in anderen Umgebungen verwendet werden kann, in welchen eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrations- und/oder Stoßbelastungen wünschenswert ist, um so einen Verlust einer Empfindlichkeit und/oder einer Genauigkeit bei einer Gammastrahlenerfassung und -messung zu minimieren.

Die Vorrichtung 10 umfaßt ein im wesentlichen längliches Gehäuse 11 eines kreisförmigen Querschnitts, wobei es in der Lage ist, in einen Bohrstrang eingeschlossen zu werden, um so einem Bohrer zu folgen, so daß sie eine Gammastrahlenerfassung und -messung herausführen kann, während der Bohrer arbeitet. Typischerweise kann die Vorrichtung 10 zwischen 0,3 und 15 Metern (1 und 50 Fuß) oberhalb des Bohrers gelegen sein, wobei die genaue Anordnung von den Erfordernissen für die sogenannte untere Lochanordnung des Bohrstranges abhängt. Es wird erkannt werden, daß bei einem Bohren nach gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen ein Bohren des Bohrloches durch aufeinanderfolgende Schichten unterschiedlicher Typen eines Felsens, z. B. Sandstein und Schiefer, stattfindet, und die Vorrichtung 10 wird sowohl einer relativ hohen Temperatur als auch einer Anlegung einer beträchtlichen Vibrationsenergie und gelegentlichen Stoßbelastungen während des Bohrprozesses ausgesetzt sein.

Unter Bezugnahme nun auf Fig. 3 zeigt diese eine bekannte Anordnung, um einen Schutz vor sehr hohem Druck bereitzustellen, der in einer Schachtbohrung angetroffen werden kann, durch ein Befestigen des Detektors 1 und seinem zugehörigen Elektronikschaltkreis 2 (Fig. 1) in einem externen Druckzylinder 30. Jedoch ist es, weil die schützenden Druckgehäuse im Durchmesser durch Einschränkungen der Bohrausrüstung begrenzt sind, notwendig, die Vorrichtung 10 geeignet stabil auszulegen, um so den erforderlichen Pegel einer Empfindlichkeit und Genauigkeit bei einer Gammastrahlenerfassung und -messung aufrechtzuerhalten und um einen adäquaten Schutz vor dem externen Stoß und der Vibration bereitzustellen, die aus der Nähe des Instruments zu der Bohrerspitze herrührt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Szintillatormodul 12 beweglich in dem Gehäuse 11 über einen Träger 24 befestigt und ist angeordnet, auf die Gegenwart von Gammastrahlung in der lokalen Umgebung, in welcher die Vorrichtung gelegen ist, zu reagieren, wobei die Strahlen durch die Wand 13 des Gehäuses 11 und in das Szintillatormodul 12 laufen. Die Gammastrahlen verursachen dann ein optisches Signal, das von dem Szintillatormaterial zu erzeugen ist und das als ein optisches Ausgangssignal über einen optischen Ausgang 14 des Moduls 12 übertragen wird.

Ein optisches Wandlermodul 15 ist auch beweglich in dem Gehäuse 11 über einen Träger 26 befestigt und weist einen Eingang 16 auf, der angeordnet ist, das optische Ausgangssignal von dem Szintillatormodul 12 zu empfangen, und in der Lage ist, das instantane optische Ausgangssignal in eine Gammastrahlenmessung zu wandeln.

Es wird aus Fig. 2 erkannt werden, daß der Ausgang 14 und der Eingang 16 dicht aneinander liegen, aber einen Raum 17 zwischen ihnen definieren. Die Träger 24 und 26 befestigen die äußeren Enden des Szintillators bzw. des optischen Wandlers an elastischen Elementen 18 und 19. Ein zentraler Träger 25 ist derart gefertigt, einen festen Abstand zwischen dem Szintillator und dem optischen Wandler aufrechtzuerhalten, in dem der Raum 17 gebildet wird, wobei vorgesehen ist, daß er mit einem optischen Fluid zu füllen ist, um die Übertragung des optischen Signals von dem Ausgang 14 zu dem Eingang 16 zu verbessern.

Alternativ können die Träger 25 und 26 durch die durch 27 und 28 in Fig. 5 gezeigten Träger ersetzt werden. In dieser Konfiguration ist der Raum 17 wie oben beschrieben definiert, aber die Träger 27 und 28 sind in einem Eingriff miteinander, wobei sie eine vollständige metallische Abschirmung um den optischen Wandler bilden und die verfügbare mechanische Stützung erhöhen. Die Auswahl des geeigneten Trägeraufbaus ist abhängig von den Details der Fertigung des optischen Wandlers.

Das optische Fluid kann jedwedes geeignete Fluid sein, das für eine Verwendung beim Koppeln von Szintillatoren an optische Wandler bekannt ist, beispielsweise das optische Fluid, das von Dow Corning hergestellt wird und unter dem Handelsnamen Dow Corning 200-Fluid verkauft wird, oder ein geeignetes Kohlenwasserstoffluid.

Es ist bekannt, ein Siliconfluid zum Koppeln eines Photovervielfachers mit einem Kristall zu verwenden, wie beispielsweise in dem Papier "Improvement of Time Resolution in a TOF PET System with the use of BaF&sub2; Crystals" von K. Ishii, S. Watanuki und H. Orihara, veröffentlicht in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A253, S. 128-134, und es ist auch bekannt als ein Kohlenwasserstoffluid, beispielsweise wie in dem Papier "Large Volume High-Efficiency Scintillation Detectors using Multiple NaI(T)l Crystal Pieces" von G. J. Fishman und D. M. Walker, veröffentlicht in Nuclear Instruments and Methods 107 (1973), S. 357-360.

In der veranschaulichten Ausführungsform unter Bezugnahme wieder auf Fig. 2 ist jedes der Module 12, 15 mit einem lateralen Freiraum innerhalb des Gehäuses 11 befestigt und definiert dadurch eine jeweilige Gehäusekammer 12a, 15a jeweils zwischen der äußeren Oberfläche der jeweiligen Module und der inneren Oberfläche der Zylinderwand 13 des Gehäuses 11, wobei jede der ringförmigen Kammern 12a, 15a mit dem Raum 17 kommuniziert, der zwischen dem Ausgang 14 und dem Eingang 16 definiert ist. Jedoch besteht eine minimale Erfordernis der Erfindung darin, daß mindestens eines der Module 12, 15 mit einem lateralen Freiraum innerhalb des Gehäuses 11 befestigt ist, um so eine Gehäusekammer zu definieren, die mit dem Raum 17 kommuniziert.

Es sollte jedoch verstanden werden, daß die Befestigung eines Moduls (oder beider Module) mit einem lateralen Freiraum innerhalb des Gehäuses eine bevorzugte Einrichtung eines Bereitstellens einer erforderlichen "Gehäusekammer" ist, um mit dem Raum 17 zu kommunizieren. Beispielsweise könnte die Gehäusekammer in einer Wand des Gehäuses oder in einer getrennten Kammer, die an dem Gehäuse befestigt ist, definiert werden, vorausgesetzt, daß sie eine geeignete Fluidkommunikation mit dem Raum 17 aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Entwicklung ist das Gehäuse 11 wirksam in das Druckgehäuse des Bohrwerkzeugs eingeschlossen, d. h. in den Druckzylinder der Fig. 3. Dies ergibt den Vorteil eines weiteren Verringerns des Gesamtaußendurchmessers, was unter manchen Umständen nützlich ist.

Unter der Annahme, daß eine Kommunikation zwischen den Kammern 12a, 15a und dem Raum 17 auf ein Füllen des Raums 17 mit einem optischen Fluid in besteht, füllt ein derartiges Fluid auch den inneren Raum des Gehäuses 11, der nicht von den Modulen 12 und 15 und damit in Beziehung stehenden Komponenten besetzt ist, und deswegen ist ein Fluid zwischen den Kammern 12a und 15a und innerhalb des Raums 17 vorhanden.

Aus praktischen Gründen ist es zweckdienlich, Luft von der Anordnung zu evakuieren, bevor sie mit einem Fluid gefüllt wird, und dieser Betrieb kann unter Verwendung eines Adapters ausgeführt werden, der mit dem Entlüftungs- und Füllungsanschluß 29 verbunden ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Entlüftungs- und Füllungsanschluß in den Fluid- Ausdehnungskolben eingeschlossen, aber er kann natürlich in jedwedes andere Teil der Anordnung eingepaßt werden. Nach einem Füllen auf das korrekte Volumen wird der Anschluß 29 geschlossen und mit der Entlüftungsschraube 30 abgedichtet.

Die Module 12 und 15 werden fest miteinander gekoppelt, um eine Einheit zu bilden, wobei ein konstanter axialer Raum zwischen dem Eingang 14 und dem Ausgang 16 aufrechterhalten wird, der den Raum 17 definiert, und die Einheit, die durch die Module 12 und 15 gebildet ist, die zusammengebaut sind, ist zu einer linearen Hin- und Herbewegung innerhalb des Gehäuses 11 in der Weise einer gleitenden Hin- und Herbewegung eines Kolbens innerhalb eines Zylinders befähigt. Jedoch übt, aus dem Grund des Füllens des Inneren des Gehäuses mit dem optischen Fluid auf eine Hin- und Herbewegung der Einheit hin, die aus den Modulen 12 und 15 besteht, dies eine Wirkung vom pumpenden Typ auf das Fluid aus, was eine Hin- und Herströmung des optischen Fluids auch innerhalb des Gehäuses 11 herbeiführt. Jedoch ist ein Strömungsbegrenzer in der Vorrichtung bereitgestellt, der mit mindestens einer der Kammern 12a, 15a und/oder mit dem Raum 17 kommuniziert, und ist angeordnet, eine Fluidströmung dazwischen für die Zwecke eines Dämpfens der oszillierenden Hin- und Herbewegung der einheitlichen Anordnung der Module zu begrenzen.

Eine elastische Einrichtung ist auch innerhalb des Gehäuses 11 bereitgestellt, um einer linearen Hin- und Herbewegung der einheitlichen Anordnung Widerstand zu leisten, und umfaßt in der veranschaulichten Ausführungsform Druckfedern 18 und 19, welche Vorspannkräfte an die äußeren Enden der Module 12 bzw. 15 anlegen. Die Federn 18, 19 lassen eine lineare Hin- und Herbewegung der einheitlichen Anordnung zu, stellen aber einen progressiv zunehmenden Widerstand in einer Bewegung in jeder Richtung axial des Gehäuses. 11 bereit. Die Druckfedern 18 und 19 sind nur ein Beispiel einer elastischen Einrichtung, die bereitgestellt werden kann, um einer linearen Hin- und Herbewegung der einheitlichen Anordnung Widerstand zu leisten. Andere Anordnungen können bereitgestellt werden, einschließlich Bälgen oder elastomeren Stoppern oder Stöpseln.

Um eine thermische Ausdehnung des optischen Fluids zuzulassen, wenn die Vorrichtung 10 einer lokalisierten, relativ hohen Temperatur ausgesetzt wird, ist ein Fluidausdehnungskolben 20 gleitfähig an einem Ende des Gehäuses 11 befestigt und ist beweglich in einer abgedichteten Weise, um eine Ausdehnung des optischen Fluids zuzulassen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Kolben 20 nicht getrennt zurückgehalten werden muß, da jedweder Tendenz der Kolbenendfläche, sich weg von der eingeschlossenen Flüssigkeit zu bewegen, durch den Atmosphärendruck an der offenen Endfläche des Kolbens Widerstand geleistet wird. Andere Anordnungen können bereitgestellt werden, wie etwa flexible, gefaltete Bälge.

Wenn das Innere des Gehäuses 11 gänzlich mit dem optischen Fluid gefüllt ist, stellt dies eine doppelte Funktion des Fluids bereit, dahingehend, daß es sowohl als eine Einrichtung zum Verbessern der Übertragung des optischen Signals von dem Ausgang 14 zu dem Eingang 16 dient, zusätzlich aber als ein hydraulisches Dämpfungsmedium, etwa in der Weise eines teleskopischen hydraulischen Dämpfers dient.

Überdies stellt dies, wenn die ringförmigen Kammern 12a, 15a mit dem optischen Fluid gefüllt sind, auch eine Polsterung gegen einen relativen lateralen Versatz der Module 12 und 15 breit, wenn Vibrationsenergie oder Stoßbelastungen an das Gehäuse derart angelegt werden, einen relativen transversalen Versatz der Module 12 und 15 herbeizuführen.

In einer Ausführungsform eines ersten Aspekts der Erfindung führt das optische Fluid die doppelte Funktion eines Verbesserns einer Übertragung des optischen Signals, das von dem Szintillatormodul 12 erzeugt wird, durch, wie auch eines Bildens eines flüssigen Druckmediums in einer Dämpfungsanordnung. Jedoch ist in einer Ausführungsform innerhalb eines weiteren Aspekts der Erfindung das optische Fluid oder, an seiner Stelle, ein geeignetes elastomeres optisches Kopplungsmedium nur in dem Raum 17, der zwischen dem Ausgang 14 und dem Eingang 16 definiert ist, angeordnet, und ein weiteres flüssiges Medium kann den Rest des inneren Raums, der innerhalb des Gehäuses 11 definiert ist, füllen. Überdies bleiben die Module 12 und 15 dicht zusammen wie eine feste einheitliche Anordnung, wobei das optische Fluid oder elastomere Kopplungsmaterial nur in dem Raum 17 angeordnet ist. Das flüssige druckübertragende Medium wird veranlaßt, Hin- und Herströmungsbewegunden innerhalb des Gehäuses 11 auszuführen, und der Begrenzer (innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet) dient dazu, die Strömungsrate des flüssigen Druckmediums während einer linearen Hin- und Herbewegung der einheitlichen Anordnung der Module 12 und 15 zu begrenzen.

Jedwede geeignete Anordnung eines Begrenzers kann bereitgestellt werden, und in der veranschaulichten Ausführungsform ist der Begrenzer, nur im Wege eines Beispiels, durch eine oder mehrere Umfangsdichtungen gebildet, die an den äußeren Umfängen der Module 12 und 15 befestigt sind und die es wirksam zulassen, daß die Module 12 und 15 eine Gleitbewegung vom Kolbentyp innerhalb des Gehäuses 11 ausüben. Eine Dichtung 21 ist an dem axialen äußeren Ende des Moduls 12 gezeigt, und Dichtungen 22 und 23 sind an den axialen inneren bzw. axialen äußeren Enden des Moduls 15 bereitgestellt. Um eine Drosselwirkung des druckübertragenden Mediums bereitzustellen, ist jede Dichtung 21, 22, 23 mit Lücken oder durch Strömungsöffnungen gebildet, die eine Verzögerungswirkung auf die Strömung oder das Fluid durch die Lücken oder Öffnungen ausüben, um dadurch die oszillierenden Bewegungen der einheitlichen Anordnung der Module 12 und 15 zu dämpfen. Im Wege eines Beispiels ist eine mögliche Konfiguration des Rings 21 in Fig. 3 gezeigt. In dieser Konfiguration sind die Fluidbegrenzer durch Nuten bereitgestellt, die in der Vorderansicht gezeigt sind, während ein zusätzlicher Schutz gegen einen lateralen Stoß durch den verjüngenden Querschnitt des Rings, der in der Schnittansicht gezeigt ist, bereitgestellt wird.

Viele andere unterschiedliche Anordnungen des Strömungsbegrenzers können innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 11 bereitgestellt werden.

Jedweder geeignete Szintillator kann bereitgestellt werden, als eine geschützte Komponente gekauft zu werden, um das Modul 12 zu bilden. In ähnlicher Weise kann jedwede geschützte Photovervielfacherröhre benutzt werden, um das optischen Wandlermodul 15 zu bilden. Zulieferer, wie etwa Bicron, stellen Kristalle in Packungen bereit, die bereits unter Verwendung von Techniken, wie jenen in den US-Patenten 4,383,175 und 4,764,677 beschriebenen stabilisiert sind. Durch ein weiteres Schützen eines derartigen Kristalls vor Stoß und Vibration, wie in der vorliegenden Erfindung offenbart, kann sein Gesamtwiderstand gegenüber Stoß und Vibration sehr wesentlich erhöht werden. In ähnlicher Weise stellen Hersteller von Photovervielfacherröhren, wie etwa Thorn-EMI und Hammamatsu, stabilisierte Versionen ihrer Produkte bereit, und die Vorteile derartiger Vorrichtungen können wieder durch die Erfindung wesentlich verbessert werden.

Die bevorzugten Materialien, die innerhalb des Szintillatormoduls 12 eingeschlossen sind, um Gammastrahlen in Photonen zu wandeln, umfassen anorganisches Szintillatormaterial oder organisches Szintillatormaterial. Beispiele anorganischer Szintillatormaterialien sind Thallium, dotiert mit Natriumiodid, und Natrium, dotiert mit Cäsiumiodid, aber es sollte verstanden werden, daß jedwedes geeignetes Szintillatormaterial einschließlich Szintillatoren mit eingeschlossener Flüssigkeit, die für die Temperatur geeignet sind, bei welcher die Vorrichtung zu betreiben ist, verwendet werden kann.


Anspruch[de]

1. Gammastrahlendetektor- und -messvorrichtung mit:

einem im wesentlichen länglichen Gehäuse (11);

einem Szintillatormodul (12), welches in dem Gehäuse (11) beweglich angebracht ist und derart gestaltet ist, dass es auf die Gegenwart von Gammastrahlen in der lokalen Umgebung anspricht, in der die Vorrichtung liegt, wobei die Strahlen durch die Wand (13) des Gehäuses und in das Szintillatormodul laufen, wobei das Modul einen optischen Ausgang (14) zum Übertrager eines optischen Signals nach Umwandlung der eintretenden Gammastrahlen innerhalb des Moduls aufweist; und

einem optischen Wandlermodul (15), das ebenfalls beweglich in dem Gehäuse (11) angebracht ist und einen Eingang (16) aufweist, der derart gestaltet ist, dass er das optische Ausgangssignal von dem Szintillatormodul empfängt, wobei das Wandlermodul in der Lage ist, das instantane optische Ausgangssignal in ein elektrisches Ausgangssignal entsprechend der Energie und dem Fluss der eintretenden Gammastrahlen, wie sie im Szintillatormodul erfasst sind, zu wandeln;

wobei der Ausgang (14) des Szintillatormoduls (12) und der Eingang des Wandlermoduls (15) dicht aneinander liegen und einen Raum (17) zwischen sich definieren, der mit einem optischen Fluid zur Verbesserung der Übertragung des optischen Signals zum Eingang des Wandlermoduls füllbar ist;

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Gehäusekammer (12a, 15a) in dem Gehäuse (11) definiert ist, welche mit dem Raum (17) zwischen dem Ausgang (14) des Szintillatormoduls (12) und dem Eingang (16) des Wandlermoduls (15) in Kommunikation bringbar ist; und dass ein Strömungsbegrenzer in Kommunikation mit der Kammer und/oder dem Raum ist und derart gestaltet ist, dass er bei Benützung die Fluidströmung zwischen der Kammer und dem Raum zum Zweck der Dämpfung der Bewegung von einem oder beiden der Module innerhalb des Gehäuses begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (17) und die Gehäusekammer (12a, 15a) mit dem optischen Fluid gefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Szintillatormodul (12) und das optische Wandlermodul (15) fest miteinander verbunden sind, um einen konstanten Raum (17) zwischen sich zu definieren, und dass die Module als eine Einheit innerhalb des Gehäuses beweglich sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine elastische Einrichtung (18, 19) welche innerhalb des Gehäuses (11) derart angeordnet ist, dass sie einer Hin- und Verbewegung der Einheit (12, 15) Widerstand leistet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Einrichtung Federanordnungen (18, 19) umfasst, welche an jedem Ende des Gehäuses angeordnet sind und die jeweils eine nach innen gerichtete Vorspannung direkt oder indirekt an ein jeweiliges der Module (12, 15) dir Einheit anlegen.

c. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch einen Fluidexpansionskolben, welcher zu einer abgedichteten Bewegung innerhalb des Gehäuses angebracht ist, um eine Kompensation hinsichtlich der thermischen Ausdehnung des benutzten optischen Fluids zu bieten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsbegrenzer innerhalb innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (12, 15) verschiebbar innerhalb des Gehäuses (11) auf Art eines Kolbens angebracht ist und zumindest einen Dichtring (21, 22, 23) aufweist, der auf seiner äußeren Peripherie zum Schaffen einer kolbenartigen Bewegung angebracht ist, aber wobei zumindest einer der Ringe eine oder mehrere Spalten oder Öffnungen in sich gebildet aufweist, um dadurch eine beschränkte Fluidströmung zu ermöglichen und so die Bewegung der Module (12, 15) zu dämpfen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Module (12, 15) mit einem lateralen Abstand innerhalb des Gehäuses (11) angebracht ist, um die Gehäusekammer (12a, 15a) zu definieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen kreisförmiger. Querschnitt aufweist und jedes Modul (12, 15) einen kreisförmigen Querschnitt eines geringeren Durchmessers aufweist, so dass ringförmige Kammern (12a, 15a) zwischen der Innenwand (13) des Gehäuses (11) und der Außenoberfläche jedes Moduls definiert sind, und welche mit dem optischen Fluid füllbar ist.

11. Gammastrahlungs-Erfassungsvorrichtung- und -Messvorrichtung (10) mit:

einem im wesentlichen länglichen Gehäuse (11);

einem Szintillatormodul (12) welches zur linearen Hin- und Herbewegung in dem Gehäuse (11) angebracht ist und derart gestaltet ist, dass es auf die Gegenwart von Gammastrahlen in der lokalen Umgebung, in der die Vorrichtung liegt, anspricht, wobei die Strahlen durch die Wand (13) des Gehäuses (11) und in das Szintillatormodul (12) treten, wobei das Modul einen optischen Ausgang (14) zum Übertragen eines optischen Signals nach Umwandlung der eintretenden Gammastrahlen innerhalb des Moduls aufweist; und

einem opitschen Wandlermodul (15), welches ebenfalls zu linearen Hin- und Herbewegungen in dem Gehäuse (11) angebracht ist und einen Eingang (16) aufweist, der derart gestaltet ist, dass er das optische Ausgangssignal von dem Szintillatormodul empfängt, wobei das Wandlermodul in der Lage ist, das instantane optische Ausgangssignal in eine Gammastrahlungsmessung zu wandeln;

wobei der optische Ausgang (14) des Szintillatormoduls (12) und Eingang (16) des Wandlermoduls (15) dicht beieinander liegen und in einem Raum (17) zwischen sich definieren, der mit einem optischen Fluid oder einem elastomeren optischen Kopplungsmedium füllbar ist, um die Übertragung des optischen Signals zum Eingang des Wandlermoduls zu verbessern;

wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass

a) die Module (12, 15) fest miteinander als eine Einheit für eine gemeinsame lineare Hin- und Herbewegung im Gehäuse (11) verbunden sind;

b) eine elastische Einrichtung (18, 19) innerhalb des Gehäuses (11) angebracht ist, welche der linearen Hin- und Herbewegung der Einheit (12, 15) Widerstand leistet;

c) eine Druckkammer (12a, 15a) in dem Gehäuse (11) definiert ist, welche ein flüssiges Dämpfungsmedium enthält, das einer Druckwirkung bei der Hin- und Herbewegung der Einheit ausgesetzt ist und

d) ein Strömungsbegrenzer direkt oder indirekt in Kommunikation mit der Druckkammer steht, um die Strömung des Dämpfungsmediums durch dem Begrenzer bei Hin- und Herbewegung der Einheit zu dämpfen und dadurch die Hin- und Herbewegung der Einheit zu dämpfen.

12. Vorrichtung nach einem dar vorgehenden Ansprüche, welche in ein Bohrwerkzeug eingegliedert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Abschnitt des Druckgehäuses des Werkzeuges bildet.







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