NO20111121A1

NO20111121A1 - Fremgangsmåte for beregning av bulkskifervolum i sanntid for et LWD-miljø

Info

Publication number: NO20111121A1
Application number: NO20111121A
Authority: NO
Inventors: Jr Elton Frost
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2011-09-29
Also published as: GB201114218D0; GB2480938B; BRPI1007828B1; US9551213B2; WO2010118138A2; GB2480938A; BRPI1007828A2; NO344949B1; WO2010118138A3; US20100256915A1

Abstract

En anordning, en fremgangsmåte og et datamaskinlesbart medium for estimering av et bulkskifervolum i en jordformasjon. I ett aspekt blir målinger innhentet ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, og en første fordeling blir generert av de innhentede målingene. En måling blir innhentet ved et valgt dyp i brønnhullet, og en andre fordeling blir generert ved anvendelse av målingen ved det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene. En kumulativ fordeling blir generert som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen. Bulkskifervolumet blir estimert ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører estimering av bulkskifervolum i en jordformasjon under boring i formasjonen ved å prosessere in-situ-målinger innhentet nede i et brønnhull.

Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Ved petroleumsleting blir forskjellige jordformasjonsparametere målt for å vurdere tilstedeværelse av olje. Én nyttig parameter er bulkskifervolum (BSV), som er knyttet til mengden skifer i jordformasjonen. Estimater av bulkskifervolum er i alminnelighet nyttig for sanntidsprediksjon av poretrykk, sanntids petrofysisk analyse og for håndtering av bergartsmekaniske forhold i sanntid. Som følge av dette er det ønskelig med sanntidsbehandling av målinger vedrørende BSV.

[0003] Forskjellige metoder blir anvendt for å frembringe estimater av bulkskifervolum. Ved kabelført testing, for eksempel, frakter en kabel forskjellige målesensorer inn i et brønnhull for å innhente målinger vedrørende BSV. I slike operasjoner blir typisk store mengder data samlet inn og senere transportert til overflaten og lastet ned til en overflateprosessor for analyse. Selv om analyse ved overflateprosessoren gir et rimelig estimat av den ønskede parameteren, er ikke sanntids estimering mulig som følge av behovet for å transportere dataene til overflaten for beregning. I en annen metode kjent som logging-under-boring (LWD), blir følere fraktet inn i brønnhullet på en bunnhullsenhet (BHA) i en borestreng sammen med en boreanordning. Data kan bli lagret i et minne nede i hullet og senere dumpet til en prosessor på overflaten for beregninger, som i kabelført testing. Siden data blir samlet inn kontinuerlig under boreoperasjonen er det imidlertid som regel ønskelig å utføre relevante beregninger nede i hullet.

[0004] Flere hensyn knyttet til estimering av bulkskifervolum i LWD-operasjoner er velkjente. Representative måleverdier av skifer og sand er i alminnelighet nødvendig for å frembringe et estimat av bulkskifervolum. Ideelt sett vil en møte på både sand og skifer ved inntrengning i formasjonen i begynnelsen av boreprosessen, som dermed vil gi umiddelbare innledende estimater som kan bli anvendt i påfølgende BSV-beregninger. Imidlertid er dette sjelden tilfellet. I begynnelsen av boreprosessen kan borestrengen først trenge gjennom bare skifer eller bare sand, noe som gjør det vanskelig å frembringe et innledende estimat av prosentandelen av bulkskifer i formasjonen. Videre vil mengden data som innhentes typisk avhenge av hvor lenge føleren befinner seg i brønnhullet og borestrengens gjennomtrengningshastighet. De første estimatene lider derfor gjerne under de små mengdene data som innledningsvis er tilgjengelig. Det er derfor behov for en fremgangsmåte for å tilveiebringe et raskt estimat av bulkskifervolum i sanntid under LWD-operasjoner.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte, en anordning og et datamaskinlesbart medium for estimering av bulkskifervolum i en jordformasjon. I ett aspekt inkluderer fremgangsmåten for estimering av et bulkskifervolum i en jordformasjon å: innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, generere en første fordeling av de innhentede målingene, innhente en måling ved et valgt dyp i brønnhullet, generere en andre fordeling ved anvendelse av målingen på det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ forden første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen. Fremgangsmåten kan inkludere å estimere en respons for ren skifer ved anvendelse av verdier valgt fra et område av høye verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen, og estimere en respons for ren sand ved anvendelse av verdier valgt fra et område av lave verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen. Fremgangsmåten kan videre inkludere å estimere bulkskifervolumet ved hjelp av en lineær skala avledet fra den estimerte responsen for ren skifer og den estimerte responsen for ren sand. I ett aspekt er responsen for ren skifer maksimum av: (a) en maksimalverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en maksimalverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av høye verdier i den kumulative fordelingen. I et annet aspekt er responsen for ren sand minimum av: (a) en minimumsverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en minimumsverdi forden kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av lave verdier i den kumulative fordelingen. Den kumulative fordelingen kan bli initialisert ved hvert valgte dyp med bruk av én av: (i) tidligere oppihulls boredata, og (ii) data fra en nærliggende brønn. Den andre fordelingen kan bli initialisert til nullverdier ved hvert valgte dyp. I ett aspekt blir bulkskifervolumet estimert i en prosessor nede i hullet. Det valgte dypet kan være én av: i) et dybdeintervall og ii) et tidsintervall.

[0006] I et annet aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en anordning for estimering av bulkskifervolum i en jordformasjon, inkluderende: en føler innrettet for å innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser jordformasjonen, og en prosessor innrettet for å: generere en første fordeling av de innhentede målingene, generere en andre fordeling fra en måling ved et valgt dyp og målingene ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ forden første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen. Prosessoren er videre innrettet for å estimere en respons for ren skifer med bruk av verdier valgt fra et område av høye verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen, og estimere en respons for ren sand med bruk av verdier valgt fra et område av lave verdier i den andre fordelingen og den andre fordelingen. Videre er prosessoren innrettet for å estimere bulkskifervolumet ved anvendelse av en lineær skala avledet fra responsen for ren skifer og responsen for ren sand. I ett aspekt er responsen for ren skifer maksimum av: (a) en maksimalverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en maksimalverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av høye verdier i den kumulative fordelingen. I et annet aspekt er responsen for ren sand minimum av: (a) en minimumsverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en minimumsverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av lave verdier i den kumulative fordelingen. Prosessoren er innrettet for å initialisere den kumulative fordelingen ved hvert valgte dyp ved anvendelse av én av: (i) tidligere oppihulls boredata og (ii) data fra en nærliggende brønn. Prosessoren er også innrettet for å initialisere den første fordelingen til nullverdier ved hvert valgte dyp. I ett aspekt er prosessoren innrettet for å estimere bulkskifervolumet på et sted nede i hullet. Det valgte dypet kan være definert ved anvendelse av én av: i) et dybdeintervall og ii) et tidsintervall.

[0007] I et annet aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et datamaskinlesbart medium med lagrede instruksjoner som når de leses av en prosessor, utføreren fremgangsmåte, der fremgangsmåten omfatter å: innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, generere en første fordeling av de innhentede målingene, innhente en måling ved et valgt dyp i brønnhullet, generere en andre fordeling ved anvendelse av målingen ved det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen. Det datamaskinlesbare mediet kan inkludere minst én av: (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EAROM, (iv) et flashminne og (v) et optisk platelager.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008] For en gjennomgående forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av utførelsesformer sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer i hovedsak er gitt like referansenummer og der:

[0009] Figur 1 viser et skjematisk diagram av et boresystem for å bore et brønnhull i en jordformasjon og for å estimere egenskaper eller trekk av interesse ved formasjonen rundt brønnhullet under boring av brønnhullet,

[0010] Figur 2 illustrerer en prosess for innsamling av data i et eksempel på databuffer i ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse,

[0011] Figur 3 illustrerer en relasjon mellom et innsamlingsbuffer og et fordelingsbuffer,

[0012] Figur 4 viser et eksempel på databuffer for å motta en akkumulasjon av fordelinger,

[0013] Figur 5 viser et flytdiagram av et eksempel på en fremgangsmåte for estimering av bulkskifervolum i ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse,

[0014] Figur 6A viser et kryssplott av tetthets- og nøytronporøsitetsdata,

[0015] Figur 6B viser et kryssplott tilsvarende figur 6A, med gammastrålingsverdier superponert,

[0016] Figur 6C viser et eksempel på et plott for å karakterisere en målt prøve, og

[0017] Figur 7 illustrerer en prosess som anvender et kryssplott av en gammastrålingsmåling for å frembringe et bulkskiferestimat.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0018] Figur 1 viser et skjematisk diagram av et boresystem 100 for å bore et brønnhull 126 i en jordformasjon 160 og for å estimere egenskaper eller trekk av interesse ved formasjonen rundt brønnhullet 126 under boring av brønnhullet 126. Boresystemet 100 er vist å inkludere en borestreng 120 som omfatter en boreenhet (eller BHA) 190 festet til en nedre ende av et borerør 122. Boresystemet 100 er videre vist å omfatte et tradisjonelt boretårn 111 oppstilt på et gulv 112 som understøtter et rotasjonsbord 114 som blir rotert av en drivkraft, så som en elektrisk motor (ikke vist), for å rotere borerøret 122 med en ønsket rotasjonshastighet. Borerøret 122 er typisk sammensatt av skjøtede, metalliske rørdeler og står nedover fra rotasjonsbordet 114 og inn i brønnhullet 126. En borkrone 150 festet til enden av bunnhullsenheten 190 maler opp de geologiske formasjonene når den blir rotert for å bore brønnhullet 126. Borestrengen 120 er koblet til et heiseverk 130 via et rotasjonsrørledd 121, en svivel 128 og en line 129 gjennom en trinse 123. Under boring av brønnhullet 126 styrer heiseverket 130 borkronetrykket (WOB - Weight On Bit), som påvirker borehastigheten.

[0019] Under boreoperasjonene blir et passende borefluid eller slam 131 fra en kilde eller slamtank 132 sirkulert under trykk gjennom borestrengen 120 av en slampumpe 134. Borefluidet 131 føres fra slampumpen 134 og inn borerøret 122 via en desurger 136 og en fluidkanal 118. Borefluidet 131 strømmer ut ved bunnen av brønnhullet 151 gjennom en åpning i borkronen 150. Borefluidet 131 sirkulerer oppihulls gjennom ringrommet 127 mellom borestrengen 120 og brønnhullet 126 og returnerer til slamtanken 132 via en returkanal 135. En føler Si i kanalen 138 gir informasjon om fluidstrømningsmengden. En dreiemomentføler S2på overflaten og en føler S3tilknyttet borestrengen 120 gir informasjon henholdsvis om dreiemomentet på og rotasjonshastigheten til borestrengen. I tillegg blir én eller flere følere (kollektivt referert til som S4) i tilknytning til linen 129 typisk anvendt for å frembringe informasjon om kroklasten på borestrengen 120 og andre ønskede boreparametre vedrørende boring av brønnhullet 126.

[0020] I noen anvendelser blir borkronen 150 rotert kun ved å rotere borerøret 122.1 andre anvendelser, derimot, blir en boremotor (også omtalt som "slammotoren") 155 anordnet i boreenheten 190 anvendt for å rotere borkronen 150 og/eller for å øke rotasjonshastigheten til borerøret 122.

[0021] Systemet 100 kan videre inkludere en styringsenhet 140 på overflaten innrettet for å frembringe informasjon om boreoperasjonene og for å styre bestemte ønskede boreoperasjoner. I ett aspekt kan overflatestyringsenheten 140 være et datamaskinbasert system som inkluderer én eller flere prosessorer (så som mikroprosessorer) 140a, én eller flere datalagringsanordninger (så som halvlederminne, harddisker, lagringsbånd etc.) 140b, fremvisningsenheter og andre grensesnittskretser 140c. Dataprogrammer og modeller 140d for bruk av prosessorene 140a i styringsenheten 140 er lagret i en passende datalagringsanordning 140b, inkluderende, men ikke begrenset til: halvlederminne, harddisk og lagringsbånd. Overflatestyringsenheten 140 kan også vekselvirke med én eller flere fjerne styringsenheter 142 over en hvilken som helst passende datakommunikasjonsforbindelse 141, så som et lokalnettverk og Internett. I ett aspekt blir signaler fra følerne og anordningene 143 nede i hullet (beskrevet senere) mottatt av styringsenheten 149 via en kommunikasjonsforbindelse, så som fluid, elektriske ledere, fiberoptiske forbindelser, trådløse forbindelser etc. Overflatestyringsenheten 140 prosesserer de mottatte dataene og signalene i henhold til programmer og modeller 140d forsynt til styringsenheten og tilveiebringer informasjon om boreparametere, så som WOB, rotasjonshastighet (RPM), fluidstrømningsmengde, kraklast etc, og formasjonsparametere så som resistivitet, akustiske egenskaper, porøsitet, permeabilitet etc. Overflatestyringsenheten 140 registrerer slik informasjon. Denne informasjonen, alene eller sammen med informasjon fra andre kilder, kan bli anvendt av styringsenheten 140 og/eller en boreoperatør på overflaten for å styre ett eller flere aspekter ved boresystemet 100, inkluderende boring av brønnhullet langs et ønsket profil (også omtalt som "geostyring").

[0022] Fortsatt med henvisning til figur 1 kan BHA 190, i ett aspekt, inkludere en kraftpåføringsanordning 157 som kan inneholde flere uavhengig styrte kraftpåføringselementer 158, som hvert kan være innrettet for å påføre en ønsket mengde kraft på brønnhullsveggen for å endre boreretningen og/eller for å holde boringen av brønnhullet 126 langs en ønsket retning. En føler 159 tilknyttet hvert enkelt av kraftpåføringselementene 158 tilveiebringer signaler vedrørende kraften som blir påført av sitt tilhørende element. Boreenheten 190 kan også inkludere en rekke forskjellige følere, kollektivt angitt her med referansenummer 162, anordnet på valgte steder i boreenheten 190, som gir informasjon om de forskjellige driftsparametrene for boreenheten, inkluderende, men ikke begrenset til: bøyemoment, spenning, vibrasjon, rykkvis gange, helling, inklinasjon og asimut. Akselerometre, magnetometre og gyroskopanordninger, kollektivt angitt med referansenummer 174, kan bli anvendt for å bestemme inklinasjon, asimut og toolface-posisjon blant driftsparametrene for boreenheten, ved hjelp av programmer og modeller tilveiebrakt i styringsenheten 170 nede i hullet. I et annet aspekt kan følersignalene delvis bli behandlet nedihulls av nedihulls-styringsenheten 170 og så bli sendt til overflatestyringsenheten 140 for videre prosessering.

[0023] Fortsatt med henvisning til figur 1 kan boreenheten 190 videre inkludere hvilke som helst ønskede MWD-verktøy (eller LWD-verktøy), kollektivt angitt med referansenummer 164, for å estimere forskjellige egenskaper ved formasjonen 160. Slike verktøy kan inkludere resistivitetsverktøy, akustiske verktøy, kjernemagnetisk resonans-(NMR)-verktøy, gammastrålingsverktøy, kjerneloggeverktøy, formasjonstesterverktøy og andre ønskede verktøy. Hvert av disse verktøyene kan prosessere signaler og data i henhold til programmerte instruksjoner og frembringe informasjon om gitte egenskaper ved formasjonen. Nedihullsprosessoren 170 kan bli anvendt for å beregne en parameter av interesse fra målinger innhentet fra de forskjellige LWD-verktøyene 164 med bruk av fremgangsmåtene beskrevet her.

[0024] Fortsatt med henvisning til figur 1 inkluderer boreenheten 190 videre en telemetrienhet 172 som muliggjør toveis datakommunikasjon mellom anordningene i boreenheten 190 og en overflateanordning, så som styringsenheten 140. Et hvilket som helst passende telemetrisystem kan bli anvendt for formålet med denne beskrivelsen, inkluderende, men ikke begrenset til: slampulstelemetri, akustisk telemetri, elektromagnetisk telemetri og kabelrørtelemetri. I ett aspekt kan kabelrørtelemetrien inkludere borerør satt sammen av skjøtede rørdeler der elektriske ledere eller fiberoptiske kabler er strukket langs de enkelte borerørseksjonene og der kommunikasjon langs rørseksjoner kan opprettes med en hvilken som helst passende metode, inkluderende, men ikke begrenset til: mekaniske koblinger, fiberoptiske koblinger, elektromagnetiske signaler, akustiske signaler, radiofrekvenssignaler eller en annen trådløs kommunikasjonsmåte. I et annet aspekt kan kabelrørtelemetrien inkludere kveilrør der elektriske ledere eller fiberoptiske fibre er strukket langs kveilrørets lengde. Boresystemene, anordningene og fremgangsmåtene beskrevet her er like anvendelige med offshore boresystemer.

[0025] I ett aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å bestemme et bulkskifervolum i en formasjon i sanntid. Følermålinger blir tatt etter hvert som bunnhullsenheten føres gjennom et brønnhull. Flere målinger blir innhentet på hvert nivå, dvs. dyp, i brønnhullet. En første fordeling blir dannet av målingene innhentet på et valgt nivå. Et eksempel på en første fordeling kan være et histogram av måleverdiene. En andre fordeling blir også dannet for det valgte nivået. Den andre fordelingen er en akkumulasjon av fordelinger fra tidligere nivåer og frem til og med det valgte nivået. Bulkskifervolum blir estimert fra de første og andre fordelingene med bruk av fremgangsmåtene beskrevet her. I ett aspekt kan en nedihullsprosessor bli anvendt for å bestemme bulkskifervolumet i sanntid.

[0026] Figur 2 illustrerer en prosess for innsamling av data i et eksempel på databuffer i ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse. Buffereksempelet A 200 omfatter n minneluker og er vist på forskjellige innsamlingsnivåer innhentet på forskjellige tidspunkter, representert som 202, 204, 206 og 208. Data som blir lagt inn i buffer A er samlet inn fra forskjellige målefølere som traverserer brønnhullet. Prosessen ifølge oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med målinger av naturlig gammastråling, men kan også bli anvendt for målinger fra andre følere eller følergrupper. Datainnsamling innledes ved 202 når følerne begynner å måle parametere ved ett eller flere nivåer i brønnhullet. I ett aspekt kan et nivå svare til et dyp inne i brønnhullet. Et nivå kan bli valgt etter at bunnhullsenheten er beveget en valgt avstand fra et tidligere innsamlingsnivå, f.eks. 15 cm (>2 fot). Alternativt kan et nivå bli valgt etter en valgt tidsperiode, f.eks. 30 sekunder, mellom innsamlingsnivåer. Før datainnsamling blir hver minneluke i buffer A initialisert til nullverdier. Ved 204 mottar buffer A første måledata og lagrer de første dataene i den første minneluken. Nullverdiene blir forskjøvet fra sine nåværende minneluker til de neste, høyere minnelukene. Nullverdien i den siste (n<te>) luken blir derfor skjøvet ut av bufferet. Ved 206 mottar buffer A andre måledata. De andre måledataene blir lagret i den første minneluken, og dataene fra den første minneluken blir forskjøvet til den andre minneluken. Alle dataene fra den andre minneluken og høyere blir forskjøvet fra minneluken de befinner seg i til den neste, høyere minneluken. Nullverdien i den siste minneluken blir derfor skjøvet ut av bufferet. Ved 208 er hele buffer A fylt med data. Nye data blir lagt inn i den første minneluken og alle måledataene blir forskjøvet fra minneluken de befinner seg i til den neste, høyere minneluken, slik at dataene i den siste minneluken fjernes fra bufferet. De nyeste dataene befinner seg således i den ene enden av bufferet, og de eldste dataene befinner seg i den andre enden. I ett aspekt kan data bli filtrert før de legges inn i buffer A 200 for å sikre at de bufrede dataene er innenfor et normalt gyldighetsområde. Datapunkter utenfor gyldighetsområdet kan dermed bli utelatt fra senere beregninger. Data lagret i buffer A blir anvendt for å danne en fordeling, som beskrevet i forbindelse med figur 3.

[0027] Figur 3 illustrerer et innsamlingsbuffer A og et fordelingsbuffer B og relasjonen mellom data i hvert buffer. Databuffer B 300 lagrer en fordeling 312, i det dataene fra buffer A blir komprimert inn i buffer B i form av en fordeling. I et utførelseseksempel kan fordelingen 312 i buffer B være et histogram, der hver minneluke i buffer B representerer en verdi svarende til en mulig verdi for dataene i buffer A. For gammastrålingstesting kan et eksempel på histogram omfatte 250 elementer, der hvert element representerer verdier i inkrementer på 1 gAPI (American Petroleum Institute-enheter). Foreksempel kan minneluken 125 i buffer B inneholde en telling av antallet innsamlede data i buffer A som måler 125 +/- 0,5 gAPI. Minnelukene i buffer B 300 blir typisk initialisert til nullverdier på hvert innsamlingsnivå og blir så fylt opp igjen med de siste dataene fra buffer A 200. Ved hver datainnsamling mottar minnebuffer A en ny datapost og forkaster en gammel datapost. Fordelingene som dannes i minnebuffer B ved hvert datainnsamlingsnivå svarer derfor til et forskjellig sett av data fra minnebuffer A. En sekvens av eksempler på fordelinger oppnådd ved forskjellige nivåer kan sees

i fordelingene 312a, 312b, 312c 312n i figur 4.

[0028] Figur 4 viser et eksempel på kumulativt databuffer C 400 for å motta fordelinger fra buffer B. Buffer C akkumulerer fordelingen 312a basert på data fra det valgte datainnsamlingsnivået og også fordelinger (312b, 312c 312n) oppnådd på tidligere datainnsamlingsnivåer for å danne en kumulativ fordeling 406. Fordelingen i buffer C er derfor en kumulativ fordeling av fordelingene fra buffer B. Som følge av dette er dimensjonene til buffer C 400 tilsvarende dimensjonene til buffer B 300. For en BHA som føres ned et brønnhull ligger de tidligere datainnsamlingsnivåene oppihulls det valgte nivået. I begynnelsen av boreoperasjonen 402 blir minnelukene i buffer C initialisert slik at de inneholder nullverdier. Ved hvert nye nivå 404 mottar buffer C initialiseringsdata. Initialiseringsdataene kan være data som er innhentet fra tidligere boring oppihulls eller fra nærliggende brønner. Initialiseringsdata blir lagt til i buffer C ved hvert nivå før innsamling av data fra det valgte nivået. I ett aspekt representerer det første settet av initialiseringsdata et første estimat av laveste 410 og høyeste 411 innsamlingsverdi. Når initialiseringen er ferdig for et gitt datainnsamlingsnivå, blir kun innsamlede datafordelinger fra buffer B lagt til i buffer C. Innledningsvis vil initialiseringsdataene dominere innholdet i buffer C, men etter hvert som data blir samlet inn vil fordelingene fra buffer B, som representerer de innsamlede dataene, raskt dominere den kumulative fordelingen.

[0029] Figur 5 viser et flytdiagram 500 av et eksempel på fremgangsmåte for å estimere bulkskifervolum i ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse. I trinn 502 frembringes initialiseringsdata. Initialiseringsdata kan for eksempel bli hentet fra tidligere oppihulls boring i den samme brønnen eller fra nærliggende brønner. Initialiseringsdataene tilveiebringer et representativt sett av verdier fra rene sandformasjoner og rene skiferformasjoner. Som et eksempel kan en gjennomsnittlig ren sand gi en måleverdi på omtrent 20 gAPI-enheter, og en gjennomsnittlig skifer kan gi en måleverdi på omtrent 120 gAPI-enheter for en gammastrålingsmåling som er passende kalibrert og korrigert for miljø. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse har lav følsomhet for de initialverdiene. Initialverdiene trenger således bare ha en nøyaktighet som ligger innenfor 20%-25% av den forventede verdien.

[0030] I trinn 504 blir datamålinger knyttet til tilstedeværelse av skifer innhentet ved et valgt datainnsamlingsnivå i brønnhullet. Disse dataene blir lagret i buffer A med bruk av fremgangsmåten vist i forbindelse med figur 2.1 trinn 506 blir data fra buffer A lagret eller komprimert inn i buffer B i form av en fordeling. I trinn 510 blir fordelingen i buffer B lagt til i buffer C i en andre (kumulativ) fordeling. Den kumulative fordelingen som dannes i trinn 510 er en akkumulasjon av fordelingen dannet gjennom fremgangsmåtetrinnene 504 og 506 ved det valgte nivået og én eller flere fordelinger dannet gjennom fremgangsmåtetrinnene 504 og 506 ved tidligere datainnsamlingsnivåer inne i brønnhullet.

[0031] I trinn 508 blir en representativ minimumsverdi, Min B, og en representativ maksimalverdi, Max B, for den første fordelingen i buffer B ved det valgte nivået estimert. Min B blir estimert ved spørring av data som ligger i et område av lave verdier i fordelingen i buffer B. Max B blir estimert ved spørring av data som ligger i et område av høye verdier i fordelingen i buffer B. Normalt er det større variasjon i dataene i høyverdiområdet enn det er i dataene i lawerdiområdet. Dataene i høyverdiområdet representerer typisk skifer, og kan i ett aspekt bli vektet basert på de økende verdiene. En spørring i høyverdiområdet kan anvende de øvre 5%-10% av dataene i høyverdiområdet. Sand, derimot, er gjerne lite representert i dataene og deres verdier er typisk minimum i lawerdiområdet. Disse kan også bli statistisk vektet slik at de lavere verdiene har større innvirkning. En spørring i lawerdiområdet kan typisk anvende de nedre 1 %-2% av dataene innenfor lawerdiområdet.

[0032] I trinn 512 blir en representativ minimumsverdi, Min C, og en representativ maksimalverdi, Max C, i den kumulative fordelingen i buffer C bestemt ved anvendelse av prosessen skissert for trinn 510.1 trinn 514 bestemmes gjennomsnittsverdier fra lawerdiområdet ( MinA C) og høyverdiområdet ( MaxA C) av den kumulative fordelingen i buffer C. Lawerdiområdet representerer i alminnelighet målinger som reaksjon på tilstedeværelse av sand. Høyverdiområdet representerer i alminnelighet målinger som reaksjon på tilstedeværelse av skifer.

[0033] I trinn 516 blir et estimat av en respons for "ren" skifer og et estimat av en respons for "ren" sand bestemt ved det valgte nivået. Når Min B, Max B, Min C og Max C er bestemt, kan de bli reskalert for å ta hensyn til den normale variasjonen i formasjonen. Selv den reneste sand inneholder normalt en forholdsvis liten mengde skifer (dvs. 5%-20% skifer). Bulkskifer har normalt en skifermasse på rundt 95%-100% av bulkskiferinnholdet. Passende skaleringsfaktorer blir anvendt for å tilpasse til geologien. Responsen for ren sand blir bestemt fra Min B, Min C og MinAC med bruk av følgende likning:

Responsen for ren skifer blir bestemt fra Max B, Max C og MaxAC med bruk av følgende likning:

[0034] I trinn 518 blir en skala avledet ved anvendelse av den bestemte responsen for ren sand og for ren skifer. Skalaen kan bli anvendt for å bestemme et bulkskifervolum ved det valgte datainnsamlingsnivået. I ett aspekt er skalaen en lineær skala basert på responsen for ren sand og responsen for ren skifer funnet i trinn 516. Et eksempel på lineær skala kan sees for eksempel i linjene 661, 663, 665, 667, 669 i figur 6C, som angir nivåer av sand/skifermasse avledet ved hjelp av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. I et annet aspekt kan en ikkelineær skala bli anvendt basert på de geologiske omgivelsene. I trinn 520 kan bulkskifervolumet bli estimert ved anvendelse av den lineære skalaen.

[0035] I et illustrerende eksempel på skiferidentifisering viser figur 6A et kryssplott av tetthetsdata (ordinat) og nøytronporøsitetsdata (abscisse) for gammastråling fra forskjellige intervaller av interesse. Linjer som indikerer sandstein 601, kalkstein 603 og dolomitt 605 er vist i figurene. Skifer er angitt generelt som 607.

[0036] Figur 6B viser et kryssplott tilsvarende figur 6A med gammastrålingsverdier superponert. Punkt 621 kan bli valgt som karakteriserende for en "ren skifer" i formasjonen. Dette punktet blir da anvendt i et plott, så som det vist i figur 6C, for å karakterisere en målt prøve, så som en prøve 651.1 figur 6C angir punkt 621 en ren skifer, punkt 623 angir kvarts eller ren silika mens punkt 625 angir 100% fluid. Linjene 661, 663, 665, 667 og 669 svarer henholdsvis til 0%, 25%, 50%, 75% og 100% skifermasse. Linjene 671, 673, 675, 677, 679 og 681 svarer til totale porøsitetsprosenter på henholdsvis 0%, 20%, 40%, 60%, 80% og 100%. Linjene 691, 693, 695 og 697 svarer til effektive porøsitetsprosenter på henholdsvis 80%, 60%, 40% og 20%. Punktet 651 blir således estimert å være en blanding av 70% sand og 30% skifer med bruk av fremgangsmåtene vist her. Videre har punktet 651 en total porøsitet på 41 % og en effektiv porøsitet på 27%. Fordelingene henvist til over kan være basert på inndelingsbokser identifisert i denne seksjonen.

[0037] Gitt bulkskiferresponsen og de tilgjengelige dataene kan en deterministisk tilnærming bli anvendt for å frembringe et første estimat av bulkvolumet av skifer i formasjonen. I dette tilfellet ble det frembragt estimater fra gammastråling, tetthet/nøytron-kryssplottene og akustikk/nøytron-kryssplottene, som deretter ble kombinert i en brukervektet prosess der mer vekt ble tillagt gammastrålingen for det resulterende bulkskiferestimatet (figur 7). Denne figuren viser skiferindeks 701, gammastråling 703, tetthet 705, nøytronporøsitet 707 og trykkbølgesakking 709.

[0038] Når bulkskifervolum er estimert ved et valgt nivå, kan bunnhullsenheten bli flyttet til et nytt nivå. Ved det nye nivået blir buffer B reinitialisert til nullverdier, og initialiseringsdata blir lagt inn i buffer C. Beregningene kan fortsette gjennom hele datainnsamlingssyklusen slik at en får et kontinuerlig oppdatert estimat av bulkskifervolumet. Et alternativt estimat av bulkskifervolum kan også bli beregnet med bruk av de opprinnelige initialiseringsverdiene for å frembringe et kontrollestimat som kan bli anvendt for å overvåke prosessen.

[0039] I ett aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for estimering av et bulkskifervolum i en formasjon. Målinger blir innhentet ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, og en første fordeling blir generert fra de innhentede målingene. En måling blir innhentet ved et valgt dyp i brønnhullet og en andre fordeling blir generert med bruk av målingen ved det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene. En kumulativ fordeling blir generert som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen. Bulkskifervolumet blir estimert ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen. En respons for ren skifer blir estimert ved anvendelse av verdier fra et område av maksimalverdier for den andre fordelingen og den kumulative fordelingen. En respons for ren sand blir estimert ved anvendelse av verdier fra et område av minimumsverdier for den andre fordelingen og den kumulative fordelingen. Bulkskifervolumet kan bli estimert ved hjelp av en lineær skala avledet fra responsen for ren skifer og responsen for ren sand. Responsen for ren skifer er maksimum av: (a) en maksimalverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en maksimalverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi for et maksimumområde av verdier i den kumulative fordelingen. Responsen for ren sand er minimum av: (a) en minimumsverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en minimumsverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi for et minimumsområde av verdier i den kumulative fordelingen. Den kumulative fordelingen blir initialisert ved hvert valgte nivå ved hjelp av én av: (i) tidligere oppihulls boredata og (ii) data fra en nærliggende brønn. Den andre fordelingen blir initialisert til nullverdier ved hvert valgte nivå. I ett aspekt blir bulkskifervolumet estimert ned i hullet. Et datainnsamlingsnivå kan bli definert ved anvendelse av én av: i) et dybdeintervall, og ii) et tidsintervall.

[0040] Selv om fremgangsmåter her er beskrevet i forbindelse med målinger av den naturlige gammastrålingen i en formasjon, kan fremgangsmåten med mindre modifikasjoner bli anvendt på andre målinger fra andre følere og følergrupper for å avføle formasjonsparametere.

[0041] Selv om den foregående beskrivelsen er rettet mot konkrete utførelsesformer av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være nærliggende for fagmannen. Det er meningen at alle slike variasjoner som faller innenfor rammen og idéen til de vedføyde kravene skal inkluderes av beskrivelsen over.

Claims

1. Fremgangsmåte for estimering av et bulkskifervolum i en jordformasjon, omfattende å: innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, generere en første fordeling av de innhentede målingene, innhente en måling ved et valgt dyp i brønnhullet, generere en andre fordeling ved anvendelse av målingen ved det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å estimere en respons for ren skifer ved anvendelse av verdier valgt fra et område av høye verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen og estimere en respons for ren sand ved anvendelse av verdier valgt fra et område av lave verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, videre omfattende å estimere bulkskifervolumet ved anvendelse av en lineær skala avledet fra den estimerte responsen for ren skifer og den estimerte responsen for ren sand.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der responsen for ren skifer er maksimum av: (a) en maksimalverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en maksimalverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av høye verdier i den kumulative fordelingen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der responsen for ren sand er minimum av: (a) en minimumsverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en minimumsverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av lave verdier i den kumulative fordelingen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 videre omfattende å initialisere den kumulative fordelingen ved det valgte dypet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, der den kumulative fordelingen initialiseres ved anvendelse av én av: (i) tidligere oppihulls boredata, og (ii) data fra en nærliggende brønn.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å initialisere den andre fordelingen til nullverdier ved det valgte dypet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å estimere bulkskifervolumet ved anvendelse av en prosessor nede i hullet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det valgte dypet velges i henhold til én av: i) et dybdeintervall og ii) et tidsintervall.

11. Anordning for estimering av et bulkskifervolum i en jordformasjon, omfattende: en føler innrettet for å innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, og en prosessor innrettet for å: generere en første fordeling av de innhentede målingene, generere en andre fordeling fra en måling ved et valgt dyp og målingene ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen.

12. Anordning ifølge krav 11, der prosessoren videre er innrettet for å estimere en respons for ren skifer ved anvendelse av verdier valgt fra et område med høye verdier i den andre fordelingen og den kumulative fordelingen, og estimere en respons for ren sand ved anvendelse av verdier valgt fra et område med lave verdier i den andre fordelingen og den andre fordelingen.

13. Anordning ifølge krav 12, der prosessoren videre er innrettet for å estimere bulkskifervolumet ved anvendelse av en lineær skala avledet fra responsen for ren skifer og responsen for ren sand.

14. Anordning ifølge krav 12, der responsen for ren skifer er maksimum av: (a) en maksimalverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en maksimalverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av høye verdier i den kumulative fordelingen.

15. Anordning ifølge krav 12, der responsen for ren sand er minimum av: (a) en minimumsverdi for den andre fordelingen, og (b) et gjennomsnitt av (i) en minimumsverdi for den kumulative fordelingen og (ii) en gjennomsnittsverdi fra et område av lave verdier i den kumulative fordelingen.

16. Anordning ifølge krav 11, der prosessoren er innrettet for å initialisere den kumulative fordelingen ved hvert valgte dyp.

17. Anordning ifølge krav 16, der prosessoren er innrettet for å initialisere den kumulative fordelingen ved anvendelse av én av: (i) tidligere oppihulls boredata og (ii) data fra en nærliggende brønn.

18. Anordning ifølge krav 11, der prosessoren er innrettet for å initialisere den andre fordelingen til nullverdier ved det valgte dypet.

19. Anordning ifølge krav 11, der prosessoren er innrettet for å estimere bulkskifervolumet et sted nede i hullet.

20. Anordning ifølge krav 11, der det valgte dypet er valgt ved anvendelse av én av: i) et dybdeintervall og ii) et tidsintervall.

21. Datamaskinlesbart medium med lagrede instruksjoner som når de blir lest av en prosessor, utfører en fremgangsmåte, der fremgangsmåten omfatter det å: innhente målinger ved flere dyp i et brønnhull som krysser gjennom jordformasjonen, generere en første fordeling av de innhentede målingene, innhente en måling ved et valgt dyp i brønnhullet, generere en andre fordeling ved anvendelse av målingen ved det valgte dypet og målingene innhentet ved de flere dypene, generere en kumulativ fordeling som er kumulativ for den første fordelingen og den andre fordelingen, og estimere bulkskifervolumet ved det valgte dypet ved å sammenlikne den kumulative fordelingen og den andre fordelingen.

22. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 21, videre omfattende minst én av: (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EAROM, (iv) et flashminne og (v) et optisk platelager.