NO20120282A1 - Forover-fokuseringssystem med elektromagnetiske målinger i tidsdomene for bruk i en brønnboring - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for å estimere en parameter av interesse i en grunnformasjon foran en bærer inne i et borehull. Fremgangsmåten omfatter trinnene med å: estimere en eller flere funksjoner, basert på mottatte signaler, som kan redusere summen av signalene mottatt av en første mottaker, og estimere parameteren av interesse basert på signaler mottatt av en eller flere ytterligere mottakere ved å anvende den ene eller de flere funksjonene og, om nødvendig, en defokuseringsfaktor, slik at mottak av informasjon fra nedihulls et valgt sted nede i hullet forsterkes i forhold til mottak av informasjon fra oppihulls det valgte stedet. Anordningen omfatter to eller flere sendere, to eller flere mottakere, samt en prosessor for estimering av en eller flere funksjoner og, basert på disse funksjonene, parameteren av interesse.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører estimering av én eller flere parametere av interesse vedrørende en grunnformasjon. I ett aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å bestemme én eller flere parametere vedrørende grunnformasjonen foran et valgt sted i et borehull.

2. Kjent teknikk

[0002] Leting etter og produksjon av hydrokarboner krever i alminnelighet at det bores et borehull inn i undergrunnen. Borehullet kan bli anvendt for å få tilgang til dyp i undergrunnen for å utføre målinger knyttet til leting og produksjon.

[0003] Brønnlogging er en teknikk som blir anvendt for å utføre målingene i borehullet. Ved brønnlogging blir et loggeverktøy fraktet gjennom borehullet. Ved "logging-under-boring" (LWD) er et loggeverktøy koblet til en borestreng. Målingene kan således bli utført mens borehullet blir boret, under avbrudd i boringen eller mens borestrengen blir fraktet langs borehullet. I anvendelser der måling blir utført etter boring kan et loggeverktøy bli fraktet på en fleksibel bærer, så som en kabel, for å logge grunnformasjonen. Generelt fortalt kan loggeverktøy sende signaler inn i grunnformasjonen og deretter detektere reflekterte signaler og/eller responsen fra grunnformasjonen til de utsendte signalene.

[0004] I noen tilfeller kan det være ønskelig å ha et verktøy som hovedsakelig er følsomt for det ene eller de flere formasjontrekkene nedihulls et valgt nedihullssted og samtidig påvirkes minimalt av formasjonsegenskapene oppihulls det valgte nedihullsstedet.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005] I aspekter vedrører foreliggende oppfinnelse en anordning og en fremgangsmåte som estimerer egenskaper ved et trekk av interesse innhentet av et loggeverktøy som anvendes for å måle resistivitet i en grunnformasjon i et borehull. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å bestemme resistiviteten i grunnformasjonen foran en borkrone eller kabel som befinner seg i borehullet.

[0006] I en utførelsesform vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å måle en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende å: estimere parameteren av interesse ved å anvende minst én fokuseringsfunksjon på minst én mottakerutmating, der den minst ene fokuseringsfunksjonen estimeres ved hjelp av signaler mottatt av en første mottaker av et flertall mottakere.

[0007] I en annen utførelsesform vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å måle en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende å: frakte to eller flere mottakere i et brønnhull ved hjelp av en bærer; generere flere signaler med to eller flere sendere; motta flere signaler med de to eller flere mottakerne; estimere én eller flere funksjoner som vil redusere en sum av flere signaler mottatt av en første mottaker av de to eller flere mottakerne, der den første mottakeren befinner seg lengst oppihulls fra et valgt nedihullssted og minst én av de to eller flere mottakerne, der de flere signalene omfatter elektromagnetiske transienter og der de flere signalene er sekvensielle slik at signalene sendes først fra senderen lengst vekk fra det valgte nedihullsstedet og sist fra senderen nærmest det valgte nedihullsstedet; og estimere parameteren av interesse ved å anvende den ene eller de flere estimerte funksjonene på minst én mottaker som befinner seg nedihulls den første mottakeren, der parameteren av interesse er resistivitet og der det å estimere parameteren av interesse omfatter bruk av en defokuseringsfaktor.

[0008] I en annen utførelsesform vedrører foreliggende oppfinnelse en anordning for å estimere en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende: en bærer innrettet for bruk i et brønnhull; en første mottaker som er anordnet langs bæreren og som befinner seg oppihulls et valgt nedihullssted på bæreren; én eller flere mottakere som er anordnet langs bæreren og som befinner seg mellom den første mottakeren og det valgte nedihullsstedet på bæreren; og en prosessor innrettet for å: behandle signaler mottatt av de flere mottakerne for å estimere parameteren av interesse ved å anvende minst én fokuseringsfunksjon på minst én mottakerutmating, der den minst ene fokuseringsfunksjonen blir estimert ved hjelp av signaler mottatt av den første mottakeren av de flere mottakerne.

[0009] I en annen utførelsesform vedrører foreliggende oppfinnelse en anordning for å estimere en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende: en bærer innrettet for bruk i et brønnhull; en første sender som befinner seg oppihulls det valgte nedihullsstedet på bæreren; én eller flere sendere som befinner seg mellom den første senderen og det valgte nedihullsstedet; en første mottaker som er anordnet langs bæreren og som befinner seg lengst oppihulls et valgt nedihullssted på bæreren; én eller flere mottakere som er anordnet langs bæreren og som befinner seg mellom den første mottakeren og det valgte nedihullsstedet på bæreren; og en prosessor innrettet for å: estimere én eller flere funksjoner som vil redusere en sum av flere signaler mottatt av den første mottakeren, og estimere parameteren av interesse ved å anvende den ene eller de flere estimerte funksjonene på de flere signalene mottatt av minst én av den ene eller de flere mottakerne, der de flere signalene omfatter sekvensielle elektromagnetiske transienter og der det å estimere parameteren av interesse omfatter bruk av en defokuseringsfaktor.

[0010] Parameteren av interesse kan bli estimert ved å anvende transiente elektromagnetiske målinger når strømmen sekvensielt kan bli skrudd av i et sett av tre senderspoler og transiente signaler blir målt i to mottakere plassert i en avstand fra hverandre. Den første mottakeren er plassert mellom første og andre sender, mens den andre mottakeren er plassert mellom andre og tredje sender. Avstanden mellom den første senderen og borkronen er større enn avstanden mellom den tredje senderen og borkronen. De innsamlede dataene blir kombinert på en spesiell måte som muliggjør fokusering av det transiente signalet nedihulls borkronen med bare minimal følsomhet for formasjonstrekkene oppihulls borkronen.

[0011] Avstanden til grensen som nærmer seg blir bestemt ved hjelp av en inversjonsprosess.

[0012] Det beskrives videre et maskinlesbart medium med maskineksekverbare instruksjoner for å estimere en egenskap ved en andel av en grunnformasjon foran et borehull som strekker seg gjennom formasjonen ved å utføre en fremgangsmåte som omfatter trinnene med å: motta ett eller flere oppihullssignaler fra et tidligere dyp for et loggeverktøy; konstruere en modell av grunnformasjonen ved hjelp av oppihullssignalene; predikere dybdeavlesningssignaler ved hjelp av modellen; motta målte dybdeavlesningssignaler; beregne en differanse mellom de målte dybdeavlesningssignalene og de predikerte dybdeavlesningssignalene; og estimere egenskapen basert på differansen.

[0013] Eksempler på de viktigere trekkene ved oppfinnelsen har blitt oppsummert nokså generelt for at den detaljerte beskrivelsen av disse som følger skal forstås bedre og for at bidragene de representerer til teknikken skal kunne forstås. Oppfinnelsen innbefatter selvfølgelig ytterligere trekk som vil bli beskrevet i det følgende og som vil danne gjenstanden for de vedføyde kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0014] For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av utførelsesformer, sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like henvisningstall og der: Figur 1 skjematisk illustrerer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 skjematisk illustrerer et nærbilde av nedihullsverktøyet ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 3 grafisk viser et ufokusert signal mottatt av en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 4 grafisk viser følsomhetsfunksjonen for et ufokusert signal i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 5 grafisk illustrerer fokuseringsfaktoren varierende med tid i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 6 grafisk illustrerer innvirkningen av en defokuseringsfaktor i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 7 grafisk illustrerer en sammenlikning mellom et fokusert og et ufokusert signal i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 8 grafisk illustrerer en sammenlikning mellom et fokusert og et ufokusert signal i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 9 grafisk illustrerer en sammenlikning mellom et fokusert og et ufokusert signal i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 10 grafisk illustrerer en sammenlikning mellom et fokusert og et ufokusert signal i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 11 viser et flytdiagram av et eksempel på en fremgangsmåte ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og Figur 12 illustrerer en informasjonsprosesseringsanordning som kan bli anvendt for å realisere noen utførelsesformer av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0015] En rekke forskjellige formasjonsparametere kan bli evaluert eller estimert for å karakterisere en grunnformasjon. En illustrerende, men ikke fullstendig, liste over disse parametrene omfatter resistivitet, porøsitet og permeabilitet i en berg-artsformasjon. Kun for å lette forklaringen vil vi her beskrive idéene i oppfinnelsen i forbindelse med resistivitetsmålinger, men det er underforstått at disse idéene kan bli anvendt i andre former for formasjonsevaluering.

[0016] Resistivitet kan bli målt med bruk av et induksjonsloggeverktøy, som måler virvelstrømmer generert i formasjonen. I alminnelighet omfatter et induksjons-loggeverktøy minst én senderspole og minst én mottakerspole atskilt og anordnet langs loggeverktøyets lengdeakse. Induksjonslogging måler resistiviteten i formasjonen ved først å bevirke til strømning av virvelstrømmer i formasjonen som reak-sjon eller respons på en strøm som går gjennom senderspolen, som sender elektromagnetisk energi ut i formasjonen. Strømmen i senderspolene kan enten ha en sinusform (frekvensbasert vekselstrømseksitasjon) eller være en steg-funksjon (transient regime). Virvelstrømmene genererer i sin tur elektromagnetiske signaler, som blir mottatt av den minst ene mottakerspolen. Variasjoner i størrelsen til virvelstrømmene som følge av variasjoner i resistiviteten i grunnformasjonen gjenspeiles som variasjoner i de mottatte elektromagnetiske signalene. I alminnelighet vil således absoluttverdien og fasen til de elektromagnetiske signalene (vekselstrømseksitasjon) eller signaltilbakegangen (transient regime) gi en indikasjon om resistiviteten i grunnformasjonen.

[0017] Transiente elektromagnetfelter er mye brukt i overflategeofysikk. Spenning-eller strømpulser eksitert i en sender gjør at det forplanter seg et elektromagnetfelt i jorden. Elektriske strømmer brer seg utover fra senderen og inn i den omkring-liggende formasjonen. Ved forskjellige tidspunkter ankommer informasjon ved målesensorene fra forskjellige observasjonsdyp. Her kan "informasjon" innbefatte rådata, behandlede data, analoge signaler og digitale signaler. Spesielt, etter en viss tid, er det transiente elektromagnetfeltet kun følsomt for fjerne formasjons-soner og avhenger ikke av resistivitetsfordelingen i nærheten av senderen. Dette er spesielt viktig for loggeanvendelser. I den tradisjonelt anvendte vekselstrøms-metoden krever korrigering for borehull og slamfiltrat målinger ved flere posi-sjoner/frekvenser og avansert databehandling. I transientmetoden kan selv én enkelt mottaker oppnå en tilfredsstillende kansellering av borehullsnære effekter.

[0018] Induksjonssystemer består i alminnelighet av flere senderspoler og flere mottakerspoler anordnet på en støtte. Spolene har normalt forskjellig orientering og er atskilt fra hverandre med ulike avstander. Induksjonssignalene i mottakerne er hovedsakelig følsomme for de strømledende leiene (resistivitet < 10 ohm) og mindre følsomme for resistiv formasjon (resistivitet > 100 ohm). For ZZ-orienterte spoler vil for eksempel responsen til nedihullsverktøyet plassert i det strømledende leiet kun i liten grad avhenge av avstanden til grensen dersom laget nedihulls nedihullsverktøyet er et resistivt lag. Det skal i dette tilfellet påpekes at verktøyet er følsomt for konduktiviteten i formasjonen oppihulls et valgt nedihullssted og er forholdsvis ufølsomt for parametrene av interesse, som er formasjonstrekkene nedihulls det valgte nedihullsstedet.

[0019] Det vil her bli vist illustrerende utførelser av teknikk og tilhørende verktøy for å detektere viktige trekk ved en grunnformasjon foran en bærer som befinner seg inne i et borehull når transiente elektromagnetiske målinger blir anvendt. Teknikken kan anvende målinger av resistivitet (eller dens inverse, dvs. konduktivitet) i grunnformasjonen foran et valgt nedihullssted, f.eks. grunnformasjonen foran bæreren. I en anvendelse tilveiebringer et induksjonsloggeverktøy resistivitetsdata ved forskjellige dyp etter hvert som loggeverktøyet føres innover i grunnformasjonen. I noen utførelsesformer omfatter bæreren en borkrone, og induksjonsloggeverktøyet innhenter resistivitetsdata etter hvert som borkronen drives innover i grunnformasjonen. Resistivitetsdata fra tidligere dyp (dvs. oppihullsdata) og resistivitetsdata fra grunne områder ved det aktuelle dypet kan bli anvendt for å konstruere en formasjonsmodell. Grunnformasjonen foran bæreren omtales her som den "foranliggende formasjonen". Det predikerte signalet blir så subtrahert fra det gjeldende signalet ved det aktuelle dypet for å tilveiebringe et differansesignal. Dersom resistiviteten i den foranliggende formasjonen er identisk med den foregående resistivitetsmålingen, vil differansesignalet være null eller et residual av systemstøyen i induksjonsloggeverktøyet. Dersom differansesignalet er vesentlig forskjellig fra null, gir differansesignalet en indikasjon om at en karakteristikk ved grunnformasjonen endrer seg etter hvert som borehullet bores dypere.

[0020] Differansesignalet kan være en indikasjon på omfanget eller nærheten av en forestående endring av resistiviteten i grunnformasjonen når borehullet blir

boret dypere. Et differansesignal som avviker vesentlig fra null kan indikere at den foranliggende formasjonen besitter et viktig trekk. Ikke-begrensende eksempler på viktige trekk omfatter en forkastning, en saltdiapir, en olje/vann-kontakt, et lag med lav resistivitet og et lag med høy resistivitet. I ett aspekt er en differanse som er vesentlig forskjellig fra null en differanse som en kan slutte eller trekke ut informasjon om formasjonen fra.

[0021] Figur 1 illustrerer et eksempel på utførelse av et nedihulls TDEM-(Time Domain Electromagnetic Measurements)-verktøy 40 for å gjøre elektromagnetiske målinger i tidsdomenet utplassert i et borehull 2 som strekker seg gjennom jord-grunnen 3 på en bærer 10. Nedihullsverktøyet 40 har en lengdeakse 19. Nede i undergrunnen 3 befinner det seg en formasjon av interesse 4. I en utførelsesform kan bæreren 10 være en borestreng med en borkrone 7 anordnet ved den fjerne enden av bæreren 10. En foranliggende formasjon 5 er den delen av formasjonen 4 som befinner seg foran borkronen 7. I alminnelighet vil lengdeaksen 19 stå inn i eller peke mot den foranliggende formasjonen 5.

[0022] Nedihullsverktøyet 40 kan være innrettet for å utføre induksjonsloggings-målinger for å bestemme resistivitet (eller konduktivitet) i formasjonen 4. Nedihulls-verktøyet 40 omfatter derfor minst to senderspoler som er innrettet for å sende elektromagnetisk (EM) energi 9 ut i formasjonen 4. Utsending av EM-energi og bruk av spoler for å sende ut EM-energien er kun en illustrasjon og ment som et eksempel. I den illustrerte utførelsesformen er tre senderspoler 8, 16, 24 anvendt.

I andre utførelsesformer kan imidlertid flere enn tre senderspoler bli anvendt.

[0023] Figur 2 viser en detalj av et nedihullsverktøy 40 inne i borehullet 2. I denne utførelsesformen induserer en EM-transient virvelstrømmer 11 i formasjonen 4. Senderspolene 8, 16, 24 sender sekvensielt med start fra senderspolen lengst oppihulls 8 og videre nedihulls, slik at senderspolen lengst nedihulls 24 sender til slutt. Denne utsendingssekvensen er kun en illustrasjon og ment som et eksempel, og andre sekvenser kan bli anvendt innenfor rammen til foreliggende oppfinnelse. Videre er posisjonen til senderspolene 8, 16, 24 langs nedihulls-verktøyet 40 kun et eksempel. For eksempel kan senderspolene være anordnet fjernt fra nedihullsverktøyet 40 inne i borehullet 2, hvor som helst langs bæreren 10 innenfor formasjonen 4 eller på andre steder nede i undergrunnen 3, så som en nærliggende brønn.

[0024] Den første mottakerspolen 13 kan være plassert mellom den første senderspolen 8 og den andre senderspolen 16, mens den andre mottakerspolen 26 kan være plassert mellom den andre senderspolen 16 og den tredje senderspolen 24. Dette TRTRT-mønsteret av sendere (T) / mottakere (R) er kun en illustrasjon og ment som et eksempel, og senderne og mottakerne kan være anordnet i en hvilken som helst kombinasjon. Videre er ikke antallet sendere og mottakere begrenset til en kombinasjon av tre sendere og to mottakere, men et hvilket som helst antall sendere og mottakere kan bli anvendt så lenge det er minst to sendere og to mottakere. Avstanden mellom den første senderspolen 8 og et valgt sted nede i hullet er større enn avstanden mellom den tredje senderspolen 24 og borkronen 7. Borkronen 7 er kun et eksempel på et valgt nedihullssted og andre valgte nedihullssteder kan bli anvendt, så som, men ikke begrenset til den fjerne enden av bæreren eller et mellomliggende sted langs en bærer.

[0025] Den utsendte EM-energien 9 gjør at det dannes virvelstrømmer 11 i formasjonen 4. Virvelstrømmene 11 genererer i sin tur EM-signaler 12, som kan bli mottatt av mottakerspolene 13, 26 anordnet langs nedihullsverktøyet 40. EM-signalene 12 kan relateres til resistiviteten i andeler av formasjonen 4 der virvel-strømmene 11 er generert. Ved å motta og måle EM-signalene 12 kan en således bestemme resistiviteten i disse andelene.

[0026] Mottakerspolene 13, 26 står elektrisk forbindelse med en prosesseringsenhet 14, som kan være innrettet for å behandle EM-signalene 12. Prosesseringsenheten 14 kan også være innrettet for å betjene senderspolene 8, 16, 24. Prosesseringsenheten 14 kan være anordnet på nedihullsverktøyet 40, langs bæreren 10 eller på overflaten av jorden 3, slik at behandlingen av EM-signalene 12 kan finne sted inne i borehullet 2 eller utenfor borehullet 2. Dersom prosesseringsenheten 14 ikke befinner seg i nærheten av mottakerspolene 13, 26, kan en sender (ikke vist) bli anvendt for å overføre de mottatte signalene til stedet der den elektroniske enheten 14 befinner seg. Senderen kan anvende en hvilken som helst passende type signaloverføring, herunder akustisk, optisk, elektrisk etc. Behandling av EM-signalene 12 i prosesseringsenheten 14 er kun illustrerende og ment som et eksempel. For eksempel kan prosesseringsenheten 14 utføre noe av databehandlingen, mens ytterligere prosessering finner sted i en annen prosesse-ringsanordning som befinner seg inne i eller utenfor borehullet 2.

[0027] For bedre å illustrere idéene i oppfinnelsen vil det bli anvendt et eksempel der bæreren befinner seg i en formasjon som for eksempel har en resistivitet på 1 ohm, mens en formasjon med en resistivitet på 10 ohm befinner seg fem eller ti meter foran bæreren. Her har senderspolene 8, 16, 24 tilnærmet likt moment, Mt =1, og alle mottakerspolene 13, 26 har tilnærmet likt moment, Mr =1, og fremgangsmåten beskrives med bruk av følgende notasjon: signalet eksitert av senderen Ti (i=1,2,3) (som angir senderspolene 8, 16, 24) og målt i mottakeren Rj 0=1,2) (mottakerspolene 13, 26) er mottakerinformasjon angitt som Sj( t). Etter tre sekvensielle eksitasjoner av senderne T\ (i=1,2,3) er det i mottakeren Ri mottatt tre signaler Sl( t), S?( t) og S*( t). Tilsvarende kan det i den andre mottakeren være mottatt tre signaler Sl( t), Sl(?)og S<2>3(f)fra hver sender. Disse signalene kan bli kombinert i den første mottakeren på en måte som oppfyller følgende betingelse:

Fra likning (1) avleder vi funksjonen F(t), som er entydig definert som:

[0028] Per definisjon er funksjonen F(t) resultatet når virvelstrømmer fra alle senderne blir mottatt av mottakeren Ri, i en sum av signalene som er lik null. En kan si at i nærheten av mottakeren Ri, så er virvelstrømmer fra alle senderne fokusert. Funksjonen F(t) kan derfor kalles en "fokuseringsfaktor". Her kan en fokuseringsfaktor være en matematisk funksjon eller modell som kan bli estimert ved hjelp av informasjon fra minst én mottaker. I noen utførelsesformer kan fokuseringsfaktoren så bli anvendt på informasjon mottatt av én eller flere mottakere. Fokuseringsfaktoren kan redusere en signalkomponent fra minst én mottaker til minst én av: (i) et lavere nivå, (ii) et forbestemt nivå og (iii) null. For en hvilken som helst annen tenkt mottaker langs Z-retning vil ikke signalene fra de tre senderne, som er kombinert i henhold til (1), oppfylle betingelsen (1) dersom samme fokuseringsfaktor F(t) blir anvendt. Samtidig er graden av avvik fra betingelsen (1) forskjellig i hvert punkt langs Z-retning. Jo nærmere målepunktet befinner seg posisjonen til den første mottakeren Rx, jo bedre holder betingelsen (1). For målepunktet som befinner seg lengst vekk fra mottakeren Ri gir betingelsen (1) således den dårligste fokuseringen.

[0029] Dårlig fokusering, eller defokusering, kan være forårsaket av en rekke faktorer. Én faktor som forårsaker defokusering er posisjoneringen av den andre mottakeren vekk fra mottakeren Ri (for hvilken faktoren F(t) er innført). En annen faktor er inhomogeniteter i nærheten av mottakeren R2. Av geometriske årsaker vil enhver geoelektrisk inhomogenitet foran bæreren påvirke signalet i mottakeren R2mye sterkere enn signalet i mottakeren Ri, siden mottakeren Ri befinner seg lengre vekk fra inhomogeniteten. Med andre ord, ved å kombinere signaler i mottakeren R2i henhold til (1), filtrerer fremgangsmåteeksempelet ut en andel av signalet forårsaket av deler av formasjonen over mottakeren R2(oppihulls det valgte nedihullsstedet) mens den fremhever andelen av signalet forårsaket av de foranliggende formasjonstrekkene, f.eks. nedihulls mottakeren R2.

[0030] Som fagmannen vil forstå oppnås i denne utførelsesformen fokusering på bekostning av nivået til de transformerte signalene (se (1)) avledet fra de målte signalene.

[0031 ] Det lave forholdet mellom det transformerte signalet AS2

og det opprinnelige signalet S23(f)er en indikasjon om at en betydelig andel av det opprinnelige signalet ble kansellert ut:

[0032] For eksempel indikerer et forhold B_ |jk o,01 at 99% av signalet er ^<2>

kansellert ut, og signal/støy-forholdet (SNR) for 1% støy er 1. Slike signal/støy-

forhold kan føre til store feil i estimeringen av formasjonsparametrene. Denne tilstanden kalles overfokusering. For å unngå overfokusering kan en defokuseringsfaktor bli innført, som kan modifisere mottakerinformasjonen for å kompen-sere for overfokusering. Defokuseringsfaktoren kan omfatte en verdi eller en funksjon og kan bli valgt som en avveining mellom ønskelig følsomhet for transformasjonen av mottakerinformasjonen overfor fokuseringsfaktoren og mengden signalreduksjon for én eller flere deler av mottakerinformasjonen. Ett eksempel på bruk av en defokuseringsfaktor kan være i henhold til følgende formel:

der defokuseringsfaktoren a kan varieres mellom 0 (minste defokusering) og 1 (maksimal defokusering).

[0033] Ved å variere defokuseringsfaktoren kan en oppnå et rimelig kompromiss mellom ønskelig følsomhet for den avledede transformasjonen AS2overfor parameteren av interesse og graden av signalreduksjon i en andel av mottakerinformasjonen.

[0034] Det kvalitative hensynet i et rimelig kompromiss kan bli sjekket numerisk i tilfeller der inhomogenitet i den foranliggende formasjonen er forårsaket av en geoelektrisk grense som skiller to områder i formasjonen med resistivitet hen-holdsvis 1 og 10 ohm. For dette eksempelet ble modellen valgt med lav følsomhet for det ufokuserte signalet overfor grensen foran bæreren fordi det gir en mulighet til å vise fordelen med bruk av de beskrevne fokuseringstransformasjonene.

[0035] Kvaliteten til de oppløste transiente signalene (uten defokusering) svarende til avstander til leiet på 5 og 10m er vist i figur 3, som viser resultater for den normaliserte verdien til dB/dt i den andre mottakeren R2eksitert av den tredje senderen T3. Som fagmannen vil forstå vil økning av følsomheten til maksimum resultere i en signalverdi som er for liten til å kunne måles. Ved å balansere behovet for følsomhet med signalstyrke er det mulig å oppnå høy følsomhet med et målbart signal.

[0036] For numerisk å tallfeste en følsomhetverdi for signalet dB/dt med hensyn til avstand d, blir normaliserte partieltderiverte av dB/dt med hensyn til normalisert avstand til grensen d anvendt som følger: der H(Oer differansen mellom to signaler B( t) svarende til de to forskjellige posi-sjonene til grensen (for eksempel ved 5 og 10m) og Ad/d er den normaliserte endringen i avstanden (for eksempel (10m-5m) / 5m = 1). Fordelen med å anvende en dimensjonsløs norm (6) er at det lar oss sammenlikne følsomheter for forskjellige sett av data uavhengig av den underliggende fysikken (for eksempel sammenlikne transiente målinger og frekvensmålinger) og trekkene som måles.

[0037] Ved å anvende formel (6) på dataene 390 i figur 3 avleder vi en tids-avhengig følsomhetsfunksjon 400 (tø) som vist i figur 4. Som kan sees fra figur 4

går maksimum av følsomhetsfunksjonen mot verdien 0,2.

Denne verdien antyder at den relative feilen H i bestemmelsen av avstanden til

d

grensen vil være 5 ganger større enn den relative feilen i de målte dataene .

B( t) Og ganske riktig,

[0038] Deretter konstrueres tidsdomenefokuserings-(TDF)-transformasjonen ved å beregne F-faktoren i henhold til formel (2). Figur 5 viser en fokuseringsfaktor når avstanden fra verktøyet til grensen i borehullet er 5 meter 510 og en fokuseringsfaktor 520 når avstanden fra verktøyet til grensen i borehullet er 10 meter. Fokuse-ringsfaktorene 510, 520 overlapper i det meste av deteksjonsperioden, og den beste følsomheten for parameteren av interesse d faller innenfor tidsvinduet mellom 0,5 og 5 us. Dette bekreftes av følsomhetskurver beregnet for de forskjellige defokuseringsfaktorene i TDF-transformasjonene (figur 6). Som vist i figur 6 utviser de fokuserte kurvene bedre følsomhet for grensens posisjon sammenliknet med følsomheten til det ufokuserte signalet. Den maksimale følsom-heten svarer til tilfellet der den minste defokuseringsfaktoren er anvendt (a = 0,05). Den økte følsomheten til TD F-transformasj onene oppnås på bekostning av signal-kanselleringen. Graden av signalkansellering kan sees fra sammenlikningen av ufokuserte og fokuserte kurver vist i figur 7 - figur 10 og svarende til de forskjellige verdier for defokuseringsfaktoren. For en høy defokuseringsfaktor (a = 0,10) er kanselleringen omtrent 90%, og den øker til 98% for en lav defokuseringsfaktor (a = 0,05).

[0039] Metoden for å konstruere TDF-transformasjoner kan modifiseres ytterligere når reduksjon av signalet fra området oppihulls senderen T2er ønsket. Dette kan gjøres ved å øke enten antall sendere eller antall mottakere. Dette kan illustreres som følger: i tilfellet der én ytterligere mottaker R3er plassert nedenfor senderen T3kan ytterligere fokusering oppnås dersom det kreves at følgende to betingelser er oppfylt:

[0040] Ved hvert tidspunkt tk kan det lineære systemet (8) bli løst for fokuseringsfunksjonene Fi(tk), F2(tk) og disse funksjonene kan således defineres for hele tidsintervallet. Etter at fokuseringsfunksjonene er funnet kan TDF-transformasjonen i mottakeren T3skrives som:

[0041] Fokuseringstransformasjonen (9) som beskriver AS3(t) har tilsvarende trekk som AS2(t). Den viktigste forskjellen er økt kansellering av området ovenfor senderen T2fra dannelsen av TD F-transformasj onen i mottakeren R3.

[0042] En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte 1100. I trinn 1110 i fremgangsmåten 1100 kan nedihullsverktøyet 40 bli posisjonert i borehullet 2. I trinn 1120 kan senderspolene 8, 16, 24 bli aktivert sekvensielt til å sende ut EM-energi 9 i formasjonen 4. I trinn 1130 kan mottakerspolene 13, 26 generere mottakerinformasjon basert på EM-signalene 12 som følge av virvel-strømmer 11 generert i formasjonen 4 som følge av EM-energien 9. I trinn 1140 kan mottakerinformasjon bli anvendt for å estimere en fokuseringsfaktor. I trinn 1160 kan fokuseringsfaktoren bli anvendt på mottakerinformasjonen, og således redusere en uønsket signalkomponent. Denne reduksjonen er ikke begrenset til mottakerinformasjonkomponenten fra mottakeren lengst vekk fra borkronen 7, men denne teknikken kan bli anvendt for å redusere mottakerinformasjonkompo-nenter som kommer fra en hvilken som helst mottakerspole. Fagmannen vil se at fokuseringsfaktoren estimert i trinn 1140 kan bli anvendt for å redusere signal- informasjon som kommer fra foran borkronen, bak borkronen eller hvor som helst mellom så lenge det er flere mottakere. I trinn 1170 kan en parameter av interesse bli estimert ved hjelp av mottakerinformasjonen etter bruk av fokuseringsfaktoren. Noen utførelsesformer kan omfatte trinn 1150, der en defokuseringsfaktor kan bli estimert. Når en defokuseringsfaktor blir estimert, kan defokuseringsfaktoren bli anvendt i trinn 1160 sammen med fokuseringsfaktoren.

[0043] I utførelsesformen i figur 1 er nedihullsverktøyet 40 innrettet for å utføre induksjonsmålinger. Målinger av resistiviteten (eller dens inverse, konduktivitet) i formasjonen 4 kan bli utført med bruk av en rekke forskjellige elektromagnetiske teknikker, så som vekselstrøm baserte metoder, likestrømbaserte metoder, induk-sjonsmetoder, galvaniske metoder og transiente elektromagnetiske metoder. De galvaniske metodene anvender i alminnelighet minst to elektroder for å føre en strøm gjennom formasjonen 4. Målinger av spenning og strøm kan så bli anvendt for å estimere resistiviteten.

[0044] Med "signaler" menes her en hvilken som helst type signaler som blir anvendt for å måle en egenskap ved formasjonen 4. Ikke-begrensende eksempler på signaler omfatter elektromagnetiske signaler, strømsignaler, spenningssignaler, nøytronsignaler, gammastrålesignaler, seismiske signaler og akustiske signaler. Teknikken vist her for å estimere en egenskap ved grunnformasjonen 4 foran borehullet 2, eller et annet sted nedihulls, kan bli anvendt med en hvilken som helst type signal som blir anvendt for å måle en egenskap ved formasjonen 4.

[0045] Teknikken som vises her kan bli anvendt ved kabellogging, logging under boring (LWD) og måling-under-boring (MWD). Loggeverktøyet 10 kan således bli fraktet i borehullet 2 av fleksible bærere, så som en kabel eller en glattledning, eller stive bærere, så som kveilrør eller skjøtet borerør. Andre bærere, så som en nedihullstraktor eller andre passende innretninger, kan også bli anvendt.

[0046] Som vist i figur 11 kan noen utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse realiseres i et maskinvaremiljø som anvender en prosesseringsenhet 14 som omfatteren informasjonsprosessor300, etdatalagringsmedium 310, en inn-matingsanordning 320, prosessorminne 330, og kan omfatte eksterne data-lagringsmedier 340. Innmatingsanordningen 320 kan være en hvilken som helst dataleser eller brukerinnmatingsanordning, så som datakortleser, tastatur, USB-port etc. Datalagringsmediet 310 lagrer formasjonstrekkdata tilveiebragt av en bruker eller et brukersystem. Datalagringsmediet 310 kan være en hvilken som helst standard datalagringsanordning for en datamaskin, så som en USB-stasjon, minnepinne, harddisk, flyttbart RAM, eller andre vanlige minnelagringssystemer kjent for fagmannen, herunder Internettbaserte lager. Datalagringsmediet 310 lagrer et program som når det blir kjørt bevirker informasjonsprosessoren 300 til å utføre den viste fremgangsmåten. Datalagringsmediet 310 kan også lagre formasjonsdataene tilveiebragt av brukeren, eller formasjonsdataene kan bli lagret i et eksternt datalagringsmedium 340, som kan være en hvilken som helst standard datalagringsanordning for en datamaskin, så som en USB-stasjon, minnepinne, harddisk, flyttbart RAM eller et annet anvendt minnelagringssystem kjent for fagmannen, herunder Internettbasert lager. Informasjonsprosessoren 300 kan være en hvilken som helst form for datamaskin eller matematisk prosesseringsutstyr, herunder Internettbasert maskinvare. Når programmet er lastet fra datalagringsmediet 310 inn i prosessorminnet 330 (f.eks. RAM), bevirker programmet, når det kjører, informasjonsprosessoren 300 til å hente frem formasjonsdata fra enten datalagringsmediet 310 eller det eksterne datalagringsmediet 340 og behandle formasjonsdataene for å karakterisere formasjonen.

[0047] I støtte for idéene her kan forskjellige analysekomponenter bli anvendt, herunder et digitalt og/eller et analogt system. For eksempel kan prosesseringsenheten 14 omfatte det digitale og/eller analoge systemet. Systemet kan ha komponenter så som en prosessor, lagringsmedier, minne, innmating, utmating, kommunikasjonsforbindelse (kabelbasert, trådløs, pulset slam, optisk eller annet), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og annet) for å muliggjøre bruk av og analyse med anordningene og fremgangsmåtene vist her på en hvilken som helst av flere mulige måter velkjent for fagmannen. Det anses at disse idéene kan, men ikke trenger å bli realisert i forbindelse med et sett av datamaskineksekverbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, herunder minne (ROM, RAM), optiske (CD-ROM) eller magnetiske (platelagre, harddisker) eller hvilke som helst andre typer medier, som når de blir eksekvert bevirker en datamaskin til å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for aktivering av utstyr, styring, innsamling og analyse av data og andre funksjoner anses som relevante av en utvikler, eier eller bruker av systemet og annet slikt personell, i tillegg til funksjonene beskrevet i denne beskrivelsen.

[0048] Videre kan forskjellige andre komponenter innlemmes og bli anvendt for å muliggjøre aspekter ved idéene her. Foreksempel kan en kraftforsyning (f.eks. minst én av en generator, en fjernforsyning og et batteri), vakuumforsyning, trykk-forsyning, kjølekomponent, oppvarmingskomponent, drivkraft (så som en transla-torisk kraft, fremdriftskraft eller en rotasjonskraft), magnet, elektromagnet, føler eller sensor, elektrode, sender, mottaker, sender/mottaker-enhet, antenne, styringsenhet, optisk enhet, elektrisk enhet eller elektromekanisk enhet bli innlemmet i støtte for de forskjellige aspekter vist her eller i støtte for andre funksjoner utover denne beskrivelsen.

[0049] Ett eksempel på bruk innbefatter boring. Under boreoperasjoner kan det være nyttig for en boreoperatør eller petrofysiker å kunne estimere eller bestemme typen materiale som skal bores. Nærmere bestemt vil boreoperatøren eller petro-fysikeren ønske å kjenne viktige trekk ved grunnformasjonen foran borkronen, som det skal bores gjennom. I slike anvendelser kan det valgte nedihullsstedet være nær ved borkronen og den foranliggende formasjonen kan være formasjonen som ligger foran borkronen. Et annet eksempel på bruk kan involvere frakting av et loggeverktøy, med enten en stiv eller en fleksibel bærer, for å logge eller omlogge en brønn. I slike anvendelser kan nedihullsstedet være et sted på bæreren, og den foranliggende formasjonen kan være formasjonen foran nedihullsstedet, men ikke nødvendigvis forbi enden av borehullet.

[0050] Elementer i utførelsesformene er introdusert med bruk av ubestemte entallsformer. De ubestemte entallsformene er ment å forstås som at det kan være ett eller flere av elementene. Ord som "inkludert", "har" og "med" og tilsvarende er ment å være inkluderende slik at det kan være ytterligere elementer utover de angitte elementene. Konjunksjonen "eller", når den er anvendt med en opplisting av minst to termer, er ment å bety en hvilken som helst av termene eller en hvilken som helt kombinasjon av termene. Betegnelsene "første" og "andre" er anvendt for å skille elementer og er ikke anvendt for å angi en bestemt rekkefølge

[0051] Det vil forstås at de forskjellige komponenter eller teknologier kan mulig-gjøre bestemte nødvendige eller nyttige funksjoner eller trekk. Disse funksjonene og trekkene, som kan være nødvendige i støtte for de vedføyde kravene og varia sjoner av disse, skal således forstås som naturlig omfattet som en del av idéene her og en del av den viste oppfinnelsen.

[0052] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i eksempler på utførelser, vil en forstå at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan bli anvendt i stedet for komponenter i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. Videre vil mange modifikasjoner sees for å tilpasse et gitt instrument, scenario eller materiale til idéene i oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførelsesformen. Selv om den foregående beskrivelsen er rettet mot utførelsesformene av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være klare for fagmannen.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for å estimere en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende følgende trinn: å estimere parameteren av interesse ved å anvende minst én fokuseringsfunksjon på minst én mottakerutmating, der den minst ene fokuseringsfunksjonen estimeres ved hjelp av signaler mottatt av en første mottaker av flere mottakere.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: å motta signalene med de flere mottakerne, der de flere mottakerne er anordnet langs en bærer for bruk i et brønnhull.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: å frakte de flere mottakerne i brønnhullet ved hjelp av bæreren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: å generere de flere signalene med bruk av minst to sendere, der signalene er sekvensielle slik at signalene sendes først fra en sender av de minst to senderne lengst vekk fra et valgt sted og sist fra en sender av de minst to senderne nærmest et valgt sted, og der signalene omfatter elektromagnetiske transienter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den minst ene fokuseringsfunksjonen omfatter:

der Sl( t) er et første signal av signalene mottatt av den første mottakeren, og S?( t) er et andre signal av signalene mottatt av den første mottakeren.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der det minst ene fokuseringsfunksjonen videre omfatter: en defokuseringsfaktor a, som er slik at AS2= S\( t) + ( F( t) + a) Sl( t).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der parameteren av interesse estimeres av en matematisk funksjon omfattende:

der S\( t) er en første utmating av den minst ene mottakerutmatingen fra en mottaker av de flere mottakerne nærmest et valgt sted, F(t) er den minst ene fokuseringsfunksjonen, og S%( t) er en andre utmating av den minst ene mottakerutmatingen fra mottakeren nærmest et valgt sted.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den minst ene fokuseringsfunksjonen estimeres for å redusere summen av de flere signalene mottatt av den første mottakeren til omtrent null.

9. Anordning for estimering av en parameter av interesse vedrørende en undergrunnsformasjon, omfattende: en bærer innrettet for bruk i et brønnhull; flere mottakere anordnet langs bæreren, omfattende: en første mottaker; minst én ytterligere mottaker som befinner seg mellom den første mottakeren og et valgt sted, der hver mottaker er innrettet for detektering av energi; og en prosessor innrettet for behandling av signaler mottatt av de flere mottakerne for estimering av parameteren av interesse ved å anvende minst én fokuseringsfunksjon på minst én mottakerutmating, der den minst ene fokuseringsfunksjonen er estimert ved hjelp av signaler mottatt av den første mottakeren av de flere mottakerne.

10. Anordning ifølge krav 9, videre omfattende: en første sender som befinner seg på bæreren oppihulls det valgte stedet; og minst én sender som befinner seg på bæreren mellom den første senderen og det valgte stedet, der senderne er innrettet for generering av signalene.

11. Anordning ifølge krav 10, der signalene er sekvensielle slik at signalene sendes først fra den første senderen og sist fra en sender av den minst ene senderen som er nærmest det valgte stedet, og der signalene omfatter elektromagnetiske transienter.

12. Anordning ifølge krav 9, der parameteren av interesse estimert av den minst ene fokuseringsfunksjonen omfatter:

der S2l( t) er en første utmating av den minst ene mottakerutmatingen fra mottakeren nærmest det valgte stedet, F(t) er fokuseringsfunksjonen, og S%( t) er en andre utmating av den minst ene mottakerutmatingen fra mottakeren nærmest det valgte stedet.

13. Anordning ifølge krav 12, der estimeringen av parameteren av interesse anvender en defokuseringsfaktor a, som er slik at AS2= S\ ( t) + ( F( t) + a) Sl ( t).

14. Anordning ifølge krav 9, der den minst ene fokuseringsfunksjonen omfatter:

der Sl ( t) er et første signal av signalene mottatt av den første mottakeren, og S?( t) er et andre signal av signalene mottatt av den første mottakeren.

15. Anordning ifølge krav 9, der den minst ene fokuseringsfunksjonen blir estimert for å redusere summen av de flere signalene mottatt av den første mottakeren til omtrent null.