NO20130026A1 - Metode for a fastsla spatialdistribusjon for vaeske injisert inn i underjordiske bergformasjoner - Google Patents

Abstract

En metode for å fastslå spatialdistribusjon for væske injisert inn i en undersjøisk bergformasjon inkluderer injisering av væsken inn i bergformasjonen. Væsken inkluderer deri elektrisk ledende faste partikler fordelt i en elektrolytt. En elektromagnetisk respons fra formasjonen måles. Den målte elektromagnetiske responsen brukes til å fastslå spatialdistribusjonen for den injiserte væsken.

Description

METODE FOR Å FASTSLÅ SPATIALDISTRIBUSJON FOR VÆSKE INJISERT INN I UNDERJORDISKE BERGFORMAS JONER

Kryssreferanse til relaterte søknader

Ikke relevant.

Uttalelse vedrørende føderalt sponset forskning eller utvikling Ikke relevant.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Område for oppfinnelsen

Oppfinnelsen er generelt relatert til området for kartlegging av spatialdistribusjon med hensyn til tid for væsker injisert inn i underjordiske bergformasjoner. Mer bestemt relaterer oppfinnelsen til metoder for å fastslå spatialdistribusjon for en injisert væske i bergsprekker når elektrisk ledende kontrast mellom den opprinnelige formasjonsvæsken og den injiserte væsken er tilstrekkelig for ledebasert væskekartleggjng.

Bakgrunnskunnskap

Væske injiseres inn i underjordiske bergformasjoner for en rekke forskjellige formål, f.eks. for å spyle ut hydrokarboner fra sprekker i formasjonene og for å flytte forurensning eller hjelpe til å utbedre bergformasjonene i miljøopprensingssituasjoner. For mange slike formål er det ønskelig at spatialdistribusjonen for den injiserte væsken fastslås eller kartlegges som en tidsfunksjon. Hvis det finnes tilstrekkelig elektrisk resistivitets (ledeevne)-kontrast mellom den injiserte væsken og den eksisterende væsken i bergformasj onens sprekker, da vil den elektriske resi sti viteten til formasjonen som inneholder den injiserte væsken være forskjellig fra den i den omkringliggende formasjonen som inneholder opprinnelig formasjonsvæske. I slike tilfeller kan elektromagnetiske («EM») målemetoder (feks. galvanisk eller induksjon) for overflate-eller borehull, brukes til å kartlegge spatialdistribusjonen for væskeforflytningen og væskefronten med hensyn til tid.

I en rekke tilfeller er det imidlertid ikke stor nok resistivitets-/ledeevnekontrast mellom den injiserte væsken og væsken i den omkringliggende bergformasj onen, til å kunne bruke EM-kartleggingsteknikker som er kjent i faget.

Det er også kjent i faget at man kan tilføre injeksjonsvæsken observerbare karakteristika for fysisk å skille den injiserte væsken fra væsken som allerede finnes i sprekkene i en injeksjonsformasjon. Ett eksempel på en slik teknikk, er å inkludere en radioisotop i injeksjonsvæsken, som kan overvåkes av passende strålingsdetektorer. Bruk av radioisotoper kan imidlertid være forbudt i enkelte områder, og deteksjonsrekkevidden gjennom bergformasjoner er vanligvis begrenset til en avstand på omtrent én fot fra strålingsdetektoren.

Det er behov for andre metoder som kan kartlegge spatialdistribusjonen til inj eksj onsvæsken.

Sammendrag av oppfinnelsen

I henhold til ett aspekt ved oppfinnelsen, inkluderer en metode for å bestemme spatialdistribusjonen for væske som er injisert inn i en underjordisk bergformasj on injisering av væsken inn i bergformasjonen. Væsken inkluderer elektrisk ledende faste partikler fordelt i en elektrolytt. En elektromagnetisk respons fra formasjonen måles. Den målte elektromagnetiske responsen brukes til å bestemme spatialdistribusjonen for inj eksj onsvæsken.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelsen og de vedlagte kravene.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser et eksempel på et brønnbasert EM-målingsinstrument i et borehull boret gjennom en injeksjonsformasjon, og et pumpesystem konfigurert for å injisere en valgt væske inn i inj eksj onsformasj onen. Fig. 2 viser et eksempel på indusert polarisering nært en elektrisk ledende partikkel nedsenket i en elektrolyttvæske. Fig. 3 A viser et eksempel på et overflatebasert EM-målingssystem for kartlegging av spatialdistribusjon for indusert polarisering. Fig. 3B viser distribusjonen av elektriske strømmer i underoverflaten, som resulterer fra senderarrangementet vist i fig. 3 A.

Fig. 3C viser mottakersensitivitet for arrangementet vist i fig. 3 A.

Fig. 3D viser et eksempel på et gjennomgående utforingsresistivitetsmålingsarrangement. Fig. 4 viser simulert matrise for induksjonsresistivitetsverdier for forskjellige verdier for dielektrisk permittivitet i en 10 ohm-m bergformasj on.

Detaljert beskrivelse

Et eksempel på injeksjon av væske inn i en underjordisk formasjon gjennom et borehull og gjennomføring av EM-målinger fra innenfor det samme eller et annet borehull, er vist skjematisk i fig. 1. Et borehull 10 som kan brukes til væskeinjeksjon bores gjennom de underjordiske bergformasj onene, som vist generelt ved 12, og inn i eller gjennom en injeksjonsformasjon 14. Som forklart i Bakgrunn-avsnittet ovenfor, er inj eksj onsformasj onen 14 én som væske skal injiseres inn i, feks. for å flytte hydrokarboner eller forurensning og/eller for å vedlikeholde væsketrykket i formasjonen 14. Under noen forhold er det ønskelig å kunne fastslå spatialdistribusjonen for den injiserte væsken og grensene for den eller «fronten» 22, med hensyn til væsker som allerede finnes i sprekkene i inj eksj onsformasj onen 14.

Borehulleksempel 10 kan inkludere et rør eller en foring 24 sementert på plass i en valgt dybde for å beskytte grunnere formasjoner fra væskeinntrengning og bevare den mekaniske integriteten til borehullet 10.1 noen eksempler kan en rørledning 26 settes inn i det indre av foringen 24 for å øke hastigheten på væske som pumpes fra overflaten.

Væske som skal pumpes inn i formasjonen kan lagres, ved 40, i en tank eller grop 38 ved overflaten. En pumpe 36 løfter væsken fra tanken 38 og sender den under valgt trykk inn i et brønnhode 32 som inkluderer kontrollventiler for å beholde hydraulisk kontroll med borehullet 10.1 det foreliggende eksemplet, kan væsken 40 bevege seg gjennom rørledningen 26 og slippes ut fra borehullet 10 inn i inj eksj onsformasj onen 14.1 noen eksempler kan brønnen utvides, som vist ved 18, til dybden av bunnen på inj eksj onsformasj onen 14, tilgrensende en annen bergformasj on 16. Andre borehull kan strekke seg dypere og kan inkludere foring hele veien til bunnen av borehullet 10. Konfigurasjonen vist i fig. 1 er kun ment å tjene som et eksempel på væskeinjeksjon inn i en underjordisk bergformasj on og er ikke ment å begrense omfanget av foreliggende offentliggjøring og/eller oppfinnelse.

I noen eksempler kan målinger av en elektromagnetisk egenskap ved inj eksj onsformasj onen 14 utføres av et instrument 20 strukket inn i borehullet 10. Instrumentet kan være feks. et EM-induksjonsresistivitetsmåleinstrument, feks. ett som brukes til å yte tjenester under tjenestemerket AIT, som er et merke tildelt rettsetterfølgeren til den foreliggende oppfinnelsen. EM-induksjonsinstrumentet 20 i det foreliggende eksemplet, kan føres frem til borehullet 10 ved enden av en armert elektrisk kabel 28. Kabelen 28 kan inkludere én eller flere isolerte elektriske ledninger for å levere elektrisk kraft til instrumentet 20 og overføre signaler fra instrumentet 20 til en opptaksenhet 30 på overflaten, med en dataopptaker/prosessor 30A deri for opptak og tolkning i instrumentet 20 av signalene overført av kabelen 28. Hvis instrumentet 20 brukes samtidig med væskeinjeksjon som vist i fig. 1, kan en tetning/smøring 32 eller lignende kombinasjon av kabeltrykkforsegling og ledningsrør for instrumentmottak kobles til den øvre delen av brønnhodet 32. Tetningen/smøringen gjør det mulig å bevege kabelen 28 og samtidig hindre utpressing av væske under trykket fra brønnhodet 32 og borehullet 10.

Eksemplet vist i fig. 1 er basert på landoverflaten, men de med ferdigheter i faget vil enkelt forstå at tilsvarende utstyr kan brukes til å gjennomføre lignende operasjoner på borehull under bunnen av en vannmasse, slik som en innsjø eller havet.

Som forklart i Bakgrunn-avsnittet ovenfor, kan spatialdistribusjonen av væsken, vist som innenfor væskefronten 22, enkelt kartlegges ved bruk av et instrument slik som det som er vist i og beskrevet med henvisning til fig. 1, hvis det finnes tilstrekkelig kontrast i resi sti viteten mellom den pumpede væsken 40 og væsken som allerede finnes i sprekkene i inj eksj onsformasj onen 14. Den foreliggende oppfinnelsen kan også relatere til situasjonen hvor det ikke finnes slik resi sti vitetskontrast. Metoder i henhold til oppfinnelsen kan konfigureres for å lage et deteksjonsbart EM-fenomen ved å injisere, sammen med væsken 40, mikroskala, elektrisk ledende partikler. De elektrisk ledende partiklene produserer en indusert-polariserings («IP»)-effekt som kan måles med et passende apparat. Eksempler på passende ledende partikler, er finkornet metallpulvere eller karbon-nanorør. Fra overflaten kan induserende eller galvaniske metoder brukes for å måle IP-spatialdistribusjonen, og derved fronten på den injiserte væsken. Fra innenfor borehull, slik som vist i fig. 1, kan det brukes induksjonsverktøy som drives i området titalls kHz til å kartlegge væskedistribusjonen. Spatialdistribusjonen til den ledende, partikkel-fylte væsken kan deretter fastslås ved matematiske inversjonsmetoder som løsninger for Maxwells ligninger.

Den induserte polariserings (TP)-effekten produseres i en porøs underjordisk bergformasj on når formasjonen inneholder både saltvann og partikler med metallisk ledeevne. Se Anderson, B., Barber, T., Luling, M. og Sen, P.: Observations of large dielectric effects on induction logs, or, can source rocks be detected with induction measurements? SPWLA 47<111>Annual Logging Symposium, Veracruz, Mexico, 4.-7. juni 2006. Naturlig forekommende elektrisk ledende partikler som passer denne beskrivelsen inkluderer pyritt og grafitt. De observerte IP-effektene inkluderer en stor, tydelig di elektrisk effekt på målingene foretatt av induksjonsverktøy med sendefrekvens i området titalls kHz. Induksjonskvadrat (X)-signalet og synkron (R)-signaler forstyrres av IP-effekten. De rå R- og X-signalene kan inverteres for å gi den påvisbare ledeevnen og påvisbare dielektriske permittiviteten til bergformasj onen. Se Anderson, B., Barber, T., Luling, M. og Sen, P., Taherian, R., og Klein, J.: Identifyingpotentialgas- producing shales from large dielectric permittivities measured by induction quadrature signals, SPWLA 49* Annual Logging Symposium, Edinburgh, Scotland, 25.-28. mai 2008. ;I nærvær av elektrisk ledende partikler kan oksideringsreaksjoner på partikkel overflatene (som finner sted under overgangen i den elektriske strømmen fra bevegelse ved ioneledning i formasjonsvannet til bevegelse ved elektronledning inni elektronstrukturen til partiklene) resultere i lignende store verdier for dielektrisk permittiviteter i induksjonsmålinger foretatt i kHz-området. Fig. 2 er en skjematisk visning av kilden til påvisbar overspenning som resultat av redox (eller IP) i en elektrisk ledende partikkel 50 plassert i en kildeskifer 42.1 slike situasjoner er metallkorn (pyritt osv.) i kontakt med elektrolytter (vann som inneholder forskjellige salter). I nærvær av et elektrisk felt, flyter elektriske strømmer i systemet. Ledningen er ved ioner i elektrolytten, men ved elektroner inni de elektrisk ledende partikkelkornene 50. Oksidering defineres som tap av et elektron til et negativt ion i oppløsningen, slik som Cl". Reduksjonen defineres som opptaket av et elektron til et positivt ion, slik som Na<+>. Høye dielektriske permittiviteter forårsakes av en akkumulering av ioner og gasser på elektrolyttsiden av grensesnittet mellom den ledende partikkelen og elektrolytten. Se, feks. Klein, J., Biegler, T. og Horne, M.D., 1984, Mineral interfacialprocesses in the method of inducedpolarization, Geophysics, vol. 49, nr. 7, s. 1105-114. ;Med henvisning til data sitert i Wong, J., 1979, An electrochemical model of the induced polarizationphenomena in disseminated sul/ ide ores, Geophysics, vol. 44, nr. 7, s. 1245-1265 og Wong, J. og Strangway, D.W., 1981, Induced polarization in disseminated sul/ ide ores containing elongatedmineralization, Geophysics, vol. 46, nr. 9, s. 1258-1268, kan dielektriske permittiviteter være så mye som 1000 selv for en liten volumdel elektrisk ledende partikler fordelt i en elektrolytt. ;Størrelsen på den dielektriske permittivitetseffekten på induksjonsverktøy kan utledes fra enkle induksjonsresponsligninger. Multi-frekvensmatriseinduksjonsverktøyet gir dype (i betydningen lateral forskyvning fra brønnaksen) ledemålinger ved bruk av to driftsfrekvenser: 26 kHz og 52 kHz. For de foregående frekvensene, bli ledeskalaen ;;Disse verdiene er to størrelsesordener under den nedre enden av ledeområdet. Som et resultat kan det sluttes at relative dielektriske permittiviteter på<>><10000>vji gj observerbare dielektriske effekter på induksjonsinstrumentresponsen. ;Elementære tre-spole-induksjonsverktøy designes for direkte å måle den elektriske ledningen. Elektromagnetiske signaler beskrives av et bølgetall ;k<=>Jaui(( D£+ ia) = J ioxia .. , ;* v /yr- Induksjonsverktøy og deres datareduksjonsalgoritmer designes på en slik måte at kvadratet av dette bølgetallet oppdages direkte for å gi ledningen som en realistisk term,

Ved beregning av ledeevne for formasjoner fra forholdet ovenfor, neglisjeres vanligvis den dielektriske permittiviteten slik at enhver imaginær term kun gir en liten positiv, høyere orden «hud-effekt»-korrigering i svært ledende medier.

Fig. 4 viser AIT-responsen beregnet for fem verdier for er: 1, 10.000, 20.000, 30.000 og 40.000. Disse verdiene er innenfor rekkevidden observert i en bergformasjon kjent som Woodford-skifer. Rt ble satt til 10 ohm-m i alle formasjonslagene. Det venstre sporet i fig.

4 viser de rå R- og X-signalene for matrisen, som har 21-tommers langsgående mellomrom (dvs. avstanden mellom sender og mottaker), i AIT ved 26 og 52 kHz. Det høyre sporet viser de fem behandlede påvisbare resistivitetskurvene. Bunnlagverdiene i sentrum for de rå R- og X-signalene er oppgitt i tabell 1. De rå X-signalkurvene er proporsjonale med driftsfrekvensene og avviker med en faktor på omtrent 2. De rå R-signalkurvene krysser og går fra hverandre ettersom er øker. De behandlede påvisbare resistivitetskurvene går fra hverandre og avviker systematisk fra 10 ohm-m ettersom er øker.

Der brønner bores inn i den interessante formasjonen (dvs. injeksjonsformasjon 14 i fig. 1), gjør borehullmålingsteknikker slik som vist i fig. 1 det mulig å detektere og kartlegge distribusjonen av IP-produserende væske/ledende partikler. Merk at de offentliggjorte metodene ikke er begrenset til eksisterende induksjonsverktøy og særlig kan induksjonsverktøy som drives ved høyere eller lavere frekvenser brukes. Som dataene i tabell 1 viser, leder høyere frekvenser til høyere signaler. På den andre siden øker den dielektriske permittiviteten med synkende frekvens, slik at det finnes en optimal frekvens som avhenger av egenskapene til det injiserte materialet. I tillegg er den foreliggende offentliggjøringen ikke begrenset til induksjonsverktøy generelt. Det er heller slik, som de med vanlige ferdigheter i faget og med fordel av foreliggende offentliggjøring vil forstå, at metoder overensstemmende med offentliggjøringen kan brukes med propageringsverktøy (slik som visse verktøy som ikke krever utjevningsspoler for å kansellere effekten av direktekobling mellom en sender- og en mottakerspole). I visse utforminger kan propageringsverktøy være bedre egnet for metoder som involverer logging-under-boring-anordninger og induksjonsverktøy kan være bedre egnet for metoder som innebærer rørledningsutstyr, men som de med vanlige ferdigheter i faget vil forstå, kan et hvilket som helst av verktøyene brukes i begge anordningene. For å kunne produsere de ønskede IP-effektene, er det nødvendig å fordele de fine partiklene med fastfase elektrisk ledeevne i en elektrolyttvæske. Der væsker blir injisert inn i borehullet for produksjonsforbedrings- eller miljøutbedringsformål, kan EM-induksjonsmålingsteknikker som forklart med henvisning til fig. 1, hvis de injiserte væskene inneholder slike elektrisk ledende partikler, brukes til å kartlegge distribusjonen av de injiserte væskene. Fastfase elektrisk ledeevne, eller termen «elektrisk ledende partikler», som brukt i det foreliggende dokumentet, er ment å vise til ethvert stoff som i sin faste fase leder elektrisitet. Eksempler på slike stoffer inkluderer bl.a. mange metaller, grafitt og pyritt.

I noen tilfeller bores det ikke borehull gjennom inj eksj onsformasj onen (14 i fig. 1) som EM-induksjonsmålinger kan gjennomføres i. For å kartlegge spatialdistribusjonen av injiserte væsker i slike tilfeller, kan overflatemålinger være påkrevd. Ett slikt overflatemålesystem er beskrevet i Davydycheva, S., Rykhlinski, N. og Legeido, P.: Electrical- prospecting methodfor hydrocarbon search using the induced- polarization effect, Geophysics, vol. 71, nr. 4, juli-august 2006, s. 179-189. Fig. 3A viser ett eksempel på et apparat for å måle den induserte polaritetsdistribusjonen fra overflaten. Et annet system er vist i Slater, L.D. og Glaser, D.R., 2003, Controls on induced polarization in sandy unconsolidated sediments and application to aquifier characterisation, Geophysics, vol. 68, nr. 5, s. 1547-1558. Metoden beskrevet i Davydycheva et al.-artikkelen er særlig tilpasset for avbildning av IP-produserende bergformasj onslag (feks. 14 i fig. 1).

I metoden beskrevet i Davydycheva et al.-artikkelen, overfører elektromagnetiske sendere orientert langs den horisontale x-aksen, som beskrevet i fig. 3 A ved 44A og 44B, valgt frekvensalternerende strøm eller passende bryterkontrollert direktestrøm (feks. slått på, slått av, reversert polaritet eller en sekvens slik som en pseudo-tilfeldig binærsekvens) over de jordete elektrodene for å eksitere et elektromagnetisk felt i formasjonen. I gjeldende eksempel kan senderne være elektriske dipoler. Momentene til senderdipolene er motsatt hverandre. Avstanden mellom senderne 44A, 44B kan variere, avhengig av den ønskede vertikale dybden for undersøkelsen. En mottaker 46 kan plasseres ved overflaten på midtpunktet mellom senderne 44A, 44B og kan i det gjeldende eksemplet bestå av tre ekvidistante jordete elektroder, slik at den første og andre spatialforskjellen for det elektriske potensialet kan måles.

Hvis U er potensialet til det elektriske feltet, da måler voltmeteret illustrert i fig. 3 A spenningen lik med { U\ - 2U2+ Uj)/! som er den andre potensielle forskjellen mellom elektrodene 1, 2 og 3 (nummerert i en sekvensiell rekkefølge) delt med to. Den illustrerte mottakeren 46 er således en kvadropol.

I andre eksempler kan senderne 44A, 44B og/eller mottakeren 46 være kabelsløyfer eller spoler, solenoider eller andre former for magnetiske dipoler. Elektromagnetiske målinger som kan brukes med foreliggende oppfinnelse er således ikke begrenset i omfang til elektriske dipolesendere og -mottakere.

Aksialstrømmen, som er kraftig i nærheten av hver sender 44A, 44B, kan være forsvinnende liten i området til mottakeren 46, slik at den vertikale strømmen feks. tar overhånd i formasjonen under mottakerelektrodene som vist ved polene i fig. 3B. Videre er den andre potensielle forskjellen målt av mottakeren 46 nøyaktig proporsjonal

med den totale vertikale strømmen under den. Fordi og fordi mottakerplasseringen og komponentene på aksen til senderdipolene kan neglisjeres, er det l±ds = 0

faktisk slik at vi kan bruke Stokes teoremJpå området fra x tilx+Axlangs x-aksen og fra 0 til noen dybde Az langs z, som følger:

hvor Jxog Jzrepresenterer de lineære strømtetthetene langs henholdsvis x- og z-retningene. Med andre ord er kvantiteten sensitiv til den vertikale strømmen som rettes nedover, fra mottakerområdet til dypstrukturer. På denne måten kan en vertikal strømfokusering realiseres. Sensitiviteten til mottakeren 46 er vist ved pilene i fig. 3C. To forskjellige måter å gjennomføre slik fokusering på ved bruk av to sendere blir beskrevet i

detalj nedenfor. Målearrangementet vist i fig. 3 A gjør mulig eliminering av effekten av heterogeniteter nær overflaten og fra tilstøtende formasjoner, som er generelt stor for konvensj onelle resi sti vitetsmetoder.

Med tilgang til målingssystemer som er sensitive til IP-effekten, er den grunnleggende teknikken for måling av spatialdistribusjon for injisert væske a) spredning av mikropartikler med metallisk ledeevne inni injeksjonsvæsken for å produsere en kraftig IP-effekt, og b) bruk av kjente teknikker for å måle IP-effekten for å kartlegge spatialdistribusjonen for injeksjonsvæsken i bergformasj onen.

Elektrisk ledende partikler er feks. vanligvis ikke løsbare i vann og hvis de injiseres inn i formasjonen vil de felles ut i en kort avstand fra inj eksj onspunktet. For at partiklene skal flytte seg med injeksjonsvæsken må disse gjøres løsbare eller suspenderes i injeksjonsvæsken. Løsbarhetsteknikker for metallpartikler slik at disse kan blandes med vann og injiseres inn i inj eksj onsformasj onen (14 i fig. 1) er feks. beskrevet i Journal of Materials Chemistry, 2007, vol. 17, s. 613. Metoden beskrevet i nevnte artikkel bruker leiremineraler til å gjøre metallpartiklene løsbare. Leire og metaller sammen forventes å forsterke IP-effekten videre, utover det som metallpartiklene alene kan gi. Alternativt kan de elektrisk ledende partiklene pakkes i en mi celle for å gjøre dem løselige i injeksjonsvæsken og micellene kan gjøres vann- eller oljeløselige avhengig av hvilken type inj eksj onsvæske som brukes. Som vil bli forklart mer utførlig nedenfor, kan partiklene alternativt suspenderes i injeksjonsvæsken.

En elektrisk ledende mikropartikkeltype som kan brukes i noen eksempler, er karbon-nanorør. Disse har de nødvendige elektriske ledningsegenskapene og har blitt foreslått som bæremidler for kjemiske eller biologiske midler i jorden under miljøutbedring. Selv om karbon-nanorør vanligvis heller ikke er løsbare i vann, kan de modifiseres for å gjøre dem vannløselige. Se feks. J. Am. Chem. Soc. 2006, 11. januar, 128(1): 95-99. Karbon-nanorørpartikler har vært vist å være vannløselige uten noe tap av elektrisk ledeevne.

I praksis løses en passende mengde løsbare karbon-nanorør eller metallpartikler i injeksjonsvæsken og den resulterende oppløsningen injiseres inn i formasjonen (feks. inn i formasjonen 14 som vist i fig. 1). Målingene kan utføres både før væskeinj eksj onen og i løpet av væskeinj eksj onen. En induksjonsmåling av borehull (fig. 1) eller overflate til borehull (se fig. 3A)-måling gjennomføres vanligvis før injeksjonen starter for å lage et bakgrunnskart og målingene kan gjentas på valgte tidspunkt basert på den ønskede tid- og romoppløsningen. Overflate til brønn-målinger er nødvendigvis en fler-punktmåling og gir et tilstrekkelig antall målinger for generering av et IP-kart for regionen av interesse. Borehullinduksjonsinstrumentet gir imidlertid færre målinger, men slike målinger kan foretas langs borehullet (dvs. som en funksjon av målt borehulldybde), for å gi flere datapunkter. En foretrukket metode er å måle en kombinasjon av begge teknikker, nemlig ved å gjennomføre overflate til brønn-målinger i tillegg til borehullinduksjonsmåling med hensyn til dybden i både injeksjons- og produksjonsbrønnene. Overflate til brønn-EM-målinger vil ha større undersøkelsesdybde enn borehullinduksjonsmålinger, men lavere oppløsning. En samtidig invertering av alle målingene kan således gi et kart over væskefronten i inj eksj onsformasj onen (14 i fig. 1) med forbedret oppløsning nært et hvilket som helst borehull som induksjonsmålingen foretas i.

Det er også mulig å tilsette kjemikalier for suspensjon av de elektrisk ledende partiklene i injeksjonsvæsken, enten disse er metallpartikler, karbon-nanostrukturer eller andre ledende partikler. Oppløsning av partiklene gjennom en løselighetsprosess, er således kun én mulig teknikk for fordeling av partiklene i injeksjonsvæsken.

Fig. 3D viser et eksempel på en konfigurasjon for måling av elektromagnetisk respons, hvor en elektrisk ledende foring er plassert i borehullet. To avstandsplasserte sendere 44A, 44B er plassert langs utforingen, og en kvadropolmottaker 46, som forklart med henvisning til fig. 3 A, kan plasseres ved et omtrentlig midtpunkt mellom senderne 44A, 44B.

I tillegg til målingene foretatt fra inni et borehull, som vist i fig. 1, kan overflatemålinger som vist i fig. 3A, 3B og 3C og, som i andre eksempler kombinasjoner av de forannevnte to typene målinger, foretas ved bruk av et borehullinstrument, som vist i fig. 1 plassert i hver av to eller flere borehull hovedsakelig samtidig. Et mangfold av induksjonsmålinger foretatt som forklart med henvisning til fig. 1, kan således brukes til å kartlegge spatialdistribusjonen for den inn-pumpede væsken, både på et hvilket som helst enkelttidspunkt og med hensyn på tid.

Metoder i henhold til de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen kan gjøre mulig kartlegging av spatialdistribusjonen for en injisert væske og dens forandringer med hensyn til tid, hvor elektrisk resistivitet eller andre teknikker som gir kontrast mellom injeksjonsvæsken og den eksisterende porevæsken i bergformasj onen ikke er anvendbare. Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall utforminger, vil de med ferdigheter i faget og med fordel av denne offentliggjøringen, forstå at andre utforminger kan fremskaffes som ikke avviker fra omfanget av oppfinnelsen som offentliggjort i dette dokumentet. Følgelig skal oppfinnelsens omfang kun begrenses av de vedlagte kravene.

Claims (23)

1. Metode for å fastslå spatialdistribusjonen for væske injisert inn i en underjordisk bergformasj on, som omfatter: injeksjon av væsken inn i bergformasj onen, hvor væsken inkluderer elektrisk ledende faste partikler fordelt i en elektrolytt; måling av en elektromagnetisk respons fra formasjonen; og bruk av den målte elektromagnetiske responsen for å fastslå spatialdistribusjonen for injeksjonsvæsken i bergformasj onen.

2. Metoden i krav 1 som videre omfatter måling av en elektromagnetisk respons i bergformasj onen før injeksjon av væsken.

3. Metoden i krav 1 som videre omfatter fortløpende væskeinjeksjon; og på valgte tidspunkt, gjentakelse av trinnene for måling av elektromagnetisk respons og fastslåing av spatialdistribusjonen for den injiserte væsken.

4. Metoden i krav 4 som videre omfatter generering av et tidsbasert kart over spatialdistribusjonen for den injiserte væsken.

5. Metoden i krav 1 hvor de elektrisk ledende partiklene omfatter karbon-nanorør.

6. Metoden i krav 5 hvor karbon-nanorørene gjøres oppløselige før tilsetting til inj eksj onsvæsken.

7. Metoden i krav 1 hvor de elektrisk ledende partiklene omfatter metallpartikler.

8. Metoden i krav 7 hvor metallpartiklene gjøres oppløselige før tilsetting til inj eksj onsvæsken.

9. Metoden i krav 1 hvor målingen av den elektromagnetiske responsen omfatter måling av elektromagnetisk induksjonsrespons ved bruk av et instrument plassert i et borehull som trenger gjennom bergformasj onen.

10. Metoden i krav 9 som videre omfatter flytting av instrumentet langs borehullet for å foreta induksjonsmålinger med hensyn til dybde i borehullet.

11. Metoden i krav 9 hvor målingen av den elektromagnetiske induksjonsresponsen omfatter deteksjon av indusert polarisering som forårsakes av forekomsten av ledende partikler i en elektrolytt.

12. Metoden i krav 1 hvor målingen av den elektromagnetiske responsen omfatter induksjon av et elektromagnetisk felt i nærheten av jordens overflate og deteksjon av responsen fra underjordiske formasjoner inkludert bergformasj onen på det induserte elektromagnetiske feltet.

13. Metoden i krav 12 hvor induksjonen av det elektromagnetiske feltet omfatter overføring av elektrisk strøm gjennom et par avstandsplasserte, jordede dipolesendere.

14. Metoden i krav 12 hvor deteksjonsresponsen omfatter måling av spenninger over en jordet kvadropolmottaker plassert hovedsakelig midt mellom senderne.

15. Metoden i krav 12 hvor den elektriske strømmen omfatter én av vekselstrøm og bryterkontrollert direktestrøm.

16. Metoden i krav 15 hvor den bryterkontrollerte direktestrømmen omfatter minst én av slå strømmen på, slå strømmen av, reversering av strømpolariteten og bytting av/på i en valgt sekvens.

17. Metoden i krav 12 hvor det induserte elektromagnetiske feltet omfatter overføring av elektrisk strøm gjennom et par avstandsplasserte ledningsspoler.

18. Metoden i krav 1 hvor måling av den elektromagnetiske responsen omfatter måling både av elektromagnetisk induksjonsrespons ved bruk av et instrument plassert i et borehull som trenger gjennom bergformasj onen og induksjon av et elektromagnetisk felt i nærheten av jordens overflate og deteksjon av responsen fra overflateformasjoner inkludert bergformasj onen på det induserte elektromagnetiske feltet.

19. Metoden i krav 1 hvor fastslåing av spatialdistribusjonen omfatter invertering av målingene for finne en løsning på Maxwells ligninger.

20. Metoden i krav 1 hvor måling av den elektromagnetiske responsen omfatter måling av elektromagnetisk respons ved bruk av et instrument som er plassert i hver av minst to forskjellige brønner.

21. Metoden i krav 1 hvor måling av den elektromagnetiske responsen omfatter måling av elektromagnetisk respons ved bruk av et instrument plassert i en brønn og et instrument plassert et sted på overflaten.

22. Metoden i krav 1 hvor et induksjonsverktøy brukes til å måle elektromagnetisk respons.

23. Metoden i krav 1 hvor et propageringsverktøy brukes til å måle elektromagnetisk respons.