NO20130048A1 - Integrert kildefri fremgangsmate og apparat for bestemmelse av porositet: NMR-kalibrert akustisk porositet - Google Patents

Abstract

NMR-porøsitetsmålinger gjort i en gassfri formasjon blir anvendt for å kalibrere akustiske målinger.Kalibreringsparametrene blir så anvendt sammen med estimater av skiferinnhold for å tilveiebringe forbedrede estimater av formasjonsporøsitet i skiferholdige intervaller som kan inneholde en gass.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Denne oppfinnelsen vedrører apparater og fremgangsmåter for å innhente porøsitetsmålinger i en grunnformasjon uten bruk av radioaktive kilder. Spesifikt ved-rører oppfinnelsen konstruksjon av en nøyaktig akustisk måleteknikk som, når den blir kalibrert med NMR-målinger, gir porøsiteten til en grunnformasjon over et bredt spekter av litologier og i tilstedeværelse av gass i formasjonen.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] Oljebrønnlogging har vært kjent i mange år og gir den som borer olje- og gass-brønner informasjon om grunnformasjonen som er boret. Ved tradisjonell oljebrønn-logging, etter at en brønn er boret, blir et undersøkelsesinstrument kjent som en sonde senket inn i borehullet og anvendt for å bestemme et trekk ved formasjonene som brønnen gjennom krysser. Sonden er typisk en hermetisk forseglet stålsylinder som henger i enden av en lang kabel som gir sonden mekanisk støtte og forsyner kraft til instrumentene inne i sonden. Kabelen tilveiebringer også kommunikasjonskanaler for overføring av informasjon til overflaten. Det er således mulig å måle en parameter ved-rørende jordens undergrunnsformasjoner som funksjon av dyp, dvs. mens sonden blir trukket oppihulls. Slike "kabel"- eller "vaier(linje)"-målinger blir normalt gjort i sanntid (imidlertid blir disse målingene gjort lenge etter at den faktisk boringen har funnet sted).

[0003] Porøsitetsmålinger blir gjerne utført ved å anvende eller bruke et nøytronlogge-verktøy med to detektorer som anvender eller bruker en nøytronkilde som bestråler formasjonen som undersøkes. Densitetsmålinger blir gjerne utført ved å anvende eller bruke et gammastrålebasert loggeverktøy med to detektorer som anvender eller bruker en gammastrålekilde som bestråler formasjonen som undersøkes. Densitets-målingene, og noen av porøsitetsmålingene, kan kreve bruk av en radioaktiv nøytron-og/eller gammastrålekilde. Fra et sikkerhetsperspektiv er bruk av radioaktive kilder problematisk, spesielt for måling-under-boring-(MWD)-anvendelser.

[0004] Verktøy uten radioaktive kilder, så som kjernemagnetisk resonans-(NMR)-verktøy og akustiske loggeverktøy har vært anvendt i den senere tid for porøsitets-bestemmelse. NMR-logging har den fordelen at den måler fluider i porerom direkte og således ikke er beheftet med litologieffekter på porøsitetsbestemmelsen. Imidlertid er nøyaktigheten til NMR-bestemt totalporøsitet i gassførende formasjoner påvirket av lav hydrogenindeks (Hl) og evnen til å skille mellom NMR-responser for gass og væske. I ekstremt viskøse oljeførende reservoarer, kulleiemetanførende formasjoner eller gasshydrater, kan hydrokarbonsignalene relaksere for raskt til å kunne observeres av kjente NMR-baserte brønnloggeinstrumenter, slik at porøsiteten underestimeres. Akustiske målinger, derimot, reagerer på litologi og tekstur i tillegg til porøsitet. Akustisk porøsitet er således en indirekte måling basert på empiriske eller semi-empiriske modeller, som ofte krever kalibrering av modellparametere.

[0005] Integrasjon av akustiske målinger og NMR-målinger for porøsitetsestimering i gass-soner har vært beskrevet i forholdsvis ren sandstein. De eksisterende metodene i litteraturen har imidlertid ikke blitt utvidet til sandstein som inneholder skifer. Foreliggende oppfinnelse beskriver en kildefri fremgangsmåte for porøsitetestimering som anvender eller bruker NMR-logger for å kalibrere akustiske porøsitetsmodeller. Denne metoden er anvendelig for ren og skiferholdig sandstein ved bruk av kabel- eller vaier(linje)- og LWD-målinger.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0006] I lys av det ovennevnte er foreliggende oppfinnelse rettet mot en fremgangsmåte og et apparat for å gjøre porøsitetsmålinger av en grunnformasjon uten å anvende eller bruke en radioaktiv kilde. Spesielt er foreliggende oppfinnelse rettet mot akustiske målinger som kalibreres med NMR-målinger og anvendes / brukes for å estimere porøsitet i en grunnformasjon over et område av litologier og i tilstedeværelse av gass i formasjonen.

[0007] En utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for å estimere en porøsitetsverdi for en grunnformasjon omfattende en første fastformig eller solid komponent, en andre fastformig eller solid komponent og en gass. Fremgangsmåten omfatter å: anvende eller bruke et akustisk verktøy for å gjøre en måling som antyder eller indikerer en porøsitet for grunnformasjonen i et intervall som omfatter eller inneholder (i) en gass, (ii) den første fastformige komponenten og (iii) den andre fastformige komponenten; og anvende eller bruke en prosessor for å: estimere porøsitets-verdien for intervallet ved bruk eller hjelp av målingen gjort av det akustiske verktøyet, en fraksjonsverdi av den andre komponenten og minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk resonans-(NMR)-verktøy i et annet intervall som ikke inneholder en gass.

[0008] En annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter et apparat innrettet for å estimere en porøsitetsverdi for en grunnformasjon omfattende en første fastformig eller solid komponent, en andre fastformig eller solid komponent og en gass. Apparatet innbefatter: et akustisk verktøy innrettet for å gjøre en måling som antyder eller indikerer en porøsitet for grunnformasjonen i et intervall som omfatter eller inneholder: (i) en gass, (ii) den første fastformige komponenten og (iii) den andre fastformige komponenten; og en prosessor innrettet for å: estimere en verdi for porøsi-teten i intervallet ved bruk eller hjelp av målingen gjort av det akustiske verktøyet, en fraksjonsverdi av den andre komponenten og minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk resonans-(NMR)-verktøy i et annet intervall som ikke inneholder en gass.

[0009] En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et håndgripelig datamaskinlesbart mediumprodukt med lagrede instruksjoner som når de leses av en prosessor, bevirker prosessoren til å utføre en fremgangsmåte. Fremgangsmåten omfatter å: estimere en porøsitetsverdi for en formasjon, med bruk av en måling gjort av et akustisk verktøy i et borehull i et intervall som omfatter eller inneholder en første fastformig eller solid komponent, en andre fastformig eller solid komponent og en gass; en fraksjonsverdi av den andre komponenten; og minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk resonans-(NMR)-verktøy i et annet intervall som ikke inneholder en gass.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Foreliggende oppfinnelse vil best forstås ved å henvise til de følgende figurene, hvor like henvisningstall henviser til like elementer, og hvor: Figur 1 diagrammatisk viser et NMR-måleverktøy i et borehull i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser et plott av Atmamot GR i de vannførende sonene; Figur 3 viser et flytdiagram av en utførelsesform av en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse; Figur 4 viser et flytdiagram av en annen utførelsesform av en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse; Figur 5 viser et forenklet flytdiagram av en fremgangsmåte for en ren formasjon ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og Figur 6 viser et forenklet flytdiagram av en fremgangsmåte for bruk av skjær-bølger ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0011] Figur 1 viser et borehull 10 boret på en vanlig måte inn i en geologisk under-grunnsformasjon 12 som skal undersøkes med henblikk på potensielle hydrokarbon-produserende reservoarer. Et NMR-måleverktøy 14 har blitt senket inn i borehullet 10 ved bruk eller hjelp av en kabel 16 og passende overflateutstyr (representert diagrammatisk av en trommel 18), og blir løftet oppover gjennom formasjonen 12, som omfatter et flertall lag 12a til 12g av forskjellig sammensetning, for å logge ett eller flere av formasjonens egenskaper eller trekk. NMR-måleverktøyet kan være forsynt med buefjærer 22 for å holde verktøyet i en eksentrisk posisjon inne i borehullet med den ene siden av verktøyet nær ved borehullsveggen. Permanentmagnetene 23 tilveiebringer et statisk magnetfelt. Signaler generert av verktøyet 14 blir sendt til overflaten gjennom kabelen 16 og fra kabelen 16 via en annen linje 19 til passende overflateutstyr 20 for prosessering, registrering, fremvisning og/eller for overføring til et annet sted for prosessering, registrering og/eller fremvisning. Alternativt kan prosessoren befinne seg på et passende sted (ikke vist) nedihulls, f.eks. i loggeverktøyet 14. Det skal bemerkes at bruk av et vaier(linje)- eller kabel-ført NMR-verktøy kun er for illustrasjonsformål, og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan realiseres ved bruk av et loggeverktøy fraktet på en bunnhullsenhet av et borerør.

[0012] I fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes eller brukes to modeller. Den ene er en modell som relaterer akustiske målinger til formasjons-porøsitet, og den andre er en modell som relaterer NMR-målinger til en estimert formasjonsporøsitet. NMR-modellen vil bli beskrevet først.

[0013] Totalporøsiteten cpt.NMRfrembragt av et eksempel på NMR-måleverktøy er gitt ved relasjonen:

hvor cp er formasjonsporøsiteten, Swer vannmetningen, lHwog lHg er hydrogen-indeksen henholdsvis til vann og gass, T|Wog Tig er den longitudinale relaksasjonstiden henholdsvis til vann og gass og twer ventetiden for NMR-pulsene. I gassførende

formasjoner som blir logget med for kort ventetid vil den lave Hi-indeksen til gassen gjøre at cpt,NMxer lavere enn formasjonens sanne totalporøsitet. NMR-målingen gjort i en gassfri formasjon kan omtales som en "første måling" gjort i et første intervall.

[0014] Foreliggende oppfinnelse vil bli illustrert med bruk av RHG-(Raymer-Hunt-Gardner)-tidstransformasjonen, som primært er utviklet for rene formasjoner. RHG-transformasjonen for en trykkbølge kan skrives som:

hvorAtp er den målte inverse hastigheten, eller sakkingen, til trykkbølger, AtPimaer sakkingen til trykkbølger i den tørre matrisen og C er en tilpasningsparameter. Vi bemerker at C har lav følsomhet for fluidtype, og er nokså stabil og kan ofte behandles som en konstant. Etter hvert som porøsiteten øker blir imidlertid likn. (2) mer følsom for fluidtype.

[0015] RHG-likningen for skjærbølger kan skrives som:

hvor cp er formasjonens totalporøsitet, Atser den målte sakkingen til S-bølger i formasjonen og Ats.maer sakkingen til S-bølger i den tørre matrisen. Denne likningen forut-setter at S-bølgemodulusen ikke avhenger av porefluidet.

[0016] I RHG-metoden, dersom formasjonen er ren sandstein, kalkstein, eller dolomittstein, er Atmaet konstant tall, som kan finnes i litteraturen. Formasjonen omfatter eller inneholder således en første komponent (matrisen) som kan være av kvarts, kalsiumkarbonat eller magnesium/kalsiumkarbonat.

[0017] Dersom formasjonen av interesse inneholder skifer, kan Atmavariere med skife-rens type, fordeling og prosentandel. Dette gjør Atmaveldig uforutsigbar for reservoarer med sammensatt litologi. En grunnleggende antagelse som er gjort i fremgangsmåten som beskrives i denne oppfinnelsen er at det innenfor et bestemt dybdeintervall er god ensartethet i Atmamed hensyn til skifertype og -fordeling. Atmavarierer da bare med prosentandelen skifer, og tilpasningsparameteren C i RHG-transformasjon betraktes som konstant.

[0018] Under slike antagelser blir NMR-logger anvendt for kalibrering i de væske-førende sonene for å tjene to hovedformål.

1. Kalibrere tilpasningsparameteren i RHG-transformasjonen.

2. Trekke ut korrelasjonen mellom Atmaog skiferinnholdsfraksjonen.

[0019] Skifervolumfraksjonen (FSV - Fractional Shale Volume) kan bli estimert med én eller flere brønnmålingsteknikker, f.eks. en GR-(Gamma Ray)-logg, en spektral GR-logg, en KTh-(Kalium-Thorium)-logg, en CBW-(Clay Bound Water)-logg eller en akustisk logg som måler trykkbølgehastighet (Vp) og skjærbølgehastighet (Vs), eller forholdet mellom disse hastighetene (Vp / Vs). CBW-loggen frembringes ved bruk eller hjelp av et NMR-verktøy i det skiferholdige intervallet.

[0020] I GR-metoden har den naturlige GR-loggen, som hovedsakelig påvirkes av kalium, uran og thorium, vært i utstrakt bruk som skiferindikator. Kaliumspekterloggen av GR-responsen antyder eller indikerer leirmineraler. For tungolje eller Kerogen-rik skifer kan uranet forefinnes i hydrokarbonet eller biomassen heller enn i skifer-matrisen. Spektrale GR-logger, som bestemmer K, Th og U hver for seg, kan derfor bli anvendt som skiferindikatorer og for å kvantifisere skifervolum. Selv om, i alminnelighet, korrelasjonen mellom GR-respons og skiferinnholdsfraksjon er komplisert og kan være påvirket av mange faktorer, er en mye brukt forenklet lineær korrelasjonsmodell en god nok tilnærming for å tolke skifervolumfraksjon (FSV) for mange underjordiske bergartsformasjoner:

hvor GR er gammastråleavlesningen ved hvert dyp, GRminer laveste GR-avlesning i intervallet, ofte svarende til leirefri sand (dvs. ren sand) og GRmaxer GR-avlesningen fra skifer. Merk at den totale GR i likn. (7) kan være den totale GR, eller én eller flere av de spektrale GR-komponentene.

[0021] I CBW-metoden representerer volumet av leirbundet vann (CBW) porøsiteten i leir- eller skiferinnhold i en formasjonsbergart. Fra NMR-logger kan både porøsitets-

fraksjonen fra CBW (cpcBw) og totalporøsiteten ((Pt,nmr) bestemmes.

kan bli anvendt for å identifisere skiferinnholdsfraksjonen i en bergartsformasjon. Dersom det ikke forefinnes skiferinnhold, er og dersom det er i en ren skifersone, er

cpcBwblir vanligvis bestemt ved integrasjon av NMR-signalet svarende til

relaksasjonstiden mindre enn eller lik en forbestemt cutoff-verdi for leirbundet vann: T2^ T2cutoff(CBW) ■ Ved bruk av slike kriterier i karbonatformasjoner må det imidlertid utvises stor forsiktighet, siden mikroporøsiteten har tilsvarende NMR-relaksasjonstids-signatur som den til leirbundet vann.

[0022] Når det gjelder forholdet Vp / Vs, varierer Vp/Vs med formasjonens litologi og har vært brukt som indikator for litologi basert på "Picketts kryssplott". Basert på den tilgjengelige litteraturen anvendes / brukes ofte et Vp/Vs-forhold på 1,9 for kalkstein, 1,8 for dolomittstein og i området fra 1,6 til 1,8 for ren sandstein. Skiferinnholdet er også kjent for å øke Vp/Vs-forholdet sammenliknet med verdien i en ren formasjon. Basert på Biot-Gassmann-teorien kan Vp / Vs-forholdet påvirkes av porøsitet, fluidtype, litologi etc. Når porøsiteten er mindre enn 25 pu, blir porerom-modulusen, Kp, relativt sett veldig liten og kan sees bort i fra, noe som gjør forholdet Vp / Vsuavhengig av porøsitet og fluid. Forholdet Vp / Vskan derfor betraktes som en god skiferinnholdsindikator når porøsiteten er mindre enn 25 pu. Det kan bli anvendt i både sandstein og karbonater. Nærmere detaljer ved den beslektede akustiske teorien er gitt nedenfor i tillegget.

[0023] Den primære akustiske porøsitetsmodellen som anvendes eller brukes i denne fremgangsmåten er RHG-transformasjonen; foreliggende oppfinnelse omfatter prosesser som anvender eller bruker data for P-bølger (trykkbølger) og data for S-bølger (skjærbølger).

Tolkning av P-bølger:

[0024] P-bølgetolkning er den primære metoden (sammenliknet med S-bølgetolkning) og kan bli anvendt for formasjoner med porøsitet mindre enn 25 pu. Den omfatter eller inneholder en fremgangsmåte og en prosess for å bestemme den konstante tilpasningsparameteren C og sakkingen i matrisen. Sakkingen i matrisen varierer med skiferinnholdet for ethvert gitt jorddyp. Prosessen kan oppsummeres i følgende tre trinn:

A. Kalibrer tilpasningsparameteren C:

[0025] Et rent (dvs. skiferfritt) væskeførende sandloggingsintervall blir anvendt i dette trinnet. Med et "rent væskeførende intervall" menes en væskeførende sone med lavt skiferinnhold. I det rene væskeførende intervallet er den NMR-baserte totalporøsiteten cPt.nmrupåvirket av usikkerheten i metningsbestemmelsen eller Hl, og dens porøsitets-verdi blir derfor anvendt som den sanne porøsiteten ved det aktuelle dypet og således anvendt for å kalibrere konstanten i den akustiske porøsitetslikningen, som kan skrives som:

Som angitt over omfatter det rene væskeførende intervallet en matrise av kvarts, kalsiumkarbonat eller magnesium/kalsiumkarbonat.

[0026] Det bemerkes at Hl for noen væskefasefluider i formasjonen, så som vann med høy saltholdighet, kan være noe lavere enn 1. Korrigering av Hl for disse fluidene er i alminnelighet kjent for å være trivielt og forventes ikke å introdusere nevneverdige feil selv om fluidmetningen ikke er veldig nøyaktig. Både Atma,ciean(siden det er i den rene matrisen, så er Atma,ciean= Atp,ma) og C i RHG er konstante verdier, som blir bestemt samtidig ved tilpasning av RHG-transformasjonen i likn. (2).

[0027] I denne beskrivelsen forutsettes tilpasningsparameteren C å være den samme for ren og skiferholdig sand, basert på den antagelse at leirinnhold ikke i betydelig grad vil endre kornstrukturen. Ren sand omfatter primært kvarts. Antagelsen om en kornstøttet struktur er gyldig dersom leiren er autigen leire, som bare befinner seg i porene eller på overflaten av korn. En slik autigen leire har liten innvirkning på de akustiske egenskapene i den kornstøttede strukturen. Autigen leire er vanligvis begrenset til mindre enn 40% av totalt volum. Leiren utgjør den andre komponenten av formasjonen.

B. Kalibrer AtD ma ved hvert dyp i sonen av interesse

[0028] Det andre trinnet er å beregne Atp,mafor hvert dyp i sonen av interesse (gass-førende sone) ved å avlede korrelasjonen mellom Atp,maog skiferfraksjonen. Estime-ringen av FSV kan gjøres ved bruk eller hjelp av GR, CBW eller Vp / Vs-forholdet, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse, avhengig av den aktuelle formasjonslitolo-gien, det generelle porøsitetsintervallet og datakvaliteten. Kriteriene for å velge rett

kandidat er beskrevet i avsnittet: "Skifervolumfraksjonen". Her vil den valgte kandida-

ten bli angitt som "x". Dersom vi for eksempel velger CBW, så er "x" lik

Der som GR blir anvendt, kan "x" bli estimert fra likn. (7) eller fra en K-logg. Dersom Vp/Vsblir anvendt, er "x" lik Vp/Vs-forholdet.

[0029] For å kalibrere Atp,mafor en skiferholdig sandformasjon er væskeførende soner med et visst skiferinnhold nødvendig. Dette kan være enten et intervall som inneholder skifer (Vshaie<<>1) et rent skiferintervall (Vshaie—► 1 ). Det finnes ingen alternative metoder for å kalibrere Atp,maavhengig av om VShaie< 1 eller VShaie—► 1 blir anvendt for kalibrering.

[0030] I en utførelsesform av oppfinnelsen blir korrelasjonen mellom Atp,maog "x" i den rene og skiferholdige sonen avbildet. Sakkingen til matrisen i disse sonene kan bli avledet fra Raymer-Hunt-Gardner ved å anvende / bruke C kalibrert fra den rene væskeførende sonen:

Polynomfunksjoner kan bli anvendt for å gi en god tilpasning til datatrenden, som noen ganger kan være en enkel førsteordens lineær funksjon. Til slutt kan Atp,mai gassonen bli beregnet ved å anvende / bruke "x" ved hvert dyp i tilpasningsfunksjonen. Det skal bemerkes at notasjonen her skiller mellom AtPimaiCiean for en ren, tørr matrise og Atp,ma,shaiefor en skiferformasjon.

[0031] Et eksempel på bruk av GR som skiferindikator kan bli anvendt for å illustrere kalibreringsprosessen. Figur 2 viser et plott av Atmamot GR i de vannførende sonene, hvor Atmaer beregnet ved anvendelse eller bruk av tilpasningsparameteren C forhåndskalibrert i en ren vannførende sone i det første trinnet i kalibreringen. I dette tilfellet anvendte vi den lineære korrelasjonen:

[0032] Alternativt kan en formasjonsspesifikk korrelasjon bli anvendt dersom det forefinnes nok historiske logg- eller kjernedata for en tilnærmet lik grunnformasjon. I gass-sonen, antatt at Atmaog GR har samme korrelasjon som vist i likn. (9), kan Atmai den gassførende sonen så bli beregnet for hvert dyp. Et eksempel er illustrert i figur 2.

[0033] Kalibrering av Atp,mafra en nærliggende skifersone.

I den tidsmidlede Wyllie-likningen kan målt trykkbølgesakking uttrykkes som:

hvor Atma,shaieog Atfier sakkingen i skifer og fluid for å kalibrere skifersakkingen Atp,ma,shaie- Sakkingen i bergartsmatrisen er et vektet gjennomsnitt av sakkingen i den rene matrisen og sakkingen i skiferen, som vist i likn. (11) hvor Vshaieer FSV, som kan bli beregnet fra "x" svarende til dypet til den gassførende sonen. En lineær korrelasjon mellom Vshaieog "x" blir anvendt i fremgangsmåten her, selv om en annen korrelasjon også kunne blitt anvendt. Dersom for eksempel GR blir anvendt som "x", anvendes / brukes likn. (7) for å beregne VShaie-C. Beregning av den NMR- kalibrerte akustiske porøsiteten i sonen av interesse

[0034] I det tredje trinnet er parametrene C og Atp,mai den gassførende sonen kjente. Ved innsetting av disse i RHG-transformasjonen (likn. (2)) kan porøsiteten i den gassførende sonen bestemmes.

Tolkning av S-bølger

[0035] Denne metoden kan bli anvendt for formasjoner med porøsitet over 25pu eller når P-bølgetolkning ikke er tilgjengelig. På en måte tilsvarende som den trykkbølge-baserte porøsitetstolkningen, krever den skjærbølgebaserte tolkningen også beregning av sakkingskurven for den tørre matrisen i det gassførende intervallet og videre beregning av porøsiteten. Siden RHG-likningen for S-bølger kun inneholder én parameter, Ats,ma, droppes det første trinnet i P-bølgetolkningen for å kalibrere C. Prosessen ved skjærbølgetolkning er tilsvarende som prosessen ved trykkbølge-tolkning, og er skissert nedenfor.

1. Beregn Ats,maved hvert dyp i sonen av interesse

[0036] Én eller noen få nærliggende vannførende intervaller blir valgt for kalibrering. I kalibreringsintervallet/-intervallene kan Ats,mabli beregnet fra likn. (12): hvor NMR-basert totalporøsitet blir anvendt som referanseporøsitet i det vannførende intervallet. En korrelasjon mellom Ats,maog kurven "x" så bli etablert, og ved å anvende eller bruke den samme korrelasjonen inn i det gassførende intervallet kan en beregne Ats,mai det gassførende intervallet. Kalibreringsintervaller kan bli valgt for S-bølge-tolkning uten rene sandintervaller. I motsetning til ved P-bølgetolkning trenger ikke parameteren C bli utført i S-bølgetolkning.

2. Beregn den NMR-kalibrerte akustiske porøsiteten i sonen av interesse

[0037] Etter at Ats.mai det gassførende intervallet er beregnet, kan porøsiteten i det gassførende intervallet bli bestemt ved å anvende eller bruke AU.mapå RHG-transformasjonen (likn. (12)). Prosessen med å beregne NMR-kalibrert akustisk porøsitet oppsummeres av de følgende flytdiagrammer.

[0038] I utførelsesformen vist i flytdiagrammet i figur 3 blir konstanten C og sakkingen Atp.mai den rene vannsonen bestemt ved 301. Atp,mai den leirholdige vannsonen kan bli bestemt ved 303. I utførelsesformen i figur 3 gjøres dette ved å etablere korrelasjonen mellom Atp,maog "x" 305 ved anvendelse eller bruk av FSV-fraksjonen. Tilpasningsfunksjonen funnet i 305 kan bli anvendt for å beregne Atp,mai den gass-førende sonen i 307. Den akustiske porøsiteten kan bli beregnet ved bruk eller hjelp av den kalibrerte C og Atp,mai 309.

[0039] Utførelsesformen vist i figur 4 har mange trinn felles med flytdiagrammet i figur 3. Trinn 401 kan være det samme som trinn 301. Ved anvendelse for eksempel av den tidsmidlede Wylie-likningen finnes Atp,ma,Shaiefra Atp,ma,Shaieog Atfli 403. FSV "x" kan bli beregnet for den gassførende sonen i 405. Ved anvendelse av likn. (11) kan Atp,mabli beregnet i 407, og den akustiske porøsiteten kan bli beregnet i 409. I denne utførel-sesformen blir trinn 403 utført med bruk av Atp,ma,Shaiefra en nærliggende skifersone. Den estimerte FSV-fraksjonen kan være følsom for verdien til GRminog GRmaxi likn. (7). I en utførelsesform blir derfor gjennomsnittsverdien til GRmm i en ren formasjon anvendt og gjennomsnittsverdien til GRmaxi en skifersone blir anvendt.

[0040] Figur 5 viser en utførelsesform av oppfinnelsen for bruk med rene formasjoner. Trinn 501 er det samme som trinnene 301 og 401 og trinn 503 er det samme som trinnene 309 og 409.

[0041] Figur 6 viser et flytdiagram av en utførelsesform av oppfinnelsen som anvender eller bruker skjærhastighetsmålinger. En skjærhastighetslogg blir innhentet i 601. Dette kan gjøres ved bruk eller hjelp av hvilke som helst av passende kjente anordninger for dette formålet, for eksempel anordningen omtalt i US-patentet 4,606,014 til Winbow. Verdien til Ats.mai vannintervallet blir beregnet i 603. En korrelasjon blir etablert mellom Ats.maog den valgte kurven. Verdien til Ats.mai det gass-førende intervallet blir estimert i 607 ved anvendelse eller bruk avav den etablerte korrelasjonen fra 605. Den estimerte verdien til Ats,mai det gassførende intervallet kan bli anvendt for å beregne porøsiteten cp i 609.

[0042] Som vist i figurene 3, 4, og 6, som illustrerer tre fremgangsmåter, blir en måling gjort av et akustisk verktøy som antyder eller indikerer formasjonens porøsitet. Denne målingen blir gjort i et intervall som omfatter en første fastformig eller solid komponent og som også omfatter eller inneholder en andre fastformig eller solid komponent og/eller en gass. Porøsiteten blir så estimert ved bruk eller hjelp av den akustiske målingen, en fraksjonsverdi av leirskifer (den andre fastformige komponenten) og resultatene av kalibrering av en måling gjort av det akustiske verktøyet i et annet intervall som ikke inneholder gass. Avhengig av om den akustiske målingen er av en trykk-bølge eller en skjærbølge kan kalibreringen karakteriseres av én eller to parametere.

[0043] I en utførelsesform av oppfinnelsen kan resultatene av kalibreringen bli lagret i en tabell og et tabelloppslag kan bli anvendt for å estimere formasjonsporøsiteten ved bruk av den akustiske målingen og skifervolumfraksjonen.

[0044] Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er beskrevet over i forbin-delse med et vaier(linje)- eller kabel-ført NMR-loggeverktøy. Fremgangsmåten kan også bli anvendt med loggeverktøy som fraktes på kveilrør i nær horisontale borehull. Fremgangsmåten kan også bli anvendt med NMR-følere som fraktes på et borerør, så som en borestreng eller et kveilrør for måling-under-boring-(MWD)-anvendelser. Som er vanlig praksis ved brønnlogging blir resultatene av prosesseringen registrert på et passende medium. Implisitt i behandlingen av dataene er bruk av et data-program realisert på et passende maskinlesbart medium som setter prosessoren i stand til å utøve styringen og prosesseringen. Det maskinlesbare mediet kan omfatte ROM, EPROM, EAROM, flashminner og optiske platelagre eller disker. Disse er alle eksempler på ikke-volatile datamaskinlesbare medier.

Tillegg

[0045] Når en akustisk bølge forplanter seg gjennom formasjonsbergarter, vil bølge-hastighetsforholdet Vp/ Vsvariere med litologien i formasjonen, og har vært brukt som indikator for litologi basert på "Picketfs kryssplott". Basert på den tilgjengelige litteraturen er forholdet Vp/ Vs1,9 for karbonat, 1,8 for dolomittstein og i området fra 1,6 til 1,8 for ren sandstein. Ved bruk av kornkontaktteorien til Murphy m.fl. foreslått i 1982 er det beregnede Vp/Vs-forholdet 1,5 for sandstein, en verdi som også har blitt støttet av eksperimentelle data for sandstein over et bredt spekter av porøsiteten Castagna m.fl. og Han m.fl. observerte at leirinnhold reduserer hastigheten til den akustiske bølgen, og foreslo lineære empiriske korrelasjoner mellom bølgehastighetsforholdet og FSV.

[0046] I Biot-Gassmann-teori er den akustiske bølgehastigheten for et isotropt, ikke-porøst medium relatert til ramme-elastisitetsmodulene (frame moduli) for formasjonen. Hastigheten til en trykkbølge i et porøst medium kan skrives som:

og hastigheten til en skjærbølge i et porøst medium er

pys2=M

hvor K er definert som porerom-elastisitetsmodul, u er ramme-skjærelastisitets-modulen og Kb er ramme-bulkelastisitetsmodulen.

[0047] Forholdet Vp / Vser da:

hvor er porerom-elastisitetsmodulen, hvor Km og Kfhenoldsvis er bulkelastisitetsmodulene for matrisemateriale og fluid, cp er porøsitet og a er Biot-koeffisienten. Ved lave porøsiteter, eller i tørr sand, vil

[0048] Det finnes mange teoretiske og empiriske modeller for verdiene Kb og N. Murphy m. fl. foreslo kornkontaktmodellen,

hvor kn, kter den normale og tangentiale kornkontaktstivheten. Murphy m.fl. rapporterte fra laboratorieresultater at forholdet for ren sandstein (overvekstdominert) er en konstant verdi 0,9 uavhengig av porøsitet, som danner en nedre grense for forholdet og hevdet at forholdet mellom rammemodulene

øker ikkelineært med leirinnholdet, og går mot 2,0 i skifer.

Imidlertid finnes det ingen litteratur som foreslår en korrelasjon mellom leirinnhold og forholdet mellom ramme-elastisitetsmodulene for videre kobling til hastighetsforhold. Kun empiriske modeller har vært rapportert, så som Castagna og Han's lineære korrelasjoner mellom Vp / Vs-forholdet og FSV.

[0049] Mens beskrivelsen over er rettet mot de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner sees av fagmannen. Det er meningen at alle variasjoner innenfor rammen og idéen til de vedføyde kravene skal omfattes av beskrivelsen over.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for å estimere en porøsitetsverdi for en grunnformasjon omfattende en første fastformig komponent, en andre fastformig komponent og en gass, fremgangsmåten omfattende trinnene med å: anvende et akustisk verktøy for å gjøre en måling som indikerer en porøsitet for grunnformasjonen i et intervall som omfatter: (i) gassen, (ii) den første fastformige komponenten og (iii) den andre fastformige komponenten; og anvende minst én prosessor for å estimere porøsitetsverdien for intervallet ved anvendelse av: (i) målingen gjort av det akustiske verktøyet, (ii) en fraksjonsverdi av den andre komponenten og (iii) minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk-resonans- (NMR-) verktøy i et annet intervall som ikke inneholder gassen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der trinnet med å anvende den minst ene prosessoren omfatter trinnene med å: estimere en porøsitetsverdi for det andre intervallet ved bruk eller hjelp av målingen gjort av NMR-verktøyet; estimere den minst ene parameteren som relaterer en målt akustisk sakking i det andre intervallet til den estimerte porøsiteten i det andre intervallet; og anvende den estimerte minst ene parameteren, målingen gjort av det akustiske verktøyet og fraksjonsverdien av den andre komponenten i intervallet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der målingen velges fra gruppen bestående av: (i) en trykkbølgesakking og (ii) en skjærbølgesakking.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den første fastformige komponenten videre omfatter kvarts eller karbonat, og den andre fastformige komponenten videre omfatter en leire.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, der leiren videre omfatter en autigen leire.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, videre omfattende anvendelse av det akustiske verktøyet i det andre intervallet for å frembringe den målte akustiske sakkingen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der den minst ene parameteren videre omfatter minst én av: (i) en sakking av en trykkbølgehastighet i en matrise, (ii) en sakking av en skjærbølgehastighet i en matrise og (iii) en kalibreringsfaktor.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 2, videre omfattende trinnet med å frembringe fraksjonsverdien av den andre komponenten ved anvendelse av minst én av: (i) en måling gjort av et naturlig gammastråleverktøy, (ii) et estimat av leirbundet vann (CBW) ved anvendelse av en måling gjort av NMR-verktøyet i det andre intervallet og (iii) et estimat av et forhold mellom en trykkbølgehastighet i det andre intervallet og en skjærbølgehastighet i det andre intervallet.

9. Apparat innrettet for estimering av en porøsitetsverdi for en grunnformasjon omfattende en første fastformig komponent, en andre fastformig komponent og en gass, apparatet omfattende: et akustisk verktøy innrettet for å gjøre en måling som antyder eller indikerer en porøsitet for grunnformasjonen i et intervall som omfatter: (i) gassen, (ii) den første fastformige komponenten og (iii) den andre fastformige komponenten; og minst én prosessor innrettet for å: estimere en porøsitetsverdi for intervallet ved bruk eller hjelp av målingen gjort av det akustiske verktøyet, en fraksjonsverdi av den andre komponenten og minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk-resonans- (NMR-) verktøy i et annet intervall som ikke inneholder gassen.

10. Apparat ifølge krav 9, der den minst ene prosessoren er innrettet for estimering av porøsitetsverdien for intervallet ved videre å: estimere en porøsitetsverdi for det andre intervallet ved bruk eller hjelp av målingen gjort av NMR-verktøyet; estimere den minst ene parameteren som relaterer en målt akustisk sakking i det andre intervallet til den estimerte porøsiteten i det andre intervallet; og anvende den estimerte minst ene parameteren, målingen gjort av det akustiske verktøyet og fraksjonsverdien av den andre komponenten i intervallet.

11. Apparat ifølge krav 9, der målingen er valgt fra: (i) en trykkbølgesakking og (ii) en skjærbølgesakking.

12. Apparat ifølge krav 9, der den første fastformige komponenten videre omfatter én av: (i) kvarts og (ii) karbonat, og den andre fastformige komponenten videre omfatter en leire.

13. Apparat ifølge krav 12, der leiren videre omfatter en autigen leire.

14. Apparat ifølge krav 9, der det akustiske verktøyet videre er innrettet for å gjøre en måling i det andre intervallet for å tilveiebringe den målte akustiske sakkingen.

15. Apparat ifølge krav 9, der den minst ene parameteren estimert av prosessoren videre omfatter minst én av: (i) en sakking av en trykkbølgehastighet i en matrise, (ii) en sakking av en skjærbølgehastighet i en matrise og (iii) en kalibreringsfaktor.

16. Apparat ifølge krav 9, der prosessoren videre er innrettet for å frembringe fraksjonsverdien av den andre komponenten ved anvendelse av minst én av: (i) en måling gjort av et naturlig gammastråleverktøy, (ii) et estimat av leirbundet vann (CBW) ved anvendelse av en måling gjort av NMR-verktøyet i det andre intervallet, og (iii) et estimat av et forhold mellom en trykkbølgehastighet i det andre intervallet og en skjærbølgehastighet i det andre intervallet.

17. Apparat ifølge krav 9, videre omfattende en føringsanordning innrettet for å frakte NMR-verktøyet inn i borehullet, derføringsanordningen er valgt fra: (i) en kabel eller vaier og (ii) en bunnhullsenhet på et borerør.

18. Ikke-volatilt datamaskinlesbart medieprodukt med lagrede instruksjoner som når de leses av minst én prosessor, bevirker den minst ene prosessoren til å utføre en fremgangsmåte, fremgangsmåten omfattende trinnene med å: estimere en porøsitetsverdi for en grunnformasjon, ved anvendelse av: en måling gjort av et akustisk verktøy i et borehull som gjennomskjærer eller penetrerer grunnformasjonen i et intervall som omfatter en første fastformig komponent, en andre fastformig komponent og en gass; en fraksjonsverdi av den andre komponenten; og minst én parameter som relaterer en ytterligere måling gjort av det akustiske verktøyet til en måling av et kjernemagnetisk-resonans- (NMR-) verktøy i et annet intervall som ikke inneholder gassen.

19. Ikke-volatilt datamaskinlesbart medieprodukt ifølge krav 18, videre omfattende minst én av: (i) et ROM, (i) et EPROM, (iii) et EAROM, (iv) etflashminne og (v) en optisk disk eller platelager.