BR0116453B1 - APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING THE SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL - Google Patents

APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING THE SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL Download PDF

Info

Publication number
BR0116453B1
BR0116453B1 BRPI0116453-8A BR0116453A BR0116453B1 BR 0116453 B1 BR0116453 B1 BR 0116453B1 BR 0116453 A BR0116453 A BR 0116453A BR 0116453 B1 BR0116453 B1 BR 0116453B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
tool
parameter
models
model
contrasts
Prior art date
Application number
BRPI0116453-8A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR0116453A (en
Inventor
Luis E San Martin
Robert W Strickland
Martin T Hagan
Dingding Chen
Gulamabbas A Merchant
Original Assignee
Halliburton Energy Serv Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Serv Inc filed Critical Halliburton Energy Serv Inc
Publication of BR0116453A publication Critical patent/BR0116453A/en
Publication of BR0116453B1 publication Critical patent/BR0116453B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/26Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
    • G01V3/28Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device using induction coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/48Processing data
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B2200/00Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
    • E21B2200/22Fuzzy logic, artificial intelligence, neural networks or the like

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

“APARELHO E MÉTODO PARA CONVERTER OS SINAIS DE SAÍDA DE UMA FERRAMENTA DE REGISTRO” Prioridade Este pedido reivindica o benefício de Pedido Provisório US N° 60/256.679, depositado em 19 de dezembro de 2000; e Pedido Provisório US N° 60/299.002, depositado em 18 de junho de 2001. 1. Campo da Invenção Esta invenção relaciona-se a registro de poço, e mais particularmente a uma rede neural treinada para processar sinais de uma ferramenta de registro em uma representação de parâmetros de formação. 2. Fundamento da Invenção Operações modernas de perfuração e produção de petróleo exigem uma grande quantidade de informação relativa a parâmetros e condições furo abaixo. Tal informação tipicamente inclui características das formações de terra atravessadas pela cavidade de poço, além de dados relativos ao tamanho e configuração da própria cavidade de poço. Registro de poço de petróleo foi conhecido na indústria por muitos anos como uma técnica para prover informação a um profissional de avaliação de formação ou perfurador relativa à formação de terra particular sendo perfurada. A coleta de informação relativa às condições furo abaixo, que geralmente é referida como "registro", pode ser executada por vários métodos. Estes métodos incluem medição enquanto perfurando, MWD, e registro enquanto perfurando, LWD, em que uma ferramenta de registro é levada em uma cadeia de broca durante o processo de perfuração. Os métodos também incluem registro de linha de fios.“APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL” Priority This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 256,679, filed December 19, 2000; and Provisional Application No. 60 / 299,002, filed June 18, 2001. 1. Field of the Invention This invention relates to well logging, and more particularly to a neural network trained to process signals from a logging tool in a representation of training parameters. 2. Background of the Invention Modern oil drilling and production operations require a great deal of information regarding the parameters and conditions below. Such information typically includes characteristics of the well cavity-traversed earth formations, as well as data regarding the size and configuration of the well cavity itself. Oil well registration has been known in the industry for many years as a technique for providing information to a formation appraiser or driller regarding the particular formation of land being drilled. Gathering information regarding the conditions below, which is often referred to as "logging", can be performed by various methods. These methods include measurement while drilling, MWD, and logging while drilling, LWD, in which a logging tool is carried on a drill chain during the drilling process. The methods also include wire line registration.

Em registro de linha de fios de poço de petróleo convencional, uma sonda é abaixada no furo de sondagem depois que um pouco ou todo do poço foi perfurado, e é usada para determinar certas características das formações atravessadas pela cavidade de poço. A sonda pode incluir um ou mais sensores para medir parâmetros furo abaixo e tipicamente é construída como um cilindro hermeticamente lacrado para alojar os sensores, que se penduram na ponta de um cabo longo ou "linha de fios". O cabo ou linha de fios provê suporte mecânico à sonda e também provê conexões elétricas entre os sensores e instrumentação associada dentro da sonda, e equipamento elétrico localizado à superfície do poço. Normalmente, o cabo supre energia operacional à sonda e é usado como um condutor elétrico para transmitir sinais de informação da sonda à superfície. De acordo com técnicas convencionais, vários parâmetros das formações da terra são medidos e correlatados com a posição da sonda no furo de sondagem quando a sonda é puxada furo acima.In conventional oil well wire recording, a probe is lowered into the borehole after some or all of the well has been drilled, and is used to determine certain characteristics of the formations traversed by the well cavity. The probe may include one or more sensors to measure downhole parameters and is typically constructed as a hermetically sealed cylinder to house the sensors, which hang at the end of a long cable or "wire line". The cable or wire line provides mechanical support to the probe and also provides electrical connections between the sensors and associated instrumentation within the probe, and electrical equipment located at the well surface. Typically, the cable supplies operational energy to the probe and is used as an electrical conductor to transmit probe information signals to the surface. According to conventional techniques, various parameters of the earth formations are measured and correlated with the position of the probe in the drillhole when the probe is pulled up the hole.

Um mapa ou gráfico de um parâmetro de terra ou de um sinal de ferramenta de registro contra a posição ou profundidade no furo de sondagem é chamado um "registro". A profundidade pode ser a distância da superfície da terra à localização da ferramenta no furo de sondagem ou pode ser profundidade verdadeira, que é a mesma só para uma cavidade de poço reta perfeitamente vertical. O registro do sinal de ferramenta ou dados brutos freqüentemente não provêem uma representação clara do parâmetro de terra que o profissional de avaliação de formação ou perfurador precisa saber. O sinal de ferramenta deve normalmente ser processado para produzir um registro que mais claramente represente um parâmetro desejado. O registro é normalmente primeiro criado em forma digital por um computador e armazenado em memória de computador, em fita, disco, etc., e pode ser exibido em uma tela de computador ou impresso em forma de cópia física.A map or graph of a ground parameter or a log tool signal against the position or depth in the drillhole is called a "log". Depth can be the distance from the ground surface to the location of the tool in the borehole or it can be true depth, which is the same only for a perfectly vertical straight well cavity. Recording of the tool signal or raw data often does not provide a clear representation of the ground parameter that the training assessment or punching professional needs to know. The tool signal should normally be processed to produce a register that most clearly represents a desired parameter. The record is usually first digitally created by a computer and stored in computer memory, tape, disk, etc., and can be displayed on a computer screen or printed in hard copy.

Os sensores usados em um sonda de linha de fios normalmente incluem um dispositivo de fonte para transmitir energia para a formação, e um ou mais receptores para detectar a energia refletida da formação. Vários sensores foram usados para determinar características particulares da formação, incluindo sensores nucleares, sensores acústicos e sensores elétricos. Veja geralmente J. Lab, "A Practical Introduction to Borehole Geophysics" (Sociedade de Geofísicos de Exploração 1986); D.R. Skinner, "Introduction to Petroleum Production", Volume 1, em 54-63 (Gulf Publishing Co. 1981).Sensors used in a wire line probe typically include a source device for transmitting energy to the formation, and one or more receivers for detecting reflected energy from the formation. Several sensors were used to determine particular features of the formation, including nuclear sensors, acoustic sensors, and electrical sensors. See generally J. Lab, "A Practical Introduction to Borehole Geophysics" (Society of Exploration Geophysicists 1986); D.R. Skinner, "Introduction to Petroleum Production", Volume 1, 54-63 (Gulf Publishing Co. 1981).

Para uma formação conter petróleo, e para a formação permitir o petróleo fluir por ela, a rocha incluindo a formação deve ter certas características físicas bem conhecidas. Uma característica é que a formação tenha uma certa faixa de resistividade mensurável (ou condutividade), que em muitos casos pode ser determinada induzindo um campo eletromagnético alternado na formação por um arranjo de bobina de transmissor. O campo eletromagnético induz correntes elétricas alternadas (ou de remoinho) na formação em caminhos que são substancialmente coaxiais com o transmissor. Estas correntes por sua vez criam um campo eletromagnético secundário no meio, induzindo uma tensão elétrica alternada na bobina de receptor. Se a corrente na bobina de transmissor for mantida constante, a intensidade de corrente parasita é geralmente proporcional à condutividade da formação. Conseqüentemente, a condutividade da formação determina a intensidade do campo eletromagnético secundário, e assim, a amplitude da tensão elétrica na bobina de receptor. Veja geralmente, James R. Jordan, e outros, "Well Logging II -Electric And Acoustic Logging", Série de Monografias de SPE, Volume 10, em 71-87 (1986).For a formation to contain oil, and for the formation to allow oil to flow through it, the rock including the formation must have certain well-known physical characteristics. A feature is that the formation has a certain measurable resistivity range (or conductivity), which in many cases can be determined by inducing an alternating electromagnetic field in the formation by a transmitter coil arrangement. The electromagnetic field induces alternating (or whirling) electric currents in formation on paths that are substantially coaxial with the transmitter. These currents in turn create a secondary electromagnetic field in the middle, inducing an alternating electrical voltage in the receiver coil. If the current in the transmitter coil is kept constant, the eddy current intensity is generally proportional to the conductivity of the formation. Consequently, the conductivity of the formation determines the intensity of the secondary electromagnetic field, and thus the amplitude of the electrical voltage in the receiver coil. See generally, James R. Jordan, et al., "Well Logging II-Electric And Acoustic Logging," SPE Monograph Series, Volume 10, 71-87 (1986).

Uma ferramenta de indução exemplar é mostrada no desenho da arte anterior da Figura 1, no qual um ou mais transmissores (T) e uma pluralidade de receptores (Ri) são mostrados em uma sonda de registro. Cada transmissor ou receptor pode ser um conjunto de bobinas, com ferramentas de indução de arranjo modernas tendo vários receptores, por exemplo Ri, R2, R3, e R4, de espaçamento de transmissor para receptor crescente para medir progressivamente mais fundo na formação.An exemplary induction tool is shown in the prior art drawing of Figure 1, in which one or more transmitters (T) and a plurality of receivers (Ri) are shown in a record probe. Each transmitter or receiver may be a set of coils, with modern arrangement induction tools having various receivers, for example Ri, R2, R3, and R4, of increasing transmitter to receiver spacing to progressively measure deeper into the formation.

Em uma ferramenta de indução convencional tal como aquela mostrada na Figura 1, as bobinas são enroladas coaxialmente ao redor de um mandril cilíndrico. Ambas bobinas de transmissor e bobinas de receptor são em forma de solenóide, e são enroladas coaxiais com o mandril. Tais bobinas portanto estariam alinhadas com o eixo principal da ferramenta de registro, que é normalmente também o eixo central do furo de sondagem e é normalmente referido como o eixo z. Quer dizer, os momentos magnéticos das bobinas estão alinhados com o eixo do mandril no qual elas são enroladas. O número, posição e número de espiras das bobinas são arranjados para anular o sinal em um vácuo devido à indutância mútua de transmissores e receptores.In a conventional induction tool such as that shown in Figure 1, the coils are coaxially wrapped around a cylindrical mandrel. Both transmitter coils and receiver coils are solenoid shaped, and are coiled coiled with the mandrel. Such coils would therefore be aligned with the main axis of the recording tool, which is usually also the central axis of the borehole and is commonly referred to as the z axis. That is, the magnetic moments of the coils are aligned with the spindle axis on which they are wound. The number, position and number of turns of the coils are arranged to nullify the signal in a vacuum due to the mutual inductance of transmitters and receivers.

Durante operação, um oscilador supre corrente alternada à bobina de transmissor ou bobinas, por esse meio induzindo corrente na bobina ou bobinas de receptor. A tensão elétrica da corrente induzida nas bobinas de receptor resulta da soma de todas as correntes parasitas induzidas nas formações circundantes pelas bobinas de transmissor. Eletrônica sensível à fase medi a tensão elétrica de receptor que está em fase com a corrente de transmissor dividida por magnitude da corrente de transmissor. Quando normalizado com o fator de escala correto, isto provê sinais que representam a condutividade aparente daquela parte da formação pela qual o sinal transmitido passou. O componente fora de fase ou de quadratura também pode ser útil por causa de sua sensibilidade a efeito pelicular, embora seja menos estável e seja adversamente afetado por contrastes na permeabilidade magnética.During operation, an oscillator supplies alternating current to the transmitter coil or coils, thereby inducing current in the coil or receiver coils. The induced current voltage in the receiver coils results from the sum of all induced eddy currents in the surrounding formations by the transmitter coils. Phase Sensitive Electronics measures the receiver electrical voltage that is in phase with the transmitter current divided by the magnitude of the transmitter current. When normalized to the correct scaling factor, this provides signals that represent the apparent conductivity of that part of the formation through which the transmitted signal has passed. The out-of-phase or quadrature component may also be useful because of its sensitivity to skin effect, although it is less stable and adversely affected by contrasts in magnetic permeability.

Como notado, as correntes parasitas induzidas tendem a fluir em caminhos circulares que são coaxiais com a bobina de transmissor. Como mostrado na Figura 1, para um furo de sondagem vertical que atravessa formações horizontais, há uma simetria geral para a corrente induzida ao redor da ferramenta de registro. Nesta situação ideal, cada linha de fluxo de corrente permanece na mesma formação ao longo de seu caminho de fluxo inteiro, e nunca cruza um limite de leito.As noted, induced eddy currents tend to flow in circular paths that are coaxial with the transmitter coil. As shown in Figure 1, for a vertical drill hole that traverses horizontal formations, there is general symmetry for the induced current around the recording tool. In this ideal situation, each current flow line remains in the same formation along its entire flow path, and never crosses a bed boundary.

Em muitas situações, como mostrado por exemplo na Figura 2, a cavidade de poço não é vertical e os limites de leito não são horizontais. A cavidade de poço na Figura 2 é mostrada com um ângulo de inclinação Θ medido relativo à vertical verdadeira. Um limite de leito entre formações é mostrado como um ângulo de inclinação α. A cavidade de poço inclinada atinge o leito inclinado a um ângulo β. Como resultado, as correntes parasitas induzidas fluem por mais de um meio, encontrando formações com propriedades resistivas diferentes. Os registros resultantes são distorcidos, especialmente quando o ângulo de inclinação α dos limites de leito aumenta. Se a ferramenta de registro atravessar um leito fino, o problema se toma até mesmo mais exagerado.In many situations, as shown for example in Figure 2, the well cavity is not vertical and the bed boundaries are not horizontal. The well cavity in Figure 2 is shown with a tilt angle Θ measured relative to the true vertical. A bed boundary between formations is shown as a slope angle α. The inclined well cavity reaches the inclined bed at an angle β. As a result, induced parasitic currents flow through more than one medium, finding formations with different resistive properties. The resulting records are distorted, especially as the slope angle α of the bed boundaries increases. If the registration tool crosses a thin bed, the problem becomes even more exaggerated.

Como mostrado no gráfico da Figura 3A, uma sonda de indução que atravessa um leito inclinado produz um registro com distorções normalmente referido como "chifres". Quanto mais severo o ângulo de inclinação, menos precisa é a medição com profundidade. Figura 3A representa uma simulação de computador de um registro que seria gerado durante registro de um leito grosso de 3m (em profundidade real), com gráficos diferentes para ângulos de inclinação diferentes. Figura 3B mostra uma simulação de computador de um registro que seria gerado se a espessura do leito fosse profundidade vertical verdadeira com gráficos diferentes para ângulos de inclinação diferentes. Como é evidente destes registros simulados, quando o ângulo de inclinação aumenta, a precisão e significância do registro diminui. Em casos de ângulos de inclinação altos, os gráficos se tomam virtualmente sem sentido na vizinhança dos limites de leito.As shown in the graph of Figure 3A, an induction probe traversing an inclined bed produces a distorted register commonly referred to as "horns". The more severe the inclination angle, the less accurate the depth measurement is. Figure 3A represents a computer simulation of a register that would be generated during registration of a 3m thick bed (at real depth), with different graphs for different inclination angles. Figure 3B shows a computer simulation of a record that would be generated if the bed thickness were true vertical depth with different graphs for different inclination angles. As is evident from these simulated records, when the inclination angle increases, the accuracy and significance of the register decreases. In cases of high inclination angles, the graphs become virtually meaningless in the vicinity of the bed boundaries.

Figuras 3A e 3B também ilustram que até mesmo para um poço vertical atravessando formações horizontais, o sinal elétrico real ou dados produzidos por uma ferramenta de registro de indução são bastante diferentes de um gráfico exato de resistividade de formação. Nestes figuras, as representações desejadas de resistividade de formação são as formas de onda quadradas de linha tracejada 10 e 20. A resistividade real dentro de uma camada é geralmente uniforme, de forma que há mudanças abruptas em resistividade nas interfaces entre camadas. Porém, ferramentas de registro limitaram resolução e não medem diretamente estas mudanças abruptas. Quando a bobina de transmissor T na Figura 1 está perto de uma interface, como ilustrado, seu sinal transmitido é dividido entre camadas de resistividade diferente. Como resultado, os dados brutos ou sinal da ferramenta de registro é uma combinação ou média dos valores reais das camadas adjacentes. Este efeito é referido como o efeito de ombro. Até mesmo no caso de 0o mostrado na Figura 3A e 3B, onde a ferramenta é vertical e a formação é horizontal, os dados medidos são bastante diferentes da representação desejada de resistividade. Quando a inclinação aumenta, o efeito é aumentado.Figures 3A and 3B also illustrate that even for a vertical well traversing horizontal formations, the actual electrical signal or data produced by an induction logging tool is quite different from an accurate formation resistivity graph. In these figures, the desired representations of forming resistivity are the dotted line waveforms 10 and 20. The actual resistivity within a layer is generally uniform, so that there are abrupt changes in resistivity at the interfaces between layers. However, logging tools have limited resolution and do not directly measure these abrupt changes. When the transmitter coil T in Figure 1 is near an interface, as illustrated, its transmitted signal is divided between layers of different resistivity. As a result, the raw data or sign of the logging tool is a combination or average of the actual values of the adjacent layers. This effect is referred to as the shoulder effect. Even in the case of 0 ° shown in Figure 3A and 3B, where the tool is vertical and the formation is horizontal, the measured data is quite different from the desired representation of resistivity. As the slope increases, the effect is increased.

Muito trabalho foi feito em métodos e equipamento para processar dados ou sinais de ferramenta de registro para produzir uma representação precisa de parâmetros de formação. Este processo de dados é geralmente chamado inversão. Inversão é normalmente efetuada em algum tipo de computador. No sistema da arte anterior da Figura 1, um bloco rotulado "módulo de computação" pode executar algum tipo de processo de inversão. Os métodos atualmente disponíveis para executar este processamento são iterativos em natureza. Os métodos iterativos padrão têm a desvantagem de serem computacionalmente intensivos. Como resultado, a inversão deve normalmente ser efetuada em centros de computação usando computadores relativamente grandes, que podem entregar resultados da inversão em uma quantidade de tempo razoável, e normalmente não pode ser executada em computadores adequados para uso no local de poço.Much work has been done on methods and equipment for processing data or recording tool signals to produce an accurate representation of forming parameters. This data process is usually called inversion. Inversion is usually performed on some type of computer. In the prior art system of Figure 1, a block labeled "compute module" may perform some type of inversion process. The methods currently available to perform this processing are iterative in nature. Standard iterative methods have the disadvantage of being computationally intensive. As a result, inversion should typically be performed at computer centers using relatively large computers, which can deliver inversion results in a reasonable amount of time, and typically cannot be performed on computers suitable for well site use.

Um método de processamento alternativo é o método de convolução inversa. Este método é muito rápido e pode ser implementado no local de poço, por exemplo, no módulo de computação da Figura 1. Porém, este método é baseado em teoria de filtro linear, que é uma aproximação que não é sempre precisa. Em furos de sondagem desviados, a não linearidade da resposta de ferramenta se toma manifesta, fazendo o problema difícil para o método de convolução inversa operar. Os métodos de convolução inversa não geram representações reais dos parâmetros de formação, assim eles não podem ser corretamente chamados de métodos de inversão.An alternative processing method is the reverse convolution method. This method is very fast and can be implemented at the well site, for example in the computation module of Figure 1. However, this method is based on linear filter theory, which is an approximation that is not always accurate. In deviated drillholes, the nonlinearity of the tool response becomes manifest, making the problem difficult for the reverse convolution method to operate. Reverse convolution methods do not generate actual representations of the formation parameters, so they cannot be correctly called inversion methods.

Tentativas anteriores para resolver a inversão de problema de dados de registro usaram o método de inversão paramétrica. Este método é um método iterativo que usa um solucionador dianteiro e critérios, tais como inversão de mínimo quadrado, para determinar o melhor ajuste para os parâmetros de uma formação predefinida, normalmente um modelo com um perfil de degrau. Porém, se a formação real não conformar com o modelo predefinido, os parâmetros de saída determinados por este método podem estar muito longe dos parâmetros reais da formação. Esta é uma conseqüência da natureza mal colocada do problema de inversão que o faz altamente não trivial.Previous attempts to solve log data problem inversion have used the parametric inversion method. This method is an iterative method that uses a front solver and criteria, such as least square inversion, to determine the best fit for the parameters of a predefined formation, usually a model with a step profile. However, if the actual formation does not conform to the predefined model, the output parameters determined by this method may be too far from the actual formation parameters. This is a consequence of the misplaced nature of the inversion problem that makes it highly nontrivial.

Um método mais atual para inversão de dados de registro de resistividade é o "Método de Entropia Máxima", MEM. Neste método iterativo, um modelo de teste ou formação proposta é modificado para maximizar a entropia funcional, que depende dos parâmetros da formação. Este método não usa uma formação predefinida e produz soluções de melhor qualidade. É mais eficiente que as abordagens paramétricas, mas ainda é computacionalmente intensivo. Pode ser aplicado a qualquer tipo de ferramenta à qual um solucionador dianteiro está disponível. Um exemplo do método de MEM é exposto na Patente US n° 5.210.691, intitulado "Method and Apparatus for Producing a More Accurate Resistivity Log from Data Recorded by an Induction Sonde in a Borehole".A more current method for reversing resistivity log data is the "Maximum Entropy Method", MEM. In this iterative method, a proposed test or formation model is modified to maximize functional entropy, which depends on the formation parameters. This method does not use predefined training and produces better quality solutions. It is more efficient than parametric approaches, but is still computationally intensive. It can be applied to any type of tool for which a front resolver is available. An example of the MEM method is set forth in US Patent No. 5,210,691, entitled "Method and Apparatus for Producing a More Accurate Resistivity Log from Data Recorded by an Induction Sonde in a Borehole".

Em geral, todos os esquemas de inversão iterativos têm essencialmente duas partes. A primeira parte é um solucionador dianteiro que gera um registro sintético de uma formação de teste sintética que é uma representação razoável de uma formação real. A formação de teste é um gráfico geralmente assumido de onda quadrada de um parâmetro de formação, por exemplo, resistividade, contra profundidade, como os gráficos 10 e 20 nas Figuras 3A e 3B. O solucionador dianteiro simula a resposta de uma ferramenta de registro selecionada à formação de teste para gerar o registro sintético. Se a ferramenta de registro tiver múltiplos conjuntos de transmissor-receptor ou arranjos, como ilustrado na Figura 1, uma solução dianteira separada é precisada para cada conjunto, desde que cada conjunto responde diferentemente. A segunda parte do método iterativo é um critério para modificar a formação de teste. O critério é baseado na diferença entre o registro sintético que corresponde à formação de teste e os dados de registro reais medidos pela ferramenta. Depois que a formação de teste foi modificada, um novo registro sintético é gerado pelo solucionador dianteiro. Este processo é repetido iterativamente até que a diferença entre o registro sintético e o registro real seja menos que uma tolerância predefinida. A saída do algoritmo de inversão são os parâmetros da formação de teste final. Estes parâmetros são lançados graficamente contra profundidade para produzir o registro desejado. É a natureza iterativa destes métodos que os fazem computacionalmente intensivos. Vários esforços foram feitos para usar Redes Neurais Artificiais, ANN, como parte de processos de inversão. Por exemplo, no documento intitulado "Detection of Layer Boundaries ffom Array Induction Tool Responses using Neural Networks", 69° encontro internacional de SEG Anual (Houston, 1999). Resumo expandido, VI, pp. 140-143, os autores Srinivasa V. Chakravarthy, Raghu K. Chunduru, Alberto G. Mezzatesta, e Otto Fanini usam uma rede neural de função de base radial treinada para identificar limites de leito de registros de poço de indução. A rede é treinada usando a derivada logarítmica de ambos dados de registro medidos e sintéticos. Como resultado, dados de registro reais a serem processados pela rede neural treinada também devem ser primeiro processados tomando a derivada logarítmica. Os limites de leito detectados são então usados em processos de inversão conhecidos.In general, all iterative inversion schemes have essentially two parts. The first part is a front resolver that generates a synthetic record of a synthetic test formation that is a reasonable representation of a real formation. The test formation is a generally assumed square wave graph of a formation parameter, eg resistivity, against depth, such as graphs 10 and 20 in Figures 3A and 3B. The front resolver simulates the response of a selected recording tool to the test formation to generate the synthetic registration. If the registration tool has multiple transmitter-receiver sets or arrays, as illustrated in Figure 1, a separate front solution is needed for each set as long as each set responds differently. The second part of the iterative method is a criterion for modifying test formation. The criterion is based on the difference between the synthetic record that corresponds to the test formation and the actual record data measured by the tool. After the test formation has been modified, a new synthetic record is generated by the front resolver. This process is repeated iteratively until the difference between the synthetic register and the actual register is less than a predefined tolerance. The output of the inversion algorithm is the parameters of the final test formation. These parameters are plotted against depth to produce the desired record. It is the iterative nature of these methods that make them computationally intensive. Several efforts have been made to use Artificial Neural Networks, ANN, as part of inversion processes. For example, in the document entitled "Detection of Layer Boundaries of Array Induction Tool Responses Using Neural Networks", 69th Annual SEG Annual Meeting (Houston, 1999). Expanded Summary, VI, pp. 140-143, authors Srinivasa V. Chakravarthy, Raghu K. Chunduru, Alberto G. Mezzatesta, and Otto Fanini use a trained radial base function neural network to identify induction well record bed boundaries. The network is trained using the logarithmic derivative of both measured and synthetic log data. As a result, actual log data to be processed by the trained neural network must also be first processed by taking the logarithmic derivative. The detected bed limits are then used in known inversion processes.

Na publicação intitulada "Artificial Neural Networks And High Speed Resistivity Modeling Software Speeds Reservoir Characterization", Jeff S. Arbogast e Mark H. Franklin, 'Petroleum Engineer International', pp. 57-61, os autores descrevem uso de uma rede neural treinada em registros de poço reais de vários tipos. Por seleção correta de registros disponíveis para treinamento, é relatado que é possível sintetizar registros perdidos ou preencher dados ruins para outros poços no mesmo campo.In the publication entitled "Artificial Neural Networks And High Speed Resistivity Modeling Software Speeds Reservoir Characterization", Jeff S. Arbogast and Mark H. Franklin, 'Petroleum Engineer International', pp. 57-61, the authors describe use of a trained neural network in real well records of various types. By correctly selecting available records for training, it is reported that it is possible to synthesize lost records or fill in bad data for other wells in the same field.

Na Patente US n° 5.251.286, intitulada "Method for Estimating Formation Permeability ffom Wireline Logs Using Neural Networks", os inventores Jacky M. Wiener, Robert F. Moll e John A. Rogers, expõem uso de uma rede neural para determinar permeabilidade. A rede é treinada com resistividade, porosidade de nêutrons, densidade volumétrica, tempo de trânsito de intervalo, e outros registros e permeabilidade de núcleo medida real. É então capaz de usar as mesmas medições de registro de linha de fios de outros poços na mesma área para estimar permeabilidade de formação em poços dos quais núcleos não foram realmente tomados e medidos.In US Patent No. 5,251,286, entitled "Method for Estimating Formation Permeability of Wireline Logs Using Neural Networks," inventors Jacky M. Wiener, Robert F. Moll, and John A. Rogers, disclose the use of a neural network to determine permeability. . The network is trained with resistivity, neutron porosity, volumetric density, interval transit time, and other measurements and real measured core permeability. It is then able to use the same wire record measurements from other wells in the same area to estimate formation permeability in wells from which cores were not actually taken and measured.

Na Patente US n° 5.862.513, intitulada "Systems and Methods for Forward Modeling of Well Logging Tool Responses", os inventores Alberto G. Mezzatesta, Michael A. Jervis, David R. Beard, Kurt M. Strack, e Leonty A. Tabarovsky, expõem uso de uma rede neural para produzir respostas de ferramenta sintéticas para uma ferramenta de registro de poço. A rede neural é treinada para simular a resposta de uma ferramenta de registro particular para modelos de formações de terra. A rede treinada é pretendida para uso como o solucionador dianteiro em um processo de inversão iterativo.In US Patent No. 5,862,513 entitled "Systems and Methods for Forward Modeling of Well Logging Tool Responses" inventors Alberto G. Mezzatesta, Michael A. Jervis, David R. Beard, Kurt M. Strack, and Leonty A. Tabarovsky, expose use of a neural network to produce synthetic tool responses for a well logging tool. The neural network is trained to simulate the response of a particular recording tool to landform models. The trained network is intended for use as the front resolver in an iterative inversion process.

Na Patente US n° 6.044.325, intitulada "Conductivity Anisotropy Estimation Method for Inversion Processing of Measurements Made by a Transverse Electromagnetic Induction Logging Instrument", os inventores Srinivasa V. Chakravarthy, Pravin Gupta, Raghu Chunduru, Berthold G. Kriegshauser, e Otto N. Fanini, ensinam um método de usar uma rede neural treinada para melhorar estimativas iniciais de parâmetros de formação. A rede é treinada sintetizando a resposta da ferramenta primeiro a modelos de formações de terra. Então, estimativas iniciais dos parâmetros de terra são calculadas das respostas sintetizadas. As estimativas iniciais e modelos de terra conhecidos são usados para treinar uma rede neural. Para usar a rede treinada com dados reais, sinais de ferramenta reais são primeiro processados para produzir uma estimativa inicial de parâmetros de terra. Estes sinais processados são então introduzidos à rede neural treinada para produzir estimativas melhoradas de parâmetros.In US Patent No. 6,044,325 entitled "Conductivity Anisotropy Estimation Method for Inversion Processing of Measurements Made by a Transverse Electromagnetic Induction Logging Instrument", inventors Srinivasa V. Chakravarthy, Pravin Gupta, Raghu Chunduru, Berthold G. Kriegshauser, and Otto N. Fanini, teach a method of using a trained neural network to improve initial estimates of training parameters. The network is trained by synthesizing the tool's response first to ground formation models. Then initial estimates of the ground parameters are calculated from the synthesized responses. Initial estimates and known ground models are used to train a neural network. To use the trained network with actual data, actual tool signals are first processed to produce an initial estimate of ground parameters. These processed signals are then introduced to the trained neural network to produce improved parameter estimates.

Enquanto estas referências mostraram melhorias em inversão de registro de poço por uso de redes neurais treinadas, nenhum deles ensinou um método para inversão direta de sinais de ferramenta de registro para produzir um registro de parâmetros de formação. Inversão direta seria mais rápida do que os métodos da arte anterior e permitiría geração em tempo real de registros de poço no local de poço. Também permitiría processamento em tempo real de sinais de ferramenta de registro em LWD ou MWD. Isto seria bastante útil ao engenheiro de perfuração durante o processo de perfuração. Por exemplo, em perfuração de poço inclinada, os registros de poço poderíam ser usados ao guiar o sistema de perfuração.While these references showed improvements in well log inversion using trained neural networks, none of them taught a method for direct inversion of log tool signals to produce a log of formation parameters. Direct inversion would be faster than prior art methods and would allow real time generation of well logs at the well site. It would also allow real-time processing of LWD or MWD logging tool signals. This would be very useful to the drilling engineer during the drilling process. For example, in inclined well drilling, well logs could be used when guiding the drilling system.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção provê um método melhorado para treinar uma rede neural para processar sinais de registro para produzir registros representativos de um parâmetro de formação de terra e uma rede neural treinada melhorada. Modelos sintéticos ou artificiais de parâmetros de formação de terra são gerados para treinar uma rede neural. Os modelos são selecionados para cobrir a faixa operacional inteira de uma ferramenta selecionada baseado em sua sensibilidade e características de resolução e baseado em uma faixa realista de parâmetros de formação. Em cada modelo, os contrastes de parâmetro em interfaces de camada são limitados a valores realistas que estão dentro da faixa operacional da ferramenta. Os modelos selecionados incluem modelos que têm valores de parâmetro mínimos no limite inferior da faixa operacional de ferramenta e modelos que têm valores de parâmetro máximos no limite superior da faixa operacional de ferramenta. Um solucionador dianteiro é usado para simular a resposta de ferramenta para os modelos. As respostas simuladas e modelos são então usados para treinar uma rede neural para produzir os modelos como saídas em resposta às respostas simuladas como entradas. Dados reais coletados pela ferramenta de registro podem então ser processados pela rede neural para produzir registros do parâmetro de terra.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an improved method for training a neural network to process register signals to produce representative records of a grounding parameter and an improved trained neural network. Synthetic or artificial models of ground formation parameters are generated to train a neural network. Models are selected to cover the entire operating range of a selected tool based on its sensitivity and resolution characteristics and based on a realistic range of forming parameters. In each model, parameter contrasts on layer interfaces are limited to realistic values that are within the operational range of the tool. Selected models include models that have minimum parameter values at the lower limit of the tool operating range and models that have maximum parameter values at the upper limit of the tool operating range. A front resolver is used to simulate tool response for models. Simulated responses and models are then used to train a neural network to produce models as outputs in response to simulated responses as inputs. Actual data collected by the logging tool can then be processed by the neural network to produce ground parameter records.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Para um entendimento mais detalhado da invenção, referência é feita agora aos desenhos, em que: Figura 1 é uma ilustração de um sistema de registro de indução da arte anterior;For a more detailed understanding of the invention, reference is now made to the drawings, wherein: Figure 1 is an illustration of a prior art induction recording system;

Figura 2 é uma ilustração de uma cavidade de poço sendo perfurada por uma formação de leito inclinado de acordo com práticas de perfuração típicas;Figure 2 is an illustration of a well cavity being drilled by an inclined bed formation according to typical drilling practices;

Figuras 3A-3B descrevem dados de resistividade obtidos em formações de leito inclinado usando a sonda de indução da Figura 1;Figures 3A-3B depict resistivity data obtained from inclined bed formations using the induction probe of Figure 1;

Figura 4 é um fluxograma que ilustra treinamento de uma rede neural;Figure 4 is a flow chart illustrating training of a neural network;

Figura 5 é um gráfico de resistividade de formação contra profundidade para formações de terra do tipo Oklahoma;Figure 5 is a depth formation resistivity plot for Oklahoma type earth formations;

Figura 6 é um gráfico de resistividade de formação contra profundidade para uma formação de terra do tipo de chilro;Figure 6 is a depth formation resistivity plot for a chirp type earth formation;

Figura 7 é uma demonstração de desempenho de uma rede neural treinada em inversão de dados de registro a inclinação zero;Figure 7 is a performance demonstration of a neural network trained in zero slope record data inversion;

Figura 8 é uma demonstração de desempenho de uma rede neural treinada em inversão de dados de registro a inclinação de 55 graus;Figure 8 is a performance demonstration of a neural network trained in reversing 55 degree slope log data;

Figura 9 é uma ilustração de uma formação de teste bidimensional;Figure 9 is an illustration of a two-dimensional test formation;

Figura 10 é uma ilustração do desempenho de uma rede neural treinada no processamento de dados de registro da formação bidimensional da Figura 9;Figure 10 is an illustration of the performance of a neural network trained in processing two-dimensional formation record data of Figure 9;

Figura 11 é um fiuxograma típico de inversão de rede neural de registros de indução;Figure 11 is a typical neural network inversion fiuxogram of induction registers;

Figura 12 é uma ilustração de uma rede de alimentação avançada de multicamadas com saídas múltiplas que formam uma junta de rede submetida;Figure 12 is an illustration of an advanced multilayer multi-outlet power supply network forming a subjected network joint;

Figura 13 é uma ilustração de calcular média de saídas de uma junta de rede submetida através de uma diagonal;Figure 13 is an illustration of averaging outputs of a network joint submitted across a diagonal;

Figura 14 é um fiuxograma que ilustra processamento de registros de indução de arranjo com uma junta de rede submetida;Figure 14 is a flow chart illustrating arrangement induction register processing with a submitted network joint;

Figura 15 são saídas de inversão provendo uma comparação de desempenho de uma junta de rede submetida e uma única rede de saída;Figure 15 are inversion outputs providing a performance comparison of a submitted network joint and a single output network;

Figura 16 são saídas de inversão para uma aplicação de leito inclinado provendo uma comparação de desempenho de uma junta de rede submetida e uma única rede de saída;Figure 16 are inversion outputs for an inclined bed application providing a performance comparison of a submitted mesh joint and a single output mesh;

Figura 17 é um gráfico de trajetória de treinamento para inicialização padrão para uma junta de rede submetida;Figure 17 is a standard boot training path graph for a submitted network joint;

Figura 18 é um gráfico de trajetória de treinamento para inicialização padrão para uma junta de rede submetida com o método de inspeção rápida; e Figura 19 é um gráfico de trajetória de treinamento para inicialização padrão para uma junta de rede submetida com uma opção diferente do método de inspeção rápida.Figure 18 is a standard boot training path graph for a network joint submitted with the quick inspection method; and Figure 19 is a standard boot training path chart for a submitted network joint with an option other than the quick inspection method.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Como pode ser visto das referências citadas acima, tentativas para usar redes neurais artificiais, ANNs, nos vários processos de inversão para dados de registro de poço tiveram sucesso limitado. Usar grandes quantidades de dados existentes para treinar de redes neurais aumenta o custo e despesa de gerar a ANN treinada e não melhorou a velocidade ou precisão ou a ANN ou a fez extensamente aplicável fora da área de qual dados foram selecionados. Alguns fomentadores sugeriram que é importante escolher só aquelas partes dos dados disponíveis que são claramente precisas e não contaminadas por condições de furo de sondagem ruins, resposta de ferramenta pobre, ou outras fontes de erro. Se uma ANN for ensinada para inverter dados ruins em um registro bom, é provável inverter dados bons em um registro ruim.As can be seen from the references cited above, attempts to use artificial neural networks, ANNs, in the various inversion processes for well log data have had limited success. Using large amounts of existing data to train from neural networks increases the cost and expense of generating trained ANN and has not improved speed or accuracy or made ANN widely applicable outside the area from which data was selected. Some developers have suggested that it is important to choose only those parts of the available data that are clearly accurate and not contaminated by poor drillhole conditions, poor tool response, or other sources of error. If an ANN is taught to reverse bad data in a good record, it is likely to reverse good data in a bad record.

Os presentes inventores acharam que um modo viável para evitar usar dados ruins ou imprecisos para treinar uma ANN é usar só dados sintéticos. Além disso, seleção de dados de treinamento deveria ser baseada no comportamento da ferramenta selecionada, não nas formações de terra em qualquer área particular. O conjunto de treinamento deveria cobrir a faixa operacional da ferramenta, mas contrastes de interface deveríam ser limitados a faixas de parâmetro realistas. Usando estas regras simples para selecionar só alguns modelos de formação de terra e para graduar os modelos, ANNs treinadas foram geradas, que proveram boa inversão de dados de registro sem limitação de área geográfica.The present inventors have found that a viable way to avoid using bad or inaccurate data to train an ANN is to use only synthetic data. In addition, training data selection should be based on the behavior of the selected tool, not ground formations in any particular area. The training set should cover the operating range of the tool, but interface contrasts should be limited to realistic parameter ranges. Using these simple rules to select only a few landform models and to grade models, trained ANNs were generated, which provided good inversion of log data without geographical area limitation.

As referências acima citadas também ilustram que a estrutura de ANNs e métodos para treinar ANNs são bem conhecidos. As Patentes acima referidas US n° 5.251.286 e 5.862.513 estão por este meio incorporadas por referência para todos os propósitos e particularmente para suas exposições relativas à estrutura e treinamento de ANNs.The above cited references also illustrate that the structure of ANNs and methods for training ANNs are well known. The aforesaid U.S. Patent Nos. 5,251,286 and 5,862,513 are hereby incorporated by reference for all purposes and particularly for their disclosures regarding the structure and training of ANNs.

Com referência à Figura 4, o treinamento de uma ANN de acordo com a presente invenção será descrito. Uma primeira etapa, representada por caixa 30, é para produzir vários modelos de formação sintéticos ou formações alvo para o processo de treinamento. Formações que foram selecionadas para uma concretização preferida serão descritas abaixo com referência às Figuras 5 e 6. Todos os modelos de formação selecionados são introduzidos a um solucionador dianteiro para gerar um registro sintético de condutividade na caixa 32. O solucionador dianteiro é um programa de computador que simula a resposta de uma ferramenta de registro selecionada a qualquer modelo de formação de terra selecionado. Ferramentas de indução modernas têm vários espaçamentos de transmissor para receptor e uma ANN separada pode ser treinada para cada ou qualquer combinação deles. Um solucionador dianteiro separado é usado para cada espaçamento de transmissor a receptor. Ao desenvolver a presente invenção, os inventores basearam seu trabalho na ferramenta de registro de indução de HRAI desenvolvida pelo representante deste pedido de patente. Aquela ferramenta é o assunto de um documento intitulado "A New High Resolution Array Induction Tool", por Randy Beste, T. Hagiwara, George King, Robert Strickland, e G. A. Merchant, apresentada ao 41° Simpósio de Registro Anual SPWLA, 4-7 de junho de 2000. O logaritmo do registro de condutividade sintética gerado na etapa 32 é alimentado à entrada da ANN 34 na forma de pequenas janelas de dados. A janela de entrada é selecionada para incluir várias amostras que correspondem pelo menos à faixa de profundidades de cavidade de poço que um conjunto de transmissor-receptor de ferramenta selecionada estaria medindo de uma vez em uma zona de alta resistividade. A janela deveria incluir várias amostras que correspondem a uma faixa de várias vezes a distância de transmissor a receptor. Fazendo a janela mais larga geralmente melhora o esquema de inversão, mas também aumenta o tempo de treinamento e custo.Referring to Figure 4, training of an ANN according to the present invention will be described. A first step, represented by box 30, is to produce various synthetic training models or target formations for the training process. Formations that have been selected for a preferred embodiment will be described below with reference to Figures 5 and 6. All selected formation models are introduced to a front solver to generate a synthetic conductivity record in box 32. The front solver is a computer program. which simulates the response of a selected recording tool to any selected grounding model. Modern induction tools have multiple transmitter to receiver spacings and a separate ANN can be trained for each or any combination of them. A separate front resolver is used for each transmitter to receiver spacing. In developing the present invention, the inventors based their work on the HRAI induction registration tool developed by the representative of this patent application. That tool is the subject of a paper entitled "The New High Resolution Array Induction Tool" by Randy Beste, T. Hagiwara, George King, Robert Strickland, and GA Merchant, presented at the 41st Annual Registration Symposium SPWLA, 4-7. June 2000. The log of the synthetic conductivity record generated in step 32 is fed into the ANN 34 input in the form of small data windows. The input window is selected to include multiple samples that correspond at least to the well cavity depth range that a selected tool transmitter-receiver set would be measuring at once in a high resistivity zone. The window should include multiple samples that correspond to a range of several times the distance from transmitter to receiver. Making the window wider generally improves the inversion scheme but also increases training time and cost.

Na concretização preferida, a ANN era uma rede neural de percepção avançada de multicamadas com cinqüenta e uma entradas. A janela de entrada incluiu cinqüenta e uma amostras representando sinais de ferramenta espaçados 15 cm à parte. Estas amostras portanto representaram dados de 7,6 m de furo de sondagem. Nesta concretização, a rede tinha duas camadas ocultas com oito neurônios na primeira e vinte na segunda e tinha uma saída. Resultados bons também foram alcançados com redes tendo três camadas ocultas. Para cada janela de dados de entrada, a ANN 34 gerou um valor de saída centrado na janela de entrada. O processo continuou introduzindo janelas rolantes de cinqüenta e uma amostras. Quer dizer, uma amostra era retirada de uma extremidade da janela e uma era adicionada à outra extremidade. Ao término do processo, um valor de saída foi gerado para cada espaçamento de 15 cm no furo de sondagem.In the preferred embodiment, ANN was an advanced multilayer perception neural network with fifty-one entrances. The input window included fifty-one samples representing tool signals spaced 15 cm apart. These samples therefore represented 7.6 m drillhole data. In this embodiment, the network had two hidden layers with eight neurons in the first and twenty in the second and had one exit. Good results were also achieved with networks having three hidden layers. For each input data window, ANN 34 generated an output value centered on the input window. The process continued to introduce fifty-one sample rolling windows. That is, a sample was taken from one end of the window and one was added to the other end. At the end of the process, an output value was generated for each 15 cm spacing in the drillhole.

Em outro ensaio, um tamanho de janela de 101 amostras foi usado, com a ANN novamente produzindo um valor de saída centrado na janela de entrada. Neste ensaio, o espaçamento de amostra de entrada era de 7,6 cm, assim as entradas também representaram 15,2 m de furo de sondagem. O processo de janela de entrada rolante foi usado novamente para gerar um valor de saída para cada 7,6 cm de furo de sondagem. Porém, isto requer uma ANN com 101 entradas e aumenta o tempo de treinamento e despesa. Os resultados alcançados não foram suficientemente diferentes para justificar o custo extra. Vários softwares comercialmente disponíveis podem ser usados para construir, treinar e testar redes neurais. Por exemplo, a 'Neural NetWork Toolbox' para MATLAB foi usada em desenvolvimento e teste da presente invenção.In another assay, a window size of 101 samples was used, with ANN again producing an output value centered on the input window. In this test, the inlet sample spacing was 7.6 cm, so the inlets also represented 15.2 m borehole. The rolling input window process was again used to generate an output value for every 7.6 cm of drillhole. However, this requires an ANN with 101 entries and increases training time and expense. The results achieved were not sufficiently different to justify the extra cost. Various commercially available software can be used to build, train and test neural networks. For example, the 'Neural NetWork Toolbox' for MATLAB was used in development and testing of the present invention.

Quando o logaritmo dos dados de registro sintéticos são introduzidos à ANN 34, ele produz uma representação dos modelos de formação de terra à sua saída 36. Como os dados de entrada eram o logaritmo dos sinais de condutividade de ferramenta sintética, a saída é o logaritmo de uma representação da condutividade de formação. A exponencial das saídas da ANN é portanto usada como a representação da formação. Ambas a representação de saída 36 e os modelos de entrada 30 são alimentados a uma etapa de comparação 38, que determina a diferença entre as duas. A diferença é realimentada à ANN 34 para ajustar os parâmetros ou coeficientes da ANN e o processo é repetido. Quando a diferença detectada em etapa de comparação 38 está abaixo de um nível de erro aceitável, o processo é parado. Quando a ANN assim foi treinada com todos os modelos de formação selecionados, os coeficientes finais da ANN são armazenados para uso futuro. A ANN com estes coeficientes está então pronta para uso em processamento de dados reais produzidos pela ferramenta de registro selecionada. O processo pode ser repetido para qualquer ângulo de inclinação selecionado. Os mesmos modelos de formação selecionados são usados na etapa 30. O solucionador dianteiro é ajustado para simular o ângulo de inclinação selecionado, de forma que o registro sintético produzido em 32 precisamente simule resposta de ferramenta no ângulo de inclinação selecionado. Como mostrado nas Figuras 3A e 3B, a resposta de ferrámenta para a mesma formação de terra pode mudar significativamente quando ângulo de inclinação muda. Quando a ANN é treinada com estes dados, ela pode ser usada para processar dados reais de poços que têm o ângulo de inclinação selecionado. Na prática, uma ANN separada não precisa ser treinada para cada grau de possível inclinação. Ao invés, uma ANN pode ser treinada para cada cinco a dez graus de inclinação. Quando dados reais são para serem processados, a ANN com a inclinação mais próxima pode ser selecionada e usada. Se a inclinação dos dados reais for, por exemplo, meio caminho entre dois dos ângulos de inclinação selecionados para treinar ANNs, ambos podem ser usados para processar os dados reais e o resultado pode ser extrapolado das duas saídas.When the logarithm of the synthetic log data is introduced to ANN 34, it produces a representation of the ground formation models at its output 36. Since the input data was the logarithm of the synthetic tool conductivity signals, the output is the logarithm. of a representation of the conductivity of formation. The exponential output of ANN is therefore used as the representation of formation. Both output representation 36 and input models 30 are fed to a comparison step 38, which determines the difference between the two. The difference is fed back to ANN 34 to adjust ANN parameters or coefficients and the process is repeated. When the difference detected in comparison step 38 is below an acceptable error level, the process is stopped. When ANN has thus been trained with all selected training models, the final ANN coefficients are stored for future use. ANN with these coefficients is then ready for use in processing actual data produced by the selected recording tool. The process can be repeated for any selected tilt angle. The same selected forming models are used in step 30. The front solver is adjusted to simulate the selected inclination angle so that the synthetic register produced at 32 precisely simulates tool response at the selected inclination angle. As shown in Figures 3A and 3B, the tool response to the same earth formation can change significantly when the slope angle changes. When ANN is trained with this data, it can be used to process actual data from wells that have the selected slope angle. In practice, a separate ANN does not need to be trained for every degree of possible inclination. Instead, an ANN can be trained for every five to ten degrees of inclination. When actual data is to be processed, the ANN with the closest slope can be selected and used. If the slope of the actual data is, for example, midway between two of the slope angles selected for training ANNs, both can be used to process the actual data and the result can be extrapolated from both outputs.

Com referência agora à Figura 5, é mostrado um dos dois modelos de terra básicos usados na concretização preferida. Este modelo de formação é referido como uma formação do tipo Oklahoma porque é semelhante às formações de terra reais que ocorrem em Oklahoma. O particular mostrado na Figura 5 é porém só um modelo sintético selecionado para ter certas características. A formação é representada pelo gráfico de onda quadrada 40 de resistividade contra profundidade. Como cada camada de leito de terra normalmente tem resistividade uniforme entre suas interfaces superior e inferior com camadas adjacentes, o modelo tem a forma de onda quadrada. Os modelos usados na concretização preferida assumem que o sinal de ferramenta será pré-processado para corrigir efeito de cavidade de poço, que é uma função de condutividade de lama de perfuração e diâmetro de cavidade de poço. O modelo inclui camadas relativamente grossas tal como camada 42. Também inclui camadas finas, tal como 44, que estão perto da espessura mínima de um leito que pode ser resolvido pela ferramenta de registro selecionada. O modelo inclui uma variedade de contrastes, que são as mudanças em resistividade entre camadas adjacentes. Os contrastes variam de abaixo de 10 para 1, por exemplo em 46, a acima de 100 para 1, por exemplo, em 48. Esta faixa de contraste foi escolhida como sendo realista em termos de quais contrastes são mais comuns em formações de terra reais. Há casos onde contrastes de 1000 para 1 ou mais altos podem ser encontrados, mas estes são considerados incomuns ou extremos e não são considerados realistas como aquele termo é usado na presente invenção. Quando eles ocorrem, é provável que eles se estenderão acima ou abaixo dos limites da faixa operacional de ferramenta, e portanto não serão medidos precisamente de qualquer maneira. No caso incomum, onde um tal contraste de 1000 para 1 acontece dentro da faixa operacional de ferramenta, a ANN pode interpretá-lo como dois contrastes proximamente espaçados. Nenhum dos contrastes de interface se estende dos valores de sensibilidade de ferramenta mínimo a máximo, que para o tipo de ferramenta e espaçamentos de transmissor a receptor usados em teste eram de cerca de 0,2 ohm-m a cerca de 2000 ohm-m para uma faixa total de cerca de 10.000 para 1. As mudanças de contraste acontecem através de faixas baixas de resistividade, por exemplo em 50, e através de faixas altas, por exemplo em 46. Várias versões do modelo na Figura 5 são usadas ao treinar a ANN. Dois corem as faixas superior e inferior extremas de resistividade. Na Figura 5, a resistividade em 42 é a máxima para o modelo inteiro. Pelo menos uma versão foi selecionada posicionando este máximo perto da sensibilidade máxima da ferramenta selecionada, que nesta concretização era cerca de 2000 ohm-m. De modo semelhante, uma versão de faixa baixa foi selecionada posicionando a resistividade mais baixa em 52 perto da faixa mais baixa esperada de cerca de 0,2 ohm-m. Uma ou mais versões em faixas intermediárias como mostrado na Figura 5 também são usadas. Os inventores acharam que as ANNs fazem um bom trabalho de interpolar entre faixas nas quais elas foram treinadas, mas não fazem um bom trabalho de extrapolar além dessas faixas. Incluindo níveis máximo e mínimo baseados em faixa operacional de ferramenta e contrastes que de forma realista acontecem na natureza, a ANN recebe todo o treinamento que precisa para interpolar qualquer sinal razoável.Referring now to Figure 5, one of two basic ground models used in the preferred embodiment is shown. This formation model is referred to as an Oklahoma type formation because it is similar to the actual land formations that occur in Oklahoma. The particular shown in Figure 5 is however only a synthetic model selected to have certain characteristics. The formation is represented by the square wave graph 40 of resistivity against depth. Since each earthbed layer typically has uniform resistivity between its upper and lower interfaces with adjacent layers, the model has a square waveform. Models used in the preferred embodiment assume that the tool signal will be preprocessed to correct well cavity effect, which is a function of drilling mud conductivity and well cavity diameter. The model includes relatively thick layers such as layer 42. It also includes thin layers, such as 44, which are close to the minimum bed thickness that can be resolved by the selected recording tool. The model includes a variety of contrasts, which are changes in resistivity between adjacent layers. Contrasts range from below 10 to 1, for example 46, to above 100 to 1, for example 48. This contrast range has been chosen to be realistic in terms of which contrasts are most common in real earth formations. . There are cases where contrasts from 1000 to 1 or higher can be found, but these are considered unusual or extreme and are not considered realistic as that term is used in the present invention. When they occur, they are likely to extend above or below the limits of the tool operating range, and therefore will not be measured precisely anyway. In the unusual case, where such a 1000 to 1 contrast occurs within the tool operating range, ANN can interpret it as two closely spaced contrasts. None of the interface contrasts extend from the minimum to maximum tool sensitivity values, which for the tool type and transmitter-receiver spacings used in the test were from about 0.2 ohm-m to about 2000 ohm-m for a total range of about 10,000 to 1. Contrast changes occur across low resistivity ranges, for example at 50, and across high ranges, for example at 46. Various versions of the model in Figure 5 are used when training the ANN. Two blush the extreme upper and lower resistivity ranges. In Figure 5, the resistivity at 42 is the maximum for the entire model. At least one version was selected by placing this maximum near the maximum sensitivity of the selected tool, which in this embodiment was about 2000 ohm-m. Similarly, a low range version was selected by placing the lowest resistivity at 52 near the lowest expected range of about 0.2 ohm-m. One or more intermediate range versions as shown in Figure 5 are also used. The inventors thought that ANNs do a good job of interpolating between tracks they were trained on, but they don't do a good job of extrapolating beyond those tracks. Including maximum and minimum levels based on tool operating range and realistically occurring contrasts in nature, ANN receives all the training it needs to interpolate any reasonable signal.

A faixa operacional de ferramenta é limitada por vários fatores. Em formações de resistividade muito alta, a corrente induzida é muito pequena e produz sinais muito pequenos nas bobinas de recepção. A eletrônica de recepção tem algum ruído elétrico inerente que limita a habilidade do sistema analisar os sinais recebidos acima de algum nível de resistividade. Em resistividade muito baixa, o efeito pelicular se toma forte, fazendo a resposta se tomar não linear como também prevenindo medição da resistividade de formação real. A resposta de ferramentas de registro em interfaces é afetada por mais que apenas o valor de contraste àquela interface. Também é afetada pela faixa à qual o contraste acontece. Quer dizer, sua resposta a um contraste de 10 para 1 entre 100 ohm-m e 1000 ohm-m não é a mesma como é para um contraste de 10 para 1 entre 10 ohm-m e 100 ohm-m. Resposta é afetada por espessuras relativas camadas adjacentes igualmente. Quer dizer, a resposta a um dado contraste entre duas camadas grossas é diferente da resposta ao mesmo contraste entre duas camadas finas ou entre uma camada fina e uma camada grossa. O tipo Oklahoma foi selecionado porque provê exemplos através de uma faixa destas possíveis condições de interface.Tool operating range is limited by several factors. In very high resistivity formations, the induced current is too small and produces very small signals in the receiving coils. Receiving electronics have some inherent electrical noise that limits the system's ability to analyze signals received above some resistivity level. At very low resistivity, the skin effect becomes strong, causing the response to become nonlinear as well as preventing actual formation resistivity measurement. The response of interface registration tools is affected by more than just the contrast value to that interface. It is also affected by the range at which contrast occurs. That is, your response to a 10 to 1 contrast between 100 ohm-m and 1000 ohm-m is not the same as it is to a 10 to 1 contrast between 10 ohm-m and 100 ohm-m. Response is affected by thickness relative to adjacent layers equally. That is, the response to a given contrast between two thick layers is different from the response to the same contrast between two thin layers or between a thin layer and a thick layer. The Oklahoma type was selected because it provides examples across a range of these possible interface conditions.

Figura 6 ilustra uma formação de chilro que era o outro tipo de modelo usado ao treinar a ANN. Este modelo é novamente representado por uma forma de onda quadrada pelas mesmas razões como se aplicam ao modelo do tipo Oklahoma. A diferença principal é que para qualquer versão única, o contraste de resistividade para cada interface é o mesmo. O modelo contém uma série de camadas, 62, 64, etc., de espessuras variadas, começando com a mais grossa em 64 e terminando com a mais fina em 66. As regras para selecionar valores de parâmetro e limites para o modelo de chilro são essencialmente as mesmas como para o modelo do tipo Oklahoma. Na Figura 6, cada contraste é ilustrado como tendo um contraste de 100 para 1. Outras versões deste modelo tendo um contraste de 10 para 1 também foram usadas para treinar a ANN. Duas versões de faixa extrema foram selecionadas. Uma teve um valor de resistividade máxima de cerca de 2000 ohm-m. A outra teve um valor de resistividade mínima de cerca de 0,2 ohm- m. Estes valores foram novamente selecionados para cobrir os limites da faixa operacional de ferramenta enquanto não excedendo valores realistas de contrastes achados em formações de terra.Figure 6 illustrates a twitter formation that was the other type of model used when training the ANN. This model is again represented by a square waveform for the same reasons as apply to the Oklahoma type model. The main difference is that for any single version, the resistivity contrast for each interface is the same. The model contains a series of layers, 62, 64, etc., of varying thicknesses, starting with the thickest at 64 and ending with the thinnest at 66. The rules for selecting parameter values and limits for the twitter model are: essentially the same as for the Oklahoma model. In Figure 6, each contrast is illustrated as having a 100 to 1 contrast. Other versions of this model having a 10 to 1 contrast were also used to train ANN. Two extreme track versions have been selected. One had a maximum resistivity value of about 2000 ohm-m. The other had a minimum resistivity value of about 0.2 ohms. These values were again selected to cover the limits of the tool operating range while not exceeding realistic values of contrasts found in land formations.

Nas Figuras 5 e 6, também são ilustrados os sinais de ferramenta de registro sintético 54 e 68, respectivamente. Estes são os sinais gerados na etapa 32 da Figura 4. Sinais 54 e 68 são o tipo de sinais realmente produzidos por uma ferramenta de registro de indução usada para medir resistividade. O processo de inversão é o processo de converter estes sinais nos sinais de onda quadrada 40 e 60 que mais precisamente representam o perfil de resistividade real de formações pelas quais o furo de sondagem é perfurado. Como discutido com referência à Figura 4, sinais 54 e 68 são os sinais alimentados à entrada de ANN 34 durante o processo de treinamento.In Figures 5 and 6, the synthetic recording tool signals 54 and 68, respectively, are also illustrated. These are the signals generated in step 32 of Figure 4. Signals 54 and 68 are the type of signals actually produced by an induction logging tool used to measure resistivity. The inversion process is the process of converting these signals to square wave signals 40 and 60 which more accurately represent the actual resistivity profile of formations through which the drillhole is drilled. As discussed with reference to Figure 4, signals 54 and 68 are the signals fed to the ANN 34 input during the training process.

Figura 6 também provê informação de formação homogênea para a ANN. Uma formação homogênea é grossa bastante que a ferramenta mede só a formação a um ponto particular na cavidade de poço. Quer dizer, o campo da bobina de transmissor de fato ou efetivamente passa só por uma formação de resistividade essencialmente uniforme. Na Figura 6, isto é simulado nas faixas de profundidade de - 3 m a +3 m e de 42 m a 48 m. O modelo tem uma resistividade de 10 ohm-m nestas faixas. Mas, o sinal de ferramenta 68 indica uma resistividade de cerca de 11 ohm-m. A diferença é causada pelo efeito pelicular. Em teste anterior da presente invenção, modelos homogêneos separados a vários níveis de resistividade foram usados no conjunto de treinamento como um modo de ensinar à ANN o efeito pelicular a vários níveis de resistividade. Isto foi achado não ser essencial, provavelmente porque a ANN aprende bastante informação relativa às formações homogêneas de partes de modelos do tipo da Figura 6. A ANN foi treinada como discutido acima para vários ângulos de inclinação. Ela foi então testada introduzindo outros sinais de registro, ambos sintético e real. Como foi feito durante o processo de treinamento, os logaritmos de sinais de condutividade de ferramenta foram introduzidos à ANN treinada, e a exponencial da saída de ANN foi tomada como a representação de condutividade de formação. Resultados de inversão bons foram alcançados essencialmente em todos os casos, incluindo dados sintéticos que representam formações não no conjunto de treinamento como também dados de registros reais de áreas geográficas diferentes. Figuras 7 e 8 são representativas dos resultados alcançados. Em ambas as Figuras 7 e 8, o mesmo perfil de formação sintético 70 foi usado. Na Figura 7, o sinal de registro 72 era para um caso de inclinação zero. Na Figura 8, os dados de registro 74 eram para uma inclinação de 55°. A diferença entre respostas de ferramenta é aparente. Porém, em ambos os casos, a inversão de ANN, 76 e 78, do sinal de ferramenta proximamente casa com o modelo de formação.Figure 6 also provides homogeneous formation information for ANN. A homogeneous formation is thick enough that the tool measures only the formation at a particular point in the well cavity. That is, the field of the transmitter coil actually or effectively passes only through an essentially uniform resistivity formation. In Figure 6, this is simulated in the depth ranges from -3 m to +3 m and from 42 m to 48 m. The model has a resistivity of 10 ohm-m in these ranges. But the tool signal 68 indicates a resistivity of about 11 ohm-m. The difference is caused by the skin effect. In a previous test of the present invention, homogeneous models separated at various resistivity levels were used in the training set as a way of teaching ANN the skin effect at various resistivity levels. This was found to be nonessential, probably because ANN learns a lot of information regarding homogeneous formations of model part types of Figure 6. ANN has been trained as discussed above for various inclination angles. It was then tested by introducing other registration signals, both synthetic and real. As was done during the training process, tool conductivity signal logarithms were introduced to the trained ANN, and the exponential of the ANN output was taken as the formation conductivity representation. Good inversion results were achieved essentially in all cases, including synthetic data representing formations not in the training set as well as actual record data from different geographical areas. Figures 7 and 8 are representative of the results achieved. In both Figures 7 and 8, the same synthetic formation profile 70 was used. In Figure 7, register signal 72 was for a zero slope case. In Figure 8, the registration data 74 was for a 55 ° slope. The difference between tool responses is apparent. However, in both cases, the ANN inversion, 76 and 78, of the tool signal closely matches the forming model.

Uma formação de teste sintético mais complexa é ilustrada na Figura 9. Este é um modelo bidimensional no qual a resistividade verdadeira é mostrada pelo gráfico de linha sólida 80. Em um caso bidimensional, partes da formação perto da cavidade de poço foram invadidas por fluido de perfuração que muda a resistividade na zona invadida. No gráfico de linha pontilhada 82, uma parte da formação foi invadida por lama de perfuração a uma profundidade de 0,76 m do furo de sondagem abaixando a resistividade de 60 ohm-m para 10 ohm-m. No gráfico de linha pontilhada 84, uma parte da formação foi invadida por lama de perfuração a uma profundidade de lm da cavidade de poço abaixando a resistividade de 50 ohm-m a cerca de 15 ohm-m. Este modelo foi usado para produzir registros sintéticos para espaçamentos de transmissor-receptor raso, médio e fundo. Os registros sintéticos foram então processados por ANNs treinadas como publicado acima, uma ANN para cada receptor. Os resultados deste teste são mostrados na Figura 10. Os resultados raso, médio e fundo são mostrados pelas curvas 86, 88 e 90. A curva rasa 86 está próxima à resistividade das zonas invadidas, porque a maioria do sinal medido pelo receptor raso se origina na região perto do furo de sondagem. A curva funda 90 está próxima à resistividade da formação não invadida, porque muito de suas medições de sinal se aprofundam na formação. A curva de profundidade média 88 está entre, como esperado. Métodos conhecidos de ademais processar as curvas 86, 88 e 90 podem prover uma boa estimativa da profundidade da zona invadida. Este teste ilustra que uma ANN treinada como especificado aqui é adequada para processar sinais de ferramenta de registro de formações bidimensionais, embora nenhum dado bidimensional tenha sido usado no conjunto de dados de modelo de treinamento. Porém, se desejado, a ANN pode ser treinada usando modelos bidimensionais. Solucionadores dianteiros para ferramentas de registro podem produzir a resposta sintética para os modelos bidimensionais que são precisados para o processo de treinamento. Caso contrário, o processo de treinamento é o mesmo como para modelos unidimensionais. Em alguns casos, ANNs treinadas com modelos bidimensionais e tridimensionais podem dar melhores resultados.A more complex synthetic test formation is illustrated in Figure 9. This is a two-dimensional model in which true resistivity is shown by the solid line graph 80. In a two-dimensional case, parts of the formation near the well cavity were invaded by drilling that changes the resistivity in the invaded zone. In the dotted line graph 82, part of the formation was invaded by drilling mud at a depth of 0.76 m from the borehole lowering the resistivity from 60 ohm-m to 10 ohm-m. In the dotted line graph 84, part of the formation was invaded by drilling mud at a depth of 1m from the well cavity lowering the resistivity from 50 ohm-m to about 15 ohm-m. This model was used to produce synthetic records for shallow, medium, and transponder spacing. The synthetic records were then processed by trained ANNs as published above, one ANN for each recipient. The results of this test are shown in Figure 10. The shallow, medium, and bottom results are shown by curves 86, 88, and 90. The shallow curve 86 is close to the resistivity of the invaded zones, because most of the signal measured by the shallow receiver originates. in the region near the drillhole. The deep curve 90 is close to the resistivity of the uninvaded formation, because much of its signal measurements go deeper into the formation. The average depth curve 88 is between as expected. Known methods of further processing curves 86, 88 and 90 may provide a good estimate of the depth of the invaded zone. This test illustrates that a trained ANN as specified herein is suitable for processing two-dimensional formation recording tool signals, although no two-dimensional data has been used in the training model data set. However, if desired, ANN can be trained using two-dimensional models. Front loggers for logging tools can produce the synthetic answer to the two-dimensional models that are needed for the training process. Otherwise, the training process is the same as for one-dimensional models. In some cases, ANNs trained with two-dimensional and three-dimensional models may give better results.

As saídas de ANN, tais como aquelas mostradas nas Figuras 7, 8 e 10, não são representações perfeitas das formações desejadas. Em um esforço para reduzir os erros, várias ANNs foram treinadas com o mesmo conjunto de treinamento para produzir vários conjuntos diferentes de coeficientes. Isto pode ser feito treinando ANNs tendo a mesma estrutura com os conjuntos de dados idênticos, mas com condições iniciais diferentes para os coeficientes de rede. Altemativamente, a estrutura da ANN pode ser modificada ligeiramente antes de treinamento. Em qualquer caso, os coeficientes finais são diferentes e os erros inerentes são diferentes. As múltiplas ANNs treinadas foram usadas para processar os mesmos dados de teste e os resultados foram combinados. Os erros inerentes nas saídas foram diferentes e portanto se cancelaram até certo ponto. As saídas combinadas proveram uma representação mais precisa dos parâmetros de formação reais. Este processo de ANN múltiplas também ilustra que não há nenhuma estrutura de ANN melhor ou conjunto de condições iniciais. Muitas combinações de estrutura e condições iniciais resultarão em coeficientes que provêem processamento de inversão aceitável.ANN outputs, such as those shown in Figures 7, 8 and 10, are not perfect representations of the desired formations. In an effort to reduce errors, several ANNs were trained with the same training set to produce several different sets of coefficients. This can be done by training ANNs having the same structure with identical data sets, but with different initial conditions for network coefficients. Alternatively, the ANN structure may be modified slightly prior to training. In either case, the final coefficients are different and the inherent errors are different. Multiple trained ANNs were used to process the same test data and the results were combined. The errors inherent in the outputs were different and therefore canceled out to some extent. The combined outputs provided a more accurate representation of the actual forming parameters. This multiple ANN process also illustrates that there is no better ANN structure or set of initial conditions. Many combinations of structure and initial conditions will result in coefficients that provide acceptable inversion processing.

Enquanto modelos de formação sintéticos particulares foram usados na concretização exposta aqui, é aparente que outros modelos poderíam ser usados com sucesso semelhante se as regras de seleção básicas forem seguidas. O conjunto de treinamento deveria incluir modelos sintéticos que têm valores de parâmetro superior e inferior que abrangem os limites de faixa operacional superior e inferior da ferramenta de registro selecionada. Várias versões de cada modelo deveríam ser incluídas com pelo menos uma tendo um valor de parâmetro superior próximo ao limite de faixa operacional superior da ferramenta e pelo menos uma tendo um valor de parâmetro inferior próximo ao limite de faixa operacional inferior da ferramenta de registro. Contrastes de parâmetro em interfaces de camada de leito deveríam variar através de uma faixa que é realista em termos do que normalmente acontece em formações de terra reais, que para a concretização preferida era cerca de 10 para 1 a cerca de 100 para 1. Os modelos deveríam incluir espessuras de camada de leito variando de um máximo aproximadamente correspondendo à área medida pela ferramenta à espessura mínima que a ferramenta selecionada pode analisar. Estas condições podem ser satisfeitas com um conjunto relativamente pequeno de modelos sintéticos, de forma que tempo de treinamento seja razoável. Usando só modelos sintéticos, todas as "regras" que a ANN "aprende" durante o processo de treinamento são precisas, que não é contaminada por medição ou outros erros. Como resultado, as ANNs treinadas com estes tipos de conjuntos de treinamento são capazes de executar inversão direta de sinais de registro nos registros desejados de parâmetros de formação para dados essencialmente de qualquer área.While particular synthetic formation models were used in the embodiment set forth herein, it is apparent that other models could be used with similar success if the basic selection rules were followed. The training set should include synthetic models that have upper and lower parameter values that span the upper and lower operating range limits of the selected recording tool. Multiple versions of each model should be included with at least one having a higher parameter value near the upper operating range limit of the tool and at least one having a lower parameter value near the lower operating range limit of the registration tool. Parameter contrasts in bed layer interfaces should vary across a range that is realistic in terms of what usually happens in actual ground formations, which for the preferred embodiment was about 10 to 1 to about 100 to 1. Models should include bed layer thicknesses ranging from a maximum approximately corresponding to the area measured by the tool to the minimum thickness that the selected tool can analyze. These conditions can be met with a relatively small set of synthetic models, so that training time is reasonable. Using only synthetic models, all the "rules" that ANN "learns" during the training process are accurate, not contaminated by measurement or other errors. As a result, ANNs trained with these types of training sets are able to perform direct inversion of register signals on the desired formation parameter records for data from essentially any area.

Ao desenvolver a presente invenção, ANNs foram inicialmente treinadas com ambos sinais em fase e quadratura da ferramenta de registro e bons resultados foram alcançados. Porém, usando ambos os sinais reduziu a velocidade do projeto de desenvolvimento porque dobra as entradas à ANN durante o processo de treinamento e portanto aumenta o tempo e despesa envolvida. Geralmente, o sinal de quadratura para sinais de ferramenta de registro reais é mais ruidoso do que o sinal em fase. Foi decidido usar só o componente em fase para simplificar o desenvolvimento e processo de teste e para evitar a parte mais ruidosa dos dados reais. Os resultados indicam que isto era uma boa escolha para ferramentas de indução como a HRAI. Pode haver alguma formação incomum ou extrema para a qual pode ser necessário usar ambos os componentes, e portanto será necessário treinar uma ANN com ambos. Em processos de LWD ou MWD, é habitual usar ambos sinais em fase e quadratura para avaliar fase e atenuação e a ANN deveria ser treinada para ambos os sinais fazerem isto.In developing the present invention, ANNs were initially trained with both phase and quadrature signals of the recording tool and good results were achieved. However, using both signals slowed the development project because it doubles the inputs to ANN during the training process and therefore increases the time and expense involved. Generally, the quadrature signal for actual recording tool signals is noisier than the phase signal. It was decided to use only the in-phase component to simplify the development and testing process and to avoid the noisiest part of the actual data. The results indicate that this was a good choice for induction tools such as HRAI. There may be some unusual or extreme training for which you may need to use both components, and therefore you will need to train an ANN with both. In LWD or MWD processes, it is customary to use both phase and quadrature signals to evaluate phase and attenuation, and ANN should be trained for both signals to do this.

Como notado acima, ANNs separadas podem ser treinadas para cada conjunto de transmissor-receptor em uma ferramenta de registro. Na ferramenta de HRAI há seis espaçamentos diferentes e dez arranjos de receptor diferentes. Na concretização preferida, ANNs foram geradas para vários espaçamentos diferentes como ilustrado na Figura 10. Também é possível, e freqüentemente desejável, usar os sinais de dois ou mais dos espaçamentos para produzir um registro. Isto é feito freqüentemente para melhorar a qualidade da inversão. Combinando sinais de dois ou mais receptores, a parte não correlatada do ruído tende a se cancelar enquanto os sinais desejado reforçam. Uma ANN pode ser treinada para este propósito. Quer dizer, as saídas de solucionadores dianteiros para dois ou mais espaçamentos de transmissor-receptor podem ser usadas para treinar uma ANN, que então pode ser usada para processar sinais reais correspondentes para gerar um registro do parâmetro desejado. A presente invenção foi desenvolvida e demonstrada usando dados de condutividade de ferramenta de registro de indução de HRAI. A invenção é igualmente aplicável a outros dados produzidos por ferramentas de registro de indução, tais como medições de inclinação, incidência e anisotropia. Também é aplicável a dados de outros tipos de ferramentas de registro, tais como ferramentas elétricas, acústicas, magnéticas, de gravidade e nuclear (por exemplo, raio de nêutrons ou gama). É aplicável a ferramentas levadas em cadeias de broca como também aquelas suspensas por linhas de fios. A Concretização de Rede de Junta Submetida A prática comum para inversão de ANN de registros de indução de arranjo é usar uma seqüência de medições de resistividade aparente como entrada, para recuperar a resistividade de formação verdadeira no ponto central da janela de entrada. Nós demonstramos que esta arquitetura de múltipla entrada/saída única funciona bem para vários sub-arranjos de espaçamento de transmissor-receptor curtos. Para sub-arranjos de espaçamento fundos, porém, a variância em predição com uma única ANN é relativamente alta. Isto é devido ao fato que as medições de arranjo fundo têm menos conteúdo de alta freqüência, maior efeito de leito de ombro, e não linearidade aumentada. Tipicamente, as regiões que circundam limites de leito na formação se tomam mais difíceis de recuperar precisamente. Para melhorar a precisão dos modelos de inversão de ANN para sub-arranjos de espaçamento fundo, nós expomos uma nova arquitetura de rede neural, chamada a junta de rede submetida, junto com um método de "inspeção rápida" para significativamente reduzir a carga computacional de treinar a junta de rede proposta.As noted above, separate ANNs can be trained for each transmitter-receiver set in a registration tool. In the HRAI tool there are six different spacings and ten different receiver arrangements. In the preferred embodiment, ANNs have been generated for several different spacings as illustrated in Figure 10. It is also possible, and often desirable, to use the signals from two or more of the spacings to produce a record. This is often done to improve the quality of inversion. By combining signals from two or more receivers, the uncorrelated part of the noise tends to cancel out while the desired signals reinforce. An ANN can be trained for this purpose. That is, the front resolver outputs for two or more transponder spacings can be used to train an ANN, which can then be used to process corresponding actual signals to generate a record of the desired parameter. The present invention was developed and demonstrated using HRAI induction recording tool conductivity data. The invention is equally applicable to other data produced by induction logging tools such as slope, incidence and anisotropy measurements. It is also applicable to data from other types of recording tools, such as electrical, acoustic, magnetic, gravity, and nuclear tools (eg, neutron radius or gamma). It is applicable to tools carried on drill chains as well as those suspended by wire lines. Submitted Joint Grid Realization The common practice for ANN inversion of array induction registers is to use a sequence of apparent resistivity measurements as input to retrieve true forming resistivity at the center point of the input window. We have demonstrated that this single multiple input / output architecture works well for multiple short transceiver spacing sub-arrangements. For deep spacing subarrangements, however, the predicted variance with a single ANN is relatively high. This is due to the fact that background arrangement measurements have less high frequency content, greater shoulder bed effect, and increased nonlinearity. Typically, regions surrounding bed boundaries in formation become more difficult to recover precisely. To improve the accuracy of ANN inversion models for deep-spaced subarrangements, we expose a new neural network architecture, called the submitted network joint, along with a "quick inspection" method to significantly reduce the computational load of train the proposed network board.

Figura 11 mostra um fluxograma típico do uso de algoritmo de inversão de ANN no processamento dos dados de registro. Neste fluxograma, uma rede de múltipla entrada/saída única é usada para pesquisar a correlação transformada entre as sensibilidades aparentes de janela e a resistividade de formação verdadeira referencial, onde a janela de entrada contém os mesmos pontos de medição acima e abaixo do centro de referência na profundidade vertical verdadeira com o erro no treinamento sendo avaliado a uma única posição, a posição da resistividade de saída que corresponde à posição do centro da janela de entrada. Sendo um problema mais difícil, devido a seu conteúdo de ffeqüência mais baixo e não linearidade aumentada, a inversão das medições de sub-arranjo mais fundas é menos precisa. A incerteza ao modelar relação de entrada/saída com o uso da estrutura de janela fixa é uma das razões principais que causam variância na interpretação de dados de registro. Para resolver este problema complexo, a tecnologia atual permite-nos combinar várias redes juntas para formar uma junta. Os membros de junta poderíam ser selecionados de muitas redes distintas com vários pesos de estrutura/iniciais e treinados com conjuntos de dados diferentes. A saída de junta pode ser tomada como a saída média das várias redes únicas que incluem a junta. O problema com esta aproximação em interpretação de dados de registro de poço é o tempo de processamento. O número total de parâmetros em uma tal junta é a soma dos parâmetros de cada rede individual, e lidar com redes com arquiteturas diferentes requer mais manipulações de matriz que toma mais tempo em processamento em série, e precisa mais processadores em processamento paralelo. Também, treinar e manter rastro de várias redes diferentes aumentará a carga computacional e administrativa.Figure 11 shows a typical flow diagram of the use of ANN inversion algorithm in the processing of registration data. In this flowchart, a single multiple input / output network is used to search for the transformed correlation between window apparent sensitivities and true referential forming resistivity, where the input window contains the same measurement points above and below the reference center. at true vertical depth with the training error being evaluated at a single position, the position of the output resistivity that corresponds to the position of the center of the input window. Being a more difficult problem, due to its lower frequency content and increased nonlinearity, the inversion of deeper subarray measurements is less accurate. Uncertainty in modeling input / output relationship using fixed window structure is one of the main reasons that cause variance in the interpretation of log data. To solve this complex problem, current technology allows us to combine multiple networks together to form a joint. Board members could be selected from many different networks with various frame / initial weights and trained with different data sets. The joint output can be taken as the average output of the various single networks that include the joint. The problem with this approach in interpreting well log data is processing time. The total number of parameters in such a joint is the sum of the parameters of each individual network, and dealing with networks with different architectures requires more matrix manipulations that take more time in serial processing, and need more processors in parallel processing. Also, training and keeping track of many different networks will increase the computational and administrative burden.

Nesta concretização, nós apresentamos um novo método para superar as limitações discutidas acima, e mostramos como melhora a interpretação de dados de registro. Esta concretização provê: uma nova relação de mapeamento de resistividade/resistividade verdadeira aparente; uma junta de rede submetida para estabelecer a relação presumida e reduzir a incerteza de saída; e, um método de treinamento de "inspeção rápida" para eficientemente treinar a junta de rede apresentada. O método proposto nesta concretização pode ser aplicado para melhorar o processamento de qualquer medição de registro com problemas semelhantes aos associados com os sub-arranjos fundos da ferramenta de HRAI. O método proposto deveria melhorar o processamento de dados de registro em cada situação, embora sendo relativamente mais demorado que o procedimento de saída única padrão, nós recomendamos o novo método para os problemas relativamente mais difíceis, nos quais o uso do método padrão conduz a resultados de baixa qualidade. Mais geralmente, esta concretização é aplicável a sistema não causai incerto para o qual a saída y(n0) depende das amostras de entrada x(n), para n estendido em ambas as direções de n0. Muitas aplicações geofísicas estão entre esta categoria.In this embodiment, we present a new method for overcoming the limitations discussed above, and show how to improve the interpretation of log data. This embodiment provides: a new apparent true resistivity / resistivity mapping relationship; a submitted network joint to establish the assumed relationship and reduce the output uncertainty; and, a "quick inspection" training method to efficiently train the presented network joint. The method proposed in this embodiment can be applied to improve the processing of any record measurement with problems similar to those associated with the HRAI tool deep subsets. The proposed method should improve the processing of log data in each situation, although being relatively longer than the standard single-output procedure, we recommend the new method for relatively more difficult problems, where using the standard method leads to results. low quality. More generally, this embodiment is applicable to an uncertain non-causal system for which the output y (n0) depends on the input samples x (n), for n extended in both directions of n0. Many geophysical applications fall into this category.

Nesta concretização, nós estabelecemos uma nova relação de mapeamento de entrada/saída para arranjos de espaçamento fundo ao processar dados de registro. Para as dadas entradas de rede, a saída de rede, que é a resistividade de formação recuperada, não é necessariamente mapeada ao centro referencial somente. Poderia ser mapeada a qualquer ponto na vizinhança central. Predizendo a resistividade a várias posições, que formam uma janela de saída, e avaliando o erro no treinamento através do comprimento desta janela de saída, não só o erro no valor de saída, mas também o erro na inclinação de saída são penalizados, conduzindo a menos variação na predição. Além disso, o novo procedimento gera tantas predições a cada posição quanto o número de pontos na janela de saída. Depois de calcular a média destas saídas, a variância é ademais reduzida. Esta relação pode ser implementada com uma rede avançada de multicamadas com saídas múltiplas, que é mostrado na Figura 12. Note que, cada saída tem conexões de rede compartilhadas (pesos) na camada oculta. As conexões compartilhadas põem as restrições ao conjunto de saída. Esta arquitetura de rede permite cada nó de saída produzir sua seqüência de interpretação baseada na suposição de mapeamento ligeiramente diferente. Figura 13 mostra tais seqüências em um exemplo de cinco saídas, com cada seqüência sendo uma predição deslocada da outra. Os modelos que simultaneamente extraem as resistividades de formação na vizinhança central constituem uma junta de rede submetida (CNC), e as saídas que se referem ao mesmo índice de TVD (profundidade vertical verdadeira) podem exibir uma variação observada, indicando a incerteza em interpretação de dados de registro. Para reduzir a incerteza de interpretação, a saída de CNC pode ser computada calculando a média de suas saídas de membro através da diagonal ao longo da qual as saídas têm o mesmo índice de TVD (veja Figura 13). O problema associado com CNC é a carga computacional ao treinar a rede neural de multi-entradas/multi-saídas. Usando uma junta de rede de 11 membros por exemplo, o número total de parâmetros pode ser até 4.000, e os termos de erro envolvidos no algoritmo de otimização podem exceder 500.000 com um conjunto de treinamento moderado. Uma única tentativa de treinamento para este problema usando método tradicional custará mais de uma semana com capacidade de computador atual. Nesta concretização, um método de "inspeção rápida" foi desenvolvido para reduzir a carga computacional. Este método inicializa os parâmetros de rede de modos diferentes quando um novo modelo de sub-arranjo está pronto para treinar. As opções principais deste método de "inspeção rápida" são: Inicializar um novo modelo de sub-arranjo com os pesos de rede do sub-arranjo adjacente treinado.In this embodiment, we have established a new input / output mapping relationship for background spacing arrangements when processing log data. For the given network inputs, the network output, which is the recovered resistivity of formation, is not necessarily mapped to the referential center only. It could be mapped to any point in the central neighborhood. By predicting resistivity at various positions, which form an exit window, and by evaluating training error across the length of this exit window, not only the output value error but also the output slope error are penalized, leading to less variation in prediction. In addition, the new procedure generates as many predictions at each position as the number of points in the output window. After averaging these outputs, the variance is further reduced. This relationship can be implemented with an advanced multilayer multi-output network, which is shown in Figure 12. Note that each output has shared network connections (weights) in the hidden layer. Shared connections put restrictions on the output set. This network architecture allows each output node to produce its interpretation sequence based on the slightly different mapping assumption. Figure 13 shows such sequences in an example of five outputs, with each sequence being one prediction shifted from the other. Models that simultaneously extract the forming resistivities in the central vicinity constitute a submitted grid joint (CNC), and outputs that refer to the same true vertical depth (TVD) index may exhibit observed variation, indicating uncertainty in interpretation of registration data. To reduce the uncertainty of interpretation, the CNC output can be computed by averaging its member outputs across the diagonal along which the outputs have the same TVD index (see Figure 13). The problem associated with CNC is the computational load when training the multi-input / multi-output neural network. Using an 11-member network joint for example, the total number of parameters can be up to 4,000, and the error terms involved in the optimization algorithm can exceed 500,000 with a moderate training set. A single training attempt for this problem using traditional method will cost more than one week with current computer capacity. In this embodiment, a "quick inspection" method has been developed to reduce the computational load. This method initializes network parameters in different ways when a new subarrangement model is ready for training. The main options of this "quick inspection" method are: Initialize a new subarray model with the net weights of the adjacent trained subarray.

Inicializar um novo modelo de sub-arranjo de certa freqüência com os pesos resultantes do mesmo sub-arranjo de freqüência diferente.Initialize a new sub-arrangement model of certain frequency with the weights resulting from the same different frequency sub-arrangement.

Inicializar um novo modelo de sub-arranjo combinando seus pesos de rede prévios com pesos perto de zero recentemente adicionados ao aumentar o número de neurônios de entrada, ou neurônios ocultos, ou neurônios de saída são precisados. A idéia de usar aproximação de "inspeção rápida" é baseada no fato que algum tipo de semelhança em resposta de ferramenta existe entre os sub-arranjos adjacentes, ou mesmo sub-arranjo, mas freqüências de excitação diferentes. Portanto, o treinamento inicializado por opção 1 e 2 de alguma maneira atua como um rescalonamento do mapeamento de entrada/saída, que normalmente cria um gradiente mais íngreme em redução de erro durante o aprendizado iterativo. A aproximação descrita na opção 3 pode fazer a precisão de partida de treinamento do novo modelo tão próxima quanto o modelo prévio, que melhorará significativamente a eficiência de treinamento. A nova aproximação tem as seguintes vantagens: A CNC provê um método promissor para reduzir a incerteza causada por limitação de ferramenta, e efeitos ambientais em interpretação de dados de registro. A redução em erro pode ser vista como surgindo da variância reduzida devido ao calculo de média através de muitas soluções. A CNC pode ser manipulada usando uma única rede neural avançada de multicamadas que é efetivo em custo com velocidade de processamento competitiva.Initializing a new subarrangement model by matching your previous net weights with newly added near zero weights by increasing the number of input neurons, or hidden neurons, or output neurons is needed. The idea of using "quick inspection" approximation is based on the fact that some kind of similarity in tool response exists between adjacent subarrangements, or even subarrangements, but different excitation frequencies. Therefore, training started by option 1 and 2 somehow acts as an I / O mapping rescheduling, which typically creates a steeper gradient in error reduction during iterative learning. The approach described in option 3 can make the training start accuracy of the new model as close as the previous model, which will significantly improve training efficiency. The new approach has the following advantages: The CNC provides a promising method for reducing uncertainty caused by tool limitation, and environmental effects in interpreting registration data. Reduction in error can be seen as arising from reduced variance due to averaging across many solutions. The CNC can be manipulated using a single advanced multilayer neural network that is cost effective with competitive processing speed.

Como a CNC gera os pesos compartilhados e saída calculada em média, normalmente produz predição uniforme. Nenhuma outra técnica de regularização é precisada nesta aproximação, que permite a rede de junta ser treinada usando o algoritmo de treinamento rápido com menos preocupação sobre sobre-adaptação. O método de "inspeção rápida" pode reduzir a carga computacional com o método de inicialização tradicional até 60 por cento.Because the CNC generates shared weights and averaged output, it usually produces uniform prediction. No other regularization technique is needed in this approach, which allows the joint network to be trained using the rapid training algorithm with less worry about overadaptation. The "quick inspection" method can reduce the computational load with the traditional boot method by up to 60 percent.

Processar registros de indução de arranjo com junta de rede submetida é ilustrado na Figura 14. Neste fluxograma, os dados de registro (resistividade normalmente aparente) de um certo sub-arranjo são formatados para encher a janela de entrada. Então, uma transformação de pré-processamento aos dados de entrada é aplicada antes que seja apresentada à rede de CNC. A rede de CNC funciona como um filtro não linear, e é treinada com dados de simulação que são descritos em nossa publicação prévia. A saída de CNC alimenta por um procedimento de pós-processamento antes de prover ao cliente.Processing array induction registers with the submitted network joint is illustrated in Figure 14. In this flowchart, the log data (normally apparent resistivity) of a certain subarray is formatted to fill the input window. Then, a preprocessing transformation to the input data is applied before it is presented to the CNC network. The CNC network acts as a nonlinear filter, and is trained with simulation data that is described in our previous publication. The CNC output feeds through a postprocessing procedure before providing it to the customer.

Para a rede de CNC, a janela de entrada normalmente cobre informação sobre medições de 7,5 m a 15 m com respeito ao TVD. Uma saída de 11 nós (correspondendo a 11 membros de junta) é preferida com intervalo de 7,5 cm no meio, que constitui uma janela de saída de 0,75 m. Para a aplicação de leito de alta inclinação, a janela de saída com comprimento semelhante em distância vertical verdadeira é preferida. Este tamanho de janela provê ótimo compromisso entre tendência de predição e variância, e permite carga computacional razoável durante o treinamento. A saída de CNC tanto pode ser soma média ou ponderada através das saídas de membro tendo o mesmo índice de TVD.For the CNC network, the input window usually covers measurement information from 7.5m to 15m with respect to TVD. An 11 knot outlet (corresponding to 11 joint members) is preferred with a 7.5 cm gap in the middle, which constitutes a 0.75 m exit window. For high slope bed application, the similarly long exit window at true vertical distance is preferred. This window size provides a good compromise between prediction bias and variance, and allows for reasonable computational load during training. The CNC output can either be average or weighted sum through member outputs having the same TVD index.

Nesta seção, nós primeiro ilustramos os resultados de teste ao processar registros simulados, para os quais as resistividades de formação verdadeiras são conhecidas, com rede de CNC e rede de saída única respectivamente. Então, nós demonstramos que o método de "inspeção rápida" realmente reduz significativamente a carga computacional ao treinar a rede de CNC.In this section, we first illustrate the test results when processing simulated registers, for which true forming resistivities are known, with CNC and single output networks respectively. So, we demonstrate that the "quick inspection" method actually significantly reduces the computational load when training the CNC network.

Figura 15 apresenta uma comparação de desempenho da rede de CNC e da rede de saída única padrão para sub-arranjo 1, usando os dados de treinamento de freqüência de 8 kHz simulados da geometria de inclinação zero. O perfil de formação utilizado aqui é um arquivo de teste que é excluído dos padrões de treinamento. Não é difícil identificar pela inspeção visual que a rede de CNC produz a predição que gera melhor que a rede de saída única. O outro exemplo é dado na Figura 16 para aplicação de leito inclinado, testado com modelos de sub-arranjo 1 e dados de 8 kHz. O arquivo de teste tem a forma como formação de Oklahoma, que é o problema de referência padrão para avaliação de desempenho. A mesma conclusão pode ser tirada deste teste que a interpretação de medição usando rede de CNC é menos excursiva dentro dos leitos e mais consistente com resistividade de formação verdadeira.Figure 15 shows a performance comparison of the CNC network and the standard single output network for subarray 1, using simulated 8 kHz frequency training data from zero slope geometry. The training profile used here is a test file that is excluded from training standards. It is not difficult to identify by visual inspection that the CNC network produces the prediction that generates better than the single output network. The other example is given in Figure 16 for sloped bed application, tested with subarray 1 models and 8 kHz data. The test file has the form Oklahoma formation, which is the standard benchmark for benchmarking. The same conclusion can be drawn from this test that the measurement interpretation using CNC lattice is less excursive within beds and more consistent with true forming resistivity.

Figura 17 ilustra uma trajetória do erro de treinamento contra o número de iterações para uma rede de CNC, usando os exemplos de treinamento do sub-arranjo 2, freqüência de excitação de 8 kHz e ângulo de inclinação zero. A rede 101-20-40-11 escolhida é inicializada com método padrão e treinada com algoritmo de gradiente conjugado graduado (SCG). Leva cerca de 2.000 iterações para reduzir o erro médio quadrático (mse) para 0,006, e ainda precisa mais iterações para adquirir a precisão de treinamento adequada.Figure 17 illustrates a trajectory of the training error against the number of iterations for a CNC network using the subarray 2 training examples, 8 kHz excitation frequency, and zero tilt angle. The chosen network 101-20-40-11 is initialized with standard method and trained with graduated conjugate gradient algorithm (SCG). It takes about 2,000 iterations to reduce the mean square error (mse) to 0.006, and still needs more iterations to achieve proper training accuracy.

Em comparação, Figura 18 mostra a taxa de redução de erro do método de "inspeção rápida". A rede de CNC com mesma arquitetura é treinada com mesmo algoritmo usando os mesmos exemplos. A diferença aqui é o modo para inicializar os parâmetros de rede. Os pesos iniciais usados nesta tentativa de treinamento são os pesos resultantes da rede de CNC para o mesmo sub-arranjo, mas freqüência de excitação diferente (32 kHz). Nós podemos ver que embora o erro de treinamento de partida na Figura 18 esteja perto de Figura 17, leva só 200 iterações na Figura 18 para alcançar a precisão de treinamento muito melhor como ilustrado na Figura 17.In comparison, Figure 18 shows the error reduction rate of the "quick inspection" method. The CNC network with the same architecture is trained with the same algorithm using the same examples. The difference here is the mode for initializing the network parameters. The initial weights used in this training attempt are the resulting CNC net weights for the same subarray but different excitation frequency (32 kHz). We can see that while the starting training error in Figure 18 is close to Figure 17, it only takes 200 iterations in Figure 18 to achieve much better training accuracy as illustrated in Figure 17.

Figura 19 apresenta outro exemplo usando uma opção diferente do método de "inspeção rápida". A rede de CNC é treinada para sub-arranjo 1 sob freqüência de excitação de 32 kHz e ângulo de inclinação zero, mas inicializada com pesos resultantes da rede de CNC de sub-arranjo 2. O treinamento leva 400 iterações para alcançar a precisão exibida, que normalmente precisa mais de cinco mil iterações para treinar usando o método de inicialização padrão. r E aparente que várias mudanças podem ser feitas no aparelho e métodos expostos aqui, sem partir da extensão da invenção como definida pelas reivindicações anexas.Figure 19 presents another example using an option other than the "quick inspection" method. The CNC network is trained for subarray 1 under 32 kHz excitation frequency and zero tilt angle, but initialized with weights resulting from subarray CNC network 2. Training takes 400 iterations to achieve displayed accuracy, which typically needs more than 5,000 iterations to train using the default boot method. It is apparent that various changes may be made to the apparatus and methods set forth herein, without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

1. Aparelho para converter os sinais de saída de uma ferramenta de registro em um registro que representa um parâmetro de formações de terra circundando um furo de sondagem, compreendendo: uma rede neural artificial treinada com um conjunto de modelos de formação de terra sintéticos selecionados para cobrir a faixa operacional de uma ferramenta de registro selecionada com base em limites de sensibilidade e resolução da ferramenta de registro e com base cm faixas realistas de parâmetros de formação, onde os sinais de saída da ferramenta de registro são uma série de amostras, cada uma representando o sinal num ponto de profundidade no furo de sondagem, e onde a rede neural tem uma pluralidade de entradas que recebem aquelas amostras a partir de uma faixa de profundidades no furo de sondagem, caracterizado pelo fato dc que a rede neural artificial tem uma pluralidade de saídas, cada uma produzindo um sinal de saída representando um ponto de profundidade diferente no furo de sondagem, e um meio para combinar as saídas da rede neural de acordo com pontos de profundidade para produzir um registro médio de um parâmetro de formação.1. Apparatus for converting the output signals of a recording tool to a register representing a parameter of ground formations surrounding a drillhole, comprising: an artificial neural network trained with a set of synthetic grounding models selected for cover the operating range of a selected recording tool based on recording tool sensitivity and resolution limits and based on realistic ranges of forming parameters, where the output signals of the recording tool are a series of samples each representing the signal at a depth point in the drillhole, and where the neural network has a plurality of inputs that receive those samples from a depth range in the drillhole, characterized in that the artificial neural network has a plurality outputs, each producing an output signal representing a different depth point in the hole and a means for combining neural network outputs according to depth points to produce an average record of a forming parameter. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rede neural artificial treinada com um conjunto de modelos de formação de terra sintéticos compreende: a) uma pluralidade de modelos de chilro tendo espessuras de camada continuamente crescentes, cada modelo de chilro tendo contrastes de parâmetro em interfaces dc camada limitadas a contrastes realistas achados em formações de terra reais, pelo menos um modelo com um limite de parâmetro superior perto do limite superior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e pelo menos um modelo com um limite de parâmetro inferior perto do limite inferior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e b) uma pluralidade de modelos tipo Oklahoma com contrastes de parâmetro em interfaces de camada limitadas a contrastes realistas achados em formações de terra reais, pelo menos um modelo tendo um limite de parâmetro superior perto do limite superior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e pelo menos um modelo tendo um limite de parâmetro inferior perto do limite inferior da faixa operacional da ferramenta selecionada.Apparatus according to claim 1, characterized in that the artificial neural network trained with a set of synthetic grounding models comprises: a) a plurality of twitter models having continuously increasing layer thicknesses, each model of having parameter contrasts at layer interfaces limited to realistic contrasts found on actual ground formations, at least one model with an upper parameter limit near the upper limit of the selected tool's operating range, and at least one model with a limit of lower parameter near the lower limit of the operating range of the selected tool, and b) a plurality of Oklahoma-type models with parameter contrasts on layered interfaces limited to realistic contrasts found on actual ground formations, at least one model having an upper parameter limit. near the upper limit of the operating range of the selected tool, and eg lo minus a model having a lower parameter limit near the lower limit of the selected tool's operating range. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro é uma ferramenta de registro de indução tendo uma relação de sensibilidade máxima para sensibilidade mínima de cerca de 10.000 para 1 e os modelos de chilro incluem pelo menos um modelo com contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 10 para 1 e pelo menos um modelo com contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 100 para 1.Apparatus according to claim 2, characterized in that the recording tool is an induction recording tool having a maximum sensitivity to minimum sensitivity ratio of about 10,000 to 1 and the chirp models include at least one. model with parameter contrasts at layer interfaces of about 10 to 1 and at least one model with parameter contrasts at layer interfaces of about 100 to 1. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro é uma ferramenta de registro de indução tendo uma relação de sensibilidade máxima para sensibilidade mínima de cerca de 10.000 para 1 e os modelos tipo Oklahoma têm contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 10 para 1 a cerca de 100 para 1.Apparatus according to claim 2, characterized in that the recording tool is an induction recording tool having a maximum sensitivity to minimum sensitivity ratio of about 10,000 to 1 and Oklahoma type models have parameter contrasts. on layer interfaces from about 10 to 1 to about 100 to 1. 5. Método para converter os sinais de saída de uma ferramenta de registro em um registro que representa um parâmetro de formações de terra circundando um furo de sondagem, compreendendo: criar um conjunto de modelos de formação de terra sintéticos, compreendendo: a) uma pluralidade de modelos de chilro tendo espessuras de camada continuamente crescentes, cada modelo de chilro tendo contrastes de parâmetro em interfaces de camada limitadas a contrastes realistas achados em formações de terra reais, pelo menos um modelo com um limite de parâmetro superior perto do limite superior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e pelo menos um modelo com um limite de parâmetro inferior perto do limite inferior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e b) uma pluralidade de modelos tipo Oklahoma com contrastes de parâmetro em interfaces de camada limitadas a contrastes realistas achados em formações de terra reais, pelo menos um modelo tendo um limite de parâmetro superior perto do limite superior da faixa operacional da ferramenta selecionada, e pelo menos um modelo tendo um limite de parâmetro inferior perto do limite inferior da faixa operacional da ferramenta selecionada; gerar respostas sintéticas da ferramenta selecionada para cada um dos modelos de formação artificial; usar as respostas sintéticas e os modelos de formação para treinar uma rede neural artificial para gerar representações dos modelos de formação em resposta às respostas sintéticas; e processar sinais de registro reais da ferramenta selecionada com a rede neural treinada para produzir um registro do parâmetro de terra, caracterizado pelo fato de que no processamento a rede neural artificial tem uma pluralidade de saídas, cada uma produzindo um sinal de saída representando um ponto de profundidade diferente no furo de sondagem, com o método compreendendo adicionalmente: combinar aquelas saídas da rede neural de acordo com pontos de profundidade para produzir um registro médio de um parâmetro de formação.A method for converting the output signals of a recording tool into a register representing a parameter of ground formations surrounding a drillhole, comprising: creating a set of synthetic grounding models, comprising: a) a plurality of chirp models having continually increasing layer thicknesses, each chirp model having parameter contrasts on layer interfaces limited to realistic contrasts found on real earth formations, at least one model with an upper parameter boundary near the upper boundary of the range. tool operation, and at least one model with a lower parameter limit near the lower limit of the selected tool operating range, and b) a plurality of Oklahoma-type models with parameter contrasts on layer interfaces limited to realistic contrasts found in formations. at least one model having a parameter limit upper near the upper limit of the operating range of the selected tool, and at least one model having a lower parameter limit near the lower limit of the operating range of the selected tool; generate synthetic responses of the selected tool for each of the artificial formation models; use synthetic responses and training models to train an artificial neural network to generate representations of training models in response to synthetic responses; and processing actual register signals from the selected tool with the neural network trained to produce a ground parameter register, characterized in that in processing the artificial neural network has a plurality of outputs, each producing an output signal representing a point. of different depth at the borehole, with the method further comprising: combining those neural network outputs according to depth points to produce an average record of a forming parameter. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro é uma ferramenta de registro de indução tendo uma relação de sensibilidade máxima para sensibilidade mínima de cerca de 10.000 para 1 e os modelos de chilro incluem pelo menos um modelo com contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 10 para 1 e pelo menos um modelo com contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 100 para 1.Method according to claim 5, characterized in that the recording tool is an induction recording tool having a maximum sensitivity to minimum sensitivity ratio of about 10,000 to 1 and the chirp models include at least one. model with parameter contrasts at layer interfaces of about 10 to 1 and at least one model with parameter contrasts at layer interfaces of about 100 to 1. 7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro é uma ferramenta de registro de indução tendo uma relação de sensibilidade máxima para sensibilidade mínima de cerca de 10.000 para 1 e os modelos tipo Oklahoma têm contrastes de parâmetro em interfaces de camada de cerca de 10 para 1 a cerca de 100 para 1.Method according to claim 5, characterized in that the recording tool is an induction recording tool having a maximum sensitivity to minimum sensitivity ratio of about 10,000 to 1 and Oklahoma type models have parameter contrasts. on layer interfaces from about 10 to 1 to about 100 to 1. 8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: usar as respostas sintéticas e modelos de formação para treinar uma ou mais redes neurais artificiais adicionais para gerar representações dos modelos de formação em resposta às respostas sintéticas; processar os sinais de registro reais da ferramenta selecionada com a rede ou redes neurais treinadas adicionais para produzir um registro ou registros adicionais do parâmetro de terra; e, combinar os registros do parâmetro de terra para produzir um registro médio do parâmetro de terra.A method according to claim 5, further comprising: using synthetic responses and training models to train one or more additional artificial neural networks to generate representations of training models in response to synthetic responses; process the actual register signals of the selected tool with the additional trained neural network or networks to produce an additional ground parameter register or registers; and combining the ground parameter registers to produce an average ground parameter register. 9. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro selecionada é uma ferramenta de registro de indução com mais de um par de transmissor-receptor e as respostas sintéticas da ferramenta selecionada incluem respostas de mais de um par de transmissor-receptor.Method according to claim 5, characterized in that the selected recording tool is an induction recording tool with more than one transmitter-receiver pair and the synthetic responses of the selected tool include responses of more than one pair. transceiver. 10. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de registro selecionada é uma ferramenta de registro de indução tendo ambos sinais de saída em fase e em quadratura e as respostas sintéticas da ferramenta selecionada incluem ambos os sinais.Method according to claim 5, characterized in that the selected recording tool is an induction recording tool having both phase and quadrature output signals and the synthetic responses of the selected tool include both signals.
BRPI0116453-8A 2000-12-19 2001-12-19 APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING THE SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL BR0116453B1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25667900P 2000-12-19 2000-12-19
US60/256,679 2000-12-19
US29900201P 2001-06-18 2001-06-18
US60/299,002 2001-06-18
PCT/US2001/049193 WO2002050571A2 (en) 2000-12-19 2001-12-19 Processing well logging data with neural network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR0116453A BR0116453A (en) 2005-12-13
BR0116453B1 true BR0116453B1 (en) 2014-12-30

Family

ID=26945519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0116453-8A BR0116453B1 (en) 2000-12-19 2001-12-19 APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING THE SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL

Country Status (6)

Country Link
AU (2) AU2002241657B2 (en)
BR (1) BR0116453B1 (en)
CA (1) CA2432684A1 (en)
GB (1) GB2386231B (en)
NO (1) NO20032780L (en)
WO (1) WO2002050571A2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5794720A (en) 1996-03-25 1998-08-18 Dresser Industries, Inc. Method of assaying downhole occurrences and conditions
US6832159B2 (en) 2002-07-11 2004-12-14 Schlumberger Technology Corporation Intelligent diagnosis of environmental influence on well logs with model-based inversion
US20040019427A1 (en) * 2002-07-29 2004-01-29 Halliburton Energy Services, Inc. Method for determining parameters of earth formations surrounding a well bore using neural network inversion
GB2413403B (en) * 2004-04-19 2008-01-09 Halliburton Energy Serv Inc Field synthesis system and method for optimizing drilling operations
US7091719B2 (en) * 2004-04-30 2006-08-15 Schlumberger Technology Corporation Method for determining properties of formation fluids
BRPI0919556B8 (en) 2008-10-03 2019-07-30 Halliburton Energy Services Inc method, system for drilling a well, and, computer readable medium
WO2015053876A1 (en) 2013-10-08 2015-04-16 Exxonmobil Upstream Research Company Automatic dip picking from wellbore azimuthal image logs
CN111173505B (en) * 2018-10-23 2023-08-22 中国石油天然气股份有限公司 Method and apparatus for determining a reservoir lower limit
CN110488350B (en) * 2019-09-20 2021-10-29 西南石油大学 Seismic inversion big data generation method based on convolutional neural network
US11624853B2 (en) 2020-01-31 2023-04-11 ExxonMobil Technology and Engineering Company Methods for performing formation evaluation and related systems
CN111399065A (en) * 2020-03-17 2020-07-10 中研地科(天津)科技发展有限公司 Anti-interference earth electromagnetic measuring method and device
US11741359B2 (en) 2020-05-29 2023-08-29 Saudi Arabian Oil Company Systems and procedures to forecast well production performance for horizontal wells utilizing artificial neural networks

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345077A (en) * 1991-07-24 1994-09-06 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for producing a porosity log of a subsurface formation corrected for detector standoff
US5251286A (en) * 1992-03-16 1993-10-05 Texaco, Inc. Method for estimating formation permeability from wireline logs using neural networks
US5300770A (en) * 1992-08-10 1994-04-05 Mobil Oil Corporation Apparatus for producing a porosity log of a subsurface formation corrected for detector standoff
EP0665958B1 (en) * 1993-07-21 1999-01-13 Western Atlas International, Inc. Method of determining formation resistivity utilizing combined measurements of inductive and galvanic logging instruments
US5444619A (en) * 1993-09-27 1995-08-22 Schlumberger Technology Corporation System and method of predicting reservoir properties
US5828981A (en) * 1995-05-11 1998-10-27 Texaco Inc. Generating pore types and synthetic capillary pressure curves from wireline logs using neural networks
US5862513A (en) * 1996-11-01 1999-01-19 Western Atlas International, Inc. Systems and methods for forward modeling of well logging tool responses
US6044325A (en) * 1998-03-17 2000-03-28 Western Atlas International, Inc. Conductivity anisotropy estimation method for inversion processing of measurements made by a transverse electromagnetic induction logging instrument
US6219619B1 (en) * 1999-03-08 2001-04-17 Baker Hughes Incorporated Inhomogeneous background-based software focusing method for array-type induction logging tools

Also Published As

Publication number Publication date
NO20032780D0 (en) 2003-06-18
NO20032780L (en) 2003-08-13
AU2002241657B2 (en) 2008-01-31
GB2386231B (en) 2005-04-13
BR0116453A (en) 2005-12-13
CA2432684A1 (en) 2002-06-27
GB0314160D0 (en) 2003-07-23
GB2386231A (en) 2003-09-10
WO2002050571A2 (en) 2002-06-27
WO2002050571A3 (en) 2003-04-17
AU4165702A (en) 2002-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7814036B2 (en) Processing well logging data with neural network
US7912648B2 (en) Method and apparatus for imaging bed boundaries using azimuthal propagation resistivity measurements
US6304086B1 (en) Method and apparatus for evaluating the resistivity of formations with high dip angles or high-contrast thin layers
US6671623B1 (en) Methods and system for characterizing the response of subsurface measurements to determine wellbore and formation characteristics
US7656160B2 (en) Determining properties of earth formations using the electromagnetic coupling tensor
US6553314B2 (en) Method for determination of apparent resistivities of anisotropic reservoirs
US6219619B1 (en) Inhomogeneous background-based software focusing method for array-type induction logging tools
US7565244B2 (en) Method and system for removing effects of conductive casings and wellbore and surface heterogeneity in electromagnetic imaging surveys
US20050083063A1 (en) Electromagnetic method for determining dip angles independent of mud type and borehole environment
US20030222651A1 (en) System and method for evaluation of thinly laminated earth formations
EA007587B1 (en) Directional electromagnetic wave resistivity apparatus and method
US20140257703A1 (en) Real-Time Formation Anisotropy And Dip Evaluation Using Multiaxial Induction Measurements
WO2004029664A1 (en) A method for resistivity anisotropy determination in near vertical wells
CN103842852A (en) Compensated cross-well tomography methods and systems
Di et al. Estimating subsurface properties using a semisupervised neural network approach
WO2016069851A1 (en) Inversion technique for fracture characterization in highly inclined wells using multiaxial induction measurements
US20010039477A1 (en) Inhomogeneous background based focusing method for multiarray induction measurements in a deviated well
BR0116453B1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING THE SIGNALS OF A REGISTRATION TOOL
Smits et al. High resolution from a new laterolog with azimuthal imaging
US9328604B2 (en) Methods and systems for determining standoff between a downhole tool and a geological formation
AU767715B2 (en) Method and system for indicating anisotropic resistivity in an earth formation
Lovell et al. Structural interpretation of resistivity-at-the-bit images
Cannon et al. A Novel Inversion Method for Interpretation of a Focused Multisensor LWD Laterolog Resistivity Tool
Donald et al. Digital Transformation of Borehole Sonic Services in the Oil and Gas Industry
Anxionnaz et al. Reconstructing petrophysical borehole images: Their potential for evaluating permeability distribution in heterogeneous formations

Legal Events

Date Code Title Description
B07A Technical examination (opinion): publication of technical examination (opinion)
B06A Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law
B06A Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law
B09A Decision: intention to grant
B16A Patent or certificate of addition of invention granted

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/12/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.

B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time

Free format text: REFERENTE A 15A ANUIDADE.

B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)