BR112012018758B1 - aparelho e método para estimar pelo menos uma propriedade de uma formação de terra - Google Patents
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Abstract
APARELHO E MÉTODO PARA ESTIMAR PELO MENOS UMA PROPRIEDADE DE UMA FORMAÇÃO DE TERRA. A presente invenção refere-se a um aparelho para irradiar uma formação de terra. O aparelho inclui: um portador (18) configurado para ser disposto na formação; um tubo de nêutron (32) disposto no portador (18) e localizado sobre um eixo geométrico; e uma fonte de alimentação de alta-tensão (34) disposta no portador (18) e conectada eletricamente ao tubo de nêutron (32), sendo que a fonte de alimentação de alta-tensão (34) está deslocada em relação ao geométrico
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício de uma data de depósito anterior do pedido provisório n° U.S. 61/299.748, depositado em 29 de janeiro de 2010, cuja descrição está incorporada em sua totalidade no presente documento a título de referência.
[002] Ferramentas para medição de nêutron pulsado são utilizadas em ambientes de fundo de poço para uma variedade de propósitos, tais como densidade baseada em nêutron e medições de porosidade, e medições de espectro por raio gama induzido por nêutron.
[003] Geradores de nêutron pulsado para aplicações de perfilagem de poço normalmente consistem em um tubo vedado de nêutron, meios de geração de íons em uma porção do tubo e meios de extração e aceleração dos íons gerados sobre um material alvo. A aceleração dos íons é geralmente alcançada por meio de uma fonte de alimentação capaz de fornecer voltagem suficiente para alcançar, de maneira eficiente, a reação desejada. As restrições geométricas associadas a um alojamento de fonte de nêutron como uma sonda ou tubo mestre, juntamente com as considerações de alta-tensão impostas, são tipicamente dirigidos por um revestimento linear configuração entre a fonte de alimentação de alta-tensão (HVPS) e o tubo gerador de nêutron. Tais restrições frequentemente impedem emissores e detectores de serem posicionados em dispositivos de medição nas localizações ótimas.
[004] Um aparelho para irradiar uma formação de terra inclui: um portador configurado para ser disposto na formação; um tubo de nêutron disposto no portador e localizado em um eixo geométrico; e uma fonte de alimentação de alta-tensão disposta no portador e que está eletricamente conectada ao tubo de nêutron, sendo que a fonte de alimentação de alta-tensão está deslocada em relação ao eixo geométrico.
[005] Um aparelho para estimar pelo menos uma propriedade de uma formação de terra inclui: um portador configurado para ser disposto na formação; pelo menos um detector disposto no portador; um tubo de nêutron disposto no portador e localizado sobre um eixo geométrico; uma fonte de alimentação de alta-tensão disposta no portador e conectada eletricamente ao tubo de nêutron, sendo que a fonte de alimentação está deslocada em relação ao eixo geométrico.
[006] Um método para estimar pelo menos uma propriedade de uma formação de terra inclui: dispor um portador em um furo de poço na formação de terra, sendo que o portador inclui um tubo de nêutron localizado sobre um eixo geométrico e pelo menos um detector localizado sobre o eixo geométrico; fornecer energia ao tubo de nêutron através de ativação de uma fonte de alimentação de alta-tensão disposta no portador e conectada eletricamente ao tubo de nêutron, sendo que a fonte de alimentação de alta-tensão está deslocada em relação ao eixo geométrico; emitir pulsos de nêutron a partir do tubo de nêutron no interior da formação; detectar pelo menos um dentre nêutrons e raios gama emitidos a partir da formação através do pelo menos um detector; e estimar pelo menos uma propriedade com base no pelo menos um dentre os nêutrons detectados e os raios gama detectados.
[007] O objeto que é considerado como a invenção é particularmente apontado e claramente reivindicado nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. Outros recursos e vantagens e os dispostos acima da invenção são evidentes a partir da descrição detalha- da a seguir tomada juntamente com os desenhos anexos em que:
[008] A figura 1 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade de uma perfuração de poço subterrâneo, avaliação, exploração e/ou sistema de produção;
[009] A figura 2 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade de uma ferramenta que inclui um tubo de nêutron e uma fonte de alimentação de alta-tensão;
[0010] A figura 3 é uma vista em seção transversal axial de um segmento de condução de desvio da ferramenta da figura 2;
[0011] A figura 4 é um gráfico que mostra um campo elétrico no segmento de condução de desvio da figura 3;
[0012] A figura 5 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade de uma ferramenta de medição de nêutron pulsado de fundo de poço;
[0013] As figuras 6A e 6B são uma vista em seção transversal lateral e uma vista em seção transversal axial, respectivamente, de uma modalidade de uma ferramenta de medição de nêutron pulsado de fundo de poço; e
[0014] A figura 7 é uma vista em perspectiva da ferramenta de medição de nêutron pulsado das figuras 6A e 6B.
[0015] Aparelhos e métodos para medições de nêutron pulsado são descritos neste documento. Os aparelhos e métodos incluem um gerador de nêutron pulsado que inclui uma fonte de alimentação de alta-tensão para fornecer tensão de aceleração e corrente, o qual é configurado para permitir o posicionamento efetivo dos detectores usados em nêutron pulsado e outras medições de radiação. Em uma modalidade, o gerador de nêutron pulsado é configurado para ser disposto em um ambiente de fundo de poço, por exemplo, em uma aplicação de perfilagem de poço de perfilagem durante a perfuração (LWD) ou de cabo de aço para facilitar medições tais como densidade à base de nêutron, medições de porosidade e medições de espectro por raio gama induzido por nêutron. Em uma modalidade, o gerador de nêutron pulsado inclui uma fonte de alimentação de alta-tensão em uma configuração de desvio para permitir capacidades de medição aprimoradas associadas a permitir que os detectores sejam posicionados mais apropriadamente em relação a um nêutron que emite uma porção do gerador de nêutron pulsado.
[0016] Em uma modalidade, a ferramenta inclui uma fonte de nêutron pulsado que inclui um tubo de nêutron e uma fonte de alimentação de alta-tensão remota, e um ou mais detectores tais como detectores de radiação. Em uma modalidade, o um ou mais detectores são localizadospróximo ao tubo de nêutron. Por exemplo, o tubo de nêutron e o um ou mais detectores são colocados alinhados ao tubo de nêutron e/ou colocados adjacentes ao tubo de nêutron para resposta otimizada a variáveis de formação.
[0017] Referindo-se à figura 1, uma modalidade exemplificativa de uma perfuração de poço subterrâneo, um sistema de avaliação, exploração e/ou produção 10 inclui uma coluna de perfuração de furo do poço 12 que é mostrada disposta em um furo do poço 14 que penetra em pelo menos uma formação de terra 16 durante uma operação subterrânea. Conforme descrito neste documento, "formações"referem-se aos vários recursos e materiais que podem ser encontrados em um ambiente abaixo da superfície e circunda o furo do poço de sondagem. Em uma modalidade, o furo do poço 14 é um furo do poço revestido ou um furo do poço aberto de sondagem. Em uma modalidade, a coluna de perfuração de furo do poço inclui uma ferramenta de fundo de poço 18 tal como uma ferramenta de perfilagem de poço. Nesse exemplo, a ferramenta de fundo de poço 18 é uma ferramenta de perfilagem a cabo de aço, mas não se limita à mesma. Por exemplo, a ferramenta de fundo de poço 18 pode ser incorporada a uma coluna de perfuração para aplicações de perfilagem durante a perfuração (LWD), tal como quando o furo do poço 14 não é completado com um revestimento. A ferramenta de fundo de poço 18 não se limita às modalidades descritas neste documento e pode ser disposta com qualquer um portador adequada. Um "portador" conforme descrito neste documento, significa qualquer dispositivos, componente de dispositivo, combinação de dispositivo, meio e/ou membro que possa ser usado para conduzir, alojar, sustentar ou, caso contrário, facilitar o uso de outro dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivo, meio e/ou membro. Portadores não limitadores exemplificativos incluem colunas de perfuração do tubo tipo de serpentina, do tipo de cano e qualquer combinação ou porção dos mesmos. Outros exemplos de portador incluem canos de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas de cabo delgado, drop shots (disparos de queda), substitutos poço abaixo, montagens de fundo de poço e colunas de perfuração.
[0018] A ferramenta de fundo de poço 18, em uma modalidade, é configurada conforme uma ferramenta de espectroscopia de nêutron pulsado.A ferramenta 18 inclui, por exemplo, pelo menos uma fonte de nêutron pulsado 20 e pelo menos um detector 22. Exemplos do pelo menos um detector incluem detectores de radiação tais como detector de raios gama e detector de nêutrons. Em uma modalidade, aparelhos eletrônicos 24 também são incluídos para controlar a fonte de nêutron pulsado 20 e/ou o pelo menos um detector 22, e/ou para armazenar, transmitira e/ou processar sinais e/ou dados gerados através do pelo menos um detector 22. O número de fontes de nêutron pulsado 20 e de detectores 22 não é limitado. Em uma modalidade, o pelo menos um detector de raio gama 22 é um detector de cintilações que é configurado para detectar a presença de raios gama e níveis de energia de raio gama. Detectores de cintilação, em geral, conseguem gerar sinais e/ou dados que representam espectros de energia de raio gama tanto inelástico quanto de captura.
[0019] A ferramenta de fundo de poço 18 inclui um alojamento 26 tal como uma sonda configurada para alojar pelo menos a fonte de nêutron 20 e o pelo menos um detector 22. Em uma modalidade, o alojamento também inclui os aparelhos eletrônicos 24. Em uma modalidade, a ferramenta 18 é equipada com equipamento de transmissão para comunicar, finalmente à unidade de processamento de superfície 28. Tal equipamento de transmissão pode tomar qualquer forma desejável e meio de transmissão diferente meio e métodos podem ser usados. Exemplos de conexões incluem conexões a fio, fibra ótica e sem fio.
[0020] Referindo-se à figura 2, uma modalidade exemplificativa da ferramenta 18 inclui uma fonte de nêutron ou gerador de nêutron 30 que inclui um tubo de nêutron 32 conectado eletricamente à fonte de alimentação de alta-tensão (HVPS) 34. Em uma modalidade, "altatensão"refere-se a uma tensão de cerca de 75 quilovolts (kV) ou maior. Em uma modalidade, a HVPS 34 é configurada para fornecer uma tensão de pelo menos cerca de 90 kV. Conforme descrito neste documento, um "tubo de nêutron"refere-se a qualquer dispositivo configurado para acelerar íons e emitir nêutrons em resposta à aplicação de energia apropriada, tal como pela HVPS 34. O tubo de nêutron 32, por conseguinte, age como um emissor de nêutron ou fonte e pode incluir vários componentes para emitir nêutrons, incluindo fontes de íons, elementos óticos iónicos, e alvos de feixe. Os componentes são dispostos em um alojamento, tais como um invólucro apertado de vácuo. Em uma modalidade, o tubo de nêutron 32 é um tubo cilíndrico, apesar de qualquer configuração ou formato adequado poder ser usado.
[0021] Em uma modalidade, a HVPS 34 é posicionada remotamente em relação ao tubo de nêutron 32 a uma distância e localização selecionadas em relação ao tubo de nêutron 32 em um alojamento adequado para a disposição em um ambiente de fundo de poço, tal como uma sonda ou cartucho. A HVPS 34 pode ser o maior componentegeométrico da fonte de nêutron 30. O posicionamento remoto da HVPS 34 ou, conforme considerado alternativamente, o posicionamento remoto do tubo de nêutron 32, permite que os detectores sejam posicionados em localizações que, de maneira contrária, não seriam permitidas. Em uma modalidade, a HVPS 34 está em uma posição de desvio em relação ao tubo de nêutron 32. Por exemplo, o tubo de nêutron 32 é localizado sobre um eixo geométrico 35 e a HVPS 34 é um desvio a partir do eixo geométrico 35. O eixo geométrico 35, em uma modalidade, é o maior eixo geométrico do tubo de nêutron 32, apesar do eixo geométrico 35 pode cruzar o tubo de nêutron 32 em qualquer localização desejável e ter qualquer orientação desejável. Em um exemplo, "desvio" refere-se a uma posição na qual o maior eixo geométrico ou outra localização na HVPS 34 não cruza o eixo geométrico 35.
[0022] A HVPS 34, em uma modalidade, é conectada eletricamente ao tubo de nêutron 32 através de pelo menos um condutor 36 capaz de transmitir eletricidade de alta-tensão. Em uma modalidade, o condutor 36 é um segmento de condução de desvio 36 que pode ser curvado ou flexionado, ou, de outra maneira, configurado para executar uma conexão elétrica entre o tubo de nêutron 32 e a HVPS 34. O segmento de condução de desvio 36 pode ser flexionado a vários formatos ou direções. Em uma modalidade, o segmento de condução de desvio 36 inclui uma estrutura de suporte que inclui, por exemplo, um ou mais suportes dielétricos sólidos que têm capacidade que resiste à tensão selecionada e um aterramento plano para completar um circuito elétrico entre o tubo de nêutron 32 e a HVPS 34. O segmento de condução de desvio 36 é, em uma modalidade, uma estrutura tubular e/ou cilíndrica, apesar de que qualquer outro formato adequado posse ser empregado. Em uma modalidade, o aterramento plano inclui um alojamento condutor exterior 38 que tem um fio condutor 40 e um ou mais materiais de isolamento 42 dispostos nos mesmos. Os materiais de isolamento 42 incluem um ou mais materiais dielétricos sólidos. Em uma modalidade, os materiais de isolamento 42 incluem um ou mais materiais dielétricos gasosos e/ou líquidos que podem ser dispostos dentro do alojamento exterior 38 e/ou introduzido no interior exterior alojamento 38 através de, por exemplo, uma porta de entrada 44 localizada na HVPS 34 ou em outra localização desejável.
[0023] Em uma modalidade, o tubo de nêutron 32, a HVPS 34 e o segmento de condução de desvio 36 são instalados em um alojamento 46.O alojamento 46 pode ser produzido a partir de qualquer material metálico desejado ou outro capaz de resistir aos ambientes de fundo de poço. Exemplos de tais materiais incluem materiais escolhidos para reduzir ou minimizar produção de radiação, tais como titânio, aço inoxidável e ligas que incluem superligas (por exemplo, Inconel®, Corporação de Metais Especiais). O formato do alojamento 46 pode ser cilíndrico, mas não se limita ao mesmo. Os formatos e tamanhos do alojamento 46, do tubo de nêutron 32, do HVPS 34 e do segmento de condução de desvio 36 podem ter formato e tamanhos diferentes.
[0024] Referindo-se à figura 3, em uma modalidade, o segmento de condução de desvio 36 inclui um condutor de metal tal como o fio 40 e vários materiais de isolamento 42 para suporte do fio 40 e/ou controle de estresses elétricos ao redor do fio 40. O fio 40, por exemplo, é um fio de metal com um diâmetro otimizado para reduzir estresse elétrico sobre os materiais de isolamento de suporte 42.
[0025] O fio 40 tem um primeiro diâmetro "d" e o alojamento condutor 38 tem um segundo diâmetro maior "D". A razão de d para D pode ser selecionada ou otimizada com base nas propriedades dielétricas dos materiais de isolamento 42, os quais em algumas modalidadessão configurados como membros de suporte estruturais do segmento de condução de desvio 36. Em uma modalidade, os materiais de isolamento 42 incluem múltiplos materiais dielétricos 48, 50 e 52 cada um tendo permissividades diferentes "ε". Os materiais dielétricos 48, 50 e 52 podem ser escolhidos para fornecer suporte mecânico e/ou para o controle de gradientes elétricos ou estresses de modo que a ruptura de alta-tensão catastrófica possa ser eliminada ou reduzida.
[0026] No exemplo mostrado na figura 3, o segmento de condução 36 inclui três camadas de materiais dielétricos. Apesar de essa modalidade incluir três camadas cilíndricas, o número e formato de tais camadas não se limitam aos mesmos. Por exemplo, as camadas dielétricas podem ser qualquer combinação de camadas sólidas, líquidas e/ou gasosas. Ter um ou mais camadas sólidas pode fornecer suporte mecânico suficiente para permitir uma ou mais camadas dielétricas gasosas e/ou líquidas sejam incluídas.
[0027] Em uma modalidade, as camadas dielétricas 48, 50 e 52 são dispostas para controlar estresses elétricos, por exemplo, através da produção do campo elétrico a partir de fio de alto potencial 40 ao alojamento exterior aterrado 38 mais uniforme que um campo elétrico que resulta de um único material dielétrico.
[0028] No exemplo mostrado na figura 3, uma camada dielétrica interna 48 que circunda o fio 40 (que tem um raio "R1" e um potencial aplicado "V") e tem uma permissividade "ε1"e um diâmetro externo "R2", um dielétrico intermediário 50 circunda a camada interna 48 e tem uma permissividade "ε2"e um diâmetro externo "R3" e uma camada dielétrica externa 52 circunda a camada intermediária 50 e tem uma permissividade "ε3"e um diâmetro externo "R4". O alojamento exterior 38 é aterrado, circunda a camada externa 52 e tem um diâmetro interno, de maneira incremental, maior que "R4". O diâmetro de cada camada pode ser escolhido com base na permissividade do material de camada. Por exemplo, para um material com uma dada constantedielétrica ou permissividade, a espessura ou diâmetro é selecionado para manter a magnitude máxima de campos na camada abaixo da rigidez dielétrica do material para dadas temperaturas, tais como para temperaturas elevadas. Tais temperaturas elevadas incluem, por exemplo, as temperaturas presente tipicamente em ambientes de fundo de poço. Em outro exemplo, o diâmetro e/ou permissividade de cada camada é selecionado de forma que o campo elétrico seja aproximadamente proporcional a 1/x na interface de duas camadas diferentes, em que "x"é uma distância radial a partir do eixo geométrico central do fio 40.
[0029] A figura 4 ilustra um exemplo do campo elétrico E em várias distâncias radiais a partir do fio 40. O campo elétrico resultante 51 tem um máximo em cada camada, o qual é muito menor que o máximo de um campo elétrico 53 produzido em uma camada única de isolamento ou material dielétrico. Esse projeto restringe, assim, o campo máximo em cada material de isolamento 42 para um nível abaixo da rigidez dielétrica do material e reduz a probabilidade de ruptura elétrica em qualquer camada de isolamento única tal como uma camada dielétrica 48, 50 ou 52.
[0030] Referindo-se à figura 5, uma modalidade exemplificativa da ferramenta 18 inclui uma fonte de nêutron pulsado ou gerador 20, 30 e um ou mais detectores 22. Essa configuração fornece um aparelho compacto e integrado para medição das características de formações de terra que circunda um furo do poço, que inclui porosidade de nêutronepitérmico ou térmico, sigma, mineralogia, razão carbonooxigênio, o qual pode ser usado, por exemplo, como uma indicação de fluido de formação e densidade sem fonte. Em uma modalidade, a ferramenta 18 é configurada como uma ferramenta de cabo de aço, tal como no sistema da figura 1.
[0031] Em uma modalidade, os detectores 22 são configurados como detectores de radiação. Tais detectores de radiação são configurados para detectar vários tipos de radiação e/ou partículas de radiação tais como nêutrons, partículas alfa, partículas beta, raios x, elétrons,prótons, raios gama e outros. Exemplos de detectores de radiação incluem detector de nêutrons, próton, elétron, detectores de partículas alfa e beta, raios x e detector de raios gama e outros. Aqueles versados na técnica reconhecerão que partículas de radiação e detectores de radiação podem assumir muitas formas.
[0032] O gerador de nêutron 30 inclui o tubo de nêutron 32 e a HVPS 34 de desvio conectada ao tubo de nêutron 32 através do segmento de condução de desvio 36. Os detectores 22 incluem vários detectores tais como detectores de radiação 54, 56. Por exemplo, detectores de radiação 54 podem incluir um ou mais detectores de cintilaçõesde raios gama 54 e detectores de radiação 56 podem incluir um ou mais detectores de nêutron 56. Em uma modalidade, um ou mais detectores adicionais de radiação 58 são incluídos para detectar partículas de base natural emitidas a partir da formação. Os detectores adicionais 58 podem ser posicionados suficientemente removidos e/ou protegidos a partir do gerador de nêutron 30. Por exemplo, os detectores adicionais são colocados ao longo dos lados dianteiros e/ou traseiros da ferramenta 18. Os detectores adicionais 58 permitem a medição dos constituintes radioativos da formação natural tais como K-U-Th ao longo da extremidade dianteira do alojamento 46 e/ou produtos de ativação ao longo da extremidade traseira. As extremidades "dianteira" e "traseira"são definidas em relação à localização do tubo de nêutron 32. Por exemplo, a extremidade dianteira é extremidade da ferramenta 18 que passa uma localização de referência anterior ao tubo de nêutron 32 quando a ferramenta 18 é movida durante uma operação de medição.
[0033] A HVPS 34 é localizada em uma posição de desvio em relação ao tubo de nêutron 32 de forma que os detectores 22 possam ser posicionados próximos ao tubo de nêutron 32. Esse projeto permite que detectores de radiação 54, 56 possam ser colocados, de maneira otimizada, em relação à fonte de nêutron 32. Em uma modalidade, uma localização "próxima"refere-se a uma localização seria indisponível se a HVPS 34 fosse localizada alinhada ao tubo de nêutron 32. Exemplos de tais localizações próximas incluem localizações adjacentes ao tubo de nêutron 32 e/ou nas suas imediações.
[0034] Outras localizações próximas incluem localizações linearmente colocalizadas ao longo de um eixo geométrico com o tubo de nêutron 32. Por exemplo, um ou mais dos detectores de radiação 54, 56 são linearmente colocalizados com o tubo de nêutron 32, isto é, colocados alinhados ao tubo de nêutron 32 no mesmo lado na ferramenta 18. A figura 5 mostra o tubo de nêutron 32 e os detectores de radiação 54, 56 localizados sobre um eixo geométrico 60. O eixo geométrico 60 é, por exemplo, um eixo geométrico principal do tubo de nêutron 32.
[0035] Em uma modalidade, os detectores de radiação 56 estão localizados sobre o lado traseiro do tubo de nêutron 32 uma vez que eles não são sensíveis à formação de raios gama de ativação. Caso, ambos detectores térmicos e epitérmicos 56 sejam incluídos, os mesmosserão pequenos o suficiente que possam ser colocados lado a lado nos bolsos. As posições e tamanhos de todos os detectores de radiação 54, 56 podem ser ajustados para resultados de medição otimizados, e a posição do tubo de nêutron 32 também pode ser ajustada para medições mais satisfatórias.
[0036] As figuras 6A, 6B e 7 mostram uma modalidade exemplificativa da ferramenta 18. As figuras 6A e 6B são vistas de seção transversal lateral e axial, respectivamente, da ferramenta 18 e a figura 7 é uma vista em perspectiva da ferramenta 18. Em uma modalidade, a ferramenta 18 é configurada como uma ferramenta de LWD e o alojamento 46 inclui uma ou mais mangas 61 para proteger gerador de nêutron 30 e os detectores de radiação 54, 56. A ferramenta 18, nessa modalidade, inclui o gerador de nêutron 30 inclui o tubo de nêutron 32, o segmento condutor de desvio 36 e a HVPS 34. Conforme ilustrado, o segmento de condução 36 é suavemente curvado entre o tubo de nêutron 32 e a HVPS 34, apesar de o segmento de condução poder seguir qualquer caminho desejado entre o tubo de nêutron 32 e a HVPS 34. Um ou mais detectores de radiação 54, 56 são colocalizados sobre um eixo geométrico 62 com o tubo de nêutron 32. Por exemplo, detectores de radiação 54 podem incluir um ou mais detector de raios gama 54 e detectores de radiação 56 podem incluir um ou mais detectores de nêutron 56.
[0037] Em uma modalidade, o tubo de nêutron 32, a HVPS 34 e/ou os detectores de radiação 54, 56 são dispostos em câmaras ou alojamentos protetores respectivos. Os alojamentos ou câmaras podem ser produzidos a partir de materiais tais como metais, suficiente para proteger os componentes a partir de ambientes de fundo de poço ou para isolar componentes. Em um exemplo, os detectores de radiação 54 são dispostos em uma câmara de detector de radiação 64 correspondente, os detectores de radiação 56 são dispostos em uma câmara de radiação correspondente 66 e o tubo de nêutron 32 é disposto em uma câmara de tubo de nêutron 67. Na figura 7, somente duas câmaras para detectores de radiação são incluídas, contudo, poderia existir qualquer número de câmaras para detectores de radiação.
[0038] Em uma modalidade, um conduto interior tal como um canal de lama 68 é disposto na ferramenta 18e é configurado para conectar na comunicação de fluido o furo do poço e/ou outros componentes do sistema 10, tais como canais de lama próximos aos colares de LWD. The canal de lama 68 pode tomar qualquer caminho desejado através da ferramenta 18, por exemplo, para permitir o posicionamento desejado dos detectores de radiação 54, 56. Por exemplo, um canal de lama 68 fora do padrão poderia ser usado para permitir outro posicionamento complementar dos detectores para alcançar os aprimoramentos. Em uma modalidade, a HVPS 34, o canal de lama 68 e os detectores de radiação 54, 56 específicos são colocados na mesma região longitudinal no alojamento 46, de forma que todos os componentes podem ser distribuídos uniformemente no alojamento 46, conforme mostrado na figura 6B. Em uma modalidade, a HVPS 34, o tubo de nêutron 32 e/ou os detectores 54, 56, 58 são dispostos sobre uma superfície interior do alojamento 46 ou uma superfície exterior do canal de lama 68.
[0039] A ferramenta 18 pode incorporar uma variedade de outros recursos e sensores além dos descritos nas modalidades acima. Por exemplo, proteção de radiação produzida a partir de Boro ou outros materiais adequados pode ser aplicados no interior do alojamento 46 e/ou ao redor dos detectores selecionados para eliminar a ativação de nêutron da própria ferramenta. Além disso, a ferramenta 18 pode incluir ou, pelo contrário, ser utilizada em conjunto com qualquer número de ferramentas de medição adicionais tais como ferramentas de ressonância magnética nuclear (RMN), ferramentas de ressonância nuclear quadrupolar (NQR), ferramentas de resistividade, ferramentas sísmicas, sensores de porosidade e outros.
[0040] Os sistemas acima descritos e/ou aparelhos podem ser empregados em um método de estimativa de pelo menos uma propriedade de uma formação de terra. O método pode ser executado em conjunto com o sistema 10 e/ou a ferramenta de fundo de poço 18, mas não se limita aos mesmos.
[0041] Em um primeiro estágio do método, a ferramenta de nêutron pulsado 18 é disposta no furo do poço 14 e um ou mais medições são tomadas. As medições são tomadas através da ativação da fonte de nêutron 20, 30 e detecção de nêutrons e/ou fótons de raio gama resultantes através dos detectores 22, 54, 56 e/ou 58. Em uma modalidade, uma ou mais medições são tomadas para cada uma dentre a pluralidade de profundidades de furo do poço. As medições podem incluir medições de ambas captura e interações inelásticas.
[0042] As medições podem ser tomadas mediante o fornecimento de energia para a fonte de nêutron pulsado através da ativação da HVPS 34 conectada ao tubo de nêutron pulsado 32, emitindo nêutrons a partir do tubo de nêutron pulsado 32 para a formação e detectando pelo menos um dentre nêutrons e raios gama emitidos a partir da formação através do pelo menos um detector.
[0043] Em uma modalidade, os sinais gerados pelos detectores 22, 54, 56 e/ou 58 são recebidos e/ou processados pelos aparelhos eletrônicos 24 e/ou pela unidade de processamento de superfície 28. Os sinais podem ser analisados para determinar medições inelásticas e de captura, e energia e/ou espectro de tempo para que as medições possam ser calculadas.
[0044] Em uma modalidade, a tomada de medições a partir da ferramenta 18 é registrada em relação à profundidade e/ou posição da ferramenta 18, a qual é denominada como "perfilagem" e um registro de tais medições é denominado como "perfil". Exemplos de processos de perfilagem que podem ser executados pelo sistema 10 e em conjunto com os métodos descritos neste documento incluem e processos de perfilagem durante a medição (MWD) e perfilagem durante a perfuração (LWD). Exemplos adicionais de processos de perfilagem incluem medições de perfilagem após perfuração, perfilagem por cabo de aço, operações de perfilagem transportadas em cano e perfilagem por disparo de tiro. Os dados restaurados durante esses processos podem ser transmitidos à superfície e podem também ser armazenados com a ferramenta 18 para restauração posterior.
[0045] Em um segundo estágio 42, várias propriedades da formação são estimadas. Exemplos de tais propriedades incluem porosidade,saturação, valores sigma, mineralogia e uma razão carbonooxigênio.
[0046] Os aparelhos e métodos descritos neste documento têm várias vantagens sobre as técnicas e aparelhos da técnica anterior. Os aparelhos e métodos permitem a colocação de detectores em localizações próximas ao tubo de nêutron que, do contrário, seria indisponível em configurações de técnica anterior. As configurações de técnica anterior geralmente usam uma fonte de nêutron que inclui uma HVPS conectada de forma adjacente ao tubo de nêutron através de uma HV unidade de acoplamento Uma típica fonte da arte anterior inclui um tubo de nêutron e uma HVPS embalados juntamente no mesmo tubo cilíndrico metálico. Os aparelhos e métodos descritos neste documento retratam a HVPS conectada remotamente e/ou em uma posição de desvio em relação ao tubo de nêutron, a qual permite que os detectores sejam posicionados em localizações próximas e/ou adjacentes ao tubo de nêutron que são indisponíveis em tais ferramentas de técnica anterior. Além disso, a HVPS localizada remotamente pode fornecer mais espaço para os detectores de cintilações especialmente em uma ferramenta com raio pequeno.
[0047] Em conexão com os ensinamentos neste documento, vários componentes de análise e/ou analíticos podem ser usados, incluindo sistemas digitais e/ou analógicos. O sistema pode ter componentes tais como um processador, mídia de armazenamento, memória, entrada, saída, elo de comunicação (a fio, sem fio, lama pulsada, óptica ou outras), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (digital ou analógico) e outros tais componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer para a operação e análises do aparelho e métodos revelados neste documento em qualquer uma das diversas maneiras bastante apreciadas na técnica. Considera-se que esses ensinamentos podem ser, mas não necessitam ser, implantados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenadas em uma mídia legível por computador, que inclua memória (ROMs, RAMs), óptica (CDROMs) ou magnética (discos, discos rígidos) ou qualquer outro tipo que, quando executado, faz com que um computador implante o método da presente invenção. Essas instruções podem fornecer para a operação de equipamento, controle, coleta e análise de dados e outras funções consideradas relevantes por um programador de sistema, proprietário, usuário ou outra pessoa, além das funções descritas nestadescrição.
[0048] Um indivíduo versado na técnica reconhecerá que os vários componentes ou tecnologias podem fornecer determinados recursos ou funcionalidades benéficas ou necessárias. Por conseguinte, essas funções e recursos podem ser necessários no suporte às reivindicações anexas e variações das mesmas, são reconhecidas como sendo inerentemente incluídas como uma parte dos ensinamentos neste documento e uma parte da invenção revelada.
[0049] Embora a invenção tenha sido descrita com referência às modalidades exemplificativas, será compreendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem que se afaste do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas por aqueles versado na técnica para adaptar um instrumento, situação ou material em particular aos ensinamentos da invenção sem que se afaste do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade particular revelada como o melhor modo contemplado para executar esta invenção.
Claims (11)
1. Aparelho para estimar pelo menos uma propriedade de uma formação de terra, caracterizado por compreender: um portador (18) configurado para ser disposto na formação; pelo menos um detector disposto no portador (18); um tubo de nêutron (32) disposto no portador (18) e localizado sobre o eixo geométrico; uma fonte de alimentação de alta-tensão (34) disposta no portador (18) e conectada eletricamente ao tubo de nêutron (32), sendo que a fonte de alimentação de alta-tensão (34) está deslocada em relação ao eixo geométrico; e um segmento de condução configurado para conectar eletricamente a fonte de alimentação de alta-tensão (34) ao tubo de nêutron (32), o segmento de condução incluindo um condutor (36) de alta tensão e uma pluralidade de materiais de isolamento (42) que circundam o condutor (36) de alta tensão, cada um dentre a pluralidade de materiais de isolamento (42) sendo configurado para suportar condições de fundo de poço e tendo uma permissividade diferente, pelo menos um da pluralidade de materiais de isolamento sendo uma camadasólida de material isolante, o segmento de condução incluindo uma estrutura de suporte tendo uma camada sólida de material isolante e um tubo de suporte externo circundando a pluralidade de materiais isolantes, a estrutura de suporte sendo configurada para manter o segmento de condução ao longo de uma trajetória deslocada fixada entre o tubo de nêutron (32) e a fonte de alimentação de alta-tensão (34) e manter cada um da pluralidade de materiais de isolamento a uma espessura constante.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de materiais isolantes possui uma espessura que é selecionada com base em uma permissividade do material isolante.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a espessura de cada um da pluralidade de materiais isolantes é selecionada tal que o valor máximo de um campo elétrico no material isolante é abaixo de uma rigidez dielétrica do material a uma temperatura de fundo de poço.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um detector inclui pelo menos um detector de radiação.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o portador (18) inclui um membro tubular oco.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o tubo de nêutron (32), o pelo menos um detector e a fonte de alimentação de alta-tensão (34) estão localizados em um interior do membro tubular oco.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o interior do membro tubular oco é preenchido com pelo menos um material dielétrico.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o portador (18) inclui um conduto interior.
9. Método para estimar pelo menos uma propriedade de uma formação de terra, caracterizado por compreender: dispor um portador (18) em um furo de poço na formação de terra, sendo que o portador (18) inclui um tubo de nêutron (32) localizado sobre um eixo geométrico e pelo menos um detector; fornecer energia ao tubo de nêutron (32) através da ativação de uma fonte de alimentação de alta-tensão (34) conectada eletricamente ao tubo de nêutron (32) por meio de um segmento de condução, sendo que a fonte de alimentação de alta-tensão (34) é deslocada em relação ao eixo geométrico, o segmento de condução incluindo um condutor (36) de alta tensão e uma pluralidade de materiais de isolamento (42) que circundam o condutor (36) de alta tensão, cada um dentre a pluralidade de materiais de isolamento (42) sendo configurado para suportar condições de fundo de poço e tendo uma permissividade diferente, pelo menos um da pluralidade de materiais de isolamento sendo uma camada sólida de material isolante, o segmento de condução incluindo uma estrutura de suporte tendo uma camada sólida de material isolante e um tubo de suporte externo circundando a pluralidade de materiais isolantes, a estrutura de suporte sendo configurada para manter o segmento de condução ao longo de uma trajetória deslocada fixada entre o tubo de nêutron (32) e a fonte de alimentação de alta-tensão (34) e manter cada um da pluralidade de materiais de isolamento a uma espessura constante; emitir pulsos de nêutron a partir do tubo de nêutron (32) para a formação; detectar pelo menos um dentre os nêutrons e raios gama emitidos a partir da formação através do pelo menos um detector; e estimar a pelo menos uma propriedade com base em pelo menos um dentre os nêutrons detectados e os raios gama detectados.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de materiais isolantes tem uma espessura que é selecionada tal que o valor máximo de um campo elétrico no material isolante é abaixo de uma rigidez dielétrica do material a uma temperatura de fundo de poço.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma propriedade inclui pelo menos um dentre porosidade, saturação, sigma, densidade sem fonte, mineralogia e uma razão entre carbono e oxigênio.
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