BR112020016739A2

BR112020016739A2 - Método para determinar propriedades de formações de rocha sendo perfuradas usando medidas de vibração de coluna de perfuração.

Info

Publication number: BR112020016739A2
Application number: BR112020016739-8A
Authority: BR
Inventors: Daniel Palmer; James Rector
Original assignee: Datacloud International, Inc.
Priority date: 2018-02-17
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CA3091474A1; AU2019220720A1; WO2019161194A1; CA3091474C; AU2023214234A1; AU2019220720B2; MX2020008595A; CL2020002122A1; US20190257972A1

Abstract

um método para determinar propriedades de formações de rocha usando medições de vibração da coluna de perfuração inclui inserir em um processador sinais correspondentes a vibrações detectadas ao longo de uma parte rotativa de uma coluna de perfuração durante a perfuração de um furo de sondagem. os sinais de vibração são transformados em sinais transformados que representam a resposta elástica da coluna de perfuração, as formações de rocha e o fluido do furo de sondagem a um impulso filtrado que se origina em um local conhecido ao longo da coluna de perfuração. as propriedades das formações de rocha são calculadas usando os sinais transformados.

Description

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MÉTODO PARA DETERMINAR PROPRIEDADES DE FORMAÇÕES DE ROCHA SENDO PERFURADAS USANDO MEDIDAS DE VIBRAÇÃO DE COLUNA DE PERFURAÇÃO FUNDAMENTOS

[001] Esta descrição se refere, de modo geral, ao campo de medições durante a perfuração de furo de sondagem usando uma broca de perfuração como uma fonte de energia de onda elástica. Mais especificamente, a descrição se refere a aparelhos e métodos para adquirir dados de vibração de perfuração criados por interações de broca de perfuração com a formação sendo perfurada usando sensores afixados à coluna de perfuração e em alguns casos ao solo, e ao processamento dos dados adquiridos para obter propriedades, propriedades relativas, ou indicações de propriedade das formações de rocha sendo perfuradas usando vibrações geradas pela interação de uma broca de perfuração com as formações de rocha.

[002] A obtenção de sinais de vibração de perfuração gerados pela interação de uma broca de perfuração com formações de rocha durante a perfuração de tais formações é conhecida na técnica com a finalidade de obter certas propriedades sísmicas de formações de rocha nos arredores do poço. Um método e aparelho para obter tais sinais e processar os sinais para obter propriedades sísmicas são descritos na Patente dos EUA No. 4.926.391 concedida a Rector et al. Uma descrição generalizada de um aparelho descrito em tal patente é conforme segue. O aparelho inclui uma sonda de perfuração e uma broca de perfuração rotativa afixada à sonda de perfuração para prover ondas sísmicas que viajam através da terra conforme a broca perfura uma formação. Há pelo menos um sensor de onda sísmica espaçado da broca rotativa na terra para receber sinais que viajam através de caminhos de ondas sísmicas diretas e sinais que viajam por caminhos de ondas sísmicas refletidos pela formação geológica subterrânea das ondas sísmicas providas pela broca de perfuração. Pelo menos um sensor de referência está localizado

2 / 36 na sonda de perfuração ou próximo à mesma. Um meio é conectado para receber o sinal de referência do sensor de referência e os sinais gerados pela broca de perfuração do pelo menos um sensor de onda sísmica para distinguir os sinais gerados pela broca de perfuração dos sinais de interferência por correlação cruzada dos sinais de referência e do sensor de onda sísmica. O aparelho tem um meio conectado para receber os sinais de referência antes ou depois de sua correlação cruzada para deconvolução de referência ou clareamento. Um meio é conectado para receber a referência de correlação cruzada e os sinais do sensor de onda sísmica para eliminar a energia gerada pela sonda dos sinais de referência. Um meio é conectado para receber a referência de correlação cruzada e os sinais do sensor de onda sísmica da sonda gerada por meios de eliminação de energia para separar os sinais do sensor de onda sísmica em um primeiro grupo de sinais do sensor de onda sísmica representando as ondas sísmicas geradas pela broca de perfuração recebidas pelo menos um sensor de onda sísmica nos caminhos de onda sísmica diretos e um segundo grupo dos sinais do sensor de onda sísmica representando as ondas sísmicas geradas pela broca de perfuração recebidas pelo ao menos um sensor de onda sísmica nos caminhos de onda sísmica refletidos pela formação geológica subterrânea. Este método realiza medições correspondentes às propriedades da rocha de formações localizadas entre a broca de perfuração e os sensores sísmicos de acordo com os caminhos dos raios dos sinais sísmicos na terra.

[003] Algumas propriedades de formações de rocha não são providas por métodos de aparelhos sísmicos durante a perfuração e aparelhos conhecidos na técnica. Por exemplo, algumas propriedades mecânicas locais das formações de rocha na interface entre a broca e as formações de rocha, tal como densidade de resistência à compressão uniaxial (UCS) e Módulo Elástico não são providas. É desejável obter tais propriedades durante a perfuração de poços usados, como um exemplo não limitativo, para furos de

3 / 36 detonação perfurados como parte da construção de procedimentos de mineração. Ter informações sobre as propriedades de formação de rocha, tal como Módulo Elástico, pode auxiliar na escolha do parâmetro de detonação apropriado (por exemplo, peso, posicionamento e tipo de explosivo) e na compreensão da geologia local da formação sendo perfurada para otimização do processo de mineração.

SUMÁRIO

[004] Em um aspecto, a presente descrição se refere a um método para determinar propriedades da rocha sendo perfurada usando medições de vibração da coluna de perfuração. Um método de acordo com tal aspecto compreende inserir em um processador sinais correspondentes a vibrações detectadas ao longo de uma parte rotativa de uma coluna de perfuração durante a perfuração de um furo de sondagem. Os sinais de vibração detectados são transformados no processador em sinais transformados que representam a resposta elástica da coluna de perfuração combinada com formações de rocha sendo impactadas pela broca de perfuração para um impulso filtrado originado em um local conhecido ao longo da coluna de perfuração. As propriedades das formações de rocha são calculadas no processador usando os sinais transformados e sem medições de vibração feitas separadamente da coluna de perfuração ou de um aparelho de perfuração.

[005] Em algumas modalidades, as amplitudes dos sinais medidos na coluna de perfuração são comparadas com as amplitudes dos sinais detectados por um geofone, acelerômetro ou sensores semelhantes que estão em contato com o solo ou massa de rocha para medir a radiação de energia da broca de perfuração. Para este método, não é importante se a medição do geofone ou outro sensor está sincronizada com o sensor da coluna de perfuração, como é necessário na sísmica tradicional durante a perfuração. Para eficiência operacional, tais dispositivos seriam conectados à broca em pontos em contato com o solo, tais como pés hidráulicos ou estabilizadores que são

4 / 36 pressionados em contato com a superfície do solo. O sinal desses dispositivos pode ser conectado ao processador usando cabos ou uma conexão sem fio.

[006] Algumas modalidades compreendem adicionalmente o uso das propriedades calculadas para escolher pelo menos um dentre um tipo de explosivo e uma quantidade de explosivo para dispor no furo de sondagem após a perfuração.

[007] Em algumas modalidades, a transformação e o cálculo são realizados usando uma rede neural artificial ou rede neural convolucional é treinada para derivar uma relação entre os sinais digitais e as propriedades da rocha obtidas a partir de outros métodos de medição de propriedades da rocha, tais como, mas não se limitando a, dados de medição durante a perfuração (MWD), medições de núcleo ou dados de registro do cabo de perfuração.

[008] Em algumas modalidades, as propriedades compreendem módulo de elasticidade, ou velocidade, ou densidade da formação sendo perfurada.

[009] Em algumas modalidades, a detecção de vibrações compreende medir aceleração ou velocidade.

[0010] Em algumas modalidades, a detecção de vibrações compreende medir a deformação.

[0011] Em algumas modalidades, as vibrações detectadas compreendem vibrações axiais.

[0012] Em algumas modalidades, as vibrações detectadas são medidas na coluna de perfuração.

[0013] Em algumas modalidades, as vibrações são detectadas no aço da broca de perfuração, no sub ou no sub amortecedor.

[0014] Algumas modalidades compreendem adicionalmente medir a aceleração ao longo de uma direção ortogonal às vibrações axiais e usar as vibrações detectadas para melhorar a qualidade da determinação da

5 / 36 propriedade ou para prover outras propriedades incluindo, mas não se limitando a, parâmetros de perfuração, como torque, peso máximo sobre a broca (WOB) , velocidade de rotação da coluna de perfuração (RPM) ou taxa de penetração (ROP).

[0015] Algumas modalidades compreendem adicionalmente a transmissão das propriedades calculadas para um banco de dados que compreende pelo menos um dentre dados geológicos, geotécnicos e de engenharia de mina.

[0016] Algumas modalidades compreendem adicionalmente a interpolação das propriedades e dados do banco de dados e a geração de um modelo tridimensional das formações de rocha.

[0017] Algumas modalidades compreendem adicionalmente reduzir o pico das vibrações detectadas.

[0018] Algumas modalidades compreendem adicionalmente a auto correlação das vibrações detectadas.

[0019] Algumas modalidades compreendem adicionalmente sinais de vibração filtrados de correlação cruzada com sinais de vibração não filtrados ou diferentemente filtrados. Em geral, ao longo desta descrição, o termo “correlação” inclui todas as formas de correlação de sinal, incluindo correlação cruzada, auto correlação e covariância. Em alguns casos, o mesmo sinal será processado com filtros diferentes e, em seguida, os resultados serão correlacionados entre si.

[0020] Algumas modalidades compreendem adicionalmente aplicar um filtro de deconvolução derivado das vibrações detectadas às vibrações detectadas.

[0021] Algumas modalidades compreendem adicionalmente o branqueamento espectral das vibrações detectadas.

[0022] Algumas modalidades compreendem adicionalmente a filtragem de frequência das vibrações detectadas.

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[0023] Algumas modalidades compreendem adicionalmente o escalonamento variante do tempo das vibrações detectadas.

[0024] Algumas modalidades compreendem adicionalmente o uso de estimativas de amplitude das vibrações detectadas ou sinais transformados de uma pluralidade de componentes ou sensores espaçados para medir as características de perfuração e características de fundo de poço, como salto de broca, escorregamento, vibração ou outras características.

[0025] Em algumas modalidades, vibrações detectadas de uma pluralidade de sensores espaçados na coluna de perfuração são combinadas para melhorar os componentes selecionados nas vibrações detectadas.

[0026] Em algumas modalidades, a transformação compreende: estimar uma função de transferência ou uma resposta de impulso filtrada da coluna de perfuração; calcular os sinais de vibração esperados correspondentes a cada um dentre uma pluralidade de valores predeterminados da pelo menos uma propriedade de formação de rocha usando a função de transferência estimada ou uma resposta de impulso filtrada; e selecionar como um valor calculado da pelo menos uma propriedade de formação de rocha para um dos valores predeterminados, resultando em uma melhor correspondência entre os sinais de vibração esperados e os sinais de vibração detectados.

[0027] Algumas modalidades compreendem adicionalmente determinar uma velocidade sísmica das formações de rocha através da análise de um espectro de Fourier dos sinais.

[0028] Algumas modalidades compreendem adicionalmente calcular uma razão de amplitude de uma primeira chegada de evento de vibração refletida (onde a chegada de evento de vibração refletida ocorre na interface de rocha de broca) da coluna de perfuração em relação à amplitude de um evento de vibração propagado originado na broca ou perto da mesma, e usando a razão para estimar o módulo elástico da formação de rocha.

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[0029] Algumas modalidades compreendem adicionalmente usar a raiz quadrada da razão de amplitude de uma segunda chegada de evento refletido ou a raiz cúbica da razão de amplitude de uma terceira chegada de evento refletido, e combinar a raiz quadrada e a raiz cúbica para atenuar o ruído.

[0030] Algumas modalidades compreendem adicionalmente determinar um espectro de frequência dos sinais de vibração e calcular a dureza das formações de rocha usando uma amplitude média do espectro.

[0031] Algumas modalidades compreendem adicionalmente uma medição de vibrações de solo ou sinais acústicos de um sensor de solo, como um geofone ou acelerômetro. Tal dispositivo pode ser conectado aos pés hidráulicos da sonda da unidade de perfuração ou outra parte da unidade de perfuração.

[0032] O sistema pode ser melhorado por uma medição da profundidade do poço em qualquer ponto no tempo. Em algumas modalidades, a profundidade ou a posição espacial 3D da broca em qualquer momento em particular pode ser provida por um sistema de medição durante a perfuração instalado na coluna de perfuração (MWD) que registra a profundidade, o tempo, a posição e outras propriedades mecânicas relacionadas à perfuração.

[0033] Algumas modalidades compreendem adicionalmente um sensor de tubo de perfuração que mede profundidade usando pressão barométrica para determinar a elevação do topo do tubo de perfuração e, assim, medir a profundidade.

[0034] Algumas modalidades compreendem adicionalmente um sensor de radar para detectar o movimento da coluna de perfuração e determinar a posição no furo de sondagem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0035] FIG. 1 mostra um exemplo de modalidade de uma unidade de

8 / 36 perfuração tendo um conjunto de sensor e unidade de processamento de dados de acordo com a presente descrição.

[0036] FIG. 2 mostra um conjunto de ferramenta de perfuração (coluna de perfuração) e o conjunto de sensor mostrado na FIG. 1 em maiores detalhes.

[0037] FIG. 3 mostra uma representação de sinais de vibração do conjunto de sensor correspondente às interações broca/formação após a propagação para cima pela coluna de perfuração e após um primeiro nível de processamento na unidade de processamento de dados.

[0038] FIG. 4 mostra uma representação de sinais de vibração como na FIG. 3, mas em que as vibrações de propagação da broca de perfuração passaram pelo conjunto do sensor e foram refletidas do amortecedor de choques na FIG. 2 percorreram para baixo e além do conjunto do sensor para a parte inferior da broca e foram refletidos pelo menos mais uma vez da parte inferior da coluna de perfuração e, a partir daí, propagaram-se para cima pela coluna de perfuração e foram detectados no conjunto do sensor.

[0039] FIG. 5 mostra outra modalidade de exemplo de uma unidade de perfuração.

[0040] FIG. 6A e 6B mostram respectivas modalidades de exemplo de um amortecedor disposto entre uma unidade de acionamento na unidade de perfuração e uma extremidade superior da coluna de perfuração.

[0041] FIG. 6C e 6D mostram, respectivamente, várias modalidades de uma composição de fundo (BHA) que pode ser usada para conectar a broca de perfuração a uma extremidade inferior de uma haste de acionamento ou tubo de perfuração.

[0042] FIG. 7 mostra uma modalidade de exemplo de um conjunto de sensor.

[0043] FIG. 8 mostra componentes funcionais do conjunto de sensor na FIG. 7.

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[0044] FIG. 9 mostra componentes funcionais de uma modalidade de exemplo de uma unidade de processamento de dados.

[0045] FIG. 10 mostra a modalidade de exemplo da FIG. 8 incluindo um dispositivo de conversão de energia.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0046] A presente descrição inclui modalidades de exemplo de um sistema de aquisição e processamento de sinal de vibração durante a perfuração. A presente descrição inclui, seguindo a descrição do sistema anterior, uma descrição de várias modalidades de métodos para processamento de medições de vibração durante perfuração para obter propriedades de formações de rocha ou indicações durante a perfuração de um furo de poço em tais formações.

[0047] As FIGS. 1 a 10 mostram modalidades de exemplo de um sistema de aquisição e processamento de sinal de vibração durante perfuração. Seguindo tal descrição, métodos de exemplo de acordo com a presente divulgação são descritos.

[0048] A FIG. 1 mostra uma modalidade de exemplo de um sistema de vibração durante a perfuração usado em conexão com uma unidade de perfuração de furo de poço (referido como “furo de sondagem” em operações de mineração). A unidade de perfuração de furo de poço 20 na FIG. 1 executa perfuração rotativa e pode ser, por exemplo, uma unidade de perfuração de poço por detonação, uma unidade de perfuração de poço de mina de uma unidade de perfuração de poço de teste usada em conexão com operações de mineração ou construção, ou uma unidade de perfuração de poço de extração de fluido, por exemplo, uma unidade de perfuração de poço. A unidade de perfuração de poço 20 pode compreender um mastro montado em veículo 26 disposto em um veículo rodoviário ou fora de estrada, veículo rastreado 30. O mastro 26 pode ser abaixado para uma posição horizontal no veículo 30 para transportar a unidade de perfuração 20 para posições de

10 / 36 perfuração selecionadas. Um conjunto de ferramenta de perfuração (ou “coluna de perfuração”) 22 pode ser suspenso de uma unidade de acionamento içada 28 engatada no mastro 26. A unidade de acionamento 28 pode prover energia rotacional e/ou hidráulica ou pneumática para operar a coluna de perfuração 22 para girar uma broca de perfuração (ver 22C na FIG. 2) em uma extremidade da coluna de perfuração 22. Na FIG. 1, a coluna de perfuração 22 é mostrada perfurando um furo de sondagem ou furo de poço 23 através das formações de rocha 22 dispostas abaixo da superfície do solo

21. Na modalidade de exemplo mostrada na FIG. 1, a unidade de acionamento 28 rotaciona a coluna de perfuração 22 e o peso da coluna de perfuração 22 é parcialmente transferido para a broca de perfuração (ver FIG. 2) para impelir a broca de perfuração em contato com as formações de rocha 25 para cortar através das formações de rocha 25, e assim estender o furo de sondagem 23. Os fragmentos e cascalhos de perfuração podem ser removidos do furo de sondagem bombeando ar comprimido ou líquido de perfuração através da coluna de perfuração 22 e para fora através de bocais ou cursos na broca de perfuração, subsequentemente movendo-se através de um espaço anular entre a parede do furo de sondagem 23 e o exterior da coluna de perfuração para mover os fragmentos e cascalhos de perfuração para fora do furo de sondagem 23. A sonda de perfuração pode perfurar usando como uma unidade rotativa e/ou usando um sistema “Down hole hammer” (DTH) ou de martelo superior.

[0049] Os componentes de um sistema de aquisição e processamento de dados de vibração durante a perfuração são mostrados esquematicamente na FIG. 1 como um conjunto de sensor 10 e uma unidade de processamento de dados 40. O conjunto de sensor 10 pode ser montado em uma posição selecionada, em algumas modalidades próximo ao topo da coluna de perfuração 22 e pode incluir componentes internos, que serão explicados em maiores detalhes a seguir, para detectar vibrações axiais na coluna de

11 / 36 perfuração 22 e para comunicar sinais relacionados às vibrações axiais detectadas para a unidade de processamento de dados 40. Na presente modalidade de exemplo, o conjunto de sensor pode transmitir tais sinais usando telemetria sem fio (explicada em maiores detalhes a seguir), para a qual a unidade de processamento de dados pode compreender um sistema de telemetria sem fio correspondente (mostrado esquematicamente pela antena 41).

[0050] A FIG. 2 mostra a coluna de perfuração 22 em maiores detalhes. A coluna de perfuração 22 pode compreender o tubo de perfuração 22A, que pode ser composto de segmentos conectados roscados (juntas) de tubo de perfuração acoplados em uma extremidade a uma composição de fundo (BHA) 22B. A BHA 22B pode compreender ferramentas tais como estabilizadores, guias de rolos, tubo de perfuração de peso pesado, colares de perfuração ou outras ferramentas de perfuração conhecidas no estado da técnica. A broca de perfuração 22C pode ser acoplada à extremidade inferior da BHA 22B, a parte superior da qual pode ser conectada ao tubo de perfuração 22A. A coluna de perfuração 22 pode compreender um amortecedor ou isolador 24 disposto na extremidade superior do tubo de perfuração 22A entre a unidade de acionamento (28 na FIG. 1) e a extremidade superior da coluna de perfuração 22. Na presente modalidade de exemplo, o conjunto de sensor 10 pode ser acoplado ao tubo de perfuração 22A próximo ao amortecedor 24. Algumas modalidades podem compreender sensores 26, tais como geofones, acelerômetros e quaisquer sensores semelhantes dispostos para detectar vibrações independentemente da coluna de perfuração 22, por exemplo, sendo dispostos em pés arranjados para entrar em contato com o solo e apoiar a estrutura da unidade de perfuração, ou diretamente no solo como mostrado na FIG. 1.

[0051] A broca de perfuração 22C pode ser uma broca de rolos cônicos de tipos bem conhecidos na técnica para perfuração de furos de

12 / 36 sondagem tendo um ou mais cones montados de forma rotativa em um corpo de broca de modo que a rotação do corpo de broca causa a rotação correspondente de um ou mais cones. Os cones podem compreender uma pluralidade de elementos de corte, como dentes formados integralmente ou fixados, ou inserções feitas de material duro, como carboneto de tungstênio ou aço revestido com carboneto. À medida que os elementos de corte são impelidos a entrar em contato com as formações de rocha (25 na FIG. 1), os elementos de corte podem esmagar as formações de modo que a rocha falhe. Alguma fração da energia de entrada também é convertida em energia de cabeça e vibração. A interação anterior entre a broca 22C e as formações de rocha (25 na FIG. 1) induz vibrações, particularmente vibrações axiais na interface broca de perfuração/rocha que se propagam para longe desta interface para cima pela coluna de perfuração 22. Em algumas condições, as vibrações podem emanar da coluna de perfuração para as formações de rocha (por exemplo, quando há líquido no furo de sondagem). As vibrações também emanam como ondas sísmicas da interface broca de perfuração/formação de rocha para a formação de rocha em torno da broca de perfuração. As características dessas vibrações podem estar relacionadas às características de perfuração de entrada, à geometria do fundo do poço, às propriedades da formação de rocha e às propriedades da coluna de perfuração. Quantidades fracionárias das vibrações se propagam para cima através da coluna de perfuração 22 até atingirem o conjunto de sensor 10, como mostrado pela seta 11 na FIG. 2. A FIG. 2 também mostra um segundo conjunto de sensor em 10A, que pode ser posicionado próximo a um elemento refletor 10B na coluna de perfuração 22.

[0052] Fazendo referência à FIG. 3, ao atingir o amortecedor ou outro dispositivo ou mudança nas propriedades mecânicas ou tamanho que cause uma mudança no contraste de impedância na coluna de perfuração (24 na FIG. 2), as vibrações são parcialmente refletidas e percorrem para baixo

13 / 36 através da coluna de perfuração como mostrado pela seta 13 até que alguma fração alcance o fundo da coluna de perfuração. Uma fração das vibrações também continua a percorrer na direção para cima. Uma forma de onda 11A representa uma assinatura das vibrações que se propagam da broca de perfuração através da coluna de perfuração e detectadas pelo conjunto de sensor (10 na FIG. 2). Fazendo referência à FIG. 4, ao atingir o fundo da coluna de perfuração, uma fração das vibrações é novamente refletida de modo a percorrer para cima ao longo da coluna de perfuração, indicada pela seta 15, e é novamente detectada pelo conjunto de sensor em um momento posterior. Uma forma de onda 11B representa uma assinatura das vibrações duplamente refletidas (na interface broca/formação) detectadas pelo conjunto de sensor (10 na FIG. 2).

[0053] A FIG. 5 mostra outra modalidade de exemplo de uma unidade de perfuração 120 que pode ser usada com um sistema de acordo com a presente descrição. A unidade de perfuração 120 pode ser de um tipo que executa perfuração de percussão (martelo). Um mastro 122 tendo um motor de rotação ou unidade de acionamento 28A e um motor de alimentação 28B para rotacionar e deslocar axialmente, respectivamente, uma haste de acionamento ou tubo 22A pode ser montado em um veículo 122. Na presente modalidade, a rotação da haste de acionamento ou tubo 22A pode causar a operação de um martelo perfurador 29 na extremidade inferior da haste de acionamento ou tubo 22A. A percussão gerada pelo martelo perfurador 29 é transferida para uma broca de martelo 22C de tipos conhecidos na técnica para perfuração de furo de sondagem usando martelos de perfuração. A ação do martelo perfurador 29 e da broca de martelo 22C serve para alongar o furo de sondagem 23. A interação entre a broca de martelo 22C e as formações de rocha induz vibrações na haste ou tubo de transmissão 22A. Tais vibrações podem ser detectadas por um conjunto de sensor 10, conforme explicado com referência às FIGS. 2, 3 e 4. Os sinais gerados no conjunto de sensor 10

14 / 36 podem ser comunicados a uma unidade de processamento de dados 40 substancialmente como explicado com referência à FIG. 1.

[0054] Diversas modalidades do amortecedor são mostradas nas FIGS. 6A e 6B. Na FIG. 6A, uma extremidade de saída rotativa do amortecedor pode ser fixada a um sub cruzado ou adaptador para se conectar ao topo da coluna de perfuração (22 na FIG. 1) por cintas soldadas 24A. Na FIG. 6B, a conexão rotativa ao sub de cruzamento pode ser feita usando um elemento de transmissão de torque de perfil, por exemplo e sem limitação, uma transmissão quadrada ou hexadecimal 24B.

[0055] A FIG. 6C mostra uma modalidade da BHA 22B que pode compreender um estabilizador de rolo. Outra modalidade do BHA 22B, mostrada na FIG. 6D pode compreender um sub de broca.

[0056] Em modalidades usadas em conexão com a perfuração de furos mais profundos, normalmente para profundidades maiores que 500 metros, por exemplo, o sistema pode compreender um ou mais dos seguintes recursos. O sensor (ver 52 na FIG. 8) pode ser um acelerômetro de alta frequência (por exemplo, limite superior mínimo de frequência de aceleração detectável de pelo menos 400 Hz e em algumas modalidades 5 kHz) acoplado à coluna de perfuração em um elemento refletor ou próximo ao mesmo, por exemplo, como mostrado em 10B na FIG. 2. Um elemento refletor pode compreender uma mudança na seção transversal dos componentes da coluna de perfuração e/ou impedância acústica de componentes adjacentes da coluna de perfuração para causar um reflexo das vibrações induzidas por perfuração de volta para a broca de perfuração em uma certa frequência ou acima da mesma. O precedente pode aproveitar a mudança no diâmetro do componente da coluna de perfuração em um estabilizador de broca próximo, um motor de perfuração hidráulica, um sistema de perfuração direcional orientável rotativo, um sub amortecedor de broca de perfuração, um amortecedor ou outros componentes BHA. Refletir parte da energia de vibração da broca de volta

15 / 36 para a broca para melhorar a medição dos módulos elásticos da formação de rocha durante a perfuração. A distância da broca de perfuração para o elemento refletor implementado conforme descrito acima pode ser otimizada para maximizar a razão sinal para ruído. Em algumas modalidades, um processador pode ser provido no conjunto do sensor, conectado à coluna de perfuração, configurado para calcular o Módulo Elástico da formação de rocha ou indicações do mesmo ou de outras propriedades da formação de rocha ou indicações de durante a perfuração, e para registrar e/ou comunicar tais propriedades calculadas para o sistema MWD para armazenamento e comunicação em tempo real, ou para comunicar as propriedades de formação de rocha calculadas ou indicações de para outro local para uso.

[0057] A FIG. 7 mostra uma modalidade de exemplo de um conjunto de sensor 10 de acordo com a presente descrição. O conjunto de circuitos 50 tendo componentes no mesmo para realizar a detecção de vibração e o processamento do sinal de vibração detectado podem ser dispostos em um alojamento estanque 12. O alojamento 12 pode ser configurado para ser montado na coluna de perfuração (22 na FIG. 1) nos locais tais quais mostrados na FIG. 1 e na FIG. 2. Na presente modalidade de exemplo, o alojamento 12 pode ser seguro à coluna de perfuração (22 na FIG. 1) usando ímãs permanentes 14 afixados ao alojamento 12. Os ímãs permanentes 14 podem ser feitos de material magnético de neodímio-ferro-boro, tal como podem ser obtidos, por exemplo, da Dexter Magnetic Technologies, Inc., Elk Grove Park, III. O conjunto de circuitos 50 pode ser provido com energia elétrica de uma fonte de alimentação autossuficiente 18, tal como uma ou mais baterias. Os sinais produzidos pelos circuitos 50 a serem comunicados à unidade de processamento de dados (40 na FIG. 1) pode ser comunicado por sinal de rádio (explicado em maiores detalhes com referência à FIG. 8), e para o qual uma antena 16 pode ser provida. A antena 16 pode ser implementada, por exemplo, como um laço de fio ou bobina disposta em um recesso no

16 / 36 exterior do alojamento no qual o laço ou bobina pode ser embutido em um material eletricamente não condutor e não magnético. Ter uma fonte de energia autossuficiente 18 e comunicação por rádio pode prover que o conjunto de sensor 10 possa detectar vibrações na coluna de perfuração (22 na FIG. 1) e comunicar tais sinais e/ou derivados processados de tais sinais para a unidade de processamento de dados (40 na FIG. 1) convenientemente sem a necessidade de uma conexão com fio.

[0058] A FIG. 8 mostra um exemplo de modalidade do conjunto de circuitos 50 no conjunto de sensor (10 na FIG. 7). Componentes do conjunto de circuitos 50 podem ser afixados a uma ou mais placas de circuito impresso, placas essas que podem ser afixadas ao interior do alojamento (12 na FIG. 1).

[0059] Um sensor 52 pode ser de um tipo que pode detectar vibrações axiais na coluna de perfuração (22 na FIG. 1). Exemplos não limitativos de tal sensor 52 incluem sensores piezoelétricos ou piezo-resistivos, como acelerômetros, medidores de tensão, sensores de velocidade e sensores de pressão de ar que podem ser usados para calcular o deslocamento vertical e o movimento da coluna de perfuração (22 na FIG. 1). Em algumas modalidades, o sensor 52 pode ser um acelerômetro piezoelétrico de componente único ou de múltiplos componentes. Em algumas modalidades, um acelerômetro pode ser um acelerômetro de sistema micro eletromecânico (MEMS), tendo uma ou mais direções de componente de medição. Em algumas modalidades, o sensor 52 é montado no alojamento (12 na FIG. 7) para transmitir eficientemente as vibrações induzidas no alojamento (12 na FIG. 7) pela coluna de perfuração (22 na FIG. 1) para o sensor 52. As características do sensor 52 que podem ser usadas em algumas modalidades incluem uma ou mais das seguintes: Fixar o alojamento (12 na FIG. 7) usando ímãs permanentes como mostrado pode manter a resposta de frequência livre de ressonância do sensor 52 em pelo menos 1 kHz. O sensor 52 pode ter um limite superior de resposta de frequência de pelo menos 1 kHz. Em algumas modalidades, o limite superior

17 / 36 pode ser de pelo menos 5 kHz. A aceleração máxima aplicável ao sensor 52 para modalidades do conjunto de sensor 10 usado em unidades de perfuração rotativas, como mostrado na FIG. 1 pode ser de aproximadamente 20 g. Para perfuração com martelo, como mostrado na FIG. 5, uma aceleração máxima pode ser de aproximadamente 200 g. Se o sensor 52 for um acelerômetro, o uso de um elemento de detecção piezoelétrico pode minimizar o ruído de fundo. Um exemplo não limitativo de um acelerômetro que pode ser usado como o sensor em algumas modalidades é um dispositivo triaxial montado na placa de circuito comercializado pela TE Connectivity. Uma possível vantagem de usar um acelerômetro triaxial se um acelerômetro for usado como o sensor 52, é a de permitir o uso de medições de aceleração ortogonal (normal) à dimensão longitudinal da coluna de perfuração (22 na FIG. 1) para aumentar a confiabilidade ou adicionar novas propriedades incluindo, mas não se limitando, a características de perfuração.

[0060] Os sinais gerados pelo sensor 52 podem ser conduzidos a um conversor analógico para digital (ADC) 54. Os sinais digitalizados do ADC 54 podem ser conduzidos para um processador de sinal digital (DSP) 56. O DSP 56 pode realizar processos nos sinais digitalizados do ADC 54, por exemplo e sem limitação, filtragem e correlação. Os sinais processados no DSP 56 que representam janelas de tempo de comprimento selecionadas podem ser armazenados em um buffer 58. Os sinais no buffer 58 podem ser comunicados a um dispositivo de armazenamento em massa 60, como uma memória de estado sólido. Em tais modalidades, os sinais no dispositivo de armazenamento em massa 60 podem ser interrogados e processados, por exemplo e sem limitação, na unidade de processamento de dados (40 na FIG. 1) durante uma pausa nas operações de perfuração e/ou após as operações de perfuração serem concluídas. Os sinais no buffer 58 também podem ser comunicados a um dispositivo de compressão de dados 62. Os dados comprimidos do dispositivo de compressão de dados 62 podem ser

18 / 36 comunicados a um transmissor de sinal, que pode ser parte de um transceptor

66. O transceptor 66 pode ser, por exemplo e sem limitação, um dispositivo configurado para se comunicar com um transceptor correspondente (ver FIG. 9) na unidade de processamento de dados (40 na FIG. 9). O transceptor 66 pode ser configurado para implementar protocolos de comunicação sem fio, como, por exemplo e sem limitação, padrões 802.11 (a), (b), (g), (n) e/ou (ac) do Institute of Electrical and Electronics Engineers [Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos] ou protocolo BLUETOOTH. BLUETOOTH é uma marca registrada da Bluetooth Special Interest Group, Inc., 5209 Lake Washington Boulevard NE Suite 350 Kirkland, WA 98033.

[0061] A operação do ADC 54, DSP, 65, buffer 58, dispositivo de armazenamento em massa 60, dispositivo de compressão de dados 62 e transceptor 66 pode ser controlada por um primeiro processador central 64. Em algumas modalidades, o primeiro processador central 64 pode operar o transceptor 66 de forma intermitente com base no grau de compressão de dados realizada pelo dispositivo de compressão de dados 62 de modo a limitar a quantidade de tempo que o transceptor 66 opera. Ao limitar o tempo de operação do transceptor com base na compressão de dados, a energia da fonte de energia (18 na FIG. 7) pode ser conservado.

[0062] Em algumas modalidades, o processador central 64 pode ser capaz de 10 Mflops para implementar processos como auto correlação e compressão de dados. Em algumas modalidades, o primeiro processador central 64 pode por si próprio implementar o dispositivo de armazenamento em massa 60 e/ou o buffer 58, e pode ter em tais modalidades pelo menos 500 Mbytes de armazenamento para conter até 20 minutos de dados. O primeiro processador central 64 pode ser configurável remotamente, por exemplo, por comunicação usando o transceptor 66. Em algumas modalidades, o processador central 64 pode calcular propriedades das formações de rocha (25 na FIG. 1) usando medições de vibração do sensor 52.

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[0063] Em algumas modalidades, o circuito 50 pode ser projetado para ter um consumo de energia médio de no máximo 25 mW. Em algumas modalidades, a fonte de energia (18 na FIG. 7) pode compreender um ou mais dispositivos, por exemplo, um elemento piezoelétrico arranjado para produzir energia elétrica a partir das vibrações induzidas na coluna de perfuração (22 na FIG. 1).

[0064] O gerenciamento de energia realizado pelo processador central 64 pode ser configurado para minimizar operações de alta energia, como transmissão de dados (isto é, operação do transceptor 66). A provisão pode ser fornecida para ativar e desativar um modo de “hibernação” com base na amplitude de vibração medida (por exemplo, níveis de aceleração) de modo que o consumo de energia seja minimizado enquanto a perfuração do poço não estiver em andamento.

[0065] Os componentes anteriores do circuito 50 podem ser implementados em qualquer forma conhecida, seja em um único circuito integrado ou componentes de circuito múltiplos, individuais ou combinados. Componentes totalmente separados, como mostrado na FIG. 8 são apenas para fins de explicação das funções que podem ser desempenhadas pelos circuitos 50 e não se destinam a limitar o escopo da presente descrição. Além disso, os atos de processamento descritos acima podem ser implementados executando um ou mais módulos funcionais em aparelhos de processamento de informações, como processadores de uso geral ou chips ou conjuntos de chips específicos de aplicativos, tais como circuitos integrados específicos de aplicativos (ASICs), matrizes de portas programáveis flutuantes (FPGAs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs) ou outros dispositivos adequados. Esses módulos, combinações desses módulos e/ou a combinação dos mesmos com hardware geral estão todos incluídos no escopo da presente descrição.

[0066] A FIG. 9 mostra uma modalidade de exemplo da unidade de processamento de dados 40. A unidade de processamento de dados 40 pode

20 / 36 compreender um receptor, implementado como um transceptor 42 capaz de se comunicar com o transmissor (implementado como o transceptor 66 na FIG. 8). O transceptor 42 pode estar em comunicação de sinal com um segundo processador central 44 formando parte da unidade de processamento de dados

40. Em algumas modalidades, o segundo processador central 44 pode ser implementado conforme explicado com referência ao primeiro processador central (64 na FIG. 8). O segundo processador central 44 pode estar em comunicação de sinal com um visor de computador 48 de qualquer tipo conhecido na técnica, de modo que um usuário possa visualizar a saída do sinal processado indicativo de certos atributos físicos da formação de rocha (25 na FIG. 1) que pode ser determinado a partir das vibrações detectadas pelo conjunto de sensor (10 na FIG. 1). Sinais processados e/ou não processados obtidos a partir do conjunto de sensor (10 na FIG. 1) podem ser armazenados em qualquer tipo de dispositivo de armazenamento em massa 48, que pode, em algumas modalidades, ser configurado substancialmente como explicado com referência à FIG. 8. O processador central 44 pode gerenciar as comunicações entre o primeiro processador central (64 na FIG. 8) no conjunto de sensor (10 na FIG. 1), e para usar um modem LTE 43 para mover dados para um armazenamento de dados com base na Internet e/ou instalação de processamento. O segundo processador central 44 também pode realizar cálculos, tais como auto correlação e compressão de dados, e pode realizar transformações de dados e conduzir o visor 46 para realizar representações visuais de medições feitas pelo conjunto de sensor (10 na FIG. 1). O segundo processador central 44 também pode funcionar como registrador de dados para registrar medições não processadas (por exemplo, no armazenamento em massa 48) conforme necessário. O exemplo de modalidade mostrado na FIG. 9 pode permitir a determinação de propriedades das formações de rocha (25 na FIG. 1) usando apenas sinais relacionados à vibração da coluna de perfuração detectados pelo sensor 52, isto é, sem usar

21 / 36 sinais detectados por qualquer outro sensor, incluindo um ou mais sensores (por exemplo, sensores sísmicos) dispostos próximos à superfície do solo (21 na FIG. 1).

[0067] Em algumas modalidades, um ou ambos o primeiro processador central (64 na FIG. 8) e o segundo processador central (44 na FIG. 9) pode(m) ter uma programação residindo no(s) mesmo(s) ou capaz de ser carregada no(s) mesmo(s) para calcular propriedades de formação de rocha a partir dos sinais detectados pelo sensor (52 na FIG. 8).

[0068] Em algumas modalidades, a fonte de energia para operar o conjunto de circuitos (50 na FIG. 8) pode ser complementada ou provida por um dispositivo de conversão de energia. O dispositivo de conversão de energia pode ser implementado como parte dos ou em adição aos circuitos mostrados na FIG. 7 e na FIG. 8. Um exemplo de implementação de um dispositivo de conversão de energia é mostrado na FIG. 10. O dispositivo de conversão de energia 70 pode compreender um detector de energia de radiofrequência (RF) e conversor 71, por exemplo, um comercializado pela Powercast, LLC, 620 Alpha Drive, Pittsburgh, PA 15238, tal como o receptor de número de modelo P2110B da linha de produtos POWERHARVESTER. POWERHARVESTER é uma marca registrada da Powercast, LLC. O detector e conversor de energia de RF 71 podem ter uma antena separada 72 que pode ser disposta em um local adequado no exterior do alojamento do conjunto de sensor (12 na FIG. 7).

[0069] Na modalidade de exemplo mostrada nas FIGS. 8 e 9, os sinais processados podem ser comunicados a partir do conjunto de circuitos do sensor (50 na FIG. 8) para a unidade de processamento de dados (40 na FIG. 9), em que o segundo processador central (44 na FIG. 9) na unidade de processamento de dados (40 na FIG. 9) pode ter instruções no mesmo para calcular uma ou mais propriedades das formações de rocha (25 na FIG. 1) dos sinais gerados pelo sensor (52 na FIG. 1). Em algumas modalidades, o

22 / 36 primeiro processador central no conjunto do sensor, mostrado em 64 na FIG. 8 pode compreender programação para permitir o cálculo de uma ou mais propriedades das formações de rocha. As uma ou mais propriedades calculadas podem ser armazenadas no dispositivo de armazenamento em massa (60 na FIG. 8) e/ou podem ser comunicados a outro local para armazenamento, comunicação adicional e/ou processamento adicional, por exemplo e sem limitação, a unidade de processamento de dados (40 na FIG. 9).

[0070] Outras implementações de um dispositivo de conversão de energia podem compreender dispositivos de conversão de energia vibracional, tais como os comercializados sob as designações modelA, modelD e/ou modelQ por Revibe Energy, Falkenbergsgatan 3, 412 85 Gotemburgo, Alemanha. Tal dispositivo de conversão de energia é mostrado na FIG. 10 em 70A.

[0071] Tendo explicado diversas modalidades de um sistema de aquisição e processamento de sinal de vibração durante a perfuração, serão descritos métodos de exemplo para processar sinais adquiridos usando tais sistemas.

[0072] Sinais obtidos a partir do sensor (52 na FIG. 8) durante a perfuração do poço em um ou mais conjuntos de sensores (ver 10 e 10A na FIG. 2) podem ser convertidos em, por exemplo e sem limitação, um formato de dados amostrados digitalmente predeterminado, tal como o padrão SEG-Y, embora tal formatação não se destine a limitar o escopo da presente descrição. Os sensores medem a aceleração, velocidade ou tensão das vibrações que percorrem a coluna de perfuração. Os sinais de Múltiplos sensores também podem ser combinados para medir propriedades diferentes. Por exemplo, os sinais de dois sensores de velocidade axial espaçados verticais podem ser processados usando uma diferença ponderada para estimar e o sinal de deformação axial entre os sensores.

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[0073] As vibrações detectadas obtidas a partir de um ou mais conjuntos de sensores, por exemplo, como mostrado em 10 e 10A na FIG. 2, durante uma pluralidade de intervalos de tempo de registro discretos podem ser transformados em sinais que representam a resposta elástica da coluna de perfuração (22 na FIG. 1 combinado com as propriedades da rocha na interface broca/rocha. A duração dos intervalos de tempo pode ser selecionada para prover uma razão sinal para ruído suficiente e a duração dos intervalos de tempo pode ser alterada durante o processamento a fim de melhorar os resultados. Conforme a broca penetra na rocha a uma certa distância, a resposta representa uma média das propriedades nesse intervalo. Um valor inicial para a duração pode ser, por exemplo, cerca de 250 milissegundos. A resposta elástica da coluna de perfuração ao impulso filtrado pode ser referida como a “resposta ao impulso” no domínio do tempo ou uma “função de transferência” no domínio da frequência.

[0074] Em algumas modalidades, a transformação dos sinais em qualquer um ou mais intervalos de tempo pode ser realizada usando uma transformada de Fourier discreta e calculando uma amplitude e/ou um espectro de fase. Em algumas modalidades, a transformação pode ser realizada usando uma transformada de ondaleta. Em algumas modalidades, a transformação pode ser realizada usando uma transformação de tempo- frequência. Em algumas modalidades, a transformada pode ser o equivalente no domínio do tempo da amplitude e/ou do espectro de fase, como uma função de auto correlação ou uma função de correlação cruzada. Em algumas modalidades, a transformação pode ser realizada após a filtragem e edição dos sinais detectados em qualquer um ou mais intervalos de tempo. A filtragem e a edição podem compreender, por exemplo, redução do pico, branqueamento espectral, deconvolução, filtragem de frequência e escalonamento de variação de tempo, como controle automático de ganho. A transformação pode ser realizada em qualquer combinação de sinais detectados em qualquer um ou

24 / 36 mais intervalos de tempo em que a combinação inclui os sinais em qualquer um ou mais intervalos de tempo com ou sem filtragem e/ou edição.

[0075] Em algumas modalidades, a transformação pode ser feita usando redes neurais artificiais ou métodos de inteligência artificial, desenvolvendo um conjunto de dados de treinamento de transformação e usando aprendizado de máquina para emular o processo de transformação e, em alguns casos, as propriedades da rocha estimadas a partir dos dados transformados. O aprendizado de máquina também pode ser combinado com componentes de filtragem.

[0076] A saída da transformação compreende uma pluralidade de séries temporais que representam as respostas ao impulso da coluna de perfuração, onde o termo “impulso” pode se referir à interação da broca e formação de rocha ou a um sinal criado e ou criado transformado em uma posição ao longo da coluna de perfuração. Um espectro de frequência, compreendendo as características específicas incluindo, mas não se limitando a amplitude e fase, das respostas de impulso da coluna de perfuração. Uma transformada de ondaleta ou outra transformada correspondente às propriedades de formação de rocha em relação à profundidade do furo de sondagem (isto é, posição axial ao longo do poço) conforme a perfuração progride.

[0077] Embutidas nos sinais transformados estão informações sobre as propriedades mecânicas das formações de rocha. Usando um modelo analítico ou numérico da resposta ao impulso da coluna de perfuração, os atributos dependentes do tempo ou da frequência que estão diretamente relacionados às propriedades mecânicas da formação de rocha sendo perfurada e que o sinal está sendo detectado também podem ser determinados. O modelo analítico ou numérico da coluna de perfuração e em alguns ou todos os casos as propriedades mecânicas das formações de rocha sendo perfuradas e a plataforma de perfuração de superfície (densidade, velocidades

25 / 36 elásticas, módulos elásticos, módulos de Young, massa por unidade de comprimento, geometria) podem ser usados para estimar a resposta da coluna de perfuração em qualquer posição ao longo da coluna de perfuração a um impulso filtrado em qualquer posição ao longo da coluna de perfuração.

[0078] Por exemplo, as vibrações detectadas pelo sensor (52 na FIG. 8) contêm vibrações transmitidas, por exemplo, a partir da interface de broca de perfuração/formação de rocha, através da coluna de perfuração para o conjunto de sensor (10 na FIG. 2). As vibrações detectadas também compreendem vibrações refletidas, em que tais vibrações refletidas resultam da reflexão de vibração na interface broca de perfuração/formação de rocha ou em quaisquer outros elementos reflexivos na coluna de perfuração, conforme explicado com referência à FIG. 2. Pode-se esperar que as vibrações refletidas tenham atributos dependentes do tempo característicos (amplitude, frequência, fase, etc.) porque a estrutura e, portanto, as propriedades de propagação de onda da coluna de perfuração são determináveis, por exemplo, por modelagem analítica ou numérica, conforme explicado acima.

[0079] As características das vibrações detectadas, como amplitude e fase, do espectro de frequência, todas as quais podem ser dependentes do tempo, podem ser obtidas a partir dos sinais transformados. Como um exemplo não limitativo na presente modalidade, o espectro dos sinais transformados de qualquer um ou mais intervalos de tempo de registro pode ser calculado. O espectro dos sinais transformados pode ser relacionado às velocidades sísmicas da formação de rocha que está sendo perfurada.

[0080] A amplitude média do espectro pode ser usada como uma medida da dureza ou quebrabilidade da formação de rocha. Da mesma forma, o espectro dos sinais transformados pode ser usado para estimar uma função de transferência entre o ponto de geração de sinal (por exemplo, a interface entre a broca de perfuração (22C na FIG. 2 ou qualquer outro elemento

26 / 36 reflexivo e a localização do sensor). A função de transferência terá ressonâncias devido a mudanças nas propriedades elásticas da coluna de perfuração resultantes da estrutura da coluna de perfuração e as propriedades da formação de rocha sendo perfurada afetarão as amplitudes de ressonância.

[0081] Ao relacionar as ressonâncias nos sinais transformados às ressonâncias modeladas usando o modelo analítico ou numérico da coluna de perfuração e usando uma gama de parâmetros de módulo elástico de formação de rocha, uma melhor correspondência entre as ressonâncias nos sinais transformados e as ressonâncias modeladas pode ser obtida. Usando valores conhecidos ou de outra forma determináveis (por exemplo, modelados) da broca de perfuração e as propriedades mecânicas da coluna de perfuração, propriedades de formação ou indicações de sinais transformados podem ser estimados.

[0082] Por exemplo, uma razão de amplitude de uma chegada de vibração refletida onde a reflexão é causada pela propriedade mecânica e contraste de propriedade de geometria pode ser calculada em relação a uma amplitude de chegada de vibração propagada para cima causada pela interação entre broca e rocha durante a perfuração. Uma equação analítica pode ser usada para converter a razão de amplitude anterior em uma estimativa da formação de um módulo de elasticidade, isto é, uma função da densidade e velocidade acústica da formação. Um desses módulos elásticos é o módulo da onda P do material, o módulo da onda P (M), também conhecido como módulo longitudinal ou módulo restrito, e é um dos módulos elásticos disponíveis para descrever materiais homogêneos isotrópicos. É definido como a razão entre a tensão axial e a deformação axial em um estado de deformação uniaxial. É calculado como o produto da densidade pelo quadrado da velocidade de uma onda P. Assim, a densidade pode ser calculada se tanto o módulo da onda P quanto a velocidade puderem ser medidos. Outros módulos elásticos são Módulo de massa (K) Módulo de Young (E) Primeiro

27 / 36 parâmetro de Lamé (λ) Módulo de cisalhamento (G, μ) Índice de Poisson (ν) Módulo da onda P (M).

[0083] Também é possível calcular uma série de respostas de impulso teórico usando um algoritmo de modelagem para representar os vários componentes da formação de rocha da coluna de perfuração sendo perfurada. Então, comparando (por exemplo, por correlação cruzada) a resposta de impulso filtrada obtida a partir das medições de vibração com a resposta de impulso modelada e, em seguida, usando técnicas de processamento de inversão bem conhecidas, é possível determinar as propriedades de formação que resultam em uma melhor correspondência entre a resposta de impulso filtrada determinada usando os sinais de vibração detectados e a resposta de impulso modelada.

[0084] A resposta ao impulso de colunas de perfuração configuradas de forma diferente pode ser diferente devido à massa, comprimento, geometria e tipo de broca de perfuração. Como tal, uma “calibração” pode ser realizada usando um dos métodos a seguir. Em um primeiro método, o sinal de impulso conhecido é aplicado à broca em um tempo determinável ou conhecido e a resposta ao impulso da coluna de perfuração é determinada medindo, por exemplo, a vibração em uma posição selecionada ao longo da coluna de perfuração. Em um segundo método de exemplo, uma unidade de perfuração, por exemplo, como mostrado na FIG. 1 ou na FIG. 5 é usada para perfurar um poço através de um bloco de calibração, isto é, uma seção de material com densidade, resistência à compressão e velocidade acústica conhecidas. Vibrações detectadas por um conjunto de sensor posicionado, por exemplo, como mostrado na FIG. 1 podem ser usadas com as propriedades conhecidas do bloco de calibração para criar uma transformada para calibrar a resposta para cada unidade de perfuração e configuração de broca de perfuração. \

[0085] Em algumas modalidades, é possível determinar a velocidade

28 / 36 sísmica de formação da formação sendo perfurada usando a fase de ondaleta de diferentes chegadas de sinal.

[0086] Em algumas modalidades, é possível determinar a velocidade sísmica usando o espalhamento de ondaleta das respostas de impulso da coluna de perfuração filtrada.

[0087] Em algumas modalidades, a formação pode não estar sendo perfurada ativamente, mas a coluna de perfuração pode estar em contato com a formação; nesta situação é possível estimar propriedades ou indicações de propriedades da formação em contato com a broca usando um sinal controlado ou usando componentes do aparelho de perfuração que criam vibrações independentemente da perfuração por meio de um processo semelhante com modificação como é usado durante a perfuração.

[0088] Em algumas modalidades, é possível determinar as velocidades relativas por meio de mudanças em qualquer uma das velocidades determinadas acima.

[0089] Em algumas modalidades, é possível determinar velocidades ou velocidades relativas por meio da combinação das velocidades determinadas acima.

[0090] Em algumas modalidades, é possível gerar um modelo da resposta ao impulso da coluna de perfuração e corresponder a resposta do impulso modelado aos dados medidos para determinar a velocidade sísmica.

[0091] Em algumas modalidades, é possível usar estimativas de velocidade sísmica e impedância para estimar a densidade das formações.

[0092] Usando métodos de acordo com a presente descrição, é possível obter propriedades de formações de rocha ou indicações usando medições de vibração feitas apenas ao longo de uma coluna de perfuração ou outro dispositivo que faz parte de um aparelho de perfuração (unidade de perfuração), sem a necessidade de obter medições de vibração, sísmicas ou medições semelhantes feitas separadamente do aparelho de perfuração.

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[0093] Em algumas modalidades, ter mais de um conjunto de sensor, conforme explicado com referência à FIG. 2 pode prover um ou mais dos seguintes recursos. Dois conjuntos de sensores espaçados longitudinalmente, tal como mostrado na FIG. 2 podem possibilitar a separação mais fácil de sinais de vibração que se propagam para cima dos sinais de vibração que se propagam para baixo se o sensor em cada conjunto de sensor for direcionalmente sensível. Matrizes de conjuntos de sensores espaçados longitudinalmente podem possibilitar a determinação das características de propagação de onda da coluna de perfuração. Por exemplo, se os componentes da unidade de perfuração emitem ruído, como motores de plataforma ou outras máquinas, este ruído pode se propagar para baixo na coluna de perfuração. Assim, o uso de vários detectores espaçados longitudinalmente pode ser usado para atenuar o ruído coerente, bem como o ruído aleatório incoerente, como é amplamente conhecido na técnica.

[0094] As medições aqui descritas demonstraram funcionamento em colunas de perfuração usadas na indústria de mineração que são geralmente curtas, na faixa de 20 a 50 metros e normalmente não superiores a 500 metros. Para uso em perfurações profundas, um dispositivo pode ser necessário para gerar uma reflexão do sinal acústico viajando para cima e, em seguida, de volta para baixo para a broca de perfuração. Isso pode ser feito garantindo que a coluna de perfuração contenha uma mudança apropriada no módulo de elasticidade colocado em uma posição adequada ao longo do comprimento da coluna de perfuração.

[0095] Portanto, em algumas modalidades em colunas de perfuração mais longas para perfurações mais profundas, um refletor pode ser adicionado à coluna de perfuração para substituir a função do sub amortecedor mostrado na FIG. 2. Tal refletor pode ser uma mudança no diâmetro ou material da coluna de perfuração que reflete certas vibrações que percorrem axialmente ao longo da coluna de perfuração a partir da broca.

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[0096] Em algumas modalidades, o aparelho pode ser posicionado dentro da coluna de perfuração e registrar propriedades filtradas ou calculadas e transmitir isso como dados até a coluna de perfuração.

[0097] As propriedades de formação de rocha derivadas de medições ou inferências de vibração podem ser associadas à profundidade do poço ou ao progresso axial da broca e coluna de perfuração.

[0098] As propriedades ou indicações de formação de rocha determinadas podem ser inseridas em um modelo geológico ou geomecânico 3D.

[0099] Os sinais transformados podem ser usados com métodos de aprendizado de máquina, incluindo, mas não se limitando a, redes neurais artificiais e GAMs (Modelos Aditivos Generalizados) para modelagem não linear, com outras propriedades de formação de rocha derivadas de dados de medição durante perfuração, de núcleo, ou dados registrados para treinar a dita rede neural para treinar os ditos sistemas de aprendizado de máquina e, então, derivar as propriedades da rocha diretamente da rede neural e os dados transformados do sensor.

[00100] As medições inferidas a partir desses sinais podem ser incorporadas em um grande banco de dados ou modelo 3D da subsuperfície da mina. Em tal modelo, várias correlações e cálculos geoestatísticos podem ser aplicados para tornar as informações mais valiosas para o operador da mina. Isso pode incluir a derivação de relações geoespaciais e estatísticas entre diferentes conjuntos de dados e a aplicação de aprendizado de máquina e redes neurais.

[00101] As medições inferidas a partir desses sinais podem ser convertidas a partir de dados pontuais ao longo do furo perfurado em um volume tridimensional para representar o volume da rocha. Isso pode ser feito usando os métodos de interpolação estatística, como Kriging e Co-Kriging, também conhecidos como regressão de processo Gaussiano.

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[00102] Uma pessoa versada na técnica reconhecerá que é vantajoso usar sensores apenas no aparelho de perfuração, uma vez que tal arranjo evita a implantação demorada e de alto custo de sensores na terra ou em sua superfície. Além disso, devido ao fato de que as características associadas à resposta vibracional do aparelho de perfuração para a formação sendo perfurada estão sendo medidas, o sistema tem resolução comparável a perfis de poço convencionais de alta resolução, como registros de imagem. A alta resolução permite que recursos de escala muito finos sejam identificados e registrados com precisão em profundidade, como zonas de fratura e limites de leito de formação.

[00103] Em algumas modalidades, o módulo de elasticidade da rocha é calculado a partir de valores medidos nos dados correlacionados. Quando os sinais são correlacionados, um pico de correlação centrado no intervalo de tempo zero representa a amplitude total do sinal.

[00104] Em algumas modalidades, o módulo de elasticidade da rocha é calculado a partir de uma razão entre (ou função usando) a amplitude do pico de correlação centrado no intervalo de tempo zero e a amplitude de qualquer amplitude de intervalo de tempo diferente de zero.

[00105] Em algumas modalidades, o módulo de elasticidade da rocha é calculado a partir de uma razão entre (ou função usando) a integral ao longo de uma janela de tempo definida da amplitude do pico correlacionado centrado no intervalo de tempo zero e a integral ao longo de uma janela de tempo definida do amplitude de fora da janela de atraso de tempo zero.

[00106] Em algumas modalidades, as propriedades de resistência da rocha são calculadas a partir da amplitude do sinal de intervalo próximo a tempo zero dos sinais correlacionados, filtrados ao longo de uma faixa de frequência específica.

[00107] Em algumas modalidades, as propriedades de resistência da rocha são calculadas a partir da aceleração de pico da correlação de intervalo

32 / 36 de tempo zero, filtradas ao longo de uma faixa de frequência específica e divididas pela massa do conjunto de coluna de perfuração.

[00108] Em algumas modalidades, a variação da aceleração de pico próximo ao intervalo de tempo zero da correlação, filtrada ao longo de uma faixa de frequência específica, é usada para indicar se a rocha está unida, fraturada ou falhada. Quando as rochas não estão fraturadas e são contínuas, o sistema medirá um valor quase constante de UCS correspondente à resistência da rocha. Quando a rocha é fraturada, foi observado que a amplitude do sinal cai localmente na presença de fraturas.

[00109] Os parâmetros de recuperação do núcleo descrevem a qualidade do núcleo recuperado de um furo de sondagem. A designação de qualidade da rocha (RQD) é uma medida aproximada do grau de junção ou fratura em uma massa de rocha, medida como uma porcentagem do núcleo de perfuração em comprimentos de 10 cm ou mais. A rocha de alta qualidade tem um RQD superior a 75% e baixa qualidade inferior a 50%. A designação de qualidade da rocha (RQD) tem diversas definições. A definição mais amplamente usada foi desenvolvida em 1964 por D. U. Deere. É a porcentagem de recuperação do núcleo do furo de sondagem incorporando apenas peças de núcleo sólido com mais de 100 mm de comprimento medido ao longo da linha central do núcleo. O sistema aqui descrito pode ser usado para medir ou estimar a designação de qualidade da rocha. Em algumas modalidades, o número de intervalos de rocha que mostram alta resistência ou módulo, maiores do que 100 mm dentro de uma seção de rocha, pode ser usado para medir ou estimar a designação de Qualidade Da Rocha (RQD). Da mesma forma, intervalos entre áreas de variação elevada podem ser usados para medir a RQD.

[00110] Em algumas modalidades, o integral da área dentro de uma janela de tempo próxima a correlação de intervalo de tempo zero é usada em combinação com a taxa de penetração da broca para calcular propriedades

33 / 36 relacionadas à dureza da rocha ou energia específica de perfuração.

[00111] Quando as medições aqui descritas são geradas durante o processo de perfuração de um núcleo com uma broca de núcleo de diamante. Em tais brocas, uma ferramenta anular rotativa apoiada por um dispositivo de armazenamento de amostra de núcleo cilíndrico é pressionada contra os materiais em questão para cortar um cilindro do material em questão. Essas amostras representam o volume de rocha que é medido usando este sistema. Como tal, são ideais para derivar correlações ou conjuntos de dados de treinamento para redes neurais ou outros métodos semelhantes para calibrar e validar os dados. Em um método semelhante, perfis petrofísicos podem ser usados para calibrar a medição aqui descrita para métodos petrofísicos tradicionais.

[00112] Em algumas modalidades, determinando a velocidade sísmica de formação em uma extremidade da coluna de perfuração usando a fase de ondaleta de diferentes chegadas de sinal.

[00113] Em algumas modalidades, determinando a velocidade sísmica usando propagação de ondaleta.

[00114] Em algumas modalidades, compreendendo a determinação de velocidades relativas por meio de alterações nas velocidades sísmicas determinadas por pelo menos um dentre a propagação de ondaleta e a fase de ondaleta.

[00115] Em algumas modalidades, compreendendo adicionalmente determinar as velocidades sísmicas ou velocidades sísmicas relativas combinando as velocidades sísmicas determinadas por pelo menos uma dentre a propagação de ondaleta e fase de ondaleta.

[00116] Em algumas modalidades, um modelo de uma resposta ao impulso da coluna de perfuração é criado e o modelo da resposta ao impulso aos dados medidos é usado para determinar a velocidade sísmica.

[00117] As pessoas versadas na técnica prontamente apreciarão que,

34 / 36 importando dados de um banco de dados que contém dados de medição baseada em tempo e profundidade durante a perfuração e combinando os dados baseados em tempo com o arquivo de conversão de profundidade- tempo para gerar uma medição com base na profundidade.

[00118] As propriedades de formação de rocha determinadas usando várias modalidades de um método de acordo com a presente descrição podem ser usadas em algumas das seguintes maneiras. Durante os procedimentos de mineração a céu aberto, é importante realizar medições que auxiliem no cálculo das propriedades da rocha a ser explodida, escavada e processada.

[00119] Em particular, as seguintes medidas são usadas diretamente para projetar, planejar e executar a detonação; velocidade acústica, módulos elásticos, medidas de resistência da rocha, por exemplo, resistência à compressão uniaxial (UCS), espaçamento de junta e limites geológicos. Os módulos elásticos e UCS podem estar diretamente relacionados à velocidade de detonação (VOD) projetada e ao intervalo de tempo entre as detonações dos orifícios de explosão. Um projeto melhor de detonação pode melhorar os fatores econômicos da mina, criando fragmentos de rocha menores e mais consistentes que exigem menos custo e energia para serem esmagados ao tamanho de partícula necessário para extrair minérios tais como cobre, ouro e outros materiais valiosos.

[00120] A velocidade de compressão (Vp) das formações de rocha é usada para calcular diretamente o atraso ideal entre os tempos de detonação para atingir a fragmentação mais eficaz da rocha. O tempo de atraso é proporcional ao Vp multiplicado pela distância entre os orifícios de explosão, multiplicado por uma constante determinada empiricamente. Vp pode ser medido diretamente pelos métodos descritos e usados para programar o atraso dos sistemas de detonação por explosão eletrônica. Veja, por exemplo, Documento de Referência: The Kuz-Ram fragmentation model – 20 years on.,C.V.B. Cunningham)

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[00121] O espaçamento e a orientação da junta na rocha são uma entrada para um modelo de fragmentação padrão da indústria, o “modelo de Fragmentação Kuz-Ram”. Diversos fatores, tais como o fator de condição da junta (JCF), fator de espaçamento do plano da junta vertical (JPS), ângulo do plano da junta vertical (JPA), são usados neste modelo. Ao detectar as juntas na rocha durante a perfuração, tais fatores podem ser calculados.

[00122] Em algumas operações de mineração, as camadas geológicas devem ser detectadas para corretamente detonar e remover o material. Por exemplo, na mineração de carvão, as profundidades das camadas de carvão são normalmente determinadas usando perfis de cabo de aço para medir a densidade e a radiação gama natural. As medições aqui descritas podem substituir tais perfis de cabo de aço e podem ser usadas para detectar a profundidade da camada de carvão para garantir que o carvão não seja detonado com a sobrecarga.

[00123] A dureza da rocha (e UCS) também pode ser usada para projeto e otimização de britagem e moagem de rocha, também conhecida na indústria como Pulverização. Neste documento, os modelos empíricos relacionam a dureza da rocha e o tamanho do fragmento ao consumo de energia e ao rendimento dos britadores e do moinho. Com base nos dados da invenção descritos, propriedades de rocha precisas podem ser medidas em tempo real. Por exemplo, com base em uma alta dureza ou medição UCS, a rocha pode ser considerada não economicamente adequada para processar e colocada em um resíduo ou pilha de estoque.

[00124] O método de acordo com a presente descrição pode ser usado para medir módulos elásticos de rocha, velocidade e UCS. A partir do parâmetro anterior, as densidades podem ser derivadas. Por exemplo, materiais de minério de ferro, tais como minerais de Hematita e Magnetita, têm densidade específica de 5,26 e 5,18g/cc, respectivamente, enquanto minerais residuais, como quartzo, têm densidade de 2,65g/cc. A combinação

36 / 36 de velocidade e densidade pode ser usada para distinguir rochas que contêm minério de resíduos. Por exemplo, Calcopirita, um minério comum de cobre, tem uma densidade de 4,2g/cc e uma velocidade (Vp) de 5,12km/segundo. Em contraste, uma rocha hospedeira comum como o gabro tem uma densidade de 2,8 e uma velocidade de 7 km/segundo. (2)

[00125] Com base nas medições obtidas usando métodos de acordo com a presente descrição, uma determinação precisa do limite no espaço entre resíduo ou minério pode ser realizada durante a perfuração. Um sistema de computador pode ser usado para modelar tais limites no espaço tridimensional, e as operações de mineração, como detonação, escavação e processamento podem ser controladas para processar apenas material de rocha com propriedades economicamente úteis.

[00126] Foi determinado por experimentos de campo que os métodos descritos podem ser usados para determinar a presença de juntas de rocha (falhas e fraturas). A presença de fraturas e falhas é uma entrada importante para muitos aspectos da mineração e da engenharia civil.

[00127] As medições também podem ser usadas para derivar uma Designação de Qualidade de Rocha sintética, que é uma medida comumente usada em engenharia geotécnica. Um exemplo é o cálculo da inclinação crítica para o planejamento da geometria de uma mina. Ver, por exemplo, Open pit mine planning and design volume 1, William Hustrulid et al.

[00128] Embora apenas alguns exemplos tenham sido detalhadamente descritos acima, as pessoas versadas na técnica apreciarão prontamente que muitas modificações são possíveis nos exemplos. Por conseguinte, é pretendido que todas essas modificações estejam incluídas no escopo desta descrição, conforme definido nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para determinar propriedades de formações de rocha sendo perfuradas usando medidas de vibração de coluna de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: inserir em um processador sinais correspondentes a vibrações detectadas ao longo de uma parte rotativa de uma coluna de perfuração enquanto se perfura um fundo de sondagem; no processador, filtrar os sinais de vibração detectados; no processador, calcular propriedades das formações de rocha usando os sinais filtrados e sem medidas de vibração realizadas independentemente da coluna de perfuração ou um aparelho de perfuração.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, no processador, transformar os sinais de vibração detectados em sinais transformados que representam a resposta da coluna de perfuração incluindo uma resposta da formação de rocha sendo perfurada para um impulso filtrado que se origina em uma localização conhecida ao longo da coluna de perfuração.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a transformação compreende: estimar uma função de transferência ou uma resposta de impulso filtrado da coluna de perfuração; calcular sinais de vibração esperados correspondentes a cada um de uma pluralidade de valores predeterminados de pelo menos uma propriedade de formação de rocha usando a função de transferência estimada ou uma resposta de impulso filtrado; e selecionar como um valor determinado da pelo menos uma propriedade de formação de rocha para um dos valores predeterminados resultando em uma correspondência ideal entre os sinais de vibração esperados e os sinais de vibração detectados.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente calcular uma razão de amplitude de uma chegada de primeiro evento de vibração refletida da coluna de perfuração com respeito à amplitude de um primeiro evento de vibração de impulso filtrado transmitido e usar a razão para estimar o módulo elástico de formação de rocha.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar a raiz quadrada da razão a de uma segunda chegada de evento refletido ou a raiz cúbica da razão de amplitude de uma terceira chegada de evento refletido e combinando a raiz quadrada e a raiz cúbica para atenuar o ruído.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita filtragem compreende correlação

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o o módulo elástico da rocha é calculado a partir de uma razão entre a amplitude de um pico de correlação centrado no intervalo de tempo zero e uma amplitude de um pico de correlação de intervalo de tempo diferente de zero.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo elástico da rocha é calculado a partir de uma razão entre uma integral ao longo de uma janela definida de tempo de amplitude de um pico correlacionado centrado no intervalo de tempo zero, e uma integral ao longo de uma janela de tempo definida de uma amplitude de um pico de correlação o fora da janela de intervalo de tempo zero.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as propriedades de resistência da rocha são calculadas a partir de um pico de amplitude de atraso próximo a zero dos sinais correlacionados, filtrados ao longo de uma faixa de frequência predeterminada.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as propriedades de resistência da rocha são calculadas a partir de uma amplitude de pico de uma correlação de atraso zero, filtrada ao longo de uma faixa de frequência predeterminada e dividida pela massa da coluna de perfuração.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma variação de amplitude de pico próxima a um atraso zero de uma correlação, filtrada ao longo de uma faixa de frequência específica, é usada para indicar se a rocha está articulada, fraturada ou com falhas.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um intervalo entre áreas de variação elevada ou intervalos acima de um limite predeterminado são usados para calcular o espaçamento da junta ou Designação da Qualidade da Rocha (RQD).

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma propriedade dependente é calculada a partir de uma função que combina o módulo de elasticidade e a resistência da rocha para calcular uma terceira propriedade relacionada à velocidade acústica da rocha e/ou densidade da rocha.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o integral de uma área dentro de uma janela de tempo próxima a uma correlação de atraso zero é usado em combinação com uma taxa de penetração da coluna de perfuração para calcular propriedades relacionadas à dureza da rocha ou energia específica de perfuração.

15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a velocidade sísmica de formação em uma extremidade da coluna de perfuração usando a fase de ondaleta de diferentes chegadas de sinal.

16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a velocidade sísmica usando propagação de ondaleta.

17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar velocidades relativas por meio de mudanças nas velocidades sísmicas determinadas por pelo menos uma dentre a propagação de ondaleta e fase de ondaleta.

18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar as velocidades sísmicas ou velocidades sísmicas relativas combinando as velocidades sísmicas determinadas por pelo menos uma dentre a propagação de ondaleta e fase de ondaleta.

19. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar um modelo de uma resposta ao impulso da coluna de perfuração e corresponder o modelo da resposta de impulso com os dados medidos para determinar a velocidade sísmica.

20. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar estimativas de velocidade sísmica e módulo elástico para estimar uma densidade das formações de rocha.

21. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de perfuração compreende uma mudança no módulo elástico posicionado em um local selecionado ao longo do comprimento da coluna de perfuração.

22. Método para determinar propriedades de formações de rocha sendo perfuradas usando medidas de vibração de coluna de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: inserir em um processador sinais correspondentes a vibrações detectadas ao longo de uma parte rotativa de uma coluna de perfuração enquanto se perfura um fundo de sondagem; inserir em um processador sinais correspondentes a vibrações detectadas em um sensor no chão; no processador, filtrar os sinais de vibração detectados; no processador, determinar as propriedade das formações de rocha usando os sinais filtrados e sem sincronizar no tempo as medições de vibração feitas separadamente da coluna de perfuração.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a dita filtragem compreende correlação.

24. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o módulo elástico da rocha é calculado usando uma razão entre a potência do sinal das medições da coluna de perfuração e a potência do sinal das medições feitas independentemente da coluna de perfuração.

25. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o módulo elástico da rocha é calculado usando uma razão entre uma amplitude de um pico de correlação automática centrado no intervalo de tempo zero das medições da coluna de perfuração e a amplitude de um pico de correlação centrado no tempo zero das medições feitas independentemente da coluna de perfuração.

26. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma variação de aceleração de pico próxima a um pico de correlação de atraso zero das medições de vibração da coluna de perfuração ou além da coluna de perfuração, filtrada ao longo de uma faixa de frequência predeterminada é usada para indicar quando a formação de rocha é unida, fraturada ou falhada.

27. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que um intervalo entre áreas de variação elevada é usado para calcular o espaçamento da junta ou Designação da Qualidade da Rocha (RQD).

28. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que atenuação e atenuação dispersiva dos sinais de vibração independentemente da coluna de perfuração é usada para calcular as propriedades da rocha, como o espaçamento da junta.

29. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as propriedades petrofísicas da formação de rocha ao redor do furo de sondagem são medidas usando ferramentas de perfilagem de poço e uma rede neural artificial é usada para prever as propriedades petrofísicas da formação de rocha ao redor do furo de sondagem usando as medições de vibração e as medições de perfilagem de cabo de perfuração de poço como um conjunto de dados de treinamento.

30. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a velocidade sísmica das formações de rocha em uma extremidade da coluna de perfuração usando a fase de ondaleta de diferentes chegadas de sinal.

31. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a velocidade sísmica das formações de rocha usando propagação de ondaleta.

32. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar velocidades elásticas relativas das formações de rocha usando mudanças nas velocidades sísmicas determinadas por pelo menos uma dentre a propagação de ondaleta e fase de ondaleta.

33. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar as velocidades sísmicas ou velocidades sísmicas relativas combinando as velocidades sísmicas determinadas por pelo menos uma dentre a propagação de ondaleta e fase de ondaleta.

34. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar um modelo de uma resposta de impulso da coluna de perfuração e corresponder o modelo da resposta de impulso com os sinais de vibração medidos para determinar a velocidade sísmica.

35. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar estimativas de velocidade sísmica e módulo elástico para estimar uma densidade das formações de rocha.