BRPI0820898B1 - Métodos e sistemas para modelar ou simular resposta da ferramenta dos raios gama - Google Patents

Abstract

métodos e sistemas para modelar ou simular resposta da ferramenta dos raios gama são mostrados sistemas e métodos que provêem a modelagem ou a simulação da resposta da ferramenta dos raios gama (rg) utilizando uma técnica híbrida analítica e numérica. as formas de realizar a invenção empregam uma técnica de simulação da ferramenta rg que provê informação dos raios gama simulada em função de apenas as partículas gama que atingem o detector sem dispersão. as formas de realizar a invenção utilizam uma função de discretização para determinar as partículas gama que atingirão um detector de ponto a partir de cada fonte de volume unitária de um domínio de investigação sem dispersão. as formas adicionais de realizar a invenção utilizam a função de discretização anteriormente mencionada em relação a uma pluralidade de detectores de ponto, em que o número particular e a configuração dos detectores de ponto são selecionados para simular com relativa exatidão os resultados de uma configuração de um detector rg particular, como por exemplo uma configuração de um detector de linha ou detector de volume. as formas de realizar a invenção podem ser implementadas com a utilização de plataformas informáticas muito difundidas e baratas, como por exemplo computadores pessoais, facilitando a simulação da ferramenta rg de uma forma econômica e prática.

Description

“MÉTODOS E SISTEMAS PARA MODELAR OU SIMULAR RESPOSTA DA FERRAMENTA DOS RAIOS GAMA”

PEDIDOS DE PATENTES RELACIONADOS [0001] Esta aplicação reivindica os melhoramentos do Pedido de Patente Provisória norte-americana U.S. No. 61/008,182 depositada em 19 de Dezembro de 2007 intitulada GAMMA RAY TOOL RESPONSE MODELING (Modelagem da resposta da ferramenta de raios gama), a qual é na presente invenção incorporada na sua totalidade como referência.

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [0002] A invenção refere-se geralmente à resposta da ferramenta de raios gama e, mais especificamente, à modulação ou simulação da resposta da ferramenta de raios gama.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0003] Os detectores dos raios gama (RG) têm sido muito utilizados para recolher a informação durante a exploração geológica, as operações de perfuração dos hidrocarbonetos, etc. Por exemplo, os detectores RG são geralmente utilizados para recolher passivamente a radiação dos raios gama num ambiente em que os detectores RG estão colocados. Vários meios geológicos, como por exemplo o xisto, provêem uma fonte natural de energia de raios gama, enquanto que outros meios geológicos, como por exemplo a areia, provêem energia dos raios gama muito pequena. Consequentemente, para a obtenção da informação relativa ao meio geológico e à estrutura é utilizado um detector de RG.

[0004] As ferramentas RG que empregam os detectores RG acima mencionados têm habitualmente sido empregues para criar perfilagens do poço utilizados na análise das estruturas geológicas penetradas pelas operações de perfuração de hidrocarbonetos. Estas ferramentas RG compreendem configurações de ferramentas do cabo elétrico, de perfilagem que requerem a remoção da coluna de perfuração do furo de sondagem para introduzir a ferramenta no poço. Mais recentemente, estas ferramentas RG compreendem configurações da ferramenta de perfilagem durante a perfuração (LWD), em que a ferramenta RG está incluída na coluna de perfuração e

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 8/84

2/31 provê um detector RG colocado por cima da circunferência da ensamblagem da coluna de perfuração (isto é excêntrica desde o centro da coluna de perfuração de rotação). As ferramentas RG anteriores compreendem um detector RG passivo, de forma a que possa compreender um detector de cintilação, que provê informação acerca da frequência e da amplitude correspondente aos raios gama que nele incidam. Consequentemente, com a recolha da informação dos raios gama, utilizando as ferramentas RG supracitadas, pode ser obtida informação relativa à estrutura geológica, tais como profundidade, espessura, e tipo de leitos de sedimento. Isto é, as assinaturas dos raios gama associadas com uma pluralidade de meios podem ser analisadas para determinar as características de uma formação geológica a ser explorada.

[0005] Apesar de que as perfilagens RG adquiridos com a utilização das ferramentas RG anteriores podem revelar a estrutura sedimentar das formações penetradas pelo furo de sondagem, a informação provida por estas ferramentas RG não é fiável. Consequentemente, quando um poço vertical penetra na estrutura horizontal, as perfilagens RG podem ser relativamente fáceis de interpretar, tais como pela determinação das profundidades medidas (MDs) onde as assinaturas dos raios gama específicas são experimentadas. No entanto, quando há um ângulo de inclinação alto entre o furo de sondagem e a característica da estrutura, como o limite do leito de sedimento, como é muitas vezes experimentado nos poços de ângulo alto e horizontais (HA/HZ), a informação provida pelas perfilagens RG tornase muito difícil de analisar. Além disso, a excentricidade associada com o detector RG que está colocado na circunferência da haste de perfuração adicionalmente encobre a análise apropriada da informação da perfilagem RG provida pelas ferramentas LWD. Por exemplo, foi descoberto que um limite do leito de sedimento único penetrado por um furo de sondagem a um ângulo de inclinação alto (por exemplo 80°) utilizando uma ferramenta RG LWD provê uma resposta de amplitude do detector RG com um duplo pico. Esta resposta, sem mais informação parece que representa mais do que um limite do leito de sedimento, nenhuma delas parece estar à profundidade medida real do limite do leito de sedimento real penetrado. À medida

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 9/84

3/31 que os poços HA/HZ, e outras situações nos ângulos de inclinação altos são experimentadas, vai sendo mais habitual, a utilidade das perfilagens RG vai diminuindo.

[0006] Têm sido feitos esforços para prover a modelagem ou a simulação da resposta da ferramenta RG para interpretar melhor as perfilagens RG. Por exemplo, um código de computador para prover a simulação Monte Cario de N partículas (MCNP), desenvolvida por Los Alamos National Laboratory, que tem vindo a ser utilizada para simular a resposta da ferramenta RG. Infelizmente, esta simulação MCNP requer muito tempo e um computador muito potente. Por exemplo, a simulação da resposta da ferramenta RG para uma formação relativamente simples na maioria das vezes requer dias de computação num supercomputador multiprocessador. Além disso, é necessário um físico nuclear, ou outro técnico com curso de formação muito avançado, para adequadamente implementar a simulação MCNP. Consequentemente, esta simulação necessita muito tempo e tem custos que são proibitivos para a sua utilização generalizada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0007] A presente invenção refere-se a sistemas e métodos que provêem a modelagem ou a simulação da resposta da ferramenta RG com a utilização de uma técnica híbrida analítica e numérica para prover uma simulação suficientemente exata resultante da utilização de um computador com uma capacidade relativamente pequena e/ou pouco tempo. A simulação da ferramenta RG provida de acordo com as formas de realizar a invenção provê a modelagem da resposta da ferramenta tridimensional (3D).

[0008] As formas de realizar a invenção empregam uma técnica de simulação da ferramenta RG que provê a informação dos raios gama simulados em função de apenas as partículas gama que atingirão o detector sem dispersão (isto é, propagação direta desde a fonte de raios gama até ao detector da ferramenta de RG). O anteriormente referido afeta a capacidade para a comparação direta da simulação com as perfilagens RG produzidas no campo. Consequentemente, as formas de realizar a invenção operam para escalar a simulação dos resultados em

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 10/84

4/31 unidades do Instituto Americano do Petróleo (American Petroleum Institute - API), ou normalizados ao volume de xisto (Vshy Estes resultados da simulação escalada provêem os resultados das perfilagens RG simuladas que podem ser diretamente comparados com as perfilagens RG produzidas no campo. Através desta comparação, pode ser determinada que há a correlação suficiente para indicar que a estrutura geológica da simulação representa a estrutura geológica existente no poço quando as perfilagens RG produzidas no campo foram recolhidos.

[0009] Provendo a técnica de simulação da ferramenta RG em que só sejam consideradas as partículas gama que atingirão o detector sem dispersão, as formas de realizar a presente invenção assumem uma fonte de raios gama uniformemente distribuída no espaço. A fonte de raios gama pode seguidamente ser discretizada como várias fontes de volume unitárias. Consequentemente, as formas de realizar a invenção utilizam uma função de discretização para determinar as partículas gama que atingirão um detector de ponto de cada uma dessas fonte de volume unitárias sem dispersão. No entanto, como muitos dos detectores RG implementados por ferramentas RG habituais não são detectores de ponto (por exemplo, detectores de volume), as formas de realizar a presente invenção também utilizam a função de discretização anterior em relação a vários detectores de ponto, em que o número particular e a configuração dos detectores de ponto são selecionados para simular com relativa exatidão os resultados de uma configuração de um detector RG específico. Por exemplo, as formas de realizar a presente invenção utilizam uma configuração de um detector de ponto múltiplo linear na simulação de uma configuração do detector RG de volume.

[0010] Como pode ser apreciado do anterior, a modelagem da resposta da ferramenta RG provida de acordo com as formas de realizar a invenção facilita uma simulação prática e relativamente rápida, pelo que pode ser utilizada como auxiliar na interpretação da perfilagem RG. A experimentação tem revelado que a simulação da ferramenta RG provida de acordo com as formas de realizar a presente invenção pode ser executada em velocidades de computação 1000 vezes mais rápidas do que as associadas com as técnicas de simulação baseadas no MCNP. Assim, as

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 11/84

5/31 formas de realizar a invenção podem ser implementadas utilizando plataformas de computação facilmente disponíveis e baratas, como por exemplo os computadores pessoais, facilitando assim a simulação da ferramenta RG de forma prática e econômica.

[0011] Por exemplo, num aspecto geral, um método inclui a representação num domínio de investigação utilizando vários volumes de fonte de radiação discreta, compreendendo o domínio da investigação pelo menos uma camada de uma estrutura geológica; e a modelagem da resposta de uma ferramenta de raios gama (RG) determinando a contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes das fontes de radiação dos diversos volumes de fonte de radiação discreta que poderão incidir por sobre um ponto do detector RG sem dispersão no trajeto de propagação entre uma emissão de um dos volumes da fonte de radiação e o ponto do detector RG, sendo as partículas dos raios gama que incidem sobre o ponto do detector RG sem dispersão partículas de raios gama com dispersão zero.

[0012] As implementações deste aspecto podem incluir uma ou mais das características seguintes. Por exemplo, os diversos volumes da fonte de radiação discreta pode cada um deles ser o mesmo volume. Uma pluralidade de volumes de fonte de radiação discreta podem incluir volumes menores nas áreas perto do detector RG e volumes maiores numa extremidade externa do domínio da investigação. Uma pluralidade de volumes de fonte de radiação discreta podem incluir uma grade exponencialmente variável dos volumes da fonte de radiação. Uma pluralidade de volumes de fonte de radiação discreta podem ser colocados em pelo menos um plano paralelo a um plano limite de pelo menos uma camada da estrutura geológica. A modelagem da resposta da ferramenta RG pode incluir a representação de um detector RG da ferramenta RG como vários detectores RG de ponto, sendo o detector RG de ponto vários detectores RG de ponto. Uma pluralidade de detectores RG de ponto podem estar dispostos para estar num excêntrico em relação ao centro de um furo de sondagem. A modelagem da resposta da ferramenta RG pode incluir a determinação de uma contagem de dispersão zero das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 12/84

6/31 volumes de fonte de radiação discreta que poderão incidir sobre cada detector RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto. O detector RG pode incluir um detector de linha e vários detectores RG de ponto podem incluir vários detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de linha.

[0013] O detector RG pode incluir um detector de volume e vários detectores RG de ponto podem incluir vários detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de volume. Uma pluralidade de detectores RG de ponto podem incluir uma linha única de detectores de ponto. A determinação de uma contagem das partículas dos raios gama que incidirão sobre o detector RG de ponto sem dispersão pode incluir a aplicação de uma função de discretização em relação a uma pluralidade de volumes de fonte de radiação discreta e ao detector RG de ponto.

[0014] De acordo com outro aspecto geral, um método inclui a representação de uma área de investigação geológica como vários volumes de fonte de radiação, compreendendo a área de investigação geológica pelo menos uma camada de uma estrutura geológica; a representação de um detector RG de uma ferramenta RG com vários detectores RG de ponto; e a determinação de uma contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação específica que incidirão sobre cada detector RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto.

[0015] As implementações deste aspecto podem incluir uma ou mais das características seguintes. Por exemplo, cada um de uma pluralidade de volumes de fonte de radiação discreta pode ser a mesma dimensão de volume. Uma pluralidade de volumes da fonte de radiação discreta pode incluir volumes com dimensões diferentes. Uma pluralidade de volumes da fonte de radiação podem ser colocados em pelo menos um plano em paralelo a um plano limite de pelo menos uma camada da estrutura geológica. A determinação de uma contagem das partículas dos raios gama pode incluir contar somente as partículas de raios gama com dispersão zero emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 13/84

7/31 volumes da fonte de radiação discreta que incidem sobre cada detector RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto. O detector RG pode incluir um detector de linha e vários detectores RG de ponto que compreendem vários detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de linha. O detector RG pode incluir um detector de volume e uma pluralidade de detectores RG de ponto compreendem vários detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha única de um comprimento do detector de volume.

[0016] De acordo com outro aspecto geral, um método inclui a contagem da determinação das partículas dos raios gama que incidirão sobre um detector de raios gama (RG) de ponto sem dispersão no trajeto da propagação dos raios gama, sendo as partículas dos raios gama que incidem sobre o detector RG de ponto sem dispersão as partículas dos raios gama com dispersão zero; e a modelagem de uma resposta da ferramenta RG para vários ângulos azimutais do furo de sondagem utilizando a contagem das partículas dos raios gama.

[0017] As implementações deste aspecto podem incluir uma ou mais das características seguintes. Por exemplo, pode ser representado um domínio da investigação utilizando vários volumes da fonte de radiação discreta, o domínio da investigação pode pelo menos incluir uma camada de uma estrutura geológica, em que a determinação da contagem pode incluir a determinação das contagens das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação discreta que incidirão sobre o detector RG de ponto sem dispersão no trajeto de propagação entre uma emissão de um dos volumes da fonte de radiação e o detector RG de ponto.

[0018] De acordo com outro aspecto geral, um produto de programa de computador tendo um código executável por computador guardado num meio legível por computador, o produto de programa de computador pode incluir um código executável por computador para representar um domínio da investigação como vários volumes da fonte de radiação; e o código executável por computador para modelar uma resposta da ferramenta dos raios gama (RG) pela determinação de

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 14/84

8/31 uma contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação que incidem sobre um detector RG de ponto sem dispersão no trajeto de propagação entre um dos volumes da fonte de radiação e o detector RG de ponto.

[0019] As implementações deste aspecto podem incluir uma ou mais das características seguintes. Por exemplo, o produto de programa de computador pode incluir um código executável por computador para representar um detector RG da ferramenta RG como vários detectores RG de ponto, sendo o detector RG de ponto um de uma pluralidade de detectores RG de ponto.

[0020] De acordo com outro aspecto geral, um sistema inclui um ou mais componentes de hardware e/ou de software configurados para a representação de uma área de investigação geológica como vários volumes da fonte de radiação discreta; para representação de um detector RG de uma ferramenta RG como vários detectores RG de ponto; para a determinação de uma contagem de partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação discreta que atingirão cada um dos detectores RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto; e/ou para a modelagem de uma resposta da ferramenta RG utilizando a contagem das partículas dos raios gama associadas a cada um dos detectores RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto. O sistema pode ainda incluir a ferramenta RG referida.

[0021] As implementações de um ou mais dos aspectos supracitados podem incluir uma ou mais das características seguintes. Por exemplo, qualquer um dos métodos anteriormente mencionados pode incluir o posicionamento de uma ferramenta RG dentro de um furo de sondagem dentro de uma formação da subsuperfície. Baseada na resposta da ferramenta RG modelada, podem ser determinadas as características estruturais de uma formação geológica dentro da formação da subsuperfície. As características estruturais determinadas da formação geológica podem ser analisadas para determinar, por exemplo criar, um plano para a produção de hidrocarbonetos. Os hidrocarbonetos podem ser produzidos a partir da

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 15/84

9/31 formação da subsuperfície baseados no plano da produção de hidrocarbonetos. [0022] O anteriormente mencionado foi esboçado em linhas gerais em relação às características e vantagens técnicas da presente invenção para que a descrição detalhada da invenção que segue possa ser melhor compreendida. Seguidamente as características adicionais e as vantagens da invenção serão descritas que formam o objeto das reivindicações da invenção. Deverá ser apreciado pelos técnicos especializados que a concepção e a forma de realização específica descrita podem ser facilmente utilizadas como uma base para modificar ou desenhar outras estruturas para obter os mesmos fins da presente invenção. Deverá também ser entendido pelos técnicos especializados que estas construções equivalentes não saem do espírito e âmbito da invenção como as expostas nas reivindicações anexas. As características novas que pensamos que são características da invenção, tanto enquanto à sua organização assim como ao seu método de funcionamento, juntamente com objetos e vantagens adicionais serão melhor compreendidas da descrição seguinte quando consideradas associadas com as figuras anexas. No entanto, deve ser expressamente compreendido, que cada uma das figuras é provida com o fim de meramente a ilustrar e a descrever e não tem como finalidade ser uma definição dos limites da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0023] Para uma compreensão mais completa da presente invenção, fazemos agora referência às descrições seguintes tomadas em conjunto com os desenhos anexos, em que:

[0024] A figura 1 mostra um poço exemplificativo com uma ferramenta RG colocada dentro dele, como pode ser modelado de acordo com formas de realizar a invenção;

[0025] A figura 2 mostra uma perfilagem RG provendo a resposta da ferramenta RG a partir do poço da figura 1;

[0026] A figura 3 mostra a relação geométrica de um detector RG de ponto e uma fonte de volume unitária;

[0027] A figura 4 mostra a relação geométrica de um detector RG de ponto e

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 16/84

10/31 uma fonte de volume unitária numa formação de camada múltipla;

[0028] As figuras 5 e 6 mostram a relação geométrica de um detector RG de ponto, colocado num excêntrico em relação ao furo de sondagem, e a uma fonte de volume unitária;

[0029] As figuras 7 e 8 mostram a relação geométrica do furo de sondagem em relação ao detector RG e à fonte de volume unitária das figuras 5 e 6;

[0030] A figura 9 mostra a relação geométrica de um detector RG de ponto, colocado num excêntrico em relação ao furo de sondagem, e uma fonte de volume unitária numa formação de camada múltipla;

[0031] As figuras 10A-10C mostram uma representação discretizada, utilizando várias fontes de volume unitárias, de um domínio da investigação;

[0032] As figuras 11A e 11B mostram a resposta do detector RG para os raios gama que encontram várias quantidades de dispersão, incluindo a dispersão zero;

[0033] A figura 12 mostra a modelagem de uma resposta do detector de linha somando a resposta de uma pluralidade de detectores de ponto e a modelagem de um detector de volume somando a resposta de uma pluralidade de detectores de linha;

[0034] As figuras 13A e 13B mostram vários detectores de linha colocados num volume para modelar um detector de volume; e [0035] A figura 14 mostra um sistema informático adaptado para prover a modelagem de acordo com uma forma de realizar a invenção.

[0036] A invenção será descrita em relação com as suas formas preferidas de realizar. No entanto, devido a que a seguinte descrição detalhada é específica de uma forma particular de realizar ou de uma utilização específica da invenção, deve ser entendido que esta é apenas ilustrativa, e não deve ser considerada como limitativa do âmbito da invenção. Pelo contrário, esta destina-se a abranger todas as alternativas, modificações e equivalentes que podem ser incluídas dentro do espírito e âmbito da invenção, como o definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0037] Olhando para a figura 1, nela está ilustrado um poço exemplificativo em

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 17/84

11/31 que o furo de sondagem penetra na estrutura da formação com um ângulo de inclinação alto. Especificamente, a estrutura geológica 100, que inclui a camada de xisto 102 (por exemplo, uma camada de xisto espessa com 2 polegadas (5,08cm)) rodeada por outros meios geológicos (por exemplo, areia, terra, etc.) das camadas 101 e 103, penetradas pelo furo de sondagem 110 (por exemplo, um furo de sondagem com um diâmetro de 8 polegadas (20,32cm)). Na forma de realização ilustrada, o furo de sondagem 110 compreende uma configuração de poço com um ângulo alto ou horizontal (HA/HZ), em que a camada de xisto 102 é penetrada a um ângulo de inclinação de 80°.

[0038] A ferramenta de raios gama (RG) 120 (mostrada como ferramenta RG 120a-120c como colocada nas várias posições da figura 1), tendo o detector RG 121 colocado dentro dela, é introduzida no furo de sondagem 110 para recolher os raios de gama emitidos pelos meios da formação 100. Por exemplo, a ferramenta RG 120 pode compreender uma configuração de ferramenta de perfilagem durante a perfuração (LWD) em que a ferramenta RG 120 compreende uma parte da coluna de perfuração (não mostrada) utilizada para criar o furo de sondagem 110. Indiferentemente de se a ferramenta RG 120 compreende uma configuração LWD ou uma configuração de cabo elétrico de perfilagem, a ferramenta RG 120 é movida para baixo através do furo de sondagem 110 para recolher a informação dos raios gama em várias profundidades medidas. A ferramenta RG 120a-120c, e correspondentemente o RG 121 a-121 c, representam a ferramenta RG 120 colocada a profundidades medidas diferentes. Em operação LWD, a ferramenta RG 120 será rodada dentro do furo de sondagem 110, provendo assim uma vista de 360° da parede do furo de sondagem para o detector RG 121 colocado na circunferência da ferramenta RG 120.

[0039] Apesar de que a estrutura geológica 100 da forma de realização ilustrada provê uma estrutura relativamente simples, as perfilagens RG produzidas com a utilização da ferramenta RG 120 são igualmente difíceis de analisar devido pelo menos em parte ao ângulo de inclinação alto entre o furo de sondagem 110 e a camada de xisto 102. Como pode ser observado na figura 1, o furo de sondagem

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 18/84

12/31

110 penetra na camada de xisto 102 na área designada por “BT (Boundary top limite do topo) e as saídas da camada de xisto 102 na área designada por “BB (Boundary bottom - limite do fundo). No entanto, o ponto médio da camada de xisto 102, abrangida pela área designada “limite” será habitualmente desejável para identificar a análise da estrutura geológica. Olhando para a figura 2, pode ser observado que o perfilagem RG 200 produzido utilizando a ferramenta RG 120 tem picos associados com a penetração no furo de sondagem da camada de xisto (pico 201 correspondente à área BT) e o furo de sondagem que sai da camada de xisto (pico 202 correspondente à área BB). A análise habitual da perfilagem RG 200 pode resultar na conclusão de que uma camada de xisto está colocada na área 211 (por exemplo, a uma profundidade medida de aproximadamente 38 pés (11,58m)) e outra camada de xisto está colocada na área 212 (por exemplo, a uma profundidade medida de aproximadamente 42 pés (12,80m)), quando na realidade só há uma camada de xisto colocada na área 221 (por exemplo, a uma profundidade medida de aproximadamente 40 pés(12,19m)).

[0040] Como pode ser apreciado pela simulação ou modelagem da resposta da ferramenta RG anteriormente mencionada em relação às várias estruturas geológicas é altamente valiosa na análise e compreensão das perfilagens RG. Apesar de que o código do computador que provê a simulação Monte Cario de N partículas (MCNP), desenvolvida por Los Alamos National Laboratory, tenha sida utilizado para simular com exatidão a resposta da ferramenta RG, esta simulação MCNP requer um computador muito potente e muito tempo. Consequentemente, as formas de realizar a presente invenção provêem a modelagem ou a simulação da resposta da ferramenta RG utilizando uma técnica analítica híbrida e numérica para prover os resultados da simulação suficientemente precisos utilizando um computador pouco potente e/ou pouco tempo.

[0041] As formas de realizar a invenção empregam uma técnica de simulação da ferramenta RG que provê a informação dos raios gama simulada como função de somente as partículas gama que atingiríam o detector sem dispersão (isto é, propagação direta desde a fonte dos raios gama até ao detector da ferramenta RG).

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 19/84

13/31

As formas de realizar a invenção operam para escalar os resultados da simulação em unidades do Instituto do Petróleo Americano (API), ou normalizados para volume de xisto (^Vsh), para facilitar a comparação dos resultados modelados ou simulados com a informação da perfilagem RG real.

[0042] Provendo uma expressão analítica para a resposta da ferramenta RG de acordo com as formas de realizar a invenção, a intensidade dos raios gama, dJ, detectados num detector de ponto a partir de uma fonte de volume unitária dv _a uma distância R pode ser representada como:

β~^μΆ dJ _r = ndv--— (1) ^{r r} 4πΚ² em que, é presumido que a atenuação da absorção dos raios de gama é R ao longo da direção da radiação, o volume da fonte dv emite ⁿr dv partículas de raios gama por segundo, e as partículas dos raios gama atingem o detector sem dispersão (isto é, dispersão zero).

[0043] Utilizando a equação (1) anterior, se é presumido que a fonte dos raios gama está uniformemente distribuída no espaço, a intensidade do raio gama num detector de ponto pode ser expressa como um integral volumétrico sobre o espaço total do volume da investigação como o abaixo exposto:

[0044] Derivando uma expressão analítica para uma resposta da ferramenta RG, deverá primeiro ser considerado o caso de um poço desviado transversal através de uma formação de camada única (por exemplo, como a representada pela camada de xisto 102 da figura 1). Utilizando as coordenadas cilíndricas e as coordenadas cartesianas na análise, o eixo Z está localizado no centro do furo de sondagem, e os planos Ρ~Φ e X-Y são perpendiculares ao furo de sondagem. É presumido que o ângulo de desvio do poço (ou inclinação relativa da formação) é e assim o paralelo plano à formação (por exemplo, paralelo ao limite do leito de sedimento) tem o mesmo ângulo 0 para os planos Ρ~Φ e X~Y. É também presumido que a

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 20/84

14/31 totalidade da formação é a fonte, exceto para o furo de sondagem e para o revestimento, e que a fonte está limitada pelo integral dos paralelos planos à formação. Um paralelo plano à formação pode ser expresso como:

n = (-sen 0,0,cos#) (3)

PA = (^ cos^,p_/Sen^,Z -Z_o) (4) [0045] Utilizando as equações (1)-(4) anteriores, * (o ponto em que um plano incluindo a fonte e que é paralela à formação intersecta o eixo ^z} pode ser resolvida como:

^zs =^z _s0+P_s-ws</>_s tge (5) [0046] Desde o anteriormente mencionado, como a totalidade do volume da fonte pode prover energia dos raios gama que incidem sobre o detector RG (isto é, o volume dentro do domínio da investigação) pode ser expressa como:

_T. rft-max . Γ^2ίΓ .. fz2+/VCOS(V,g6>

V = I dp\ pd(b

J_c JO Jzl+/>₅'cos^'íg^ d^z _s max ·2π çz2+p_s -cos0_s-tg0 ράράφάΖ, (6) em que A é o raio do furo de sondagem, ^é o raio do revestimento, A max θ _{0 ra}j₀ máximo da fonte que afeta o detector RG, zl é o topo da fonte ao longo do eixo ^z, e z2 é o fundo da fonte ao longo do eixo ^z.

[0047] Olhando para a figura 3, nela é mostrada a relação geométrica de um detector de ponto e a fonte de volume unitária. Especificamente, o detector de ponto 321 da forma de realizar a invenção ilustrada está colocado no ponto c/^0,0’^que está no centro do furo de sondagem 110, e as fontes de volume unitárias (sendo mostrada a fonte 301) estão colocadas nos pontos dentro camada de xisto 102. Deverá ser notado que na forma de realizar a invenção ilustrada na figura 3, o revestimento 311 que reveste o furo de sondagem 110 foi incluído.

[0048] Do anteriormente mencionado, a intensidade do raio gama recebido pelo detector de ponto 321 no ponto O desde uma fonte com volume unitário dv em

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 21/84

15/31 qualquer ponto arbitrário P' pode ser expresso como:

rfj _ ⁿ^dv . __μιΆ ç_Rc __Rb γ_μ (_Rs _r_c ) ⁷ 4πίΡ (7) [0049] Utilizando as relações geométricas ilustradas na figura 3, pode ser notado que:

K ₌K ^a/a² + (^-^o)²

P_b P_c P_s Ps

(8) [0050] Assim:

[0051] Combinando as equações (7) e (9), a expressão matemática para a radiação dos raios gama a partir da formação pode ser representada como:

n.dv λ (a -p_c)] h · e li+ ——< Ps )

4π (10) [0052] Tomando a parte de fonte como representada nas equações (6) e (10), a totalidade do espaço do integral para a resposta do detector de ponto RG tridimensional (3D) pode ser expressa como:

(11) [0053] Executando a integração para todas as fontes de volume unitárias dentro do domínio da investigação utilizando as coordenadas cilíndricas, a intensidade dos raios gama no detector de ponto pode ser representada como:

Íp_s _max

P_c f^z2+P_s -cos0_s -tgú

JQ J zl+p_s -cos</> -igd

477 f? + (z_s -z_oj p dp άφ dZ (12)

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 22/84

16/31

[0054]	Em que:
	Zs0=Zs-ps cos& tgP	(13)
então:
	dZs0 =dZs	(14)
	Zs=Zs0 + pscos^stgd	(15)
	Zs=Z2 + ps cos^s tgP^>Zs0=Z2	(16)
	Zs=Zl + ps cos& tge^Zs0 =Z1	(17)

[0055] Do anteriormente mencionado a expressão analítica para a resposta do detector de ponto centrado em 3D num furo de sondagem desviado ou formação com inclinação pode ser expressa como:

- a (a -¾ Ma - a )]. j ₊ f Αο+Α'⁰⁰<^ ^ΖοΊ

---------_r----—1------- · pd_Pd</>dZ_M (¹⁸)

M A+(^z.o+A ^cos^ ^-^zo) [0056] Olhando para a figura 4, nela é mostrada a relação geométrica do detector de ponto 321 e a fonte 301 numa formação com camada múltipla. Idêntico ao caso da formação de camada única como o exposto na equação (7) acima, a intensidade dos raios gama recebida pelo detector de ponto 321 colocado no ponto O a partir da fonte 301, tendo um volume unitário dv, colocado em qualquer ponto arbitrário /” numa formação de camada múltipla pode ser expressa como:

em que:

₌ ⁿ^V (_Rs__R2 )__μ2 (_R2__Rí (_Ri__Rc )-_R(R_c-R_b )-_μΛ ^Y

7, - Z_n R

Z sü Z_t Ri

-7 ^{1 0} R.

Z_s0 ~ Z_Q

-7 > _ M n _Ό —--/(.

-7 ^s0 M

Z_m Z_Q _ R^

Z_s0 ~ Z_o R,

-7 m M R

7-7 ^! (19) (20) (21) (22)

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 23/84

17/31 e em que à é a distância desde o detector até ao ponto , que é a intersecção do limite com o trajeto da radiação dos raios gama. Como pode ser observado na figura 4, as relações geométricas em relação a ^RCPb, ^RJPc, θ ^R _s ^ mantém-se as mesmas no caso da formação de camada múltipla. Assim, as equações combinadas (7) e (20) provêm uma expressão matemática da radiação dos raios gama a partir da formação de camada múltipla. A expressão analítica para a resposta do detector de ponto RG centrado em 3D num furo de sondagem desviado ou formação com inclinação numa formação de camada múltipla pode assim ser derivada utilizando a equação (19) como a mostrada para o caso da formação de camada única.

[0057] Nos casos exemplificativos acima mencionados foi presumido que o detector RG (como representado pelo detector de ponto 321) está colocado no centro do furo de sondagem, como no caso de uma configuração de ferramenta RG de cabo elétrico. No entanto, algumas configurações da ferramenta RG não dispõem o detector RG no centro do furo de sondagem. Por exemplo, as configurações da ferramenta RG LWD dispõem o detector RG na circunferência da ferramenta, colocando desta forma o detector RG num excêntrico em relação ao centro do furo de sondagem. Estas configurações da ferramenta também complicam a modelagem da resposta da ferramenta RG. Consequentemente, as formas de realizar a invenção são adaptadas para modelar estas configurações da ferramenta RG.

[0058] Olhando para a figura 5, nela é mostrada a relação geométrica de uma fonte de volume unitária e um detector de ponto colocado num excêntrico em relação ao centro do furo de sondagem. Especificamente, o detector de ponto 521 da forma de realização ilustrada está colocado no ponto q_ue está mais perto da parede de furo de sondagem 110, e fontes de volume unitárias (sendo mostrada a fonte 301) estão colocadas nos pontos ^R(P^^<P^^Z _S) dentro camada de xisto 102. Comparado com os casos do detector centrado acima mostrados, no exemplo ilustrado na figura 5, há uma diferença na distância do trajeto dos raios gama dentro

D dos meios diferentes, incluindo as distâncias no interior do furo de sondagem *, a

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 24/84

18/31

D distância no revestimento interior % e as distâncias dentro das camadas.

[0059] Referindo agora a figura 6, nela pode ser observado que a fonte 301, no ponto ^p está sobre plano 601 que é paralelo ao plano do limite do leito de sedimento 602. O plano 601 intersecta o eixo Z _no ponto ^(^O’^O’^Zso) O plano limite do leito de sedimento, o plano 602, intersecta o eixo Z no ponto Ζ^,Ο,Ζ^) q detector 603, no ponto °ÁP^⁽P^ze), _está _no p|_ano 593, q_Ue é também um plano paralelo ao plano limite do leito de sedimento 602. O plano 603 intersecta o eixo Zno ponto °(^O’°’^Zo). partir do ponto do detector pode ser desenhada uma linha paralela ao eixo Z θ esta linha intersectará o plano 603 (o plano limite do leito de sedimento) no ponto K e o plano 601 (o plano da fonte) no ponto J. Em que as distâncias a partir do detector 521 até aos limites da camada são definidas como

D a ”, a seguinte razão pode ser derivado das relações geométricas mostradas na figura 6:

(23) [0060] Da mesma forma, ^zso ( ₀ ponto em que o plano 601 intersecta o eixo Z θ 7 o (o ponto em que o plano 603 intersecta o eixo Z) pode ser resolvido como:

Z_s0=Z_s-p_scosfi_stgP (24)

Z_o=Z_e-p_eco^_etg0 (25) [0061] Conhecendo o ponto da fonte _o ponto do detector θ ₀ p_On|_O limite ^ζ(°·^(,·^ζι)_] ^1 (_a distância ao longo do trajeto dos raios gama desde o ponto de detector até ao plano limite) pode ser resolvido utilizando as equações anteriores (23)-(25).

[0062] Olhando para a figura 7, nela é mostrada a relação geométrica do trajeto dos raios gama desde o ponto da fonte, _até ao ponto do detector, _{em re}|_ação ao furo de sondagem 110. Na figura 7, a linha P'B é uma

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 25/84

19/31 = 7 linha perpendicular ao plano «que intersecta o ponto da fonte, e o ponto é o ponto de intersecção da linha P'B com o plano o ponto C é a intersecção do trajeto dos raios gama desde o ponto da fonte até ao ponto do detector (linha *) com o furo de sondagem 110. O ponto A é a intersecção com o

7_ v plano «de uma linha paralela para alinhar P'B que passa através do ponto C.

O seguinte pode ser derivado das relações geométricas mostradas na figura 7:

O_eA _ Pb xoy _ Rb (26) [0063] Do anteriormente mencionado pode ser apreciado que, se e são definidos, é também definido.

[0064] Quando a geometria na figura 7 é projetada abaixo do plano ΧΟΎ, a geometria resulta na figura 8. Como o mostrado na figura 8, as posições e B já estão definidas, e o raio do furo de sondagem 110, é dado. A posição A pode ser derivada desde a função linha e desde a função círculo seguintes:

y = j/O + ã/x-xO) (27) x²+/=A² (28) em que:

Jl-JQ xl - xO (29) [0065] Ao resolver ao mesmo tempo as equações (27) e (28), obtemos duas soluções possíveis para A (A θ A', como o mostrado na figura 8). A equação seguinte pode ser utilizada para decidir qual das soluções a escolher para a posição de^^x’T/, e assim derivar

O_eB = O_eA + AB (30)

D [0066] Utilizando as equações (26)-(30), pode ser resolvida a distância, a ao

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 26/84

20/31 longo do trajeto dos raios gama desde o ponto até à parede do poço.

D [0067] Deverá ser apreciado que a distância, % ao longo do trajeto dos raios gama desde o ponto até à superfície do revestimento externo pode ser resolvida com a utilização dos conceitos geométricos anteriormente mencionados. Consequentemente, as configurações do poço incluindo o revestimento, o bolo de lama, ou outros meios de revestimento do furo de sondagem podem ser facilmente colocados de acordo com os conceitos da presente invenção.

[0068] Olhando para a figura 9, nela é mostrada a relação geométrica do detector de ponto excentricamente colocado 521 e a fonte 301 numa formação de camada múltipla. Idêntico ao da razão definida na equação (23) acima para uma

formação de camada única, um conjunto de razões para a estratificada mostrada na figura 9 pode ser definida como:	formação múltipla
~Z0 Zs0 ~ Z0 Ps Zs0 — Zo	(31)
^2 ~^0 _ ^2 o _ ^2 ~^0 R z so ~ Zo Rs Zs0 - Zo	(32)
zm ~ Zo _ Rm _ Zi —Zo 7—7 P m 7 — 7 s ^sO ^0 s .sO ^0	(33)

[0069] Idênticos ao da relação da equação (26), as razões seguintes podem ser definidas para o caso da formação da camada múltipla:

R P R o_xoy _ _ ^b _xoy d R b R s s _ xoy s s _ xoy	(34)
R p R ^Ç-Xoy _ _ Jxc_xoy r R R c R s Ys _xoy Ys vs_xoy	(35)

[0070] Idênticas aos dos casos do detector centrado anteriormente expostos na equação (7), as seguintes fórmulas de intensidade dos raios gama podem ser derivadas utilizando as relações geométricas da figura 9:

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 27/84

21/31 .1Τ _ Fl Ai (Χν ^2) A2X2 ^3) A3X3 Y ) ftcfac Rb) P-b^-b /QCZ\ ^r~4^í ⁽³⁶⁾ _ η_λάν -μ_ι(κ_ί -κ₂)-μ₂(κ₂-ρ )-μ_ί (R_c-R_b )-¾¾ _/ο7λ ’ “ 4/tfÇ ' ⁽³⁷⁾ [0071] Deverá ser apreciado que as equações (36) e (37) consideram a excentricidade do detector de ponto 521. Isto é, dependendo da posição do detector de ponto 521 dentro do furo de sondagem 110 resultante da rotação do detector 521 sobre o eixo Z tanto a equação da intensidade dos raios gama “curta distância” (36) ou a equação da intensidade dos raios gama “grande distância” (37) será apropriada. A equação apropriada pode ser escolhida como o acima discutido relativamente à equação (30).

[0072] Deverá ser apreciado que a utilização das equações (36) e (37) facilitam a modelagem da ferramenta RG que inclui a análise azimutal. Consequentemente, a resposta do detector RG pode ser marcada no espaço 3D para incluir o azimute ao longo do furo de sondagem. Esta informação pode ser particularmente útil na determinação do ângulo de inclinação do leito de sedimento, da espessura do leito de sedimento, etc.

[0073] Do anteriormente mencionado a expressão analítica para a resposta do detector de ponto RG colocado excentricamente 3D num furo de sondagem desviado ou formação com inclinação numa formação de camada múltipla pode então ser derivada como:

_r CPs max Y-X çz2_+Ps-_m^_sk_ge β^{[ RcX Pt} μΛ μΜ}-^ΐΧΜ^ , , , ^J7⁼ⁿ^\ ' L L --ΡΥρΥΦχΥ

Jp_c J0 Jzl+/vcos0,-tg0 (38) [0074] Provendo uma técnica de simulação da ferramenta RG computacionalmente eficaz, as formas de realizar a presente invenção discretizam a fonte dos raios gama como as várias fontes de volume unitárias anteriores. Consequentemente, as formas de realizar a invenção utilizam uma função de discretização para determinar as partículas gama que atingirão um detector de ponto desde cada uma destas fontes de ponto sem dispersão.

[0075] As figuras 10A-10C mostram um modelo discretizado 3D do furo de

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 28/84

22/31 sondagem 110 e o domínio da investigação da camada de xisto 102. Especificamente, a figura 10A mostra uma vista isométrica do modelo discretizado em que várias fontes de volume unitárias, tais como a fonte 301 acima discutida, são utilizadas para modelar o domínio da investigação da camada de xisto 102. As figuras 10B e 10C mostram respectivamente uma vista em planta do topo e uma vista lateral do modelo discretizado da figura 10A, em que a vista em planta do topo da figura 10B mostra que o furo de sondagem e a formação no plano ΡΦ são circulares. Deve ser salientado que nas figuras 10A-10C somente é mostrado o leito de sedimento do xisto radioativo. O modelo discretizado ilustrado provê a discretização uniforme nas coordenadas cilíndricas. Na vista isométrica da figura 10A, pode ser observado que a distância ao longo do eixo Z muda em relação ao ângulo de inclinação e ao ângulo azimutal. Desde a vista lateral da figura 10C, pode ser observado que na forma de realização ilustrada do modelo discretizado a formação compreende uma soma dos planos da célula discretizada, sendo cada um deles paralelos ao plano limite do leito de sedimento.

[0076] Deverá ser apreciado que o domínio da definição integral da intensidade dos raios gama num detector de ponto, como o exposto na equação acima (38), inclui o raio da formação que é definido pelo raio externo do revestimento até ao comprimento do trajeto máximo que as partículas RG se podem propagar (geralmente 2-3 pés), o azimute (0 a 2^), e a profundidade medida (Z) variando em relação à inclinação e ao pi, em que todos planos são paralelos ao limite de leito. A forma discretizada da função integral apresentada na equação (38) pode ser reescrita de acordo com as formas de realizar a invenção como:

A max 1π z2+p_s-cos^-tg0 [-μ_ύΚι,-Κ_ί.(ρ_ί.-ρι,)-μ₁χ₁-...-μ_Μ_₁χ_Μ_₁\

Σ --------------ΡΑρΑΦΑΖ* (39) [0077] A equação anteriormente mencionada pode ser processada facilmente por equipamento informático geralmente disponível, e relativamente econômico, como os computadores pessoais. Consequentemente, a resposta do detector RG pode ser eficientemente modelada ou simulada de acordo com as formas de realizar a invenção sem requerer supercomputadores ou um tempo de processamento

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 29/84

23/31 inaceitavelmente prolongado.

[0078] Apesar de que a discretização de acordo com as formas de realizar a presente invenção possa ser realizada com a utilização de uma grade uniforme nas coordenadas cilíndricas, como a mostrada nas figuras 10A-10C, os conceitos da presente invenção não são limitados à utilização de células uniformes nas coordenadas cilíndricas. Consequentemente, nas formas de realizar a invenção pode ser utilizado qualquer sistema de coordenada que permita a computação rápida com a exatidão suficiente. De acordo com uma forma de realização, é utilizada uma grade exponencial variável, em que as células finas são definidas à volta do detector e as células grossas são definidas afastadas do detector. Por exemplo, podemos ordenar:

p_sApMs^_s = e^^+PbRb+R^^Pc~^Pb^^P1X1'''^+PM^^XM^p\Ap'_sA/_s/XZ'_s (40) [0079] Utilizando a equação anterior, a função discretizada da equação (39) pode ser rescrita como:

Ps _ max 2π z2+p_s-cos0_s-tg& Λ=λΣΣ Σ (41) p_c 0 zl+/\cos<p_s'tgd [0080] Esta forma de realização, implementando uma grade exponencialmente variável, reduzirá drasticamente o número de células no regime da sensibilidade da ferramenta, e, portanto, reduzirá significativamente o tempo de computação para a modelagem da resposta da ferramenta RG em 3D rápida.

[0081] Como o acima discutido, a análise analítica anterior está baseada numa premissa em que somente as partículas dos raios gama sem dispersão são contadas pelo detector RG modelado. Consequentemente, nas formas de realizar a invenção é presumido que só as partículas dos raios gama desde a fonte distribuída espacialmente de uma formação radioativa atingirão o detector RG através de zero dispersão que são contadas na resposta da ferramenta modelada. No entanto a análise revelou que esta suposição provê um modelo razoavelmente exato da resposta do detector RG.

[0082] Olhando para a figura 11 A, um gráfico que mostra a contagem dos raios gama num detector RG associado com zero dispersão (linha 1101), uma dispersão

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 30/84

24/31 (linha 1102), duas dispersões (linha 1103), três dispersões (linha 1104), quatro dispersões (linha 1105), cinco dispersões (linha 1106), e seis dispersões (linha 1107) como a provida pela análise MCNP. Pode ser apreciado que com a diminuição da amplitude das linhas à medida que o número de dispersões aumentam que o impacto dos raios gama com uma dispersão mais alta é negligível. Como pode ser observado na figura 11 A, os raios gama associados à dispersão zero compreendem aproximadamente 32% da totalidade dos raios gama detectados, enquanto que os raios gama associados a uma dispersão compreendem aproximadamente 27%, os raios gama associados com duas dispersões compreendem aproximadamente 18%, os raios gama associados com três dispersões compreendem aproximadamente 11%, e os raios gama associados com quatro dispersões compreendem aproximadamente 5%.

[0083] A linha 1100 representa a contagem dos raios gama combinados de vários números de dispersão mostrados e normalizados pela contagem do pico. No processo de normalização a resposta da ferramenta simulada da forma de realização ilustrada é escalonada linearmente multiplicando-a por uma constante. A constante é o inverso da contagem do pico, por exemplo, o valor da contagem máxima. Este escalar linear da resposta da ferramenta não altera a forma da resposta que é consistente com o cálculo do volume de xisto. O cálculo do volume de xisto, Vsh, θ uma das aplicações primárias da perfilagem dos raios gama. O modelo Vsh mais amplamente utilizado é o modelo escalar linear,

Vsh =

RG-RG min

RG max

-RG min (42) pr RC em que e são os valores da resposta com comprimento máximo e mínimo. Apesar de que as partículas dos raios gama que atingem o detector RG com dispersão zero compreenderem menos do que 50% da resposta total, quando escalada para Es7z _a dispersão zero baseada na resposta do detector RG concorda muito bem com a resposta baseada na dispersão total. A figura 11B mostra que a contagem dos raios gama normalizados associados à dispersão zero

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 31/84

25/31 (linha 110T) muito aproximadamente se corresponde à contagem dos raios gama combinados normalizados (linha 1100), e é por isso que a análise analítica anteriormente mencionada provê um modelo útil da resposta do detector RG. Este facilita a utilização simplificada dos parâmetros de entrada de acordo com as formas de realizar a invenção. Por exemplo, as formas de realizar a invenção, em que na modelagem do detector RG só são contadas as partículas dos raios gama com dispersão zero, pode ser implementado utilizando parâmetros de entrada simplificados tais como coeficiente de atenuação e intensidade RG para apenas areia e xisto (por exemplo, ^-^ss, ^-^sh, ⁿr-^ss, e ⁿr-^shy _{em vez} de parâmetros de entrada mais complexos tais como intensidade RG para cada uma das camadas (por exemplo, / = 1,2,3...« p_ara «-camadas).

[0084] Deverá ser apreciado que a contagem dos raios gama escalonados ou normalizados associada com a dispersão zero (por exemplo, linha 110T) pode ser diretamente comparada com as perfilagens RG providas através das medições de campo. Consequentemente, pode facilmente ser feita uma comparação significativa desta resposta da ferramenta RG modelada com a resposta da ferramenta RG real. [0085] A figura 11B mostra ainda que a contagem dos raios gama normalizados associados com uma dispersão (linha 1102') também muito aproximadamente se corresponde com a contagem dos raios gama normalizados combinados (linha 1100). Consequentemente, as formas de realizar a invenção podem adicional ou alternativamente utilizar esta informação. Por exemplo, os conceitos expressos nas equações (1), (7), e (19) podem ser expandidos para incluir todas as grandezas da dispersão com bandas de energia diferentes por elementos radioativos diferentes, tais como U, Th ,e K como:

U,Th,K η _£-μ(ήκ dJ₇(Total)= £ -Γ-^^ν (43) • ___ T T rr-Tl TJem que J~^u’ ’ ou qualquer outro elemento radioativo, e a dispersão ^{z _0}’^1,2’³A forma de realização seguinte é consideravelmente

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 32/84

26/31 mais complexa do que as formas de realização acima descritas em que somente são utilizados os raios gama com dispersão zero, e portanto é igualmente necessário tempo de computação e recursos adicionais. Consequentemente, quando as formas de realização que utilizam a contagem dos raios gama com dispersão zero somente provêem exatidão suficiente, estas formas de realização podem ser preferidas para tempos de computação rápidos e utilização de menos recursos.

[0086] A análise analítica anterior foi descrita em relação a um detector RG de ponto. No entanto, os detectores RG implementados por ferramentas RG típicas têm dimensão e volume (por exemplo, detectores de linha ou detectores de volume). Por exemplo, um cristal Nal comum como um detector RG tem uma dimensão de 12 polegadas de comprimento e 2 polegadas de diâmetro. Consequentemente, as formas de realizar a presente invenção utilizam a análise analítica anterior para prover as funções de discretização em relação a uma pluralidade de detectores de ponto, em que o número e configuração particular dos detectores de ponto são selecionadas para simular com relativa exatidão os resultados de uma configuração de um detector RG particular.

[0087] Para compreender as diferenças resultantes da utilização dos detectores de ponto nos detectores RG de modelagem com dimensão e volume, uns testes de série foram conduzidos para quantificar as mudanças desde o ponto, até a linha, nos detectores de volume. A figura 12 ilustra o conceito da modelagem de uma resposta do detector de linha pela soma da resposta de uma pluralidade de detectores de ponto colocados numa linha ao longo da direção do furo de sondagem que é equivalente ao integral da linha. A figura 12 ilustra também o conceito da modelagem da resposta de um detector de volume pela soma da resposta de uma pluralidade de detectores de linha colocados dentro do volume do espaço do detector de volume que é equivalente ao integral do volume.

[0088] A análise foi conduzida para determinar um número de detectores de ponto, distribuídos uniformemente ao longo de uma linha do comprimento de um detector de linha, que adequadamente modela a resposta do detector de linha. No caso de um detector de linha com 12 polegadas, foram analisadas as respostas do

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 33/84

27/31 detector para as linhas com 3 detectores de ponto, 5 detectores de ponto, 7 detectores de ponto, e 13 detectores de ponto. As respostas do detector foram normalizadas com as respostas do detector de ponto 13 e comparadas para uma determinação do efeito utilizando menos detectores de ponto para modelar o detector de linha. A comparação revelou que há uma diferença negligível entre o detector de ponto 5, o detector de ponto 7, e o detector de ponto 13 nas respostas de modelagem do detector de linha. Deverá ser apreciado que a análise anteriormente mencionada pode ser utilizada para determinar um número ótimo de detectores de ponto para comprimentos diferentes de detectores RG.

[0089] Consequentemente, quando a modelagem de um detector RG com 12 polegadas (30,48cm) de comprimento, nas formas de realizar a presente invenção utiliza a função de discretização anteriormente mencionada para uma série de 5 detectores de ponto distribuídos uniformemente ao longo de uma linha de 12 polegadas (30,48cm) paralela ao furo de sondagem. Naturalmente, mais ou menos detectores de ponto podem ser utilizados na resposta da ferramenta RG de modelagem, se é desejável mais ou menos exatidão ou se mais ou menos recursos informáticos estão disponíveis. A configuração do detector de ponto 5 anteriormente mencionada é particularmente desejável porque resulta na resposta do detector de ponto por 0,25 pés (7,62cm), que é o índice de amostragem de perfilagem RG nominal utilizada hoje em dia. Depois de que a resposta dos primeiros cinco pontos seja calculada, por exemplo, utilizando as equações (39) ou (41), um método de caixa de filtro pode ser utilizado para combinar os cinco pontos para obter a resposta à profundidade medida (o detector de ponto central, ou o detector de ponto 3), para o ponto de medição seguinte movendo a ferramenta 0,25 pés (7,62cm) para baixo (ou para cima, se perfilagem ascendente) somente uma resposta do detector de ponto (o detector do ponto de fundo, ou o detector de ponto 1) é necessário para combinar com as respostas do detector de ponto 4 previamente calculadas (os 4 detectores de ponto superiores, ou os detectores de ponto 2, 3, 4, e 5) para obter a resposta. Isto facilita significativamente a redução das computações para a simulação da ferramenta RG rápida e eficaz.

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 34/84

28/31 [0090] O anteriormente mencionado mostra como um detector de linha pode adequadamente ser representado por vários detectores de ponto. No entanto, como o mencionado previamente, muitas ferramentas RG utilizam um detector RG de volume. Consequentemente, uma análise adicional foi conduzida para determinar a diferença da resposta dos raios gama entre um detector volume verdadeiro e vários detectores de linha colocados no volume do detector de volume. Como o mostrado na figura 13A, um volume de um detector de volume foi simulado utilizando 9 detectores de linha colocados nesse mesmo volume. Como mostrado na figura 13B, os detectores de linha foram atribuídos à área de secção transversal como ponderações para a sua contribuição ao detector de volume simulado. Isto é, os 9 detectores de linha são seccionados pela área da sua posição e as ponderações são calculadas a partir das áreas associadas pelo corte transversal da área do detector de volume (por exemplo, para o detector Nal 2 por 12, =3.14x(2/2) =³· 14po|_eg_ad_as quadradas). Deverá ser apreciado que as figuras 13A e 13B ilustram o caso em que um detector RG está colocado num excêntrico, como por exemplo o caso de uma configuração da ferramenta RG LWD . [0091] Os resultados da intensidade RG da simulação MCNP normalizados foram calculados, para ver a forma e o deslocamento relativo desde o leito limite relativamente aos eixos do furo de sondagem, para os detectores de linha anteriormente mencionados desde a posição excêntrica de 2 polegadas (5,08cm), 2,5 polegadas (6,35cm), 3 polegadas (7,62cm), 3,5 polegadas (8,89cm), e 4 polegadas (10,16cm) associadas com o detector de volume simulado colocado no azimute 180° num poço 45° e atravessando através de uma espessura de xisto de 8. As amplitudes normalizadas foram comparadas com a resposta normalizada de um detector de linha colocado numa posição afastada do centro 3 polegadas (o detector de linha central das figuras 13A e 13B). Foi descoberto que há diferença negligível na intensidade RG entre os detectores de linha utilizados na simulação de um detector de volume, e que estas diferenças foram ainda menores quando as respostas foram normalizadas. Consequentemente, as formas de realizar a invenção modela um detector de volume utilizando um detector de linha único colocado no

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 35/84

29/31 eixo do detector de volume (isto é, o detector de linha mostrado na posição central excêntrica 3 polegadas, na figura 13A. Como o acima mostrado, um detector de linha pode ser modelado utilizando um número apropriado de detectores de ponto colocados ao longo de uma linha correspondente ao detector de linha. Consequentemente, as formas de realizar a invenção modela um detector de volume utilizando vários detectores de ponto (por exemplo 5 detectores de ponto) colocados ao longo de uma linha correspondente ao eixo longitudinal do detector de volume que está a ser modelado.

[0092] Como pode ser apreciado do anteriormente mencionado, a modelagem da resposta da ferramenta RG provida de acordo com formas de realizar a invenção facilita uma simulação prática e relativamente rápida, e assim pode ser utilizada como um auxiliar na interpretação do perfil RG. A experiência tem revelado que a simulação da ferramenta RG provida de acordo com as formas de realizar a presente invenção se corresponde muito à modelagem da mesma formação utilizando algoritmos MCNP. Estas técnicas de simulação baseadas no MCNP são amplamente aceites como modelagem exata da resposta da ferramenta RG, mostrando portanto que a solução da modelagem híbrida anteriormente mencionada pode ser a base para prover a modelagem útil da resposta da ferramenta RG. No entanto a utilização das técnicas da presente invenção, pode ser realizada a velocidades de computação 1000 vezes mais rápidas do que as associadas com as técnicas de simulação baseadas no MCNP. Assim, as formas de realizar a presente invenção podem ser implementadas com a utilização de plataformas informáticas baratas e largamente disponíveis, tais como computadores pessoais, facilitando assim a simulação da ferramenta RG de forma econômica e prática.

[0093] Quando implementado num software, os elementos da presente invenção são essencialmente segmentos de código para executar as operações anteriormente mencionadas. O programa ou segmentos de código podem ser guardados num meio legível por computador ou transmitidos por sinais de dados de computador incorporados numa onda portadora, ou num sinal modulado por um suporte, sobre um meio de transmissão. O meio legível por computador pode incluir qualquer meio

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 36/84

30/31 que possa guardar informação, pode por exemplo compreender um circuito eletrônico, um dispositivo de memória semicondutora, uma memória só de leitura (ROM), uma memória flash, uma ROM apagável (EROM), uma ROM programável (PROM), uma disquete, uma memória só de leitura de disco compacto (CD-ROM), um disco óptico, um disco duro, etc. Os segmentos de código podem ser descarregados via rede de computador tais como a Internet, Intranet, uma rede de área local (LAN), uma rede de longo alcance (WAN), uma rede sem fios, a rede telefônica pública comutada (PSTN), uma rede de transmissão por cabo, etc.

[0094] A figura 14 ilustra um sistema informático 1400 adaptado para implementar as formas de realizar a presente invenção. Na forma de realização ilustrada do sistema informático 1400, a unidade central de processamento (CPU)

1401 está acoplada ao bus do sistema 1402. A CPU 1401 pode ser qualquer CPU genérica, tais como um processador PENTIUM, um processador POWERPC, etc. No entanto, a presente invenção não está restrita pela arquitetura da CPU 1401 desde que a CPU 1401 suporte as operações inventivas como as aqui descritas. O bus

1402 está acoplado à memória de acesso aleatório (RAM) 1403, que pode compreender SRAM, DRAM, SDRAM, etc. assim como a ROM 1404, pode compreender PROM, EPROM, PROM eletricamente apagável (EEPROM), etc., está também acoplada ao bus 1402 na forma ilustrada de realizar a invenção. A RAM

1403 e a ROM 1404 suporta os programas os dados do sistema e do utilizador como é bem conhecido na técnica.

[0095] O bus 1402 está também acoplado ao controlador de entrada/saída (l/O) 1405, ao adaptador de comunicações 1411, ao adaptador da interface do utilizador 1408, e ao adaptador do monitor 1409. O adaptador l/O 1405 conecta os dispositivos de armazenagem 1406, que por exemplo pode compreender um ou mais discos duros, um leitor de CD, um leitor de disquetes, uma banda magnética, etc., ao sistema informático. O adaptador l/O 1405 da forma de realizar a invenção ilustrada está também conectado à impressora 1414, que permite ao sistema informático imprimir cópias da informação em papel como por exemplo documentos, fotografias, artigos, etc. É de salientar que a impressora pode ser uma impressora

Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 37/84

31/31 (por exemplo, matricial, laser, etc.), um fax, uma fotocopiadora etc. O adaptador de comunicações 1411 está adaptado para acoplar o sistema informático 1400 a uma rede 1412, que pode compreender uma ou mais das seguintes redes PSTN, LAN, WAN, Internet, Intranet, Extranet, etc. O adaptador da interface do utilizador 1408 acopla ao sistema informático 1400, os dispositivos de entrada do utilizador, como por exemplo o teclado 1413, o dispositivo apontador 1407, e o microfone 1416. O adaptador da interface do utilizador 1408 também provê a saída do som para um utilizador via alto-falante(s) 1415. A placa de visualização 1409 é conduzida pela CPU 1401 para controlara exibição no dispositivo de visor 1410.

[0096] Os componentes do sistema informático 1400 anteriormente mencionado, funcionam sobre o controlo dos segmentos de código que definem a operação como a aqui descrita, pode ser utilizada para prover a simulação da ferramenta RG com as formas de realizar a presente invenção. Estas formas de realização podem assim ser implementadas com a utilização de plataformas de computação muito difundidas e baratas, tais como computadores pessoais, facilitando desta forma a simulação da ferramenta RG de uma forma econômica e prática.

[0097] Apesar de que a presente invenção e as suas vantagens foram descritas em pormenor, deverá ser entendido que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas sem sair do espírito e do âmbito da invenção como o definido pelas reivindicações anexas. Além disso, o âmbito da presente aplicação não está limitado às formas de realizar particulares do processo, da máquina, da produção, da composição de materiais, dos meios, dos métodos e das fases expressas na descrição. A partir da descrição da presente invenção um técnico especializado facilmente verificará, que podem ser utilizados de acordo com a presente invenção os processos, as máquinas, a produção, a composição de materiais, os meios, os métodos ou as fases existentes atualmente ou por desenvolver, que essencialmente realizem a mesma função ou que obtenham essencialmente o mesmo resultado que as respectivas formas de realização aqui descritas. Por conseguinte, as reivindicações anexas compreendem no seu âmbito estes processos, máquinas, produção, composições de materiais, meios, métodos ou fases.

Claims (25)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para modelar resposta da ferramenta dos raios gama (120), caracterizado pelo fato de compreender:

   a representação de um domínio da investigação utilizando vários volumes da fonte (301) de radiação discreta, compreendendo o domínio da investigação pelo menos uma camada de uma estrutura geológica (100); e a modelagem da resposta de uma ferramenta de raios gama (RG) pela determinação da contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte (301) de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação discreta que incidirão sobre um detector RG de ponto sem dispersão no trajeto de propagação entre um volume de emissão de um dos volumes da fonte de radiação e o detector RG de ponto, as partículas dos raios gama incidirem sobre o detector RG de ponto sem dispersão tendo as partículas dos raios gama dispersão zero.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta serem cada um o mesmo volume.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta compreenderem volumes menores perto das áreas próximas ao detector RG (121) e volumes maiores numa extremidade externa do domínio da investigação.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta compreenderem uma grade exponencialmente variável dos volumes da fonte de radiação.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta estar colocado em pelo menos um plano paralelo a um plano limite de pelo menos uma camada da estrutura geológica.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a modelagem da resposta da ferramenta RG (120) compreender:

   Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 39/84

   2/5 a representação de um detector RG (121) da ferramenta RG (120) como uma pluralidade de detectores RG de ponto (321, 521), o detector RG de ponto sendo um de uma pluralidade de detectores RG de pontos.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de detectores RG de ponto estarem dispostos para estar em um excêntrico com respeito a um centro de furo de sondagem (110).
8. 8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a modelagem da resposta da ferramenta RG (120) compreender:

   a determinação da contagem das partículas dos raios gama com dispersão zero emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta que incidirão sobre cada um dos detectores RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o detector RG (121) compreender um detector de linha e vários detectores RG de ponto (321, 521) compreender uma pluralidade de detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de linha.
10. 10. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o detector RG compreender um detector de volume e uma pluralidade de detectores RG de ponto compreender uma pluralidade de detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de volume.
11. 11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de detectores RG de ponto compreenderem uma linha única dos detectores de ponto.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a determinação da contagem das partículas dos raios gama que incidirão sobre o detector RG de ponto sem dispersão compreenderem:

    a aplicação de uma função de discretização em relação a uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta e o detector RG de ponto.

    Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 40/84

    3/5
13. 13. Método para modelar resposta da ferramenta dos raios gama, caracterizado pelo fato de compreender:

    a representação de uma área de investigação geológica como vários volumes da fonte de radiação, compreendendo a área de investigação geológica pelo menos uma camada de uma estrutura geológica (100);

    a representação de um detector RG de uma ferramenta RG (120) como vários detectores RG de ponto; e a determinação de uma contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta que incidirão sobre cada um dos detectores RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto.
14. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta estar cada um deles com a mesma dimensão de volume.
15. 15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta compreender volumes com dimensões diferentes.
16. 16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de uma pluralidade de volumes da fonte de radiação estar colocados em pelo menos um plano paralelo num plano limite de pelo menos uma camada da estrutura geológica (100).
17. 17. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a determinação da contagem das partículas dos raios gama compreender:

    contar apenas as partículas dos raios gama com dispersão zero emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta que incidirão sobre cada um dos detectores RG de ponto de uma pluralidade de detectores RG de ponto.
18. 18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o detector RG compreender um detector de linha e uma pluralidade de detectores RG de ponto compreenderem vários detectores de ponto dispostos para estarem

    Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 41/84

    4/5 separados uniformemente ao longo de uma linha de um comprimento do detector de linha.
19. 19. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o detector RG compreender um detector de volume e uma pluralidade de detectores RG de ponto compreender vários detectores de ponto dispostos para estarem separados uniformemente ao longo de uma linha única de um comprimento do detector de volume.
20. 20. Método para modelar resposta da ferramenta dos raios gama, caracterizado pelo fato de compreender:

    a determinação da contagem das partículas dos raios gama que incidirão sobre um detector de raios gama (RG) de ponto sem dispersão no trajeto da propagação dos raios gama, incidindo as partículas dos raios gama sobre o detector RG de ponto sem dispersão sendo as partículas dos raios gama com dispersão zero; e a modelagem de uma resposta da ferramenta RG (120) para vários ângulos azimutais do furo de sondagem (110) utilizando a contagem das partículas dos raios gama.
21. 21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de este ainda compreender:

    a representação de um domínio de investigação utilizando vários volumes da fonte (301) de radiação discreta, compreendendo o domínio da investigação pelo menos uma camada de uma estrutura geológica (100), em que a determinação da contagem compreende a determinação da contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta que incidirão sobre o detector RG de ponto sem dispersão no trajeto de propagação entre uma emissão do volume dos volumes da fonte de radiação e o detector RG de ponto.
22. 22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de este ainda compreender:

    o posicionamento da ferramenta RG (120) no interior de um furo de

    Petição 870190040261, de 29/04/2019, pág. 42/84

    5/5 sondagem (110) dentro de uma formação da subsuperfície.
23. 23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de este ainda compreender:

    baseado na resposta da ferramenta RG (120) modelada, a determinação das características estruturais de uma formação geológica no interior da formação da subsuperfície; e a análise das características estruturais determinadas da formação geológica para determinar um plano para a produção de hidrocarboneto; e a produção de hidrocarbonetos a partir da formação da subsuperfície baseada no plano de produção dos hidrocarbonetos.
24. 24. Sistema para modelar resposta da ferramenta dos raios gama, o sistema, caracterizado pelo fato de compreender:

    meios para representar uma área de investigação geológica como uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta;

    meios para representar um detector RG (121) de uma ferramenta RG (120) como uma pluralidade de detectores RG de ponto (321,521);

    meios para determinar uma contagem das partículas dos raios gama emitidas por cada um dos volumes da fonte (301) de radiação de uma pluralidade de volumes da fonte (301) de radiação discreta que atingirão cada um dos detectores RG de ponto (321, 521) de uma pluralidade de detectores RG de ponto; e modelagem da resposta da ferramenta RG (120) utilizando a contagem das partículas dos raios gama associadas a cada um dos detectores RG de ponto (321,521) de uma pluralidade de detectores RG de ponto.
25. 25. Sistema de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de este ainda compreender a ferramenta RG (120).