BRPI0820955B1

BRPI0820955B1 - Método, e, produto de programa de computador

Info

Publication number: BRPI0820955B1
Application number: BRPI0820955-3A
Authority: BR
Inventors: Hezhu Yin; Alberto Mendoza; Pingjun Guo
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2019-07-09
Also published as: RU2010127859A; MY151715A; EP2223163A1; BRPI0820955A2; WO2009073277A1; US8527204B2; US20100228484A1; AU2008331710A1; EP2223163A4; RU2483333C2; CA2701815A1; AU2008331710B2

Abstract

método, e, produto de programa de computador são mostrados sistemas e métodos que provêem informação de formação precisa, independente da formação e geometria do furo de sondagem; incluindo aquelas associãdas com poços de elevado ângulo e - horizontais. ao prover processamento de dados de registro ou imagem, tais como podem ser providos por uma ferramenta de densidade ou outra ferramenta, de acordo com as formas de realização, os atributos da formação ou características (p. ex., densidade e ângulo de mergulho) são estimados utilizando-se dados brutos providos pela ferramenta. a estimação precedente pode em seguida ser iterativamente refinada usando-se volume de interesse de informação eficaz (evoi). de acordo com as formas de realização, os limites de profundidade de informação de formação providos pela ferramenta são mudados em função do azimute, para corrigir o posicionamento espacial dos aspectos de formação, empregando-se informação evoi. o processamento do atributo ou dados de aspecto da formação provido, pelas formas de realização podem ser usados com respeito a várias configurações de ferramenta, incluindo configurações com e sem afastamento do furo de sondagem.

Description

“MÉTODO, E, PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR”

REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória U.S. 61/005591, depositado em 6 de dezembro de 2007, intitulado VOLUME OF INVESTIGATION BASED IMAGE PROCESSING, cuja totalidade é incorporada aqui por referência.

CAMPO TÉCNICO [0002] A presente invenção refere-se genericamente a imagem de processamento ou informação de registro e, mais particularmente, o volume de processamento de imagem ou registro com base em investigação.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0003] Na exploração geológica é desejável obterem-se informações referentes a várias formações e estruturas que existem embaixo da superfície da Terra. Por conseguinte, vários sensores, sondas e equipamento de teste (coletivamente referidos como “ferramentas”) foram empregados para determinar estratos geológicos, densidade, porosidade, composição etc., quando procurando por reservas de hidrocarbonetos. Por exemplo, as ferramentas de densidade compensadas por duplo detector, em que uma fonte gama e dois detectores ou sensores correspondentes são usados para coletar dados geológicos, foram largamente usados para exploração de hidrocarbonetos desde os anos 80.

[0004] As ferramentas de densidade compensada por duplo detector são com frequência empregadas em registro, durante operações de perfuração (LWD), a fim de prover informações referentes às estruturas geológicas, sem requerer remoção da broca. Em operação, a ferramenta de densidade compensada por duplo detector é usada para fazerem-se medições em uma pluralidade de setores azimutalmente em compartimentos (p. ex., 16 setores em compartimentos) para produzir um registro de densidade provendo uma visão de 360° em tomo do furo de sondagem.

[0005] Em uma ferramenta de densidade compensada de duplo detector LWD, a fonte e detectores são localizados na parede lateral do colar de perfuração para evitar a atenuação dos raios gama pelo tubo de perfuração. Assim, a fonte e

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2/21 detectores são dispostos fora do centro, ou em um excêntrico, com respeito ao centro do furo de sondagem.

[0006] Embora as imagens de densidade adquiridas utilizando-se as ferramentas de densidade compensada de duplo detector possam revelar estrutura de formação sedimentar penetrada pelo furo de sondagem, o efeito da formação (p. ex., estratificação de sedimento) e geometria de furo de sondagem na medição da densidade não foi até agora consignado. Por exemplo, muitos procedimentos pósprocessamento usados com respeito às ferramentas de densidade compensada de duplo detector assumem uma variação unidimensional da densidade de formação. A técnica de compensação de densidade Δρ largamente usada assume uma formação infinitamente espessa e, em consequência, assume uma variação radial unidimensional. Similarmente, a técnica de oc-processamento comumente usada, empregada para intensificação da resolução vertical, assume uma variação vertical unidimensional.

[0007] Tais assunções unidimensionais têm tipicamente provido resultados aceitáveis com respeito às geometrias de furo de sondagem vertical, penetrando em geometrias de formação horizontal (p. ex., leitos sedimentares horizontais). Entretanto, verificou-se que tais procedimentos de pós-processamento de compensação de densidade convencionais resultam em significativo erro e os benefícios resultantes de diminuição de oc-processamento, à medida que a depressão relativa entre o furo de sondagem e a formação aumenta. Por exemplo, poços de elevado ângulo e horizontais e, similarmente, poços penetrando nos leitos de sedimento tendo um apreciável mergulho de leito, experimentam erros na estimativa de densidade de massa (RHOB) e detecção dos limites de leito. A excentricidade e rotação azimutal, durante a perfuração das ferramentas de densidade compensada por duplo detector LWD, tomam a resposta da ferramenta de interpretação difícil com respeito ao furo de sondagem e formação, particularmente em poços HA/HZ.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0008] Em um aspecto geral, um método inclui estimar uma profundidade do

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3/21 limite da formação pelos dados de registro de poço, ditos dados de registro de poço provendo dados de atributo de formação para uma pluralidade de ângulos azimutais, em que dita profundidade limite de formação é estimada para cada um de ditos ângulos azimutais. O volume eficaz da informação de investigação é analisado para determinar uma profundidade eficaz de investigação (AD) e uma mudança eficaz de altura (Ah) de uma superfície limite de formação associada com a profundidade limite de formação. A estimativa da profundidade do limite de formação é refinada utilizando-se pelo menos uma da profundidade de investigação eficaz (AD) e a mudança eficaz da altura (Ah).

[0009] A implementação deste aspecto pode incluir um ou mais dos seguintes aspectos. Por exemplo, uma ou mais da profundidade limite de formação, da profundidade eficaz da investigação, da mudança eficaz de altura podem ser usadas para criar ou modificar planos de desenvolvimento Equipamento(s) de Distribuição e/ou produzir hidrocarbonetos de uma região de subsuperfície baseada nos planos de desenvolvimento. A presente invenção é dirigida a sistemas e métodos que provêem informação de formação precisa, independente da geometria da formação e furo de sondagem. As formas de realização da invenção proveem correção precisa com respeito a poços de elevado angulo e horizontais (HA/HZ), e outros poços em que o ângulo entre a normal do plano de formação (p. ex., rochas sedimentares) e eixo geométrico do furo de sondagem é outro que não zero (isto é, depressão relativa entre o furo de sondagem e a formação), bem como os poços verticais convencionais apresentam um ângulo de incidência perpendicular nos limites de formação. Adicionalmente, as formas de realização da invenção fornecem intensificação de resolução com respeito a poços tendo uma depressão entre o furo de sondagem e a formação, bem como apresentando um ângulo de incidência mais perpendicular nos limites da formação. A correção precedente pode ser provida com respeito a vários atributos ou aspectos de poço, tais como estratos geológicos, densidade, porosidade, composição etc., como apresentado em dados de registro ou de imagem. O pós-processamento dos dados providos por uma ferramenta de densidade, tal como um registro enquanto perfurando (LWD) com ferramenta de

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4/21 densidade compensada por duplo detector, é provido de acordo com as formas de realização da invenção para precisamente determinar a densidade e geometria da formação. Ao prover pós-processamento de dados de ferramenta de densidade de acordo com as formas de realização da invenção, a densidade de formação e o ângulo de mergulho são estimados usando-se dados brutos providos por uma ferramenta de densidade. As estimativas de densidade e ângulo de mergulho são, preferivelmente, em seguida iterativamente refinadas usando-se volume de interesse de informação eficaz (EVOI). Por exemplo, os limites de profundidade (p. ex., profundidade medida (MD)) da informação de formação provida por uma ferramenta de densidade são mudados em função do azimute para corrigir o posicionamento espacial dos aspectos da formação, utilizando-se a informação EVOI precedente. Tais técnicas de pós-processamento, como implementadas de acordo com as formas de realização da invenção, proveem aumento densidade e resolução precisos (p. ex., ângulo de mergulho limite de leito) com respeito a poços tendo uma elevada depressão relativa entre o furo de sondagem e a normal do plano de formação, bem como poços apresentando um ângulo de incidência nos limites da formação.

[0010] O pós-processamento dos dados da ferramenta de densidade providos pelas formas de realização da invenção pode ser usado com respeito a várias configurações de ferramenta. Por exemplo, as técnicas de pós-processamento precedentes podem ser utilizadas para prover densidade precisa e aumento de resolução com respeito às ferramentas de densidade, em que os sensores de ferramenta são dispostos em contato com o furo de sondagem (isto é, nenhum afastamento está presente). Igualmente, as técnicas de pós-processamento precedentes, adaptadas para implementar um parâmetro de afastamento (p. ex., uma constante de correção de densidade, Apc), podem ser utilizadas para prover densidade precisa e aumento de resolução com respeito às ferramentas de densidade, em que os sensores de ferramenta são dispostos afastados do furo de sondagem (isto é, o afastamento está presente).

[0011] O precedente resumiu um tanto amplamente os aspectos e vantagens

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5/21 técnicas da presente invenção, a fim de que a descrição detalhada da invenção que segue possa ser mais bem entendida. Aspectos e vantagens adicionais da invenção serão descritos a seguir, que formam o assunto das reivindicações da invenção. Deve ser observado por aqueles hábeis na técnica que a concepção e forma de realização específica descritas podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificar ou projetar outras estruturas para realizar as mesmas finalidades da presente invenção. Deve também ser entendido por aqueles hábeis na técnica que tais construções equivalentes não se desviam do espírito e escopo da invenção como exposto nas reivindicações anexas. Os novos aspectos que se acredita sejam característicos da invenção, tanto quanto a sua organização e método de operação, junto com outros objetivos e vantagens, serão mais bem entendidos pela seguinte descrição, quando considerados em conexão com as figuras acompanhantes. Deve ser expressamente entendido, entretanto, que cada uma das figuras é provida para fins de ilustração e descrição somente e não é destinada como uma definição dos limites da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] Para um mais completo entendimento da presente invenção, é feita referência agora às seguintes descrições, tomadas em conjunto com o desenho acompanhante, em que:

[0013] A Figura 1 mostra uma parte de um sistema de perfuração que pode ser utilizado para coletar dados de densidade processados de acordo com as formas de realização da invenção;

[0014] A Figura 2 mostra registros de densidade e imagem de densidade, que podem resultar dos dados de densidade coletados pelo sistema de perfuração da Figura 1;

[0015] As Figuras 3A-3C mostram um diagrama esquemático da estimativa de depressão de uma imagem de densidade;

[0016] A Figura 4 mostra um gráfico de densidade de furo de sondagem desenrolado, em que a mudança de altura do limite da rocha sedimentar é representada graficamente;

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6/21 [0017] A Figura 5 mostra o uso da densidade de fundo e da densidade penetrante em análise de fatores geométricos;

[0018] A Figura 6 mostra a informação de registro de densidade corrigida para a profundidade efetiva de investigação e a mudança efetiva de altura da superfície de mergulho limite da rocha sedimentar associada com a profundidade efetiva de investigação de acordo com uma forma de realização da invenção.

[0019] A Figura 7 mostra um fluxograma da operação para prover a informação de registro de densidade corrigida e a imagem de densidade da Figura 6, de acordo com uma forma de realização da presente invenção; e [0020] A Figura 8 mostra a determinação de um afastamento ou constante de densidade de torta de lama usada em uma forma de realização do fluxograma da Figura 7.

[0021] A invenção será descrita com relação a suas formas de realização preferidas. Entretanto, na extensão em que a seguinte descrição detalhada é específica para uma forma de realização particular ou um uso particular da invenção, esta é destinada a ser somente ilustrativa e não é para ser interpretada como limitando o escopo da invenção. Ao contrário, é destinada a cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes que podem ser incluídos dentro do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0022] Uma breve descrição da operação de uma típica ferramenta de densidade compensada por detector duplo de perfuração enquanto registrando (LWD), e dos dados detectados por ela (isto é, dados de registro de poço, especificamente dados de registro de densidade) é provida a fim de auxiliar no entendimento das concepções da presente invenção. Deve ser apreciado que a presente invenção pode ser utilizada com respeito ao pós-processamento de dados provido pels ferramentas de densidade, bem como outras ferramentas, que não uma ferramenta de densidade compensada por duplo detector LWD exemplar. Por exemplo, as formas de realização da presente invenção podem ser utilizadas com respeito a configurações de ferramenta com fio. Igualmente, as formas de realização da

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7/21 invenção podem ser utilizadas com respeito a ferramentas provendo registro ou dados de imagem (isto é, dados de registro de poço) compreendendo estratos, densidade, porosidade, composição etc. geológicos e suas combinações.

[0023] Dirigindo a atenção para a Figura 1, é mostrada uma parte de um sistema de perfuração, que pode ser usada para a exploração geológica de várias formações e estruturas que existem embaixo da superfície da Terra e/ou para alcançar depósitos minerais, tais como reservas de hidrocarbonetos. O sistema de perfuração da Figura 1 inclui coluna de perfuração 100, disposta dentro do furo de sondagem 120. Embora não mostrado na ilustração, a coluna de perfuração 100 tipicamente compreende uma broca em uma sua extremidade distai e um equipamento e estrutura completa para perfuração de poço, incluindo uma torre de perfuração, guinchos principais e top drive, dispostos sobre a coluna de perfuração a fim de prover movimento rotacional (perfuração) e linear (inserção e extração) à coluna de perfuração. Deve ser observado que, embora mostrado tendo um vão (afastamento) entre as paredes do furo de sondagem 120 e os lados da coluna de perfuração 100, a fim de simplificar a ilustração, poderá não haver ou substancialmente não afastamento entre as paredes do furo de sondagem 120 e os lados da coluna de perfuração 100 em algumas configurações. Adicionalmente, o vão entre as paredes do furo de sondagem 120 e os lados da coluna de perfuração 100 pode ser enchido com meios, tais como “lama de perfuração’ (fluido de perfuração e escorantes).

[0024] A coluna de perfuração 100 da Figura 1 inclui ferramenta de densidade 110 usada para coletar informação de densidade com respeito à formação 140, mostrada como incluindo rochas sedimentares 141-145 separadas pelos respectivos limites do leito. 146 - 149. As rochas sedimentares 141-145 podem compreender vários meios de formação, tais como rochas sedimentares 141, 143 e 145 compreendendo xisto e rochas sedimentares 142 e 144 compreendendo areia. A ferramenta de densidade 110 da forma de realização ilustrada compreende uma ferramenta de densidade de duplo detector e, assim, inclui detector de espaço longo (LS) 111, detector de espaço curto (SS) 112 e fonte 113. De acordo com as formas de realização, a fonte 113 compreende uma fonte de raios gama (GR). Em tal forma

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8/21 de realização, o detector LS 111 e o detector SS 112 compreendem detectores GR usados para detectar raios gama emitidos pela fonte 113, como dispersos pela formação 140. A propagação dos raios pela fonte para os detectores é representada na Figura 1 por linhas pontilhadas 115 e 116 entre a fonte 113 e cada um do detector 111 e detector SS 112, respectivamente.

[0025] Em operação, a coluna de perfuração 100 e, assim, a ferramenta de densidade 110, é girada de modo que uma pluralidade de “vistas” azimutais sejam apresentadas para a fonte e sensores de ferramenta de densidade 110. Por exemplo, a coluna de perfuração 100 pode ser girada em 6 etapas de 22,5°, para prover vistas dentro da formação 140 centradas em 11,25°, 33,75°, 56,25°, 78,75°, 101,25°, 123,75°, 146,25°, 168,75°, 191,25°, 213,75°, 236,25°, 258,75°, 281,75°, 281,25°, 303,75°, 326,25° e 348,75°. Naturalmente, menos ou mais etapas azimutais podem ser usadas, tal como dependendo da abertura provida pela ferramenta de densidade 110, de acordo com formas de realização da invenção. O equipamento de registro 130, tal como pode compreender um sistema de controle baseado em processador tendo memória armazenando uma instrução determinada definindo operação, como descrito aqui, para reunir, armazenar e processar informação da ferramenta de densidade 110, pode assim ser usado em combinação com a ferramenta de densidade 110, para fazer medições em uma pluralidade de setores azimutalmente em compartimentos (p. ex., 16 setores em compartimentos) para produzir um registro de densidade provendo uma vista de 360° em torno do furo de sondagem 120, em uma profundidade de medição particular (MD). Deve ser observado que uma vista total de 360° não precisa ser provida, se desejado. Por exemplo, uma vista de 180° pode ser provida, em que a vista de 180° restante ode ou não ser estimada como uma imagem espelho da vista provida.

[0026] Os valores da densidade de formação podem ser estimados em função da taxa de contagem, p. ex., taxa de contagem de raios gama (N), provida por cada um do detector LS 111 e detector SS. No exemplo precedente, as taxas de contagem do detector SS e LS são adquiridas e armazenadas dentro de 16 setores angulares igualmente afastados, enquanto a coluna de ferramentas gira em torno do furo de

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9/21 sondagem. Estas taxas de contagem armazenadas podem então ser processadas para computar os valores de densidade compensados em setores individuais.

[0027] Em estimativa de densidade tradicional, é presumido que a formação seja infinitamente espessa (isto é, homogênea), tanto horizontal como verticalmente. Portanto, técnicas tais como a técnica de compensação de densidade Δρ usada largamente proveem compensação para deslocamento do furo de sondagem em cada compartimento ou vista azimutal calculando-se a densidade compensada (Pcomp) em função de uma estimativa de densidade de detector LS (pi_s), que é baseada na taxa de contagem LS (Nls), e uma função da diferença entre a estimativa de densidade de detector LS e uma estimativa de densidade de detector SS (p_ss), que é baseada na taxa de contagem SS (Nss), esta diferença sendo referida como Δρ. Estas relações são expostas nas seguintes equações:

ΔΡ = f(pis-p_ss) (1)

Pe<,_V=PlS^+ÁP (2) [0028] As densidades compensadas calculadas para cada compartimento são tipicamente codificadas em cor e plotadas em um leiaute de 16-trilhas, para produzir uma imagem de densidade (p. ex., uma vista de densidade de furo de sondagem “não-enrolada” da formação).

[0029] Como pode ser observado pelos rastos de propagação de raio na Figura 1, pode ser contar com a técnica de compensação de densidade Δ_Ρ precedente para prover um cálculo de densidade preciso, que é compensado pelo deslocamento do furo de sondagem, onde a formação é substancialmente homogênea (p. ex., infinitamente espessa horizontal e verticalmente) na profundidade medida. Os registros de densidade providos por tais ferramentas de densidade, entretanto, têm recentemente encontrado mais aplicações além de geodireção em temo real e seleções de intervalo de conclusão, em que os erros de estimativa de densidade, associados com a não-homogeneidade da formação, tornam-se significativos.

[0030] Em muitos reservatórios complexos as imagens de densidade começaram

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10/21 a ser usadas para estimar a inclinação ou mergulho do leito (p. ex., ângulo da horizontal do limite de leito 144 ou limite de leito 145) e a espessura (p. ex., espessura da rocha sedimentar 142, como determinado pelos limites do leito 144 e 145). Entretanto, em poços de elevado ângulo e horizontais (HA/HZ) a prática atual da indústria de imagens de densidade de construção empregando dados de densidade compensados de detector SS e LS e calculando informação de mergulho, pode ser problemática. Em particular, verificou-se ao chegar-se à presente invenção que o volume de investigação (o volume da formação afetando a medição de densidade) pela ferramenta de densidade, os ângulos variáveis entre o eixo geométrico de furo de sondagem e os planos da estratificação, e a espessura do leito afetam os dados coletados nos detectores SS e LS diferentemente.

[0031] Dirigindo a atenção para a Figura 2, são mostrados resultados de simulação de Monte Cario para partículas N (MCNP) de cálculo de densidade compensada, empregando-se as equações (1) e (2) acima, com respeito à informação de registro de densidade que pode ser provida por uma ferramenta de densidade 110, para uma formação apresentando rochas sedimentares de meios alternantes, tais como mostrado na Figura 1, dispostas em planos tendo um poço com ângulo de mergulho de 80°. A simulação da Figura 2 é provida sem afastamento do furo de sondagem, de modo que a área para densidade de invasão (p₂) é infinitamente pequena (p. ex., não há torta de lama) e, assim, o segundo plano da densidade de formação (pi) é medido (isto é, Δρ deve ser zero em toda parte) é mostrado. Os 8 gráficos mostrados da esquerda para a direita na Figura 2 representam os dados de densidade nas vistas de azimute começando de 11,25° a 168,75°, em incrementos de 22,5°, em várias profundidades medidas. As linhas 201a-201h representam a densidade modelo em uma respectiva vista de azimute, em que as projeções retangulares correspondem à mudança de densidade das rochas sedimentares simuladas. As linhas 202a - 202h representam a densidade SS (p_ss) na respectiva vista de azimute, como determinado pela taxa de contagem simulada SS (Nss). As linhas 203a - 203h representam a densidade LS (pi_s) na respectiva vista de azimute, como determinado pela taxa de contagem LS simulada

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11/21 (Nls). As linhas 204a-204h representam a compensação de densidade calculada (Δρ) na respectiva vista de azimute, como determinado pela equação (1). As linhas 205a - 205h representam a densidade calculada compensada (p_Com_P) na respectiva vista de azimute, como determinado pela equação (2). A imagem mostrada à direita da Figura 2 representa a imagem de densidade (p. ex., uma visão da densidade do furo de sondagem desenrolada da formação).

[0032] A densidade calculada compensada (p_Com_P) da Figura 2 tem significativos erros através dos limites do leito. Especificamente, no exemplo mostrado há significativas respostas de profundidade mudada para cima para pi_s e (p com p) do azimute = 11,25° para 101,25° e respostas de profundidade mudadas para baixo para pi_s e (p_Com_P) do azimute = 110,25°, azimute de 168°. Assim, as imagens de densidade criadas de tais registros pi_s e (pcomp) serão incorretas. Em particular, a densidade de formação em particular as profundidades medidas serão incorretas e a geometria de formação será incorretamente representada.

[0033] Verificou-se que a geração Δρ errônea, em que cálculos Δρ resultam nos sinais errados (isto é, Δρ é negativo onde deveria ser positivo e vice-versa) através dos limites de leito, é devida a pelo menos em parte à diferente resolução e profundidade verticais da investigação entre detector LS e detector SS. Isto introduzirá significativo erro de densidade quando tal processo de compensação for aplicado aos dados de densidade de duplo detector de poços HA/HZ, como ilustrado no exemplo precedente.

[0034] As formas de realização da presente invenção fornecem informação de densidade precisa independente da formação e geometria do furo de sondagem. Por conseguinte, informação de densidade precisa e, assim, imagens de densidade precisas, podem ser obtidas com respeito aos poços de elevado ângulo e horizontais (HA/HZ) e outros poços em que o ângulo entre a normal do plano de formação (p. ex., rocha sedimentar) e o eixo geométrico do furo de sondagem é outro que não zero (isto é, o mergulho relativo entre o furo de sondagem e a formação), bem como poços verticais convencionais apresentando um ângulo de incidência perpendicular nos limites da formação. Adicionalmente, as formas de realização da invenção

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12/21 fornecem aumento de resolução com respeito aos poços tendo um elevado mergulho relativo entre o furo de sondagem e a formação, bem como poços apresentando um ângulo mais perpendicular nos limites da formação.

[0035] O ponto de medição para um par de fonte/detector (p. ex., fonte 113 e detector SS 112 e fonte 113 e detector LS 111) é comumente adotado ser o ponto médio entre a fonte e o detector. Esta suposição pode prover resultados aceitáveis em um poço vertical com geometria de leito horizontal. Entretanto, em poços HA/HZ, os limites de leito indicados pelos pontos de inflexão dos registros SS e LS aparecem em uma posição anterior de profundidade quando o azimute da ferramenta está próximo de zero, e em uma posição posterior de profundidade quando o azimute da ferramenta está próximo de 180°, quando a ferramenta atravessa um limite de rocha sedimentar. Isto ocorre porque a ferramenta de densidade não vê o limite do leito na parede de furo de sondagem, mas na verdade em uma profundidade que é definida pelo volume efetivo da investigação (EVOI). O pós-processamento de dados providos por uma ferramenta de densidade, tal como a ferramenta de densidade 110 da Figura 1, é provido de acordo com as formas de realização da invenção, empregando-se análise EVOI para precisamente determinar a densidade e geometria da formação. Por exemplo, ao prover-se pósprocessamento de ferramenta de densidade de acordo com as formas de realização da invenção, os limites de profundidade (p. ex., profundidade medida) da informação de formação provida por uma ferramenta de densidade são mudados em função do azimute para corrigir o posicionamento espacial dos aspectos de formação empregando informação EVOI. As estimativas de densidade e ângulo de mergulho resultantes são preferivelmente iterativamente refinados.

[0036] O volume da investigação compreende a área vista ou invadindo as contagens providas pelos detectores SS e LS e, assim, corresponde à área sobre as correspondentes linhas pontilhadas 115 e 116. Por conseguinte, EVOI por uma ferramenta de densidade de duplo detector, tal como ferramenta de densidade 110, depende do espaçamento do detector e propriedades de formação e, assim, pode ser estimada em função do precedente. Além disso, a EVOI pode ser decomposta

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13/21 em termos de concepção convencional, como a profundidade radial da investigação (RDOI), a resolução vertical (VR) e abertura azimutal (AA ou Δφ) relaciona com as medições dos compartimentos da ferramenta (p. ex., a abertura azimutal da ferramenta de densidade 110). Em um poço vertical, RDOI afeta a medição de densidade de massa e VR (equivalentemente ao fator geométrico axial) afeta a detecção dos limites do leito. Entretanto, em um poço HA/HZ, tanto RDOI (equivalentemente ao fator geométrico radial) e VR (equivalentemente ao fator geométrico axial) afeta as medições de densidade e a detecção dos limites da rocha sedimentar. Quanto mais elevado o ângulo de mergulho da rocha sedimentar for, mais efeito de RDOI tanto na resolução axial como na estimativa da densidade.

[0037] As Figuras 3A-3C ajudam a ilustrar a concepção da análise EVOI como utilizada de acordo com as formas de realização da invenção. O furo de sondagem 120 da Figura 1 é representado nas Figuras 3A-3C, em que o plano 340 representa o plano de um limite de uma rocha sedimentar, tal como qualquer um dos limites de leito 146- 149 mostrados na Figura 1, e o plano 350 representa um plano ortogonal à ferramenta de densidade 10, tal como pode corresponder a um plano de visão da ferramenta de densidade. A linha 310 representa RDOI da ferramenta de densidade 110. Embora somente uma única linha RDOI seja representada nas Figuras 3A-3C para simplificação das figuras, deve ser observado que uma RDOI diferente é associada com cada um do detector LS 111 e detector SS 112. A linha 320 representa a RDOI da ferramenta de densidade 110 no plano do limite da rocha sedimentar. Repetindo, embora somente uma linha RDOI no plano do limite de rocha sedimentar seja representada nas Figuras 3A e 3C para simplificação da figura, deve ser observado que uma diferente RDOI no plano do limite de leito é associada com cada um do detector LS 111 e do detector SS 112.

[0038] Nas figuras 3A-3C, h é a altura da superfície de mergulho do limite de rocha sedimentar acima do plano de vista da ferramenta de densidade em uma vista azimute associada. Portanto, h corresponde à altura da linha senoidal da imagem de densidade representando o limite de rocha sedimentar. D é o diâmetro do furo de sondagem, que é conhecido, e AD é a profundidade efetiva da investigação, que

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14/21 pode ser estimada pela configuração da ferramenta. Por conseguinte, como pode ser visto nas Figuras 3A-3C, Ah é a mudança efetiva de altura da superfície de mergulho limite de rocha sedimentar, associada com a profundidade efetiva da investigação.

[0039] A mudança precedente da altura do limite de rocha sedimentar é representada graficamente no gráfico de densidade de furo de sondagem desenrolado FIGURA 4, em que a linha 410 representa uma imagem de densidade (p. ex., p_ss, pls ou pcomp), como realmente “visto” pela ferramenta de densidade (isto é, na RDOI), enquanto que a linha 420 representa a imagem de densidade (p. ex., p_ss, pls ou pcomp) mudada para parede do furo de sondagem (isto é, sem mudança RDOI como é típico com a suposição de que o ponto de medição para um par de fonte/detector é o ponto médio entre a fonte e o detector). A mudança de altura do poço HA/HZ é mais óbvia com respeito a pi_s e pcomp, porque AD é maior para pi_s e Pcomp do que para pss (como pode ser apreciado pelas EVOls representadas pelas linhas 115 e 116 na Figura 1).

[0040] Uma tal mudança da altura da superfície de mergulho limite da rocha sedimentar foi constatada introduzir significativo erro na imagem de densidade como descrito acima com respeito à Figura 2. Especificamente, quando registro da densidade (linhas 202a - 202h, 203a - 203h, 204a - 204h e 205a-205h) é comparado com o modelo de densidade (linhas 201a-201h, que representam o modelo da densidade da formação e, assim, são mudados apropriadamente em função do azimute sob o mergulho de rocha sedimentar dada), significativos erros de profundidade não se unem devido ao mergulho e EVOI pode ser apreciada. Em consequência, AD provê um parâmetro para determinar a posição em profundidade, em que cada detector detectaria um limite de rocha sedimentar e, assim, é usado de acordo com as formas de realização da invenção para estimativa do ângulo de mergulho do limite da rocha sedimentar.

[0041] Pelas relações mostradas nas Figuras 3A-3C, EVOI, como utilizada de acordo com as formas de realização da invenção, pode ser composta em termos de RDOI, VR e AA (Δφ), como mostrado abaixo.

EVOI eAD² Ah.Arp (3)

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15/21 em que AD é função da RDOI, Δφ é definido pela abertura da ferramenta de densidade, e Ah é função da RDOI e VR. Tal EVOI unifica a resolução da ferramenta de densidade e define-a no espaço em função da profundidade radial da investigação, resolução axial e abertura azimutal. O precedente evita confusão entre o efeito da resolução vertical de uma ferramenta em um poço vertical e leito horizontal, e o efeito da profundidade da investigação no poço HA/HZ.

[0042] Um valor para EVOI pode ser estimado em função das propriedades de espaçamento e formação do detector. A análise dos fatores geométricos (GF) (isto é, fatores geométricos axiais e/ou radiais) pode ser utilizada na determinação dos efeitos das propriedades de formação sobre EVOI. Os fatores geométricos para uma ferramenta de densidade de duplo detector, tal como a ferramenta de densidade 10, ao longo de qualquer raio particular originando-se na face da ferramenta e irradiando-se dela, podem ser determinados de acordo com o seguinte:

G(r)=(p(r) - pi) / (p₂ - pi) (4) [0043] Na equação precedente, pi compreende uma densidade de segundo plano (p. ex., densidade de formação) e p2 compreende a densidade de invasão (p. ex., densidade de afastamento ou de torta de lama) como mostrado na Figura 5, que substancialmente corresponde a pss e pi_s. Os fatores geométricos precedentes são utilizados em uma análise baseada em densidade medida para estimar EVOI. Especificamente, foi constatado que para densidades de fundo e de invasão na faixa de 1,66 a 2,65 g/cc (p. ex., densidades de torta de lama e formação da Terra, tipicamente associadas com exploração de hidrocarbonetos), as profundidades radiais em G(r)= 0,5 são quase constantes e, assim, substancialmente independentes das densidades particulares experimentadas. Isto é, foi determinado que a sensibilidade do fator geométrico radial G(r) para o contraste de densidade de formação é pequena e, assim, a RDOI mostra dependência desprezível na variação da densidade. Consequentemente, foi constatado que a profundidade radial em G(r) = 0,5 é equivalente à profundidade padrão da indústria da investigação (p. ex., 50% da contribuição de contagem do detector é de dentro daquela profundidade e 50% da contribuição de contagem de detector é de fora daquela profundidade). Por

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16/21 conseguinte, EVOI pode ser estimada de acordo com as formas de realização da invenção pelos fatores geométricos precedentes e informação de densidade (p. ex., usando-se cálculos de densidade inicial (pss, pi_s, e/ou p_Com_P) dos registros de densidade.

[0044] Uma estimativa de ângulo de mergulho limite de rocha sedimentar relativa (Θ), como mostrado na Figura 3C, pode ser calculada como segue:

Θ = tan ¹ h + 2Ah ^D + 2AD (5) [0045] Como discutido acima, h é a amplitude da linha senoidal (p. ex., a altura da superfície de mergulho) da imagem de densidade, D é o diâmetro do furo de sondagem, AD é a profundidade efetiva de investigação, que é função de RDOI e Ah é a altura de mudança efetiva (p. ex., profundidade de MD) do limite de superfície de mergulho. Adotando-se um pequeno erro em AD e Ah, o erro na estimativa de mergulho (ΔΘ) pode ser expresso como:

Αθ= ^D (A/z + A-lnZ)· AD) (6) [0046] Pelo acima, a distância entre o local limite da rocha sedimentar real e o limite da rocha sedimentar, provida pelo registro de densidade, ou Ah, é a altura de mudança efetiva (p. ex., profundidade de MD) do limite de superfície de mergulho, como mostrado nas Figuras 3A-3C. A interseção do volume efetivo idealizado de investigação, como exposto na equação (3), e um dado AD com o limite de leito provê uma relação geométrica para determinar Ah para cada detector (p. ex., Ahss e Ahi_s). Quando a parede do furo de sondagem é desenrolada a um plano plano como mostrado na Figura 4, o valor de Ah para cada detector pode ser estimado em função da rotação de azimute em um dado ângulo de mergulho por:

Ah = AD cos (a = β) tan(0). (7) [0047] Na equação precedente, α é o azimute da ferramenta de densidade faceando (isto é, na direção da vista da ferramenta de densidade), β é o choque (isto

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17/21 é, o azimute da interseção do leito imergindo com um plano horizontal) do leito imergindo (ou furo de sondagem desviado) e Θ é o mergulho relativo entre o furo de sondagem e o leito da formação. Pelo precedente pode ser visto que as formas de realização da presente invenção podem ser utilizadas para plotar os limites da rocha sedimentar em função do azimute.

[0048] A Figura 6 ilustra onde pi_s, pss e p_Com_P do exemplo mostrado na Figura 2 foram mudados após terem usado as equações precedentes para resolver quanto a Ah. Especificamente, a Figura 6 ilustra a mudança de pi_s porAhi_s e pss por Ahss, de modo que p_Com_P é mudado por um apropriado Ah. Como na Figura 2, os 8 gráficos mostrados da esquerda para a direita na Figura 6 representam os dados de densidade nas vistas de azimute 11,25°-168,75°, em incrementos de 22,5°, em várias profundidades medidas. As linhas 201a-201h representam a densidade modelo em uma respectiva vista de azimute, em que as projeções retangulares correspondem à mudança de densidade das rochas alternadas sedimentares simuladas. As linhas 602a-602h representam a densidade SS (pss) mudada por Ahss. As linhas 603a - 603h representam a densidade LS (pi_s) mudada por Ahi_s.

[0049] Comparando-se as linhas 604a-604h da Figura 6 (após correção da análise EVOI) com as linhas 204a-204h da Figura 2 (antes da correção), a magnitude Ap é significativamente reduzida e é consistente através de todos os setores azimutais. Como pode ser observado pelas linhas 602a-602h e 603a-603h mais proximamente correspondendo às projeções retangulares da densidade modelo das linhas 201a e 201 h e das linhas 202a-202h e 203a-203h da Figura 2. Igualmente, a densidade compensada p_Com_P das linhas 605a - 605h calculada pela densidade LS (pi_s) e densidade SS (pss) mudadas por uma correspondente mudança (Ahi_s e Ahss) mais estreitamente correspondendo as projeções retangulares da densidade de modelo das linhas 201a-201h do que das linhas 205a205h da Figura 2. Portanto, o ponto de inflexão dos registros LS e SS, bem como a densidade compensada calculada por eles, é alinhada com os limites de rocha sedimentar, desse modo resultando em informação de formação mais precisa, independente da formação e geometria do furo de sondagem. Além disso, a imagem

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18/21 senoidal de densidade compensada resultante exibe menor altura (h) após a aplicação da correção AD, o que resultará em estimativa de mergulho mais precisa.

[0050] Tendo descrito as concepções da presente invenção acima, é feita referência agora à Fig. 7, em que um fluxograma, provendo detalhes de operação adicionais de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, é mostrado. Embora nos exemplos acima não sendo adotado nenhum afastamento ou torta de lama, a fim de simplificar as concepções apresentadas, a forma de realização da Figura 7 provê compensação tanto com e sem afastamento ou torta de lama.

[0051] No bloco 701 da forma de realização ilustrada na Figura 7, a ferramenta de densidade 110 e o equipamento de registro 130 são utilizados para coletar dados de registro de densidade de massa azimutais. Estes dados de registro podem ser utilizados na geração de uma imagem de densidade inicial (não corrigida por Ah), tal como através da operação de equipamento de registro 130 ou outro sistema baseado em processador. No bloco 702, um ângulo de mergulho de rocha sedimentar e limites de rocha sedimentar são estimados usando-se os dados de registro da densidade bruta (p. ex., dados LS e SS), como descrito acima. Adicionalmente, a forma de realização ilustrada também computa Ap dos dados de registro de densidade bruta, empregando-se a equação (1), para uso em mitigar os efeitos do afastamento ou torta de lama.

[0052] No bloco 703, é feita uma determinação quanto a se Ap computado indica que um afastamento ou torta de lama está presente. Por exemplo, onde Ap for um valor positivo ou negativo substancialmente constante por toda a área da formação que não atravessa um limite de rocha sedimentar (vide Figura 8), aquele valor de Ap é provavelmente associado com um afastamento ou torta de lama. Se for determinado que há um afastamento ou torta de lama, o valor constante de Ap associado com ele Ap_c é subtraído dos dados SS e LS (p. ex., pss e pi_s) no bloco 707, para eliminar os efeitos do afastamento ou torta de lama o processamento prosseguir para o bloco 704. Se for determinado que não há afastamento ou torta de lama, então o processamento também prossegue para o bloco 704 na forma de

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19/21 realização ilustrada.

[0053] No bloco 704, a análise EVOI da presente invenção, utiliando AD e Ah como exposto acima, provê correção para os dados SS e LS, em função do mergulho, azimute e ângulo de incidência relativos. A forma de realização ilustrada da invenção provê aumento da resolução vertical no bloco 704 mudando o sinal (±) de Ap e adicionando este valor a pi_s. Como visto pelas linhas 201a e 203a e linhas 201 h e 203h, adicionando-se Ap tendo um sinal trocado para pi_s provê mudança de profundidade de medição para pi_s.

[0054] No bloco 705, o ângulo de mergulho da rocha sedimentar é re-estimado dos dados SS e LS corrigidos. Embora a re-estimativa do ângulo de mergulho dos dados SS e LS seja mostrada aqui como uma etapa separada, deve ser observado que tal re-estimativa pode ser provida como o processamento exposto no bloco 704.

[0055] No bloco 708 da forma de realização ilustrada, é feita uma determinação quanto a se mais iterações de análise e correção EVOI devem ser aplicadas aos dados de registro de densidade. Por exemplo, quando os dados são corrigidos, a melhoria iterativa nos resultados diminui, de modo que mais iterações não proveem resultados substancialmente melhorados. Portanto, as forma de realização da invenção, em que um processo iterativo é utilizado, operam para determinar se mais iterações de análise EVOI são desejadas. A forma de realização ilustrada calcula um erro na estimativa de mergulho (ΔΘ), como mostrado na equação (6) e compara este erro de estimativa de mergulho com a diferença no ângulo de mergulho estimado de uma iteração de corrente e aquele de uma iteração anterior para determinar se mais iterações devem ser conduzidas. Se o erro da estimativa de mergulho for menor do que ou igual à diferença do ângulo de mergulho estimado de uma iteração atual e aquele de uma iteração anterior, ou um limiar predeterminado, e a densidade de massa para aquelas iterações atravessam um limite de rocha sedimentar, o processamento prossegue para o bloco 709 para mais iteração.

[0056] No bloco 709, os dados SS e LS corrigidos são usados para prover uma imagem de densidade melhorada e nova estimativa de ângulo de mergulho. A seguir, o processamento retoma para o bloco 704 para análise EVOI como descrito

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20/21 acima.

[0057] Se análise do erro na estimativa de mergulho provida no bloco 706 não indicar que mais iterações são desejadas, o processamento prossegue para o bloco 708, em que os dados SS e LS finais são usados para prover uma imagem de densidade aperfeiçoada final. Onde tiver sido determinado que afastamento ou torta de lama está presente, no bloco 703, a densidade compensada (p_Com_P) provida no bloco 708 da forma de realização ilustrada é calculada adicionando-se Ap_c, que foi subtraído no bloco 707 para eliminar os efeitos do afastamento ou torta de lama, de Pls corrigido final. Por conseguinte, o pós-processamento dos dados de ferramenta de densidade pelas formas de realização da invenção pode ser usado para prover aumento preciso de densidade e resolução, com respeito às ferramentas de densidade, em que os sensores de ferramenta são dispostos em contato com o furo de sondagem (isto é, nenhum afastamento está presente). Igualmente, as técnicas de pós-processamento precedentes, adaptadas para implementar um parâmetro de afastamento (p. ex., uma constante de correção de densidade, Ap_c), podem ser utilizadas para prover aumento preciso de densidade e resolução com respeito às ferramentas de densidade, em que os sensores de ferramenta são dispostos afastados do furo de sondagem (isto é, o afastamento está presente).

[0058] Como mostrado acima, correção de azimute e AD e Ah dependentes do ângulo de mergulho baseados em EVOI provido de acordo com as formas de realização da invenção resulta em registros de densidade compensados e imagens de densidade para mais precisos limites de mergulho e de leito. Embora as formas de realização tenham sido descritas aqui com referência a formas de realização empregando ferramentas de densidade gama de duplo detector, as concepções da invenção podem ser aplicadas em outras configurações de ferramenta de densidade, tais como ferramentas com fio de duplo detector e de nêutrons LWD. Similarmente, as concepções da presente invenção não são limitadas a configurações de ferramenta de densidade de duplo detector. Por exemplo, a correção AD e Ah como mostrada aqui pode ser aplicada a imagens de único detector para produzir uma imagem compensada aperfeiçoada para uma estimativa

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21/21 muito mais precisa dos limites do leito e ângulo de mergulho. Assim, deve ser observado que as concepções da presente invenção podem ser usadas com respeito a quaisquer ferramentas e medições que encontram problemas de ponto de profundidade e medição, devido a EVOI.

[0059] Embora a presente invenção e suas vantagens tenham sido descritas em detalhes, deve ser entendido que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas aqui sem desvio do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações anexas. Além disso, o escopo do presente pedido não é destinado a ser limitado às formas de realização particulares do processo, máquina, manufatura, composição da matéria, meios, métodos e etapas descritas no relatório. Como uma pessoa de habilidade comum na técnica prontamente observará pela descrição da presente invenção, processos, máquinas, manufatura, composições de matéria, meios, métodos ou etapas presentemente existentes ou mais tarde a serem desenvolvidos que realizem substancialmente a mesma função ou obtenham substancialmente o mesmo resultado que as correspondentes formas de realização descritas aqui, podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção. Por conseguinte, as reivindicações anexas são destinadas a incluir dentro de seu escopo tais processos, máquinas, manufatura, composições de matéria, meios, métodos ou etapas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método compreendendo:

estimar uma profundidade limite de formação ou ângulo de mergulho a partir de dados de registro de poço, em que os ditos dados de registro de poço compreendem dados de registro de densidade bruta que não foram corrigidos para mergulho limite de formação, os ditos dados de registro de poço provendo dados de atributos de formação para uma pluralidade de ângulos de azimute, em que a dita profundidade limite de formação é estimada para cada um dos ditos ângulos de azimute;

caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda:

analisar o volume eficaz de investigação, EVOI, de informação, para determinar uma profundidade efetiva de investigação (DD) e uma mudança efetiva de altura (Ah) de uma superfície limite de formação (340) associada com a dita profundidade limite de formação ou ângulo de mergulho; em que D é um diâmetro do furo de sondagem que é conhecido, e AD é estimada pela configuração da ferramenta, e em que h é a altura de uma superfície de mergulho do limite de rocha sedimentar acima do plano de vista da ferramenta de densidade em uma vista azimute associada, e Ah é a mudança efetiva de altura de uma superfície de mergulho limite de rocha sedimentar associada com AD; e em que analisar a informação EVOI compreende:

decompor o dito volume efetivo de informação de investigação em termos de uma profundidade radial de investigação, RDOI, (310), uma resolução vertical e uma abertura azimutal usando a relação

EVOI ° AD² Ah.Aj em que AD é uma função do RDOI (310), Λφ é a abertura azimutal, e Ah é uma função do RDOI e da resolução vertical; e refinar interativamente a dita estimativa de profundidade limite de formação ou ângulo de mergulho empregando-se pelo menos uma dentre a dita profundidade efetiva de investigação, AD, e a dita mudança efetiva de altura, Ah.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de

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2/3 que a dita análise de volume efetivo de informação de investigação compreende:

determinar um volume efetivo de valor de investigação em função de fatores geométricos e dos ditos dados de registro de poço.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito refino da dita estimativa de profundidade limite de formação compreende:

re-estimar a dita profundidade limite de formação a partir de dados de registro de poço corrigidos, os ditos dados de registro de poço corrigidos compreendendo os ditos dados de registro de poço tendo a dita pelo menos uma dentre a dita profundidade de investigação efetiva (DD) e a dita mudança efetiva de altura (Dh) aplicadas.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

estimar um ângulo de mergulho limite de formação dos ditos dados de registro de poço; e refinar a dita estimativa de ângulo de mergulho limite de formação empregando pelo menos uma da dita profundidade efetiva de investigação (DD) e da dita mudança efetiva de altura (Dh).
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que refinar a dita estimativa de ângulo de mergulho limite de formação compreende:

re-estimar o dito ângulo de mergulho limite de formação a partir dos dados de registro de poço, os ditos dados de registro de poço corrigidos compreendendo os ditos dados de registro de poço tendo a dita pelo menos uma dentre a dita profundidade efetiva de investigação (DD) e a dita mudança efetiva de altura (Dh) aplicadas.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

subtrair uma constante de correção de densidade (Dpc) dos ditos dados de registro de poço antes da dita análise de dito volume efetivo de informação de investigação.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de

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3/3 que compreende ainda:

adicionar a dita constante de correção de densidade (Dpc) aos dados de registro de poço corrigidos antes de prover uma estimativa de profundidade limite de formação final a partir da dita estimativa de profundidade limite de formação refinada.
8. Mídia legível lida por computador que armazena instruções executáveis por computador, caracterizado pelo fato de que executa o método tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 que, quando executado por um processador, faz com que o processador processe os dados de registro de poço.
9. Mídia legível lida por computador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito código para corrigir o dito pelo menos um dentre o dito ângulo de mergulho limite de formação e a dita profundidade limite de formação compreende:

código para iterativamente refinar o dito pelo menos um do dito ângulo de mergulho limite de formação e da dita profundidade limite de formação.