BRPI0901455A2 - método de processar dados em formas de onda acústica relacionados a uma formação subterránea, método de perfilagem de uma formação subterránea, e sistema para coletar medições sÈnicas relativas a uma formação subterránea - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE PROCESSAR DADOS EM FORMAS DE ONDA ACúSTICA RELACIONADOS A UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA, MéTODO DE PERFILAGEM DE UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA, E SISTEMA PARA COLETAR MEDIçõES SÈNICAS RELATIVAS A UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA. Métodos e sistemas para processar medições acústicas relativas a formações subterrâneas. Os métodos e sistemas propiciam a recepção de formas de onda acústica com uma pluralidade de receptores, derivação da lentidão de formação baseado nas formas de onda acústica, e modelagem das formas de onda dominantes nas formas de onda acústica, baseado na lentidão de formação, onde a derivação da lentidão de formação compreende a inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da frequência, e a lentidão complexa derivada possui partes reais e imaginárias.
Description
MÉTODO DE PROCESSAR DADOS EM FORMAS RELACIONADOS A UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, MÉTODO DE PERFILAGEM DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, E SISTEMA PARA COLETAR MEDIÇÕES SÔNICAS RELATIVAS A UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA
CAMPO
A presente invenção se refere, de um modo geral, a métodos e sistemas para investigar formações subterrâneas usando medições acústicas feitas em um furo de poço. De modo particular, a presente divulgação é dirigida a métodos e sistemas que fornecem melhorado processamento dos dados em formas de onda acústica com a finalidade de caracterizar formações subterrâneas.
ANTECEDENTES
Medições acústicas usando ferramentas e métodos atualmente disponíveis fornecem informações básicas na perfilagem de furos de poços de campos petrolíferos. As ferramentas acústicas atualmente disponíveis são úteis na provisão de uma ampla gama de informações sobre a formação adjacente e os parâmetros do furo do poço. Métodos de perfilagem sísmica vertical (VSP) e sísmica superficial são usados para fornecer imagens da estrutura geológica global de um reservatório de hidrocarbonetos. Métodos de perfilagem sônica de poços e outros mais fornecem imagens com boa resolução nas proximidades imediatas do furo de poço. A formação de imagens sônicas é ainda outra técnica que preenche o intervalo na resolução espacial entre esses métodos de perfilagem de poços e sísmicos.
Algumas ferramentas incluem uma fonte de ondas sônicas e dois ou mais receptores, porém, a maioria das ferramentas atuais inclui duas ou mais fontes acústicas e muitos receptores dispostos em uma malha. Um uso primário das medições acústicas no furo de poço é a estimativa da lentidão de formação da onda de compressão (P) e/ou da onda cisalhante (S). A estimativa da lentidão de formação da onda de compressão e/ou da onda cisalhante é muitas vezes expressa como um plano S-T (lentidão versus tempo), e pode ser visualizada no local do poço com a tecnologia atual.
Embora a formação de imagens sônicas tenha sido geralmente bem sucedida, os dados das formas de onda coletados para fins de imagens sônicas contêm tipicamente muitos tipos de chegadas em adição às chegadas refletidas desejadas, tais como ruído produzido pela ferramenta e ruído produzido pelo furo de poço. Por exemplo, frentes de ondas diretas de compressão e cisalhamento e ondas tubulares, que fazem parte dos dados brutos que são coletados durante medições acústicas no fundo do poço, tendem a obscurecer as ondas de chegada refletidas relativas aos refletores acústicos em formações subterrâneas.
A requerente do presente pedido, Schlumberger, desenvolveu uma ferramenta formadora de imagens sônicas com cabo elétrico (chamada de ferramenta para Levantamento de Reflexão Acústica no Furo do Poço (BARS) ) , que permite que aspectos do reservatório, tais como refletores e fraturas, sejam transformados em imagens.
Levantamentos de reflexão acústica no furo do poço são executados, p. ex., para a caracterização da geologia local, validação da condução geológica, e detecção de fraturas. As formas de onda sônica coletadas são processadas e imigradas, para se obter imagens de até 10 a 20 metros afastadas do furo do poço. Nisso, é desejável ter técnicas aperfeiçoadas para modelagem dos campos de onda dominantes, tais como as ondas diretas de compressão, cisalhante e de Stoneley, p. ex., a fim de que elas possam ser removidas, tornando eficiente e confiável a caracterização e formação de imagens subterrâneas.
De modo característico, no processamento de dados sônicos, as ondas refletidas (p-a-p, p-a-s e s-a-p) e refratadas (p-a-p e s-a-p) são normalmente fracas, em comparação com as ondas diretas de compressão, cisalhante e de Stoneley. Um aspecto importante do processamento de dados sônicos envolve a separação eficiente dos campos de onda para extrair com confiança os sinais refletidos e refratados. Técnicas conhecidas para separação do campo de ondas incluem o filtro cancelador de interferências adaptável (AIC) e filtros de velocidade média em coletores de afastamento comum, isto é, coletores de traços registrados por estações receptoras comuns da ferramenta de malha sônica. Porém, no processamento típico de dados sônicos para extrair os sinais refletidos e refratados, sinais de eventos, cuja velocidade aparente é inferior às ondas P diretas, podem ser removidos e as amplitudes, especialmente para eventos de camadas que são paralelas ao poço, tendem a se tornar mais fracas. Assim, também é desejável possuir técnicas para modelagem dos campos de onda dominantes com maior precisão, a fim de que a extração dos campos de onda refletida e refratada conserve amplitudes dos sinais de evento.
As limitações do processamento convencional de dados observadas no passado não pretendem ser exaustivas, mas ao invés disso estão dentre muitas que podem reduzir a eficácia das técnicas previamente conhecidas. Porém, o acima deve ser suficiente para demonstrar que técnicas de processamento de dados acústicos existentes no passado irão permitir uma melhoria digna de nota.
SUMÁRIO
A presente invenção atende as necessidades acima descritas e outras mais. De modo particular, a presente divulgação apresenta métodos e sistemas para coletar medições acústicas relativas às formações subterrâneas e, de modo particular, para perfilar formações subterrâneas.
As atuais requerentes reconhecem que dados sônicos possuem propriedades características, tais como variações de amplitude devido ao espalhamento, dispersão e atenuação geométrica. Tais variações de amplitude dentro de uma malha podem ser significativas, e podem ser utilizadas para fins de modelagem eficiente e melhorada das formas de onda dominantes em medições de dados acústicos.
As atuais requerentes ainda reconheceram que é possível adaptar e aplicar técnicas de separação de campos de onda usando inversão paramétrica para fins de processamento de dados sônicos. As requerentes ainda reconheceram que no processamento de dados sônicos, as ondas dominantes a serem modeladas e removidas são três, a saber, P, S e de Stoneley. Todas as três ondas possuem o mesmo sinal de movimentação e os dados de entrada não são de componentes múltiplos. Além disso, as variações de amplitude dentro da malha são significativas e as ondas podem ser dispersantes.
As requerentes desenvolveram técnicas novas e aperfeiçoadas para processamento de dados, que são aplicáveis a dados de perfilagem acústica, p. ex. , dados de perfilagem sônica, e superam, ou pelo menos reduzem, os efeitos de um ou mais dos problemas acima citados.
Por conseguinte, um objetivo da presente divulgação é fornecer sistemas e métodos aperfeiçoados para processar dados em formas de onda acústica coletados em um furo de poço, onde as ondas dominantes são modeladas de maneira exata e precisa. Outro objetivo de certas modalidades da presente invenção é apresentar sistemas e métodos aperfeiçoados, a fim de que ondas de chegada refletidas e retratadas sejam facilmente identificadas e selecionadas das chegadas produzidas por ferramentas e pelo furo do poço. Outro objetivo de certas modalidades da presente invenção é apresentar métodos e sistemas para caracterizar formações subterrâneas, validar condução geológica, identificar fraturas, dentre outras aplicações, usando dados em formas de onda sônica coletados em um furo de poço para derivar resultados novos e melhorados relativos às formações subterrâneas.
Em um aspecto da presente divulgação, é apresentado um método para processamento de dados em forma de ondas acústicas, relativos a uma formação subterrânea. O método compreende a coleta de medições acústicas em uma ou mais profundidades de um furo de poço atravessando uma formação subterrânea; derivação da lentidão de formação, baseado em campos de onda nas medições acústicas; e modelagem dos campos de onda dominantes nas medições acústicas, baseado na lentidão de formação, onde a derivação da lentidão de formação compreende a inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência. A lentidão derivada é complexa, tendo partes reais e imaginárias. Os campos de onda dominantes nas medições acústicas compreendem formas de onda de compressão, cisalhantes, de Stoneley e do modo de revestimento.
Em certas modalidades da presente invenção, o método compreende a decomposição dos campos de onda dominantes nas medições acústicas. Em outras modalidades, o método compreende derivação da dispersão geométrica de formas de onda diretas de compressão e cisalhamento nas medições acústicas. Em outras modalidades da presente divulgação, a dispersão geométrica das formas de onda diretas de compressão e cisalhamento é derivada, antes da derivação da lentidão da formação.
Aspectos da presente divulgação fornecem uma minimização iterativa do desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas. Em certas modalidades, o desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas é minimizado, por determinação de um conjunto de parâmetros de lentidão e dispersão geométrica, que minimizam o desajuste. Campos de onda dominantes são gerados, baseado no conjunto de parâmetros de lentidão e dispersão geométrica. Outros aspectos da presente invenção fornecem subtração dos campos de onda dominantes, das formas de onda de entrada, e extração dos sinais de evento das medições acústicas compreendendo formas de onda refletidas e/ou refratadas.
Em algumas modalidades, um método de processamento dos dados em formas de onda acústica compreende a derivação do parâmetro de atenuação Q para a formação subterrânea. Em outras modalidades, um método de processamento dos dados em formas de onda acústica compreende a análise de dispersão das formas de onda de Stoneley para a formação subterrânea.
Em aspectos da presente divulgação, as medições coletadas podem ser medições sônicas. Em outros aspectos, as medições coletadas podem ser medições de perfilagem. Em outros aspectos ainda, as medições coletadas são medições durante a perfuração. Em outros aspectos da presente invenção, as medições coletadas podem ser medições de levantamento de reflexão acústica do furo de poço.
Aspectos da presente divulgação fornecem minimização iterativa do desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas; subtração das formas de onda modeladas, das formas de onda de entrada; extração dos sinais de evento das medições acústica compreendendo formas de onda refletida e/ou refratada; e geração, em tempo real, com as medições acústicas, de uma indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos na formação.
Um método de perfilagem de uma formação subterrânea é apresentado, compreendendo a geração de ondas acústicas com uma fonte; recepção de formas de onda acústica com uma pluralidade de receptores; derivação da lentidão de formação, baseado nas formas de onda acústica; modelagem das formas de onda dominantes nas formas de onda acústica, baseado na lentidão de formação,onde a derivação da lentidão de formação compreende a inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência, e a lentidão complexa derivada possui partes reais e imaginárias; minimização iterativa do desajuste entre as formas de onda de entrada e modeladas;subtração das formas de onda modeladas, das formas de onda de entrada; e extração dos sinais de evento das formas de onda acústica compreendendo formas de onda refletidas e/ou retratadas. Em aspectos da presente invenção, o método de perfilagem de uma formação subterrânea ainda compreende a provisão em um local de poço, em tempo real com a recepção de formas de onda acústica, de uma indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos na formação; e utilização da indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos para ajustar os parâmetros da perfilagem subterrânea. A indicação ou imagens dos refletores acústicos na formação podem ser utilizadas para validação dos parâmetros de condução geológica.
Um sistema é fornecido para coletar medições sônicas relativas a uma formação subterrânea. O sistema compreende uma ferramenta acústica compreendendo pelo menos uma fonte e uma pluralidade de receptores sobre ela montados; um computador em comunicação com a ferramenta acústica; e um conjunto de instruções executáveis pelo computador que, quando executadas, recebe formas de onda acústica com a pluralidade de receptores; deriva a lentidão de formação com base nas formas de onda acústica; modela formas de onda dominantes nas formas de onda acústica, com base na lentidão de formação, onde a derivação da lentidão de formação compreende inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência, e a lentidão complexa derivada possui partes reais e imaginárias;minimiza iterativamente o desajuste entre as formas de onda de entrada e modeladas; subtrai as formas de onda modeladas das formas de onda de entrada; e extrai sinais de evento das formas de onda acústica compreendendo formas de onda refletidas e/ou refratadas.
Vantagens adicionais e novos aspectos serão apresentados na descrição a seguir, ou podem ser aprendidos pelos especialistas da técnica através da leitura desses materiais ou através da prática da invenção. As vantagens podem ser alcançadas através dos meios citados nas reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Os desenhos anexos ilustram certas modalidades e fazem parte do relatório descritivo. Em conjunto com a descrição a seguir, os desenhos demonstram e explicam alguns dos princípios da presente invenção.
A fig. IA é um fluxograma ilustrando uma possível técnica de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente descrição.
A fig. IB é uma ilustração em fluxograma de outra possível técnica de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente descrição.
A fig. IC é uma ilustração em fluxograma de outra possível técnica ainda de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente descrição.
A fig. 2A ilustra uma possível configuração de ferramenta para a prática das técnicas da presente divulgação.
A fig. 2B ilustra um possível contexto para um levantamento de reflexão acústica em furo de poço utilizando uma ferramenta em malha.
A fig. 2C ilustra formas de onda sônica exemplificantes para ilustrar as intensidades relativas dos sinais de evento e dos modos (P, SeD Stoneley) no furo do poço.
A fig. 3A é uma ilustração lado a lado dos resultados usando diferentes técnicas para processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação, comparadas com processamento convencional de dados acústicos.
A fig. 3B ilustra uma comparação das formas de onda de entrada brutas coletadas por uma estação comum de receptores e dos resultados usando uma possível técnica para processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação (também mostrada no gráfico de forma de ondas (a) da fig. 3A). A fig. 4Α ilustra um exemplo de formas de onda dominantes de entrada e decompostas.
Δ fig. 4B ilustra um exemplo das formas de ondas dominantes reconstruídas e separação do campo de ondas, de acordo com as técnicas aqui descritas.
A fig. 5A ilustra outro exemplo de formas de onda dominantes de entrada e decompostas.
A fig. 5B ilustra outro exemplo das formas de ondas dominantes reconstruídas e separação do campo de ondas, de acordo com as técnicas aqui descritas.
As figs. 6A e 6B apresentam imagens de migração derivadas usando processamento típico de dados acústicos (fig. 6A) e processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação (fig. 6B).
Ao longo dos desenhos, números e descrições de referência idênticos indicam elementos similares, mas não necessariamente idênticos. Embora os princípios aqui descritos sejam suscetíveis a várias modificações e formatos alternativos, modalidades específicas foram mostradas por meio de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas em detalhes. Porém, deve ficar claro que a invenção não pretende ser limitada aos formatos específicos divulgados. Ao contrário, a invenção inclui todas as modificações, equivalentes e alternativas incidentes no escopo das reivindicações apensas. DESCRIÇÃO DETALHADA
Modalidades e aspectos ilustrativos da invenção são abaixo descritos. Obviamente deverá ser apreciado que no desenvolvimento de qualquer uma das presentes modalidades, numerosas decisões voltadas para a implementação devem ser tomadas para atingir as metas especificas dos projetistas, tais como a conformidade com limitações relacionadas a sistemas e negócios, que deverão variar de uma implementação para outra. Além disso, deverá ser apreciado que tais esforços de desenvolvimento podem ser complexos e demorados, mas serão uma tarefa de rotina para as pessoas versadas na técnica tendo o beneficio dessa divulgação.
A referência no relatório descritivo a "uma modalidade", "algumas modalidades", "um aspecto", ou "alguns aspectos" significa que uma característica, estrutura, ou método específico descrito com relações à modalidade ou ao aspecto é incluído em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Assim, a ocorrência das frases "em uma modalidade" ou "em algumas modalidades" em vários lugares ao longo do relatório descritivo não é necessariamente referente à mesma modalidade. Além disso, as características, estruturas e métodos específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. As palavras "incluindo" e "tendo" devem ter o mesmo significado que a palavra "compreendendo".
Além disso, aspectos inventivos não residem em todas as características de uma única modalidade divulgada. Assim, as reivindicações a seguir da Descrição Detalhada são aqui expressamente incorporadas nessa Descrição Detalhada, com cada reivindicação sendo independente como uma modalidade separada dessa invenção.
Com relação agora aos desenhos, onde algarismos similares indicam peças similares, a presente divulgação é dirigida ao conceito de várias técnicas que podem ser utilizadas para facilitar e melhorar o processamento de dados acústicos, e a caracterização das formações subterrâneas com base nos resultados que são derivados do processamento aperfeiçoado de dados. A presente divulgação contempla a capacidade de aplicação das técnicas divulgadas para dados sônicos que são coletados, p. ex., em operações de perfilagem sônica para fins de caracterização e monitoração de reservatórios subterrâneos. Os dados acústicos podem ser coletados em poços de exploração e/ou de produção. A presente divulgação ainda contempla a aplicação das técnicas divulgadas para medições sísmicas de um único poço.
Os métodos e sistemas podem ser aplicados à perfilagem acústica de furo de poço com uma ferramenta de perfilagem com cabo elétrico. Porém, os métodos e sistemas aqui apresentados não são dessa forma limitados. Por exemplo, os métodos e sistemas podem ser aplicados a outras aplicações, tais como perfilagem durante a perfuração (LWD), medição durante a perfuração (MWD), perfilagem de produção. A presente divulgação contempla o uso dos presentes métodos e sistemas em combinação com várias medições acústicas, p. ex., com outras operações de perfilagem sismica.
Conforme abaixo descrito em maiores detalhes, a presente divulgação apresenta várias técnicas, que podem ser usadas para facilitar e melhorar a estimativa e separação do campo de ondas. Em um aspecto da presente divulgação, campos de ondas registrados por uma malha de receptores são presumidos serem expressos pela mudança de fase devido à diferença dos tempos de chegada e em função da dispersão geométrica. Os campos de onda são decompostos como amplitudes estimadas de componentes de freqüência angular. Em outros aspectos da presente invenção, dados acústicos são reconstruídos usando as amplitudes estimadas, que contém os campos de onda decompostos. Se os campos de onda decompostos forem extrações exatas, os sinais de evento refletidos e retratados são separados por subtração dos dados reconstruídos, dos dados de entrada.
As requerentes descobriram que resultados novos e melhorados são obtidos, quando parâmetros de dispersão geométrica e lentidão de valor completo das ondas diretas de compressão, cisalhantes e de Stoneley são invertidas por minimização dos erros entre as formas de onda de entrada e reconstruídas. Aspectos da presente divulgação ensinam que os resultados invertidos podem ser usados para fins de decomposição do campo de ondas paramétrico e reconstrução das formas de onda usando, p. ex., os três campos de onda.
A presente divulgação ainda contempla a reconstrução das formas de onda no modo de revestimento. Nessa, os modos de revestimento contém as ondas de P, Se de Stoneley que são caracterizadas pela lentidão de P e S do revestimento.
Em outros aspectos, formas de onda reconstruídas podem ser subtraídas das formas de onda de entrada, e sinais dos eventos refletidos ou refratados podem ser separados. Resíduos nas formas de onda separadas podem ser removidos, a seguir, por filtros intermediários, usando as velocidades aparentes estimadas.
A presente divulgação contempla o processamento de dados sônicos para derivar campos de onda dominantes reconstruídos. Além disso, a estimativa precisa dos campos de onda dominantes fornece a capacidade para separação confiável e eficiente do campo de ondas das formas de onda refletidas e/ou refratadas. Além disso, a inversão da lentidão, de acordo com as técnicas da presente divulgação, fornece produtos de elevada resposta, tal como fator de qualidade Q e análise de dispersão das ondas de Stoneley.
Como acima mencionado, no passado, refletores acústicos extraídos dos dados coletados durante uma operação de perfilagem podiam ficar comprometidos, pela subtração das estimativas das formas de onda dominantes que, sob certas circunstâncias, podiam ser inexatas ou imprecisas.
As requerentes atuais reconheceram que dados sônicos possuem propriedades características, tais como variações de amplitude devido à dispersão, distribuição e atenuação geométrica. Tais variações de amplitude dentro de uma malha podem ser significativas e podem ser utilizadas para fins de modelagem eficiente e melhorada das formas de onda dominantes em medições de dados acústicos para caracterização de formações subterrâneas, validação de condução geológica, identificação de fraturas, dentre outras aplicações, que são conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.
As requerentes propuseram uma nova técnica, na qual ondas diretas de P, Se Stoneley são decompostas. Em uma modalidade da presente divulgação, uma função de dispersão geométrica pode ser utilizada para solucionar parâmetros para ondas de P e S diretas. A presente divulgação contempla inversões paramétricas para parâmetros reais e independentes da freqüência, isto é, não-dispersantes, e lentidão complexa e em função da freqüência, isto é, dispersante.
A fim de adquirir uma melhor compreensão das várias técnicas e características descritas nesse Pedido, uma breve descrição das técnicas divulgadas será agora apresentada. A presente divulgação apresenta métodos e sistemas para separação do campo de onda usando inversão paramétrica e decomposição para dados coletados, p. ex., em um levantamento acústico de furo de poço. Parâmetros descrevendo a propagação ao longo do furo de poço de ondas de compressão cisalhantes, e de Stoneley são estimados, incluindo dispersão geométrica e velocidades com valor complexo. A porção máxima dos campos de onda medidos, compatível com os parâmetros estimados, é identificada e subtraída. Uma atenuação adicional das ondas diretas é obtida, usando-se filtros intermediários junto com as velocidades de propagação estimadas. Após as ondas diretas serem removidas, uma presença relativamente maior permanece de componentes do campo de ondas, que são possivelmente refletidos na formação. As requerentes conduziram testes, conforme descritos em mais detalhes aqui a seguir, para confirmar a eficácia das técnicas por aplicação a dados reais de campo.
Em algumas modalidades da presente divulgação, presumindo-se que cada campo de onda possa ser expresso por uma mudança de fase no domínio das freqüências, devido às diferenças nos tempos de chegada e em função da dispersão geométrica, a decomposição paramétrica é expressa como: <formula>formula see original document page 20</formula>
A dispersão geométrica é derivada para ondas PeS 10 (ela é constante para ondas de Stoneley) em uma modalidade da presente divulgação por inversão:
<formula>formula see original document page 20</formula>
~ Equação 2
onde c = 0 é fixado para a onda de Stoneley.
A presente divulgação ainda contempla o uso de uma função de dispersão geométrica, tal como:
Sp(z) = (^rIog2 z)' (para ondas P) gs (z) = z~2 (para ondas S)
onde z = z/R e R é o raio do furo do poço
Equação 3
Amplitudes podem ser estimadas por Indicar a equação na forma matricial e vetorial
Gm = d onde
G : Matriz do propagador ao longo do furo do poço
m : Vetor das amplitudes estimadas
d : Vetor dos dados de entrada
Equação é resolvida no sentido dos mínimos quadrados
m = (G+G + ε i) *G+d onde
G+ : Conjugado complexo transposto de G I: Matriz da identidade ε: Parâmetro de atenuação
Equação 4 A presente divulgação contempla a inversão paramétrica das equações (complexas) dispersantes:
A equação a ser resolvida é d-d = 0 onde d é o vetor das formas de onda reconstruídas fornecido por d = Gm. Usando as expansões de Taylor
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde
δρ: Vetor de perturbação, cujos componentes são a perturbação de Pj,
<formula>formula see original document page 21</formula>
A equação é resolvida no sentido dos mínimos quadrados, como
<formula>formula see original document page 21</formula>
A presente divulgação ainda apresenta a inversão paramétrica das equações (reais) não dispersantes:
O vetor das formas de onda reconstruídas d é dado por d = Gm.
Desajuste entre formas de onda de dados e reconstruídas é dado por
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde + mostra a transposição das matriz do conjugado complexo A equação a seguir corresponde aos valores ideais dos parâmetros
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde a soma é usada para freqüências.
Após a comutação das formas de onda por tempos apropriados para cada uma das três ondas diretas dominantes — de compressão, cisalhante e de Stoneley — um filtro espacial intermediário é usado para remover resíduos deixados pelo processamento acima discutido.
A presente divulgação apresenta a inversão para lentidão, de acordo com as presentes técnicas para derivar o fator de qualidade Q, como a seguir:
<formula>formula see original document page 22</formula>
onde Re(Sk) e Im(Sk) são partes reais e imaginárias da lentidão complexa, Sk, respectivamente.
As figs. IA - IC são fluxogramas ilustrando algumas possíveis técnicas de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente invenção.
Com referência à fig. IA, dados de formas de onda acústica são coletados em cada profundidade 100. Na planilha de processamento da fig. IA, as amplitudes dos campos de onda dominantes são estimadas (102); parâmetros para dispersão geométrica são invertidos (104); parâmetros para lentidão real são invertidos (106); e amplitudes de campos de onda dominantes são estimadas (108). O processamento pode ser iteragido por enlace para minimizar o desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas (observar a Equação 6 acima).
Com referência novamente à fig. IA, parâmetros para dispersão geométrica são invertidos (110); parâmetros para lentidão complexa são invertidos (112); e amplitudes de campos de onda dominantes são estimadas (114). 0 processamento pode ser iteragido por enlace para minimizar o desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas (observar a Equação 6 acima). Formas de onda modeladas, isto é, reconstruídas dos campos de onda dominantes são geradas (116).
Na planilha de processamento da fig. IA, com o parâmetro da dispersão geométrica e o parâmetro de lentidão para cada um dos campos de onda dominantes, formas de onda modeladas podem ser computadas. As formas de onda modeladas são comparadas com as formas de onda de entrada, e os parâmetros de dispersão geométrica e de lentidão são variados, até que o ajuste entre as formas de onda modeladas e de entrada atinja um valor mínimo. Para o conjunto de parâmetros de dispersão geométrica e de lentidão que minimizam o desajuste, os campos de onda dominantes são gerados.
As figs. IB e 1 C ilustram ainda outras técnicas possíveis para processamento de dados acústicos, de acordo com a presente descrição.
Na planilha de processamento da fig. 1B, o processamento pode ser iteragido por enlace para minimizar o desajuste entre as formas de onda de entrada e modeladas (observar novamente a Equação 6 acima). Em uma possível modalidade da presente divulgação, as formas de onda dominantes reconstruídas podem ser subtraídas das formas de onda de entrada para gerar formas de onda refletidas e/ou refratadas nos dados acústicos coletados (observar a fig. 1C) .
Conforme abaixo descrito em mais detalhes, as técnicas ilustradas nos fluxogramas das figs. IA - IC apresentam indicadores eficientes em tempo real de possíveis refletores acústicos em formações subterrâneas.
A fig. 2A ilustra uma possível configuração de ferramenta 230 para a prática das técnicas da presente divulgação.
Com referência à fig. 2A, uma configuração exemplif icante de um transmissor S e de uma malha de receptores R distanciados do transmissor S é fornecida para ilustrar um possível arranjo para coleta de dados acústicos em um furo de poço 200. Conforme mostrado pelas linhas em ponta de flecha mais escuras da fig. 2A, algumas ondas acústicas 238 do transmissor S se propagam ao longo do furo de poço 200 e, a seguir, atingem diretamente o grupo de receptores R. Além disso, algumas ondas acústicas 238 do transmissor S se propagam, conforme mostrado pelas linhas em ponta de flecha mais claras da fig. 2A, para cada receptor R após retornarem de um refletor 234 em uma formação 232.
A fig. 2B é uma ilustração esquemática de um levantamento exemplificante para reflexão acústica no furo do poço. Nas formas de onda sônica exemplificantes da fig. 2C, fica evidente que os modos (P, S e de Stoneley) no furo do poço são dominantes com relação aos sinais de evento.
Uma ferramenta de malha de um sistema de perfilagem sônica pode ser usada para coleta de dados acústicos. Nisso, o tempo de registro pode ser definido para ser longo o suficiente para registrar as ondas refletidas. A fig. 2B mostra um possível exemplo, onde a ferramenta acústica está na areia do reservatório subterrâneo, e os campos de onda de reflexão são provenientes da rocha capeadora de folhelhos. Porém, os métodos e sistemas aqui apresentados não são nesse sentido limitados, e outros cenários são também possíveis.
Os princípios aqui descritos podem ser aplicados a vários tipos de sistemas de coleta de dado, tais como medições com cabo elétrico, medições durante a perfuração, medições de produção, e assim por diante.
As técnicas acima descritas podem ser usadas com ferramentas e sistemas de perfilagem de qualquer tipo. Por exemplo, com referência novamente à fig. 2A, a ferramenta sônica exemplificante 230 é mostrada adjacente à formação 232 com o refletor acústico 234. A ferramenta sônica 230 inclui a fonte S, e pelo menos um sensor ou receptor R. Na modalidade exemplificante mostrada na fig. 2A, existem múltiplos receptores. O arranjo de fonte/ receptor mostrado é de natureza exemplificante, e pode haver qualquer arranjo de receptores e/ou fontes.
Como uma possibilidade, a ferramenta formadora de imagens sônicas com cabo elétrico da Schlumberger, chamada de ferramenta para Levantamento da Reflexão Acústica em Furo de Poço (BARS), pode ser utilizada para as finalidades aqui descritas.
Os receptores Rea fonte S são acoplados a um processador de computador (geralmente indicado como 236 na fig. 2A) para coletar e processar dados da ferramenta sônica 230. Também mostrado consta um trajeto para raios de onda 238 representando um trajeto para uma onda causada por ativação da fonte S. Os receptores R podem ser de diferentes tipos, incluindo, mas não limitados a, receptores piezoelétricos e magneto-restritivos. Os receptores R são capazes de detectar a chegada de ondas sônicas; direcionar ondas de chegada e ondas de chegada refletidas e/ou refratadas, como ilustrado na fig. 2A.
Medições coletadas através da ferramenta sônica 230, que podem incluir formas de onda geradas pelos receptores R em função do tempo, podem ser transmitidas para a superfície através de um cabo (não mostrado) , a partir do qual a ferramenta é suspensa, ou por qualquer outra técnica de comunicação adequada (p. ex. telemetria de lama ou tubo de perfuração com fio) . 0 processador de computador 236 é disponibilizado no comércio através de uma ampla variedade de fontes. Os dados sônicos coletados pela ferramenta sônica 230 e recebidos pelo processador de computador 236 (no local ou na superfície) podem ser processados, de acordo com instruções acessáveis ao processador de computador 236, para executar o processamento acima descrito. As imagens dos refletores acústicos podem ser formadas no local do poço, embora em outras modalidades aqui descritas, computações possam ser feitas em um local de processamento longe do poço usado nos dados sônicos coletados pela ferramenta sônica.
A fig. 3A ilustra os resultados de várias técnicas de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação, em comparação com técnicas de processamento convencional de dados acústicos. As formas de onda da fig. 3A foram derivadas, usando-se dados reais. As formas de onda (a) da fig. 3A foram derivadas, usando-se inversão para dispersão geométrica e inversão dispersante e não-dispersante, de acordo com as técnicas aqui descritas. As formas de onda (b) da fig. 3A foram derivadas, usando-se a função de Roever e outros (Roever, W. L., Rosenbaum, J. H., e Vining, T. F., 1974, Ondas acústicas provenientes de uma fonte impulsiva em um furo de poço cheio com liquido, J. Acoust. Soe. Am., 55, 1144 - 1157) para dispersão geométrica e inversão dispersante e não-dispersante, de acordo com as técnicas aqui descritas. As formas de onda(c) da fig. 3A foram derivadas, usando-se inversão para dispersão geométrica e inversão não-dispersante, de acordo com as técnicas aqui descritas; inversão dispersante não foi aplicada. Formas de onda (d) da fig. 3A foram derivadas, usando-se técnicas convencionais de processamento de dados, onde amplitudes foram estimadas, usando-se lentidão de entrada; inversão para dispersão geométrica e inversão dispersante e não-dispersante, de acordo com as técnicas aqui descritas, não foi aplicada.
A fig. 3B ilustra os resultados do processamento das formas de onda (a) da fig. 3A. Formas de onda de entrada brutas coletadas por. uma estação comum de receptores são comparadas com as formas de onda separadas (a) da fig. 3A, que foram derivadas, usando-se uma possível técnica de processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação.
A fig. 4A ilustra um exemplo de formas de onda dominantes de entrada e decompostas, e a fig. 4B ilustra um exemplo de formas de onda dominantes reconstruídas e separação do campo de ondas, de acordo com as técnicas aqui descritas. A fig. 5A ilustra outro exemplo de formas de onda dominantes de entrada e decompostas, e a fig. 5B ilustra outro exemplo de formas de onda dominantes reconstruídas e separação do campo de ondas, de acordo com as técnicas aqui descritas.
Nas f igs. 4A e 4B, e nas figs. 5A e 5B, dados de formas de onda reais são fornecidos, os quais foram coletados em diferentes pontos de medição, usando-se a mesma ferramenta no mesmo poço. Observa-se que as figs. 5A e 5B mostram que, embora os sinais de evento estejam próximos às formas de onda de compressão direta, a separação é possível, usando-se as técnicas da presente divulgação. Observa-se também que as formas de onda decompostas das figs. 4A e 5A correspondem às formas de ondas reconstruídas das figs. 4B e 5B, validando assim a eficácia e confiabilidade das técnicas aqui divulgadas.
As figs. 6A e 6B mostram imagens de migração derivadas, usando-se processamento típico de dados acústicos (fig. 6A) e processamento de dados acústicos, de acordo com a presente divulgação (fig. 6B).
Em um exemplo de aplicação das técnicas de processamento de dados acústicos da presente divulgação, a migração da Transformada Aleatória Generalizada (Miller, D., Oristaglio, M., e Beylkin, G., 1987, Uma nova tendência de imagens sísmicas: Migração e geometria integral, Geophysics, 52, 943 - 964) foi usada para ondas PrP (P-P -refletida) e SrS (S-S -refletida). As formas de onda, que foram separadas e processadas, usando-se deconvolução por coerência ponderada (SWD), foram usadas como formas de onda de entrada. O modelo de velocidade I-D (sem mergulho) foi criado a partir da lentidão invertida por inversão paramétrica. As opções de migração foram o mergulho de 0 grau e abertura de 60 graus. Os resultados são ilustrados na fig. 6B.
Como acima mencionado, de acordo com alguns aspectos da presente divulgação, os métodos e sistemas aqui descritos fornecem uma estimativa ou modelagem robusta, exata e utilizável dos campos de onda acústicos dominantes com um processo relativamente simples, que requer muito poucos recursos de computador. As técnicas acima descritas possibilitam que um operador visualize indicações em tempo real de possíveis refletores nas formações subterrâneas vizinhas, e atue de maneira adequada durante a evolução de uma operação de perfilagem.
De um modo geral, as técnicas aqui divulgadas podem ser implementadas em software e/ou hardware. Por exemplo, elas podem ser implementadas em um núcleo de sistema operacional, em um processo de usuário separado, em um pacote de biblioteca vinculado a aplicações em rede, em uma máquina especialmente construída, ou em uma placa de interface em rede. Em uma modalidade, as técnicas aqui divulgadas podem ser implementadas em software, tal como um sistema operacional, ou um aplicativo rodando em um sistema operacional.
Um software ou implementação híbrida de software/ hardware das presentes técnicas pode ser implementada em uma máquina programável para uso geral, seletivamente ativada ou reconfigurada por um programa de computador armazenado na memória. Tal máquina programável pode ser implementada em uma máquina em rede para uso geral, tal como um computador pessoal ou estação de trabalho. Além disso, as técnicas aqui divulgadas podem ser pelo menos parcialmente implementadas em uma placa (p.ex., uma placa de interface) para um dispositivo em rede ou um dispositivo de computador para uso geral. As modalidades e aspectos foram escolhidos e descritos, a fim de mais bem explicar os princípios da invenção e suas aplicações práticas. A descrição precedente pretende permitir que outras pessoas versadas na técnica utilizem, da melhor forma, os princípios aqui descritos em várias modalidades e com várias modificações, conforme sejam adequadas ao uso específico contemplado. Pretende-se que o escopo da invenção seja definido pelas reivindicações a seguir.
Claims (20)
1. MÉTODO DE PROCESSAR DADOS EM FORMAS DE ONDA ACÚSTICA RELACIONADOS A UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, caracterizado pelo fato de compreender: coleta de medições acústicas em uma ou mais profundidades de um furo de poço atravessando uma formação subterrânea; derivação da lentidão de formação, baseado em campos de onda nas medições acústicas; e modelagem dos campos de onda dominantes nas medições acústicas, baseado na lentidão de formação, onde a derivação da lentidão de formação compreende a inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência.
2. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: da lentidão derivada ser complexa, tendo partes reais e imaginárias.
3. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: dos campos de onda dominantes nas medições acústicas compreenderem formas de onda de compressão, cisalhantes, de Stoneley e do modo de revestimento.
4. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: decomposição dos campos de onda dominantes nas medições acústicas.
5. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: derivação da dispersão geométrica de formas de onda diretas de compressão e cisalhamento nas medições acústicas.
6. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da: dispersão geométrica das formas de onda diretas de compressão e cisalhamento ser derivada, antes da derivação da lentidão da formação.
7. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: minimização iterativa do desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas.
8. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de ainda compreender: minimização iterativa do desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas, por determinação de um conjunto de parâmetros de lentidão e dispersão geométrica, que minimizam o desajuste; e geração de campos de onda dominantes, baseado no conjunto de parâmetros de lentidão e dispersão geométrica.
9. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender: subtração dos campos de onda dominantes, das formas de onda de entrada; e extração dos sinais de evento das medições acústicas compreendendo formas de onda refletidas e/ou retratadas.
10. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: derivação do parâmetro de atenuação Q para a formação subterrânea.
11. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: análise de dispersão das formas de onda de Stoneley para a formação subterrânea.
12. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: das medições coletadas serem medições sônicas.
13. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: das medições coletadas serem medições de perfilagem.
14. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: das medições coletadas serem medições durante a perfuração.
15. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato: das medições coletadas serem medições de levantamento de reflexão acústica do furo de poço.
16. Método de processamento dos dados em formas de onda acústica relativos a uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: minimização iterativa do desajuste entre formas de onda de entrada e modeladas; subtração das formas de onda modeladas, das formas de onda de entrada; extração dos sinais de evento das medições acústicas compreendendo formas de onda refletida e/ou refratada; e geração, em tempo real, com as medições acústicas, de uma indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos na formação.
17. MÉTODO DE PERFILAGEM DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, caracterizado pelo fato de compreender: geração de ondas acústicas com uma fonte; recepção de formas de onda acústica com uma pluralidade de receptores; derivação da lentidão de formação, baseado nas formas de onda acústica; modelagem das formas de onda dominantes nas formas de onda acústica, baseado na lentidão de formação, onde a derivação da lentidão de formação compreende a inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência, onde a lentidão complexa derivada possui partes reais e imaginárias; minimização iterativa do desajuste entre as formas de onda de entrada e modeladas; subtração das formas de onda modeladas, das formas de onda de entrada; e extração dos sinais de evento das formas de onda acústica compreendendo formas de onda refletidas e/ou refratadas.
18. Método de perfilagem de uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender: provisão em um local de poço, em tempo real com a recepção de formas de onda acústica, de uma indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos na formação; e utilização da indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos para ajustar os parâmetros da perfilagem subterrânea.
19. Método de perfilagem de uma formação subterrânea, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender: utilização da indicação ou formação de imagens dos refletores acústicos na formação para validação dos parâmetros de condução geológica.
20. SISTEMA PARA COLETAR MEDIÇÕES SÔNICAS RELATIVAS A UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, caracterizado pelo fato de compreender: ferramenta acústica compreendendo pelo menos uma fonte e uma pluralidade de receptores sobre ela montados; computador em comunicação com a ferramenta acústica; e conjunto de instruções executáveis pelo computador que, quando executado: recebe formas de onda acústica com a pluralidade de receptores; deriva a lentidão de formação com base nas formas de onda acústica; modela formas de onda dominantes nas formas de onda acústica, com base na lentidão de formação; onde a derivação da lentidão de formação compreende inversão paramétrica para lentidão complexa e em função da freqüência; onde a lentidão complexa derivada possui partes reais e imaginárias; minimiza iterativamente o desajuste entre as formas de onda de entrada e modeladas; subtrai as formas de onda modeladas das formas de onda de entrada; e extrai sinais de evento das formas de onda acústica compreendendo formas de onda refletidas e/ou refratadas.
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