BRPI1007828B1

BRPI1007828B1 - Método e aparelho para para perfuração de uma formação de terra e meio legível por computador não transitório

Info

Publication number: BRPI1007828B1
Application number: BRPI1007828-2A
Authority: BR
Inventors: Elton Frost
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2019-10-01
Also published as: GB201114218D0; NO344949B1; WO2010118138A3; GB2480938A; NO20111121A1; BRPI1007828A2; US9551213B2; US20100256915A1; WO2010118138A2; GB2480938B

Abstract

método e aparelho para para perfuração de uma formação de terra e meio legível por computador não transitório a presente invenção refere-se a um aparelho, método e meio legível por computador para estimativa de um volume aparente de folhelho de uma formação de terra. em um aspecto, medições são obtidas em uma pluralidade de profundidades em um furo de poço revestido que penetra na formação de terra e uma primeira distribuição é produzida das medições aumentadas. uma medição é obtida em uma profundidade selecionada no furo de poço revestido e uma segunda distribuição é produzida usando a medição na profundidade selecionada e as medições obtidas na pluralidade de profundidades. a distribuição cumulativa é produzida cumulativa da primeira distribuição e da segunda distribuição. o volume aparente de folhelho é estimado na profundidade selecionada através de comparação da distribuição cumulativa e da segunda distribuição.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E APARELHO PARA PARA PERFURAÇÃO DE UMA FORMAÇÃO DE TERRA E MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a estimativa de um volume aparente de folhelho em uma formação de terra durante a perfuração da formação através do processamento de medições in situ obtidas furo abaixo.

Descrição da Técnica Relacionada [002] Na exploração de petróleo, vários parâmetros de formação de terra são medidos para estimar uma presença de óleo. Um parâmetro útil é o volume aparente de folhelho (BSV), que está relacionado com a quantidade de folhelho na formação de terra. As estimativas do volume aparente de folhelho, em geral, são úteis para a previsão em tempo real da pressão de poros, análise petrofísica em tempo real e problemas mecânicos de rochas em tempo real. Como um resultado, o processamento em tempo real de medições relacionadas com o BSV é desejável.

[003] Vários métodos estão em uso para obtenção de estimativas de volume aparente de folhelho. Na testagem do cabo elétrico de perfilagem, por exemplo, um cabo elétrico de perfilagem conduz vários sensores de medição em um furo de poço revestido para obter medições relacionadas ao BSV. Nessas operações, grandes quantidades de dados são adquiridas, tipicamente, e mais tarde transportadas para uma localização na superfície e baixadas em um processador na superfície para análise. Embora a análise do processador de superfície produza uma estimativa razoável do parâmetro desejado, devido à necessidade de transportar os dados para a superfície para cálculos, a

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2/21 estimativa em tempo real não é possível. Em outro método conhecido como Logging-While-Drilling (LWD - Perfilagem Durante a Perfuração), sensores são transportados para o furo de poço revestido em um conjunto de Fundo do poço (BHA) de uma coluna de perfuração junto com o aparelho de perfuração. Os dados podem ser armazenados em uma memória furo abaixo e mais tarde descarregados em um processador de superfície para cálculos como em uma testagem de cabo elétrico de perfilagem. Em geral, porém, uma vez que os dados são adquiridos continuamente durante a operação de perfilagem, é desejável realizar cálculos relevantes furo abaixo.

[004] Diversos problemas referentes à estimativa de um volume aparente de folhelho em operações são bem conhecidos. Valores de medição representativos de folhelho e areia, em geral, são necessários para se obter uma estimativa de um volume aparente de folhelho. Idealmente, areia e folhelho, em geral, serão encontrados mediante penetração da formação no começo da perfuração e darão, assim, estimativas iniciais imediatas utilizáveis em cálculos de BSV subsequentes. Contudo, esse raramente é o caso. Em geral, no início da perfuração, a coluna de perfuração pode, a princípio, penetrar apenas em folhelhos ou somente em areias, tornando difícil obter uma estimativa inicial da percentagem de folhelho aparente na formação. Também, a quantidade de dados obtidos, tipicamente, depende da quantidade de tempo que o sensor está no furo de poço revestido e da taxa de penetração da coluna de perfuração. Desse modo, as primeiras estimativas tendem a sofrer devido à pequena quantidade de dados disponíveis, inicialmente. Há, portanto, uma necessidade de um método de fornecimento de uma estimativa rápida do volume aparente de folhelho em tempo real quando da perfilagem durante operações de perfuração. SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO [005] A presente descrição proporciona um método, um aparelho

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3/21 e um meio legível por computador para estimar um volume aparente de folhelho de uma formação de terra. Em um aspecto, o método de estimativa de um volume aparente de folhelho de uma formação de terra. Em um aspecto, o método de estimativa de um volume aparente de folhelho de uma formação de terra inclui: obtenção de medição em uma pluralidade de profundidades em um furo de poço revestido que penetra na formação de terra; produção de uma primeira distribuição das medições obtidas; obtenção de uma medição em uma profundidade selecionada no furo de poço revestido; produção de uma segunda distribuição usando a medição na profundidade selecionada e as medições obtidas na pluralidade de profundidades, produção de uma distribuição cumulativa, que é cumulativa da primeira distribuição e da segunda distribuição; e estimativa do volume aparente de folhelho na profundidade selecionada através da comparação da distribuição cumulativa e da segunda distribuição. O método pode incluir a estimativa de uma resposta de folhelho limpo, usando valores selecionados de uma faixa de valores altos da segunda distribuição e da distribuição cumulativa e a estimativa de uma resposta da areia limpa, usando valores selecionados de uma faixa de valores baixos da segunda distribuição e da distribuição cumulativa. O método ainda pode incluir a estimativa do volume aparente de folhelho, usando uma escala linear derivada da resposta de folhelho limpo e da resposta da areia limpa estimadas. Em um aspecto, a resposta estimada do folhelho limpo é o máximo de: a) um valor máximo da segunda distribuição; e b) uma média de (i) um valor máximo da distribuição cumulativa e (ii) um valor médio de uma faixa de valores altos da distribuição cumulativa. Em um aspecto, a resposta da areia limpa é o mínimo de: a) um valor mínimo da segunda distribuição; e b) uma média de (i) um valor mínimo da distribuição cumulativa e (ii) um valor médio de uma faixa de valores baixos da distribuição cumulativa. A distribuição cumulativa pode ser pro

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4/21 pagada em cada profundidade selecionada usando um dentre: i) dados anteriores de perfuração furo acima; e (ii) dados de um poço de desvio. A segunda distribuição pode ser inicializada para valores nulos da profundidade selecionada. Em um aspecto, o volume aparente de folhelho é estimado em um processador de furo abaixo. A profundidade selecionada pode ser uma de: i) um intervalo de profundidade; e ii) um intervalo de tempo.

[006] Em outro aspecto, a presente descrição proporciona um aparelho para estimativa de um volume aparente de folhelho de uma formação de terra, que inclui: um sensor configurado para obter medições em uma pluralidade de profundidades de um furo de poço revestido que penetra na formação de terra formação de terra; e um processador configurado para: produzir uma primeira distribuição das medições obtidas; produzir uma segunda distribuição de uma medição em uma profundidade selecionada e as medições na pluralidade de profundidades; produção de uma distribuição cumulativa, acumulando a primeira distribuição e a segunda distribuição; e - estimativa do volume aparente de folhelho na profundidade selecionada através de comparação da distribuição cumulativa e da segunda distribuição. O processador é ainda configurado para estimar uma resposta de folhelho limpo, usando valores selecionados de uma faixa de altos valores da segunda distribuição e da distribuição cumulativa e estimativa de uma resposta de areia limpa, usando valores selecionados de uma faixa de baixos valores da segunda distribuição e da distribuição cumulativa. Também, o processador é configurado para estimar o volume aparente de folhelho, usando uma escala linear derivada da resposta de folhelho limpo e da resposta de areia limpa. Em um aspecto, a resposta de folhelho limpo é a máxima de a) um valor máximo da segunda distribuição; e b) uma média de (i) um valor máximo da distribuição cumulativa e (ii) um valor médio de uma faixa de valores altos da distribuição

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5/21 cumulativa. Em um outro aspecto, a resposta de areia limpa é o mínimo de: a) um valor mínimo da segunda distribuição, e b) uma média de (i) um valor mínimo da distribuição cumulativa, e (ii) um valor médio da faixa de baixos valores da distribuição cumulativa. O processador é configurado para propagar a distribuição cumulativa em cada profundidade selecionada usando um de: i) dados anteriores de perfuração furo acima; e (ii) dados de um poço de desvio. O processador é configurado também para inicializar a primeira distribuição para valores nulos na profundidade selecionada. Em um aspecto, o processador é configurado para estimar o volume aparente de folhelho em uma localização furo abaixo. A profundidade selecionada pode ser definida usando um dentre: i) um intervalo de profundidade; e ii) um intervalo de tempo.

[007] Em outro aspecto, a presente descrição proporciona um meio legível por computador, tendo instruções nele armazenadas que, quando lidas por um processador executam um método, o método compreendendo:- obtenção de medições em uma pluralidade de profundidades em um furo de poço revestido que penetra na formação de terra; - produção de uma primeira distribuição das medições obtidas; obtenção de uma medição em uma profundidade selecionada no furo de poço revestido; - produção de uma segunda distribuição usando a medição na profundidade selecionada e as medições obtidas na pluralidade de profundidades; - produção de uma distribuição cumulativa que é cumulativa da primeira distribuição e da segunda distribuição; e estimativa do volume aparente de folhelho na profundidade selecionada através da comparação da distribuição cumulativa e da segunda distribuição. O meio legível em computador pode incluir pelo menos um dentre: (i) uma ROM, (ii) uma EPROM, (iii) uma EAROM. (iv) uma memória flash e (v) um disco óptico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

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6/21 [008] Para uma compreensão detalhada da presente descrição, referências serão feitas à descrição detalhada seguinte das modalidades, tomada em conjunto com os desenhos anexos, em que a elementos semelhantes, em geral, foram dados numerais semelhantes, em que:

[009] a figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de perfuração para perfurar um furo de poço revestido em uma formação de terra e para estimar propriedades ou características de interesse da formação que circunda o furo de poço revestido, durante a perfuração do furo de poço revestido;

[0010] a figura 2 ilustra um processo de aquisição de dados em um armazenamento temporário de dados exemplificativo em um aspecto da presente descrição;

[0011] a figura 3 ilustra uma relação entre um armazenamento temporário de aquisição e um armazenamento temporário de distribuição;

[0012] a figura 4 mostra um armazenamento temporário de dados exemplificativo para recebimento de uma acumulação de distribuições;

[0013] a figura 5 mostra um fluxograma de um método exemplificativo para estimativa de volume aparente de folhelho em um aspecto da presente descrição;

[0014] a figura 6A mostra um gráfico dos dados de densidade e de porosidade de nêutrons;

[0015] a figura 6B mostra um gráfico cruzado similar ao da figura

6A com valores de raios gama sobrepostos;

[0016] a figura 6C mostra um gráfico exemplificativo para caracterização de medição de raios gama a fim de obter uma estimativa de folhelho aparente; e [0017] a figura 7 ilustra um processo usando um gráfico cruzado de medição de raios gama para obter uma estimativa de folhelho apaPetição 870190052995, de 11/06/2019, pág. 9/36

7/21 rente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA DESCRIÇÃO [0018] A figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de perfuração 100 para perfuração de um furo de poço revestido 126 em uma formação de terra 160 e para estimativa de propriedades ou características de interesse da formação que circunda o furo de poço revestido 126 durante a perfuração do furo de poço revestido 126. O sistema de perfuração 100 é mostrado para incluir uma coluna de perfuração 120 que compreende um conjunto de perfuração (ou BHA)190 preso a uma extremidade de fundo de uma tubulação de perfuração (tubo de perfuração) 122. O sistema de perfuração 100 é ainda mostrado para incluir uma torre de perfuração 111 convencional erigida em um piso 112 que suporta uma mesa giratória 114, que é girada por um motor principal, tal como um motor elétrico (não mostrado), para girar a tubulação de perfuração 122 em uma velocidade rotacional desejada. A tubulação de perfuração 122 é composta, tipicamente de seções de tubo metálico unidas e se estende para baixo da mesa giratória 114 no furo de poço revestido 126. Uma broca de perfuração 150 que é presa à extremidade do BHA 190 desintegra as formações geológicas quando é girado para perfurar o furo de poço revestido 126. A coluna de perfuração 120 é acoplada a um guincho principal 130 via uma junta de Kelly 121, destorcedor 128 e linha 129 através de uma polia 123. Durante a perfuração do furo de poço revestido 126, o guincho principal 130 controla o peso na broca (WOB), que afeta a taxa de penetração.

[0019] Durante as operações de perfuração, um fluido de perfuração adequado ou lama 131 de uma fonte ou cova de lama 132 é circulada sob pressão através da coluna de perfuração 120 por uma bomba de lama 134; O fluido de perfuração 131 passa da bomba de lama 134 para a tubulação de perfuração 122 via um amortecedor de surgência

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136 e uma linha de fluido 118. O fluido de perfuração 131 é descarregado no fundo de furo de poço revestido 151 através de uma abertura na broca de perfuração 150. O fluido de perfuração 131 circula furo acima através do espaço anular 127 entre a coluna de perfuração 120 e o furo de poço revestido 126 e retorna para a cova de lama 132 via a linha de retorno 135. Um sensor Si na linha 138 proporciona informação acerca da taxa de fluxo de fluido. Um sensor de torque de superfície S2 e um sensor S3, associados com a coluna de perfuração 120, respectivamente, proporcionam informação acerca do torque e da velocidade rotacional da coluna de perfuração. De modo adicional, um ou mais sensores (referidos coletivamente como S4) associados com a linha 129 são usados, tipicamente, para proporcionar informação acerca da carga de gancho da coluna de perfuração 120 e outros parâmetros de perfuração desejados referentes à perfuração do furo de poço revestido 126.

[0020] Em algumas aplicações, a broca de perfuração 150 é girada por meio da rotação apenas da tubulação de perfuração 122. Contudo, em outras aplicações, um motor de perfuração (também referido como o motor de lama) 155, disposto no conjunto de perfuração 190 é usado para girar a broca de perfuração 150 e/ ou sobrepor ou suplementar a velocidade rotacional da tubulação de perfuração 122.

[0021] O sistema 100 pode ainda incluir uma unidade de controle de superfície 140, configurada para proporcionar informação referente às operações de perfuração e para controlar certas operações de perfuração desejadas. Em um aspecto, a unidade de controle de superfície 140 pode ser um sistema baseado em computador que inclui um ou mais processadores (tais como microprocessadores) 140a, um ou mais dispositivos de armazenamento de dados 140b (tais como memória de estado sólido, discos rígidos, unidades de fita, etc.), unidades de visualização e outro circuito de interface 140c. Programas de com

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9/21 putador e modelos 140d para uso pelos processadores 140a na unidade de controle 140 são armazenados em um dispositivo de armazenamento de dados 140b adequado, incluindo, mas não limitado aos mesmos: uma memória de estado sólido, um disco rígido e fita. A unidade de controle de superfície 140 também pode interagir com uma ou mais unidades de controle remotas 142, via qualquer ligação de comunicação de dados 141 adequada, tal como a Ethernet e a Internet. Em um aspecto, sinais dos sensores de furo abaixo e dispositivos 143 (descritos abaixo) são recebidos pela unidade de controle 149 via uma ligação de comunicação, tal como fluido, condutores elétricos, ligações de fibras ópticas, ligações sem fio, etc. A unidade de controle de superfície 140 processa os dados e sinais recebidos de acordo com programas e modelos 140d proporcionados para a unidade de controle e proporciona informação acerca de parâmetros de perfuração, tais como WOB, rotações por minuto (RPM), taxa de fluxo de fluido, carga de gancho, etc. e parâmetros da formação, tais como resistividade, propriedades acústicas, porosidade, permeabilidade, etc. A unidade de controle de superfície 140 registra essa informação. Essa informação, sozinha ou junto com a informação de outras fontes, pode ser utilizada pela unidade de controle 140 e/ ou um operador de perfuração na superfície para controlar um ou mais aspectos do sistema de perfuração 100, incluindo a perfuração do furo de poço revestido ao longo de um perfil desejado (também referido como geosteering).

[0022] Ainda fazendo referência à figura 1, BHA 190, em um aspecto, pode incluir um dispositivo de aplicação de força 157, que pode conter uma pluralidade de elementos de aplicação de força controlada 158, cada um dos quais pode ser configurado para aplicar uma quantidade de força desejada na parede de furo de poço revestido 126 para alterar a direção da perfuração e/ ou manter a perfuração do furo de poço revestido 126 ao longo de uma direção desejada. Um sensor

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159, associado com cada respectivo elemento de aplicação de força 158 proporcionar sinais referentes à força aplicada por seu elemento associado. O conjunto de perfuração 190 também pode incluir uma variedade de sensores, coletivamente aqui designados pelo numeral 162, localizados em localizações selecionadas no conjunto de perfuração 190, que proporcionam informação acerca dos vários parâmetros de operação de conjunto de perfuração, incluindo, mas não limitado aos mesmos: momento de curvatura, tensão, vibração, “stick-slip”, inclinação e azimute. Acelerômetros, magnetômetros e dispositivos giroscópicos, coletivamente designados pelo numeral 174, podem ser utilizados para determinar a inclinação, o azimute e a posição de face da ferramenta dos parâmetros de operação do conjunto de perfuração, usando programas e modelos proporcionados para a unidade de controle de furo abaixo 170. Em outro aspecto, os sinais de sensores podem ser processados, parcialmente, furo abaixo pela unidade de controle de furo abaixo 170 e, então, enviados para o controlador de superfície 140 para processamento adicional.

[0023] Ainda fazendo referência à figura 1, o conjunto de perfuração 190 pode ainda incluir quaisquer ferramentas de MWD (ou LWD) desejadas, referidas, coletivamente, pelo numeral 164 para estimativa de várias propriedades da formação 160. Essas ferramentas podem incluir ferramentas de resistividade, ferramentas acústicas, ferramentas de ressonância magnética nuclear (RMN), ferramentas de raios gama, ferramentas de perfilagem nuclear, ferramentas de testagem de formação e outras ferramentas desejadas. Cada uma dessas ferramentas pode processar sinais e dados de acordo com instruções programadas e proporcionam informação acerca de certas propriedades da formação. O processador de furo abaixo 170 podem ser usados para calcular um parâmetro de interesse de medições obtidas das várias ferramentas de LWD 164, usando os métodos aqui descritos.

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11/21 [0024] Ainda fazendo referência à figura 1, o conjunto de perfuração 190 ainda inclui uma unidade de telemetria 172, que estabelece comunicação de dados bidirecional entre os dispositivos no conjunto de perfuração 190 e um dispositivo de superfície, tal como a unidade de controle 140. Qualquer sistema de telemetria adequado pode ser usado para a finalidade desta descrição, incluindo, mas não limitado a tal: telemetria de pulsos de lama, telemetria acústica, telemetria eletromagnética e telemetria de tubulação com fio. Em um aspecto, a telemetria de tubulação com fio pode incluir tubos de perfuração feitos de tubulações unidas em que condutores elétricos ou cabos de fibras ópticas são estendidos ao longo das seções individuais de tubulação de perfuração e em que a comunicação ao longo das seções de tubo pode ser estabelecida por qualquer método adequado, incluindo, mas não limitado aos mesmos: acoplamentos mecânicos, acoplamentos de fibras ópticas, sinais eletromagnéticos, sinais acústicos, sinais de radiofrequência ou outro método de comunicação sem fio. Em outro aspecto, a telemetria de tubo com fios pode incluir uma tubulação espiralada em que fibras elétricas ou fibras ópticas são estendidas ao longo do comprimento da tubulação espiralada. Os sistemas de perfuração, aparelho e métodos aqui descritos são igualmente aplicáveis aos sistemas de perfuração offshore.

[0025] Em um aspecto, a presente descrição proporciona um método para determinar um volume aparente de folhelho de uma formação em tempo real. Medições do sensor são tomadas à medida que BHA atravessa um furo de poço revestido. Uma pluralidade de medições é obtida em cada nível, isto é, profundidades, do furo de poço revestido 126. Uma primeira distribuição é criada das medições obtidas em um nível selecionado. Uma primeira distribuição exemplificativa pode ser um histograma dos valores da medição. Uma segunda distribuição também é criada no nível selecionado. A segunda distri

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12/21 buição é um acúmulo de distribuições em níveis anteriores ao nível selecionado e incluindo o mesmo. O volume aparente de folhelho é estimado das primeira e segunda distribuições, usando os métodos aqui descritos. Em um aspecto, um processador de furo abaixo pode ser usado para determinar o volume aparente de folhelho em tempo real.

[0026] A figura 2 ilustra um processo de aquisição de dados em armazenamento temporário de dados exemplificativo em um aspecto da presente descrição. Armazenamento temporário exemplificativo A 200 compreende n Slots de memória e é mostrado em vários níveis de aquisição obtidos em vários tempos, representados como 202, 204, 206 e 208. Os dados que são introduzidos no armazenamento temporário A são adquiridos de vários sensores de medição que atravessam o furo de poço revestido. O processo da descrição é descrito com relação às medições de radiação natural de raios gamas, mas também pode ser aplicado às medições dos outros sensores ou arranjo de sensores. A aquisição de dados começa em 202, quando os sensores começam a medir parâmetros em um ou mais níveis do furo de poço revestido. Em um aspecto, um nível pode corresponder a uma profundidade dentro do furo de poço revestido. Um nível pode ser selecionado uma vez que BHA tenha se deslocado uma distância selecionada de um nível de aquisição anterior, isto é, 15,24 cm (½ pé). Alternativamente, um nível pode ser selecionado após um intervalo de tempo selecionado, isto é, 30 segundos, entre os níveis de aquisição. Antes da aquisição de dados, cada slot de memória de armazenamento temporário A é inicializado para valores nulos. Em 204, o armazenamento temporário A recebe uma primeira medição de dados e armazena os primeiros dados no primeiro slot de memória. Os valores nulos são desviados de seus slots de memória correntes nos slots de memória mais altos seguintes. O valor nulo no último slot (n°) é movido, portan

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13/21 to, para fora do armazenamento temporário. Em 206, o armazenamento temporário A adquire uma segunda medição de dados. A segunda medição de dados é armazenada no primeiro slot de memória, e os dados do primeiro slot de memória são desviados para o segundo slot de memória. Todos os dados do segundo slot de memória e mais altos são movidos de seu eixo de manivela corrente para o slot de memória mais alto seguinte. O valor nulo no último slot de memória, portanto, é movido para fora do armazenamento temporário. Em 208, todo o armazenamento temporário A é cheio com dados. Novos dados são introduzidos no primeiro slot de memória e todos os dados de medição são movidos de seus slots de memória correntes para o slot de memória mais alto seguinte, com os dados no último slot de memória sendo removidos do armazenamento temporário. Desse modo, os novos dados estão localizados em uma extremidade do armazenamento temporário e os dados mais antigos estão localizados na outra extremidade. Em um aspecto, os dados podem peneirados antes de serem colocados no armazenamento temporário A 200, a fim de assegurar que os dados armazenados temporariamente estão dentro de uma faixa de validade normal. Dados fora da faixa de validade podem, assim, ser excluídos de cálculos subsequentes. Os dados armazenados no armazenamento temporário A são usados para criar uma distribuição, como descrito com relação à figura 3.

[0027] A figura 3 ilustra um armazenamento temporário A e um armazenamento temporário de distribuição B e a relação entre dados em cada armazenamento temporário. O armazenamento temporário de dados B 300 armazena uma distribuição 312, em que os dados do armazenamento temporário A são comprimidos no armazenamento temporário B na forma de uma distribuição. Em uma modalidade exemplificativa, a distribuição 312 do armazenamento temporário B pode ser um histograma, com cada slot de memória do armazenamen

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14/21 to temporário B representando um valor correspondente a um valor possível dos dados no armazenamento temporário A. Para a testagem de raios gama, um histograma exemplificativo pode compreender 250 elementos com cada elemento representando valores em incrementos de 1 gAPI (unidades do American Petroleum Institute). Por exemplo, o slot de memória 125 do armazenamento temporário B pode conter uma contagem do número de dados adquiridos no armazenamento temporário A, que mede 125 +/- 0,5 gAPI. Os slots de memória do armazenamento temporário 300 são inicializados, tipicamente, para valores nulos em cada nível de aquisição e, então, cheios novamente com os últimos dados do armazenamento temporário A 200. Em cada aquisição, o armazenamento temporário de memória A obtém um novo ponto de dados e descarta um ponto de dados antigo. Portanto, as distribuições formadas no armazenamento temporário de memória B em cada nível de aquisição correspondem a um conjunto diferente de dados do armazenamento temporário de memória A. Uma sequência de distribuições exemplificativas obtidas em diferentes níveis pode ser vista nas distribuições 312a, 312b, 312c, ..., 312n da figura 4.

[0028] A figura 4 mostra um armazenamento temporário de dados cumulativos exemplificativo C 400 para recebimento de distribuições do armazenamento temporário B. O armazenamento temporário C acumula a distribuição 312a dos dados no nível de aquisição selecionado e também das distribuições (312b, 312c,..., 312n), obtidas em níveis de aquisição anteriores para formar uma distribuição cumulativa 406. A distribuição de armazenamento temporário C, portanto, é uma distribuição cumulativa das distribuições do armazenamento temporário B.

[0029] Como um resultado, as dimensões do armazenamento temporário C400 são similares às dimensões de armazenamento temporário B 300. Para BHA se deslocando para baixo de um furo de poço

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15/21 revestido, os níveis de aquisição anteriores são furo acima do nível selecionado. No início da operação de perfuração 402, os s/ots de memória do armazenamento temporário C são inicializados para conter valores nulos. Em cada nível novo 404, o armazenamento temporário C recebe dados de propagação. Os dados de propagação podem ser dados que são obtidos da perfuração furo acima ou de poços desviados. Dados de propagação são adicionados ao armazenamento temporário C em cada nível antes da aquisição de dados do nível selecionado. Em um aspecto, o primeiro conjunto de dados de propagação representa uma primeira estimativa de valores de aquisição baixos 410 e altos 411. Uma vez que a propagação esteja completa em um dado nível de aquisição, apenas distribuições de dados adquiridos do armazenamento temporário B são adicionados ao armazenamento temporário C. Inicialmente, os dados de propagação dominam a população do armazenamento temporário C, mas, à medida que os dados são adquiridos, as distribuições do armazenamento temporário B, representando os dados adquiridos, rapidamente, dominam a distribuição cumulativa.

[0030] A figura 5 mostra um fluxograma 500 de um método exemplificativo para a estimativa do volume aparente de folhelho em um aspecto da presente descrição. Na caixa 502, dados de propagação são obtidos. Os dados de propagação podem ser obtidos, por exemplo, da perfuração furo acima anterior do mesmo poço ou de poços desviados. Os dados de propagação proporcionam um conjunto representativo de valores das formações de areia limpa e das formações de folhelho limpo. Como um exemplo, uma areia limpa média pode exibir um valor medido de cerca de 20 unidades de gAPI e um folhelho médio pode exibir um valor medido de cerca de 120 unidades de gAPI para uma medição de raios gama que foi calibrada adequadamente e corrigida para o ambiente. O método da presente descrição tem uma baixa sen

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16/21 sitividade aos valores de propagação iniciais. Desse modo, os valores de propagação apenas precisam ser exatos para dentro de 20% a 25% do valor esperado.

[0031] Na caixa 504, as medições de dados relacionadas com a presença de folhelhos obtidas em um nível de aquisição selecionado no furo de poço revestido. Esses dados são armazenados no armazenamento temporário A, usando um método discutido com relação à figura 2. Na caixa 506, dados do armazenamento temporário A são armazenados ou comprimidos no armazenamento temporário B na forma de uma distribuição. Na Caixa 510, a distribuição do armazenamento temporário B é adicionada no armazenamento temporário C em uma segunda distribuição (cumulativa). A distribuição cumulativa criada na Caixa 510 é uma acumulação da distribuição criada usando os métodos das Caixas 504 e 506 no nível selecionado e um ou mais distribuições criadas usando os métodos das Caixas 504 e 506 em níveis de aquisição anteriores dentro do furo de poço revestido.

[0032] Na Caixa 508, um valor mínimo representativo, Min B, e um valor máximo representativo, Max B, da primeira distribuição do armazenamento temporário B no nível selecionado são estimados. Min B é estimado por consulta de dados que ficam dentro de uma faixa de valores baixos da distribuição do armazenamento temporário B. Max B é estimado por consulta de dados que ficam dentro de uma faixa de valores altos da distribuição do armazenamento temporário B. Tipicamente, há mais variação em dados na faixa de valores altos do que a para dados na faixa de valores baixos. Os dados na faixa de valores altos, tipicamente, representam folhelho e em um aspecto podem ser ponderados com base nos valores crescentes. Uma consulta da faixa de valores altos pode usar 5% - 10% superiores dos dados na faixa de valores altos. Areias, por outro lado, tendem a ser representadas apenas um pouco nos dados e seus valores são, tipicamente, o mínimo da

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17/21 faixa de valores baixos dos valores. Esses podem ser ponderados, estatisticamente, de modo que os valores mais baixos tenham mais influência. Uma consulta faixa de valores baixos pode usar, tipicamente, os 1% - 2% mais baixos dos dados na faixa de valores baixos.

[0033] Na Caixa 512, um valor mínimo representativo, Min C, e um valor máximo representativo, Max C, da distribuição cumulativa do armazenamento temporário C são obtidos, usando o processo esboçado para a Caixa 510. Na Caixa 514, valores médios são obtidos d da faixa de valores baixos (MinA C) e a faixa de valores altos (MaxA C) da distribuição cumulativa do armazenamento temporário C. A faixa de valores baixos, em geral, representa medições responsivas à presença de areia. A faixa de valores altos, em geral, representa medições responsivas à presença de folhelho.

[0034] Na Caixa 516, uma estimativa de uma resposta de folhelho limpo e uma estimativa de uma resposta de areia limpa são obtidas no nível selecionado. Uma vez que Min B, Max B, Min C e Max C são obtidos, eles podem ser redimensionados por conta da variação normal na formação. Mesmo as areais mais limpas, tipicamente, contêm uma quantidade relativamente pequena de folhelho (isto é, 5% - 20% de folhelhos). Enquanto isso, folhelhos aparentes normalmente têm uma composição de folhelhos em torno de 95% a 100% por teor de folhelho aparente. Fatores de escalonamento adequados são adotados para encaixe com a geologia. A resposta da areia limpa é obtida do Min B, Min C e MinA C, usando a seguinte equação:

Clean sand response = Min{MinB,Average{MinC,Min_AC)) Eq. (1) [0035] A resposta de folhelho limpo é obtida de Max B, Max C e

MaxA C, usando a seguinte equação:

Clean shale response = Max{MaxB,Average{MaxC,Max_AC)) Eq. (2) [0036] Na Caixa 518, uma escala é derivada usando a resposta da areia limpa obtida e a resposta de folhelho limpo. A escala pode ser

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18/21 usada para determinar um volume aparente de folhelho no nível de aquisição selecionado. Em um aspecto, a escala é uma escala linear, baseada na resposta da areia limpa e na resposta de folhelho limpo, obtidas na Caixa 516. Uma escala linear exemplificativa pode ser vista, por exemplo, nas linhas 661, 663, 665, 667, 669 da figura 6C, que indicam níveis de composição de areia - folhelho derivada usando o método da presente descrição. Em outro aspecto, uma escala não linear pode ser empregada com base no ambiente geológico. Na Caixa 520, o volume aparente de folhelho pode ser estimado usando a escala linear.

[0037] Em um exemplo ilustrativo de identificação de folhelho, a figura 6A mostra um gráfico cruzado de dados da densidade (ordenada) e da porosidade de nêutrons (abscissa) dos raios gama de vários intervalos de interesse. Linhas indicando a arenito 601, calcário 603 e dolomita 605 são mostrados nas figuras. Folhelhos, em geral, são indicados em 607.

[0038] A figura 6B mostra um gráfico-cruzado similar ao da figura

6A, com os valores dos raios gama sobrepostos. O ponto 621 pode ser selecionado como caracterizando um folhelho puro na formação. Esse ponto, então, é usado em um gráfico, tal como aquele mostrado na figura 6C para caracterizar uma amostra medida, tal como a amostra 651. Na figura 6C, o ponto 621 denota um folhelho puro, o ponto 623 denota quartzo ou sílica pura, enquanto o ponto 625 denota 100% de fluido. As linhas 661, 663, 665, 667 e 669 correspondem a 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da composição de folhelho, respectivamente.

[0039] As linhas 671, 673, 675, 677, 679 e 681 correspondem às percentagens de porosidade total de 0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%, respectivamente. As linhas 691, 693, 695 e 697 correspondem às percentagens de porosidade efetivas de 80%, 60%, 40% e 20% respectivamente. Desse modo, o ponto 651 é estimado ser uma mistu

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19/21 ra de 70% de areia, 30% de folhelho, usando o método aqui discutido. Adicionalmente, o ponto 651 tem uma porosidade total de 41% e uma porosidade efetiva de 27%. As distribuições referidas acima podem ser baseadas em compartimentos identificados nesta seção.

[0040] Dada a resposta de folhelho aparente e os dados disponíveis, uma abordagem determinística pode ser empregada para obter uma primeira estimativa do volume aparente do folhelho na formação. Nesse caso, estimativas foram feitas a partir dos raios gama, e gráficos cruzados de densidade - nêutrons e gráficos cruzados de nêutron acústico, que foram, então, combinados em um processo ponderado do usuário, com mais importância sendo colocada sobre o Raio Gama para a estimativa de folhelho aparente resultante (figura 7). Aqui mostrados estão o índice de folhelho 701, o raio gama 703, a densidade 705, a porosidade de nêutrons 707 e a lentidão da onda de compressão 709.

[0041] Uma vez que o volume aparente de folhelho é estimado em um nível selecionado, BHA pode ser movido para um novo nível. No novo nível, o armazenamento temporário B é reinicializado para valores nulos e dados de propagação são introduzidos no armazenamento temporário C. Os cálculos podem continuar através de todo o ciclo de aquisição para produzir uma estimativa continuamente atualizada para o volume aparente de folhelho. Uma estimativa alternativa do volume aparente de folhelho também pode ser calculada usando os valores de propagação originais para obter uma estimativa de controle utilizável para monitoração do processo.

[0042] Em um aspecto, a presente descrição proporciona um método de estimativa de um volume aparente de folhelho de uma formação. As medições são obtidas em uma pluralidade de profundidades em um furo de poço revestido que penetra na formação de terra e uma primeira distribuição é produzida das medições obtidas. Uma medição

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20/21 é obtida em uma profundidade selecionada no furo de poço revestido e uma segunda distribuição é produzida usando a medição na profundidade selecionada e as medições obtidas na pluralidade de profundidades. Uma distribuição cumulativa é produzida que é a acumulação da primeira distribuição e da segunda distribuição. O volume aparente de folhelho é estimado na profundidade selecionada através da comparação da distribuição cumulativa e da segunda distribuição. Uma resposta de folhelho limpo é estimada usando valores de uma faixa de valores máximo da segunda distribuição e da distribuição cumulativa. Uma resposta da areia limpa é estimada usando valores de uma faixa de valores mínimos da segunda distribuição e a distribuição cumulativa. O volume aparente de folhelho pode ser estimado usando uma escala linear derivada da resposta de folhelho limpo e da resposta da areia limpa. A resposta de folhelho limpo é o máximo de: (a) um valor máximo da segunda distribuição; e (b) uma média de (i) um valor máximo da distribuição cumulativa; e (ii) um valor médio de uma faixa máxima de valores da distribuição cumulativa. A resposta da areia limpa é o mínimo de: (a) um valor mínimo da segunda distribuição; e (b) uma média de (i) um valor mínimo da distribuição cumulativa; e (ii) um valor médio de uma faixa mínima de valores da distribuição cumulativa. A distribuição cumulativa é propagada em cada nível selecionado usando um dentre: i) dados anteriores de perfuração furo acima; e (ii) dados de um poço de desvio. A segunda distribuição é inicializada para valores nulos em cada nível selecionado. Em um aspecto o volume aparente de folhelho é estimado furo abaixo. Um nível de aquisição pode ser definido usando um de: (i) um intervalo de profundidade; (ii) um intervalo de tempo.

[0043] Embora os métodos aqui sejam descritos com relação às medições da radiação natural de raios gama de uma formação, o método pode ser aplicado com modificação menor a outras medições de

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21/21 outro sensor e arranjos de sensores relacionados com os parâmetros da formação.

[0044] Embora a descrição precedente seja dirigida às modalidades especificas da descrição, várias modificações serão evidentes para aqueles habilitados na técnica. É pretendido que todas essas variações dentro do escopo e do espírito das reivindicações anexas sejam envolvidas pela descrição precedente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para perfuração de uma formação de terra, caracterizado pelo fato de que compreende:

transportar um sensor em uma coluna de perfuração em um furo de poço que penetra na formação de terra;

usar o sensor para medir um parâmetro de medição a partir da formação de terra em uma pluralidade de profundidades no furo de poço, em que o parâmetro de formação é indicativo de um volume de folhelho aparente;

usar um processador de fundo de poço para:

produzir uma pluralidade de distribuições do parâmetro de formação, em que uma distribuição selecionada da pluralidade de distribuições corresponde a uma profundidade selecionada e inclui medidas de parâmetro de formação obtidas na profundidade selecionada;

produzir uma distribuição cumulativa do parâmetro de formação a partir da pluralidade de distribuições;

estimar uma resposta de folhelho limpo usando valores máximos da distribuição para uma profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

estimar uma resposta de areia limpa usando valores mínimos da distribuição para a profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

criar uma escala relativa ao volume de folhelho aparente a partir da resposta de folhelho limpo e da resposta de areia limpa;

comparar um valor do parâmetro de formação amostrado a partir da profundidade selecionada da formação para a escala criada para estimar o volume de folhelho aparente da formação na profundidade selecionada; e alterar uma direção de coluna de perfuração para perfurar o furo de poço na formação ao longo de um perfil selecionada indicado

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2/6 pelo volume de folhelho aparente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a escala é uma escala linear.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resposta de folhelho limpo é o máximo de:

a) um valor máximo de uma da pluralidade de distribuições; e

b) uma média de (i) um valor máximo da distribuição cumulativa, e (ii) um valor médio de uma faixa de valores altos da distribuição cumulativa.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resposta de areia limpa é o mínimo de:

a) um valor mínimo de uma da pluralidade de distribuições, e

b) uma média de (i) um valor mínimo da distribuição cumulativa; e (ii) um valor médio de uma faixa de valores baixos da distribuição cumulativa.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a propagação da distribuição cumulativa na profundidade selecionada.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a distribuição cumulativa é propagada usando um dentre: (i) dados anteriores de perfuração furo acima; e (ii) dados de um poço de desvio.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a inicialização de um armazenamento temporário de distribuição para valores nulos antes de se obter uma distribuição em uma profundidade do furo de poço.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a estimação do volume de folhelho

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3/6 aparente usando um processador de fundo de poço.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a profundidade selecionada é selecionada de acordo com um dentre: i) um intervalo de profundidade; e (ii) um intervalo de tempo.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador de fundo de poço processa o volume de folhelho aparente de acordo com um modelo para controlar um aspecto da perfuração.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende o controle de um dispositivo de aplicação de força da coluna de perfuração para alterar a direção de perfuração da coluna de perfuração.
12. Aparelho para perfuração de uma formação de terra, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma coluna de perfuração para perfuração de um furo de poço que penetra na formação de terra;

um sensor (162) configurado para obter medições de um parâmetro de formação a partir da formação de terra em uma pluralidade de profundidades, em que o parâmetro de formação é indicativo de um volume de folhelho aparente; e um processador (140a) de fundo de poço configurado para:

produzir uma pluralidade de distribuições do parâmetro de formação, em que uma distribuição selecionada da pluralidade de distribuições corresponde a uma profundidade selecionada e inclui as medições de parâmetro de formação obtidas na profundidade selecionada;

produzir uma distribuição cumulativa que é cumulativa a partir da pluralidade de distribuições;

estimar uma resposta de folhelho limpo usando valores má

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4/6 ximos da distribuição para uma profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

estimar uma resposta de areia limpa usando valores mínimos a partir da distribuição da profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

criar uma escala relacionada ao volume de folhelho aparente a partir da resposta de folhelho limpo e da resposta de areia limpa;

estimar o volume de folhelho aparente na profundidade selecionada pela comparação de um valor do parâmetro de formação amostrado a partir da formação na profundidade selecionada para a escala criada; e alterar uma direção da coluna de perfuração para perfurar o furo de poço na formação ao longo de um perfil selecionada indicado pelo volume de folhelho aparente.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a escala é uma escala linear.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a resposta de folhelho limpo é o máximo de:

a) um valor máximo de uma da pluralidade de distribuições; e

b) uma média de (i) um valor máximo da distribuição cumulativa; e (ii) um valor médio de uma faixa de valores altos da distribuição cumulativa.
15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a resposta de areia limpa é o mínimo de:

a) um valor mínimo de uma da pluralidade de distribuições; e

b) uma média de (i) um valor mínimo da distribuição cumulativa; e (ii) um valor médio de uma faixa de valores baixos da distribuição cumulativa.

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5/6
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador (140a) é configurado para propagar a distribuição cumulativa em cada profundidade selecionada.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o processador (140a) é configurado para propagar a distribuição cumulativa, usando um dentre: i) dados anteriores de perfuração furo acima; e (ii) dados de um poço de desvio.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador (140a) é configurado para inicializar um armazenamento temporário de distribuição para valores nulos antes da obtenção de uma distribuição em uma na profundidade do furo de poço.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador (140a) é configurado para estivar o volume de folhelho aparente em uma localização de fundo de poço.
20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a profundidade selecionada é selecionada usando um dentre: i) um intervalo de profundidade; e ii) um intervalo de tempo.
21. Meio legível por computador não transitório, caracterizado pelo fato de que possui instruções armazenados no mesmo para fazer com que um processador de computador execute um método para perfuração de uma formação de terra, o método compreendendo:

obter medições de um parâmetro de formação indicativo de um volume de folhelho aparente em uma pluralidade de profundidades em um furo de poço que penetra a formação de terra usando um sensor transportado na coluna de perfuração; e produzir uma pluralidade de distribuições dos parâmetros de formação, em que a distribuição selecionada da pluralidade de distribuições corresponde a uma profundidade selecionada e inclui as

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6/6 medições do parâmetro de formação obtidas na profundidade selecionada;

produzir uma distribuição cumulativa que é cumulativa da pluralidade de distribuições;

estimar uma resposta de folhelho limpo usando valores máximos de uma distribuição de uma profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

estimar uma resposta de areia limpa usando valores mínimos da distribuição da profundidade selecionada e da distribuição cumulativa;

criar uma escala relacionada ao volume de folhelho aparente a partir da resposta de folhelho limpo e da resposta de areia limpa;

comparar um valor do parâmetro de formação amostrado a partir da formação na profundidade selecionada para a escala criada para estimar o volume de folhelho aparente da formação na profundidade selecionada; e alterar uma direção da coluna de perfuração para perfurar o furo de poço na formação ao longo de um perfil selecionada indicado pelo volume de folhelho aparente.
22. Meio legível em computador não transitório, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um dentre: (i) uma ROM, (ii) uma EPROM, (iii) uma EAROM, (iv) uma memória flash e (v) um disco óptico.