DE112013007276T5

DE112013007276T5 - Computerprogramm zur Kalibrierung des Aufzeichnens des Widerstands eines Bohrlochs

Info

Publication number: DE112013007276T5
Application number: DE112013007276.9T
Authority: DE
Inventors: Burkay Donderici
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2016-04-14
Also published as: AU2013394917A1; WO2015012870A1; MY176906A; MX2015017236A; MX361244B; GB201521664D0; NO344352B1; RU2015153196A; GB2531443A; CA2915086A1; NO20151778A1; CN105359004B; US20190369289A1; US20150241596A1; RU2641628C2; CN105359004A; US10627541B2; AU2013394917B2; CA2915086C; US10444404B2

Abstract

Die In-situ-Kalibrierung eines Widerstandsformationsmesswerkzeugs wird unter Verwendung von verschiedenen Verfahren erzielt, in denen Tiefmesssignale anhand erfasster und simulierter Messsignale kalibriert werden.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Veröffentlichung betrifft allgemein Kalibrierungstechniken für Bohrlochvermessungswerkzeuge und insbesondere ein In-situ-Kalibrierungsverfahren für ein Widerstandsmesswerkzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Unter allen Vermessungswerkzeugen, die im Bohrloch verwendet werden, stellen Widerstandswerkzeuge die größte Detektionstiefe bereit. Aus diesem Grund wurden sie umfangreich für die Erkennung von Formationsschichtgrenzen in Anwendungen wie der Platzierung von Hängebänken und Bohrlöchern verwendet. Ferner werden derartige Vermessungswerkzeuge verwendet, um verschiedene andere Eigenschaften von Erdformationen, durch die das Bohrloch verläuft, und Daten hinsichtlich der Größe und Konfigurierung des Bohrlochs selbst zu erfassen. Das Sammeln von Informationen über Bedingungen im Bohrloch, üblicherweise als „Bohrlochvermessung” bezeichnet, kann anhand verschiedener Verfahren durchgeführt werden, einschließlich kabelgebundener Vermessung, „Logging-While-Drilling” („LWD”) und „Measuring-While-Drilling” („MWD”).
Die Detektionstiefe, die durch das Vermessungswerkzeug bereitgestellt wird, verhält sich direkt proportional zum Abstand zwischen dem Sender und dem Empfänger. Dadurch weisen die meisten der Tiefmesswerkzeuge einen sehr großen Abstand zwischen ihnen auf. Zum Beispiel können einige Tiefwiderstandsmesswerkzeuge bis zu 50–100 Fuß lang sein und mit Frequenzen unter 8 KHz arbeiten, um für die geometrisch zunehmende Abschwächung bei größeren Abständen zwischen Sender und Empfänger zu kompensieren. Die standardmäßigen, oberflächlicheren Werkzeuge weisen hingegen eine Reichweite von ungefähr 20 Fuß auf und sind für die Platzierung von Bohrlöchern in Speichern innerhalb von 10 Fuß von der oberen oder unteren Grenze des Speichergesteins optimiert.
Die erforderlichen Abstände zwischen den Sendern und Empfängern entlang der Tiefmesswerkzeuge führen zu Kalibrierungsproblemen, da die meisten herkömmlichen Kalibrierungsverfahren (zum Beispiel Aufhängung in der Luft, Testbehälter oder Ofen) einen bestimmten Abstand von in der Nähe befindlichen Objekten, die die Kalibrierungsmesssignale beeinträchtigen können, erfordern. Daher ist es unpraktisch, diese herkömmlichen Kalibrierungstechniken auf ein Tiefmessungswiderstandswerkzeug anzuwenden, da das empfindliche Volumen des Werkzeugs zu hoch ist und es demnach nicht möglich ist, Einrichtungen bereitzustellen, die groß genug sind, um die Werkzeuge vollständig aufzunehmen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf im Stand der Technik für eine praktische Technik, mit der ein Tiefmesswiderstandsvermessungswerkzeug kalibriert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein LWD-Vermessungswerkzeug, das eine In-situ-Kalibrierung von Formationsmesssignalen durchführt, die entlang einer Kohlenwasserstoffformation erfasst wurden, gemäß bestimmten darstellenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
1B zeigt ein kabelgebundenes Vermessungswerkzeug, das eine In-situ-Kalibrierung von Formationsmesssignalen durchführt, die entlang einer Kohlenwasserstoffformation erfasst wurden, gemäß bestimmten darstellenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, die in einem Vermessungswerkzeug ausgeführt ist, das erforderlich ist, um die Formationsmesssignale zu erfassen, gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3A ist ein Ablaufdiagramm, das ein In-situ-Kalibrierungsverfahren im Detail zeigt, gemäß bestimmten beispielhaften Methoden der vorliegenden Offenbarung;
3B–3D zeigen ein beispielhaftes Vermessungswerkzeug der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren Kalibrierungs- und/oder Anwendungszone(n) entlang eines Bohrlochs;
4 ist ein Ablaufdiagramm eines In-situ-Kalibrierungsverfahrens, wobei ein erfasstes Tiefmesssignal unter Verwendung eines modellierten Tiefmesssignals kalibriert wird, gemäß bestimmten beispielhaften Methodiken der vorliegenden Offenbarung;
5A ist ein Graph, der eine modellierte Protokollantwort zeigt, die aus Nachschlagetabellen erzeugt wurde, gemäß bestimmten beispielhaften Methoden der vorliegenden Offenbarung;
5B–5G sind Graphen, die die Kalibrierungsgenauigkeit des Verfahrens aus 4 zeigen, wobei die Kalibrierung in jeder Tiefe vorgenommen wird;
6A ist ein Ablaufdiagramm, das ein in situ Verfahren im Detail zeigt, wobei ein erfasstes Tiefmesssignal unter Verwendung eines modellierten Niederfrequenzmesssignals kalibriert wird, gemäß bestimmten beispielhaften Verfahren der vorliegenden Offenbarung;
6B zeigt ein beispielhaftes Vermessungswerkzeug, das in einer Kalibrierungszone positioniert ist, gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist ein Graph, der die Genauigkeit des Verfahrens aus 6A unter Verwendung von drei verschiedenen Referenzniederfrequenzmesssignalen zeigt.
BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen und verwandte Methodiken der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden so beschrieben, wie sie bei In-situ-Kalibrierungsmethodiken für die Verwendung mit Bohrlochwiderstandsmesswerkzeugen eingesetzt werden können. Im Interesse der Klarheit werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung oder Methodik in dieser Beschreibung beschrieben. Natürlich versteht es sich, dass bei der Entwicklung derartiger tatsächlicher Ausführungsformen zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele der Entwickler zu erfüllen, etwa die Einhaltung systembezogener und wirtschaftlicher Einschränkungen, die je nach Implementierung variieren. Darüber hinaus versteht es sich, dass derartige Entwicklungsbestrebungen zwar komplex und zeitaufwändig sein können, jedoch trotzdem für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung ein routinemäßiges Unterfangen darstellen. Weitere Aspekte und Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen und verwandten Methodiken der Offenbarung werden durch Lektüre der nachfolgenden Beschreibung und Betrachtung der Zeichnungen deutlich.
1A zeigt ein Widerstandsmesswerkzeug, das in einer LWD-Anwendung verwendet wird, das die In-situ-Kalibrierung von Messsignalen durchführt, die entlang einer Kohlenwasserstoffformation erfasst werden, gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen. Die hierin beschriebenen Methodiken können durch ein Systemsteuerungszentrum durchgeführt werden, das sich auf dem Vermessungswerkzeug befindet, oder können durch eine Verarbeitungseinheit an einem entfernten Standort, wie zum Beispiel der Oberfläche, durchgeführt werden. Nichtsdestotrotz basieren beispielhafte Ausführungsformen der In-situ-Kalibrierungsmethodiken auf zwei Formationsmesssignalen, wobei eins ein kalibriertes Messsignal ist und das andere ein nicht kalibriertes Messsignal ist. In einer ersten beispielhaften Methodik normalisieren die vorliegenden erfindungsgemäßen Methodiken das Tiefmesssignal durch Übersetzen eines oberflächlichen Referenzmesssignals in ein Tiefmesssignal mit sich selbst in ausgewählten Kalibrierungstiefen entlang des Bohrlochs. In einer zweiten beispielhaften Methodik wird ein Tiefniederfrequenzmesssignal verwendet, um das Tiefmesssignal zu kalibrieren. Anschließend wird das kalibrierte Tiefmesssignal in beiden Methodiken invertiert, um gewünschte petrophysikalische Eigenschaften des Bohrlochs und der umgebenden geologischen Formation (d. h. Formationsparameter) zu erzeugen, die sich auf elektrische oder geologische Eigenschaften der Formation beziehen, zum Beispiel Schichtwiderstände, Abstände oder Richtung zu Schichtgrenzen, 2D-Form von arbiträren Schichtgrenzen oder 3D-Verteilung von Formationswiderständen. Dementsprechend können Bohrlocharbeiten, die basierend auf Formationsparametern durchgeführt werden, wie zum Beispiel Bohren, Bohrlochplatzierung, Arbeiten an Schachthängebänken oder Geosteering-Arbeiten, durchgeführt werden.
1A zeigt eine Bohrplattform 2, die mit einem Bohrturm 4 ausgestattet ist, der einen Kran 6 zum Anheben und Absenken eines Bohrstrangs 8 stützt. Am Kran 6 hängt ein Kraftdrehkopf 10, der geeignet ist, um den Bohrstrang 8 zu rotieren und ihn durch die Bohrlochmündung 12 abzusenken. Am unteren Ende des Bohrstrangs 8 ist ein Bohrmeißel 14 befestigt. Während sich der Bohrmeißel 14 dreht, erzeugt er ein Bohrloch 16, das durch verschiedene Schichten einer Formationen 18 verläuft. Eine Pumpe 20 zirkuliert Bohrfluid durch ein Speiserohr 22 zum Kraftdrehkopf 10, durch das Innere des Rohrstrangs 8 nach unten, durch Öffnungen im Bohrmeißel 14, durch den Ring um den Bohrstrang 8 zurück zur Oberfläche und in eine Auffanggrube 24. Das Bohrfluid transportiert Bohrklein aus dem Bohrloch in die Grube 24 und hilft dabei, das Bohrloch 16 intakt zu halten. Verschiedene Materialien können als Bohrfluid verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, leitfähiger Schlamm auf Salzwasserbasis.
Ein Vermessungswerkzeug 26 ist in der Nähe des Meißels 14 in die Bohrlochsohlenbaugruppe integriert. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Vermessungswerkzeug 26 ein LWD-Werkzeug; in anderen beispielhaften Ausführungsformen kann das Vermessungswerkzeug 26 jedoch in einer kabelgebundenen oder Rohrtransportvermessungsanwendung verwendet werden. Das Vermessungswerkzeug 26 kann zum Beispiel ein ultratief messendes Widerstandswerkzeug sein. Alternativ können auch nicht ultratiefe Widerstandsmesswerkzeuge im selben Bohrstrang zusammen mit dem Tiefvermessungswerkzeug verwendet werden. Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung werden erkennen, dass verschiedene Widerstandsmesswerkzeuge in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Ferner kann das Vermessungswerkzeug 26 in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen angepasst sein, um Vermessungsvorgänge sowohl in offenen als auch geschlossenen Bohrlochumgebungen durchzuführen. Ferner können die im Kalibrierungsprozess verwendeten Messsignale in bestimmten Ausführungsformen von verschiedenen Bohrlöchern ausgehen, vorzugsweise in derselben Erdregion, in der eine starke Beziehung zwischen den Bohrlöchern besteht.
Weiterhin Bezug nehmend auf 1A, wenn der Bohrmeißel 14 das Bohrloch 16 durch die Formationen 18 erweitert, sammelt das Vermessungswerkzeug 26 Messsignale, die sich auf verschiedene Formationseigenschaften sowie die Werkzeugausrichtung und verschiedene andere Bohrbedingungen beziehen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Vermessungswerkzeug 26 die Form eines Bohrkragens haben, d. h. ein dickwandiges Rohr, das Gewicht und Stabilität bereitstellt, um den Bohrvorgang zu unterstützen. Wie hierin beschrieben, beinhaltet das Vermessungswerkzeug 26 jedoch ein Induktions- oder Ausbreitungswiderstandswerkzeug, um die Geologie und Widerstandsfähigkeit von Formationen zu erkennen. Ein Telemetrieansatzstück 28 kann enthalten sein, um Bilder und Messdaten/-signale an einen Oberflächenempfänger 30 zu übertragen und Befehle von der Oberfläche zu empfangen. In einigen Ausführungsformen kommuniziert das Telemetrieansatzstück 28 nicht mit der Oberfläche, sondern speichert Vermessungsdaten stattdessen zum späteren Abrufen an der Oberfläche, wenn die Vermessungsbaugruppe entfernt wird.
Weiterhin Bezug nehmend auf 1A beinhaltet das Vermessungswerkzeug 26 ein Systemsteuerungszentrum (SCC) mit erforderlichen Verarbeitungs-/Speicher-/Kommunikationsschaltungen, das mit einem oder mehreren Sensoren (nicht dargestellt) in Kommunikationsverbindung steht, die verwendet werden, um Formationsmesssignale zu erfassen, die Formationsparameter widerspiegeln. In bestimmten Ausführungsformen kalibriert das Systemsteuerungszentrum die Messsignale sobald die Messsignale erfasst wurden und kommuniziert die Daten über das Telemetrieansatzstück 28 zurück an die Oberfläche und/oder zu anderen Baugruppenkomponenten. In einer alternativen Ausführungsform kann sich das Systemsteuerungszentrum an einem Standort entfernt vom Vermessungswerkzeug 26 befinden, wie der Oberfläche oder in einem anderen Bohrloch, und führt die Verarbeitung dementsprechend durch. Diese und andere Variationen in der vorliegenden Offenbarung liegen für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand.
Die Vermessungssensoren, die entlang des Vermessungswerkzeugs 26 verwendet werden, sind Widerstandssensoren, wie zum Beispiel magnetische oder elektrische Sensoren, und können in Echtzeit kommunizieren. Beispielhafte magnetische Sensoren können Spulenwindungen und Solenoid-Windungen beinhalten, die Induktionsphänomene verwenden, um die Leitfähigkeit der Erdformationen zu erkennen. Beispielhafte elektrische Sensoren können Elektroden, lineare Drahtantennen oder ringförmige Antennen beinhalten, die das Ohm'sche Gesetz verwenden, um die Messung vorzunehmen. Zudem können die Sensoren Umsetzungen von Dipolen mit einer Azimutmomentrichtung und Richtwirkung sein, wie geneigte Spulenantennen. Zudem können die Vermessungssensoren angepasst sein, um Vermessungsvorgänge in Richtungen ins Bohrloch oder aus dem Bohrloch hinaus durchzuführen. Das Telemetrieansatzstück 28 kommuniziert mit einem entfernten Standort (zum Beispiel der Oberfläche) zum Beispiel unter Verwendung von akustischen, Druckimpuls- oder elektromagnetischen Methodiken, wie für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung ersichtlich ist.
Wie oben beschrieben, ist das Vermessungswerkzeug 26 in diesem Beispiel ein Tiefmessungsinduktions- oder Ausbreitungswiderstandswerkzeug. Wie für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung verständlich ist, beinhalten derartige Werkzeuge üblicherweise eine oder mehrere Sender- und Empfängerspule(n), die axial getrennt entlang des Bohrlochs 16 angeordnet sind. Die Senderspulen erzeugen Verschiebungswechselströme in der Formation 18, die eine Funktion der Leitfähigkeit sind. Die Wechselströme erzeugen Spannung an der einen oder den mehreren Empfängerspule(n). Zusätzlich zum Pfad durch die Formation 18, besteht außerdem ein direkter Pfad von der/den Senderspule(n) zu den Empfängerspule(n). Im Fall von Induktionswerkzeugen kann ein Signal von einem derartigen Pfad durch die Verwendung einer entgegengesetzt gewickelten und axial versetzten Kompensationsspule eliminiert werden. Im Fall von Ausbreitungswerkzeugen können die Phase und Amplitude der komplexwertigen Spannung in bestimmten Betriebsfrequenzen gemessen werden. Im Fall von derartigen Werkzeugen ist es außerdem möglich, Phasendifferenz und Amplitudenverhältnis zwischen den komplexwertigen Spannungen an zwei axial beabstandeten Empfängern zu messen. Ferner können Pulsanregungs- und Zeitbereichsmesssignale anstelle von Frequenzbereichsmesssignalen verwendet werden. Derartige Messsignale können durch Verwendung einer Fouriertransformation in Frequenzmessungen umgewandelt werden. Die nachstehend beschriebenen Kalibrierungsverfahren sind auf all diese Signale anwendbar und die vorgestellten Beispiele sind nicht als einschränkend auszulegen. Allgemein kann unter Verwendung eines größeren Abstands zwischen Sender und Empfänger eine tiefere Detektionstiefe erzielt werden, aber die vertikale Auflösung der Messsignale kann darunter leiden. Dementsprechend kann das Vermessungswerkzeug 26 mehrere Sätze an Sendern oder Empfängern an verschiedenen Positionen entlang des Bohrlochs 16 einsetzen, um mehrere Detektionstiefen ohne maßgeblichen Verlust der vertikalen Auflösung bereitzustellen.
1B zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, in der ein kabelgebundenes Vermessungswerkzeug eine In-situ-Kalibrierung von Formationsmesssignalen durchführt. Der Bohrstrang 8 kann zu verschiedenen Zeitpunkten während des Bohrvorgangs aus dem Bohrloch entfernt werden, wie in 1B dargestellt. Sobald der Bohrstrang 8 entfernt wurde, können Vermessungsvorgänge unter Verwendung einer kabelgebundenen Vermessungssonde 34 durchgeführt werden, d. h. einer Sonde, die an einem Kabel 41 hängt, das Leiter für die Stromversorgung der Sonde und Telemetrie von der Sonde zur Oberfläche aufweist. Eine kabelgebundene Vermessungssonde 34 kann Dämpfungsglieder und/oder zentralisierende Federn aufweisen, um das Werkzeug in der Nähe der Achse des Bohrlochs zu halten, während das Werkzeug nach oben aus dem Bohrloch heraus gezogen wird. Die Vermessungssonde 34 kann eine Vielzahl von Sensoren beinhalten, einschließlich eines Multi-Array-Laterologwerkzeugs für die Messung des Formationswiderstands. Eine Protokolleinrichtung 43 sammelt Messungen von der Vermessungssonde 34 und beinhaltet ein Computersystem 45 für die Verarbeitung und Speicherung der durch die Sonde gesammelten Messungen.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung 200 gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die im Vermessungswerkzeug 26 (oder anderen hierin beschriebenen Vermessungswerkzeugen, zum Beispiel der Sonde 34) ausgeführt ist, die erforderlich ist, um die Formationsmesssignale zu erfassen. Das Vermessungswerkzeug 26 besteht aus einem oder mehreren Sender(n) T1...TN und Empfängern R1...RN und verknüpften Antennen, die in Nuten entlang des Vermessungswerkzeugs 26 platziert sind, das zum Beispiel magnetische Dipolausführungen umfassen kann, wie eine Spirale, geneigte Spirale, Solenoid usw. Während der Vermessungsvorgänge werden gepulste oder stationäre Signale an den übertragenden Antennen erzeugt, die mit der Formation und Schichtgrenzen in der nahen Umgebung des Vermessungswerkzeugs 26 interagiert, um elektrische Signale (d. h. Messsignale) zu erzeugen, die von den Empfängern aufgefangen werden. Unter Verwendung der Datenerfassungseinheit 27 sammelt und kalibriert das Systemsteuerungszentrum 25 dann die Formationsmesssignale anhand der hierin beschriebenen Methodiken. Anschließend zeichnet das Systemsteuerungszentrum 25 die Messsignaldaten im Puffer 29 auf, wendet Datenvorverarbeitung (unter Verwendung der Datenverarbeitungseinheit 30) an, um die Bandbreitenanforderung zu reduzieren, und kommuniziert die Daten dann unter Verwendung der Kommunikationseinheiten 32 (zum Beispiel des Telemetrieansatzstücks 28) an einen entfernten Standort (zum Beispiel die Oberfläche). Wie vorab beschrieben, können die nicht kalibrierten Formationsmesssignale jedoch an einen entfernten Standort übertragen werden, an dem die Kalibrierung durchgeführt wird. Die Kalibrierung der Formationsmesssignale kann aus der Ferne durchgeführt werden. In Ausführungsformen, in denen die Kalibrierung durch das Vermessungswerkzeug 26 durchgeführt wird, können Werkzeugreaktionszeiten jedoch verbessert werden und die Telemetriebandbreite zu anderen Werkzeugen entlang des Bohrlochsohlenstrangs kann erhöht werden.
Wenngleich nicht in 2 dargestellt, beinhaltet die Schaltung 200 wenigstens eine Verarbeitungseinheit, die im Systemsteuerungszentrum 25 ausgeführt ist, und einen nicht flüchtigen und computerlesbaren Speicher, die alle durch einen Systembus miteinander verbunden sind. Durch die Verarbeitungseinheit ausführbare Software-Anweisungen für die Implementierung der hierin beschriebenen beispielhaften Kalibrierungsmethodiken können in einem lokalen Speicher oder einem anderen computerlesbaren Medium gespeichert werden. Es versteht sich außerdem, dass die Kalibrierungssoftware-Anweisungen auch über kabelgebundene oder kabellose Verfahren von einer CD-ROM oder einem anderen geeigneten Speichermedium in den Speicher geladen werden können.
Ferner ist für Durchschnittsfachleute ersichtlich, dass verschiedene Aspekte der Offenbarung mit verschiedenen Computersystemkonfigurierungen umgesetzt werden können, einschließlich tragbaren Geräten, Multiprozessorsystemen, Mikroprozessorbasierten oder programmierbaren Verbraucherelektronikgeräten, Minicomputer, Mainframe-Computern und dergleichen. Jede beliebige Anzahl von Computersystemen und Computernetzwerken ist für die Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Die Offenbarung kann in verteilten Rechenumgebungen umgesetzt werden, in denen Aufgaben durch entfernte Verarbeitungsgeräte durchgeführt werden, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer verteilten Rechenumgebung können sich Programmmodule in sowohl lokalen als auch entfernten Computerspeichermedien befinden, einschließlich Speichergeräten. Die vorliegende Offenbarung kann demnach in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert sein.
Das Systemsteuerungszentrum 25 kann ferner mit einer Erdmodellierungsfähigkeit ausgestattet sein, um stratigrafische Untergrundbildgebung bereitzustellen und/oder zu übertragen, zum Beispiel geologische Auswertung, Erdölsystemmodellierung, geomechanische Analyse, stratigrafisches Rastern, Fazies, Netzzellvolumen und petrophysikalische Eigenschaftsmodellierung. Zudem können derartige Erdmodellierungsfähigkeiten Bohrlochverfolgungen, Perforationsintervalle sowie Querschnitte durch die Fazies und Porösitätsdaten modellieren. Beispielhafte Erdmodellierungsplattformen beinhalten zum Beispiel DecisionSpace^® sowie dessen PerfWizard^®-Funktionalität, die kommerziell durch Landmark Graphics Corporation in Houston, Texas, erhältlich sind. Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung werden jedoch erkennen, dass verschiedene andere Erdmodellierungsplattformen ebenfalls mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können.
3A ist ein Ablaufdiagramm, das ein Kalibrierungsverfahren 300 vor Ort im Detail zeigt, gemäß bestimmten beispielhaften Methoden der vorliegenden Offenbarung. Zur Veranschaulichung des Verfahrens 300 sind 3B–3D bereitgestellt, die vereinfachte Darstellungen des Vermessungswerkzeugs 26 (zum Beispiel LWD-Werkzeug) entlang eines Bohrlochs 16 eingesetzt zeigen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, zeigt 3B das Vermessungswerkzeug 26 entlang einer Kalibrierungszone 40, 3C zeigt das Vermessungswerkzeug 26 entlang einer Anwendungszone 42 und 3D zeigt das Vermessungswerkzeug 26 entlang einer darauf folgenden Zone 44. In diesem Beispiel umfasst das Vermessungswerkzeug 26 drei Antennen, nämlich den Sender T, den oberflächlichen Empfänger SR₁, um oberflächliche Messsignale zu empfangen, und einen Tiefempfänger DR₂, um Tiefmesssignale zu empfangen. In alternativen Ausführungsformen können jedoch mehr Antennen eingesetzt werden. Bevor das Vermessungswerkzeug 26 im Bohrloch eingesetzt wird, wird SR₁ kalibriert, sodass genaue oberflächliche Referenzmesssignale 31 im Bohrloch erfasst werden können, um bei der Kalibrierung nachfolgend erfasster Tiefmesssignale 33 zu helfen. Wenngleich eins von jedem Messsignal 31, 33 dargestellt ist, können mehrere Signale erfasst werden.
Wenngleich die Kalibrierungszone 40 über der Anwendungszone 42 und der darauf folgenden Zone 44 dargestellt ist, versteht es sich, dass das Vermessungswerkzeug 26 in bestimmten anderen beispielhaften Ausführungsformen durch Anheben oder Absenken entlang des Bohrlochs 16 eingesetzt werden kann. Wie hierin beschrieben, kann sich die Kalibrierungszone 40 demnach unter der oder horizontal angrenzend an die Anwendungszone 42 oder darauf folgende Zonen 44 usw. befinden.
Da durch SR₁ erfasste oberflächliche Referenzmesssignale kalibriert sind, ist jedes ein genaues und zuverlässiges Signal, in der Annahme, dass Bohrloch- und Invasionsauswirkungsauswirkungen angegangen wurden. Wie hierin beschrieben, bezieht sich ein „Referenzmesssignal” demnach auf ein echtes und genaues Messsignal, das durch das Vermessungswerkzeug 26 erfasst wurde, das oberflächlich und kalibriert sein kann. Eine derartige vorausgehende Kalibrierung des Vermessungswerkzeugs 26 kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, wie zum Beispiel unter Verwendung von Prüfstandkalibrierung mit einer Schlaufenantenne, Temperaturcharakterisierung durch Testerwärmung oder durch Verwendung eines kalibrierten Widerstandsmesssignals anhand eines Verhältnisses von Messsignalen, die von verschiedenen Sendern und/oder Empfängern entlang des Vermessungswerkzeugs 26 erfasst wurden (wie sie im INSITE ADR^TM-Widerstandswerkzeug von Halliburton oder dem LOGIQ ACRt^TM System verwendet werden).
Mit Bezugnahme auf 3A–3D wird das Vermessungswerkzeug 26 unter Block 302 im Bohrloch in eine erste Kalibrierungszone 40 entlang der Formation 18 positioniert, wenn ein Vermessungsvorgang durchgeführt werden soll. Die erste Kalibrierungszone 40 umfasst eine Reihe von Bohrlochtiefen D₁, D₂, D_N. Unter Block 304 erfasst das Systemsteuerungszentrum 25 unter Verwendung verschiedener Komponenten (Sensoren, Empfänger usw.) des Vermessungswerkzeugs 26 ein oder mehrere erste Messsignale der Formation 18 entlang von Tiefen der ersten Kalibrierungszone 40. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist das erste Messsignal in bestimmten Methodiken ein Tiefmesssignal 33, das (neben dem kalibrierten Referenzmesssignal 31) verwendet wird, um ein anderes Tiefmesssignal 33 zu kalibrieren. In anderen beispielhaften Ausführungsformen ist das erste Messsignal ein tiefes Niederfrequenzmesssignal, das verwendet wird, um ein anderes Tiefmesssignal 33 zu kalibrieren.
Unter Block 306 simuliert (oder modelliert) das Systemsteuerungszentrum 25 ein oder mehrere zweite Messsignale unter Verwendung der Parameter der Formation 18 entlang der ersten Kalibrierungszone 40. Derartige Parameter beinhalten zum Beispiel Schichtwiderstand, Schichtpositionen, Schichtgrenzformen, 3D-Widerstandsverteilung, Neigungswinkel, Schlagwinkel, Bohrlochradius, Bohrlochwiderstand, Exzentrizität oder Exzentrizitätsazimut. In bestimmten Ausführungsformen wird das zweite Messsignal aus einer simulierten Antwort des gleichen Sender-Empfänger-Paars erfasst, das verwendet wird, um das erste Messsignal zu erfassen.
Unter Block 308 berechnet das Systemsteuerungszentrum 25 einen oder mehrere Kalibrierungskoeffizienten basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten ersten Messsignal und dem simulierten zweiten Messsignal. Zu diesem Zweck verwendet das Systemsteuerungszentrum 25 eins der nachstehend beschriebenen beispielhaften Kalibrierungsmodelle, um die Kalibrierungskoeffizienten entlang der ersten Kalibrierungszone 40 zu berechnen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, können die Kalibrierungskoeffizienten entlang der ersten Kalibrierungszone 40 oder darauf folgenden Zonen verwendet werden, um verschiedene erfasste Messsignale zu kalibrieren.
Unter Block 310 erfasst das Systemsteuerungszentrum 25 dann unter Verwendung des Vermessungswerkzeug 26 ein oder mehrere dritte Messsignale der Formation 18 entlang der ersten Kalibrierungszone 40 anhand desselben Sender/Empfänger-Paars, das verwendet wurde, um das/die erste(n) Messsignal(e) und das/die simulierte(n) zweite(n) Messsignal(e) zu erfassen. Alternativ können die dritten Messsignale jedoch entlang der Anwendungszone 42 oder darauf folgenden Zonen 44 entlang des Bohrlochs 16 oder in einem ganz anderen Bohrloch erfasst werden. Nichtsdestotrotz kalibriert das Systemsteuerungszentrum 25 dann unter Block 312 die erfassten dritten Messsignale unter Verwendung der unter Block 308 berechneten Kalibrierungskoeffizienten. Die kalibrierten erfassten dritten Messsignale werden dann invertiert, um die gewünschten Formationsparameter zu erzeugen, die sich hauptsächlich auf elektrische oder geologische Eigenschaften der Formation 18, wie Schichtwiderstand, Abstände, Richtungen zu Schichten, beziehen. Beispielhafte verwendete Inversionstechniken beinhalten zum Beispiel Musterabgleich oder iterative Verfahren unter Verwendung von Nachschlagetabellen oder numerische Optimierung basierend auf Vorwärtsmodellierung, wie für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung ersichtlich ist. Beispielhafte Formationsparameter beinhalten zum Beispiel Schichtwiderstand, Schichtpositionen, Schichtgrenzformen, 3D-Widerstandsverteilung, Neigungswinkel, Schlagwinkel, Bohrlochradius, Bohrlochwiderstand, Exzentrizität oder Exzentrizitätsazimut.
Unter Block 314 gibt das Systemsteuerungszentrum 25 dann das/die kalibrierte(n) erfasste(n) dritte(n) Messsignal(e) aus. Hier kann die Ausgabe verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel die einfache Übertragung der Daten an einen entfernten Standort (zum Beispiel die Oberfläche) oder das Ausgeben der Daten in einem Bericht oder geologischen Modell. Dementsprechend werden die erfassten dritten Messsignale am Standort kalibriert (zum Beispiel während sich das Vermessungswerkzeug 26 im Bohrloch 16 befindet).
Anschließend können verschiedene Bohrlochvorgänge basierend auf den Formationsparametern durchgeführt werden. Zum Beispiel können Bohrentscheidungen, wie Schachtbänke, Geosteering, Bohrlochplatzierung oder Geostopping-Entscheidungen getroffen werden. Im Fall von Schachtbänken werden Speichergrenzen im Voraus erkannt, wenn sich die Bohrlochbaugruppe, die das Bohrloch bohrt, dem Speicher von oben nähert, wodurch es möglich ist, das Bohrloch ohne Überschwingen in den Speicher zu leiten. Im Fall von Schachtbankplatzierung kann das Bohrloch innerhalb des Speichers in der optimalen Position gehalten werden, vorzugsweise näher an der Oberseite des Speichers, um die Produktion zu maximieren. Im Fall von Geostopping kann der Bohrvorgang gestoppt werden, bevor in eine möglicherweise gefährliche Zone vorgedrungen wird.
Ferner werden die Kalibrierungskoeffizienten in bestimmten beispielhaften Methodiken in einem oberflächlichen Winkelbereich des Bohrlochs berechnet (zum Beispiel Neigung < 45 Grad) und die Kalibrierung wird dann auf dritte Messsignale angewendet, die von einem Steilwinkelbereich im Bohrloch erfasst werden (zum Beispiel > 45 Grad).
Das vorangehende Verfahren 300 verkörpert einen allgemeinen Überblick der beispielhaften Methodiken der vorliegenden Offenbarung. Nachstehend werden ausführlichere alternative Methodiken der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Wie darin beschrieben, können die erfassten und simulierten Messsignale eine Vielzahl von Formen annehmen. Zum Beispiel können die Referenz- oder simulierten Messsignale in einem anderen Bohrloch erfasst werden, das ähnliche Formationseigenschaften aufweisen kann oder nicht oder sich im selben Speicher befinden kann. Derartige Gemeinsamkeiten können jedoch die Genauigkeit der Kalibrierung verbessern, da die Kalibrierung unter ähnlichen Bedingungen ausgeführt wird. In anderen Beispielen können die erfassten ersten Messsignale, simulierten zweiten Messsignale und die erfassten dritten Messsignale alle Tiefmesssignale sein. Derartige Tiefmesssignale können zum Beispiel einen Radialbereich von 25 Fuß oder mehr aufweisen, während die oberflächlichen Signale einen kleineren Bereich aufweisen (zum Beispiel 10 Fuß oder weniger).
In einer weiteren alternativen Methodik kann das simulierte zweite Messsignal im Wesentlichen tiefeninvariant sein (d. h. die Veränderung des Signals im Verhältnis zur Tiefe ist klein genug, um für praktische Zwecke als konstant angesehen zu werden). In bestimmten Ausführungsformen können die oberflächlichen Referenzmesssignale von einem separaten Sender und/oder Empfänger entlang des Vermessungswerkzeugs 26 erfasst worden sein, verglichen mit dem Sender-Empfänger-Paar, das verwendet wurde, um die Tiefmesssignale zu erfassen. Alternativ können die oberflächlichen Referenzmesssignale von einem bestehenden Widerstandswerkzeug erfasst werden, das in die Bohrlochsohlenbaugruppe integriert ist, von der das Vermessungswerkzeug 26 einen Teil bildet. Diese und andere Veränderungen der vorliegenden Offenbarung liegen für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Kalibrierungsverfahrens 400 am Standort, wobei ein erfasstes Tiefmesssignal (d. h. das dritte Messsignal) unter Verwendung eines modellierten Tiefmesssignals (d. h. das zweite Messsignal) und eines Referenzmesssignals gemäß einer oder mehreren alternativen beispielhaften Methodiken der vorliegenden Offenbarung kalibriert wird. Mit Bezugnahme auf 3B–4 wird das Vermessungswerkzeug 26, wie vorangehend beschrieben, unter Block 402 zunächst im Bohrloch 16 in der ersten Kalibrierungszone 40 positioniert. Unter Block 404 erfasst das Systemsteuerungszentrum 25 ein oder mehrere kalibrierte Referenzmesssignale 31 entlang der Tiefe der ersten Kalibrierungszone 40.
Unter Block 406 berechnet das Systemsteuerungszentrum 25 ein Schichtwiderstandsprofil der Formation entlang der ersten Kalibrierungszone 40 unter Verwendung des erfassten Referenzmesssignals 31, das oberflächlich, kompensiert oder sowohl oberflächlich als auch kompensiert sein kann. Wie für Durchschnittsfachleute verständlich ist, bezieht sich „kompensiert” auf einen gewichteten Durchschnitt von zwei oder mehr Messsignalen in der logarithmischen Amplitude oder im Phasenbereich. Die kalibrierten Referenzmesssignale 31 werden nicht unbedingt vom selben Sender-Empfänger-Paar erfasst, das verwendet wurde, um die Tiefmesssignale 33 zu erfassen. In bestimmten Ausführungsformen wird das Widerstandsprofil aus der Interpretation des Referenzmesssignals anhand von Inversion berechnet, die auf verschiedene Methodiken angewendet werden kann (zum Beispiel eine Nachschlagetabelle, die Amplitudenverhältnisse oder Phasendifferenzen in Widerstände umwandelt, ein Werkzeugkoeffizienten, der Spannungen in Leitfähigkeiten umwandelt, oder die Verwendung eines numerischen Optimierungsalgorithmus, der Schichtwiderstände anhand von Referenzsignalen lösen kann). Derartige Inversionsverfahren liegen für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand.
Unter Block 408 wählt das Systemsteuerungszentrum 25 einen Satz an Kalibrierungstiefen CD₁, CD₂, CD_N entlang einer ersten Kalibrierungszone 40 aus. Die Auswahl der Kalibrierungstiefe ist wichtig, um die Genauigkeit der Kalibrierung für die Tiefmesssignale (d. h. die dritten Messsignale) zu optimieren. Die Tiefen können zum Beispiel in den oberen Abschnitten des Bohrlochs ausgewählt werden, vorzugsweise dort, wo verhältnismäßig kleine Variationen im Widerstandsprofil vorliegen. In diesem Beispiel kann verhältnismäßig klein als eine Variation kleiner als wenigstens 90% aller verfügbaren Messtiefen definiert sein. In anderen Umgebungen können Schwellenanzahlen allgemein zwischen 70% und 95% verwendet werden. Die bestimmte Anzahl wird ausgewählt, um die Kalibrierungsleistung zu optimieren und ist eine Funktion von Formationsvariabilität und Messrauschen. Ein alternativer Schwellenwert kann auf einer absoluten Rate des Veränderungswerts basieren, der basierend auf vergangenen Erfahrungen mit anderen Bohrlöchern oder Bohrlochabschnitten heuristisch ausgewählt und optimiert sein kann.
Mit anderen Worten können die Kalibrierungskoeffizienten in Tiefen berechnet werden, die ein Kriterium basierend auf einer Veränderungsrate in den erfassten Tiefmesssignalen als eine Funktion der Tiefe erfüllen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Kriterium eine Auswahl an Tiefen, die eine Veränderungsrate unter einem Grenzwert aufweisen, der klein genug ist, um den Kalibrierungsfehler zu minimieren, jedoch groß genug, um eine ausreichende Anzahl an Kalibrierungspunkten bereitzustellen, die notwendig ist, um die Berechnungen durchzuführen. Als ein Beispiel kann der Schwellenwert als 90%-Punkt des Säulendiagramms der Veränderungsrate in Bezug auf die Tiefe ausgewählt werden (d. h. die Veränderungsrate bei der 90% aller Veränderungsratenwerte größer und 10% aller Veränderungsraten kleiner sind). Andere Schwellenwertzahlen, typischerweise zwischen 75% und 95% könnten ebenfalls verwendet werden. Die bestimmte Anzahl wird ausgewählt, um die Kalibrierungsleistung zu optimieren und ist eine Funktion von Formationsvariabilität und Messrauschen. Ein alternativer Schwellenwert kann auf einer absoluten Rate des Veränderungswerts basieren. Dieser Wert kann basierend auf vergangenen Erfahrungen mit anderen Bohrlöchern oder Bohrlochabschnitten heuristisch ausgewählt und optimiert sein. Zudem ist das Ausmaß des Einbruchs im Referenzmesssignal ebenfalls kritisch, da Tiefen vorzugsweise in Formationen ausgewählt werden, in denen keine Einbrüche erwartet werden. Eine beispielhafte optimale Kalibrierungstiefenauswahlmethodik ist in einem nachstehenden Beispiel bereitgestellt.
Unter Block 410 erfasst das Systemsteuerungszentrum 25 unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs 26 ein oder mehrere Tiefmesssignale 33 (d. h. erste Messsignale) entlang der ersten Kalibrierungszone 40 der Formation 18. In bestimmten Ausführungsformen können sich die ausgewählten Tiefen, an denen die Tiefmesssignale 33 erfasst werden sollen, von den ausgewählten Kalibrierungstiefen CD₁, CD₂, CD_N unterscheiden. In derartigen Ausführungsformen kann eine Interpolation oder Extrapolation der Tiefmesssignale 33 durchgeführt werden, um die entsprechenden Signale in den Tiefen CD₁, CD₂, CD_N zu schätzen, die dann in den nachfolgenden Schritten verwendet werden.
Unter Block 412 modelliert das Systemsteuerungszentrum 25 ein oder mehrere Tiefmesssignale (d. h. zweite Messsignale) unter Verwendung des Widerstandsprofils der Formationsschichten in den ausgewählten Kalibrierungstiefen CD₁, CD₂, CD_N unter Verwendung desselben Sender-Empfänger-Paars (T-DR₂), das verwendet wurde, um die Tiefmesssignale 33 (d. h. die ersten Messsignale) unter Block 410 zu erfassen. In einer beispielhaften Methodik kann dieses Modellieren durch Lösen der Maxwellschen Gleichungen oder einer anderen von den Maxwellschen Gleichungen abgeleiteten Gleichung, die die Signale der Empfänger anhand des übertragenen Signals und der elektrischen Parameter der Formation (von denen der wichtigste der Formationswiderstand ist) lösen kann, erzielt werden. Für die Formation können gelegentlich vereinfachte Modelle verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Rechenvorgangs zu verbessern. Diese Modelle können zum Beispiel nulldimensionale (0D) Modelle, in denen das Formationswiderstandsprofil in allen drei Dimensionen konstant ist, eindimensionale (1D) Modelle, in denen das Formationswiderstandsprofil in zwei Dimensionen konstant ist, zweidimensionale (2D) Modelle, in denen das Formationswiderstandsprofil in einer Dimension konstant ist, und dreidimensionale (3D) Modelle, in denen das Formationswiderstandsprofil in allen drei Dimensionen variiert, beinhalten. Zusätzlich kann die Lösung der Maxwellschen Gleichungen durch analytische oder semi-analytische Ausdrücke, finite Differenzen, finite Elemente, integrale Gleichung oder Verfahren von Momentalgorithmen erfasst werden, wie für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand liegt. Die nachfolgende analytische Funktion kann verwendet werden, um dies zu repräsentieren: V_cm(z_i) = MODEL(R(z)) Gl. (1), wobei V_cm die kompensierte simulierte (tiefe) Messung ist, z_i die axiale Richtung im Verhältnis zum Bohrloch 16 ist, R die Widerstand der Formationsschichten ist und MODEL das oben mit Bezug auf Block 412 beschriebene elektromagnetische Modell ist. Unter Verwendung dieser beispielhaften Ausführungsform sollten alle möglichen Auswirkungen der unter Block 410 erfassten Tiefmesssignale während der Modellierung berücksichtigt werden, zum Beispiel die Auswirkungen der Anwesenheit des Werkzeugkörpers, Bohrlochfluids, Antennengehäuses, die frequenzdispersiven Eigenschaften des Widerstands usw. Derartige Auswirkungen sind wichtig, da jede Diskrepanz zwischen den simulierten/modellierten und echten (erfassten) Messsignalen zu ungenauen Kalibrierungskoeffizienten und/oder einer ungenauen Kalibrierung führt.
Unter Block 414 wählt/interpoliert/extrapoliert das Systemsteuerungszentrum 25 dann das/die unter Block 410 in den ausgewählten Kalibrierungstiefen CD₁, CD₂, CD_N erfasste(n) Tiefmesssignal(e) 33. Unter Block 416 berechnet das Systemsteuerungszentrum 25 dann die Kalibrierungskoeffizienten unter Verwendung von unter Block 410 erfassten Tiefmesssignalen 33 (d. h. die ersten Messsignale) und das/die simulierte(n) Tiefmesssignal(e) (d. h. die zweiten Messsignale).
Zu diesem Zweck führt das Systemsteuerungszentrum 25 einen Vergleich des/der unter Block 410 erfassten Tiefmesssignal(e) 33 (d. h. die ersten Messsignale) und das/die simulierte(n) Tiefmesssignal(e) (d. h. die zweiten Messsignale) durch, um die Kalibrierungskoeffizienten unter Verwendung folgender Gleichungen zu bestimmen: V_cm(z_i) = F(V_d(z_i)) Gl. (2).
Zum Beispiel V_cm(z_i) = A × V_d(z_i) + B, wobei F das Kalibrierungsmodell ist, V_d das unter Block 410 erfasste Tiefmesssignal ist, A ein Zuwachs ist und B eine Abweichung ist, bei der es sich um einen oder mehrere mit dem Kalibrierungsmodell verknüpften Kalibrierungskoeffizienten handelt. Das Kalibrierungsmodell F kann eine Polynomfunktion oder eine andere analytische Funktion sein.
Unter Block 418 erfasst das Vermessungswerkzeug 26 (ein) zusätzliche(s) Tiefmesssignal(e) (d. h. die dritten Messsignale). Diese Tiefmesssignale (d. h. die dritten Messsignale) können entlang der Kalibrierungszone 40 oder in darauf folgenden Zonen entlang der Formation 18 erfasst und unter Verwendung der entlang der ersten Kalibrierungszonen 40 bestimmten Kalibrierungskoeffizienten kalibriert werden. Derartige Tiefmesssignale können außerdem durch die Ziffer 33 repräsentiert werden, wenngleich sie zwecks Klarheit nicht dementsprechend dargestellt sind. Unter Block 420 kalibriert das Systemsteuerungszentrum 25 das/die erfasste(n) Tiefmesssignal(e) (d. h. die dritten Messsignale) unter Verwendung der Kalibrierungskoeffizienten durch die folgende Gleichung: V_dc(z) = F(V_d(z)) Gl. (3), wobei V_dc(z) das/die kalibrierte(n) Tiefmesssignal(e) ist/sind (d. h. die dritten Messsignale). Wie bereits erwähnt, können die unter Block 418 erfassten Tiefmesssignale entlang der ersten Kalibrierungszone 40 oder einer Anschlusszone gemessen und wie vorab beschrieben kalibriert werden. Mit Verweis auf 3C–3D kann das Vermessungswerkzeug 26 im letzteren Ansatz in eine Anwendungszone 42 bewegt (z. B. angehoben oder abgesenkt) werden, die sich entlang eines Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, die sich von den Tiefen der ersten Kalibrierungszone 40 unterscheiden. Wenn das Vermessungswerkzeug 26 entlang der Anwendungszone 42 bewegt wird, wird/werden ein oder mehrere Tiefmesssignal(e) (d. h. die dritten Messsignale) unter Verwendung der entlang der ersten Kalibrierungszone 40 berechneten Kalibrierungskoeffizienten erfasst und kalibriert. Nichtsdestotrotz gibt das Systemsteuerungszentrum 25 dann in beiden Ausführungsformen unter Block 422 das/die kalibrierte(n) erfasste(n) dritte(n) Messsignal(e) aus, wie vorab beschrieben. Ferner kann das Vermessungswerkzeug 26 dann weiter in der darauf folgenden Zone 44 eingesetzt werden, wodurch weitere Tiefmesssignale erfasst und unter Verwendung der Kalibrierungskoeffizienten kalibriert werden.
Um ein weiteres beispielhaftes Kalibrierungsverfahren zu demonstrieren, wird nun ein Beispiel mit Verweis auf 5A und 5B beschrieben. 5A zeigt eine modellierte Protokollantwort, die unter Verwendung einer hierin beschriebenen Methodik durch 0D-Inversion erzeugt wurde. Das Protokoll stellt Bohrlochtiefen in Fuß im Vergleich zum Formationswiderstand grafisch dar. Einzelheiten eines beispielhaften Vermessungswerkzeugs 26 sind außerdem in der Einfügung in 5A dargestellt. Die vier obersten Antennen A1–A4 werden verwendet, um die kompensierten oberflächlichen Referenzmesssignale über dem Vermessungswerkzeug 26 zu erfassen, wobei die Antennen A1–A4 axial ausgerichtete Spulensender sind und A2 und A3 geneigte Spulenempfänger sind. Die tiefe Antenne A5, die die unterste Antenne ist, wird so tief wie möglich in der Bohrlochsohlenbaugruppe platziert, was in der Praxis neben dem Meißel ist, um die Detektionstiefe zu maximieren. In dieser beispielhaften Ausführungsform befindet sich die Antenne A5 568 Zoll unter der Antenne A4, die Antenne A4 ist 12 Zoll unter der Antenne A3 positioniert, die Antenne A3 ist 8 Zoll unter der Antenne A2 positioniert und die Antenne A2 ist 12 Zoll unter der Antenne A1 positioniert.
In diesem Beispiel ist die tiefe Antenne A5 ein Empfänger, der in Verbindung mit der Antenne A1 (Sender) verwendet wird, jedoch mit einer anderen Frequenz als das oberflächliche Signal. Zwei Betriebsfrequenzen werden verwendet: 500 KHz für das kalibrierte oberflächliche Messsignal (2-Fuß-Bereich), das von den Antennen A1/A4 ausgegeben und durch die Antennen A2/A3 empfangen wird; und 5 KHz für das tiefe Messsignal (50-Fuß-Bereich), das von der Antenne A1 ausgegeben und durch die Antenne A5 empfangen wird. Es wird angemerkt, dass die vier Messsignale, die von Kombinationen aus A1, A4-Sendern und A2, A3-Empfängern empfangen werden, verarbeitet werden, um ein einziges kompensiertes Signal zu erzeugen, wie in der Bohrlochvermessung mit Werkzeugen, wie INSITE ADR^TM oder LOGIQ ACRt^TM von Halliburton, bekannt. In diesem Beispiel wird kein Kalibrierungsfehler für das Tiefmesssignal angenommen, sodass das dargestellte Tiefmesssignal die ideale Antwort ist, die in der Praxis nicht verfügbar ist. Der relative Neigungswinkel der Formationen θ_dip wird in diesem Beispiel als null Grad ohne Beschränkung der Allgemeinheit des Verfahrens angenommen. Aus dem synthetischen Protokoll ist ersichtlich, dass die kalibrierten oberflächlichen Messsignale die Formationsgrenzpositionen definieren, während die tiefen Messsignale den Durchschnitt mehrerer Schichten gleichzeitig ermitteln. Das oberflächliche Messsignal in 5A wird in die verschiedenen hierin beschriebenen Verfahren eingesetzt. Das tiefe Messsignal ist lediglich als Referenz dargestellt. In diesem Beispiel werden das Verfahren 400 und ein 1D-Formationsmodell mit einem Widerstandsprofil verwendet, das durch die oberflächliche Widerstandskurve in 5A bereitgestellt wird.
5B–5G sind Graphen, die die Kalibrierungsgenauigkeit des Verfahrens 400 zeigen, wobei die Kalibrierungskoeffizienten aus dem oberflächlichen Bereich berechnet werden und wiederholt in jeder Tiefe auf den tiefen Bereich angewendet werden. 5B–5E zeigen das kalibrierte Tiefmesssignal als eine Ausgabe des Verfahrens 400 sowie das ideale Tiefmesssignal aus 5A. Wie gezeigt, werden die kalibrierte und ideale Amplitude (5B), die Phase (5C), der Amplitudenwiderstand (5D) und der Phasenwiderstand (5E) jeweils im Vergleich zur Tiefe dargestellt. Die Nähe der zwei Kurven zeigt, wie gut das Verfahren 400 arbeitet. In diesen Beispielen wird ein multiplikatives Modell für die Korrektur F(V_d) = KV_d verwendet, wobei K ein Kalibrierungskoeffizient ist, der berechnet und auf in derselben Tiefe gemessene Daten angewendet wird. Aus den letzten zwei Teilabbildungen ist ersichtlich, dass der Fehler in der Kalibrierung ungefähr 0,5% und maximal 1 Grad beträgt. Wie bereits erwähnt, ist die Auswahl der Kalibrierungstiefe jedoch wichtig, um die Genauigkeit der Kalibrierung für die Tiefmesssignale zu optimieren, wodurch die Genauigkeit verbessert wird. Aus 5F (stellt Fehler-% in Amplitude dar) und 5G (zeigt Fehler in der Phase dar) ist ersichtlich, dass die Genauigkeit an Minimum- und Maximumspitzen des Protokolls maximiert wird (d. h. wenn die Derivate des Widerstands, der Amplitude oder der Phasenkurven nahe null sind).
Demnach sollte die Kalibrierung in einigen beispielhaften Ausführungsformen nur in Tiefen CD₁, CD₂, CD_N angewendet werden, die den Spitzen oder Nullsteigungen ZS (5B–5E) der Widerstandskurven der Protokollantwort entsprechen. Nach jeder Spitze können die sich ergebenden Kalibrierungskoeffizienten in den nachfolgenden Tiefenpunkten (d. h. darauf folgenden Zonen) verwendet werden, wie vorab beschrieben. Dementsprechend wird die Genauigkeit der hierin beschriebenen Kalibrierungsverfahren durch den Einsatz dieses alternativen Verfahrens erheblich verbessert.
Allgemein ist die in jeder Tiefe durchgeführte Kalibrierung in der Nähe dieser Tiefe gültig, da die Temperatureigenschaft nicht maßgeblich variiert. Wenn das Vermessungswerkzeug 26 jedoch zu maßgeblich abweichenden Temperaturen bewegt wird, verändern sich seine Eigenschaften üblicherweise und demnach muss die Kalibrierung wiederholt werden. Da es kompliziert ist, Veränderungen von Werkzeugeigenschaften zu erkennen, muss die Kalibrierung periodisch durchgeführt werden, zum Beispiel in Kalibrierungstiefen CD₁, CD₂, CD_N, die jeder Spitze der Widerstandskurven in einer jeweiligen Kalibrierungszone entsprechen, oder in vorgegebenen Zeitabständen. Demnach können bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Kalibrierungskoeffizienten des Vermessungswerkzeugs 26 unter Verwendung der hierin beschriebenen Methodik periodisch neu berechnen (d. h. neu kalibrieren). In derartigen Ausführungsformen, zum Beispiel mit Verweis auf 3B–3D, kann das Vermessungswerkzeug 26 in der ersten Kalibrierungszone 40, in der die Kalibrierungskoeffizienten bestimmt werden, eingesetzt werden und wird dann in der Anwendungszone 42 eingesetzt, in der die tiefen Messsignale erfasst und unter Verwendung der Kalibrierungskoeffizienten kalibriert werden. Gleichzeitig kann das Vermessungswerkzeug 26 die Funktionen wiederholen, die notwendig sind, um neue Kalibrierungskoeffizienten unter Verwendung von Messsignalen zu berechnen, die entlang der Anwendungszone 42 erfasst und modelliert wurden (was die Anwendungszone 42 im Wesentlichen zu einer zweiten Kalibrierungszone macht). Die neuen Kalibrierungskoeffizienten können verwendet werden, um tiefe Messsignale (d. h. vierte Messsignale) zu kalibrieren, die in der zweiten Kalibrierungszone oder einer nachfolgenden dritten Kalibrierungszone 44 erfasst wurden. Es ist außerdem anzumerken, dass eine Überschneidung in den Kalibrierungs-/Anwendungstiefen vorliegen kann. Letztendlich kann dieser Prozess jedoch je nach Wunsch wiederholt werden. Da ein oberflächliches Messsignal umgehend nach seiner Erfassung typischerweise nicht in der Nähe der effektiven tiefen Messsignaltiefe verfügbar ist, kann eine Extrapolation von Kalibrierungskoeffizienten durchgeführt werden, um die Kalibrierungskoeffizienten zu schätzen, die der effektiven Tiefe des tiefen Messsignals entsprechen.
6A zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein in situ Verfahren 600 im Detail zeigt, durch welches ein erfasstes tiefes Messsignal (d. h. dritte Messsignale) unter Verwendung eines oder mehrerer simulierten tiefen Frequenzmesssignale (d. h. eines zweiten Messsignals) und tiefer Frequenzmesssignale (d. h. eines ersten Messsignals) kalibriert wird. Das/die tiefe(n) Frequenzmesssignal(e) weist/weisen eine Frequenz auf, die tief genug ist, dass das Signal nicht durch Variationen entlang der Formation 18 beeinträchtigt wird. Mit anderen Worten sollte die Frequenz tief genug sein, dass das empfangene tiefe Frequenzmesssignal im Wesentlichen unabhängig vom praktischen Bereich der Formationsleitfähigkeit ist. Demnach ist kein Widerstandsprofil erforderlich, da das tiefe Frequenzmesssignal dafür nicht empfindlich ist. Dies kann zum Beispiel 500 Hz für ein 50-Fuß-Vermessungswerkzeug sein, wobei sich die Frequenz proportional zum Kehrwert des Abstands im Quadrat (~K/(d²)) verhält, wobei K ein konstanter Faktor ist und d der Abstand ist. In einem anderen Beispiel, in dem ein 100-Fuß-Werkzeug verwendet wird, kann die Frequenz 125 Hz für einen ähnlichen Fehler betragen. Die erforderlichen Frequenzen können je nach Bedarf bestimmt und angepasst werden, wie für hierin beschriebene Durchschnittsfachleute auf der Hand liegt.
6B zeigt ein beispielhaftes Vermessungswerkzeug der vorliegenden Offenbarung in einer Kalibrierungszone entlang eines Bohrstrangs 8. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann das Vermessungswerkzeug jedoch wie vorab beschrieben durch eine kabelgebundene oder andere Einsatzmethodiken eingesetzt werden. In 6B ähnelt das Vermessungswerkzeug 26 nichtsdestotrotz den vorab beschriebenen, abgesehen davon, dass das Vermessungswerkzeug 26 in 6B nur zwei Antennen T und DR₂ beinhaltet. Mit Bezugnahme auf 6B wird das Vermessungswerkzeug 26 unter Block 602 wie vorab beschrieben im Bohrloch in der ersten Kalibrierungszone 40 eingesetzt. Unter Block 604 simuliert das Systemsteuerungszentrum 25 ein tiefes Niederfrequenzmesssignal V_Im (d. h. das zweite Messsignal) entlang der ersten Kalibrierungszone 40 der Formation 18 unter Verwendung desselben Sender-Empfänger-Paars (T-DR₂), das verwendet wurde, um die Tiefmesssignale zu erfassen. Unter Block 606 erfasst das Systemsteuerungszentrum 25 unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs 26 ein oder mehrere Tiefniederfrequenzmesssignale 33, V_I(z) (d. h. die ersten Messsignale). Nachdem die Niederfrequenzmesssignale 33 auf die Formation 18 angewendet wurden, werden die empfangenen Signale durch das Systemsteuerungszentrum 25 aufgezeichnet. Da die Niederfrequenzmesssignale 33 nicht durch die Formationseigenschaften beeinträchtigt werden, können sie mit einer konstanten (zum Beispiel vorab berechneten) Referenz aus der Modellierung verglichen werden und eine Kalibrierungsfunktion wird dann wie nachstehend beschrieben berechnet. Zum Beispiel kann das konstante Referenzsignal erzeugt werden, indem Modellierung mit einem fixierten (und hohen, zum Beispiel > 1000 Ohm) Formationswiderstand durchgeführt wird. Wie in vorherigen Methodiken beschrieben, werden die unter Verwendung der Kalibrierungsfunktion erzeugten Kalibrierungskoeffizienten auf die tiefen Messsignale (d. h. die dritten Messsignale) angewendet, die erfasst wurden oder in nachfolgenden Tiefen erfasst werden.
Unter Block 608 berechnet das Systemsteuerungszentrum 25 die Kalibrierungskoeffizienten unter Verwendung des/der simulierten tiefen Niederfrequenzmesssignals/-e (d. h. der zweiten Messsignale) und der erfassten tiefen Niederfrequenzmesssignale 33 (d. h. der ersten Messsignale). Hier nimmt das Systemsteuerungszentrum 24 einen Vergleich zwischen dem/den simulierten Niederfrequenzmesssignal(en) (d. h. den zweiten Messsignalen) und dem/den erfassten Niederfrequenzmesssignale(en) 33 (d. h. den ersten Messsignalen) vor, um die Kalibrierungskoeffizienten zu bestimmen. Die folgende Gleichung kann verwendet werden: C(z) = F(V_Im·V_I(z)) Gl. (4), wobei V_Im das modellierte tiefe Signal ist und V_I(z) das gemessene tiefe Signal 33 ist, zum Beispiel C(z) = V_Im/V_I(z). Wenngleich nicht dargestellt, erfasst das Systemsteuerungszentrum 25, wie in 3B–3D beschrieben, unter Block 610 ein oder mehrere tiefe(s) Messsignal(e), V_d(z), (d. h. dritte Messsignale) entlang der ersten Kalibrierungszone 40 oder nachfolgenden Zonen. Unter Block 612 kalibriert das Systemsteuerungszentrum 25 das/die erfasste(n) Tiefmesssignal(e) (d. h. die dritten Messsignale) unter Verwendung der Kalibrierungskoeffizienten, zum Beispiel unter Verwendung von: V_dc(z) = C(z)·V_d(z) Gl. (5).
Unter Block 614 gibt das Systemsteuerungszentrum 25 dann das/die kalibrierte(n) erfasste(n) tiefe(n) Messsignal(e) (d. h. dritte Messsignale) aus, wie vorab beschrieben. Dementsprechend kann ein tiefes Niederfrequenzmesssignal verwendet werden, um ein erfasstes Tiefmesssignal in situ zu kalibrieren.
7 ist ein Graph, der die Genauigkeit des Verfahrens aus FIG. 600 unter Verwendung von drei unterschiedlichen Niederfrequenzmesssignalen zeigt. 7 stellt die Bohrlochtiefe im Vergleich zum Phasenwiderstand für Frequenzreferenzen bei 100 Hz, 250 Hz, 500 Hz und ein theoretisch ideales kalibriertes Signal grafisch dar. Einzelheiten eines beispielhaften Vermessungswerkzeugs 26 sind außerdem in der Einfügung in 7 dargestellt. Zwei Antennen A1 und A2, mit einem Abstand von 600 Zoll, werden verwendet, um die Niederfrequenzmesssignale zu erfassen. Die tiefe Antenne A2 wird in einem Winkel von 45° an der Unterseite des Vermessungswerkzeugs 26 platziert, das neben dem Meißel eingesetzt wird, um die Detektionstiefe zu maximieren. Der relative Neigungswinkel der Formation, θ_dip, wird in diesem Beispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit als null angenommen.
Wie ersichtlich ist, sind niedrigere Frequenzen bessere Referenzen und das 100 Hz Signal verringert den Fehler auf einen vernachlässigbaren Wert. Demnach sollte die Kalibrierung, die in dieser Frequenz vorgenommen wird, in diesem Beispiel genau genug sein, um eine Interpretation der kalibrierten Daten zu ermöglichen. Es ist jedoch an dieser Stelle anzumerken, dass Niederfrequenzen zu kleineren Signalpegeln führen, da Signale von den Spulen zu den Frequenzen für eine konstante Stromversorgung proportional sind. Dies kann jedoch negiert werden, indem eine größere Anzahl an Windungen der Spulen verwendet wird, was die Sensorgröße erhöht. In einer beispielhaften Ausführungsform des Vermessungswerkzeugs 26 ist es möglich, das Niederfrequenzmesssignal gleichzeitig mit dem Tiefmesssignal anzuwenden, um sicherzustellen, dass diese zwei Messungen unter denselben elektrischen/mechanischen Bedingungen vorgenommen werden. Dies kann die Anzahl von Fehlern in der Kalibrierung verringern. Zu guter Letzt kann die Frequenz des Niederfrequenzmesssignals, das als Referenz verwendet wird, basierend auf dem erwarteten oder gemessenen Widerstand der Formationen angepasst werden, wodurch die Signalpegel sowie die Messgenauigkeit optimiert werden.
Hierin beschriebene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen ferner jeden beliebigen einen oder mehrere der nachfolgenden Absätze:

1. Verfahren für die In-situ-Kalibrierung eines Vermessungswerkzeugs, das entlang eines Bohrlochs eingesetzt wird, wobei das Verfahren das Erfassen eines ersten Messsignals aus einer Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs; das Simulieren eines zweiten Messsignals der Formation; das Berechnen eines Kalibrierungskoeffizienten basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten ersten Messsignal und dem simulierten zweiten Messsignal; das Erfassen eines dritten Messsignals der Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs, wobei die ersten, zweiten und dritten Messsignale dem gleichen Sender-Empfänger-Paar des Vermessungswerkzeugs entsprechen; und das Kalibrieren des erfassten dritten Messsignals unter Verwendung des Kalibrierungskoeffizienten umfasst.
2. Verfahren nach Absatz 1, wobei das erfasste erste Messsignal, das simulierte zweite Messsignal und das erfasste dritte Messsignal alle Tiefmesssignale sind.
3. Verfahren nach einem der Absätze 1–2, wobei das Simulieren des zweiten Messsignals ferner das Erfassen eines Referenzmesssignals aus der Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs; das Berechnen von Schichtwiderstandsdaten der Formation unter Verwendung des erfassten Referenzmesssignals; das Auswählen eines Satzes an Kalibrierungstiefen entlang des Bohrlochs; und das Simulieren des zweiten Messsignals in den ausgewählten Kalibrierungstiefen unter Verwendung der Schichtwiderstandsdaten umfasst.
4. Verfahren nach einem der Absätze 1–3, wobei das Referenzmesssignal ein oberflächliches Messsignal ist.
5. Verfahren nach einem der Absätze 1–4 wobei das erste Messsignal in einer Tiefe erfasst wird, die wenigstens einer vom ausgewählten Satz an Kalibrierungstiefen entspricht.
6. Verfahren nach einem der Absätze 1–5, wobei das Referenzmesssignal in einer ersten Kalibrierungszone der Formation erfasst wird, wobei die erste Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist; das erste Messsignal in der ersten Kalibrierungszone erfasst wird; das zweite Messsignal in der ersten Kalibrierungszone simuliert wird; und das dritte Messsignal in einer Anwendungszone erfasst wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet.
7. Verfahren nach einem der Absätze 1–6, wobei das Auswählen des Satzes an Kalibrierungstiefen ferner das Erzeugen einer Protokollantwort auf eine Mehrzahl von erfassten ersten Messsignalen; und das Auswählen dieser Kalibrierungstiefen, die Nullsteigungen entlang der Protokollantwort entsprechen, umfasst.
8. Verfahren nach einem der Absätze 1–7, wobei das erfasste erste Messsignal ein Niederfrequenzsignal ist, das eine Frequenz umfasst, die niedrig genug ist, dass das erfasste erste Messsignal nicht durch Variationen in der Formation beeinflusst wird.
9. Verfahren nach einem der Absätze 1–8, wobei die ersten und dritten Messsignale Tiefmesssignale sind.
10. Verfahren nach einem der Absätze 1–9, wobei das simulierte zweite Messsignal im Wesentlichen tiefeninvariant ist.
11. Verfahren nach einem der Absätze 1–10, wobei das erste Messsignal in der ersten Kalibrierungszone erfasst wird, wobei die erste Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist; das zweite Messsignal in der ersten Kalibrierungszone simuliert wird; und das dritte Messsignal in einer Anwendungszone erfasst wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet.
12. Verfahren nach einem der Absätze 1–11, das ferner das Erfassen eines vierten Messsignals in einer zweiten Kalibrierungszone der Formation, wobei die zweite Kalibrierungszone ein dritter Bereich an Bohrlochtiefen ist, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet; und das Kalibrieren des erfassten vierten Messsignals umfasst.
13. Verfahren nach einem der Absätze 1–12, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Verwenden eines Kalibrierungsmodells umfasst, um eine Mehrzahl von Kalibrierungskoeffizienten entlang einer Kalibrierungszone der Formation zu berechnen, wobei die Kalibrierungszone eine erster Bereich von Bohrlochtiefen ist, wobei das dritte Messsignal innerhalb einer Anwendungszone erfasst und kalibriert wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs an Bohrlochtiefen befindet, der sich von der Kalibrierungszone unterscheidet.
14. Verfahren nach einem der Absätze 1–13, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Verwenden eines Kalibrierungsmodells umfasst, um eine Mehrzahl von Kalibrierungskoeffizienten entlang einer Kalibrierungszone der Formation zu berechnen, wobei die Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist, wobei das dritte Messsignal innerhalb der Kalibrierungszone erfasst und kalibriert wird.
15. Verfahren nach einem der Absätze 1–14, wobei das Kalibrierungsmodell eine Polynomfunktion ist.
16. Verfahren nach einem der Absätze 1–15, wobei das Kalibrierungsmodell F(X) = AX ist, wobei A ein Kalibrierungskoeffizient ist.
17. Verfahren nach einem der Absätze 1–16, wobei das Kalibrierungsmodell F(X) = AX + B ist, wobei A und B die Kalibrierungskoeffizienten sind.
18. Verfahren nach einem der Absätze 1–17, wobei die Kalibrierungskoeffizienten in Tiefen berechnet werden, die ein Kriterium basierend auf einer Veränderungsrate im dritten Messsignal als eine Funktion der Tiefe erfüllen.
19. Verfahren nach einem der Absätze 1–18, wobei das Kriterium die Auswahl von Tiefen umfasst, die eine Veränderungsrate unterhalb eines Schwellenwerts aufweisen.
20. Verfahren nach einem der Absätze 1–19, wobei das simulierte zweite Messsignal unter Verwendung von Parametern der Formation, in der das Vermessungswerkzeug eingesetzt wird; Parametern einer anderen Formation, in der das Vermessungswerkzeug nicht eingesetzt wird; oder eines konstanten Formationswiderstands simuliert wird.
21. Verfahren nach einem der Absätze 1–20, wobei das erste Messsignal dem Sender-Empfänger-Paar der zweiten und dritten Messsignale entspricht.
22. Verfahren nach einem der Absätze 1–21, wobei das Vermessungswerkzeug einen Teil einer Logging-While-Drilling- oder kabelgebundenen Baugruppe bildet.
23. Verfahren nach einem der Absätze 1–22, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten an einem oberflächlichen Winkelabschnitt des Bohrlochs umfasst, wobei das dritte Messsignal in einem Steilwinkelabschnitt des Bohrlochs erfasst wird.

Darüber hinaus können die hierin beschriebenen vorangehenden Absätze und andere Methodiken in einem System, das Verarbeitungsschaltungen beinhaltet, um jedes beliebige der Verfahren zu implementieren, oder in einem Computerprogrammprodukt, das Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung durch wenigstens eine Verarbeitungseinheit die Verarbeitungseinheit veranlassen, eine der hier beschriebenen Methodiken auszuführen, implementiert sein.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen und Methodiken gezeigt und beschrieben wurden, ist die Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen und Methodiken beschränkt, und es versteht sich, dass sie alle Modifikationen und Variationen beinhaltet, die für Fachleute auf der Hand liegen. Daher versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf die bestimmten offenbarten Formen beschränkt zu verstehen ist. Stattdessen sollen alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abgedeckt werden, die in den Geist und Umfang der Offenbarung fallen, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren für die In-situ-Kalibrierung eines Vermessungswerkzeugs, das entlang eines Bohrlochs eingesetzt wird, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Erfassen eines ersten Messsignals von einer Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs; Simulieren eines zweiten Messsignals der Formation; Berechnen eines Kalibrierungskoeffizienten basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten ersten Messsignal und dem simulierten zweiten Messsignal; Erfassen eines dritten Messsignals der Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs, wobei das erste, zweite und dritte Messsignal dem gleichen Sender-Empfänger-Paar des Vermessungswerkzeugs entsprechen; und Kalibrieren des erfassten dritten Messsignals unter Verwendung des Kalibrierungskoeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erfasste erste Messsignal, das simulierte zweite Messsignal und das erfasste dritte Messsignal alle Tiefmesssignale sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Simulieren des zweiten Messsignals ferner Folgendes umfasst: Erfassen eines Referenzmesssignals der Formation unter Verwendung des Vermessungswerkzeugs; Berechnen von Schichtwiderstandsdaten der Formation unter Verwendung des erfassten Referenzmesssignals; Auswählen eines Satzes an Kalibrierungstiefen entlang des Bohrlochs; und Simulieren des zweiten Messsignals an den ausgewählten Kalibrierungstiefen unter Verwendung der Schichtwiderstandsdaten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Referenzmesssignal ein oberflächliches Messsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Messsignal in einer Tiefe erfasst wird, die wenigstens einer des ausgewählten Satzes an Kalibrierungstiefen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: das Referenzmesssignal in einer ersten Kalibrierungszone der Formation erfasst wird, wobei die erste Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist; das erste Messsignal in der ersten Kalibrierungszone erfasst wird; das zweite Messsignal in der ersten Kalibrierungszone simuliert wird; und das dritte Messsignal in einer Anwendungszone erfasst wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Auswählen des Satzes an Kalibrierungstiefen ferner Folgendes umfasst: Erzeugen einer Protokollantwort auf eine Mehrzahl von erfassten ersten Messsignalen; und Auswählen der Kalibrierungstiefen, die Nullsteigungen entlang der Protokollantwort entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erfasste erste Messsignal ein Niederfrequenzsignal ist, das eine Frequenz umfasst, die niedrig genug ist, damit das erfasste erste Messsignal nicht durch Variationen in der Formation beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das erfasste erste und dritte Messsignal Tiefmesssignale sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das simulierte zweite Messsignal im Wesentlichen tiefeninvariant ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei: das erste Messsignal in einer ersten Kalibrierungszone erfasst wird, wobei die erste Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist; das zweite Messsignal in der ersten Kalibrierungszone simuliert wird; und das dritte Messsignal in einer Anwendungszone erfasst wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 11, ferner umfassend: Erfassen eines vierten Messsignals in einer zweiten Kalibrierungszone der Formation, wobei die zweite Kalibrierungszone ein dritter Bereich von Bohrlochtiefen ist, der sich von der ersten Kalibrierungszone unterscheidet; und Kalibrieren des erfassten vierten Messsignals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Verwenden eines Kalibrierungsmodells umfasst, um eine Mehrzahl von Kalibrierungskoeffizienten entlang einer Kalibrierungszone der Formation zu berechnen, wobei die Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist, wobei das dritte Messsignal innerhalb einer Anwendungszone erfasst und kalibriert wird, die sich entlang eines zweiten Bereichs von Bohrlochtiefen befindet, der sich von der Kalibrierungszone unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Verwenden eines Kalibrierungsmodells umfasst, um eine Mehrzahl von Kalibrierungskoeffizienten entlang einer Kalibrierungszone der Formation zu berechnen, wobei die Kalibrierungszone ein erster Bereich von Bohrlochtiefen ist, wobei das dritte Messsignal innerhalb der Kalibrierungszone erfasst und kalibriert wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Kalibrierungsmodell eine Polynomfunktion ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kalibrierungsmodell F(X) = AX ist, wobei A ein Kalibrierungskoeffizient ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kalibrierungsmodell F(X) = AX + B ist, wobei A und B die Kalibrierungskoeffizienten sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Kalibrierungskoeffizienten in Tiefen berechnet werden, die ein Kriterium basierend auf einer Veränderungsrate im dritten Messsignal in Abhängigkeit von der Tiefe erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Kriterium eine Auswahl von Tiefen umfasst, die eine Veränderungsrate unterhalb eines Schwellenwerts aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das simulierte zweite Messsignal simuliert wird unter Verwendung von: Parametern der Formation, in der das Vermessungswerkzeug eingesetzt wird; Parametern einer anderen Formation, in der das Vermessungswerkzeug nicht eingesetzt wird; oder einem konstanten Formationswiderstand.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Messsignal dem Sender-Empfänger-Paar des zweiten und dritten Messsignals entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vermessungswerkzeug Teil einer Logging-While-Drilling- oder kabelgebundenen Baugruppe ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten ferner das Berechnen des Kalibrierungskoeffizienten an einem oberflächlichen Winkelabschnitt des Bohrlochs umfasst, wobei das dritte Messsignal in einem Steilwinkelabschnitt des Bohrlochs erfasst wird.
System, das Verarbeitungsschaltungen umfasst, um beliebige der Verfahren nach den Ansprüchen 1–23 zu implementieren.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch eine Verarbeitungseinheit veranlassen, dass die Verarbeitungseinheit beliebige der Verfahren nach den Ansprüchen 1–23 ausführt.