DE69921722T2 - Werkzeug und Verfahren zur Erkundung und zum Testen geologischer Formationen - Google Patents

Werkzeug und Verfahren zur Erkundung und zum Testen geologischer Formationen Download PDF

Info

Publication number
DE69921722T2
DE69921722T2 DE69921722T DE69921722T DE69921722T2 DE 69921722 T2 DE69921722 T2 DE 69921722T2 DE 69921722 T DE69921722 T DE 69921722T DE 69921722 T DE69921722 T DE 69921722T DE 69921722 T2 DE69921722 T2 DE 69921722T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure waveform
geological formation
sensor
pulse
receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69921722T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69921722D1 (de
Inventor
Mark A. Missouri City Proett
Wilson C. Houston Chin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Halliburton Energy Services Inc
Original Assignee
Halliburton Energy Services Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services Inc filed Critical Halliburton Energy Services Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69921722D1 publication Critical patent/DE69921722D1/de
Publication of DE69921722T2 publication Critical patent/DE69921722T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Feld des Messens der Eigenschaften von Erdformationen, welche von einem Bohrloch penetriert werden, und insbesondere auf ein Werkzeug und eine Methode für das Formationsauswertungstesten mit Hilfe von Druckimpulsgeschwindigkeiten.
  • Das Bestimmen der Durchlässigkeit und anderer hydraulischer Eigenschaften von kohlenwasserstoffhaltigen Formationen, welche Bohrlöcher umgeben, ist besonders nützlich für das Beurteilen der Fördermöglichkeiten von Kohlenwasserstoffen aus solchen Formationen. Die Durchlässigkeit kann durch das Aufzeichnen und Analysieren von Kernproben aus der Formation bestimmt werden, obwohl dies ein schwieriges und langwieriges Verfahren ist. Es wurden daher schon zahlreiche Methoden für das Bestimmen der Durchlässigkeit einer Formation in situ entwickelt.
  • Bei traditionellen Formationstestersystemen wird die Formationsauswertung auf das Interpretieren von Tests mit Hilfe von Drucksinkgeschwindigkeits- und Anstiegsdaten basiert. Bei Formationen mit geringer Durchlässigkeit fordert diese Methode jedoch langwierige Testzeiten.
  • Eine weitere Technik für das Bestimmen der Formationsdurchlässigkeit wird in US-A-5.672.819 beschrieben. Dieses Patent offenbart die Anwendung eines Formationstesterkolbens (oder „Übertragers"), welcher mit Hilfe einer ununterbrochenen konstanten Frequenz betrieben wird. Amplituden- und Phasenunterschiede werden zwischen dem Testerkolben und einer zweiten Sonde (oder einem „Empfänger") aufgezeichnet, wobei die Durchlässigkeit mit Hilfe einer Phasenverzögerungsanalyse angedeutet wird. Diese Phasenverzögerung bringt jedoch einige Nachteile mit sich. So können zum Beispiel in Formationen mit geringer Durchlässigkeit grosse Verzögerungen (von mehr als 360 Grad) auftreten, welche zu Phasenwicklungsunklarheiten führen, die dem Geophysikexperten sehr wohl bekannt sind, wenn Phaseninformation für das Andeuten von Gesteinseigenschaften verwendet werden. Wenn Amplitudeninformation angewendet wird, wird das Amplitudensignal aufgrund der Durchlässigkeit als Folge einer geometrischen Ausbreitung oft in dem Amplitudenabfall „begraben". Diese Probleme sind auch dem Experten auf dem Bereich des spezifischen Widerstandswerkzeugdesigns sehr wohl bekannt.
  • Earlougher beschreibt in „Advances in Well Test Analysis", S. 111–118, Society of Petroleum Engineers, Richardson, Texas, 1997, Anwendungen, bei welchen in Produktionsbohrlöchern eine Reihe von kurzzeitigen Druckimpulsen erzeugt werden, welche in Beobachtungsbrunnen überwacht werden. Insbesondere werden Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt, und mit diesen können mit Hilfe von Interpretationstabellen, welche mit Hilfe von „zylindrischen" mathematischen Fließmodellen des transienten Darcy-Flusses entwickelt wurden, Fornationseigenschaften bestimmt werden.
  • Dementsprechend würde es gegenüber des aktuellen Standes der Technik eine Weiterentwicklung repräsentieren, wenn ein Formationstestersystem für das Auswerten von Formationseigenschaften angeboten werden könnte, welches sich jedoch auf die „sperischen Flüsse" bezieht, welche in Formationstester-Werkzeuganwendungen auftreten, besonders für Formationen mit geringer Durchlässigkeit, und welcher nicht unter den Problem leidet, die in Phasenverzögerungsanwendungen oder der Anwendung von Amplitudensignalen inhärent sind.
  • Dementsprechend bietet eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Methode für das Bestimmen der Eigenschaften einer geologischen Formation, wobei dieselbe Methode das Folgende umfasst: das Bereitstellen eines Tieflochwerkzeugs mit einem Impulsgenerator und mindestens einem Empfängersensor, wobei der oder die Empfängersensoren getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Impulsgenerator entfernt angeordnet sind; das Erzeugen einer Impulsdruckwellenform in der geologischen Formation mit dem Impulsgenerator, wobei die Impulsdruckwellenform um eine erste Mittelfrequenz herum erzeugt wird; das Aufspüren einer ersten Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform an dem Empfängersensor; und das Bestimmen der Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet ein geologisches Formationstesterwerkzeug, welches das Folgende umfasst: einen Impulsgenerator für das Erzeugen einer Impulsdruckwellenform in einer geologischen Formation, wobei die Impulsdruckwellenform um eine erste Frequenz herum erzeugt wird; mindestens ein Empfängersensor, wobei der oder ein jeder Empfängersensor getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Impulsgenerator entfernt angeordnet ist und mit der geologischen Formation in Kontakt steht; und einen Sensor, welcher operativ mit dem oder den Empfängersensor(en) verbunden ist, für das Aufspüren einer ersten Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform an dem Empfängersensor.
  • Die vorliegende Erfindung bietet eine Methode und ein Gerät für das Testen von geologischen Formationen mit Hilfe einer Impulsdruckwellenform, welche um eine Mittelfrequenz herum erzeugt wird, vorzugsweise eine kurzzeitige sinodische Druckwelle. Ein Tieflochwerkzeug mit einem Impulsgenerator, wie zum Beispiel ein sich hin und her bewegender Formationstesterkolben, und ein Empfängersensor werden dabei bereitgestellt. Der Empfängersensor ist getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Impulsgenerator entfernt angeordnet und steht zum Beispiel mit der geologischen Formation in Kontakt. Der Impulsgenerator (oder Übertrager) erzeugt eine Impulsdruckwellenform in der geologischen Formation. Die Impulsdruckwellenform wird um eine Mittelfrequenz herum erzeugt. Eine erste Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform wird von einem Sensor aufgespürt, welcher operativ mit der Empfängersonde verbunden ist und zum Beispiel eine hoch akkurate Quartzmeßuhr umfasst. Die Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform wird dann bestimmt. Die Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform wird dazu angewendet, die Durchlässigkeit, Porosität, und die Verdichtbarkeit der geologischen Formation sowohl wie die Viskosität von Flüssigkeiten innerhalb der geologischen Formation zu bestimmen. Die Mittelfrequenz wird vorzugsweise gesteigert, um eine hoch aufgelöste Untersuchung der geologischen Formation in seichten Tiefen und eine Reduzierung für die Untersuchung grösserer Tiefen der geologischen Formation mit geringerer Auflösung zu ermöglichen.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet einen Übertragungssensor, welcher operativ mit dem Impulsgenerator verbunden ist, mit der geologischen Formation in Kontakt steht, und die Impulswellenform an die geologische Formation überträgt. Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch hier die erste Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform von einem Sensor aufgespürt, welcher operativ mit dem Empfängersensor verbunden ist. Bei einer weiteren Ausführungsform wird mehr als ein Empfängersensor in dem Tieflochwerkzeug angewendet, um mehr als eine Ankunftszeit in verschiedenen Abständen oder azimuthalen Orientierungen innerhalb des Bohrlochs aufzuspüren.
  • Die Methode und das Gerät der vorliegenden Erfindung bieten ein einfaches System für das Testen einer geologischen Formation in situ, und eignen sich besonders für Formationen mit einer niedrigen Durchlässigkeit.
  • Die vorliegenden Erfindung und ihre zahlreichen Ziele, Eigenschaften, und Vorteile werden dem Fachmann auf diesem Gebiet unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen sofort deutlich werden, wobei:
  • 1 eine schematische Illustration einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 eine schematische Illustration einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei welcher ein Übertragungssensor operativ mit einem sich hin und her bewegenden Kolben verbunden ist;
  • 3 eine schematische Illustration einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei welcher das Tieflochwerkzeug mehr als einen Empfängersensor umfasst; und
  • 4 eine Tabelle darstellt, welche Gruppengeschwindigkeiten illustriert, wie zum Beispiel für die vorliegende Erfindung als eine Funktion einer Formationsdurchlässigkeit und einer Übertragungsanregungsfrequenz.
  • Die Anwendung gleicher Referenzsymbole in verschiedenen Zeichnungen deuten auf ähnliche oder identische Komponenten hin.
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird hier ein Tieflochwerkzeug 100 der vorliegenden Erfindung in ein Bohrloch 102 herabgelassen, zum Beispiel an einem Kabel 104, welches mit einem LKW 106 verbunden ist. Verschiedene Arten von Tieflochtestgeräten sowohl wie verschiedene Anwendungsmethoden, wie zum Beispiel die Drahtleitungs- oder Bohrgestängeanwendung, sind dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt. Das Gerät der vorliegenden Erfindung wird in dem Bohrloch positioniert und auf die gleiche Art und Weise angewendet. Das Gerät der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch dauerhaft innerhalb des Bohrlochs festgestellt werden, oder es kann bewegbar für eine ununterbrochene Messung eines Tiefenintervalls positioniert werden. Ein Elektromotor oder ein elektrohydraulisches System 108 treibt die anderen Komponenten innerhalb des Tiefloches 100. Elektrischer Strom für den Betrieb des Tieflochwerkzeugs wird mit Hilfe des Kabels 104 geliefert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Tieflochwerkzeug 100 einen Empfängersensor 110 und Backup-Pads 112, welche sich zum Beispiel von dem Tieflochwerkzeug 100 hinweg erstrecken, um in die Wände des Bohrlochs 102 einzugreifen. Das Eingreifen des Empfängersensors 110 in die Wand des Bohrlochs 102 ist notwendig, um den Empfängersensor 110 von Flüssigkeiten innerhalb des Bohrlochs 102 zu isolieren. Backup-Pads 112 werden dazu angewendet, das Tieflochwerkzeug 100 zu stabilisieren und sicherzustellen, dass der Empfängersensor 110 an der Wand des Bohrlochs 102 in Position verbleibt.
  • Der Empfängersensor 110 ist getrennt und einen vorbestimmten Abstand von einem sich hin und her bewegenden Kolben 114 (oder Übertrager) entfernt angeordnet, und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von ungefähr einem halben bis zehn Fuß (0.15 bis 3 m). Der sich hin und her bewegende Kolben 114 kontrolliert den Druck und die Fließrate an dem Empfängersensor 110. Der Kolben 114 ist hydraulisch mit der Fließleitung des Werkzeugs 116 verbunden. Ein Ventil 124 ist geöffnet und ermöglicht eine Weiterleitung des Druckimpulses an eine Öffnung zwischen den Packern. Der Kolben 114 ist so entworfen, dass derselbe einen Druckimpuls erzeugen kann, und daher als ein Impulsgenerator betrieben werden kann. Die Packer 126 werden dazu angewendet, den Druckimpuls zwischen den Packern innerhalb des Bohrlochs 102 zu isolieren und zu zentrieren.
  • Ein Sensor 118 mit, zum Beispiel, einer hoch akkuraten Quartzmeßuhr ist mit dem Empfängersensor 110 verbunden und wird dazu angewendet, den Druck an dem Empfängersensor 110 aufzuzeichnen. Der Empfängersensor 110 kann mit Hilfe des Isolierventils 120 von dem Kolben 114 isoliert werden, und der Kolben 114 ist durch das Isolierventil 124 von den Bohrlochflüssigkeiten isoliert. Ein Ausgleichventil 122 ermöglicht den Fluß von Bohrlochflüssigkeiten in die Fließleitung 116, wenn das Testverfahren abgeschlossen ist.
  • Das Tieflochwerkzeug 100 wird zum Beispiel an einem Kabel 104 von dem LKW 106 in das Bohrloch 102 herabgelassen. Der Elektromotor oder das elektrohydraulische System 108 veranlasst dann ein Ausfahren des Empfängersensors 110 und der Backup-Pads 112, sodass dieselben in die Bohrlochwände eingreifen. Der Elektromotor oder das elektrohydraulische System 108 veranlassen ausserdem ein Ausdehnen der Packer 126 durch Aufblasen derselben, wodurch ein Intervall der Formation zwischen den Packern 126 isoliert wird. Der Kolben 114 wird als ein Impulsgenerator angewendet, d. h. für das Pulsieren der zwischen den Packern 126 eingeschlossenen Bohrlochflüssigkeiten, was unverzüglich einen Druckimpuls innerhalb der Formation und neben diesem Abschnitt des Bohrlochs erzeugt.
  • Die jeweiligen Isolierventile 120 und 124 und das Ausgleichventil 122 sind normalerweise geöffnet, wenn das Tieflochwerkzeug 100 in das Bohrloch 102 herabgelassen wird. Vor dem Feststellen des Werkzeugs werden die Ventile 120, 122 und 124 geschlossen, um die Fließleitung 116 von den Bohrlochflüssigkeiten zu isolieren. Das Isolierventil 120 wird dann geöffnet, und der Kolben 114 entnimmt eine kleine Menge von Flüssigkeit aus dem Empfängersensor 110, um eine Sinkgeschwindigkeit zu erzeugen, welche von dem Druckmeßsensor 118 aufgezeichnet wird. Vorzugsweise verwendet diese Sinkgeschwindigkeitsmessung ungefähr fünf bis zehn Kubikzentimeter Flüssigkeit. Das Isolierventil 120 wird dann geschlossen und erzeugt einen Druckanstieg am Empfängersensor 110. Die Drucksinkgeschwindigkeits- und Anstiegsverfahren werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Empfängersensor 110 mit der Formation 128 in hydraulischer Verbindung steht.
  • Das Isolierventil 124 wird dann geöffnet, und der Kolben 114 entnimmt eine grössere Flüssigkeitsmenge, ungefähr 10 bis 100 Kubikzentimeter, aus dem Bohrloch 102. Das Ventil 124 wird dann geschlossen, und der Druck kann sich steigern. Das Ventil 124 wird dann wieder geöffnet und der Kolben 114 verdrängt, um eine kurzzeitige Impulsdruckwellenform zu produzieren, wie zum Beispiel eine Impulswellentransiente, welche aus einer kurzzeitigen sinodischen Druckwellenform besteht. Die kurzzeitige sinodische Druckwelle kann zwischen ungefähr vier und ungefähr zehn Takten der Mittelfrequenz betragen. Die Impulsdruckwellenform propagiert durch die geologische Formation 128. Der Sensor 118 spürt eine erste Ankunftszeit (Δt) der Impulsdruckwellenform an der Empfängersonde 110 auf. Durch Anwenden des Abstands (D) des Empfängersensors 110 von dem Kolben 114 und der Übertrager-an-Empfänger Transitzeit Δt der Impulsdruckwellenform zur Bestimmung der Druckimpulsgeschwindigkeit können genauste Einschätzungen der Durchlässigkeit und anderer Eigenschaften der geologischen Formation mit Hilfe des weiter unten aufgeführten Geschwindigkeitsverhältnisses für die Gruppengeschwindigkeit erstellt werden.
  • Die kurzzeitige Impulsdruckwellenform wird um eine Mittelfrequenz herum erzeugt. Wenn die Impulsdruckwellenform erzeugt worden ist, propagiert dieselbe mit einer „Gruppengeschwindigkeit" (die Geschwindigkeit der Energiepropagierung für wellenartige Störungen) durch die geologische Formation. Die Gruppengeschwindigkeit (Cg) wird wie folgt berechnet: Cg = √{8kω/(ϕμc)}wobei:
    k die Durchlässigkeit der geologischen Formation repräsentiert,
    ω die Rundfrequenz repräsentiert,
    ϕ die Porosität der geologischen Formation repräsentiert,
    μ die Geschwindigkeit der Flüssigkeiten innerhalb der geologischen Formation repräsentiert, und
    c die Verdichtbarkeit der Flüssigkeiten innerhalb der geologischen Frequenz repräsentiert.
  • Die Rundfrequenz ω wird wie folgt berechnet: ω = 2πf wobei f die Mittelfrequenz der Wellenform in Hertz darstellt.
  • Für eine Impulswellenform, welche um eine Mittelfrequenz herum erzeugt wurde, wird die korrespondierende Gruppengeschwindigkeit konstant sein. Die Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform wird mit Hilfe des Abstandes (D) des Empfängersensors 110 von dem Impulsgenerator (hier als ein sich hin und her bewegender Kolben 114 dargestellt) und der ersten Ankunftszeit (Δt) der Impulsdruckwellenform an dem Empfängersensor 110 errechnet. Die Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform ist mit der Gruppengeschwindigkeit (Cg) wie folgt identisch: D/Δt = Cg wobei ein Mechanismus für das Bestimmen der Formationseigenschaften bereitgestellt wird. All der weiter oben beschriebenen vier Parameter oder Formationseigenschaften können dazu angewendet werden, die anderen drei Parameter zu bestimmen. Die Mittelfrequenz kann auch variiert, und mehrere Regressionen durchgeführt werden, um alle vier Formationsparameter zu bestimmen. So kann die Mittelfrequenz zum Beispiel gesteigert werden, um seichte Tiefen in der geologischen Formation mit einer höheren Auflösung zu untersuchen, und sie kann reduziert werden, um grössere Tiefen in der geologischen Formation mit einer geringeren Auflösung zu untersuchen.
  • 2 offenbart eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Gerätes der vorliegenden Erfindung, bei welcher das Tieflochwerkzeug 200 mit Ausnahme eines zusätzlichen Übertragungssensors 202 und der Abwesenheit der Packer 126 grundsätzlich mit dem in 1 dargestellten Tieflochwerkzeug 100 identisch ist. Der Übertragungssensor 202 ist operativ mit dem hin und her bewegbaren Kolben 114 verbunden und überträgt die Impulsdruckwellenform auf die geologische Formation 128. Der Übertragungssensor 202 ist vorzugsweise auf dem gleichen Azimuthwinkel positioniert wie der Empfängersensor 110, und steht mit der Wand des Bohrloches 102 in Kontakt, um den Übertragungssensor 202 von den Bohrlochflüssigkeiten zu isolieren. Der Empfängersensor 110 und der Übertragungssensor 202 sind ungefähr einen halben bis zehn Fuß (0.15 bis 3 m) voneinander getrennt angeordnet.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Gerätes der vorliegenden Erfindung, bei welchem das Tieflochwerkzeug 300 mit Ausnahme eines zusätzlichen Empfängersensors 302 und einem korrespondierenden Isolierventil 304 und einem Sensor 306 grundsätzlich mit dem in 2 dargestellten Tieflochwerkzeug 200 identisch ist. Es kann mehr als ein Empfängersensor mit der Methode und dem Gerät der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Die jeweiligen Empfängersonden 110 und 203 sind beide getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Übertragungssensor 202 entfernt angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Empfängersonde 110 und die Empfängersonde 302 getrennt und ungefähr einen halben bis zehn Fuß (0.15 bis 3 m) von dem Übertragungssensor 202 entfernt angeordnet. Vorzugsweise sind beide der jeweiligen Empfängersensoren 110 und 203 wie dargestellt innerhalb des gleichen Azimuthwinkels positioniert wie der Übertragungssensor 202. Die Empfängersensoren können jedoch auch auf einem anderen Azimuthwinkel positioniert werden. Der erste Empfänger kann auf der gleichen Tiefe, jedoch auf einem Azimuthwinkel von 180° positioniert werden. Die Empfängersensoren 110 und 302 stehen jeweils in Kontakt mit der Wand des Bohrloches 102, um die Empfängersensoren 110 und 302 jeweils von den Bohrlochflüssigkeiten zu isolieren.
  • Bei der zweiten und dritten Ausführungsform wird das Werkzeug auf die gleiche Art und Weise betrieben wie das Werkzeug der ersten Ausführungsform, wobei jedoch zusätzlich mehr als ein Empfängersensor weitere Daten liefert, was besonders für eine Redundanzanalyse nützlich ist. Die Anwendung von mehr als einem Empfängersensor liefert auch weitere Daten, welche für eine Untersuchung auf verschiedenen Tiefen innerhalb der Formation und für das Bestimmen der Durchlässigkeitsgernzen innerhalb der Formation besonders nützlich sind. In einem Fall von zwei Empfängersensoren mit verschiedenen Azimuthwinkeln kann die Anisotrophie mit Bezug auf das Bohrloch bestimmt werden.
  • Als ein Beispiel werden Proberesultate in 4 aufgeführt, wobei die Gruppengeschwindigkeit (Cg) in Fuß pro Sekunde (0.348 ms–1) hier auf der vertikalen Achse dargestellt wird, und die Durchlässigkeit (k) sowohl wie die Mittelfrequenz in Hertz (Hz) auf den horizontalen Achsen verfolgt wird. Bei dem in 4 dargestellten Beispiel beträgt die Durchlässigkeit (k) zwischen 0 md und 1000 md, und die Frequenz (f) beträgt zwischen 0 Hz und 10 Hz bei einer Oszillationsrate, welche mechanisch leicht aufrecht erhalten werden kann, zum Beispiel mit einem Formationstestkolben. Das Beispiel setzt eine 20%ig porose (ϕ) Formation und Wasser von Zimmertemperatur und einen Druck voraus, sowohl wie eine Geschwindigkeit (μ) von 1 cp (0.001 Pa s) und eine Verdichtbarkeit (c) von 3 × 106 l/psi (20.67 l/Kpa). Die Geschwindigkeiten konnten in einen Bereich von 10 bis 200 Fuß pro Sekunde (3 bis 61 m–1) eingeordnet werden und können einfach gemessen werden. Wie in 4 dargestellt ändert sich die Gruppengeschwindigkeit (Cg) gegenüber der Durchlässigkeit (k) bei einer feststehenden Mittelfrequenz ungefähr parabolisch, was beweist, dass Impulsbohrlochtransiente dazu angewendet werden können, wenig durchlässige Formationseigenschaften auf eine stabile Art und Weise aufzulösen.
  • Die Methode und das Gerät der vorliegenden Erfindung können getrennt oder zur Unterstützung von entweder der standardgemässen Sinkgeschwindigkeits- und Anstiegsmethode oder der Phasenverzögerungsmethode angewendet werden und eignet sich besonders für Formationen mit geringer Durchlässigkeit. Ein Vorteil besteht daraus, dass die mit der Phasenwicklung assoziierten Probleme nicht länger auftreten. Ein weiterer Vorteil liegt in der Anwendung der ersten Ankunftszeiten einer Wellenform, welche einfach festzustellen sind. Ein weiterer Vorteil liegt in der Anwendung von kurzzeitigen Impulsen, wodurch das Problem des „Ausgrabens" oder Entzifferns von Amplitudeninformation aus einem durchschnittlichen, sich geometrisch verschlechternden Hintergrundfeld nicht so gravierend auftritt. Die Anwendung einer zentrierten Frequenzanregung ermöglicht ausserdem die Nutzung einer einfachen Formel für das Bestimmen der Formationseigenschaften.
  • Obwohl hier bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden können zahlreiche Modifizierungen und Auswechslungen durchgeführt werden, ohne von den Prinzipen der beiliegenden Ansprüche abzuweichen. Dementsprechend wird der Fachmann sofort erkennen, dass die vorliegenden Erfindung hier lediglich illustrativ geoffenbart, und keineswegs als einschränkend angesehen werden soll.

Claims (14)

  1. Eine Methode für das Bestimmender Eigenschaften einer geologischen Formation, wobei dieselbe Methode das Folgende umfasst: das Bereitstellen eines Tieflochwerkzeugs (100; 200; 300) mit einem Impulsgenerator (114) und mindestens einen Empfängersensor (110; 302), wobei der oder jeder der Empfängesensoren getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Impulsgenerator entfernt positioniert ist; das Erzeugen einer Impulsdruckwellenform in der geologischen Formation mit Hilfe des Impulsgenerators, wobei die Impulsdruckwellenform um eine erste Mittelfrequenz herum erzeugt wird; das Aufspüren einer ersten Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform an einem Empfängersensor; und das Bestimmen der Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform.
  2. Eine Methode nach Anspruch 1, bei welcher die Impulsdruckwellenform aus einer kurzzeitigen sinodischen Druckwelle besteht, vorzugsweise von zwischen vier und zehn Takten der ersten Mittelfrequenz.
  3. Eine Methode nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform für das Bestimmen der Durchlässigkeit und/oder der Porosität der geologischen Formation und/oder der Geschwindigkeit und/oder der Verdichtbarkeit der Flüssigkeiten innerhalb der geologischen Formation angewendet wird.
  4. Eine Methode nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Mittelfrequenz variabel ist und relativ zu der ersten Mittelfrequenz gesteigert wird, um seichte Untersuchungstiefen mit hoher Auflösung innerhalb der geologischen Formation oder eine Reduktion relativ zu der ersten Mittelfrequenz zu ermöglichen, für das Untersuchen von grösseren Tiefen innerhalb der geologischen Formation.
  5. Eine Methode nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei welcher die Mittelfrequenz zwischen ein und hundert Herz liegt.
  6. Ein geologisches Formationstesterwerkzeug (100; 200; 300), welches das Folgende umfasst: einen Impulsgenerator (114) für das Erzeugen einer Impulsdruckwellenform in einer geologischen Formation, wobei die Impulsdruckwellenform um eine erste Mittelfrequenz herum erzeugt wird; mindestens einen Empfängersensor (110; 302), wobei der oder ein jeder Empfängersensor getrennt und einen vorbestimmten Abstand von dem Impulsgenerator entfernt positioniert ist und mit der geologischen Formation in Kontakt steht; und ein Sensor (118; 306), welcher operativ mit dem oder einem jeden Empfängersensor verbunden ist, für das Aufspüren einer ersten Ankunftszeit der Impulsdruckwellenform an jedem Empfängersensor.
  7. Ein Werkzeug nach Anspruch 6, welches weiter das Folgende umfasst: einen Übertragungssensor (202), welcher operativ mit dem Impulsgenerator (114) verbunden ist, für das Übertragen der Impulsdruckwellenform an die geologische Formation, wobei der Übertragungssensor die geologische Formation kontaktieren kann.
  8. Ein Werkzeug nach Anspruch 7, bei welchem der Übertragungssensor auf dem gleichen Azimuthwinkel positioniert ist wie der oder ein jeder der Empfängersonden (110; 302).
  9. Ein Werkzeug nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei welchem der Impulsgenerator aus einem sich hin und her bewegenden Kolben besteht.
  10. Ein Werkzeug nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, bei welchem die Impulsdruckwellenform aus einer kurzzeitigen sinodischen Druckwelle besteht.
  11. Ein Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche 6 bis 10, bei welchem der Sensor eine hoch akkurate Quartzmeßuhr umfasst.
  12. Ein Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche 6 bis 11, welches weiter eine Vorrichtung für das Bestimmen einer Geschwindigkeit der Impulsdruckwellenform und das Bestimmen der Durchlässigkeit der geologischen Formation mit Hilfe der bestimmten Geschwindigkeit umfasst, wobei der Impulsgenerator eine Vorrichtung für das Variieren der Mittelfrequenz umfasst.
  13. Ein Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche 6 bis 12, bei welchem die Mittelfrequenz zwischen ein und hundert Herz liegt.
  14. Ein Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche 6 bis 13, bei welchem der Abstand zwischen dem Empfängersensor (110; 302) und dem Impulsgenerator (114) oder dem Übertragungssensor (202) zwischen einem halben und zehn Fuß (0.15 bis 3 m) liegt.
DE69921722T 1998-04-15 1999-01-25 Werkzeug und Verfahren zur Erkundung und zum Testen geologischer Formationen Expired - Lifetime DE69921722T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US6090898A 1998-04-15 1998-04-15
US60908 1998-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69921722D1 DE69921722D1 (de) 2004-12-16
DE69921722T2 true DE69921722T2 (de) 2005-04-07

Family

ID=22032492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69921722T Expired - Lifetime DE69921722T2 (de) 1998-04-15 1999-01-25 Werkzeug und Verfahren zur Erkundung und zum Testen geologischer Formationen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0950795B1 (de)
DE (1) DE69921722T2 (de)
NO (1) NO990872L (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002014652A1 (en) * 2000-08-15 2002-02-21 Baker Hughes Incorporated Formation testing apparatus with axially and spirally mounted ports
US7823689B2 (en) 2001-07-27 2010-11-02 Baker Hughes Incorporated Closed-loop downhole resonant source
US6795373B1 (en) * 2003-02-14 2004-09-21 Baker Hughes Incorporated Permanent downhole resonant source
EP1619520A1 (de) * 2004-07-21 2006-01-25 Services Petroliers Schlumberger Vorrichtung und Verfahren zur Schätzung der Permeabilität für ein Ölbohrlochtestsystem
EA025452B1 (ru) * 2010-11-12 2016-12-30 ШЕВРОН Ю. Эс. Эй. ИНК. Система и способ дистанционного измерения
US9574437B2 (en) 2011-07-29 2017-02-21 Baker Hughes Incorporated Viscometer for downhole use
US11655709B2 (en) 2020-01-24 2023-05-23 Halliburton Energy Services, Inc. Reservoir characterization with directional permeability

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962674A (en) * 1975-02-27 1976-06-08 Atlantic Richfield Company Acoustic logging using ultrasonic frequencies
EP0131351A3 (de) * 1983-07-05 1986-07-23 Mobil Oil Corporation Verfahren zur Permeabilitätsbestimmung einer Formation
WO1997027502A1 (en) * 1996-01-26 1997-07-31 Baker Hughes Incorporated A drilling system with an acoustic measurement-while-drilling system for determining parameters of interest and controlling the drilling direction
US5672819A (en) 1996-03-13 1997-09-30 Halliburton Energy Services, Inc. Formation evaluation using phase shift periodic pressure pulse testing

Also Published As

Publication number Publication date
NO990872L (no) 1999-10-18
EP0950795A3 (de) 2001-08-08
NO990872D0 (no) 1999-02-24
EP0950795B1 (de) 2004-11-10
DE69921722D1 (de) 2004-12-16
EP0950795A2 (de) 1999-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69529126T2 (de) Verfahren zum Prüfem von Formationen niedriger Durchlässigkeit
DE60108516T2 (de) Adaptive filterung mit referenzsensor zur unterdrückung des gerätespezifischen störsignals in einer mwd messung
US8640790B2 (en) Apparatus, system and method for motion compensation using wired drill pipe
CA2603536C (en) System and methods of communicating over noisy communication channels
US5672819A (en) Formation evaluation using phase shift periodic pressure pulse testing
US7813219B2 (en) Electro-magnetic acoustic measurements combined with acoustic wave analysis
US8384379B2 (en) Non-destructive determination of the pore size distribution and the distribution of fluid flow velocities
Novakowski Analysis of pulse interference tests
DE69921722T2 (de) Werkzeug und Verfahren zur Erkundung und zum Testen geologischer Formationen
Proett et al. Formation testing while drilling, a new era in formation testing
Tixier et al. New developments in induction and sonic logging
Kuchuk et al. Estimating permeability distribution from 3D interval pressure transient tests
US11002875B2 (en) Apparatus and method for determining earth fluid formation
Gök et al. Effect of an invaded zone on pressure-transient data from multiprobe and packer-probe wireline formation testers
WO2019199175A1 (en) Evaluation of a formation outside of a pipe and evaluation of formation creep outside of a pipe
Proett et al. Formation pressure testing in the dynamic drilling environment
DE102012017287A1 (de) Schätzung und Kompensation von druck- und durchflussinduzierter Verzerrung in der Schlammimpulstelemetrie
Head et al. Reservoir Anisotropy Determination Using Multiple Probe Pressures
Xian et al. An integrated efficient approach to perform IPTT interpretation
Kuchuk Pressure transient testing and interpretation for horizontal wells: Field examples
Proett et al. Objectively Quantifying Wireline and LWD Pressure Test Quality
Chin et al. Formation evaluation using repeated mwd logging measurements
Gok et al. Effect of an invaded zone on pressure transient data from multi-probe and packer-probe wireline formation testers in single and multilayer systems
Lee Simulation and interpretation of formation-tester measurements acquired in the presence of mud-filtrate invasion and geomechanical deformation
Lee et al. Results of laboratory experiments to simulate the downhole environment of formation testing while drilling

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition