EA013189B1 - A method and an apparatus for determination of a distance to anomaly in a formation - Google Patents

A method and an apparatus for determination of a distance to anomaly in a formation Download PDF

Info

Publication number
EA013189B1
EA013189B1 EA200700265A EA200700265A EA013189B1 EA 013189 B1 EA013189 B1 EA 013189B1 EA 200700265 A EA200700265 A EA 200700265A EA 200700265 A EA200700265 A EA 200700265A EA 013189 B1 EA013189 B1 EA 013189B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
conductivity
value
apparent
time
receiver
Prior art date
Application number
EA200700265A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200700265A1 (en
Inventor
Эрик Ян Баннинг
Терухико Хагивара
Ричард Мартин Остермейер
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
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
Priority claimed from US10/701,735 external-priority patent/US7425830B2/en
Priority claimed from US10/897,585 external-priority patent/US7538555B2/en
Application filed by Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of EA200700265A1 publication Critical patent/EA200700265A1/en
Publication of EA013189B1 publication Critical patent/EA013189B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/30Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves

Abstract

A method and a system are provided for allowing determination of a distance from a tool to an anomaly ahead of the tool. The apparatus for performing the method includes at least one transmitter and at least one receiver. One embodiment of the method includes transmitting electromagnetic signals from the at least one transmitter through the formation surrounding the wellbore and detecting voltage responses at the at least one receiver induced by the electromagnetic signals. The method includes calculating apparent conductivity or apparent resistivity which are monitored over time, and the distance to the anomaly is determined from the apparent conductivity or apparent resistivity values.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и системе для определения расстояния до аномалии в пласте впереди устройства. В конкретном варианте осуществления устройство может быть расположено внутри буровой скважины.

Уровень техники

В прикладных задачах при регулировании направленности геосигнала каротажа во время бурения (ЬУО) выгодно детектировать присутствие аномалии пласта впереди или вокруг буровой коронки или оборудования низа бурильной колонны. Существует много примеров, в которых прогностические возможности желательны в средах БАУЭ каротажа. Прогностический каротаж состоит в том, чтобы детектировать аномалию на некотором расстоянии впереди буровой коронки. Некоторые примеры упреждения включают в себя прогнозирование заранее зоны повышенного давления, или детектирование сбоя фронта буровой коронки в горизонтальных скважинах, или определение профиля массивной солевой структуры впереди буровой коронки. Хотя доступные в настоящее время методы способны детектировать присутствие аномалии, они не способны определять местоположение аномалии с достаточной глубиной или скоростью, они не способны детектировать аномалию на достаточном расстоянии впереди буровой коронки или оборудования низа бурильной колонны.

Когда для размещения скважины используются измерения во время бурения, детектирование или идентификация аномалий может быть критическим. Такие аномалии могут включать в себя, например, разлом, неработающий продуктивный пласт, соляной купол или смежный слой породы, или водонефтяной контакт. Было бы выгодно определять как расстояние, так и направление аномалии от буровой площадки.

При оценке пласта глубина исследования большинства каротажных инструментов, проводной линии или БАУЭ каротажа ограничивается несколькими футами от ствола скважины.

Патент США № 6181138 автора Надтетата раскрывает метод для локализации аномалии, смежной с каротажным устройством, с использованием индукционных инструментов с наклоняемой катушкой и методы исследования с возбуждением на различных частотах. Для достижения глубины исследования с таким инструментом потребовался бы более длинный инструмент. Однако более длинные инструменты, вообще говоря, приводят к худшему пространственному разрешению.

Для повышения возможности увеличения глубины исследования предложены способы переходных электромагнитных (ЕМ) процессов. Один из таких способов для увеличения глубины исследования предложен в патенте США № 5955884 авторами Рау1ои с1 а1. Инструмент, раскрытый в указанном патенте, применяет электрические и электромагнитные источники излучения для подачи электромагнитной энергии к пласту на выбранных частотах и сигналов, которые максимизируют радиальную глубину проникновения в целевой пласт. В упомянутом способе переходных ЕМ-процессов ток в основном заканчивается на антенне передатчика, и отслеживается изменение во времени напряжения, наведенного в антенне приемника. Такой способ обеспечил возможность детектирования аномалии на расстояниях в глубину от десяти до сотен метров. Однако, хотя Рау1ои раскрывает способ переходных ЕМ-процессов, обеспечивающий возможность детектирования аномалии, он не обеспечивает метод детектирования аномалий впереди буровой коронки.

Соответственно необходимо новое решение для определения расстояния от инструмента до аномалии впереди указанного инструмента. В частности, такое решение необходимо для обзора впереди буровой коронки. Кроме того, необходимо решение в реальном масштабе времени, имеющее увеличенную глубину анализа, так чтобы измерения могли быть сразу доступны для операторов оборудования.

Под термином «коаксиальный отклик» в рамках настоящего изобретения понимается полученный отклик или характеристика на приемнике, в случае ориентирования приемника и передатчика по направлению оси инструмента. Под термином «копланарный отклик» понимается полученный отклик или характеристика в случае ориентирования приемника и передатчика параллельно друг другу и их направления перпендикулярно оси инструмента.

Под термином «переходный отклик напряжения электромагнитного поля (ЭМ)» понимается выброс напряжения на приемнике до установления устойчивого состояния после переключения передатчика, который передает электромагнитный сигнал.

Под термином «отклик напряжения инструмента» понимается отклик напряжения на приемнике после индуцированного изменения передаваемого сигнала.

Сущность изобретения

В одном аспекте согласно варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ для определения расстояния до аномалии в пласте впереди устройства в буровой скважине. Способ может быть реализован с использованием устройства, включающего в себя по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один приемник. Способ включает в себя вычисление по меньшей мере одного из параметров кажущейся удельной электропроводности и кажущегося удельного сопротивления на основе детектированного отклика, который может включать в себя отклик напряжения. По меньшей мере один из параметров кажущейся удельной электропроводности и кажущегося удельного сопротивления отслеживается во времени, и определяется расстояние до аномалии на основе наблюдаемого изменения одного

- 1 013189 из параметров кажущейся удельной электропроводности и кажущегося удельного сопротивления.

В конкретном варианте осуществления изобретения отклик напряжения измеряется во времени, и упомянутый отклик используется для вычисления кажущейся удельной электропроводности или кажущегося удельного сопротивления по выбранному промежутку времени. Определяется момент времени, в который кажущаяся удельная электропроводность отклоняется от постоянного значения, и этот момент времени может быть использован для выяснения расстояния, на котором находится аномалия впереди буровой скважины.

В конкретном варианте осуществления изобретения расстояние до аномалии определяется, когда по меньшей мере один из параметров кажущейся удельной электропроводности и кажущегося удельного сопротивления достигает асимптотического значения.

Устройство может содержать каротажный инструмент и/или оно может обеспечиваться в секции бурения во время измерения или в секции каротажа во время бурения бурильной колонны, несущей буровую коронку.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 - блок-схема, показывающая систему согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 - схема последовательности операций, иллюстрирующая способ согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 3 - схематическое изображение, показывающее кажущуюся удельную электропроводность с коаксиальным инструментом;

фиг. 4 - график, показывающий отклик напряжения коаксиального инструмента согласно фиг. 3 в однородном пласте для различных удельных сопротивлений пласта;

фиг. 5 - график, показывающий отклик напряжения в однородном пласте как функцию удельного сопротивления пласта в различные моменты времени (1) для одного и того же коаксиального инструмента;

фиг. 6 - график, показывающий отклик напряжения в однородном пласте как функцию удельного сопротивления пласта для большего разнесения передатчика-приемника, чем на фиг. 5;

фиг. 7 - график, показывающий отклик напряжения как функцию времени I. задаваемого коаксиальным инструментом согласно фиг. 3, на различных расстояниях от слоя пласта;

фиг. 8 - график, показывающий данные отклика напряжения фиг. 7 в терминах кажущейся удельной электропроводности (σαρρ(1));

фиг. 9 подобна фиг. 8, за исключением того, что удельные сопротивления слоев 1 и 2 были взаимно изменены;

фиг. 10 - график, сравнивающий σαρρ(1) фиг. 8 и 9, отнесенные к 6=11 м;

фиг. 11 - график таких же данных, которые отображены на фиг. 8 но теперь в линейном масштабе кажущейся удельной электропроводности;

фиг. 12 - график σαρρ(1) в линейном масштабе для различных разнесений Ь передатчика-приемника в случае 6=1 м;

фиг. 13 - график более поздней по времени удельной электропроводности как функцию различных разнесений Ь передатчика-приемника;

фиг. 14 - графические кривые для 6=5 м и Ь=01 м для различных отношений удельного сопротивления;

фиг. 15 - график σαρρ(1) для случая 6=5 м и Ь=01 м, но для различных отношений удельного сопротивления, тогда как проектное удельное сопротивление фиксировано на значении К2=1 Ом-м;

фиг. 16 - графически изображает сравнение более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности в момент 1=1 с с модельным расчетом, для случая проектного удельного сопротивления К2=1 Ом-м;

фиг. 17 - графически изображает такие же данные как на фиг. 16, построенные в виде более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности в момент 1=1 с в зависимости от отношения более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности в момент 1=1 с по удельной электропроводности локального окружения;

фиг. 18 - графически изображает расстояние до аномалии впереди инструмента в зависимости от времени перехода (1с), определенного из данных фиг. 8;

фиг. 19 - графические кривые кажущейся удельной электропроводности σ,ι|φ(ζ; 1) в обеих координатах ζ- и 1-;

фиг. 20 - схематическое изображение, показывающее кажущуюся удельную электропроводность с копланарным инструментом;

фиг. 21 - графически изображает отклик напряжения копланарного инструмента согласно фиг. 20 с разнесением передатчика-приемника Ь=1 м в однородном пласте как функцию удельного сопротивления пласта в различные моменты времени (1);

- 2 013189 фиг. 22 - графически изображает отклик напряжения в однородном пласте как функцию удельного сопротивления пласта для большего разнесения передатчика-приемника, чем на фиг. 21;

фиг. 23 - график, показывающий данные отклика напряжения в терминах кажущейся удельной электропроводности (σ3ρρ(ΐ)) как функцию от 1, обеспеченную копланарным инструментом согласно фиг. 20 на различных расстояниях от слоя пласта;

фиг. 24 - сравнение более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности σ3ρρ(ΐ^«) для копланарных откликов, где 6=05 м и Ь=01 м, как функцию удельной электропроводности локального слоя, тогда как проектная удельная электропроводность фиксирована на значении 1 См/м;

фиг. 25 - графически изображает такие же данные, как на фиг. 24, построенные в виде отношения более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности по локальному слою в зависимости от отношения более поздней по времени кажущейся удельной электропроводности по удельной электропроводности локального слоя; и фиг. 26 - графически изображает расстояние до аномалии впереди инструмента в зависимости от времени перехода (1с), определенного из данных согласно фиг. 23.

На чертежах выражение «х.Е-у», «х.Е+у» имеют значения соответствующих величин х.10 и х.10, где х и у являются числами.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения относятся к системе и способу для определения расстояния до аномалии в пласте впереди устройства в буровой скважине. Для возбуждения электромагнитных полей с целью использования при детектировании аномалии использовались как активизация частотного анализа, так и активизация временного анализа. При активизации частотного анализа устройство передает незатухающую волну с фиксированной или смешанной частотой и измеряет отклики в такой же полосе частот. При активизации временного анализа устройство передает в качестве исходного сигнала сигнал прямоугольной формы, сигнал треугольной формы, импульсный сигнал или псевдослучайную двоичную последовательность и измеряет широкополосный отклик земли. Внезапные изменения тока передатчика вызывают появление сигналов в приемнике, вызванных индукционными токами в пласте. Сигналы, которые появляются в приемнике, называются переходными откликами, поскольку сигналы приемника начинаются от начального значения и затем затухают или увеличиваются со временем до постоянного уровня. Раскрываемый здесь метод реализует метод активизации временного анализа.

Как упоминалось ранее, варианты осуществления изобретения предлагают общий способ определения расстояния до резистивной или проводящей аномалии с использованием переходных ЕМ-откликов. Как будет объясняться подробно, расстояние до аномалии находится посредством отслеживания кажущейся удельной электропроводности по времени, основываясь на отклике переходного напряжения. Расстояние до аномалии определяется на основе вариации кажущейся удельной электропроводности во времени. Зависящие от времени значения для кажущейся удельной электропроводности могут быть получены из коаксиальных и копланарных измерений и могут быть соответственно обозначены как псоах1а1(1) и псор1апаг (1). Оба показывают удельную электропроводность вокруг инструмента.

Фиг. 1 иллюстрирует систему, которая может быть использована для реализации вариантов осуществления способа настоящего изобретения. Вычислительный блок 10, расположенный на поверхности, может быть соединен с инструментом 2 электромагнитных измерений, расположенным в буровой скважине 4 и поддерживаемым кабелем 12. Кабель 12 может быть сконструирован из любого кабеля известного типа для передачи электрических сигналов между инструментом 2 и вычислительным блоком 10, расположенным на поверхности. Один или несколько передатчиков 16 и один или несколько приемников 18 могут быть обеспечены для передачи и приема сигналов. Блок 14 сбора данных может быть обеспечен для передачи данных из передатчиков 16 и приемников 18 в измерительный блок 10, расположенный на поверхности.

Каждый передатчик 16 и каждый приемник 18 могут быть трехкоординатными и поэтому могут содержать компоненты для отправки и приема сигналов вдоль каждой из трех осей. Соответственно каждый модуль передатчика может содержать по меньшей мере одну одно- или многокоординатную антенну и может представлять собой передатчик трех ортогональных компонентов. Каждый приемник может включать в себя по меньшей мере один одно- или многокоординатный электромагнитный приемный компонент и может представлять собой приемник трех ортогональных компонентов.

Координатная система инструмент/ствол скважины задается как имеющая оси х, у и ζ. Ось ζ задает направление от передатчика Т до приемника В. Здесь далее будет предполагаться, что аксиальное направление буровой скважины 4 совпадает с осью ζ, в соответствии с чем оси х и у совпадают с двумя ортогональными направлениями в плоскости, перпендикулярной направлению от передатчика до приемника и до буровой скважины 4.

Блок 14 сбора данных может включать в себя контроллер для управления работой инструмента 2. Блок 14 сбора данных предпочтительно собирает данные из каждого передатчика 16 и приемника 18 и обеспечивает подачу данных в вычислительный блок 10, расположенный на поверхности.

- 3 013189

Вычислительный блок 10, расположенный на поверхности, может включать в себя компоненты компьютера, содержащие процессор 30, пульт 32 оператора и интерфейс 34 инструмента. Вычислительный блок 10, расположенный на поверхности, также может включать в себя блок 40 памяти, содержащий данные 42 преобразования соответствующей координатной системы и предположения, вспомогательный блок 44 вычисления направления, вспомогательный блок 46 вычисления кажущегося направления и блок 48 вычисления расстояния. Вспомогательные блоки вычисления направления и кажущегося направления раскрываются более подробно в патентной заявке США 10/897585, приоритет которой заявляется в настоящее время и которая, таким образом, включена здесь ссылкой.

Вычислительный блок 10, расположенный на поверхности, может дополнительно включать в себя шину 50, которая связывает различные компоненты системы, включая блок 40 системной памяти, с процессором 30. Среда вычислительного блока 10 представляет собой только один пример вычислительной среды и не предполагает никакого ограничения на рамки использования или функциональные возможности изобретения. Кроме того, хотя вычислительный блок 10 описан как блок, расположенный на поверхности, он может быть расположен в других вариантах под поверхностью, встроен в инструмент, расположен в удаленном местоположении или расположен в любом другом удобном местоположении.

Блок 40 памяти предпочтительно сохраняет модуль 48 и вспомогательные модули 44 и 46, которые могут быть описаны как программные модули, содержащие выполняемые компьютером инструкции, которые выполняются вычислительным блоком 10, расположенным на поверхности. Программный модуль 44 содержит выполняемую компьютером инструкцию, необходимую для вычисления направления к аномалии внутри буровой скважины. Программный модуль 48 содержит выполняемые компьютером инструкции, необходимые для вычисления расстояния до аномалии. Хранимые данные 42 включают в себя данные относительно системы координат инструмента и системы координат аномалии и другие данные, требуемые для использования программными модулями 44, 46 и 48.

Для дополнительных деталей о вычислительном блоке 10, включая носители данных и устройства ввода/вывода, дается ссылка на патентную заявку США 10/897585, приоритет которой заявляется в настоящее время и которая, таким образом, включена здесь ссылкой. Соответственно дополнительные детали, касающиеся внутренней конструкции компьютера 10 (вычислительный блок) не нужно раскрывать в связи с настоящим изобретением.

Фиг. 2 изображает схему последовательности операций, иллюстрирующую процедуру, связанную со способом согласно изобретению. В целом, в процедуре А передатчики 16 передают электромагнитные сигналы. В процедуре В приемники 18 принимают переходные отклики. В процедуре С система обрабатывает переходные отклики для определения расстояния до аномалии и также дополнительно направление.

В случае, когда используется приемник трех ортогональных компонентов, переходные отклики магнитного поля на приемниках [Кх, Ку, КД, которые ориентированы в направлении [х, у, ζ] оси координат инструмента соответственно, обозначаются как

из магнитного дипольного источника в каждом осевом направлении [Мх, Му, Μζ].

Когда аномалия удельного сопротивления удалена от инструмента, пласт, находящийся вблизи инструмента, выглядит как однородный пласт. Для простоты в указанном способе можно предположить, что пласт является изотропным. В однородном изотропном пласте существует только три ненулевых переходных отклика. Упомянутые отклики включают в себя коаксиальный отклик и два копланарных отклика. Коаксиальный отклик является откликом νζζ(ί), в случае, когда оба и передатчик Т, и приемник К ориентированы в общем осевом направлении инструмента. Компланарные отклики, νχχ(ί) и ν^ί), являются откликами в случае, когда и передатчик Т, и приемник К выстроены параллельно друг другу, но их ориентация перпендикулярна оси инструмента. Все отклики перекрестных компонентов идентичны нулю в однородном изотропном пласте. Отклики перекрестных компонентов бывают либо из продольно ориентированного приемника с поперечным передатчиком, либо наоборот. Другой отклик перекрестных компонентов также является нулевым между взаимно ортогональными поперечным приемником и поперечным передатчиком.

Эффект аномалии удельного сопротивления виден в переходных откликах по мере увеличения времени. В дополнение к коаксиальным и копланарным откликам отклики перекрестных компонентов ν,,(Ι) (ί#ί; ί, ΐ=χ, у, ζ) становятся ненулевыми.

Когда аномалия велика и расстояние сравнимо с разнесением передатчика-приемника Б, эффектом разнесения можно пренебречь и переходные отклики могут быть аппроксимированы откликами от приемников вблизи передатчика.

- 4 013189

Кажущаяся удельная электропроводность.

Кажущаяся удельная электропроводность или ее собственная обратная величина, эквивалентная кажущемуся удельному сопротивлению, может быть использована для определения местоположения или расстояния до аномалии в буровой скважине. Зависящая от времени кажущаяся удельная электропроводность может быть задана в каждой точке временной последовательности на каждой глубине скважинного исследования. Кажущаяся удельная электропроводность на некоторой глубине скважинного исследования ζ задается как удельная электропроводность однородного пласта, которая может генерировать такой же отклик инструмента, измеренный в выбранном положении.

В каротаже способом переходных ЕМ-процессов переходные данные собираются на некоторой глубине каротажного исследования или в местоположении ζ инструмента в виде временной последовательности наведенных напряжений в контуре приемника. Соответственно зависящая от времени кажущаяся удельная электропроводность σαρρ(ζ; ΐ) может быть задана в каждой точке временной последовательности на каждой глубине каротажного исследования для соответствующего диапазона интервалов времени в зависимости от удельной электропроводности пласта и технических характеристик инструмента.

Коаксиальные инструменты.

Фиг. 3 иллюстрирует коаксиальный инструмент, в котором и катушка передатчика (Т), и катушка приемника (К) наматываются вокруг общей оси ζ инструмента. Приемник К помещается на расстоянии Е от передатчика Т. Символы σι и σ2 представляют удельные электропроводности двух слоев пласта.

Кажущаяся удельная электропроводность для коаксиального инструмента.

Наведенное напряжение коаксиального инструмента с разнесением передатчика-приемника Е в однородном пласте с удельной электропроводностью (σ) задается выражением (2)

/2 „2 Ροσ в котором 4 (и С является константой.

Коаксиальный инструмент, изображенный на фиг. 3, используется ниже для иллюстрации отклика напряжения для различных значений ΐ и Е на фиг. 4-6, где σ12.

Фиг. 4 изображает отклик напряжения коаксиального инструмента с Ь=01 м в однородном пласте для различных удельных сопротивлений (К) пласта от 1000 до 0,1 Ом-м. Напряжение является положительным во все моменты времени ΐ для ΐ>0. Наклон кривой напряжения является приблизительно посто31ηΚζΖ(Χ 5 янным ЗЫ 2 в интервале времени от 10-8 до 1 с (или позже) для любого удельного сопротивления пласта, более 10 Ом-м. Наклон изменяет знак в более ранее моменты времени около 10-6 с, когда удельное сопротивление является таким низким, как 0,1 Ом-м.

Фиг. 5 изображает отклик напряжения как функцию удельного сопротивления пласта в различные моменты времени (ΐ) для одного и того же разнесения коаксиального инструмента (Ь=1 м). Для диапазона удельных сопротивлений от 0,1 до 100 Ом-м отклик напряжения является однозначным как функция удельного сопротивления пласта для времени (ΐ) измерения позднее 10-6 с. В меньшие интервалы времени (ΐ), например в момент 10-7 с, напряжение больше не является однозначным. Одинаковый отклик напряжения реализуется при двух различных значениях удельного сопротивления пласта.

Фиг. 6 изображает отклик напряжения как функцию удельного сопротивления для большего разнесения передатчика-приемника Ь=10 м на коаксиальном инструменте. Интервал времени, когда отклик напряжения является однозначным, сдвигается в сторону больших интервалов времени (ΐ). Отклик напряжения является однозначным для удельных сопротивлений от 0,1 до 100 Ом-м, для времени (ΐ) измерения позднее 10-4 с. При меньших значениях ΐ, например в момент 10-5 с, напряжение больше не является однозначным. Кажущаяся удельная электропроводность не определяется хорошо только из одного измерения (коаксиальный инструмент, одно разнесение).

Для относительно компактного разнесения передатчика-приемника (Ь=1-10 м) и для интервала измерения времени, где ΐ больше 10-6 с, переходный ЕМ-отклик напряжения в основном является однозначным как функция удельного сопротивления пласта между 0,1 и 100 Ом-м (и выше). Это обеспечивает возможность определения изменяющейся во времени кажущейся удельной электропроводности из отклика напряжения (νζΖ(ΐ)) в каждый момент времени измерения как (3) С = к, (Г)

И и ¢)2 _ Ροσαρρ^> Ь2 в котором арр 4 ί и νζΖ(ΐ) на правой стороне в измеренном отклике напряжения коаксиального инструмента.

- 5 013189

Из одного типа измерения (коаксиальный инструмент, одно разнесение), чем больше разнесение Ь, тем большее время (ΐ) измерения могло бы применяться к концепции кажущейся удельной электропроводности. Значение σαρρ(ΐ) может быть постоянным или равным удельной электропроводности пласта в однородном пласте: σαρρ(ΐ)=σ. Отклонение от постоянного значения (а) в момент времени (ΐ) предполагает аномалию удельной электропроводности в области, задаваемой временем (ΐ).

Кажущаяся удельная электропроводность для пары коаксиальных инструментов.

Когда имеется два коаксиальных приемника, отношение между парой измерений напряжения задается выражением

в котором Ь1 и Ь2 - разнесения передатчика-приемника двух коаксиальных инструментов.

Наоборот, изменяющаяся во времени кажущаяся удельная электропроводность задается для пары коаксиальных инструментов выражением (5)

(0 =

4;

_!-А) а.

в каждый момент времени измерения.

Значение σαρρ(ΐ) может быть постоянным или равным удельной электропроводности пласта в однородном пласте: σαρρ(ΐ)=σ.

Кажущаяся удельная электропроводность подобным образом задается для пары копланарных инст рументов или для пары копланарного и коаксиального инструментов. Значение σαρρ(ΐ) может быть постоянным или равным удельной электропроводности пласта в однородном пласте: σαρρ(ΐ)=σ. Отклонение от постоянного значения (σ) в момент времени (ΐ) предполагает аномалию удельной электропроводности в области, задаваемой временем (ΐ).

Прогностические возможности способа переходных ЕМ-процессов.

Чтобы проиллюстрировать применимость этих концепций, можно использовать предшествующий анализ для детектирования аномалии на расстоянии впереди буровой коронки, как будет объясняться в остальной части упомянутой подробного описания. Таким образом, σι и σ2 будут иметь различные зна чения, одно из которых представляет аномалию.

Анализ коаксиальных переходных откликов в двухслойных моделях.

Фиг. 3 показывает коаксиальный инструмент с разнесением передатчика и приемника на расстояние Ь, расположенный, например, в вертикальной скважине, приближающейся к смежному слою пласта (залежи), который представляет собой аномалию удельного сопротивления. Инструмент включает в себя и катушку передатчика Т, и катушку приемника К, которые намотаны вокруг общей оси ζ инструмента и ориентированы в направлении оси инструмента. Символы σι и σ2 представляют удельные электропро водности двух слоев пласта.

Чтобы показать, что способ переходных ЕМ-процессов может быть использован как прогностический способ каротажа на основе удельного сопротивления, можно проверить переходный отклик инструмента в двухслойной модели земли. Коаксиальный инструмент с разнесением передатчика-приемника Ь может быть помещен в буровой скважине, в соответствии с чем слой пласта (залежи) находится впереди буровой скважины. Имеется три параметра, которые могут быть определены в двухслойной модели с использованием кажущейся удельной электропроводности (σαρρ(ΐ)).

Указанными параметрами являются следующие:

(1) удельная электропроводность (в настоящем примере принимается σι=0,1 См/м) или удельное сопротивление (соответствующее удельное сопротивление данного примера предполагается К1=10 Ом-м) локального слоя, в котором помещается инструмент;

(2) удельная электропроводность (в настоящем примере принимается σ2=1 См/м) или удельное сопротивление (соответствующее удельное сопротивление этого примера предполагается К2=1 Ом-м) смежного слоя пласта и (3) расстояние инструмента до границ слоя. Будет иллюстрироваться пример с использованием нескольких значений 6=1, 5, 10, 25 и 50 м.

Отклик напряжения при Ь=1 м (смещение передатчика-приемника) коаксиального инструмента на различных расстояниях (б) как функция от ΐ показан на фиг. 7. Хотя среди откликов на различных расстояниях наблюдается разница, непосредственно из этих откликов нельзя идентифицировать аномалию удельного сопротивления.

Как можно вывести информацию из упомянутых откликов с использованием кажущейся удельной электропроводности, будет объясняться далее со ссылкой на фиг. 7.

- 6 013189

Такие же данные напряжения фиг. 7 построены в терминах кажущейся удельной электропроводности парр(1) на фиг. 8. Из этой таблицы ясно, что коаксиальный отклик может идентифицировать смежный слой пласта (залежи) более высокой удельной электропроводности на некотором расстоянии впереди инструмента. Даже инструмент с разнесением Ь=1 м может детектировать слой пласта на расстоянии 10, 25 и 50 м, если отклик низкого напряжения может быть измерен за время от 0,1 до 1 с.

График старр(1) проявляет очень отчетливо по меньшей мере три параметра на фигуре: удельная электропроводность более раннего времени; удельная электропроводность при больших временах и время перехода, которое сдвигается по мере изменения расстояния (Л).

Как будет объясняться далее, в двухслойном профиле удельного сопротивления кажущаяся удельная электропроводность по мере приближения 1 к нулю может идентифицировать удельную электропроводность слоя вокруг инструмента, тогда как кажущаяся удельная электропроводность по мере приближения 1 к бесконечности может быть использована для определения удельной электропроводности смежного слоя на расстоянии. Также из времени перехода, наблюдаемого на графике кажущейся удельной электропроводности, может быть измерено расстояние к границам залежи от инструмента. График кажущейся удельной электропроводности как для времени, так и для местоположения инструмента может быть использован как образное представление переходных данных.

Следует отметить, что, как показано на фиг. 8, на малых промежутках времени инструмент воспринимает кажущуюся удельную электропроводность 0,1 См/м, соответствующую таковой слоя непосредственно вокруг инструмента. В более позднее время инструмент воспринимает значение, близкое к 0,55 См/м, арифметическое среднее между удельными электропроводностями двух слоев. Изменение расстояния (Л) отражается на времени перехода.

Фиг. 9 иллюстрирует график парр(1) коаксиального переходного отклика в двухслойной модели фиг. 3 для Ь=1 м в инструменте на различных расстояниях (Л), за исключением того, что удельная электропроводность (σι) локального слоя составляет 1 См/м (В1 = 1 Ом-м) локального слоя и удельная электропроводность (σ2) проектного слоя составляет 0,1 См/м (К.2=10 Ом-м). Опять, на малых промежутках времени инструмент воспринимает кажущуюся удельную электропроводность 0,1 См/м, которая составляет таковую слоя непосредственно вокруг инструмента. В более позднее время инструмент воспринимает значение приблизительно 0,55 См/м, такое же среднее значение удельной электропроводности, как на фиг. 8. Изменение расстояния (Л) отражается на времени перехода.

Удельная электропроводность при малых временах (σ,,,,,,(1^-0)).

Удельная электропроводность при малых промежутках времени, соответствующая маленьким значениям 1, отражает (кажущуюся) удельную электропроводность локального слоя, в котором находится инструмент. На таких малых промежутках времени сигнал достигает приемника непосредственно из передатчика, не интерферируя с границами залежи.

Следовательно, на него влияет только удельная электропроводность вокруг инструмента. Обратно, удельная электропроводность слоя может легко измеряться по кажущейся удельной электропроводности в ранее время.

Удельная электропроводность при поздних временах 0рр(1^«>)).

С другой стороны, удельная электропроводность при поздних временах, при относительно больших значениях 1, отражает некоторое среднее значение удельных электропроводностей двух слоев. Почти половина сигналов выходит из пласта под инструментом и другая половина из пласта над инструментом, если время для прохождения расстояния (Л) инструмента до границ залежи мало.

Фиг. 10 сравнивает график σα^(1) фиг. 8 и 9 для Ь=01 м и Л=01 м. Удельная электропроводность при поздних временах определяется просто по отдельным удельным электропроводностям двух слоев σ1 и σ2. На нее не влияет или, по меньшей мере, мало влияет то, где расположен инструмент в двух слоях в терминах расстояния Л. Однако из-за большой глубины исследования удельная электропроводность при поздних временах не легко достигается даже при 1=1 с, как показано на фиг. 11 для такого же инструмента. На практике удельная электропроводность при поздних временах, возможно, должна аппроксимироваться значением σα^(1=1 с), которое незначительно зависит от Л, как иллюстрируется на фиг. 11.

Фиг. 12 сравнивает графики σα^(1) для Л=1 м, но с различными разнесениями Ь. Значение σα^(1) достигает почти постоянной удельной электропроводности при поздних периодах времени в более поздние моменты времени по мере увеличения Ь. Удельная электропроводность при поздних периодах времени σ,,,,,,ΐΜχ) почти не зависит от Ь. Однако удельная электропроводность при поздних периодах времени, заданная при 1=1 с, зависит от расстояния (Л), как показано на фиг. 13.

- 7 013189

Фиг. 14 сравнивает графики σαρρ(1) для 6=5 м и для Ь=01 м, но для различных отношений удельных сопротивлений. Указанная таблица показывает, что кажущаяся удельная электропроводность при поздних периодах времени пропорциональна значению для одного и того же отношения (σ12). Например (б) аарр(Ь-> °о) (¾ / #2 = Ю; Κι = 20 оЪт-т)

2*Гарр ('б-Эоо) (Кт / -К2 = Ю; Κι = 20 окт-гп)

Фиг. 15 показывает примеры графиков σαρρ(1) для 6=5 м и для Ь=01 м, но для различных отношений удельных сопротивлений, тогда как проектное удельное сопротивление фиксировано на значении К2=1 Ом-м. Кажущаяся удельная электропроводность при больших временах при 1=1 с определяется по удельной электропроводности локального слоя, как показано на фиг. 16. Численно удельная электропроводность при поздних периодах времени может аппроксимироваться арифметическим средним двух слоев как , . σι + σ2 σαΡΡ °°ί σι, σ2) = .

При сложившихся обстоятельствах рационально, что с коаксиальным инструментом аксиальный передатчик индуцирует вихревой ток параллельно границам залежи. В более позднее время аксиальный приемник принимает горизонтальный ток, приблизительно равный от обоих слоев. В результате удельная электропроводность при поздних периодах времени должна учитывать удельную электропроводность обоих пластов с приблизительно равным весом.

Подводя итог, удельная электропроводность (σαρρ(Χ^)) при поздних периодах времени, 1=1 с, может быть использована для оценки удельной электропроводности (σ2) смежного слоя, когда локальная удельная электропроводность (σ1) вблизи инструмента известна, например, из ранней удельной электропроводности (σαρρ(Χ0)==σ1). Это иллюстрируется на фиг. 17.

Оценка расстояния (6) до смежной залежи.

Время перехода (1с), в которое кажущаяся удельная электропроводность начинает отклоняться от локальной удельной электропроводности (σ1) к удельной электропроводности при больших временах, явно зависит от 6, расстояния от инструмента до границ залежи, как показано на фиг. 8 для инструмента с Ь=01 м.

Для удобства время перехода (1с) задается временем, в которое σ8ρρ(ΐ«) принимает значение граничной удельной электропроводности (σ,), т.е. в этом примере арифметическое среднее между ранней и поздней удельными электропроводностями при больших временах составляет {σΆΡΡ ( £-+0) +аарр (£-+°о)} /2.

Время перехода (1с) диктуется расстоянием по лучу (6) минус Ь/2, т.е. половина того расстояния, которое ЕМ-сигнал должен пройти от передатчика до границ залежи, до приемника, независимо от удельного сопротивления двух слоев. Наоборот, расстояние (6) может быть оценено из времени перехода (1с), как показано на фиг. 18, когда Ь=01 м.

Образное представление с кажущейся удельной электропроводностью.

График кажущейся удельной электропроводности σαρρ(ζ; 1) в обеих координатах ζ- и 1- может служить как образное представление переходных данных, которые представляют собой графики кажущейся удельной электропроводности для одного и того же инструмента на различных глубинах, как показано на фиг. 19. Координата представляет глубину инструмента вдоль ствола скважины. График σαρρ(ζ; 1) помогает явно визуализировать приближение границ залежи по мере того, как инструмент перемещается вдоль ствола скважины. Отклонение от постоянного значения удельной электропроводности в момент времени (1) предполагает наличие аномалии удельной электропроводности в области, определяемой по времени (1).

Копланарные инструменты.

Хотя выше рассматривались коаксиальные переходные данные, копланарные переходные данные из копланарного инструмента также полезны в качестве прогностического способа каротажа на основе удельного сопротивления. Фиг. 20 показывает такой копланарный инструмент с разнесением передатчика-приемника Ь, расположенный в скважине, приближающейся к смежной залежи, которая представляет собой аномалию удельного сопротивления. На копланарном инструменте как передатчик Т, так и приемник К ориентированы перпендикулярно оси инструмента и параллельны друг другу. Символы σ1 и σ2 представляют удельные электропроводности двух слоев пласта, граница между которыми расположена впереди на оси инструмента.

- 8 013189

Кажущаяся удельная электропроводность для копланарного инструмента.

Наведенное напряжение копланарного инструмента с разнесением передатчика-приемника Ь в однородном пласте с удельной электропроводностью (σ) задается выражением

в котором 4ί и С - константа.

При малых значениях ΐ копланарное напряжение изменяет полярность в зависимости от разнесения Ь и удельной электропроводности пласта.

Фиг. 20 иллюстрирует копланарный инструмент, в котором передатчик (Т) и приемник (К) параллельны друг другу и ориентированы перпендикулярно оси инструмента. Символы σι и σ2 представляют удельные электропроводности двух слоев пласта. Указанный инструмент используется для иллюстрации отклика напряжения для различных значений ΐ и Ь на фиг. 21, 22, где σ12.

Фиг. 21 изображает отклик напряжения копланарного инструмента длиной Ь=1 м как функцию удельного сопротивления пласта в различные моменты времени (ΐ). Для диапазона удельных сопротивлений (К) пласта от 0,1 до 100 Ом-м отклик напряжения является однозначным как функция удельного сопротивления пласта для значений более чем 10-6 с. Для меньших значений ΐ, например при 10-7, напряжение изменяет полярность и больше не является однозначным.

Фиг. 22 изображает отклик напряжения как функцию удельного сопротивления пласта в различные моменты времени (ΐ) для более длинного копланарного инструмента длиной Ь=5 м. Интервал времени, когда отклик напряжения является однозначным, сдвигается в сторону более высоких значений ΐ.

Подобно отклику коаксиального инструмента изменяющаяся во времени кажущаяся удельная электропроводность задается из отклика копланарного инструмента Ухх(1) в каждый момент времени измерения как

и2 - &

Ж ~ д { и νχχ(ΐ) на правой стороне представляет собой измеренный отклик напряжения копланарного инструмента.

Чем больше разнесение, тем большее значение (ΐ) могло бы применяться к концепции кажущейся удельной электропроводности из одного типа измерения (копланарный, одно разнесение). Значение σαρρ(ΐ) может быть постоянным или равным удельной электропроводности пласта в однородном пласте

Анализ копланарных переходных откликов в двухслойных моделях.

Подобно фиг. 8 для коаксиального инструмента, где Ь=01 м, кажущаяся удельная электропроводность (σ^ (ΐ)), определяемая из откликов напряжения копланарного инструмента, как показано на фиг. 20, графически строится на фиг. 23 для различных расстояний от границ залежи. Ясно, что копланарный отклик также может идентифицировать смежную залежь более высокой удельной электропроводности на некотором расстоянии. Даже инструмент с разнесением Ь=1 м может детектировать залежь на расстояниях 10, 25 и 50 м, если отклики низкого напряжения могут быть измерены за период 0,1-1 с. График σαρρ(ΐ) для копланарных откликов проявляет три параметра, также как для коаксиальных откликов.

ν (<7арр ( Г—>0 ) )

Удельная электропроводность при ранних периодах времени -*— --------— .

Для копланарных откликов также справедливо, что удельная электропроводность при ранних пе риодах времени (σ;1|1|,(ΐ >0)) представляет собой удельную электропроводность σ1 локального слоя, в котором находится инструмент. Обратно, удельная электропроводность слоя может легко измеряться по кажущейся удельной электропроводности в ранние периоды времени.

Удельная электропроводность при поздних периодах времени

Удельная электропроводность при поздних периодах времени (σ.1|η,(ΐ->&)) представляет собой некоторое среднее значение удельных электропроводностей двух слоев. Выводы, сделанные для коаксиальных откликов, также могут применяться к копланарным откликам. Однако значение удельной электро проводности при поздних периодах времени для копланарных откликов не такое же, как для коаксиальных откликов. Для коаксиальных откликов удельная электропроводность при поздних периодах времени близка к арифметическому среднему удельных электропроводностей двух слоев в двухслойных моделях.

- 9 013189

Фиг. 24 показывает удельную электропроводность при поздних периодах времени (σ.1|Ψ(1 >/ )) для копланарных откликов, где б=05 м и для Ь=01 м, но для различных удельных электропроводностей локального слоя, тогда как проектная удельная электропроводность фиксирована на значении 1 См/м. Кажущаяся удельная электропроводность при поздних периодах времени определяется по удельной электропроводности локального слоя и численно близка к среднеквадратичному значению

Таким образом, удельная электропроводность при поздних периодах времени (σ.ιρρ(1 >/ )) может быть использована для оценки удельной электропроводности (σ2) смежного слоя, когда локальная удельная электропроводность (σ1) вблизи инструмента известна, например, из ранней удельной электропроводности ^^(ΐ^-Ο^σ^. Это иллюстрируется на фиг. 25.

Оценка расстояния (б) до смежной залежи.

Переходное время (1с) может отклоняться от локальной удельной электропроводности (σ1) к удельной электропроводности при поздних периодах времени, явно зависит от б, расстояния от инструмента до границ залежи, как показано на фиг. 20.

время (1с) задается временем, за которое σ.ιρρ(1ρ) принимает значение граничной удельной электропроводности (σ^, т.е. в этом примере арифметическое среднее между ранней и удельными электропроводностями при поздних периодах времени составляет ас = (σΆρρ (Ъ-+О) +аарр (£->оо) }/2.

Переходное время (1с) определяется расстоянием по лучу (б) минус Б/2, т.е. половина того расстояния, которое ЕМ-сигнал должен пройти от передатчика до границ залежи, до приемника, независимо от удельного сопротивления двух слоев. Наоборот, расстояние (б) может быть оценено из времени перехода (1С), как показано на фиг. 26, когда Ь=1 м.

Настоящее изобретение было описано в отношении конкретных вариантов осуществления, которые во всех аспектах являются иллюстративными, а не ограничивающими. Альтернативные варианты осуществления, которые не выходят из рамок настоящего изобретения, станут очевидными для специалистов, для которых оно предназначено.

Из вышеприведенного должно быть видно, что настоящее изобретение хорошо адаптировано для достижения всех целей и задач, сформулированных выше, наряду с другими преимуществами, которые являются очевидными и присущими системе и способу. Должно быть понятно, что некоторые особенности и субкомбинации являются практичными и могут быть использованы без ссылки на другие особенности и субкомбинации. Они рассматриваются и находятся в рамках пунктов формулы изобретения.

The present invention relates to a method and system for determining the distance to the anomaly in the formation ahead of the device. In a specific embodiment, the device may be located within the borehole.

The level of technology

In applied tasks, when adjusting the directionality of a logging geosignal while drilling (LV), it is advantageous to detect the presence of a formation anomaly in front of or around the drill bit or bottom-hole equipment. There are many examples in which the prognostic capabilities are desirable in BAUE logging environments. Predictive logging is to detect an anomaly at some distance ahead of the drill bit. Some examples of pre-emption include predicting in advance the pressure zone, or detecting the failure of the front of the drill bit in horizontal wells, or determining the profile of a massive salt structure ahead of the drill bit. Although currently available methods are able to detect the presence of an anomaly, they are not able to locate the anomaly with sufficient depth or speed, they are not able to detect the anomaly at a sufficient distance ahead of the drill bit or bottom-hole equipment.

When drilling measurements are used to locate a well, detection or identification of anomalies can be critical. Such anomalies can include, for example, a fracture, an inactive reservoir, a salt dome, or an adjacent layer of rock, or an oil-water contact. It would be advantageous to determine both the distance and the direction of the anomaly from the drilling site.

When evaluating a reservoir, the depth of exploration of most logging tools, wireline, or BAUE logging is limited to a few feet from the wellbore.

US Patent No. 6,181,138 to Nadtetat discloses a method for localizing an anomaly adjacent to a logging device using tilt-coil induction tools and methods of investigation with excitation at different frequencies. To reach the depth of the study with such a tool would require a longer tool. However, longer instruments, generally speaking, lead to worse spatial resolution.

To increase the possibility of increasing the depth of the study, methods for transient electromagnetic (EM) processes have been proposed. One such method for increasing the depth of research is proposed in US Pat. No. 5,955,884 by Rauloi C1 a1. The tool disclosed in this patent employs electrical and electromagnetic radiation sources to deliver electromagnetic energy to the formation at selected frequencies and signals that maximize the radial penetration depth into the target formation. In the above-mentioned EM transient process, the current mainly ends at the transmitter antenna, and the change in the voltage induced in the receiver antenna is monitored. This method provided the ability to detect anomalies at distances in depth from ten to hundreds of meters. However, although Rauloi discloses a method of transient EM processes that provides the ability to detect anomalies, he does not provide a method for detecting anomalies ahead of the drill bit.

Accordingly, a new solution is needed to determine the distance from the tool to the anomaly ahead of the specified tool. In particular, such a solution is necessary for review ahead of the drill bit. In addition, you need a real-time solution that has an increased depth of analysis so that measurements can be immediately available to equipment operators.

The term "coaxial response" in the framework of the present invention refers to the resulting response or characteristic on the receiver, in the case of orientation of the receiver and transmitter in the direction of the tool axis. The term "coplanar response" means the response or response obtained if the receiver and transmitter are oriented parallel to each other and their directions are perpendicular to the tool axis.

The term "transient response of the voltage of the electromagnetic field (EM)" refers to the surge voltage at the receiver to establish a steady state after switching the transmitter, which transmits an electromagnetic signal.

The term "tool voltage response" refers to the voltage response at the receiver after an induced change in the transmitted signal.

Summary of Invention

In one aspect, in accordance with an embodiment of the present invention, a method is provided for determining the distance to an anomaly in a formation ahead of a device in a borehole. The method can be implemented using a device comprising at least one transmitter and at least one receiver. The method includes calculating at least one of the parameters of the apparent conductivity and apparent resistivity based on the detected response, which may include a voltage response. At least one of the parameters of apparent conductivity and apparent resistivity is monitored over time, and the distance to the anomaly is determined based on the observed change in one

- 1 013189 of the parameters of apparent conductivity and apparent resistivity.

In a particular embodiment of the invention, the voltage response is measured in time, and said response is used to calculate the apparent conductivity or apparent resistivity over a selected period of time. A point in time is determined at which the apparent conductivity deviates from a constant value, and this point in time can be used to determine the distance at which the anomaly lies ahead of the borehole.

In a specific embodiment of the invention, the distance to the anomaly is determined when at least one of the parameters of the apparent conductivity and apparent resistivity reaches an asymptotic value.

The device may contain a logging tool and / or it may be provided in the drilling section during the measurement or in the logging section during the drilling of the drill string carrying the drill bit.

Brief Description of the Drawings

The invention is further explained in the description of specific variants of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

FIG. 1 is a block diagram illustrating a system according to an embodiment of the invention;

FIG. 2 is a flow chart illustrating a method according to an embodiment of the invention;

FIG. 3 is a schematic diagram showing apparent conductivity with a coaxial instrument;

FIG. 4 is a graph showing the voltage response of a coaxial tool according to FIG. 3 in a homogenous formation for different formation resistivity;

FIG. 5 is a graph showing the stress response in a uniform reservoir as a function of the formation resistivity at different times (1) for the same coaxial tool;

FIG. 6 is a graph showing the voltage response in a homogenous formation as a function of the formation resistivity for greater transmitter-receiver diversity than in FIG. five;

FIG. 7 is a graph showing the voltage response as a function of time I. defined by a coaxial tool according to FIG. 3, at different distances from the reservoir layer;

FIG. 8 is a graph showing the voltage response data of FIG. 7 in terms of apparent conductivity (σ αρρ (1));

FIG. 9 is similar to FIG. 8, except that the resistivity of layers 1 and 2 were mutually modified;

FIG. 10 is a graph comparing σ αρρ (1) of FIG. 8 and 9, referred to 6 = 11 m;

FIG. 11 is a graph of the same data as shown in FIG. 8 but now on a linear scale of apparent conductivity;

FIG. 12 is a graph of σ αρρ (1) on a linear scale for different spacings L of a transmitter receiver in the case 6 = 1 m;

FIG. 13 is a plot of the later conductivity as a function of different transmitter-receiver spacings b;

FIG. 14 — graphical curves for 6 = 5 m and b = 01 m for various resistivity ratios;

FIG. 15 is a graph of σ αρρ (1) for the case of 6 = 5 m and b = 01 m, but for different ratios of resistivity, while the design resistivity is fixed at a value of K 2 = 1 Ω m;

FIG. 16 graphically depicts a comparison of the apparent conductivity later in time at time 1 = 1 s with a model calculation, for the case of design specific resistance K 2 = 1 Ω-m;

FIG. 17 graphically depicts the same data as in FIG. 16, constructed as a later in time apparent conductivity at time 1 = 1 s, depending on the relation of a later time apparent conductivity at time 1 = 1 s in terms of the conductivity of the local environment;

FIG. 18 graphically depicts the distance to the anomaly ahead of the tool depending on the transition time (1 s ), determined from the data of FIG. eight;

FIG. 19 - graphical curves of apparent conductivity σ, ι | φ (ζ; 1) in both coordinates ζ- and 1-;

FIG. 20 is a schematic diagram showing apparent conductivity with a coplanar instrument;

FIG. 21 graphically depicts the voltage response of the coplanar tool according to FIG. 20 with transmitter-receiver spacing L = 1 m in a homogeneous reservoir as a function of the formation resistivity at different points in time (1);

- 013189 of FIG. 22 graphically depicts the voltage response in a uniform reservoir as a function of the formation resistivity for a greater separation of the transmitter-receiver than in FIG. 21;

FIG. 23 is a graph showing voltage response data in terms of apparent electrical conductivity (σ 3ρρ (ΐ)) as a function of 1 provided by the coplanar tool of FIG. 20 at various distances from the reservoir layer;

FIG. 24 is a comparison of the later apparent apparent conductivity σ 3ρρ (ΐ ^ “) for coplanar responses, where 6 = 05 m and b = 01 m, as a function of the specific conductivity of the local layer, while the design specific conductivity is fixed at 1 S / m;

FIG. 25 graphically depicts the same data as in FIG. 24 constructed as a ratio of the apparent conductivity later in time over the local layer depending on the ratio of the apparent conductivity later in time with respect to the conductivity of the local layer; and FIG. 26 graphically depicts the distance to the anomaly in front of the tool depending on the transition time (1 s ), determined from the data according to FIG. 23.

In the drawings, the expression "x.E-y", "x.E + y" have the meanings of the corresponding values x.10- y and x.10 + y , where x and y are numbers.

Detailed description of preferred embodiments of the invention.

Embodiments of the invention relate to a system and method for determining the distance to an anomaly in a formation ahead of a device in a borehole. For the excitation of electromagnetic fields for use in detecting anomalies, both activation of the frequency analysis and activation of the time analysis were used. When activating frequency analysis, the device transmits a continuous wave with a fixed or mixed frequency and measures the responses in the same frequency band. When activating time analysis, the device transmits a rectangular signal, a triangular signal, a pulse signal, or a pseudo-random binary sequence as an initial signal and measures the broadband response of the earth. Sudden changes in transmitter current cause signals to appear in the receiver due to induction currents in the reservoir. The signals that appear in the receiver are called transient responses, because the receiver signals start at an initial value and then fade out or increase with time to a constant level. The method disclosed here implements a method for activating a temporal analysis.

As mentioned earlier, embodiments of the invention propose a general method for determining the distance to a resistive or conducting anomaly using transient EM responses. As will be explained in detail, the distance to the anomaly is found by tracking the apparent electrical conductivity over time, based on the transient voltage response. The distance to the anomaly is determined based on the variation of the apparent conductivity over time. Time-dependent values for apparent conductivity can be obtained from coaxial and coplanar measurements and can be respectively denoted as n coax- 1 (1) and n with p 1 apag (1). Both show electrical conductivity around the instrument.

FIG. 1 illustrates a system that can be used to implement embodiments of the method of the present invention. Computing unit 10 located on the surface can be connected to electromagnetic measurement tool 2 located in borehole 4 and supported cable 12. Cable 12 can be constructed from any cable of a known type for transmitting electrical signals between tool 2 and computing unit 10 located on a surface. One or more transmitters 16 and one or more receivers 18 may be provided for transmitting and receiving signals. Data acquisition unit 14 may be provided for transmitting data from transmitters 16 and receivers 18 to measurement unit 10 located on the surface.

Each transmitter 16 and each receiver 18 may be three-coordinate and therefore may contain components for sending and receiving signals along each of the three axes. Accordingly, each transmitter module may comprise at least one single or multi-axis antenna and may be a transmitter of three orthogonal components. Each receiver may include at least one single or multi-axis electromagnetic receiving component and may be a receiver of three orthogonal components.

The tool / borehole coordinate system is defined as having x, y and ζ axes. The axis ζ specifies the direction from transmitter T to receiver B. Hereafter, it will be assumed that the axial direction of borehole 4 coincides with the axis ζ, whereby the x and y axes coincide with two orthogonal directions in a plane perpendicular to the direction from the transmitter to the receiver and to borehole 4.

The data acquisition unit 14 may include a controller for controlling the operation of the tool 2. The data acquisition unit 14 preferably collects data from each transmitter 16 and receiver 18 and provides data to the computing unit 10 located on the surface.

- 3 013189

The computing unit 10 located on the surface may include computer components comprising a processor 30, an operator console 32 and an instrument interface 34. The computing unit 10 located on the surface may also include a memory unit 40 containing conversion data 42 of the corresponding coordinate system and assumptions, an auxiliary direction calculation unit 44, an auxiliary block for calculating the apparent direction 46 and a distance calculation block 48. Auxiliary units for calculating direction and apparent direction are disclosed in more detail in US patent application Ser. No. 10 / 897,585, the priority of which is currently claimed and which is hereby incorporated by reference.

The computing unit 10 located on the surface may further include a bus 50 that connects various system components, including the system memory unit 40, to the processor 30. The computing unit 10 environment is only one example of the computing environment and does not imply any limit on the frame use or functionality of the invention. In addition, although the computing unit 10 is described as a unit located on a surface, it may be located in other embodiments below the surface, embedded in an instrument, located at a remote location, or located at any other convenient location.

The memory unit 40 preferably stores the module 48 and the auxiliary modules 44 and 46, which can be described as program modules containing computer-executable instructions that are executed by the computing unit 10 located on the surface. Software module 44 contains computer-executable instructions needed to calculate the direction to the anomaly inside the borehole. Software module 48 contains computer-executable instructions needed to calculate the distance to the anomaly. The stored data 42 includes data on the tool coordinate system and anomaly coordinate system and other data required for use by software modules 44, 46 and 48.

For additional details on the computing unit 10, including data carriers and I / O devices, reference is made to US patent application Ser. No. 10 / 897,585, the priority of which is currently claimed and which is hereby incorporated by reference. Accordingly, additional details regarding the internal structure of the computer 10 (computing unit) need not be disclosed in connection with the present invention.

FIG. 2 is a flow chart illustrating the procedure associated with the method of the invention. In general, in procedure A, the transmitters 16 transmit electromagnetic signals. In procedure B, receivers 18 receive transient responses. In procedure C, the system processes the transient responses to determine the distance to the anomaly and also the direction.

In the case when the receiver of three orthogonal components is used, the transient responses of the magnetic field on the receivers [K x , K y , KD, which are oriented in the direction [x, y, ζ] of the tool coordinate axis, respectively, are denoted as

from a magnetic dipole source in each axial direction [M x , M y , Μ ζ ].

When the resistivity anomaly is removed from the tool, the formation near the tool looks like a uniform formation. For simplicity, in the indicated method it can be assumed that the formation is isotropic. In a homogeneous isotropic formation, there are only three non-zero transient responses. The responses mentioned include a coaxial response and two coplanar responses. The coaxial response is the response ν ζζ ( ί ), in the case when both the transmitter T and receiver K are oriented in the general axial direction of the tool. The coplanar responses, νχχ ( ί ) and ν ^ ί), are responses in the case when both transmitter T and receiver K are aligned parallel to each other, but their orientation is perpendicular to the tool axis. All cross-component responses are identical to zero in a uniform isotropic formation. Cross-component responses are either from a longitudinal receiver with a transverse transmitter, or vice versa. The other cross-component response is also zero between the mutually orthogonal transverse receiver and transverse transmitter.

The effect of resistivity anomaly is seen in transient responses as time increases. In addition to the coaxial and coplanar responses, the responses of the cross components ν ,, (Ι) (ί # ί; ί, ΐ = χ, y, ζ) become non-zero.

When the anomaly is large and the distance is comparable to the diversity of transmitter-receiver B, the effect of diversity can be neglected and transient responses can be approximated by responses from receivers near the transmitter.

- 4 013189

Apparent electrical conductivity.

Apparent electrical conductivity or its own inverse value, equivalent to apparent resistivity, can be used to determine the location or distance to the anomaly in a borehole. The time-dependent apparent conductivity can be set at each point in the time sequence at each depth of the well survey. The apparent conductivity at a certain depth of the borehole survey ζ is defined as the conductivity of a homogeneous reservoir that can generate the same tool response measured in the selected position.

In logging using the transient EM process, the transient data is collected at a certain logging depth or tool location as a time sequence of induced voltages in the receiver circuit. Accordingly, the time-dependent apparent conductivity σ αρρ (ζ; ΐ) can be set at each point in the time sequence at each logging depth for the corresponding range of time intervals depending on the formation conductivity and technical characteristics of the tool.

Coaxial tools.

FIG. 3 illustrates a coaxial tool in which both the transmitter coil (T) and the receiver coil (K) are wound around a common tool axis ζ. The receiver K is placed at a distance E from the transmitter T. The symbols σι and σ 2 represent the specific electrical conductivities of two layers of the formation.

Apparent electrical conductivity for coaxial tools.

The induced voltage of a coaxial instrument with a transmitter-receiver spacing E in a homogeneous reservoir with a specific conductivity (σ) is given by the expression (2)

/ 2 „2 ο σ in which 4 (and С is a constant.

The coaxial tool shown in FIG. 3, is used below to illustrate the voltage response for the various values of ΐ and E in FIG. 4-6, where σ 1 = σ 2 .

FIG. 4 depicts the voltage response of a coaxial instrument with b = 01 m in a homogeneous reservoir for various resistivities (K) of the reservoir from 1000 to 0.1 ohm-m. The voltage is positive at all times for ΐ> 0. The slope of the stress curve is approximately constant 31 Κ Κ Χ ( ян 5 ÅЫ ЗЗ 2 in the time interval from 10 -8 to 1 s (or later) for any formation resistivity, more than 10 Ohm-m. The slope changes sign at earlier times around 10 - 6 s when the resistivity is as low as 0.1 ohm-m.

FIG. 5 depicts the voltage response as a function of formation resistivity at different times (ΐ) for the same coaxial instrument separation (L = 1 m). For the resistivity range from 0.1 to 100 Ohm-m, the voltage response is unambiguous as a function of formation resistivity for time (ΐ) of measurement later than 10 -6 s. In smaller time intervals (ΐ), for example, at a time of 10 -7 s, the voltage is no longer unique. The same voltage response is realized at two different formation resistivity values.

FIG. 6 depicts the voltage response as a function of resistivity for a greater separation of the transmitter-receiver L = 10 m on a coaxial instrument. The time interval when the voltage response is unambiguous shifts toward longer time intervals (ΐ). The voltage response is unambiguous for resistivity from 0.1 to 100 Ω-m, for measurement time (ΐ) later than 10 -4 s. At smaller values of ΐ, for example, at a time of 10 -5 s, the voltage is no longer unique. The apparent conductivity is not well determined from only one measurement (coaxial instrument, single separation).

For a relatively compact separation of the transmitter-receiver (L = 1-10 m) and for the time measurement interval, where ΐ is greater than 10 -6 s, the transient EM-voltage response is basically unique as a function of formation resistivity between 0.1 and 100 Ohm m (and above). This provides the ability to determine the time-varying apparent conductivity from the voltage response (ν ζΖ (ΐ)) at each time point of measurement as (3) C = k, (H)

And and ¢) 2 _ Ρο σ αρρ ^> L 2 in which app 4 ί and ν ζΖ (ΐ) on the right side in the measured voltage response of a coaxial instrument.

- 5 013189

From one type of measurement (coaxial instrument, one separation), the greater the separation b, the longer the measurement time (ΐ) could be applied to the concept of apparent conductivity. The value of σ αρρ (ΐ) can be constant or equal to the conductivity of the formation in a homogeneous formation: σ αρρ (ΐ) = σ. The deviation from the constant value (a) at time () implies an anomaly of conductivity in the region defined by time (ΐ).

Apparent electrical conductivity for a pair of coaxial tools.

When there are two coaxial receivers, the relationship between a pair of voltage measurements is given by

where b 1 and b 2 are the transmitter / receiver spacings of two coaxial instruments.

On the contrary, the time-varying apparent conductivity is given for a pair of coaxial tools by the expression (5)

(0 =

four;

_ (d ! -a) a.

at each time point of measurement.

The value of σ αρρ (ΐ) can be constant or equal to the conductivity of the formation in a homogeneous formation: σ αρρ (ΐ) = σ.

The apparent conductivity is similarly defined for a pair of coplanar tools or for a pair of coplanar and coaxial tools. The value of σ αρρ (ΐ) can be constant or equal to the conductivity of the formation in a homogeneous formation: σ αρρ (ΐ) = σ. The deviation from the constant value (σ) at the moment of time (ΐ) implies an anomaly of conductivity in the region defined by time (ΐ).

The predictive capabilities of the EM transient process.

To illustrate the applicability of these concepts, a prior analysis can be used to detect the anomaly at a distance ahead of the drill bit, as will be explained in the rest of the detailed description mentioned. Thus, σι and σ 2 will have different values, one of which is an anomaly.

Analysis of coaxial transient responses in two-layer models.

FIG. 3 shows a coaxial tool with a transmitter and receiver spacing a distance b located, for example, in a vertical well approaching the adjacent layer of the formation (reservoir), which is a resistivity anomaly. The tool includes both the transmitter coil T and the receiver coil K, which are wound around a common tool axis ζ and oriented in the direction of the tool axis. The symbols σι and σ 2 represent the specific electric conductivities of two layers of the reservoir.

To show that the EM transient method can be used as a predictive resistivity logging method, you can check the transient response of the tool in a two-layer model of the earth. A coaxial tool with transmitter transmitter-receiver separation b can be placed in a borehole, whereby the reservoir layer (reservoir) is in front of the borehole. There are three parameters that can be determined in a two-layer model using apparent conductivity (σ αρρ (ΐ)).

The specified parameters are as follows:

(1) electrical conductivity (in this example, σι = 0.1 S / m is assumed) or specific resistance (the corresponding specific resistance of this example is K 1 = 10 Ohm-m) of the local layer in which the tool is placed;

(2) electrical conductivity (in the present example, σ 2 = 1 S / m is assumed) or specific resistance (the corresponding specific resistance of this example is K 2 = 1 Ω-m) of the adjacent layer of the formation and (3) the distance of the tool to the layer boundaries. An example will be illustrated using several values 6 = 1, 5, 10, 25, and 50 m.

The voltage response at b = 1 m (transmitter-receiver offset) of a coaxial instrument at different distances (b) as a function of ΐ is shown in fig. 7. Although there is a difference among responses at different distances, it is not possible to identify the resistivity anomaly directly from these responses.

How information from said responses can be derived using apparent conductivity will be explained next with reference to FIG. 7

- 6 013189

The same voltage data of FIG. 7 are constructed in terms of the apparent electrical conductivity n arr (1) in FIG. 8. From this table it is clear that the coaxial response can identify the adjacent layer of the reservoir (reservoir) of higher conductivity at a distance in front of the tool. Even a tool with a separation of L = 1 m can detect a layer of the reservoir at a distance of 10, 25 and 50 m, if the low voltage response can be measured in a time from 0.1 to 1 s.

The graph of Art Appr (1) shows very clearly at least three parameters in the figure: the electrical conductivity of an earlier time; electrical conductivity at large times and the transition time, which shifts as the distance (L) changes.

As will be explained further, in a two-layer resistivity profile, the apparent conductivity as 1 approaches zero can identify the electrical conductivity of the layer around the tool, while the apparent conductivity as it approaches 1 infinity can be used to determine the conductivity of the adjacent layer from a distance. Also, from the transition time observed on the graph of apparent conductivity, the distance to the deposit boundaries from the tool can be measured. The graph of apparent conductivity for both time and instrument location can be used as a figurative representation of transient data.

It should be noted that, as shown in FIG. 8, for short periods of time, the instrument perceives an apparent electrical conductivity of 0.1 S / m, corresponding to such a layer directly around the instrument. At a later time, the tool perceives a value close to 0.55 S / m, an arithmetic average between the specific conductivities of the two layers. The change in distance (L) is reflected in the transition time.

FIG. 9 illustrates a plot of n arr (1) coaxial transient response in the two layer model of FIG. 3 for b = 1 m in the instrument at different distances (L), except that the specific electrical conductivity (σι) of the local layer is 1 S / m (B 1 = 1 Ω-m) of the local layer and the specific electrical conductivity (σ 2 ) the design layer is 0.1 S / m (K. 2 = 10 ohm-m). Again, for short periods of time, the instrument perceives an apparent electrical conductivity of 0.1 S / m, which makes up such a layer directly around the instrument. At a later time, the instrument perceives a value of approximately 0.55 S / m, the same mean value of electrical conductivity as in FIG. 8. The change in distance (L) is reflected in the transition time.

Electrical conductivity at short times (σ ,,,,,, (1 ^ -0)).

The conductivity at small intervals of time, corresponding to small values of 1, reflects the (apparent) conductivity of the local layer in which the tool is located. At such short time intervals, the signal reaches the receiver directly from the transmitter, without interfering with the boundaries of the deposit.

Therefore, it is only affected by the conductivity around the instrument. Conversely, the conductivity of a layer can be easily measured by the apparent conductivity at an earlier time.

Conductivity at late times 0 pp (1 ^ «>)).

On the other hand, the conductivity at late times, at relatively large values of 1, reflects a certain average value of the specific conductivities of the two layers. Almost half of the signals out of the reservoir under the tool and the other half of the reservoir above the tool, if the time to travel distance (L) tool to the boundaries of the deposits is small.

FIG. 10 compares the plot of σ α ^ (1) of FIG. 8 and 9 for L = 01 m and L = 01 m. The specific electrical conductivity at late times is determined simply by the individual specific electrical conductivities of the two layers σ1 and σ2. It is not affected or, at least, little affected by where the tool is located in two layers in terms of the distance L. However, due to the large depth of research, the specific electrical conductivity in late times is not easily achieved even at 1 = 1 s, as shown in FIG. 11 for the same tool. In practice, the conductivity at late times may need to be approximated by the value σ α ^ (1 = 1 s), which slightly depends on L, as illustrated in FIG. eleven.

FIG. 12 compares the graphs σ α ^ (1) for L = 1 m, but with different spacings b. The value of σ α ^ (1) reaches an almost constant specific electrical conductivity during late periods of time at later moments of time with increasing b. The conductivity at late periods of time σ ,,,,,, ΐΜχ) is almost independent of b. However, the conductivity at late periods of time, given at 1 = 1 s, depends on the distance (L), as shown in FIG. 13.

- 7 013189

FIG. 14 compares the graphs σ αρρ (1) for 6 = 5 m and for b = 01 m, but for different ratios of resistivity. This table shows that the apparent conductivity during late periods of time is proportional to the value for the same ratio (σ 1 / σ 2 ). For example (b) a ap p (b-> ° o) (¾ / # 2 = Yu; Κι = 20 oB-t)

2 * Г арр ('б-Эоо) (Кт / -К 2 = Ю; Κι = 20 oct-гп)

FIG. 15 shows examples of graphs σ αρρ (1) for 6 = 5 m and for b = 01 m, but for different ratios of resistivity, whereas the design resistivity is fixed at a value of K 2 = 1 ohm-m. The apparent conductivity at large times at 1 = 1 s is determined by the conductivity of the local layer, as shown in FIG. 16. Numerically, electrical conductivity at late periods of time can be approximated by the arithmetic average of two layers, σι + σ 2 σ α ΡΡ °° ί σι, σ 2 ) =.

Under the circumstances, it is rational that, with a coaxial tool, an axial transmitter induces a eddy current parallel to the reservoir boundaries. At a later time, the axial receiver receives a horizontal current approximately equal from both layers. As a result, the conductivity for later periods of time should take into account the conductivity of both layers with approximately equal weight.

To summarize, the conductivity (σ αρρ (Χ ^)) for later periods of time, 1 = 1 s, can be used to estimate the conductivity (σ 2 ) of the adjacent layer when the local conductivity (σ1) near the instrument is known, for example, from early conductivity (σ αρρ (Χ0) == σ 1 ). This is illustrated in FIG. 17

Estimation of the distance (6) to the adjacent reservoir.

The transition time (1 s ), in which the apparent conductivity begins to deviate from the local conductivity (σ 1 ) to the conductivity at long times, clearly depends on 6, the distance from the tool to the deposit boundaries, as shown in FIG. 8 for a tool with b = 01 m.

For convenience, the transition time (1 s ) is given by the time at which σ 8ρρ (ΐ «) takes the value of the boundary conductivity (σ,), i.e. in this example, the arithmetic average between the early and late specific conductivities at large times is {σ ΆΡΡ (£ - + 0) + арр (£ - + ° о)} / 2.

The transition time (1 s ) is dictated by the distance along the beam (6) minus b / 2, i.e. half of the distance that the EM signal must travel from the transmitter to the boundary of the reservoir, to the receiver, regardless of the resistivity of the two layers. Conversely, the distance (6) can be estimated from the transition time (1 s ), as shown in FIG. 18, when b = 01 m.

Figurative representation with apparent conductivity.

The graph of apparent conductivity σ αρρ (ζ; 1) in both ζ- and 1- coordinates can serve as a figurative representation of transient data, which are graphs of apparent conductivity for the same tool at different depths, as shown in FIG. 19. The coordinate represents the depth of the tool along the borehole. The σ αρρ (ζ; 1) plot helps to clearly visualize the approach of the reservoir boundaries as the tool moves along the wellbore. The deviation from the constant value of conductivity at time (1) implies the presence of anomaly of conductivity in the area determined by time (1).

Coplanar tools.

Although coaxial transient data was considered above, coplanar transient data from a coplanar tool is also useful as a prognostic tool based on resistivity logging. FIG. 20 shows such a coplanar tool with transmitter transmitter-receiver diversity, located in a well approaching an adjacent reservoir, which is a resistivity anomaly. On a coplanar instrument, both the transmitter T and the receiver K are oriented perpendicular to the tool axis and parallel to each other. The symbols σ 1 and σ 2 represent the electrical conductivities of two layers of the reservoir, the boundary between which is located ahead on the tool axis.

- 8 013189

Apparent electrical conductivity for coplanar tools.

The induced voltage of a coplanar tool with the transmitter-receiver spacing b in a homogeneous reservoir with a specific electrical conductivity (σ) is given by

in which 4ί and С is a constant.

At small values of ΐ, the coplanar stress changes polarity depending on the separation b and the specific conductivity of the formation.

FIG. 20 illustrates a coplanar tool in which the transmitter (T) and receiver (K) are parallel to each other and oriented perpendicular to the tool axis. Symbols σι and σ 2 represent the electrical conductivity of two layers of the reservoir. This tool is used to illustrate the voltage response for different values of ΐ and b in FIG. 21, 22, where σ 1 = σ 2 .

FIG. 21 depicts the voltage response of a coplanar instrument of length b = 1 m as a function of the formation resistivity at various times (ΐ). For the range of resistivity (K) of the formation from 0.1 to 100 Ω-m, the voltage response is unambiguous as a function of the formation resistivity for values greater than 10 -6 s. For smaller values of ΐ, for example, when 10 -7 , the voltage changes polarity and is no longer unique.

FIG. 22 depicts the stress response as a function of the formation resistivity at different times (ΐ) for a longer coplanar tool of length b = 5 m. The time interval when the stress response is unambiguous shifts to higher values of ΐ.

Like the response of a coaxial instrument, the time-dependent apparent conductivity is set from the response of the coplanar instrument Uxx (1) at each time point of measurement as

and (A 2 - &

Ж ~ d { and νχχ (ΐ) on the right side is the measured voltage response of the coplanar instrument.

The greater the separation, the greater the value (ΐ) could be applied to the concept of apparent conductivity from one type of measurement (coplanar, one separation). The value of σ αρρ (ΐ) may be constant or equal to the conductivity of the reservoir in a homogeneous reservoir

Analysis of coplanar transient responses in two-layer models.

Like FIG. 8 for a coaxial tool, where b = 01 m, the apparent conductivity (σ ^ (ΐ)) determined from the voltage responses of the coplanar tool, as shown in FIG. 20 is graphically plotted in FIG. 23 for different distances from the boundaries of the deposit. It is clear that a coplanar response can also identify an adjacent reservoir of higher conductivity at some distance. Even a tool with a separation of L = 1 m can detect a deposit at distances of 10, 25, and 50 m, if the low-voltage responses can be measured in a period of 0.1–1 s. The σ αρρ (ΐ) plot for coplanar responses exhibits three parameters, as well as coaxial responses.

ν (<7 a pp (G—> 0))

Electrical conductivity for early periods of time - * - ---------.

For coplanar responses, it is also true that the conductivity during early periods of time (σ ; 1 | 1 | , (ΐ> 0)) is the conductivity σ 1 of the local layer in which the tool is located. Conversely, the conductivity of a layer can be easily measured by the apparent conductivity in early periods of time.

Conductivity at later periods of time

The conductivity at late periods of time (σ. 1 | η , (ΐ ->&)) is a certain average value of specific conductivities of two layers. Conclusions made for coaxial responses can also be applied to coplanar responses. However, the value of electrical conductivity for late periods of time for coplanar responses is not the same as for coaxial responses. For coaxial responses, the electrical conductivity for late periods of time is close to the arithmetic average of the specific electric conductivities of two layers in two-layer models.

- 9 013189

FIG. 24 shows the electrical conductivity for late periods of time (σ. 1 | Ψ (1> /)) for coplanar responses, where b = 05 m and for b = 01 m, but for different specific conductivities of the local layer, while the design specific conductivity is fixed on the value of 1 Cm / m. The apparent conductivity at late periods of time is determined by the conductivity of the local layer and is numerically close to the rms value.

Thus, the conductivity during late periods of time (σ. Ιρρ (1> /)) can be used to estimate the conductivity (σ 2 ) of the adjacent layer when the local conductivity (σ 1 ) near the instrument is known, for example, from the early electrical conductivity ^^ (ΐ ^ - Ο ^ σ ^. This is illustrated in Fig. 25.

Estimation of the distance (b) to the adjacent reservoir.

The transient time (1 s ) can deviate from the local conductivity (σ 1 ) to the conductivity at late periods of time, obviously depends on b, the distance from the tool to the borders of the deposit, as shown in FIG. 20.

time (1 s ) is given by the time in which σ. ιρρ (1 ρ ) takes the value of the boundary specific conductivity (σ ^, ie, in this example, the arithmetic average between the early and specific conductivities at late periods of time is а с = (σ Άρρ (b - + O) + a apr (£ -> oo)} / 2.

Transition time (1 s ) is determined by the distance along the beam (b) minus B / 2, i.e. half of the distance that the EM signal must travel from the transmitter to the boundary of the reservoir, to the receiver, regardless of the resistivity of the two layers. On the contrary, the distance (b) can be estimated from the transition time (1 C ), as shown in FIG. 26, when b = 1 m.

The present invention has been described with respect to specific embodiments, which in all aspects are illustrative and not restrictive. Alternative embodiments that do not fall outside the scope of the present invention will become apparent to those skilled in the art for which it is intended.

From the above it should be seen that the present invention is well adapted to achieve all the goals and objectives set forth above, along with other advantages that are obvious and inherent in the system and method. It should be understood that some features and subcombinations are practical and can be used without reference to other features and subcombinations. They are considered and are within the scope of the claims.

Claims (14)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ определения расстояния до аномалии в пласте, заключающийся в том, что вводят в буровую скважину устройство, содержащее передатчик электромагнитных сигналов через пласт и приемник для детектирования откликов;1. The method of determining the distance to the anomaly in the reservoir, which consists in introducing into the borehole a device containing a transmitter of electromagnetic signals through the reservoir and the receiver for detecting responses; передают электромагнитный сигнал;transmit an electromagnetic signal; изменяют ток передатчика так, чтобы вызвать изменение в передаваемом электромагнитном сигнале;changing the transmitter current to cause a change in the transmitted electromagnetic signal; детектируют переходный отклик на приемнике после изменения передаваемого электромагнитного сигнала;detecting a transient response at the receiver after a change in the transmitted electromagnetic signal; вычисляют зависящую от времени кажущуюся удельную электропроводность или зависящее от времени кажущееся удельное сопротивление, основываясь на временной зависимости детектированного приемником переходного отклика, обусловленного изменением передаваемого электромагнитного сигнала;calculate the time-dependent apparent conductivity or time-dependent apparent resistivity based on the time dependence of the transient response detected by the receiver due to a change in the transmitted electromagnetic signal; определяют расстояние от устройства до аномалии на основании изменения значения кажущейся удельной электропроводности или значения кажущегося удельного сопротивления во времени.determine the distance from the device to the anomaly on the basis of changes in the value of the apparent conductivity or the value of the apparent resistivity with time. 2. Способ по п.1, в котором изменение электромагнитного сигнала представляет прекращение передачи электромагнитного сигнала и в котором детектированный приемником переходный отклик содержит затухание.2. The method according to claim 1, in which the change in the electromagnetic signal represents the termination of the transmission of the electromagnetic signal and in which the transient response detected by the receiver contains attenuation. 3. Способ по п.1 или 2, в котором временной диапазон определяется расстоянием между передатчиком и приемником.3. The method according to claim 1 or 2, in which the time range is determined by the distance between the transmitter and receiver. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, в котором временной диапазон затухания длится по меньшей мере от 10-8 до по меньшей мере 0,1 с, предпочтительно по меньшей мере до 1 с.4. The method according to claims 1, 2 or 3, in which the attenuation time range lasts at least from 10-8 to at least 0.1 s, preferably at least up to 1 s. 5. Способ по одному из пп.1-4, в котором временной диапазон выбирается достаточным для достижения устойчивого состояния значения кажущейся удельной электропроводности или значения кажущегося удельного сопротивления, а расстояние до аномалии определяют, когда значение кажущейся удельной электропроводности или значение кажущегося удельного сопротивления достигает устойчивого со5. The method according to one of claims 1 to 4, in which the time range is chosen sufficient to achieve a steady state value of apparent conductivity or value of apparent resistivity, and the distance to the anomaly is determined when the value of apparent conductivity or value of apparent resistivity reaches steady with - 10 013189 стояния.- 10 013189 standing. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором детектированный приемником отклик представляет отклик напряжения.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the response detected by the receiver represents the voltage response. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вычисление значения кажущейся удельной электропроводности или значения кажущегося удельного сопротивления включает в себя преобразование сигнала наведенного напряжения в среднюю удельную электропроводность пласта.7. A method according to any one of the preceding claims, in which the calculation of the value of the apparent conductivity or the value of the apparent resistivity involves converting the induced voltage signal into the average conductivity of the formation. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вычисляют значение кажущейся удельной электропроводности и значение кажущегося удельного сопротивления пласта, в котором расположено устройство.8. The method according to any of the preceding paragraphs, in which the value of the apparent conductivity and the value of the apparent resistivity of the formation in which the device is located are calculated. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вычисляют значение кажущейся удельной электропроводности или значение кажущегося удельного сопротивления пласта впереди устройства.9. The method according to any of the preceding paragraphs, in which the value of the apparent conductivity or the value of the apparent resistivity of the formation ahead of the device is calculated. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором определяют момент времени, в котором значение кажущейся удельной электропроводности или значение кажущегося удельного сопротивления начинает отклоняться от соответствующего значения кажущейся удельной электропроводности или кажущегося удельного сопротивления пласта, в котором расположено устройство.10. A method according to any one of the preceding claims, in which a point in time is determined at which the value of apparent conductivity or the value of apparent resistivity begins to deviate from the corresponding value of apparent conductivity or apparent resistivity of the formation in which the device is located. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором электромагнитный сигнал передают в направлении аномалии.11. The method according to any of the preceding paragraphs, in which the electromagnetic signal is transmitted in the direction of the anomaly. 12. Система для определения расстояния до аномалии в пласте, содержащая устройство, включающее передатчик электромагнитных сигналов через пласт и приемник для детектирования откликов, включающий блок памяти вычислительный блок, осуществляющий вычисление значения зависящей от времени кажущейся удельной электропроводности или значение зависящего от времени кажущегося удельного сопротивления, основываясь на временной зависимости детектированного приемником переходного отклика на изменение передаваемого электромагнитного сигнала; определение расстояния от устройства до аномалии на основе изменения значения кажущейся удельной электропроводности или значения кажущегося удельного сопротивления во времени.12. The system for determining the distance to the anomaly in the reservoir, which contains a device that includes a transmitter of electromagnetic signals through the reservoir and a receiver for detecting responses, includes a memory unit computing unit that calculates the value of the time-dependent apparent conductivity or the value of the time-dependent apparent resistivity, based on the time dependence of the transient response detected by the receiver to a change in the transmitted electromagnetic signal; determining the distance from the device to the anomaly based on the change in the value of the apparent conductivity or the value of the apparent resistivity with time. 13. Система по п.12, в которой устройство содержит каротажный инструмент.13. The system indicated in paragraph 12, in which the device contains a logging tool. 14. Система по п.12 или 13, в которой устройство устанавливают в секцию бурения во время измерения энергии или в секцию каротажа во время бурения бурильной колонны, расположенной вверх по стволу скважины относительно буровой коронки.14. The system according to claim 12 or 13, in which the device is installed in the drilling section during energy measurement or in the logging section during drilling of the drill string up the borehole relative to the drill bit.
EA200700265A 2003-11-05 2005-05-04 A method and an apparatus for determination of a distance to anomaly in a formation EA013189B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/701,735 US7425830B2 (en) 2003-11-05 2003-11-05 System and method for locating an anomaly
US10/897,585 US7538555B2 (en) 2003-11-05 2004-07-23 System and method for locating an anomaly ahead of a drill bit
PCT/US2005/015716 WO2006022922A1 (en) 2004-07-23 2005-05-04 Method for locating an anomaly ahead of a drill bit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200700265A1 EA200700265A1 (en) 2007-06-29
EA013189B1 true EA013189B1 (en) 2010-02-26

Family

ID=46205574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200700265A EA013189B1 (en) 2003-11-05 2005-05-04 A method and an apparatus for determination of a distance to anomaly in a formation

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA013189B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372398A (en) * 1980-11-04 1983-02-08 Cornell Research Foundation, Inc. Method of determining the location of a deep-well casing by magnetic field sensing
GB2301902A (en) * 1995-06-08 1996-12-18 Baker Hughes Inc Detecting boundaries between strata while drilling a borehole
US20030038634A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Kurt-Martin Strack Integrated borehole system for reservoir detection and monitoring

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372398A (en) * 1980-11-04 1983-02-08 Cornell Research Foundation, Inc. Method of determining the location of a deep-well casing by magnetic field sensing
GB2301902A (en) * 1995-06-08 1996-12-18 Baker Hughes Inc Detecting boundaries between strata while drilling a borehole
US20030038634A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Kurt-Martin Strack Integrated borehole system for reservoir detection and monitoring

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
STOLARCZYK L.G. ET AL.: "Electromagnetic seam wave mapping of roof rock conditions across a longwall panel". 18 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA200700265A1 (en) 2007-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2005322238B2 (en) Method for determining distances from a device to at least a first and a second layer in a formation
AU2005278067B2 (en) Method for locating an anomaly ahead of a drill bit
CA2927691C (en) Cross-coupling based fluid front monitoring
US20070256832A1 (en) Method of analyzing a subterranean formation and method of producing a mineral hydrocarbon fluid from the formation
US10317560B2 (en) Systems and methods of robust determination of boundaries
CA2810196C (en) Method and apparatus to detect a conductive body
CA2756062C (en) Apparatus and method for removing anisotropy effect from directional resistivity measurements
US9360584B2 (en) Systems and methodology for detecting a conductive structure
US4295096A (en) Electrode prospecting method providing calculable electromagnetic coupling for the indirect detection of hydrocarbon reservoirs
US20130016582A1 (en) System for exploration of subterranean structures
EA010068B1 (en) Method for imaging subterranean formations
EA013189B1 (en) A method and an apparatus for determination of a distance to anomaly in a formation
WO2015142328A1 (en) Enhanced formation evaluation using high-frequency dielectric and array induction tools
RU2019116531A (en) DETECTION OF DAMAGE
JP6083251B2 (en) Distributed exploration system for obtaining electrical characteristics of underground and distributed exploration method using the same
CN109642456B (en) System and method for detecting instruments before drilling and laterally
JP3041415B2 (en) Electromagnetic method for measuring ellipsoid parameters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU