MX2011001566A

MX2011001566A - Metodo y aparato para medir resistividad de formaciones.

Info

Publication number: MX2011001566A
Application number: MX2011001566A
Authority: MX
Inventors: Dominique Dion; Isabelle Dubourg
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-03-04
Also published as: EP2154553A1; WO2010017898A3; US8736271B2; CN102177445A; CN102177445B; US20110291659A1; WO2010017898A2

Abstract

Un aparato para determinar la resistividad de formación que rodea un orificio profundo que comprende: un cuerpo conductivo alargado; un par de antenas transmisoras que compendien primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para inducir una corriente en la formación; y un par de antenas receptoras que comprenden primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para medir una corriente axial que corre en el cuerpo de la herramienta en la ubicación de las receptoras; en donde el par de antenas transmisoras, se localizan en un lado del par de antenas receptoras.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA MEDIR RESISTIVIDAD DE FORMACIONES CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere a un aparato para medir la resistividad de una formación que rodea un orificio de pozo .

TÉCNICA ANTERIOR Las herramientas de registro de resistividad se han usado durante muchos años para medir la resistividad de formaciones que rodean un orificio profundo.

En una herramienta para medir resistividad normal un par de receptores se localizan entre dos transmisores. Cuando los transmisores se excitan con una corriente sinusoidal, inducen un voltaje en los bucles formados por el collarín de barrena y la formación. Este voltaje, que puede medirse por un devanado secundario, crea una corriente en la formación y el lodo del orificio profundo. Un receptor mide la corriente que corre en el collarín de barrena en la ubicación del receptor. Un par de receptores pueden medir la diferencia en corriente axial, que es la corriente radial que entra a la formación entre los dos receptores.

Un par de transmisor-receptor mide la conductancia de la formación a lo largo del bucle de corriente establecido. Esta conductancia (excepto por los efectos de frecuencia) es inversamente proporcional a la resistividad de formación. Un ejemplo de este método es una medición de resistividad de la pieza. Si se usa un par de receptores y se miden la diferencia en" corrientes axiales, la resistividad derivada se domina por la formación en la parte frontal del espacio entre los dos receptores. La combinación de dos mediciones, con un transmisor arriba y otro debajo de los pares de receptores, permite enfocar de manera más precisa la corriente en la formación y obtención de una medición de resistividad más precisa.

La US3305771 describe un sistema de . registro durante la perforación que usa un par de bobinas toroidales de transmisión separada y un par de bobinas toroidales de recepción separada entre las bobinas toroidales de transmisión. Un generador de corriente alterna excita los transmisores toroidales, que induce corriente a la formación. Los receptores detectan la corriente que pasa fuera del collarín en la formación entre los dos receptores.

Sin embargo, · un problema que tienen los transmisores arriba y debajo del par de receptores es que logran una larga separación de transmisor-receptor y consecuentemente una medición de resistividad profunda, el instrumento deberá ser largo, dado que la profundidad de la investigación se incrementará cuando se incrementa la separación del transmisor.

El objetivo de la invención es proveer un aparato y método para medir la resistividad de formación en una variedad de profundidades que rodean un orificio profundo sin la necesidad de cambiar la longitud de la herramienta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención provee un aparato para determinar la resistividad de formación que rodea un orificio profundo que comprende: un cuerpo conductivo alargado; un par de antenas transmisoras que comprenden primera y segunda antenas mondadas en el cuerpo para inducir una corriente en la formación; y un par de antenas receptoras que comprenden primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para medir una corriente axial que corre en el cuerpo de la herramienta en la ubicación de los receptores; en donde el par de antenas de transmisores se localizan en un lado del par de antenas receptoras.

Las primera y segunda antenas transmisoras y receptoras preferiblemente son antenas toroidales.

El cuerpo conductor alongado normalmente es una parte de formación de collarín de barrena de una herramienta de perforación durante el registro.

Una modalidad preferida de la invención comprende un primer par de antenas y un segundo par de antenas; y un circuito electrónico para configurar un par de antenas como antenas receptoras y el otro par de antenas como antenas transmisoras . un segundo aspecto de la invención provee un método para realizar mediciones de resistividad de una formación que rodea un orificio profundo usando una herramienta que comprende primero y segundo pares de antenas separadas, los pares estando separadas a lo largo del cuerpo de una herramienta, el método comprendiendo: i) colocar el cuero de la herramienta en el orificio profundo de manera que el primer par de antenas está en una ubicación predeterminada en el orificio profundo; ii) operar una del segundo par de antenas para inducir una corriente en la formación que rodea el orificio profundo; iii) medir el voltaje credo por operación de la antena; iv) medir las corrientes axiales en el cuerpo en el primer par de antenas; v) mover el cuerpo de la herramienta a lo largo del orificio profundo de manera que el segundo par de antenas está en la ubicación predeterminada; vi) operar el segundo par de antenas para inducir las corrientes en la ' formación que rodea el orificio prof ndo; vii) medir los voltajes creados por operación de las antenas; viii) medir las corrientes axiales en el cuerpo en uno del primer par de antenas como resultado de operación del segundo par de antenas; y ix) determinar la resistividad de la formación usando las mediciones de voltaje y corriente obtenidas.

Preferiblemente, el primer par de antenas se configuran como antenas receptoras y el segundo par de antenas se configuran como transmisores; la separación de las antenas en los pares y la separación de los pares de antenas siendo tales que la distancia entre una primera antena transmisora y el punto medio entre el par de antenas receptoras es mayor que la distancia entre una segunda antena transmisora y el punto medio entre el par de antenas receptoras .

En este caso, el paso ii) puede comprender operar la primera antena transmisora; y el paso viii) puede comprender medir las corrientes axiales en la antena receptora más allá de las antenas transmisoras de manera que realizan una medición de resistividad lejana; y el paso ii) puede comprender operar la segunda antena transmisora; y el paso viii) puede comprender medir las corrientes axiales y la antena receptor más cercana a las antenas transmisoras de manera que realizan una medición de resistividad cercana.

Preferiblemente el método comprende el uso de un aparato como se describió antes.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra un esquema de una herramienta para una medición de resistividad toroidal cercana.

La Figura 2 muestra un esquema de una herramienta para una medición de resistividad toroidal lejana.

MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN La invención comprende un aparato para medir la resistividad en la formación 1 que tiene un cuerpo elongado 2 y que tiene dos antenas transmisoras 3, 4 y dos antenas receptoras 5, 6 montadas en el cuerpo conductivo 2. Los dos transmisores se colocan en el cuero de la herramienta de manera que se localizan en el mismo lado que ambos receptores. En el caso de una herramienta de LWD, el cuerpo conductor puede ser el collarín de barrena.

Cuando los transmisores se excitan con una corriente sinusoidal, inducen un voltaje en los bucles formados por el collarín de barrena y la formación. Este voltaje, que se puede medir por un devanado secundario, crea una corriente en la formación y el lodo del orificio profundo.

Un receptor mide la corriente que corre en el collarín de barrena en la ubicación del receptor. Un par de receptores puede medir la diferencia en la corriente axial, que será igual a la corriente radial que entra a la formación entre los dos receptores.

Mientras que los métodos estándar actuales para enfocar la medición usan una disposición simétrica de transmisores alrededor de un par de receptores, el aparato de-la invención usa un enfoque derivado por profundidad para determinar la resistividad. Esto se logra localizando los dos trasmisores en el mismo lado de los dos receptores, de manera que los receptores se agrupan en una ubicación en el cuerpo de herramienta y los transmisores se agrupan en otra ubicación. Esto permite que la profundidad de la investigación es una medición sea extendida mientras mantiene la longitud de la herramienta, o permite que se reduzca la longitud de la herramienta mientras mantiene la misma profundidad de investigación.

La Figura 1 muestra el principio en el que se basa la toma de una medición de resistividad toroidal lejana usando un aparato y método de acuerdo con la invención. La herramienta comprende un primer 3 y segundo 4 transmisor, TI y T2, y un primero 5 y segundo 6 receptor, Rl y R2 y, ambos transmisores se localizan en el mismo lado de tanto el primero como el segundo receptores. La distancia entre los dos receptores preferiblemente es aproximadamente igual a la distancia entre ambos transmisores.

Cuando se requiere una medición de resistividad lejana cuando la herramienta ' está en la posición A, el transmisor, TI, localizado más alejado de los receptores, Rl y R2, se excita por una corriente alterna. Se registra el voltaje establecido por el transmisor en el collarín de barrena. Se establece una corriente en el cuerpo y se registran las corrientes axiales gue corren bajo ambos receptores. Estas cantidades son T1V_A, IT1R1_A y ITlR2_a.

La conductancia, C, de la formación en la región de interés, (en la parte frontal del receptor cuando la herrameinta enstá en la posición A) se da por: IT\R\_ A - IT\R2 A C A = T\V A La corriente axial promedio en el collarín de barrena en la región de interés, aumentada por 1 Volt en el transmisor es: . ITIRI A + ¡T\R2 A palanca A = = =— 2x T\V A A medida que la herramienta se mueve hacia abajo del orificio profundo de manera que la herramienta está en la posición B, los transmisores, TI, T2, están en la ubicación que se ocupa rpo los receptores, Rl, R2, cuando la herramienta está en la posición a.

Ambos transmisores TI y T2 se encienden sucesivamente. La corriente axial que corre bajo el receptor lejano R2 luego se mide y registra y el voltaje se establece en el cuerpo de la herramienta por cada uno de los transmisores se mide y registra.

Estas cantidades pueden anotarse como IT1R2_B, T1V_B, IT2R2_B, T2V_B. Dada la reciprocidad en electromagnetismo, si los transmisores fueran receptores y si el receptor fuera un transmisor, las conductancias serian iguales .

Por lo tanto, la conductancia de la formación en la región de interés, en la posición b, se puede edar por: ¡T2R2_ B ITIR2 T2V B TW La corriente axial promedio en el collarín de barrena en la región de interés (si R2 fuera un transmisor), también es aumentada para 1 volt en el transmisor, es: palanca B - 05x (^^-2? ^ JT2R2 B.

~ " * TI B T2V B Para asegurar que se enfoca en la medición, deberá asegurarse que la corriente de medición se mueve en la formación perpendicularmente a la herramienta. Se puede usar enfoque por computadora. Las dos conductancias se dibujan de manera que cuando se combinan, la corriente axial resultante en el collarín de barrena es nula.

La conductancia compensada se da por: La resistividad toroidal compensada se calcula aproximadamente por: ES_ToroidalJejana en donde K es el factor geométrico derivado del modelado.

Similarmente, se puede calcular la conductancia y resistividad para la separación de transmisor-receptor más corta usando la misma herramienta.

Con referencia a la Figura 2, en donde se requiere una medición de resistividad cercana cuando la herramienta está en la posición A, el transmisor, T2, localizado más alejado de los receptores, Rl y R2, se enciende y se establece el voltaje por el transmisor en el collarín de barrena y se registran las corrientes axiales bajo ambos receptores .

A medida que la herramienta se mueve hacia abajo del orificio profundo de manera que la herramienta está en la posición B, los transmisores ahora están en la ubicación que fue ocupada por los receptores cuando la herramienta estaba en la posición A.

Tanto el transmisor TI como el T2 se encienden sucesivamente y la corriente axial bajo el receptor cercano Rl, así como el voltaje establecido en el collarín de barrena por cada uno de los transmisores se mide y registra.

Las mediciones registradas se usan para calcular la resistividad cercana de la formación.

Debido al teorema de reciprocidad, el transmisor y receptor son intercambiables. Por lo tanto en una configuración cada par de antenas se puede usar como transmisoras o receptoras. La herramienta puede comprender un circuito electrónico para configurar uno de los pres de antenas como antenas receptoras y el otro par de antenas como antenas transmisoras.

Una ventaja . de estos métodos incluye que la longitud de la herramienta puede reducirse. La herramienta de la invención permite que se use la misma herramienta para obtener la medición de resistividad cercana y lejana. Usando las longitudes de diferentes separaciones entre los transmisores y receptores que se proveen en la herramienta, es posible extender la profundidad de investigación sin la necesidad de incrementar la longitud de la herramienta.

También se pueden hacer varios cambios dentro del alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un aparato para determinar la resistividad de formación que rodea un orificio profundo comprendiendo: un cuerpo conductivo elongado; un par de antenas transmisoras que comprenden primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para inducir una corriente en la formación; y un par de antenas receptoras que comprenden primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para medir una corriente axial que corre en el cuerpo de la herramienta en la ubicación de los receptores; en donde el par de antenas transmisoras se localiza en el lado del par de antenas receptoras.

2. - Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las primera y segunda antenas transmisoras son antenas transmisoras toroidales.

3. - Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde la primera y segunda antenas receptoras son antenas receptoras toroidales.

4. - Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, en donde el cuerpo conductivo alargado es un collarín de barrena.

5. - Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el aparato es una herramienta de perforación durante el registro.

6. - Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende un primer par de antenas y un segundo par de antenas; y un circuito electrónico para configurar un par de antenas como antenas receptoras y el otro par de antenas como antenas transmisoras .

7. - Un método para realizar mediciones de resistividad de una formación que rodea un orificio profundo usando una herramienta que comprende primero y segundo pares de antenas separadas, los pares siendo separados a lo largo de un cuerpo de herramienta, el método comprendiendo: i) colocar el cuero de la herramienta en el orificio profundo de manera que el primer par de antenas está en una ubicación predeterminada en el orificio profundo; ii) operar una del segundo par de antenas para inducir una corriente en la formación que rodea el orificio profundo; iii) medir el voltaje credo por operación de la antena; iv) medir las corrientes axiales en el cuerpo en el primer par de antenas; v) mover el cuerpo de la herramienta a lo largo del orificio profundo de manera que el segundo par de antenas está en la ubicación predeterminada; vi) operar el segundo par de antenas para inducir las corrientes en la formación que rodea el orificio profundo; vii) medir los voltajes creados por operación de las antenas; viii) medir las corrientes axiales en el cuerpo en uno del primer par de antenas como resultado de operación del segundo par de antenas; y ix) determinar la resistividad de la formación usando las mediciones de voltaje y corriente obtenidas.

8. - Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el primer par de antenas se configura como antenas receptoras y el segundo par de antenas se configura como transmisoras; la separación de las antenas en los pares, y la separación de los pares de antenas siendo tal que la distancia entre una primera antena transmisora y el punto medio entre el par de antenas receptoras es mayor a la distancia entre una segunda antena transmisora y el punto medio entre el par de antenas receptoras.

9. - Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el paso ii) comprende operar la primera antena transmisora; y el paso vii) comprende medir las corrientes axiales en la antena receptora más alejada de las antenas transmisoras de manera que realiza una medición de resistividad lejana.

10. - Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el paso ii) comprende operar la segunda antena transmisora; y el paso vii) comprende medir las corrientes axiales en la antena receptora más cercana a las antenas transmisoras de manera que realiza una medición de resistividad cercana.

11. - Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10 que comprende el uso de un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6. RESUMEN Un aparato para determinar la resistividad de formación que rodea un orificio profundo que comprende: un cuerpo conductivo alargado; un par de antenas transmisoras que compendien primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para inducir una corriente en la formación; y un par de antenas receptoras que comprenden primera y segunda antenas montadas en el cuerpo para medir una corriente axial que corre en el cuerpo de la herramienta en la ubicación de las receptoras; en donde el par de antenas transmisoras se localizan en un lado del par de antenas receptoras.