MX2014005848A - Aparatos, metodos, y sistemas de medicion de resistividad mejorada. - Google Patents

Abstract

Aparatos y sistemas, así como métodos, pueden operar para adquirir señales de la formación desde una red de antenas electromagnéticas de medición profunda, donde los valores de las señales de la formación dependen de las propiedades de una formación geológica. Las señales de la formación pueden también ser adquiridas desde un sensor de resistividad en la broca (ABR) donde el sensor de ABR comprende una broca de perforación acoplada eléctricamente a un toroide o a múltiples electrodos, los electrodos separados por al menos un espacio. Actividades adicionales pueden incluir invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en una medición de resistividad mejorada para la formación geológica, en donde la inversión comprende determinar al menos una de la distancia relativa entre capas de la formación geológica, la orientación relativa de las capas con respecto al alojamiento, o un gradiente de resistividad de las capas, en donde las capas no son penetradas localmente por la broca. Se divulgan aparatos, sistemas, y métodos adicionales.

Description

APARATOS, MÉTODOS, Y SISTEMAS DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD MEJORADA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a aparatos, métodos, y sistemas que tienen capacidad de medición de resistividad mejorada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la perforación de pozos para la exploración de petróleo y gas, el entendimiento de la estructura y propiedades de la formación geológica que rodea un pozo proporciona información para ayudar a tal exploración. El registro es el proceso de hacer mediciones por medio de sensores ubicados en el interior del pozo, lo cual puede proporcionar información valiosa con respecto a las características de la formación. Sin embargo, la mayoría de las herramientas en el interior del pozo miden porciones de la formación que ya han sido penetradas por la broca de perforación, en lugar de medir características de la formación delante de la broca, antes de la penetración.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un aparato ejemplar que tiene una herramienta para hacer mediciones delante de una broca de perforación, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 2 muestra las características de un método ejemplar para una anticipación de las aplicaciones de broca en una operación de perforación, de acuerdo con diferentes modalidades .

Las Figuras 3A y 3B ilustran un cálculo de señal de anticipación, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 4A y 4B ilustran un efecto de cancelación de señal de capa, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 5A y 5B muestran factores geométricos integrados para una herramienta, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 6 muestra combinaciones de ángulo de inclinación que logran el efecto de cancelación de señal de capa para diferentes ángulos de buzamiento, donde el ángulo de ataque del buzamiento se alinea con dipolos, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 7 muestra factores geométricos integrados para un medio altamente conductivo, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 8 muestra factores geométricos asociados con dos espaciamientos diferentes, de acuerdo con diferentes modalidades .

Las Figuras 9A-C muestran tres ejemplos de configuraciones de cancelación de señal de capa y regiones de sensibilidad asociadas, de acuerdo con diferentes modalidades .

Las Figuras 10A y 10B muestran ejemplos de configuraciones básicas de una medición profunda y una medición superficial, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 11 muestra una comparación de una medición de diferencial de lapso de tiempo contra una medición de cancelación de señal de capa, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 12 muestra un sistema de adquisición de datos ejemplar, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 13 muestra características de un método de cálculo ejemplar de señal de anticipación por medio de inversión superficial y profunda, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 14 muestra características de un método ejemplar del cálculo de señal de anticipación al utilizar solamente señales superficiales, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 15 ilustra un cálculo ejemplar de una señal de anticipación por medio de deconvolución, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 16 ilustra un cálculo ejemplar de propiedades de capa profunda por medio de inversión completa, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 17 ilustra un cálculo ejemplar de propiedades de capa profunda por medio de inversión simple, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 18 ilustra un ejemplo de un cálculo de propiedades de capa profunda por medio de inversión, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 19 ilustra un ejemplo de un cuadro de decisión de geonavegación, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 20 muestra factores geométricos asociados con dos espaciamientos diferentes entre transmisor y receptor, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 21 ilustra un filtro de deconvolución no casual, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 22 ilustra un filtro de deconvolución casual, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 23 y 24 muestran cada una un registro sintético con un ángulo de buzamiento cero y cuatro capas en un proceso de inversión, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 25 muestra un registro sintético con cuatro capas en un proceso de deconvolución, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 26 y 27 comparan configuraciones de cancelación de señal de capa y estándar para un caso con un número grande de capas con variación de resistividad, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 28A-C muestran un modelo de respuesta de paso ejemplar y modelos de señal diferencial ejemplares, de acuerdo con diferentes modalidades, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 29 muestra señales corregidas de efecto pelicular (skin effect) para un caso de ejemplo, de acuerdo con diferentes modalidades.

Las Figuras 30A y 30B muestran la distancia al limite invertida y contraste de conductividad para un caso de ejemplo, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 31 representa un diagrama de bloques de características de un sistema ejemplar para controlar la activación de acomodos de antenas y procesar las señales recibidas para anticipación de las aplicaciones de broca, de acuerdo con diferentes modalidades.

La Figura 32 representa una modalidad de un sistema en un sitio de perforación, de acuerdo con diferentes modalidades .

La Figura 33 ilustra un aparato configurado para hacer mediciones de resistividad en la broca y de medición profunda combinadas, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención .

La Figura 34 es un diagrama de bloques de un sistema para adquirir mediciones de resistividad en la broca y de medición profunda, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención Las Figuras 35A-D ilustran diferentes modalidades de un sensor de resistividad en la broca (ABR, At-Bit Resistivity) , y un sensor de medición complementaria, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

La Figura 36 es un diagrama de flujo para un primer método de procesamiento de señal de la formación de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

La Figura 37 es un diagrama de flujo para un segundo método de procesamiento de señal de la formación de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

La Figura 38 es una gráfica sintética de respuesta de herramienta a la resistividad de la formación, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

Las Figuras 39A y 39B son gráficas de resultados de inversión utilizando mediciones de resistividad tradicionales, y mediciones hechas de acuerdo con diferentes modalidades de la invención, respectivamente.

La Figura 40 es un diagrama de bloques de un aparato y sistema de acuerdo con diferentes modalidades de la invención .

La Figura 41 es un diagrama de flujo que ilustra varios métodos de acuerdo con diferentes modalidades de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción detallada se refiere a los dibujos de acompañamiento que muestran, a manera de ilustración y no limitación, diferentes modalidades en las cuales se puede practicar la invención. Estas modalidades se describen en detalle suficiente para habilitar a aquellos experimentados en la materia a practicar estas y otras modalidades. Se pueden utilizar otras modalidades, y se pueden hacer cambios estructurales, lógicos, y eléctricos a estas modalidades. Las diferentes modalidades no son necesariamente exclusivas mutuamente, ya que algunas modalidades se pueden combinar con una o más de otras modalidades para formar nuevas modalidades. La siguiente descripción detallada, por lo tanto, no se debe tomar en un sentido limitativo.

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de una modalidad de un aparato 100 que tiene una herramienta 105 para hacer mediciones delante de una broca de perforación que se pueden utilizar para determinar una señal de anticipación y para determinar propiedades en el interior del pozo en un pozo 102. La herramienta 105 puede tener un acomodo de transmisores y receptores 110-1, 110-2... 110- (N-l), 110-N estructurados con relación a un eje longitudinal 107 de la herramienta 105. Estos transmisores y receptores pueden ser operados para capturar señales cerca de la herramienta 105 en regiones detrás de la herramienta 105 y regiones adyacentes a los lados de la herramienta 105. Estas señales de rango relativamente corto se pueden denominar como señales superficiales. Estos transmisores y receptores también pueden ser operados para capturar señales en regiones enfrente de la herramienta 105 y con la herramienta 105 acomodada en una estructura de perforación, las señales capturadas desde en frente de la herramienta 105 pueden incluir regiones delante de una broca de perforación. Estas señales de rango relativamente largo, más profundas que las señales superficiales, se pueden denominar como señales profundas. El acomodo de transmisores y receptores 110-1, 110-2... 110- (N-l), 110-N puede ser operado al seleccionar pares de transmisores- receptores definidos por el espaciamiento entre el transmisor y el receptor en cada par respectivo. Los espaciamientos grandes se pueden utilizar para sondear delante de la broca de perforación y adquirir señales profundas. Espaciamientos más pequeños se pueden utilizar para sondear en las regiones de la formación alrededor de la herramienta 105. Una señal profunda y una señal superficial pueden estar correlacionadas con el espaciamiento de transmisor-receptor, que a su vez se puede establecer por la ubicación de los transmisores y receptores detrás de la broca de perforación. Por ejemplo, una medición superficial puede incluir contribuciones desde regiones de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 304.8 cm (10 pies) desde la herramienta y una medición profunda puede incluir contribuciones desde regiones de unos 154.4 cm (5 pies) a unos 6096 cm (200 pies) desde la herramienta. Al hacer las mediciones superficiales y profundas, las mediciones profundas incluyen contribuciones desde regiones más alejadas de la herramienta que las mediciones superficiales. Por ejemplo, las mediciones profundas pueden proporcionar contribuciones desde distancias desde la herramienta que son, pero no está limitado a, al menos 25% más grandes que las distancias que proporcionan contribuciones en las mediciones superficiales. La diferencia en distancias de contribución puede ser de menos o más del 25% más grande.

Se puede estructurar un acomodo de antenas de transmisión y antenas de recepción a lo largo del eje longitudinal 107 de la herramienta 105, el cual es esencialmente perpendicular a la sección transversal de la herramienta correspondiente a la sección transversal de un collar en una cadena de perforación. El acomodo puede incluir los transmisores y receptores separados entre ellos de tal forma que uno de los transmisores o receptores se ubica más cercano a la broca de perforación y un último de los transmisores o receptores en el acomodo es el más lejano de la broca de perforación. Dicho un transmisor o receptor más cercano a la broca de perforación puede estar ubicado tan cerca de la broca de perforación como sea posible. Mientras más cerca a la broca de perforación comienza el acomodo, se pueden determinar propiedades de la formación más alejadas de la broca de perforación. La primera antena se puede colocar en un collar detrás del motor de perforación. Alternativamente, la primera antena se puede colocar en el motor de perforación en lugar de un collar detrás del motor de perforación.

Los pares de transmisor-receptor pueden estar acomodados, tal como por orientación, en la herramienta 105 con relación al eje longitudinal 107 de la herramienta 105 al utilizar una combinación especial de ángulo de inclinación del transmisor y ángulo de inclinación del receptor de tal forma que se pueden cancelar las señales desde las capas entre el transmisor y receptor respectivo del par. El ángulo de inclinación del transmisor puede ser el mismo que el ángulo de inclinación del receptor o diferente del ángulo de inclinación del receptor. Por ejemplo, el receptor puede tener un ángulo de inclinación cero y el transmisor puede tener un ángulo de inclinación diferente de cero. Este acomodo del transmisor y receptor en la herramienta 105 hace a la herramienta 105 insensible a las propiedades de la región al lado de la herramienta. Se puede implementar el procesamiento de las señales adquiridas por el receptor del par en respuesta a una señal de sondeo transmitida por el transmisor del par para delimitar los efectos alrededor de la herramienta y enfocar delante de la broca. Se puede realizar la estructuración de los transmisores y sus receptores correspondientes en una orientación de cancelación de señal de capa particular para un ángulo de buzamiento dado. Para transmisores y sus receptores correspondientes estructurados en una orientación particular de cancelación de señal de capa para un ángulo de buzamiento de cero grados, por ejemplo, la operación a un ángulo de buzamiento diferente puede resultar en cancelación de señal de capa menos que completa. Sin embargo, puede haber un rango de ángulos de buzamiento diferentes del ángulo de buzamiento para el cual están estructurados el transmisor y receptor para cancelación esencialmente completa de las señales de las capas en las cuales se cancela sustancialmente la señal de las capas. La cancelación sustancial puede incluir cancelación del 90% con relación a la cancelación óptima. Los transmisores y receptores 110-1, 110-2... 110- (N-l), 110-N de la herramienta 105 pueden ser del número suficiente para permitir pares de transmisor-receptor de diferente orientación de tal forma que se puede alcanzar una cancelación óptima de una señal de capa por la herramienta 105 para un número de diferentes ángulos de un cerramiento.

Las mediciones de anticipación para proporcionar una señal de anticipación o determinar propiedades de la formación delante de la broca de perforación se pueden hacer por medio de la herramienta 105 sin utilizar pares de transmisor-receptor orientados de tal forma que la operación de los pares de transmisor-receptor no proporcionan cancelación de señal de capa. Los datos de una o más mediciones superficiales se pueden restar de una medición profunda para proporcionar una medición de anticipación. Los datos de la anticipación se pueden procesar para proporcionar una señal de anticipación y para determinar las propiedades de la formación delante de la broca de perforación.

La herramienta 105 puede tener una pluralidad de antenas acomodadas en pares. Un primer par de antenas de transmisor-receptor puede tener un espaciamiento entre el transmisor y el receptor del primer par de antenas de transmisor-receptor en un rango desde 0.61 a 6.1 m (2 a 20 pies) para hacer una medición superficial de tal forma que las señales de capa se cancelan sustancialmente entre el transmisor y el receptor del primer par de antenas de transmisor-receptor. Un segundo par de antenas de transmisor-receptor puede tener un espaciamiento entre el transmisor y el receptor del segundo par de antenas de transmisor-receptor en un rango de 6.1 a 30.48 m (20 a 100 pies) para hacer una medición profunda de tal forma que las señales de capa se cancelan sustancialmente entre el transmisor y el receptor del segundo par de antenas de transmisor-receptor. La antena de transmisor del primer par de antenas de transmisor-receptor está acomodada como la antena de transmisor del segundo par de antenas de transmisor-receptor o la antena de receptor del primer par de antenas de transmisor-receptor está acomodada como la antena de receptor del segundo par de antenas de transmisor-receptor .

El aparato 100 puede incluir una unidad de control 120 para controlar la activación de los transmisores de la herramienta 105 y la recepción de señales en los receptores de las herramientas 105. La unidad de control 120 puede estar estructurada para ser operable para seleccionar antenas de una pluralidad de antenas en uno o más pares de transmisor-receptor acomodados para llevar a cabo una o más mediciones profundas y una o más mediciones superficiales cuando el aparato se opera al interior de un pozo. La unidad de control 120 puede estar acomodada para ser operable para seleccionar antenas de la pluralidad en uno o más pares de transmisor-receptor acomodados para cancelar sustancialmente las señales de capa entre la antena de transmisor y la antena de receptor del parte transmisor-receptor respectivo cuando la herramienta se opera al interior en un pozo. La unidad de control 120 puede estar acomodada para conducir, entre otras operaciones utilizando una antena de transmisor y una antena de receptor correspondiente, una medición profunda absoluta, una medición profunda de relación con un receptor adicional, o una medición profunda compensada con un receptor adicional y un transmisor adicional de tal forma que las señales de capa se cancelan sustancialmente entre los pares de antena de transmisor y receptor en las mediciones respectivas. La unidad de control 120 puede operar la herramienta 105 que tiene cuatro antenas acomodadas para hacer mediciones superficiales y mediciones profundas y para cancelar sustancialmente las señales de capa de la operación de las cuatro antenas. La unidad de control 120 puede operar la herramienta 105 que tiene menos de cuatro antenas acomodadas para hacer mediciones superficiales y mediciones profundas y para cancelar sustancialmente las señales de capa de la operación de las cuatro antenas. La unidad de control 120 se puede operar en conjunción con la unidad de procesamiento de datos 126 para procesar las señales recibidas desde los receptores en la herramienta 105.

La unidad de procesamiento de datos 126 puede estar estructurada para ser operable para procesar datos a partir de una o más mediciones profundas y una o más mediciones superficiales para generar una señal de anticipación sustancialmente sin o sustancialmente sin contribuciones de las regiones adyacentes a los lados de la herramienta. La unidad de procesamiento de datos 126 puede incluir instrumentaciones para llevar a cabo una o más técnicas para procesar las señales de las mediciones superficiales y las señales de las mediciones profundas para generar una señal de anticipación. Una señal de anticipación se define como la señal correlacionada con la región delante de la broca de perforación asociada con una operación de perforación. La unidad de procesamiento de datos 126 puede camino utilizar la señal de anticipación generada para determinar propiedades de la formación delante de la broca de perforación. La señal de anticipación y/o las propiedades de la formación determinadas delante de la broca de perforación se pueden utilizar para tomar decisiones de geonavegación . La geonavegación es un control intencional para ajustar la dirección de formación.

Las técnicas para determinar la señal de anticipación y/o las propiedades de la formación delante de la broca de perforación pueden incluir diferentes aplicaciones de operaciones de inversión, modelado directo, utilizando registros sintéticos, y técnicas de filtración. Las operaciones de inversión pueden incluir una comparación de las mediciones con predicciones de un modelo de tal forma que se puede determinar un valor o variación espacial de una propiedad física. Una operación de inversión convencional puede incluir determinar una variación de la conductividad eléctrica en una formación a partir de las mediciones de los campos eléctricos y magnéticos inducidos. Otras técnicas, tales como un modelo directo, tratan con calcular los valores observados esperados con respecto a un modelo supuesto. Un registro sintético es un registro modelado con base en respuesta modelada de la herramienta en parámetros de formación conocidos. El registro sintético se crea al modelar numéricamente la interacción de la herramienta y la formación, que involucra por lo general la simulación de cada profundidad del registro punto por punto.

La unidad de procesamiento de datos 126 puede estar acomodada para ser operable para igualar datos de una o más mediciones superficiales en términos de factores geométricos con los datos de una o más mediciones profundas de tal forma que la diferencia entre los datos de una o más mediciones profundas y los datos igualados de una o más mediciones superficiales proporciona la señal de anticipación. La igualación se puede realizar por medio de un filtro de deconvolución . La unidad de procesamiento de datos 126 se puede acomodar para ser operable para llevar a cabo una inversión con base en las señales de una o más mediciones superficiales y las señales de una o más mediciones profundas y operable para restar una señal profunda anticipada, derivada de la inversión, de una señal de medición profunda medida para generar la señal de anticipación. La unidad de procesamiento de datos 126 puede estar acomodada para ser operable para llevar a cabo una inversión con base en las señales de una o más mediciones superficiales sin entrada de dichas una o más mediciones profundas y operable para restar una señal que resulta de la inversión que se aplica a un modelado directo de una configuración profunda para generar la señal de anticipación. La unidad de procesamiento de datos 126 puede utilizar los datos alcanzados con los pares de antenas de transmisor-receptor seleccionados de tal forma que se cancela sustancialmente una señal de capa entre la antena de transmisor y la antena de receptor del par de transmisor-receptor respectivo en respuesta a la antena de transmisor siendo operada. La unidad de procesamiento de datos 126 puede utilizar los datos alcanzados de los pares de antenas de transmisor-receptor que no operan con cancelación de señal de las capas.

Los transmisores y receptores 110-1, 110-2... 110- (N-l), 110-N de la herramienta 105 se pueden acomodar con antenas múltiples antenas yuxtapuestas con diferentes ángulos de inclinación. Los circuitos y dispositivos de procesamiento que ejecutan instrucciones en la unidad de control 120 y la unidad de procesamiento de datos 126 se pueden operar para crear sintéticamente ángulos de inclinación al combinar señales de las múltiples antenas yuxtapuestas con diferentes ángulos de inclinación. Este esquema permite que el aparato 100 optimice algorítmicamente la cancelación de señal para diferentes ángulos de buzamiento de la formación. Los circuitos y dispositivos de procesamiento que ejecutan instrucciones en la unidad de control 120 y la unidad de procesamiento de datos 126 se pueden operar para crear sintéticamente ángulos de inclinación al combinar señales desde las múltiples antenas yuxtapuestas para crear sintéticamente el ángulo de inclinación para cancelar las señales de las capas entre las múltiples antenas yuxtapuestas. La cancelación de señal optimizada se puede utilizar para proporcionar una señal de anticipación y propiedades de formación de evaluación delante de una broca de perforación.

Los transmisores y receptores 110-1, 110-2... llO-(N-l), 110-N de la herramienta 105 pueden estar acomodados con un conjunto de transmisores y receptores que tienen ángulos de inclinación seleccionados de tal forma que se pueden cancelar las señales de las capas fuera de la región entre los transmisores y receptores respectivos de este conjunto. Esto proporciona una cancelación opuesta a la cancelación de señal de capa entre el transmisor y el receptor correspondiente mencionada anteriormente. Esto produce una lectura superficial que se enfoca alrededor de la herramienta y que se puede utilizar en lugar de otras mediciones superficiales mencionadas en este documento. Una antena de transmisor y una antena de receptor se pueden acomodar a lo largo de un eje longitudinal de la herramienta 105 de tal forma que al menos una de la antena de transmisor o la antena de receptor tiene un ángulo de inclinación con respecto al eje longitudinal de la herramienta donde las orientaciones de la antena de transmisor y la antena de receptor, con respecto al eje longitudinal y con respecto una con la otra, proporcionan lo necesario para que se cancelen operativamente las señales desde las capas fuera de la región entre el transmisor y receptor respectivo. Los circuitos y dispositivos de procesamiento que ejecutan instrucciones en la unidad de control 120 y la unidad de procesamiento de datos 126 se pueden operar para crear sintéticamente ángulos de inclinación al combinar señales de las múltiples antenas yuxtapuestas para cancelar señales de las capas fuera de la región entre las múltiples antenas yuxtapuestas. En aplicaciones donde las señales asociadas con los ángulos de inclinación del transmisor y receptor se generan sintéticamente a partir de antenas yuxtapuestas con diferentes ángulos de inclinación, el mismo parte transmisor y receptor se puede utilizar para enfocar delante y enfocar alrededor de la herramienta 105.

La unidad de control 120 y/o la unidad de procesamiento de datos 126 pueden estar ubicadas en la superficie del pozo 102 operativamente en comunicación con la herramienta 105 por medio de un mecanismo de comunicación. Tal mecanismo de comunicación se puede realizar como un vehículo de comunicación que es estándar para las operaciones del pozo. La unidad de control 120 y/o la unidad de procesamiento de datos 126 pueden estar distribuidas a lo largo del mecanismo por el cual la herramienta 105 se coloca al interior en el pozo 102. La unidad de control 120 y/o la unidad de procesamiento de datos 126 pueden estar integradas con la herramienta 105 de tal forma que la unidad de control 120 y/o la unidad de procesamiento de datos 126 son operables al interior en el pozo 102. La unidad de control 120 y/o la unidad de procesamiento de datos 126 pueden estar distribuidas a lo largo de la herramienta 105. Tales modalidades pueden proporcionar evaluación estable y profunda de formaciones que no han sido penetradas todavía por la broca de perforación durante una operación de perforación, la prevención de situaciones peligrosas tales como estallidos, y la recuperación mejorada de hidrocarburos al proporcionar un mecanismo de geonavegación .

El aparato 100 puede estar estructurado para una implementación en el agujero de un pozo como un sistema de mediciones durante la perforación (MWD, Measurements-While-Drilling) tal como un sistema de registro durante la perforación (LWD, Logging-While-Drilling) . La herramienta 105 puede estar ubicada en la broca de perforación de la operación de perforación. Alternativamente, el aparato 100 puede estar configurado en una configuración de línea de alambre .

La Figura 2 muestra características de una modalidad ejemplar de un método para una anticipación de la aplicación de broca en una operación de perforación. En 210, se controla la activación de una herramienta colocada en el interior del pozo, donde la herramienta tiene un acomodo de antenas de transmisor y antenas de receptor espaciadas operables en pares de transmisor-receptor seleccionados. Controlar la activación de la herramienta puede incluir seleccionar la operación de pares de antenas de transmisor-receptor de tal forma que se cancelan sustancialmente las señales de capa entre la antena de transmisor y la antena de receptor del par de transmisor-receptor respectivo en respuesta a la antena de transmisor que transmite una señal de sondeo. Los pares de antenas de transmisor-receptor pueden ser operados en cuyas señales desde las capas entre la antena de transmisor y la antena de receptor del par de transmisor-receptor respectivo no se cancelan con respecto a una señal de sondeo desde el transmiso .

En 220, se adquiere una señal profunda desde una medición profunda utilizando un par de transmisor-receptor y se adquieren una o más señales superficiales desde una o más mediciones superficiales utilizando uno o más de otros pares de transmisor-receptor. En situaciones donde no hay cancelación de señales de capa de la operación del transmisor, se pueden hacer múltiples mediciones superficiales .

En 230, se procesan dichas una o más señales superficiales, generando una señal modelada relativa a las regiones adyacentes a los lados y la parte posterior de la herramienta. En 240, se forma una señal de anticipación sustancialmente sin contribuciones de las regiones adyacentes a la herramienta al procesar la señal profunda con respecto a la señal modelada.

Procesar dichas una o más señales superficiales y formar la señal de anticipación puede incluir igualar dichas una o más señales superficiales en términos de factores geométricos a la señal profunda de tal forma que la diferencia entre la señal profunda y dichas una o más señales superficiales igualadas proporciona la señal de anticipación. Igualar dichas una o más mediciones superficiales puede incluir generar un filtro de traducción de superficial a profundo por medio de una deconvolución de factores geométricos superficiales y factores geométricos profundos. Procesar dichas una o más señales superficiales puede incluir llevar a cabo una inversión con base en dichas una o más señales superficiales y la señal profunda de tal forma que la señal modelada se deriva como una señal profunda anticipada a partir de la inversión. Subsecuentemente, formar la señal de anticipación puede incluir restar la señal modelada de la señal profunda para generar la señal de anticipación. Procesar dichas una o más señales superficiales puede incluir llevar a cabo una inversión con base en dichas una o más señales superficiales sin entrada de la señal profunda y aplicar una señal que resulta de la inversión a un modelado directo de una configuración profunda para proporcionar la señal modelada. Subsecuentemente, formar la señal de anticipación puede incluir restar la señal modelada de la señal profunda para generar la señal de anticipación.

En diferentes modalidades, una inversión se puede conducir utilizando la señal de anticipación y parámetros de las capas alrededor de la herramienta para generar resistividades y posiciones de capas profundas delante de una broca de perforación correspondiente a la herramienta. La señal de anticipación se puede analizar en el interior del pozo durante una operación de perforación y se puede tomar una decisión de geonavegación en el interior del pozo con base en el análisis. Alternativamente, la decisión de geonavegación se puede tomar en la superficie a partir de revisar el análisis o conducir el análisis en la superficie. Las actividades de superficie se pueden conducir por medio de una interfaz de usuario operable con una pantalla que proporciona el análisis o porciones del análisis a un operador. Las resistividades y posiciones de capas profundas se pueden generar conforme la broca de perforación se mueve hacia adelante. La operación de perforación se puede detener con base en una determinación de que el cambio de resistividad conforme la broca de perforación se mueve hacia adelante excede un umbral de cambio de resistividad. Exceder el umbral puede ser indicativo de cambios de presión peligrosos delante de la broca de perforación.

Generalmente, todas las herramientas electromagnéticas comercialmente disponibles son más sensibles a las propiedades de la formación de lo que son en la sección entre las posiciones del transmisor y el receptor. Sin embargo, en algunas aplicaciones, puede ser deseable tener más sensibilidad por encima o por debajo de esta sección. Por ejemplo, tal sensibilidad puede ser descable para geonavegación . Para geonavegación, las mediciones se pueden hacer en la vecindad de la broca de perforación durante la perforación para guiar la trayectoria del pozo de manera efectiva hacia las zonas productivas o para detener la perforación antes de que se penetren las zonas peligrosas. Aunque se han hecho varios intentos para diseñar herramientas que son sensibles a las propiedades de la formación delante de la broca, en casi todos los casos, estas herramientas permanecen más sensibles a las propiedades de la formación al lado de la herramienta. Como resultado, las mediciones son complicadas por las variaciones del perfil de la formación alrededor de la herramienta.

En diferentes modalidades, se puede implementar un proceso para eliminar los efectos alrededor de la herramienta y enfocar delante de la broca. Este proceso se puede lograr al utilizar una combinación especial de ángulo de inclinación de transmisor y ángulo de inclinación de receptor para cancelar señales de capas que están entre transmisor y receptor y hacer la herramienta insensible a las propiedades de la región al lado de la herramienta. Ver, por ejemplo, las Figuras 4A y 4B. Las áreas sensibles resultantes se muestran en la caja izquierda de la Figura 3A, donde la Figura 3A ilustra una medición de anticipación a partir de los ángulos de inclinación de cancelación de señal de capa. Como un segundo procedimiento, se puede igualar una medición más superficial separada en términos de factor geométrico con la medición anterior por medio de un filtro de deconvolución, y restar de la medición anterior. Ver, por ejemplo, las cajas de en medio y derecha de la Figura 3A. Sin embargo, se observa que el proceso que se muestra en la Figura 3A puede proporcionar valor significativo para evaluar una operación de perforación si no se restan las mediciones superficiales. Alternativamente, el proceso puede utilizar la resta con ángulos de inclinación arbitrarios sin cancelación de señal de capa como se muestra en la Figura 3B, que ilustra una medición de anticipación a partir de ángulos de inclinación arbitrarios .

Se ha divulgado previamente que para una combinación especial de ángulo de inclinación de transmisor y receptor de una herramienta, es posible cancelar la señal directa desde el transmisor al receptor de la herramienta. En un enfoque diferente en una modalidad ejemplar, se cancelan las señales que son debido a las capas de la formación entre el transmisor y el receptor. Se debe observar que, aunque está combinación especial de ángulo de inclinación no produce redirección de sensibilidad cuando se refiere a los puntos individuales en el espacio tridimensional, produce eliminación de sensibilidad en los limites planos con buzamiento y rumbo debido a los efectos de cancelación de señal de capa a través de las superficies como se ilustra en las Figuras 4A y 4B. La Figura 4A ilustra efectos de cancelación de señal de capa ejemplares con un limite entre transmisor y receptor. La Figura 4B ilustra efectos de cancelación de señal de capa ejemplares con un limite fuera de la sección de transmisor-receptor. Como resultado, una modalidad de un proceso ejemplar se puede restringir a las superficies planas con ángulos de buzamiento y rumbo conocidos. Se ha observado a partir de estudios que aún si las superficies no son perfectamente planas, o no se conoce con precisión el buzamiento y rumbo, los procesos que se discuten en este documento pueden todavía lograr buena cancelación.

Las Figuras 5A y 5B muestran factores geométricos integrados para una herramienta. Estos factores son para una herramienta de un solo transmisor, un solo receptor que opera en una frecuencia de f = 500 Hz con un espaciamiento de ?? = 7.32 m (24 pies) en una región de alta resistividad. La Figura 5A muestra los factores geométricos integrados (en dirección radial) obtenidos al crear un registro sintético de una capa de bajo contraste muy delgada en ángulo de buzamiento cero. La curva 561 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 0o y ángulo de inclinación de receptor de 45°. La curva 562 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 45° y ángulo de inclinación de receptor de 45°. La curva 563 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 50° y ángulo de inclinación de receptor de 50°. La curva 564 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 55° y ángulo de inclinación de receptor de 55°. Se puede observar a partir de la Figura 5A que, en el ángulo de transmisor y receptor de 55°, el factor geométrico disminuye en todas las posiciones entre el transmisor y el receptor. Se debe observar que, aunque el ángulo de transmisor y receptor se escoge igual en estos casos, la cancelación de señal de capa se puede lograr con diferentes ángulos de inclinación de transmisor y receptor. La Figura 5B muestra una gráfica similar pero para ángulo de buzamiento de la formación de 30°. La curva 571 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 0o y ángulo de inclinación de receptor de 45°. La curva 572 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 45° y ángulo de inclinación de receptor de 45°. La curva 573 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 50° y ángulo de inclinación de receptor de 50°. La curva 574 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 55° y ángulo de inclinación de receptor de 55°. En este caso, todavía se puede lograr la cancelación de señal de capa, pero en un ángulo diferente de aproximadamente 45° como se muestra en la curva 572. Aún en el ángulo de inclinación no óptimo de 55° se logra una cancelación relativamente buena. Como resultado, se espera que una herramienta de ángulo de inclinación de 45° o 55° se desempeñe bien en el rango de ángulo de buzamiento de 0°-30° para la frecuencia y espaciamiento utilizados. Esta metodología se puede utilizar para diseñar herramientas que son óptimas para diferentes rangos de ángulo de buzamiento. También es importante observar que se pueden utilizar procesos de optimización similares para lograr la cancelación opuesta: la señal desde el exterior de la región entre el transmisor y receptor se puede cancelar al ajustar los ángulos de inclinación del transmisor y receptor en consecuencia. Esto produce una lectura superficial que se enfoca alrededor de la herramienta y se puede utilizar en lugar de cualquier medición superficial que se mencione en este documento. Una forma de obtener tal configuración es iniciar con la configuración en la curva 561, y disminuir los ángulos de inclinación de transmisor y receptor hasta que la sensibilidad entre el transmisor y el receptor sea sustancialmente mayor que la señal fuera de esa región. En el caso donde las señales asociadas con los ángulos de inclinación de transmisor y receptor se generan sintéticamente a partir de antenas yuxtapuestas con diferentes ángulos de inclinación, el mismo par de transmisor y receptor se puede utilizar tanto para enfocar adelante cómo enfocar alrededor.

La Figura 6 muestra combinaciones de ángulo de inclinación que logran el efecto de cancelación de señal de capa para diferentes ángulos de buzamiento, donde el ángulo de rumbo del buzamiento se alinea con dipolos. El espaciamiento de antena de transmisor-antena de receptor es de 7.32 m (24 pies) con operación a 500 Hz en una región de alta resistividad. La curva 681 es para un ángulo de buzamiento de 0o. La curva 682 es para un ángulo de buzamiento de 15°. La curva 683 es para un ángulo de buzamiento de 30°. La curva 684 es para un ángulo de buzamiento de 45°. La curva 686 es para un ángulo de buzamiento de 60°. La curva 687 es para un ángulo de buzamiento de 75°. Se puede observar a partir de la Figura 6 que el método de cancelación trabaja hasta aproximadamente 60 grados para un amplio rango de combinaciones de ángulo para la configuración utilizada. Se pueden combinar múltiples transmisores o receptores para lograr el efecto de cancelación en un rango más amplio. Se puede utilizar una herramienta de dipolo cruzado o triaxial para sintetizar los vectores de dipolo en ángulos de inclinación que cancelan de manera óptima las señales de capa.

La Figura 7 muestra factores geométricos integrados para un medio altamente conductivo. Estos factores son para una herramienta con un solo transmisor, herramienta de un solo receptor que opera a una frecuencia de f = 500 Hz con un espaciamiento de di = 7.32 m (24 pies) a un ángulo ?<?? = 30° en una región que tiene una resistencia de R = 1 ohm. La curva 771 es para un ángulo de inclinación de transmisor de ser 0o y ángulo de inclinación de receptor de 45°. La curva 772 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 44.5° y ángulo de inclinación de receptor de 44.5°. La curva 773 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 42.5° y ángulo de inclinación de receptor de 42.5°. La curva 774 es para un ángulo de inclinación de transmisor de 40.5° y ángulo de inclinación de receptor de 40.5°. Aunque se puede lograr muy buena cancelación para cualquier ángulo de buzamiento para fondo de alta resistividad, se observa una reducción en el desempeño de cancelación en medio altamente conductivo como se muestra en la Figura 7. Aquí, el desempeño óptimo se logra a los 42.5° como se muestra en la curva 773. La operación en frecuencias menores permite la cancelación exitosa en valores de conductividad mayor.

La Figura 8 muestra factores geométricos asociados con dos espaciamientos diferentes. La Figura 8 también muestra la resta de factores geométricos asociados con los dos espaciamientos diferentes. Estos factores son para una herramienta que opera a una frecuencia de f = 500 Hz en una región de alta resistividad en un ángulo de 9dip = 0° con un espaciamiento de di = 7.32 m (24 pies), que tiene la señal que se muestra en la curva 891, y un espaciamiento de di = 6.1 m (20 pies), que tiene la señal que se muestra en la curva 892. Los factores geométricos para el espaciamiento de 7.32 m se restan de los factores geométricos para el espaciamiento de 6.1 m, indicado en la curva 893. Se puede observar a partir de la Figura 8 que, al utilizar la resta, se puede minimizar el factor geométrico alrededor de la parte posterior de la herramienta y enfocar hacia el frente. Las señales que se discuten en este documento se presentan en términos de mili-mhos. Tales señales pueden ser obtenidas al multiplicar los voltajes por los coeficientes de herramienta asociados utilizando procedimientos bien conocidos.

Las Figuras 9A-C muestran tres modalidades de configuraciones de cancelación de señal de capa y regiones de sensibilidad asociadas. La Figura 9A relaciona una medición absoluta con una medición de relación de la Figura 9B y con una medición compensada de la Figura 9C. La medición de relación en la Figura 9B puede eliminar la necesidad de calibración del transmisor, ya que se cancela cualquier efecto multiplicativo en la señal del transmisor. El ángulo de inclinación para ambos el primer y segundo receptores se puede ajusfar de manera diferente para la cancelación. Se puede lograr la cancelación simultánea en ambos receptores. La medición compensada en la Figura 9C puede eliminar adicionalmente un requerimiento de calibración en ambos los transmisores y receptores, y puede también remover las variaciones de temperatura multiplicativas en los receptores. La cancelación simultánea se puede lograr en ambos receptores para ambos transmisores, especialmente cuando se mantiene pequeña la distancia entre antenas en la parte frontal de la herramienta y la parte posterior de la herramienta. En diferentes modalidades, una de las antenas se puede colocar tan cerca como sea posible a la broca para aumentar la profundidad de detección delante de la broca.

Las Figuras 10A y 10B muestran ejemplos de configuraciones de una medición profunda y una medición superficial. En general, se puede utilizar un total de cuatro antenas: un transmisor y un receptor para mediciones superficiales y un transmisor y un receptor para mediciones profundas. Sin embargo, como se muestra en la Figura 10A, se puede utilizar un transmisor o receptor común para reducir el número de elementos de antena. Una medición profunda tiene una sensibilidad que se extienden más que una medición superficial y recibe señales antes que la medición superficial, conforme comienza la perforación. Una medición profunda típicamente tiene espaciamiento de transmisor-receptor mayor cuando se compara con una medición superficial; sin embargo, esto no es absolutamente requerido. Las frecuencias de operación menores pueden proporcionar lo necesario para distancias de investigación más grandes que las frecuencias mayores para el mismo par de antenas de transmisor-receptor. El espaciamiento típico de transmisor/receptor para medición profunda es de 6.1-30.48 m (20-100 pies), mientras el espaciamiento de transmisor/receptor para medición superficial es de 0.61-6.1 m (2-20 pies) . El espaciamiento superficial puede ser lo suficientemente grande para permitir la compensación para sensibilidad al pozo y los efectos de invasión. Para asegurar el enfoque óptimo, se debe hacer medición superficial tan cerca como sea posible a la broca de perforación. La sensibilidad profunda aumenta con el aumento de los ángulos de inclinación del transmisor y receptor, sin embargo esto solamente amplifica los efectos del pozo y mandril. Al menos un transmisor o receptor se puede inclinar para producir sensibilidad azimutal. La sensibilidad azimutal es importante para una aplicación de geonavegación, ya que permite la determinación de una distinción entre señales que vienen de diferentes direcciones. Los rangos de frecuencia típicos para mediciones superficiales y profundas incluyen 500 Hz - 10 MHz y 50 Hz - 100 kHz, respectivamente. Se pueden utilizar múltiples frecuencias para diferenciar diferentes distancias de capa profunda. La Figura 10B indica que se puede utilizar una configuración de herramienta existente, tal como una herramienta comercialmente disponible, para mediciones superficiales o profundas. Tal herramienta se puede realizar por medio de un sensor de resistividad profunda azimutal (ADR, Azimuthal Deep Resistivity) .

Un sensor de ADR que tiene antenas inclinadas en una red azimutal puede adquirir mediciones en un número de direcciones discretas, llamadas grupos o direcciones de grupo, permitiendo un número de diferentes profundidades de investigación para determinar la distancia y dirección a múltiples limites de lecho. Por ejemplo, una ADR se puede acomodar con transmisores y receptores para utilizar 32 direcciones discretas y 14 profundidades diferentes de investigación. Sin embargo, los acomodos de ADR pueden utilizar más o menos de 32 direcciones discretas y/o más o menos de 14 profundidades diferentes de investigación. Un sensor de ADR puede sumar una dimensión a las mediciones al utilizar antenas de receptor inclinadas y adquirir datos de todos los espaciamientos de transmisor-a-receptor posibles un número de veces (correspondiente al número de grupos) por revolución de herramienta. La inclinación de los receptores confiere la sensibilidad direccional a la red de sensores de ADR. Las lecturas más profundas proporcionadas por la ADR pueden mejorar el tiempo de reacción, permitiendo velocidad de perforación aumentada. Un sensor de ADR puede proporcionar mediciones de resistividad petrofisica-calidad completamente compensadas y mediciones de geonavegacion de lectura profunda combinadas en una herramienta para minimizar la longitud del ensamble en el fondo del pozo (BHA, Bottom Hole Assembly) .

Las lecturas azimutales proporcionan lo necesario para la derivación de valores de resistividad de anisotropia, Rh (horizontal) y Rv (vertical), y buzamiento.

La Figura 11 muestra una comparación de una medición de diferencial de lapso de tiempo contra una medición de cancelación de señal de capa. La medición de cancelación de señal de capa en este ejemplo se hace con ángulo de inclinación de transmisor y ángulo de inclinación de receptor en 55° operando a 500 Hz en una región de alta resistividad, donde su señal se representa por la curva 1142. La medición de diferencial de lapso de tiempo en este ejemplo se hace con ángulo de inclinación de transmisor en 0° y ángulo de inclinación de receptor en 45°, donde la señal de diferencial se representa por la curva 1141. La medición de diferencial de lapso de tiempo se puede calcular al restar la señal recibida en- una posición de herramienta de otra posición de herramienta a 0.508 (0.2 pulgadas) de separación. Se puede observar a partir de la Figura 11 que la medición de cancelación de señal de capa se puede enfocar mucho más profunda debido a decaimiento de segundo orden con respecto a la profundidad, cuando se compara con decaimiento de tercer orden de la medición de lapso de tiempo diferencial.

La Figura 12 muestra un diagrama de bloques de una modalidad de un aparato 1200, tal como un sistema de adquisición de datos, que tiene una herramienta 1205 con antenas de transmisión 1210-T-l... 1210-T-N y antenas de recepción 1210-R-l... 1210-R- , operables en un pozo en el cual se coloca la herramienta 1205. Las antenas de transmisión 1210-T-l... 1210-T-N y las antenas de recepción 1210-R-l... 1210-R-M se pueden configurar a lo largo de la herramienta 1205 de tal forma que cada una tenga un ángulo de inclinación con respecto al eje longitudinal 1207 de la herramienta 1205. Las antenas de transmisor o antenas de receptor pueden tener un ángulo de inclinación de cero grados. Se puede acomodar al menos una combinación de una antena de transmisión y una antena de recepción con ángulos de inclinación de tal forma que la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación están acomodadas para cancelar las señales de las capas que están entre la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación y hacer la herramienta 1205 insensible a las propiedades de la región del lado de la herramienta 1205, cuando la herramienta 1205 está operativamente colocada al interior en un pozo. Los ángulos de inclinación de la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación pueden ser diferentes. Se puede acomodar al menos una combinación de una antena de transmisión y una antena de recepción con ángulos de inclinación de tal forma que la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación están acomodadas para cancelar las señales de las capas fuera de la región entre la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación, cuando la herramienta 1205 está colocada operativamente al interior en un pozo. Los ángulos de inclinación de la antena de transmisión y la antena de recepción de la combinación pueden ser diferentes. Las antenas de transmisión 1210-T-l... 1210-T-N y las antenas de recepción 1210-R-l... 1210-R-M pueden incluir colocación de antenas con diferentes ángulos de inclinación en los cuales uno o más ángulos de inclinación se crean sintéticamente y la cancelación de señal se realiza sintéticamente. La cancelación sintética puede ser para señales de capas entre las antenas yuxtapuestas o de señales de capas fuera de la región entre las múltiples antenas yuxtapuestas.

El aparato 1200 puede incluir un centro de control del sistema 1220, los transmisores 1212-1... 1210-N, los receptores 1214-1... 1214-M, una unidad de adquisición de datos 1222, una memoria intermedia 1224, una unidad de procesamiento de datos 1226, y una unidad de comunicación 1228 además de la herramienta 1205 con antenas de transmisión 1210-T-l... 1210-T-N y antenas de recepción 1210-R-l... 1210-R-M. El centro de control del sistema 1000 recintos 20 puede incluir una unidad central de procesamiento (CPU, Central Processing ünit) , electrónica análoga, electrónica digital, o diferentes combinaciones de las mismas para administrar la operación de otras unidades del aparato 1200. El centro de control del sistema 1220 puede generar una señal y alimentar la señal a los transmisores 1212-1... 1212-N. La señal puede ser generada dentro de una frecuencia en el rango de 100 Hz a 10 MHz. Se pueden utilizar otros rangos de frecuencia. Los transmisores 1212-1... 1212-N pueden dirigir corrientes a las antenas de transmisión 1210-T-l... 1210-T-N, que emiten ondas electromagnéticas al interior de la formación. Aunque la herramienta 1205 es operable para cancelar señales de las capas que están entre la antena de transmisión y la antena de recepción de una combinación seleccionada y hacen la herramienta 1205 insensible a las propiedades de la región al lado de la herramienta 1205, se pueden utilizar múltiples antenas de transmisión para reunir datos adicionales para mejorar la detección de los parámetros de la formación. Por ejemplo, las antenas de transmisión a diferentes distancias a las antenas de recepción pueden producir imágenes con diferente profundidad y resolución. Como otro ejemplo, se pueden utilizar antenas con diferentes ángulos de inclinación u orientaciones para producir sensibilidad a parámetros de formación anisotrópica .

Una o más de las N antenas de transmisión se pueden manejar por la señal proporcionada por el centro de control del sistema 1220. La señal puede consistir de una onda de seno en la frecuencia deseada para aplicaciones en el dominio de las frecuencias. En una aplicación en el dominio del tiempo, la señal puede ser un pulso con una cierta forma y espectro de frecuencias. Los transmisores se pueden activar simultáneamente o secuencialmente y se pueden mantener por un tiempo lo suficiente para permitir que los transitorios se mueran y los efectos de sonido disminuyan por apilamiento. Las señales recibidas pueden ser transformadas a un dominio donde la porción incidente de la señal se puede separar de la porción reflejada. Un ejemplo particular para tal transformación es la transformada de Hilbert. Las señales en los receptores se proporcionan al centro de control del sistema 1220, las cuales se pueden almacenar en la memoria intermedia 1224 antes de ser comunicadas finalmente a la superficie. El centro de control del sistema 1220 puede también controlar o interferir con la operación de geonavegación esencialmente de manera autónoma sin consultar a la superficie, de tal forma que las decisiones se pueden tomar con retraso mínimo.

Las señales de onda electromagnética que son recibidas en las antenas de recepción 1210-R-l... 1210-R-M pueden ser dirigidas a los receptores correspondientes 1214-1... 1214-M y el centro de control del sistema 1220. La operación del aparato 1200 puede incluir múltiples frecuencias siendo transmitidas y recibidas al mismo tiempo para mejor utilización del tiempo. En tal operación, se puede utilizar una forma de onda sinusoidal, forma de onda contra, u otras formas de onda basadas en el tiempo para excitar múltiples frecuencias simultáneamente en cada antena de 1210-T-l... 1210-T-M o frecuencias individuales en las antenas de transmisor 1210-T-l... 1210-T-M. Las señales recibidas correspondientes a las múltiples frecuencias se pueden separar por medio de filtros en el extremo de recepción en la unidad de adquisición de datos 1222. Para cada antena de transmisión 1210-T-l... 1210-T-M, se pueden registrar las señales recibidas en todos los receptores 1214-1... 1814-M. La memoria intermedia 1224 puede ser utilizada para almacenar la señal recibida para procesamiento.

La unidad de procesamiento de datos 1226 puede ser utilizada para llevar a cabo inversión u otro procesamiento en los datos. El procesamiento y la inversión se pueden continuar de acuerdo con características de procesamiento similares o idénticas a las modalidades que se enseñan en este documento. Las operaciones de inversión pueden incluir una comparación de las mediciones con las predicciones de un modelo de tal forma que se puede determinar un valor o variación espacial de una propiedad física. Una operación de inversión convencional puede incluir determinar una variación de conductividad eléctrica en una formación a partir de mediciones de campos eléctricos y magnéticos inducidos. Otras técnicas, tal como un modelo directo, tratan con el cálculo de valores observados esperados con respecto a un modelo supuesto. En diferentes modalidades, se puede llevar a cabo un proceso de inversión, conducido con respecto al aparato 1200, en el interior del pozo o en una unidad de análisis, tal como una computadora, en la superficie 1204 después de que los datos se transfieren a la superficie 1204. La unidad de comunicación 1228 puede comunicar los datos o resultados a la superficie 1204 para su observación y/o determinación de acción subsecuente a llevar a cabo en una operación de perforación relacionada con las mediciones tomadas con el aparato 1200. Los datos o resultados pueden también ser comunicados a otras herramientas en el interior del pozo y ser utilizados para mejorar diferentes aspectos de ubicación y extracción de hidrocarburos.

Con los datos superficiales y profundos obtenidos, es posible hacer inversión de fuerza bruta en un conjunto completo de mediciones recibidas. Sin embargo, en su lugar el procesamiento mejorado se puede lograr con un procedimiento para dividir toda la operación en dos partes: cálculo de una señal de anticipación y cálculo de propiedades de capa de la formación a partir de la señal de anticipación. Este enfoque de dos partes permite interpretaciones directamente a partir de la señal de anticipación, incluso si la solución para la resistividad horizontal Rh, la resistividad vertical Ry y la posición de capa profunda no es única. La Figura 13 muestra características de una modalidad ejemplar de un método de cálculo de señal de anticipación por medio de inversión superficial y profunda. Este cálculo puede tomar la ventaja de inversión completa utilizando tanto una señal superficial 1311 como una señal profunda 1312. La señal superficial 1311 y la señal profunda 1312 se pueden proporcionar para la inversión numérica 1331. La inversión numérica 1331 puede utilizar un número de diferentes técnicas convencionales que incluyen, pero no están limitadas a, coincidencia de patrones y métodos iterativos. Una librería 1332 y modelo directo 1333 pueden ayudar a la inversión numérica 1331. Los parámetros del pozo invertidos de la corrección de pozo 1334 pueden realimentar la inversión numérica 1331 para obtener mejores estimados. La salida de la inversión numérica 1331 puede incluir las resistividades de capa (Rh, Rv) , posiciones de capa (z), ángulo de buzamiento (T), ángulo de rumbo (cp) , radio del pozo (rb), resistividad del pozo (Rb) , excentricidad (decc) , y azimut de excentricidad (cpeCc) · Estos parámetros se pueden realimentar a la corrección de pozo 1334 para actualizar la corrección de pozo 1334. Estos factores pueden también ser alimentados adelante para proporcionar datos para las capas alrededor o detrás de la herramienta 1335 para procesamiento adicional. La salida de resistividades de capa profunda (Rh, Rv) , posiciones de capa profunda (z) de la inversión numérica 1331 no se proporcionan para la determinación de la señal de anticipación, los datos mantenidos para procesamiento adicional con la señal profunda 1312 medida se relacionan con las capas alrededor o detrás de la herramienta. Los datos para las capas alrededor o detrás de la herramienta 1335 se pueden proporcionar para modelado directo 1336 para proporcionar una configuración profunda correlacionada con las capas alrededor o detrás de la herramienta. La salida del modelado directo 1336 proporciona una señal modelada que es una señal profunda anticipada de las capas alrededor de la herramienta, que se puede dirigir al nodo de resta 1337. Se puede obtener una señal de anticipación al restar una señal profunda anticipada de las capas alrededor de la herramienta de la señal profunda medida .

La Figura 14 muestra características de una modalidad ejemplar de un método del cálculo de la señal de anticipación al utilizar solamente una señal superficial 1411. En este caso, las capas invertidas están todas cercanas a la herramienta ya que la medición superficial es en su mayoría sensible cerca de la herramienta. La señal superficial 1411 se puede proporcionar para la inversión numérica 1431. La inversión numérica 1431 puede utilizar un número de técnicas convencionales diferentes incluyendo, pero no limitado a, coincidencia de patrones, y métodos iterativos. Una librería 1432 y modelo directo 1433 pueden ayudar a la inversión numérica 1431. Los parámetros del pozo invertidos de la corrección de pozo 1434 pueden realimentar la inversión numérica 1431 para obtener mejores estimados. La salida de la inversión numérica 1431 puede incluir las resistividades de capa (Rh, Rv) , posiciones de capa (z), ángulo de buzamiento (T), ángulo de rumbo (f) , radio del pozo (rb), resistividad del pozo (Rb) , excentricidad (decc) , y azimut de excentricidad ( pecc ) · Estos parámetros se pueden realimentar a la corrección de pozo 1434 para actualizar la corrección de pozo 1434. Estos factores pueden también ser alimentados para modelado directo 1436 con la configuración profunda para producir una señal que solamente incluye capas cerca de la herramienta. La salida del modelado directo 1436 proporciona una señal modelada que solamente incluye capas cerca de la herramienta, la cual puede ser dirigida al nodo de resta 1437. Como resultado, cuando la señal modelada se resta de la señal profunda medida 1412, se puede obtener la señal de anticipación .

La Figura 15 ilustra una modalidad ejemplar de un cálculo de señal de anticipación por medio de deconvolución . Cálculo de señal de anticipación se puede llevar a cabo en una manera que no involucra una inversión. En este caso, el modelado directo 1541 se puede llevar a cabo para obtener factores geométricos superficiales 1542 como una función de la profundidad, asociados con configuraciones profundas. Se puede llevar a cabo el modelado directo 1543 para obtener un 1544 como una función de la profundidad, asociada con configuraciones profundas. El buzamiento de la formación se puede proporcionar al modelado directo 1541 y el modelado directo 1543. Una forma de obtener el factor geométrico es llevar a cabo un registro sintético de una formación que consiste de una resistividad de fondo y una capa muy delgada en la profundidad 0. La resistividad de fondo se supone que es lo suficientemente grande en comparación con la inversa de la frecuencia, en cuyo caso no se observa ningún efecto pelicular significativo. El método que se ilustra en la Figura 15 también se espera que trabaje cuando hay algunos efectos peliculares, pero tal método utiliza factores geométricos personalizados a ser calculados con la resistividad especifica. Sin embargo, la señal de anticipación resultante se puede contaminar por la señal superficial debido a la no linealidad inducida por el efecto pelicular .

Después de que se calculan los factores geométricos, se calcula un filtro por la deconvolución de un factor geométrico superficial de un factor geométrico profundo 1545. En aplicaciones de geonavegacion, no hay acceso a valores de señal futuros, de forma que el filtro se puede convertir a casual 1551, por ejemplo, al aplicar los valores cero en el lado futuro del filtro y agregar una suma de valores removidos al último coeficiente de filtro disponible. En situaciones donde las orientaciones de dipolo del transmisor y receptor no son las óptimas (p.ej., sino proporcionan buena cancelación de señal de capa), el transmisor y receptor se pueden girar a cualquier ángulo dado que se pueden hacer las mediciones de dipolo cruzado para optimizar la orientación de dipolo 1552 para la señal profunda 1512 y para optimizar la orientación de dipolo 1554 para la señal superficial 1511. En situaciones donde las antenas de transmisión o recepción están girando, las diferentes orientaciones de dipolo de antena resultantes se pueden combinar para optimización similar .

La aplicación de filtro 1556, la señal superficial iguala su resolución y centrado con la medición profunda proporcionando una señal superficial traducida 1157. Esto permite la resta efectiva de la señal superficial de la señal profunda, en el nodo de resta 1537, sin crear efectos debido a la diferencia de resolución. Un procedimiento de profundidad de penetración {skln depth) y corrección de pozo 1555 para la señal superficial 1511 y un procedimiento de profundidad de penetración y corrección de pozo 1553 para la señal profunda 1512 se pueden también aplicar antes de la resta y filtración para remover, y por lo tanto igualar, la profundidad de penetración y efectos del pozo. La metodología anterior está libre de inversión y puede trabajar aún en situaciones donde no se supone que la inversión trabaje bien. La metodología se puede procesar muy rápidamente para que se aplique durante la geonavegación, ya que la parte computacional más grande es la aplicación del filtro.

La Figura 16 ilustra una modalidad ejemplar de un cálculo de propiedades de capa profunda por medio de inversión completa. Aunque la señal de anticipación sola puede ser útil en aplicaciones, puede ser deseable calcular la resistividad y posición de las capas delante de la broca. Esto se puede llevar a cabo por medio de un algoritmo de inversión que toma en cuenta toda la información conocida tal como los parámetros de capa alrededor de la herramienta, como se muestra en la Figura 16. Se puede proporcionar una señal de anticipación para la inversión 1631 junto con parámetros cercanos a la herramienta tales como resistividades de capa (Rh, Rv) , posiciones de capa (z), ángulo de buzamiento (T), ángulo de rumbo (f) , radio del pozo (rb) , resistividad del pozo (Rb) , excentricidad (de Cc ) f y azimut de excentricidad ( c e ) · Una librería 1632 y modelo directo 1633 pueden ayudar a la inversión 1631. La inversión 1631 puede incluir utilizar una o más técnicas, tal como pero no limitado a, fórmulas analíticas, coincidencia de patrones, y métodos iterativos para dar salida a las resistividades de capa profunda (Rh, Rv) y las posiciones de capa profunda (z) .

La Figura 17 ilustra una modalidad ejemplar de un cálculo de propiedades de capa profunda por medio de inversión simple. En casos donde se conocen solamente el ángulo de buzamiento (T) y el ángulo de rumbo (f) , se pueden obtener el cambio de resistividad y la posición de capa por medio de la inversión como se muestra en la Figura 17. Se puede proporcionar una señal de anticipación para la inversión 1731 junto con el ángulo de buzamiento (T) y el ángulo de rumbo (cp) . Una librería 1732 y modelo directo 1733 pueden ayudar a la inversión 1731. La inversión 1731 puede incluir utilizar una o más técnicas, tal como pero no limitado a, fórmulas analíticas, coincidencia de patrones, y métodos iterativos para dar salida a las resistividades de capa profunda (Rh, Rv) y las posiciones de capa profunda (z). Ya que el factor geométrico es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al límite de capa, se pueden utilizar fórmulas analíticas para la inversión. Debido a que grandes cambios de resistividad pueden indicar grandes cambios de presión, los resultados de este cálculo se pueden utilizar para detener la perforación por seguridad antes de alcanzar zonas peligrosas.

La Figura 18 ilustra una modalidad ejemplar de un cálculo de propiedades de capa profunda por medio de inversión. El método de cálculo que se muestra en la Figura 18 puede ser utilizado para invertir la distancia y resistividad de las capas. El cálculo puede iniciar con un ángulo de buzamiento (T) y ángulo de rumbo (cp) proporcionados para el modelado directo 1833. Si la profundidad de penetración es lo suficientemente pequeña o se puede compensar suficientemente, hay una relación aproximadamente lineal entre la conductividad en cada capa y la señal que ésta genera en los receptores. Como resultado, dada la señal debido a una pequeña perturbación en la distribución de conductividad, se puede predecir lo que sería la contribución de señal para una capa con cualquier conductividad. Para ese propósito, en 1831 a partir del modelado directo 1833, se puede generar una respuesta de paso, Un (d) , al registrar sintéticamente una formación de dos capas, donde solamente existe un contraste muy pequeño de ?s entre las conductividades de capa. En 1832, con base en la propiedad de linealidad, la señal total en la na medición en la profundidad z en un caso donde una sola perturbación de capa se puede escribir como: = ul + o:mlmslU'\d) (1) donde oCOntrast es la diferencia de conductividad entre la capa en la que está la herramienta y la capa que está delante de la herramienta, y obackground es la conductividad debido a la capa en la que está la herramienta actualmente. En 1834, con el fin de remover el efecto del fondo desconocido, se puede calcular una señal diferencial: DSM"(sa?1????,d) = imlmsl(u"(d)-U"(d-Az)) (2) En 1835, se puede remover el efecto de contraste de conductividad al considerar una relación de señales de diferencial de la na y ma mediciones como sigue: Se puede proporcionar una señal de anticipación s? ( z ) , en una enésima medición en la profundidad z, en 1836, para calcular la señal diferencial DSn(z) = (s?(?) - s?(?- ??) ) . En 1837, se puede calcular una relación de una señal diferencial utilizando el resultado de 1836 como RDSnm(z) = DSn(z)/ DSm(z) . En 1838, como se muestra en la Figura 16, se puede invertir una señal diferencial obtenida de las mediciones para la distancia, dnm(z), y la conductividad, "contrast (z), de las capas delante de la herramienta al utilizar las relaciones en las ecuaciones 1-3. Se puede encontrar la distancia dn"'{z) de tal forma que RDSnm(z) = RDSMnm(d) . Se puede encontrar la conductividad o"contrast (z) de tal forma que DSn(z) = DSMn ( contrast, dnm { z) ) . Cada estimación con n y m diferentes produce resultados con profundidad de detección diferente y se pueden escoger visualmente o algorítmicamente las mediciones óptimas, en 1839. Las resistividades de capa profunda (Rh, Rv) las posiciones de capa profunda (z) pueden ser salida de este proceso de inversión. Cuando la herramienta está lejos del límite, solamente se espera que la medición profunda produzca buenos resultados. Conforme la herramienta se acerca al límite, las mediciones con profundidad menor de detección pueden ser válidas. El procesamiento que se divulga en la Figura 18 requiere que el limite de capa esté en rango de al menos dos mediciones diferentes. Aunque las mediciones profundas pueden ver más profundo, las mediciones superficiales pueden ser más precisas ya que se ven menos afectadas por los limites de múltiples capas.

En diferentes modalidades, se pueden repetir los esquemas de procesamiento que se enseñan en este documento y se pueden sumar nuevas mediciones conforme la herramienta perfora/se mueve. La Figura 19 ilustra una modalidad ejemplar de un cuadro de decisión de geonavegacion. Se puede proporcionar una señal de anticipación junto con las resistividades de capa profunda (¾, Rv) y las posiciones de capa profunda (z) para la inspección visual y/o algorítmicas 151 a partir de la cual se puede tomar una decisión de geonavegacion. Las decisiones de geonavegacion se pueden hacer por una persona que está observando los resultados del procesamiento de las mediciones en la superficie. Alternativamente, se pueden tomar decisiones de geonavegacion en el interior del pozo por medio de un sistema automatizado. Un sistema automatizado puede responder mucho más rápidamente, debido a los retrasos inherentes asociados con la telemetría en el interior del pozo para proporcionar datos a la superficie. La señal de anticipación es proporcional a la intensidad del contraste de resistividad y la distancia del cambio. Como resultado, la señal de anticipación puede dar indicación útil acerca de la naturaleza de las capas que se aproximan. Debido a que las capas profundas que están lejos con qran contraste crean señal muy similar con las capas cercanas con contraste de resistividad pequeña, puede ser difícil en algunos casos encontrar resultados únicos para resistividad y distancia. En tales casos, la señal de anticipación en sí se puede utilizar para tomar una decisión. Otra alternativa es utilizar conocimiento a priori acerca de las resistividades o distancias de capa para remover el problema de no unicidad.

Los esfuerzos existentes en la literatura se han enfocado en la sensibilidad en aumento delante de la herramienta, pero la reducción de la sensibilidad alrededor de la herramienta no ha sido tratada. Como resultado, las herramientas existentes reciben una mezcla de señales de alrededor y delante de la herramienta, las cuales son muy difíciles o imposibles de separar. En diferentes modalidades, se pueden utilizar ángulos de inclinación de antena especiales para lograr el efecto de cancelación de señal de capa en las capas entre los transmisores y receptores. Esto elimina esencialmente por completo la sensibilidad a esas capas. Además, se puede utilizar un método alternativo que utiliza deconvolución e inversión de datos de espaciamiento múltiple para reducir la sensibilidad a las capas que están cerca de la herramienta. El método resultante puede proporcionar capacidad de anticipación en escenarios prácticos con múltiples capas de resistividades variables, opuesto a los métodos que sufren de dificultades y complicaciones significativas.

La Figura 20 muestra factores geométricos asociados con dos espaciamientos diferentes entre transmisor y receptor. En este ejemplo, se utiliza un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) para una medición superficial que opera a 15 kHz con una antena inclinada a 45° y una antena inclinada a 0o que tiene la señal que se muestra en la curva 2096. Se utiliza un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) para una medición profunda que opera a 500 Hz con una antena inclinada a 45° y una antena inclinada a 0o que tiene la señal que se muestra en la curva 2097. El desfase de herramientas se define como la posición vertical verdadera de la herramienta a lo largo del eje z, donde el eje z apunta hacia arriba. Se puede ver a partir de la Figura 20 que la medición profunda es más sensible a las posiciones profundas (z > 0) . La sensibilidad es máxima y constante cuando el limite de la capa está entre el transmisor y el receptor (-4 < z < 0 para mediciones superficiales y -24 < z < O para mediciones profundas) . El filtro de deconvolución se calcula a partir de estas dos curvas como se muestra en la Figura 21, que ilustra un filtro de deconvolución no casual. Este filtro se hace casual como se muestra en la Figura 22.

La Figura 23 y la Figura 24 muestran cada una un registro sintético con un ángulo de buzamiento cero y cuatro capas en un proceso de inversión. Los limites de capa se muestran como las lineas verticales 2304, 2306, y 2308 con la resistividad de cada capa indicada en cada región. La Figura 23 muestra un transmisor que opera a 500 Hz con ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) a la antena de receptor que tiene ángulo de inclinación de 0o y un transmisor que opera a 15 kHz con ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) a la misma antena de receptor. La curva 2341 muestra una señal profunda. La curva 2342 muestra una señal superficial. La curva 2343 muestra una señal superficial traducida. La curva 2344 muestra una señal de anticipación. La Figura 24 muestra un transmisor que opera a 500 Hz con ángulo de inclinación de 55° con un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) a la antena de receptor que tiene ángulo de inclinación de 55° y un transmisor que opera a 15 kHz con ángulo de inclinación de 55° con un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) a la misma antena de receptor. La curva 2431 muestra una señal profunda. La curva 2442 muestra una señal superficial. La curva 2443 muestra una señal superficial traducida. La curva 2444 muestra una señal de anticipación. Se supone que la herramienta se mueve de z = 60.96 m (200 pies) a z = -60.96 m (-200 pies), donde la profundidad se define como -z. El método de inversión que se muestra en la Figura 14 se utiliza para cálculos de señal profunda y de anticipación traducida. Se puede observar que la señal de anticipación indica claramente las capas que se aproximan, donde se produce señal mayor para contraste de resistividad mayor. La distancia y la resistividad de la capa que se aproxima se pueden determinar a partir de la inversión al tomar ventaja del perfil de curva de anticipación como se discutió previamente. Aunque un espaciamiento simple proporciona información adecuada para tal inversión, se puede obtener mayor precisión al utilizar múltiples espaciamientos de profundidad. En la Figura 24 se obtienen niveles de señal mucho mayores, donde ambas antenas de transmisión y recepción están inclinadas para lograr cancelación de señal de capa y enfoque profundo.

La Figura 25 muestra los resultados obtenidos para la configuración de la Figura 23 con la metodología de deconvolución descrita en la Figura 15. La Figura 25 muestra un transmisor que opera a 500 Hz con ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) a la antena de receptor que tiene ángulo de inclinación de 0o y un transmisor que opera a 15 kHz con ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) a la misma antena de receptor. La curva 2541 muestra una señal profunda. La curva 2542 muestra una señal superficial. La curva 2533 muestra una señal superficial traducida. La curva 2544 muestra una señal de anticipación. Se obtienen resultados comparables con el resultado del método de inversión, sin embargo se observa algún ruido debido a los efectos de implementación casual y profundidad de penetración.

Las Figuras 26 y 27 comparan configuraciones de cancelación de señal de capa y estándar para un caso práctico con un número grande de capas con alguna variación de resistividad. La Figura 26 muestra un registro sintético con 2 zonas (separadas por la interfaz 2604) y 20 capas con respecto a una configuración de medición estándar. La Figura 27 muestra un registro sintético con 2 zonas (separadas por la interfaz 2604) y 20 capas con respecto a una configuración de cancelación de señal de capa. En este ejemplo, la resistividad de la primera zona oscila entre 2.5 y 3.8 Qm y la resistividad de la segunda zona oscila entre 22 y 27 Qm con una interfaz 2604 entre las zonas. En ambas configuraciones, se utilizan las mismas ubicaciones de antena pero con diferentes ángulos de inclinación. La Figura 26 muestra una antena que tiene ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) a una antena que tiene un ángulo de inclinación de 0o que opera a 500 Hz y la antena que tiene ángulo de inclinación de 45° con un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) a otra antena que tiene un ángulo de inclinación de 0o que opera a 15 kHz. La Figura 27 muestra una antena que tiene ángulo de inclinación de 55° con un espaciamiento de 7.32 m (24 pies) a una antena que tiene un ángulo de inclinación de 55° que opera a 500 Hz y la antena tiene ángulo de inclinación de 55° con un espaciamiento de 1.22 m (4 pies) a otra antena que tiene un ángulo de inclinación de 0o que opera a 15 kHz. La curva 2651 muestra una señal profunda. La curva 2652 muestra una señal superficial. La curva 2653 muestra una señal superficial traducida. La curva 2654 muestra una señal de anticipación. La curva 2751 muestra una señal profunda. La curva 2752 muestra una señal superficial. La curva 2753 muestra una señal superficial traducida. La curva 2754 muestra una señal de anticipación.

En la configuración de cancelación de señal de capa, se establecen los ángulos de inclinación para la lectura profunda con un espaciamiento ejemplar de 7.32 m (24 pies) entre antenas de tal forma que se logra el efecto que se ilustra en la Figura 3. En la configuración estándar, el efecto de limite se hace significativo alrededor de una distancia de 1.52 m (5 pies) desde el limite debido a gran sensibilidad a las capas entre la antena inferior y la de en medio. Para la configuración de cancelación de señal de capa, la profundidad de detección se aumenta a 4.57 m (15 pies). Otra característica importante de cancelación de señal de capa es que la forma de la señal profunda en sí también se hace directamente indicativa de las capas delante de y detrás de la herramienta como se muestra, por ejemplo, en la Figura 9. Se remueve el efecto de las capas detrás de la herramienta en el proceso que se ilustra en la Figura 14 y no se puede ver en la señal de anticipación. La meseta que se observa entre las profundidades 0 y 6.1 m (0 y 20 pies) es debido a la insensibilidad de la herramienta a las formaciones entre la antena de en medio y la antena inferior. Este efecto se puede remover al utilizar una configuración tal como en la Figura 23.

Las Figuras 28A-C muestran un modelo de respuesta de paso ejemplar y modelos de señal diferencial de ejemplares. La Figura 28A muestra el modelo de respuesta de paso, la Figura 28B muestra un modelo de señal diferencial, y la Figura 28C muestra un modelo de relación de señal diferencial. Estos modelos se pueden obtener por medio de las ecuaciones asociadas con la Figura 16. Se puede utilizar una herramienta con múltiples espaciamientos . Los múltiples espaciamientos en las Figuras 28A-C desde cuatro antenas cada una en un ángulo de inclinación de 55° incluyen espaciamientos de 0.91 m (3 pies) que opera a 32000 Hz, 1.82 m (6 pies) que opera a 8000 Hz, 3.66 m (12 pies) que opera a 2000 Hz, y 7.32 m (24 pies) que opera a 500 Hz cada una desde una antena común con ángulo de inclinación de 55°. Debido a que se supone que la transición de paso de perfil está en z = 0, el desfase de la herramienta es igual a la distancia al limite para valores positivos. La curva 2861 muestra una respuesta de paso para el espaciamiento de 0.91 m (3 pies) . La curva 2862 muestra una respuesta de paso para el espaciamiento de 1.82 m (6 pies). La curva 2863 muestra una respuesta de paso para el espaciamiento de 3.66 m (12 pies). La curva 2864 muestra una respuesta de paso para el espaciamiento de 7.32 m (24 pies) . La curva 2871 muestra una señal diferencial para el espaciamiento de 0.91 m (3 pies). La curva 2872 muestra una señal diferencial para el espaciamiento de 1.82 m (6 pies) . La curva 2873 muestra una señal diferencial para el espaciamiento de 3.66 m (12 pies) . La curva 2874 muestra una señal diferencial para el espaciamiento de 7.32 m (24 pies). La curva 2881 muestra una relación de una señal diferencial para una relación del espaciamiento de 0.91 m (3 pies) al espaciamiento de 1.82 m (6 pies) . La curva 2882 muestra una relación de una señal diferencial para una relación del espaciamiento de 1.82 m (6 pies) al espaciamiento de 3.66 m (12 pies). La curva 2883 muestra una relación de una señal diferencial para una relación del espaciamiento de 3.66 m (12 pies) al espaciamiento de 7.32 m (24 pies) . Se puede observar a partir de la gráfica de señal diferencial que, por cada valor de señal diferencial en el rango considerado, se puede encontrar una distancia única al limite. La sensibilidad de la señal diferencial con distancia al limite disminuye conforme la última aumenta. Se pueden hacer observaciones similares para la relación de señal diferencial.

La Figura 29 muestra señales corregidas de efecto pelicular para un caso ejemplar que tiene múltiples limites y dos zonas. En este ejemplo, se muestran múltiples espaciamientos desde cuatro antenas cada una en un ángulo de 55° con espaciamientos respectivos de 0.91 m (3 pies) que opera a 32000 Hz, 1.82 m (6 pies) que opera a 8000 Hz, 3.66 m (12 pies) que opera a 2000 Hz, y 7.32 m (24 pies) que opera a 500 Hz cada una desde una antena común con ángulo de inclinación de 55°. Los valores de conductividad ejemplares se muestran en la Figura 29. La curva 2951 muestra una señal para el espaciamiento de 0.91 m (3 pies) . La curva 2952 muestra una señal para el espaciamiento de 1.82 m (6 pies). La curva 2953 muestra una señal para el espaciamiento de 3.66 m (12 pies) . La curva 2954 muestra una señal para el espaciamiento de 7.32 m (24 pies).

Las Figuras 30A-B muestran la distancia invertida al limite y el contraste de conductividad para el caso de ejemplo de la Figura 29. En este ejemplo, se muestran múltiples espaciamientos desde cuatro antenas cada una en un ángulo de 55° con espaciamientos respectivos de 0.91 m (3 pies) que opera a 32000 Hz, 1.82 m (6 pies) que opera a 8000 Hz, 3.66 m (12 pies) que opera a 2000 Hz, y 7.32 m (24 pies) que opera a 500 Hz cada una desde una antena común con ángulo de inclinación de 55°. La distancia invertida al limite y los valores de contraste de conductividad se pueden obtener utilizando el algoritmo asociado con la Figura 18. En la Figura 30A, la curva 3081 muestra la distancia para una relación del espaciamiento de 0.91 m (3 pies) al espaciamiento de 1.82 m (6 pies) . La curva 3082 muestra la distancia para una relación del espaciamiento de 1.82 m (6 pies) al espaciamiento de 3.66 m (12 pies). La curva 3083 muestra la distancia para una relación del espaciamiento de 3.66 m (12 pies) al espaciamiento de 7.32 m (24 pies) . En la Figura 30B, el área 3091 muestra el contraste de conductividad para el espaciamiento de 0.91 m (3 pies) . El área 3092 muestra el contraste de conductividad para el espaciamiento de 1.82 m (6 pies) . El área 3094 muestra el contraste de conductividad para el espaciamiento de 7.32 m (24 pies) . En este caso, en lugar de utilizar la señal de anticipación, se utilizan directamente las señales totales en la Figura 29. Esto puede producir buenos resultados debido a la propiedad de cancelación de señal de capa de la medición que enfoca la señal delante de la herramienta. Aunque esto también produce algún enfoque hacia la parte posterior de la herramienta, la sensibilidad posterior no produce artefactos sino existen grandes variaciones de conductividad en la parte posterior de la herramienta conforme ésta se aproxima al limite de la zona. El espaciamiento de medición diferencial se escoge con ?? = 0.61 m (2 pies) en este ejemplo, lo suficientemente grande para eliminar el efecto de ruido de medición y lo suficientemente pequeño para permitir profundidad pequeña de la medición de detección. Se puede ver a partir de la figura que las dos mediciones más profundas en este ejemplo en espaciamiento de 7.32 m (24 pies) y 3.66 m (12 pies) pueden leer distancia y resistividad a unos 4.57 m (15 pies) lejos del limite. Los valores de resistividad obtenidos a partir del algoritmo están cercanos al contraste real de unos 300-400 mmho. La medición de distancia es también cercana a los valores reales. Utilizando una modalidad de un método de inversión como se enseña en este documento, se puede alcanzar de manera exitosa la determinación de los parámetros deseados, aún sin separar completamente la señal de anticipación y con múltiples capas. En pruebas adicionales, se ha determinado que si no se utiliza ninguna cancelación de señal de capa, la señal desde múltiples capas abruma los resultados y la inversión es ineficaz .

La anticipación de las herramientas de resistividad de broca puede hacer mediciones de formaciones que no están perforadas todavía, y permitir mejores decisiones de geonavegación para maximizar la producción y reducir las situaciones peligrosas tales como perforar en anormalidades de presión. Los esfuerzos existentes se han enfocado en aumentar la sensibilidad delante de la herramienta, pero no han adaptado completamente la sensibilidad alrededor de la herramienta. Se espera que una herramienta con gran sensibilidad alrededor de la herramienta tenga dificultades mucho mayores en la detección de la señal delante de la herramienta. En diferentes modalidades, los aparatos están configurados para eliminar esencialmente por completo la sensibilidad electromagnética de lectura profunda a las regiones ubicadas a los lados de la herramienta de medición y enfocar delante de la herramienta. Este acomodo puede proporcionar sensibilidad de medición mejorada en comparación con las herramientas y métodos que eliminan la señal directa entre un transmisor y su receptor asociado en una herramienta al utilizar ángulos de inclinación especiales. Este acomodo puede aumentar significativamente el éxito de la herramienta de lectura profunda, ya que se considera que uno de los riesgos más grandes relacionados con la física del sensor sean las complicaciones debido a las capas que están alrededor de la herramienta. Las herramientas acomodadas y estructuradas para operar de acuerdo con modalidades similares o idénticas a las modalidades que se enseñan en este documento se pueden utilizar en aplicaciones de geonavegación y medición de presión de poro.

Diferentes componentes de una herramienta de medición y una unidad de procesamiento que genera una señal de anticipación y propiedades de la formación delante de una broca de perforación utilizando mediciones superficiales y mediciones profundas con y sin un par de antenas de transmisor-receptor orientadas para cancelar o cancelar sustancialmente señales de las capas entre la antena de transmisor y la antena de receptor en respuesta a que el transmisor está siendo operado al interior en un pozo, como se describe en este documento o en una manera similar, se pueden realizar en combinaciones de implementaciones de hardware y software. Estas implementaciones pueden incluir un medio legible por máquina que tiene instrucciones ejecutables por máquina, tal como un medio legible por computadora que tiene instrucciones ejecutables por computadora, para operar un sistema para controlar la activación de una herramienta colocada en el interior del pozo, la herramienta tiene un acomodo de antenas de transmisor y antenas de receptor separadas operables en pares de transmisor-receptor seleccionados; para adquirir una señal profunda desde una medición profunda utilizando un par de transmisor-receptor y una o más señales superficiales desde una o más mediciones superficiales utilizando uno o más de otros pares de transmisor-receptor; para procesar dichas una o más señales superficiales, generando una señal modelada relativa a las regiones adyacentes a los lados y la parte posterior de la herramienta; y para formar una señal de anticipación sustancialmente sin contribuciones de las regiones adyacentes a la herramienta al procesar la señal profunda con respecto a la señal modelada. Las instrucciones pueden incluir instrucciones para operar una herramienta que tiene una pluralidad de pares de transmisor-receptor y procesar señales de las mediciones profundas y las mediciones superficiales similares o idénticas a los procesos que se discuten con respecto a las Figuras 1-30A-B. Las instrucciones pueden incluir instrucciones para operar una herramienta y una operación de geonavegación de acuerdo con las enseñanzas de este documento. Además, un dispositivo de almacenamiento legible por máquina, en este documento, es un dispositivo físico que almacena datos representados por estructura física dentro del dispositivo. Ejemplos de dispositivos de almacenamiento legibles por máquina incluyen, pero no están limitados a, memoria de sólo lectura (ROM, Read Only Memory) , memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access Memory) , un dispositivo de almacenamiento de disco magnético, un dispositivo de almacenamiento óptico, una memoria flash, y otros dispositivos electrónicos, magnéticos, y/u ópticos de memoria .

La Figura 31 representa un diagrama de bloques de características de una modalidad de un sistema 3100 que incluye una herramienta de sensor 3105 que tiene un acomodo de transmisores y receptores en los cuales se pueden recibir señales de medición para mediciones profundas y mediciones superficiales para generar una señal de anticipación y determinar las propiedades de la formación delante de una broca de perforación. Los acomodos de transmisores 3110-1 y receptores 3110-2 de la herramienta de sensor 3105 se pueden realizar similares o idénticos a los acomodos que se discuten en este documento. Los acomodos pueden incluir uno o más pares de antenas de transmisor-receptor acomodados para cancelar o cancelar sustancialmente las señales de las capas entre la antena de transmisor y la antena de receptor en respuesta al transmisor siendo operado al interior en un pozo.

El sistema 100 puede tan incluir un controlador 3141, una memoria 3142, un aparato electrónico 3143, y una unidad de comunicaciones 3145. El controlador 3141, la memoria 3142, y la unidad de comunicaciones 3145 pueden estar acomodados para operar la herramienta de sensor 3105 para determinar una señal de anticipación y para determinar las propiedades de la región delante de la herramienta de sensor 3105. Con la herramienta de sensor 3105 fija a una cadena de perforación cerca de o en la broca de perforación, la región delante de la herramienta de sensor 3105 es la región delante de la broca de perforación. El controlador 3141, la memoria 3142, y el aparato electrónico 3143 se pueden realizar para incluir activación de control de las antenas de transmisor y la selección de las antenas de receptor en la herramienta de sensor 3105 y para administrar los esquemas de procesamiento de acuerdo con los procedimientos de medición y el procesamiento de señal como se describe en este documento. La unidad de comunicaciones 3145 puede incluir comunicaciones en el interior del pozo en una operación de perforación. Tales comunicaciones en el interior del pozo pueden incluir un sistema de telemetría.

El sistema 3100 puede también incluir un enlace común 3147, donde el enlace común 3147 proporciona conductividad eléctrica entre los componentes del sistema 3100. El enlace común 3147 puede incluir un enlace común de direcciones, un enlace común de datos, y un enlace común de control, cada uno configurado independientemente. El enlace común 3147 puede también utilizar líneas conductivas comunes para proporcionar uno o más de dirección, datos, o control, el uso de las cuales se puede regular por medio del controlador 3141. El enlace común 3137 puede estar configurado de tal forma que los componentes del sistema 3100 están distribuidos. Tal distribución se puede acomodar entre los componentes en el interior del pozo tales como transmisores y receptores de la herramienta de sensor 3105 y los componentes que se pueden colocar en la superficie de un pozo. Alternativamente, los componentes pueden estar yuxtapuestos tal como en uno o más collares de una cadena de perforación o en una estructura de línea de alambre.

En diferentes modalidades, los dispositivos periféricos 3146 pueden incluir pantallas, memoria de almacenamiento adicional, y/u otros dispositivos de control que pueden operar en conjunción con el controlador 3141 y/o la memoria 3142. En una modalidad, el controlador 3141 se puede realizar como uno o más procesadores. Los dispositivos periféricos 3146 pueden estar acomodados con una pantalla con instrucciones almacenadas en la memoria 3142 para implementar una interfaz de usuario para administrar la operación de la herramienta de sensor 3105 y/o los componentes distribuidos dentro del sistema 3100. Tal interfaz de usuario se puede operar en conjunción con la unidad de comunicaciones 3145 y el enlace común 3147. Diferentes componentes del sistema 3100 pueden estar integrados con la herramienta de sensor 3105 de tal forma que el procesamiento idéntico o similar a los esquemas de procesamiento que se discuten con respecto a diferentes modalidades de este documento se puede llevar a cabo en el interior del pozo en la vecindad de la medición o en la superficie.

La Figura 32 representa una modalidad de un sistema 3200 en un sitio de perforación, donde el sistema 3200 incluye una herramienta de sensor 3105 (la cual puede ser similar o idéntica a la herramienta 3105 de la Figura 31 en algunas modalidades) que tiene un acomodo de transmisores y receptores en los cuales se pueden adquirir señales de medición para mediciones profundas y mediciones superficiales para generar una señal de anticipación y determinar las propiedades de la formación delante de una broca de perforación. Los acomodos de los transmisores y receptores de la herramienta de sensor 3105 se pueden realizar de manera similar o idéntica a los acomodos que se discuten en este documento. Los acomodos pueden incluir uno o más pares de antenas de transmisor-receptor acomodados para cancelar o cancelar sustancialmente las señales desde las capas entre la antena de transmisor y la antena de receptor en respuesta al transmisor siendo operado al interior de un pozo.

El sistema 3200 puede incluir una torre de perforación 3202 ubicada en una superficie 3204 de un pozo 3206 y una cadena de tubos de perforación, esto es, la cadena de perforación 3208, conectados juntos para formar una cadena de perforación que se baja a través de una mesa giratoria 3207 dentro de un pozo o agujero 3212. La torre de perforación 3202 puede proporcionar soporte para la cadena de perforación 3208. La cadena de perforación 3208 puede operar para penetrar la mesa giratoria 3207 para perforar un pozo 3212 a través de las formaciones de subsuperficie 3214. La cadena de perforación 3208 puede incluir tubo de perforación 3218 y un ensamble en el fondo del pozo 3220 ubicado en la porción más baja del tubo de perforación 3218.

El ensamble en el fondo del pozo 3220 puede incluir el collar de perforación 3215, la herramienta de sensor 3205, y una broca de perforación 3226. En diferentes modalidades, la herramienta de sensor 3205 puede incluir un sensor ubicado tan cerca como es posible a la broca de perforación 3226. La broca de perforación 3226 puede operar para crear un pozo 3212 al penetrar la superficie 3204 y las formaciones de subsuperficie 3214. La herramienta de sensor 3205 se puede estructurar para una implementación en el agujero de un pozo como un sistema de MWD tal como un sistema de LWD. La herramienta de sensor 3205 se puede realizar con un alojamiento que contiene electrónica para activar una fuente de transmisión y para recopilar respuestas en los sensores de recepción seleccionados. Tal electrónica puede incluir una unidad de procesamiento para analizar señales recopiladas por la herramienta de sensor 3205 y proporcionar resultados procesados para la superficie a través de un mecanismo de comunicación estándar para operar un pozo. Alternativamente, la electrónica puede incluir una interfaz de comunicaciones para proporcionar señales detectadas por la herramienta de sensor 3205 a la superficie a través de un mecanismo de comunicación estándar para operar un pozo, donde estas señales detectadas pueden ser analizadas en una unidad de procesamiento en la superficie.

En diferentes modalidades, la herramienta de sensor 3205 puede estar incluida en un cuerpo de herramienta 3270 acoplado a un cable de registro 3274 tal como, por ejemplo, para aplicaciones de línea de alambre. El cuerpo de herramienta 3270 que contiene la herramienta de sensor 3205 puede incluir electrónica para activar un sensor de transmisión de la herramienta de sensor 3205 y recopilar respuestas desde los sensores de recepción seleccionados de la herramienta de sensor 3205. Tal electrónica puede incluir una unidad de procesamiento para analizar las señales recopiladas por la herramienta de sensor 3205 y proporcionar los resultados procesados a la superficie a través de un mecanismo de comunicación estándar para operar en un pozo. Alternativamente, la electrónica puede incluir una interfaz de comunicaciones para proporcionar las señales recopiladas por la herramienta de sensor 3205 a la superficie a través de un mecanismo de comunicación estándar para operar en un pozo, donde estas señales recopiladas se analizan en una unidad de procesamiento en la superficie. El cable de registro 3274 se puede realizar como una línea de alambre (múltiples líneas de energía y comunicación) , un mono-cable (un solo conductor) , y/o alambre transportable (sin conductores para energía o comunicación) , U otra estructura apropiada para su uso en el pozo 3212.

Durante las operaciones de perforación, la cadena de perforación 3208 se puede hacer girar por medio de la mesa giratoria 3207. Además de, o alternativamente, el ensamble en el fondo del pozo 3220 también se puede hacer girar por medio de un motor (p.ej., un motor de lodo) que se ubica en el interior del pozo. Los collares de perforación 3215 pueden ser utilizados para agregar peso a la broca de perforación 3226. Los collares de perforación 3215 pueden también rigidizar el ensamble en el fondo del pozo 3220 para permitir que el ensamble en el fondo del pozo 3220 transfiera el peso agregado a la broca de perforación 3226, y a su vez, ayude a la broca de perforación 3226 en la penetración de la superficie 3204 y las formaciones de subsuperficie 3214.

Durante las operaciones de perforación, una bomba de lodo 3232 puede bombear fluido de perforación (en ocasiones conocido por aquellos experimentados en la materia como "lodo de perforación") desde un foso de lodo 3234 a través de una manguera 3236 al interior del tubo de perforación 3218 y hacia abajo a la broca de perforación 3226. El fluido de perforación puede fluir fuera de la broca de perforación 3226 y ser regresado a la superficie 3204 a través de un área anular 3240 entre el tubo de perforación 3218 y los lados del pozo 3212. El fluido de perforación puede después ser regresado al foso de lodo 3234, donde tal fluido se filtra. En algunas modalidades, el fluido de perforación de ser utilizado para enfriar la broca de perforación 3226, asi como para proporcionar lubricación para la broca de perforación 3226 durante las operaciones de perforación. Adicionalmente, el fluido de perforación se puede utilizar para remover los sedimentos de la formación de subsuperficie 3214 creados por la operación de la broca de perforación 3226.

Se pueden realizar todavía más modalidades de la invención. Por ejemplo, algunas modalidades incluyen aparatos y sistemas que operan para convertir la porción inferior del BHA en una antena, utilizando un toroide o un espacio no conductivo para formar un sensor de ABR. Este toroide o sensor de ABR basado en espacio se combina con medición profunda utilizando una red de antenas para proporcionar una medición de resistividad mejorada.

Mientras estas modalidades de toroide y ABR basado en espacio son mecánicamente más fáciles de construir y colocar que las bobinas, la combinación de una bobina de ABR o sensor de espacio y bobinas de medición profunda no es sencilla, debido a que el sensor de ABR se basa en principios de conducción (lo cual no tiene un factor geométrico bien definido) , mientras los sensores de medición profunda se basan en inducción electromagnética. Por lo tanto, se observa que en operaciones de medición de resistividad convencionales, solamente se utiliza la inducción o conducción - no ambas. Alguien experimentado en la materia no sería motivado por lo tanto a mezclar los diferentes tipos de mediciones, ya que esto lleva al aumento de gasto al utilizar diferentes componentes eléctricos, algoritmos de procesamiento separados, etc.

Para los propósitos de este documento, las referencias a una antena de "bobina" se refieren a una antena que puede operar como un dipolo magnético equivalente. Una antena de bobina puede estar hecha por el bobinado de un alambre para formar al menos un bucle en un círculo, de tal forma que el centro de la bobina (su eje azimutal) sigue una trayectoria lineal. Las referencias a una antena de "toroide" se refieren a una antena que puede operar como un equivalente de dipolo eléctrico. Una antena de toroide puede estar hecha por el bobinado de un alambre para hacer varias bobinas, con el centro de las bobinas siguiendo una trayectoria circular cerrada. Como ejemplo, un toroide puede estar hecho al formar una serie de bobinas alrededor de un cuerpo en forma de anillo, tal como un toroide.

El sensor de ABR en estas modalidades es fundamentalmente diferente cuando se compara con otros sensores que se pueden colocar en la broca. Utilizar un toroide o espacio como parte de la implementación de ABR, en lugar de una simple bobina, habilita enfocar más adelante de la broca cuando se utiliza en combinación con sensores de medición profunda. Por ejemplo, en algunos casos, la profundidad de medición se puede aplicar.

El procesamiento para el componente de sensor de ABR en esta nueva combinación también es diferente, ya que un sensor toroidal tendrá un cálculo de resistividad diferente. Como se discute a mayor detalle más adelante (ver el método 3711 en la Figura 37) , utilizar un sensor de ABR que se basa en un toroide o espacio permite utilizar un mecanismo de inversión muy eficiente - uno que no está disponible cuando se utiliza un sensor de ABR basado en bobina. Esto es debido a que procesar los datos de medición de toroide para determinar la resistividad aparente se puede lograr al multiplicar la señal de toroide medida por una constante de la herramienta. En contraste, la mayoría de los métodos de procesamiento de bobina hacen uso de una tabla de búsqueda.

La Figura 33 ilustra un aparato 3300 configurado para hacer mediciones de resistividad en la broca y de medición profunda combinadas de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. En algunas modalidades, el aparato 3300 comprende una herramienta en el interior del pozo. En muchas modalidades, el aparato 3300 comprende una o más redes de antenas electromagnéticas de medición profunda 3308, uno o más sensores de ABR 3316, y una broca de perforación 3326.

Debido a la sensibilidad que disminuye geométricamente y exponencialmente alejándose de la posición de herramienta, casi todas las herramientas en el interior del pozo son más sensibles a las características de la formación cuando están cerca, que aquellas que están lejos. Además, las señales eléctricas que caracterizan las características de la formación cerca y lejos por lo general se mezclan en formas no triviales que se resuelven al utilizar múltiples posiciones de sensor y frecuencias de operación.

Por lo tanto, el aparato 3300 combina las mediciones del sensor de ABR 3316 utilizando señales de la formación 3318 cerca de la broca 3326, con las mediciones de lectura profunda de las señales de la formación 3320 proporcionadas por una red de antenas electromagnéticas de medición profunda 3308 para mejorar la resolución de la información que puede ser obtenida de delante de la broca de perforación 3326. Se puede observar a partir de la sub-gráfica en la Figura 33 que el sensor de ABR 3316 puede hacer mediciones de resolución relativamente alta del perfil de la formación delante de la posición de la broca, e incluso 1-2 metros delante de la broca bajo condiciones ideales, mientras la red de medición profunda 3308 ve más delante dentro de la formación 3314. Ya que las mediciones de ABR de las señales de la formación 3318 resuelven los límites de capa de la formación 3322 hasta la posición de la broca, se reducen significativamente las incógnitas por resolver por la medición profunda de la red 3308. De esta forma, se mejoran tanto la profundidad de detección como la conflabilidad de las mediciones.

Aquí, el aparato 3300 en la forma de una herramienta en el interior del pozo, comprende una combinación de dos sistemas: el sensor de ABR 3316 y la red de medición profunda 3308. La red de medición profunda 3308 puede comprender una multitud de transmisores y una multitud de receptores que se pueden colocar en ranuras en el ensamble de la herramienta del pozo, quizás realizados como dipolos magnéticos utilizando bobinas, bobinas inclinadas, o solenoides. Se pueden generar señales pulsadas o de estado estable para manejar las antenas de transmisión en la red 3308 y el sensor de ABR 3316. Las señales resultantes interactúan con la formación 3314 y los limites de capa 3322 en la vecindad del aparato 3300 para producir las señales de la formación 3318, 3320 que son recogidas por los receptores en la red 3308, y el sensor de ABR 3316.

La Figura 34 es un diagrama de bloques de un sistema 3400 para adquirir mediciones de resistividad en la broca y de medición profunda, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. Un controlador del sistema 3420 opera para manejar los transmisores 1212-1... 1212-N1 para las antenas de transmisor 1210-T de la red de medición profunda 3308. El controlador 3420 también maneja los transmisores de ABR en el sensor de ABR 3316. Después de que las señales han interactuado con la formación, el controlador 3420 recopila y registra datos de señal de la formación en una memoria intermedia 1224, opcionalmente aplica pre-procesamiento, y después comunica los datos a la superficie para procesamiento de inversión. En algunas modalidades, el procesamiento de inversión y la interpretación se logran por medio del procesador de datos 1226 en el interior del pozo, y los resultados se comunican a la superficie por medio de la unidad de comunicación 1228 (p.ej., un transceptor) . También se pueden tomar decisiones con respecto al arranque, parada y dirección de la perforación en el interior del pozo por medio del controlador 3420, para mejorar el tiempo de respuesta y aumentar el ancho de banda de telemetría para otras herramientas que pueden estar alojadas en el BHA.

Las Figuras 35A-D ilustran diferentes modalidades de un sensor de ABR es 1500, 3502, 3504, y un sensor de medición complementario 3506, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. La Figura 35A es una implementación de toroide, la Figura 35B es una sub-implementación de espacio, la Figura 35C es una implementación enfocada, con dos espacios, y Figura 35D es una implementación inductiva (que se utiliza para complementar las mediciones de ABR hechas por los sensores de ABR primarios que se muestran en las Figuras 35A, 35B, 35C) . Cada implementación incluye una broca 3526.

En la Figura 35A, se muestran dos toroides 3530. Un transmisor de toroide Tx y un receptor de toroide Rx operan en una frecuencia relativamente alta (500-50 kHz) . El transmisor de toroide Tx se puede montar próximo a la broca 3526, en la broca 3526, o se puede formar dentro de la broca 3526.

En la Figura 35B, se utiliza un espacio no conductivo Gi para separar eléctricamente las porciones superior e inferior del BHA. Cuando se inyecta una corriente Ii para que viaje entre las porciones superior e inferior del BHA, las corrientes fluyen a través del fluido de perforación y formación (p.ej., las formaciones 3214 ó 3314). El voltaje creado a través del espacio Gi es indicativo de la resistividad local de la formación.

En la Figura 35C, se utilizan dos espacios Gi, G2 para definir tres regiones eléctricas diferentes: superior, inferior, y entre los espacios Gi, G2. Las corrientes I-,, I? se inyectan de tal forma que la diferencia de voltaje se reduce a cero entre dos electrodos de medición Mi, M2 que se colocan en la parte superior del sumergible inferior. Este abordaje de "enfoque" se puede lograr utilizando cualquiera de software o hardware. El resultado final se basa en el voltaje entre el electrodo de medición inferior MI y la parte más superior del BHA. Se debe observar que también se puede utilizar una combinación de dispositivos de toroide y espacio (esto es, una combinación de las Figuras 35A y 35B o 35C) .

En la Figura 35D, se puede utilizar un sensor de medición complementario 3506 hecho de bobinas para hacer una medición tipo inductiva. Debido a las restricciones de espacio cerca de la broca, esta medición puede ser una superficial y no azimutal. En este caso, las bobinas de transmisor y receptor Coil-Trx, Coil-Rcv, respectivamente están separadas por una distancia de unos 5 cm 60 cm, y la bobina de transmisor Coil-Trx está colocada tan cerca como sea posible a la broca 3526, o ubicada en o dentro de la misma broca 3526.

La Figura 36 es un diagrama de flujo para un primer método 3611 de procesamiento de señal de la formación de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. Este es el procesamiento que se aplica a los datos de señal de la formación después de que son adquiridos.

En primer lugar, se hacen ambas mediciones de ABR y profunda y se aplica pre-procesamiento a estos datos de señal de la formación. El pre-procesamiento, antes de la inversión, puede incluir filtración, enfoque, conversión a la resistividad por medio de búsqueda en tabla, multiplicación con una constante de la herramienta, síntesis de red de múltiples profundidades, agrupamiento, recuperación de múltiples componentes de la rotación de la herramienta, y desplazamiento azimutal al ángulo de rumbo predeterminado.

En segundo lugar, los valores de señal de la formación pre-procesados se invierten para producir parámetros de la formación tanto alrededor de la broca como delante de la broca, para proporcionar propiedades eléctricas y geológicas de la formación. Estas incluyen las resistividades de capa, distancias, y dirección a las capas, entre otras. Durante la inversión, se minimiza la diferencia entre una señal modelada (p.ej., un voltaje modelado) y una señal medida (p.ej., un voltaje medido), en un intento de hacer coincidir la señal medida con la señal modelada. Se utiliza una base de datos de librería para proporcionar entrada al proceso de inversión numérica, que produce una medición de resistividad mejorada como una combinación de las mediciones de señal de la formación de ABR y medición profunda.

Finalmente, se pueden tomar las decisiones de perforación con base en la información disponible. En el caso de aterrizaj e, el pozo perforado se acerca al depósito desde arriba, y se detecta el límite del depósito antes de tiempo para habilitar la dirección del pozo al interior del depósito sin exceso. En el caso de colocación del pozo, el pozo perforado se mantiene dentro del depósito en la posición óptima, preferiblemente más cerca de la superficie del depósito para maximizar la producción. En el caso de geo-parada, la perforación del pozo se para antes de penetrar una zona posiblemente peligrosa. Las diferentes modalidades son notablemente útiles en aplicaciones de geo-parada debido a que se maximiza la profundidad de investigación para perforación vertical.

La Figura 37 es un diagrama de flujo para un segundo método 3711 de procesamiento de señal de la formación de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. En el método 3711, se proporciona un mecanismo más eficiente para proporcionar una medición de resistividad mejorada al separar el problema en dos partes que se pueden resolver secuencialmente .

En primer lugar, los valores de señal de la formación de ABR se invierten para resolver los parámetros de la formación todo el camino hasta la broca. Debido a que el sensor de ABR tiene resolución relativamente alta cuando se compara con la red de medición profunda, la primera inversión 3713 proporciona una representación relativamente precisa de las propiedades de la formación, incluyendo los limites de la capa, hasta la posición de la broca. Debido a que se utiliza un enfoque iterativo, no se necesita utilizar ninguna base de datos de librería para encontrar un valor intermedio de la resistividad 3717 a partir de las mediciones de ABR.

En segundo lugar, utilizar la información de capa de la formación a priori proporcionada por la primera inversión 3713, y el valor intermedio de resistividades 3717, las capas delante de la broca se procesan en una segunda inversión 3715 para determinar un valor de resistividad mejorada 3719.

Es útil implementar la corrección del pozo para las mediciones de sensor de ABR como parte del método 3711. Por ejemplo, las señales de la formación del sensor de ABR se pueden complementar por otros sensores superficiales en el BHA (p.ej., ver el sensor 3506 en la Figura 35D) , o sensores que proporcionan información estructural o intrínseca de buzamiento .

La Figura 38 es una gráfica sintética 3810 de la respuesta de la herramienta a la resistividad de la formación, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. Aquí se muestran los resultados de registro para el sensor de ABR 3316 y la red de medición profunda 3308, como obtenida desde la herramienta como se muestra en el recuadro de la figura. Se utilizó una frecuencia de excitación de accionamiento de 5 kHz para la red de medición profunda .

En la gráfica 3810, se muestran los resultados de medición de ABR (línea sólida) después de ser invertidos, utilizando un método simple de inversión de limite de capa. Los resultados de medición profunda (linea punteada) fueron obtenidos utilizando un algoritmo de inversión cero-dimensional, con base en la fase absoluta de la señal medida. El modelo de capa de la formación que se supuso se puede observar a partir de los resultados de ABR de alta resolución, donde la resistividad oscila de 12 a 30 Qra. El objetivo es una capa de la formación de 1 Qm que está a una profundidad de > 304.8 m (1000 pies). Se utilizó un buzamiento de 0o para todas las capas, para simular un escenario de perforación vertical.

Las Figuras 39A y 39B son gráficas 3910, 3920 de resultados de inversión utilizando mediciones de resistividad tradicionales, y mediciones hechas de acuerdo con diferentes modalidades de la invención, respectivamente.

La Figura 39A muestra los resultados de una medición de resistividad convencional 3910, sin utilizar un sensor de ABR; se hace una medición superficial 7.62 m (25 pies) detrás del transmisor en la herramienta 3914. Se escogió esta distancia debido a que no es favorable colocar un sensor de resistividad superficial debajo del motor de perforación, debido a las limitaciones de longitud, y un sensor colocado por encima del motor de perforación estaría al menos a 7.62 m (25 pies) del transmisor) . Con este sistema convencional, se obtuvo una profundidad de investigación 3912 de aproximadamente 6.71 m (22 pies).

En la Figura 39B, se obtuvieron las mediciones de resistividad 3920 utilizando una de las modalidades descritas en este documento, tal como la herramienta 3924. En este caso, la medición de sensor de ABR superficial primero se invierte para proporcionar información a priori que informa una segunda inversión, para una sola capa por debajo de la broca. Como se puede ver en la Figura 39B, la profundidad de investigación 3922 se aumentó a aproximadamente 11.28 m (37 pies ) .

Se debe observar que aunque se muestra en el ejemplo un sistema basado en mediciones de voltaje absoluto, también se puede utilizar una medición de relación entre receptores o transmisores compartidos (p.ej., un receptor se puede utilizar para comparar señales de dos transmisores diferentes, o un transmisor se puede accionar para proporcionar señales a dos receptores diferentes) para derivar una comparación. Esto se puede lograr al colocar dos receptores que están axialmente separados en la parte superior del BHA. En este caso, la inversión también se basa en la amplitud y fase de la relación compleja. El resultado es una medición diferencial que se puede utilizar para resolver la ambigüedad de fase, y para cancelar el ruido (perforación) .

La Figura 40 es un diagrama de bloques de un aparato 4000 y sistema 4046 de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. El aparato 4000 puede comprender un número de componentes, incluyendo aquellos descritos en los siguientes párrafos, asi como cualquiera de los componentes del aparato que se muestra en las Figuras 33-35A-D. Por ejemplo, un sistema 4046 puede comprender una estación de trabajo en la superficie 4056 y uno o más aparatos 4000. El aparato 4000 a su vez puede comprender un alojamiento 4004, sensores de genes una red de antenas electromagnéticas de medición profunda 4008 y un sensor de ABR 4016, entre otros) , y uno o más procesadores 4030. En muchas modalidades, el alojamiento 4004 comprende una herramienta de D o una herramienta de LWD. Por lo tanto, el aparato 4000 se puede sustituir en lugar del aparato 3205 en la Figura 32.

Para los propósitos de este documento, una "red de antenas electromagnéticas" comprende elementos de antena que incluyen al menos una antena de transmisor Xmtr y al menos una antena de receptor Rcvr. Una "red de antenas, electromagnéticas de medición profunda" 4008 es una que puede hacer mediciones de resistividad de la formación y posiciones de capa delante de la broca 4026 (esto es, las capas que no han sido penetradas localmente todavía por la broca) en la formación 4014 por al menos dos veces la distancia en la que el sensor de ABR 4016 puede hacer mediciones de resistividad de la formación. Los procesadores 4030 pueden ser utilizados para adquirir señales de la formación 4070 desde los sensores, y para calcular una medición de resistividad mej orada .

Por lo tanto, en algunas modalidades, un sistema 4046 comprende un alojamiento 4004, una red de antenas electromagnéticas de medición profunda 4008 unida al alojamiento 4004, y un sensor de ABR 4016 unido al alojamiento. La red de antenas electromagnéticas de medición profunda 4008 comprende múltiples elementos que incluyen al menos una antena de transmisor Xmtr y una antena de receptor Rcvr unidas al alojamiento 4004. El sensor de ABR 4016 comprende una broca de perforación 4026 acoplada eléctricamente una Tx de toroide, o a múltiples electrodos (mostrados como puntos grandes en la figura), los electrodos separados por al menos un espacio (ver las Figuras 35B, 35C) .

El aparato 4000 comprende al menos un procesador 4030 para adquirir señales de la formación 4070 desde la red de antenas de medición profunda 4008 y el sensor de ABR 4016, donde los valores de las señales de la formación 4070 dependen de las propiedades de una formación geológica 4014. Los procesadores 4030 pueden estar configurados para invertir los valores de las señales de la formación 4070 para transformar los valores en una medición de resistividad mejorada para la formación geológica 4014. La operación de inversión fue de comprender determinar al menos una de la distancia relativa entre capas de la formación geológica, la orientación relativa de las capas con respecto al alojamiento 4004, o un gradiente de resistividad de las capas, en donde las capas no son penetradas localmente por la broca 4026.

El (los) procesador (es ) 4030 que forma (n) parte del aparato 4000 y el sistema 4046 puede (n) estar unido(s) al alojamiento 4004, o ubicado (s) en una estación de trabajo 4056 en una superficie 4066 de la formación geológica 4014, o ambas. Por lo tanto, las tareas de procesamiento de señal de la formación dentro del sistema 4046 se pueden dividir entre dos o más procesadores 4030, que comprende una estación de trabajo de computadora en la superficie 4056 y un procesador de sub-superficie 4030 acoplado comunicativamente a la estación de trabajo 4056.

La red de antenas de medición profunda 4008 puede comprender múltiples antenas de transmisor Xmtrs y antenas de receptor Rcvrs. Una de las antenas puede estar ubicada por debajo del motor de perforación MOTOR, entre el motor de perforación MOTOR y broca de perforación 4026, y una de las antenas puede estar ubicada por encima del motor de perforación MOTOR, lejos de la broca 4026. Por lo tanto, los elementos de antena en la red 4008 pueden estar colocados en cualquier lado del motor de perforación MOTOR, con uno o más elementos próximos a la broca 4026, o incorporados en o dentro de la broca 4026 en si. Por lo tanto, en algunas modalidades, uno de los elementos en la red de antenas de medición profunda 4008 se ubica en un lado de un motor de perforación MOTOR y otro de los elementos en la red de antenas de medición profunda 4008 se ubica en otro lado del motor de perforación MOTOR. En otras palabras, el motor de perforación MOTOR se ubica entre dos elementos de la red de antenas de medición profunda 4008.

La red de antenas de receptor electromagnético (p.ej., las antenas de recepción Rcvrs) puede comprender una variedad de dispositivos físicos, incluyendo un "solenoide", que es una bobina que tiene una altura de al menos dos veces su diámetro. Por lo tanto, la red de antenas de receptor electromagnético puede comprender al menos uno de una bobina, una bobina inclinada, o un solenoide.

Como se mencionó previamente, se pueden formar espacios de sensor de ABR para reducir o cancelar sustancialmente las diferencias de voltaje entre electrodos de monitoreo. Por lo tanto, haciendo referencia ahora a las Figuras 35C y 40, se puede observar que se puede reducir un voltaje entre los electrodos de monitoreo MI, M2 al ajustar los voltajes de los electrodos de corriente (partes conductivas de la cadena de perforación que no incluyen los electrodos de monitoreo MI, M2 ) . Este procedimiento se puede conocer como "enfoque" por aquellos experimentados en materia. Se puede lograr utilizando hardware (al ajustar físicamente las corrientes en los electrodos de corriente por medio de un bucle de realimentación) , o utilizando software (donde se recopilan múltiples mediciones desenfocadas, y después se suman con pesos que reducen las diferencias de voltaje de electrodo de medición a un valor de cero) . Por lo tanto, en algunas modalidades, los espacios de un sensor de ABR 4016 se pueden acomodar para reducir las diferencias de voltaje entre los electrodos de monitoreo.

El aparato 4000 puede comprender lógica 4040 para adquirir y registrar las señales de la formación 4070 en una memoria 4050, quizás como parte de una base de datos 4034 que incluye resultados invertidos de las mediciones hechas por la red 4008 y el sensor de ABR 4016. Los valores de las señales 4070, así como los resultados de inversión, se pueden publicar a uno de un medio de almacenamiento (p.ej., la memoria 4050), una copia impresa, o una pantalla (p.ej., una pantalla en la estación de trabajo 4056) . La lógica 4040 puede comprender parte de un sistema de adquisición de datos en el interior del pozo 4024.

Se puede utilizar telemetría para comunicar los valores de las señales 4070, ya sea que se aplique pre-procesamiento o no, a la superficie 4066. Por lo tanto, el aparato 4000 puede comprender un transmisor de telemetría (p.ej., como parte de un transceptor 4044) para comunicar las señales 4070, los valores derivados de las señales 4070, así como los resultados de inversión, a una estación de trabajo 4056 en la superficie 4066.

En algunas modalidades, el aparato 4000 comprende un artículo de manufactura, incluyendo una máquina específica, de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. Por ejemplo, con la lectura y comprensión del contenido de esta divulgación, alguien experimentado en la materia entenderá la manera en la cual se puede iniciar un programa de software desde un medio legible por computadora (p.ej., la memoria 4050, la cual puede estar incluida en el interior del pozo, en la estación de trabajo 4056, o ambos) en un sistema basado en computadora para ejecutar las funciones definidas en el programa de software por medio de un conjunto de instrucciones .

Alguien experimentado en la materia entenderá además los diferentes lenguajes de programación que se pueden emplear para crear uno o más programas de software diseñados para implementar y llevar a cabo los métodos que se divulgan en este documento. Los programas pueden estar estructurados en un formato orientado a objetos utilizando un lenguaje orientado a objetos tal como Java o C++. En algunas modalidades, los programas pueden estar estructurados en un formato orientado a procedimientos utilizando un lenguaje de procedimientos, tal como Assembly o C. Los componentes de software se pueden comunicar utilizando cualquiera de un número de mecanismos bien conocidos por aquellos experimentados en la materia, tal como interfaces de programa de aplicación o técnicas de comunicación de interproceso, incluyendo llamadas a procedimientos remotos. Las enseñanzas de diferentes modalidades no están limitadas a ningún lenguaje o entorno de programación particular. Por lo tanto, se pueden realizar otras modalidades.

Por ejemplo, un articulo de manufactura, tal como una computadora, un sistema de memoria, un disco magnético o disco óptico, algún otro dispositivo de almacenamiento, y/o cualquier tipo de dispositivo o sistema electrónico puede incluir uno o más procesadores 4030 acoplados a un medio legible por máquina 4050 tal como una memoria (p.ej., medio de almacenamiento removible, asi como cualquier memoria qué incluya un conductor eléctrico, óptico, o electromagnético que comprenda medio no transitorio, tangible) que tenga las instrucciones almacenadas en la misma (p.ej., instrucciones de programa de computadora), que cuando son ejecutadas por dichos uno o más procesadores 4030 resultan en que la máquina lleva a cabo cualquiera de las acciones descritas con respecto a los métodos en este documento.

La máquina puede tomar la forma de un sistema de computadora especifico que tiene un procesador 4030 acoplado a un número de componentes directamente (p.ej., la lógica 4040, el transceptor 4044, y/o la red 4008 y el sensor de ABR 4016, quizás utilizando un enlace común o algún otro canal de comunicación ya sea alámbrico o inalámbrico) . Por lo tanto, la máquina puede ser similar a o idéntica a la estación de trabajo 4056, o el aparato 4000 en algunas modalidades. En este caso, algunas modalidades comprenden un dispositivo de almacenamiento legible por computadora (p.ej., la memoria 4050) que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, las cuales, cuando se llevan a cabo por medio de una máquina, provocan que la máquina lleve a cabo las operaciones, las operaciones comprenden cualquiera de los métodos descritos en este documento. Ahora se describirán ejemplos adicionales de estos métodos.

Por lo tanto, la Figura 41 es un diagrama de flujo que ilustra varios métodos 4111 de acuerdo con diferentes modalidades de la invención. Por ejemplo, un método implementado por procesador 4111 para ejecutarse en uno o, más procesadores que llevan a cabo los métodos puede comprender adquirir señales de medición profunda y de ABR, y procesar las señales por medio de inversión (p.ej., una inversión de dos etapas) para proporcionar una medición de sensibilidad mej orada .

Se puede accionar una red de transmisores utilizando señales pulsadas o de estado estable para excitar los receptores en la red de antenas de medición profunda. Por lo tanto, en algunas modalidades, el método 4111 puede iniciar en el bloque 4121 con el accionamiento de una o más antenas de transmisor con una señal de transmisión pulsada o de estado estable para proporcionar señales de la formación en la formación geológica.

El método 4111 puede continuar en el bloque 4125 que adquiere señales de la formación desde la red de antenas electromagnéticas de medición profunda y un sensor de ABR, valores de las señales de la formación que dependen de las propiedades de una formación geológica. La red de antenas electromagnéticas de medición profunda puede comprender múltiples elementos incluyendo al menos una antena de transmisor y una antena de receptor. El sensor de ABR puede comprender una broca de perforación acoplada eléctricamente a un toroide, o a múltiples electrodos separados por uno o más espacios .

La red de antenas de medición profunda puede estar acomodada para proporcionar una medición diferencial que resuelve la ambigüedad de fase, y ayudar a reducir el ruido de perforación. Por lo tanto, la actividad en el bloque 4125 puede comprender adquirir señales de la formación desde elementos compartidos de transmisor o receptor en la red de antenas de medición profunda para formar una relación de amplitud compleja de amplitud y fase medidas o una diferencia de fase.

La red de antenas de medición profunda puede estar diseñada para detectar resistividad de la formación a una distancia de al menos cuatro veces lo que puede ser medido por el sensor de ABR, con el mismo grado de precisión. Por lo tanto, en algunas modalidades, la red de antenas de medición profunda es una que puede hacer mediciones de resistividad de la formación y posiciones de capa delante de la broca por al menos cuatro veces la distancia en la que el sensor de ABR puede hacer mediciones de resistividad de la formación.

El sensor de ABR puede comprender elementos adicionales (p.ej., ver la Figura 35D) que se utilizan para hacer mediciones inductivas, para complementar las mediciones hechas por el toroide o electrodos. Por lo tanto, en algunas modalidades, el sensor de ABR se utiliza para proporcionar algunas de las señales de la formación al hacer mediciones inductivas, no azimutales.

El método 4111 puede continuar en el bloque 4129 para determinar si está completa la adquisición de las señales de la formación. De no ser asi, entonces el método 4111 puede regresar al bloque 4125, para continuar con la adquisición de las señales. De ser asi, entonces el método 4111 puede continuar en el bloque 4133.

Las señales del sensor de ABR se pueden corregir por efectos del pozo, ya que la conductividad del pozo puede modificar las mediciones de resistividad. Por lo tanto, en algunas modalidades, el método 4111 comprende, en el bloque 4133, de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR por los efectos del pozo.

Se pueden utilizar otros sensores de profundidad superficial, tal como pares de transmisor-receptor espaciados estrechamente, para corregir los valores de señal del sensor de ABR. Por lo tanto, la actividad de corregir en el bloque 4133 puede involucrar el uso de señales proporcionadas por un sensor de inducción que comprende una antena de transmisor de sensor y una antena de receptor de sensor acomodados para detectar la resistividad local de la formación directamente delante de la broca de perforación.

Las señales de la formación adquiridas por la red y por el sensor de ABR se pueden procesar en un número de formas, antes de invertir sus valores correspondientes. Por ejemplo, el método 4111 puede incluir, en el bloque 4137, pre-procesar las señales de la formación antes de la inversión al aplicar al menos uno de filtración, enfoque para aumentar resolución, convertir los valores de resistividad medidos por medio de una búsqueda en tablas, multiplicación por una constante de la herramienta, síntesis de señal de red de múltiples profundidades, agrupamiento, recuperación de múltiples componentes de la rotación de la herramienta, o desplazamiento azimutal al ángulo de rumbo predeterminado.

El método 4111 puede continuar en el bloque 4131 para incluir invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en una medición de resistividad mejorada para la formación geológica, en donde la inversión comprende determinar al menos una de la distancia relativa entre capas de la formación geológica, la orientación relativa de las capas con respecto a un alojamiento, o un gradiente de resistividad de las capas, en donde las. capas no son penetradas localmente por la broca.

La inversión se puede aplicar para determinar las propiedades eléctricas y geológicas de la formación. Por lo tanto, la actividad en el bloque 4141 puede comprender invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en medidas de parámetros de la formación que comprenden las propiedades eléctricas o propiedades geológicas. Las propiedades eléctricas o propiedades geológicas pueden incluir uno o más de las resistividades de capa, distancias a las capas, o direcciones a las capas.

La inversión se puede lograr como parte de un proceso secuencial (p.ej., como se muestra en la Figura 37), utilizando una primera inversión de los valores obtenidos de un sensor para servir como una base para una segunda inversión de los valores obtenidos desde otro sensor. Por lo tanto, la actividad de inversión en el bloque 4141 puede comprender un proceso secuencial que incluye invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR para servir como una base para invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda.

Se pueden aplicar muchos procesos de inversión diferentes en cada etapa. Por ejemplo, se puede utilizar una sola inversión de limite de capa para invertir los valores de señal del sensor de ABR. Por lo tanto, la actividad de inversión en el bloque 4141 puede comprender invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR con una sola inversión de limite de capa. En otro ejemplo, invertir los valores de las señales proporcionadas por la red de antenas de medición profunda se puede basar en valores absolutos de fase. Por lo tanto, la actividad de inversión en el bloque 4141, puede comprender invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda con base en valores absolutos de fase de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda.

En el proceso de dos etapas que se ilustra en la Figura 37, la inversión de los valores de señal de ABR puede proporcionar un valor de resistividad intermedia, que se refinan al utilizar el valor de resistividad intermedia como entrada a una inversión de los valores de señal de la red de antenas de medición profunda. Por lo tanto, la actividad de inversión en el bloque 4141 puede comprender invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por un toroide en el sensor de ABR para proporcionar un valor de resistividad intermedia, el valor de resistividad intermedia a ser transformado en el valor de resistividad mejorada por medio de una inversión de los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda .

En muchas modalidades, el método 4111 continúa en el bloque 4145 para incluir la publicación de los valores de señal de la formación, los valores de resistividad intermedia, o los valores de resistividad mejorada, entre otros, a uno o más de un medio de almacenamiento, una copia impresa, o una pantalla. Ejemplos de lo que podría publicarse en el bloque 4135 incluyen cualquiera de los valores de resultado de inversión que se muestran en las Figuras 36 y 37.

Actividades adicionales que forman parte de los métodos 4111 se enlistan en las actividades para los métodos que se reivindican más adelante, y fueron descritos anteriormente con respecto a las Figuras 2, 13-18, y 36-37. Por lo tanto, se debe observar que los métodos descritos en este documento no se tienen que ejecutar en el orden descrito, o en ningún orden particular. Además, diferentes actividades descritas con respecto a los métodos que se identifican en este documento se pueden ejecutar en forma iterativa, en serie, o en paralelo. Se pueden agregar algunas actividades, y algunas de las actividades incluidas se pueden dejar fuera. Se pueden sustituir' otras actividades, una por otra. La información, incluyendo parámetros, comandos, operandos, y otros datos pueden ser enviados y recibidos en la forma de una o más ondas portadoras.

En conclusión, se puede observar que al utilizar los aparatos, sistemas, y métodos que se divulgan en este documento, aquellos en la industria de recuperación de petróleo y otras industrias pueden ahora ser capaces de evaluar de manera más precisa y rápida las propiedades de pozos y formaciones geológicas, incluyendo en distancias significativas delante de la broca. Al combinar los sensores de lectura profunda y un sensor de ABR, se puede determinar la información de resistividad para las capas todo el camino hasta la broca, y más allá. La profundidad investigación puede ser casi del doble en algunos casos. Por lo tanto, las aplicaciones de geo-parada pueden ser más efectivas, de tal forma que puede resultar mayor eficiencia operacional y satisfacción del cliente.

Los dibujos de acompañamiento que forman parte de la presente, muestran a manera de ilustración, y no de limitación, modalidades especificas en las cuales se puede practicar el tema. Las modalidades que se ilustran y se describen en suficiente detalle para habilitar a aquellos experimentados en la materia para practicar las enseñanzas que se divulgan en este documento. Se pueden utilizar otras modalidades y derivar de las mismas, de tal forma que se pueden hacer sustituciones y cambios estructurales y lógicos sin apartarse del alcance de esta divulgación. Esta Descripción Detallada, por lo tanto, no se debe tomar en un sentido limitativo, y el alcance de las diferentes modalidades está definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas, junto con el rango completo de equivalentes para las cuales están autorizadas tales reivindicaciones.

Tales modalidades del tema inventivo se pueden denominar en este documento, individualmente y/o colectivamente, por el término "invención" solamente por conveniencia y sin pretender limitar voluntariamente el alcance de esta solicitud a ninguna invención o concepto inventivo simple si de hecho se divulga más de uno. Por lo tanto, aunque se han ilustrado y descrito modalidades especificas en este documento, se debe apreciar que se puede sustituir cualquier acomodo calculado para lograr el mismo propósito para las modalidades especificas que se muestran. Esta divulgación se pretende que cubra cualquiera y todas las adaptaciones o variaciones de las diferentes modalidades. Las combinaciones de las modalidades anteriores, y otras modalidades no descritas específicamente en este documento, serán aparentes para aquellos experimentados en la materia con la revisión de la descripción anterior.

El Resumen de la Invención se proporcionó en cumplimiento con 37 C.F.R. § 1.72(b), que requiere un resumen que permitirá al lector comprobar rápidamente la naturaleza de la divulgación técnica. Se presenta con el entendimiento de que no será utilizado para interpretar o limitar el alcance o significado de las reivindicaciones. Además, en la Descripción Detallada anterior, se puede observar que se agrupan conjuntamente diferentes características en una sola modalidad para el propósito de coordinar la divulgación. Este método de divulgación no se debe interpretar como reflejando una intención de que las modalidades que se reivindican requieren más características de las que se recitan de manera expresa en cada reivindicación. Más bien, como lo reflejan las siguientes reivindicaciones, la materia inventiva reside en menos de todas las características de una sola modalidad divulgada. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones se incorporan en la presente en la Descripción Detallada y las figuras, con cada reivindicación por sí sola como una modalidad separada.

Claims (21)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un sistema, que comprende: un alojamiento; una red de antenas electromagnéticas de medición profunda que comprende múltiples elementos que incluyen al menos una antena de transmisor y una antena de receptor unidas al alojamiento; un sensor de resistividad en la broca (ABR) unido al alojamiento, en donde el sensor de ABR comprende una broca de perforación acoplada eléctricamente a un toroide o a múltiples electrodos, los electrodos separados por al menos un espacio; y un procesador para adquirir señales de la formación desde la red de antenas de medición profunda y el sensor de ABR, valores de las señales de la formación que dependen de las propiedades de una formación geológica, y para invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en una medición de resistividad mejorada para la formación geológica, en donde la inversión comprende determinar al menos uno de la distancia relativa entre capas de la formación geológica, la orientación relativa de las capas con respecto al alojamiento, o un gradiente de resistividad de las capas, en donde las capas no son penetradas localmente por la broca.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesador está unido al alojamiento, o se ubica en una estación de trabajo en una superficie de la formación geológica.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque uno de los elementos en la red de antenas de medición profunda se ubica en un lado de un motor de perforación y otro de los elementos en la red de antenas de medición profunda se ubica en otro lado del motor de perforación .

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la red de antenas de receptor electromagnético comprende al menos una de una bobina, una bobina inclinada, o un solenoide.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho al menos un espacio está acomodado para reducir las diferencias de voltaje entre los electrodos de monitoreo.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el alojamiento comprende una herramienta de medición durante la perforación o una herramienta de registro durante la perforación.

7. Un método implementado por procesador, para ejecutarse en uno o más procesadores que llevan a cabo el método, que comprende: adquirir señales de la formación desde una red de antenas electromagnéticas de medición profunda que comprende múltiples elementos que incluyen al menos una antena de transmisor y una antena de receptor, y un sensor de resistividad en la broca (ABR) , valores de las señales de la formación que dependen de las propiedades de una formación geológica, en donde el sensor de ABR comprende una broca de perforación acoplada eléctricamente a un toroide o a múltiples electrodos, los electrodos separados por al menos un espacio; e invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en una medición de resistividad mejorada para la formación geológica, en donde la inversión comprende determinar al menos uno de la distancia relativa entre capas de la formación geológica, la orientación relativa de las capas con respecto a un alojamiento, o un gradiente de resistividad de las capas, en donde las capas no son penetradas localmente por la broca.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, además comprende: accionar dicha al menos una antena de transmisor con una señal de transmisión pulsada o de estado estable para proporcionar las señales de la formación en la formación geológica .

9. El método de acuerdo con la reivindicación 7, además comprende: pre-procesar las señales de la formación antes de la inversión al aplicar al menos uno de filtración, enfoque para aumentar la resolución, conversión de los valores de resistividad medida por medio de búsqueda en tabla, multiplicación por una constante de la herramienta, síntesis de señal de red de múltiples profundidades, agrupamiento, recuperación de múltiples componentes de la rotación de la herramienta, o desplazamiento azimutal al ángulo de rumbo predeterminado .

10. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la inversión comprende: invertir los valores de las señales de la formación para transformar los valores en medidas de los parámetros de la formación que comprenden propiedades eléctricas o propiedades geológicas .

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque las propiedades eléctricas o las propiedades geológicas incluyen al menos uno de resistividades de capa, distancias a las capas, o direcciones a las capas.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el sensor de ABR se utiliza para proporcionar algunas de las señales de la formación al hacer mediciones inductivas, no azimutales.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la inversión comprende un proceso secuencial que incluye: invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR para servir como una base para invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, además comprende: corregir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR por los efectos del pozo.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la corrección utiliza señales proporcionadas por un sensor de inducción que comprende una antena de transmisor de sensor y una antena de receptor de sensor acomodadas para detectar la resistividad local de la formación directamente delante de la broca de perforación.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la inversión comprende: invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el sensor de ABR con una sola inversión de limite de capa.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la inversión comprende: invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda con base en valores absolutos de fase de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda .

18. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la inversión comprende: invertir los valores de las señales de la formación proporcionadas por el toroide para proporcionar un valor de resistividad intermedia, el valor de resistividad intermedia a ser transformado en el valor de resistividad mejorada por medio de una inversión de los valores de las señales de la formación proporcionadas por la red de antenas de medición profunda .

19. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la adquisición comprende: adquirir señales de la formación desde los elementos de transmisor o receptor compartidos en la red de antenas de medición profunda para formar una relación de amplitud compleja de amplitud y fase medidas o una diferencia de fase.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la red de antenas de medición profunda es una que puede hacer mediciones de resistividad de la formación y posiciones de capa delante de la broca por al menos cuatro veces la distancia en la que el sensor de ABR puede hacer mediciones de resistividad de la formación.

21. Un dispositivo de almacenamiento legible por máquina que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, las cuales, cuando son llevadas a cabo por una máquina, provocan que la máquina lleve a cabo las operaciones, las operaciones comprenden el método de cualquiera de las reivindicaciones 7 al 20.