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Métodos y Aparato para Procesar Formas de Onda Acústicas Recibidas en un Pozo de Sondeo
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a métodos y aparato para detectar, remover y/o aislar señales de datos de formas de onda acústicas .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las herramientas acústicas son útiles para proporcionar un amplio margen de información con respecto a los parámetros de yacimiento y pozo de sondeo adyacentes a las herramientas. Un uso principal de las medidas acústicas del pozo de sondeo es la estimación de la lentitud del yacimiento de onda de compresión y/o de corte. El entendimiento de una forma de onda registrada en un pozo de sondeo es bastante simple. Sin embargo, normalmente el efecto de las ondas reflejadas de los límites superficiales y el ruido corrompen los datos registrados y requieren un proceso de interpretación. No obstante, han existido varios métodos para interpretar datos acústicos, con varios grados de éxito en un ambiente de pozo sin entubar. En un ambiente de pozo revestido, sin embargo, la complejidad de las formas de onda registradas es mucho más difícil de interpretar. Aún en muchas condiciones difíciles 2
de pozos, se requieren tuberías de revestimiento. Avances recientes en geofísica exigen velocidades (o medidas de lentitud) completamente hasta la superficie de un sondeo, mientras que en muchos casos yacimientos poco profundos sólo se les puede aplicar diagrafía después de que se establece la tubería de revestimiento. De este modo, se desea un método para medir la lentitud en pozos de sondeo revestidos. Obtener medidas de lentitud de compresión y/o de corte a través de una tubería de revestimiento es retador debido a que el efecto de la tubería de revestimiento depende de las condiciones de unión diferentes de la tubería de ¦ revestimiento al yacimiento y por lo tanto puede enmascarar la lentitud del yacimiento. Típicamente, la señal de la tubería de revestimiento corrompe las formas de onda registradas e induce dificultades en el procesamiento de los datos para obtener medidas útiles de lentitud. Agregado a la dificultad es el reto de predecir la forma y duración de la señal de la tubería de revestimiento cuando la señal de la tubería de revestimiento es dependiente de la lentitud del yacimiento y las condiciones de unión. La tubería de revestimiento puede inducir una deficiente coherencia para la diagrafía de medición de lentitud, y algunas veces resulta en pérdida de toda la señal del yacimiento. La presente invención se dirige a solucionar, o por lo menos reducir los efectos de uno o más de los problemas 3
señalados en lo anterior.
COMPENDIO LA INVENCIÓN La presente invención satisface las necesidades antes descritas y otras. Específicamente, la presente invención proporciona un método para aislar y/o remover una señal de interés que incluye generar ondas acústicas con una herramienta que tiene por lo menos un transmisor y por lo menos un receptor, filtrar automáticamente la señal de interés de los datos acústicos recibidos por al menos un receptor, y procesar por semblanza los datos acústicos automáticamente filtrados. La filtración automática puede incluir además calcular una primera semblanza que incluye la señal de interés, y proyectar los datos de formas de onda acústicas en un dominio de tiempo. La semblanza puede proyectarse en un eje de tiempo. La filtración automática además puede incluir definir una ventana que contiene la señal de in erés. Definir la ventana puede incluir definir una banda de frecuencia de filtración óptima para remover otros modos de señal de interés. La señal de interés puede ser una señal de la tubería de revestimiento en un pozo de sondeo . Otro aspecto proporciona un método para remover una o más señales de interés de datos acústicos que incluye proyectar los datos acústicos en un eje de tiempo, detectar 4
una posición de tiempo de una o más señales de interés, y filtrar una o más señales de interés de los datos acústicos. La filtración además puede incluir dividir en ventanas una o más señales de interés y determinar automáticamente cuántos componentes están presentes en una ventana utilizando el criterio estadístico. Otro aspecto proporciona un método para remover una señal de la tubería de revestimiento de datos sónicos que incluye proyectar un mapa de lentitud de tiempo de los datos brutos en un eje de tiempo para un valor de lentitud que corresponde a un valor de lentitud conocido de una tubería de revestimiento, detectar una posición de tiempo de la tubería de revestimiento, y filtrar la posición de tiempo de la tubería de revestimiento de los datos sónicos. La filtración puede incluir dividir en ventanas las señales de la tubería de revestimiento y determinar cuántos componentes, están presentes en una ventana. Además, el método puede incluir definir un número de valores propios relacionados con las señales de la tubería de revestimiento y reconstruir las señales de la tubería de revestimiento. Las señales de la tubería de revestimiento reconstruidas entonces pueden removerse de los datos sin procesar y un procesamiento de semblanza puede aplicarse a los datos sin procesar con las señales de la tubería de revestimiento removidas para evaluar la lentitud de compresión y de corte de un 5
yacimiento detrás de la tubería de revestimiento. Otro aspecto proporciona un método para determinar la lentitud del yacimiento en un pozo de sondeo revestido que incluye recibir datos de formas de onda acústicas de un transmisor, calcular una primera semblanza basada en los datos de formas de onda sónicas proyectados en un dominio de tiempo, y filtrar una señal de interés de los datos de las formas de onda acústicas utilizando el análisis y la selección automáticos de valores propios. En algunos aspectos, la señal de interés es una señal de llegada de la tubería de revestimiento . El método también puede incluir calcular una segunda semblanza en los datos filtrados para obtener lentitud de compresión y de corte de un yacimiento a través de una tubería de revestimiento. El cálculo de la primera semblanza además incluye definir en cada nivel un tiempo de llegada de la señal de la tubería de revestimiento. La filtración también puede incluir definir una ventana para extraer la señal de interés basada en un resultado del primer cálculo de semblanza proyectado en un dominio de tiempo y aplicar la ventana a los datos de formas de onda acústicas o sónicas. Con una ventana definida, la filtración también puede incluir definir un número de señales presentes en la ventana y definir un número de valores propios y vectores propios relacionados con la señal de la tubería de revestimiento. Los vectores propios pueden 6
obtenerse por el cálculo de una matriz de covarianza. El método de filtración también puede incluir reconstruir la señal de interés y restarla de los datos de formas de onda sónicas. Por -consiguiente, la filtración puede incluir además definir una primera banda para remover automáticamente todos los otros modos posibles restantes de señal de interés de los datos de forma de onda acústica. Definir la banda de filtración puede incluir comparar modos posibles de la señal de interés con un espectro de señal del transmisor, y si no existe ninguna interferencia entre los modos de la señal de interés y el espectro de señal del transmisor, entonces aplicar un filtro de frecuencia estándar; pero si existe interferencia entre los modos de la señal de interés y el espectro de señal del transmisor, entonces definir y aplicar una banda de filtración para remover automáticamente todos los otros modos posibles restantes de señal de interés de los datos de forma de onda acústica. Definir una banda de filtración también puede incluir construir y/o utilizar una tabla de consulta de diferentes modos posibles de la señal de interés, por ejemplo una tabla de consulta para tuberías de revestimiento de diferente tamaño . Otro aspecto proporciona un método para determinar la lentitud del yacimiento en un pozo de sondeo revestido que incluye generar ondas acústicas con un transmisor, 7
recibir las ondas acústicas utilizando por lo menos un receptor y generar los datos sin procesar acústicos, calcular la semblanza de una llegada de señal de interés en el dominio de tiempo de lentitud, proyectar la semblanza en un eje de tiempo, definir un tamaño de ventana para extraer la llegada de la señal de interés, aplicar la ventana a los datos sin procesar para definir un conjunto de datos divididos en ventanas, definir un número de fuentes en los datos divididos en ventanas, definir un número de valores propios y vectores propios relacionados con la llegada de señal de interés, reconstruir la llegada de la señal de interés, restar la llegada reconstruida de la señal de interés de los datos sin procesar para crear un conjunto de datos procesados, definir una banda de filtración de frecuencia, y procesar por semblanza el conjunto de datos procesados utilizando la banda de filtración de frecuencia. Otro aspecto proporciona un aparato para determinar la lentitud del yacimiento en un sondeo revestido que incluye por lo menos un transmisor acústico, por lo menos un receptor acústico, un procesador acoplado a la fuente acústica, el receptor acústico, o ambos, y programado para filtrar automáticamente una señal de llegada de interés de los datos acústicos recibidos por al menos un receptor acústico y aplicar el procesamiento por semblanza a los datos acústicos automáticamente filtrados. El procesador 8
también puede programarse para calcular una semblanza de la señal de llegada de interés en el dominio de lentitud de tiempo, proyectar la primera semblanza en un eje de tiempo, definir un tamaño de ventana para extraer la señal de llegada de interés, aplicar la ventana a los datos acústicos para definir un conjunto de datos divididos en ventanas, definir un número de fuentes en los datos divididos en ventanas, definir un número de valores propios y vectores propios relacionados con un componente de interés, reconstruir la señal de llegada de interés, restar la señal de llegada reconstruida de interés de los datos acústicos para crear un conjunto de datos procesados, definir una banda de filtración de frecuencia de señal sónica, y aplicar el procesamiento por semblanza al conjunto de datos procesados utilizando la banda de filtración de frecuencia. Ventajas adicionales y características novedosas de la invención se establecerán en la descripción que sigue o pueden aprenderse por aquellos con experiencia en la técnica a través de la lectura de estos materiales o practicando la invención. Las ventajas de la invención pueden lograrse a través de los medios nombrados en las reivindicaciones anexas .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos anexos ilustran modalidades preferidas 9
de la presente invención y son una parte de la especificación. Junto con la siguiente descripción, los dibujos demuestran y explican los principios de la presente invención. La FIGURA 1 es una vista representativa de una herramienta sónica en un pozo de sondeo revestido y acoplada a un procesador de computadora de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La FIGURA 2 es una proyección de un esquema de lentitud de tiempo sobre un eje de tiempo de acuerdo con un aspecto de la presente invención. La FIGURA 3 es un diagrama de flujo que ilustra los principios de una selección de banda de filtración automática de acuerdo con un aspecto de la presente invención. La FIGURA 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método para procesar datos sónicos de acuerdo con un aspecto de la presente invención. La FIGURA 5 es un ejemplo de datos sónicos en un pozo de sondeo revestido procesado de acuerdo con los principios de la presente invención. La FIGURA 6 es otro ejemplo de datos sónicos en un pozo de sondeo revestido procesado de acuerdo con los principios de la presente invención. A través de los dibujos, elementos idénticos se 10
designan por números de referencia idénticos .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Regresando ahora a las figuras, y en particular a la FIGURA 1, una herramienta (100) acústica se muestra adyacente a un yacimiento (102) homogéneo. El yacimiento (102) homogéneo se reviste con una tubería (104) de revestimiento. La herramienta (100) acústica incluye por lo menos un transmisor (T) , y por lo menos un receptor (R) . En la presente modalidad, existen dos receptores (R) y un transmisor (T) , sin embargo, muchos más receptores (R) y transmisores (T) pueden utilizarse también. La disposición de un transmisor (T) , dos receptores (R) mostrada es ejemplar en naturaleza y puede existir una disposición completa de receptores y/o transmisores, o un transmisor (T) sencillo y receptor (R) . Los receptores (R) y el transmisor (T) se acoplan a un procesador (106) de computadora para recolectar y procesar los datos de la herramienta (100) acústica. También se muestra una trayectoria (108) de rayos de ondas que representan una trayectoria para una onda de compresión provocada por la activación del transmisor (T) . Los receptores (R) pueden ser de diferentes tipos, incluyendo, pero no limitándose a, receptores piezoeléctricos y magnoestrictivos . Los receptores (R) son capaces de detectar la llegada de ondas sónicas .
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La información o los datos recolectados de la herramienta (100) acústica, los cuales pueden incluir formas de onda generadas por los receptores (R) con el tiempo, se envían al procesador (106) de computadora mediante un cable (110) a partir del cual se suspende la herramienta (100) acústica. Los datos también pueden enviarse entre el procesador (106) de computadora y los receptores (R) mediante cualquier otra técnica de comunicación conveniente . El procesador (106) de computadora está comercialmente disponible de una amplia variedad de fuentes. Los datos acústicos tomados por la herramienta (100) acústica y recibidos por el procesador (106) de computadora pueden procesarse implementando un procedimiento de remoción de señal automático (descrito en lo siguiente) . El procesador (106) de computadora puede programarse para detectar, aislar y/o remover automáticamente una señal de interés de acuerdo con los métodos de la invención descritos en lo siguiente. Por ejemplo, el procesador (106) de computadora puede programarse para remover automáticamente una señal de la tubería de revestimiento de datos acústicos o sónicos para determinar la lentitud del yacimiento del yacimiento (102) detrás de la tubería (104) de revestimiento de acuerdo con los métodos de la presente invención. Una señal que puede ser de interés es una señal de la tubería de revestimiento en un pozo de sondeo revestido.
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Como se menciona en los antecedentes, con frecuencia la llegada de la tubería de revestimiento (la señal relacionada con la tubería de revestimiento) corrompe las formas de onda registradas que inducen dificultades al procesamiento de datos designado para obtener la lentitud de compresión y de corte del yacimiento (102) . Por lo tanto, la presente invención incluye una metodología para procesar formas de onda acústicas o sónicas a través de la tubería (104) de revestimiento. Sin embargo, la metodología de la presente invención no se limita a la detección y remoción de una señal de la tubería de revestimiento. Los métodos de la presente invención proporcionan aislar y/o remover cualquier señal de interés de un conjunto de datos acústicos. Por lo tanto, aunque la descripción siguiente hace referencia a una señal de la tubería de revestimiento y la metodología se describe con referencia a la señal de la tubería de revestimiento, el método no se limita y se puede aplicar igualmente a otras señales de interés . De acuerdo con los principios de la presente invención, la metodología de procesamiento puede aplicarse para obtener medidas de lentitud en un sondeo revestido e incluye remover una señal de llegada de la tubería de revestimiento de datos acústicos o sónicos en bruto recibidos por los receptores (R) . Los datos sin procesar pueden ser datos de formas de onda sónicos monopolares de 13
acuerdo con algunas modalidades, sin embargo, la técnica de procesamiento de la presente invención puede aplicarse a cualquier tipo de datos acústicos y no se limita a datos monopolares. Aunque la metodología se discute en la presente de acuerdo con una aplicación ejemplar (calcular la lentitud del yacimiento a partir de los datos sónicos en un pozo de sondeo revestido) , no se limita al contenido de frecuencia de los datos o el tipo de datos (sísmicos, ultrasónicos, etc.). La aplicación de los métodos de la presente invención proporciona una forma para detectar cualquier señal de interés y removerla del conjunto de datos. El procesamiento preliminar de los datos acústicos de acuerdo con un aspecto de la invención se designa para detectar y/o remover o extraer una señal de interés (tal como una señal de llegada de la tubería de revestimiento principal en un pozo de sondeo revestido) de los datos acústicos. Por ejemplo, el procesamiento preliminar en un pozo de sondeo revestido puede incluir definir primero, en cada nivel del yacimiento (102) , el tiempo de llegada de la señal de la tubería de revestimiento. De acuerdo con otras implementaciones de la presente invención, la llegada de cualquier señal de interés puede definirse . Se apreciará por aquellos con experiencia en la técnica que tiene el beneficio de esta descripción que es una tarea relativamente simple para predecir cuando una señal tal como una señal de 14
la tubería de revestimiento llegará, debido a que normalmente las propiedades mecánicas de la tubería de revestimiento (u otro medio) se conocen o pueden determinarse fácilmente. La dificultad con remover o identificar una señal de interés es determinar cuando la señal terminará. Por lo tanto, de acuerdo con los principios de la presente invención, una ventana se define para detectar el comienzo y el final de la señal de interés (la cual es una señal de la tubería de revestimiento de acuerdo con un aspecto de la invención) . Sin embargo, aplicar una ventana puede requerir monitoreo e intervención humana, lo cual no es deseable para diagrafía acústica. Normalmente, la diagrafía acústica se lleva a cabo en tiempo real . Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, una técnica de pre-procesamiento se implementa para facilitar la detección automática de la señal de interés en los datos acústicos. La detección automática de las señales de interés de acuerdo con la presente invención permite venta osamente el procesamiento de señales sin la intervención humana. Una técnica de pre-procesamiento de acuerdo con la presente invención se discute en lo siguiente . El procesamiento por semblanza se conoce bien por aquellos con experiencia en la técnica que tiene el beneficio de esta descripción. El procesamiento por 15
semblanza facilita la determinación de lentitud para varios componentes que se propagan a través de una disposición de formas de onda sónicas . El resultado del procesamiento por semblanza se representa normalmente en un mapa de lentitud de tiempo bidimensional (tiempo vs . lentitud). El resultado del procesamiento por semblanza normalmente se presenta contra la profundidad al proyectar el mapa de lentitud-tiempo sobre el eje de lentitud de acuerdo con la siguiente ecuación:
t (W
donde P± es la proyección de lentitud, y Pi es la semblanza calculada en cada nivel, la cual es una función de la lentitud, S, y el tiempo t. La representación de los resultados anteriores se presenta de acuerdo con la anotación estándar como se utiliza en el procesamiento comercial. Sin embargo, aunque el resultado del procesamiento por semblanza normalmente se proyecta sobre el eje de lentitud, de acuerdo con un aspecto de la presente invención el mapa de tiempo-lentitud se proyecta de hecho sobre el eje de tiempo de acuerdo con lo siguiente :
5 (2)
donde 7¿ es la proyección sobre el eje de tiempo.
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La FIGURA 2 ilustra el principio de esta técnica de proyección de eje de tiempo ventajosa. Las diferentes ondas que se propagan a través de la disposición se presentan en el dominio de tiempo en lugar del dominio de lentitud típico. Esta proyección de tiempo indica la llegada o el tiempo de inicio de los diferentes componentes, por ejemplo los tres componentes (302/304/306) de la forma de onda registrada mostrada en la FIGURA 2. Se entenderá, sin embargo, que la FIGURA 2 es ejemplar en naturaleza y no se limita a ningún número particular de componentes o ningún tipo particular de datos. La técnica de proyección de eje de tiempo descrita en la presente puede utilizarse para detectar cualquier número de componentes diferentes de cualquier tipo de datos. Un final de tiempo (308/310/312) de los componentes (302/304/306) puede encontrarse al detectar un mínimo local entre diferentes máximos relativos que corresponden a diferentes componentes. El final de tiempo (308/310/312) para uno de los componentes (302/304/306) por lo tanto se obtiene como sigue: 'na* =min7;(f)
Debido a que encontrar el mínimo de una función es un problema bien conocido, existen muchos métodos conocidos por aquellos con experiencia en la técnica que tienen el beneficio de esta descripción para lograr esto. Por lo 17
tanto, al proyectar el mapa de tiempo-lentitud sobre el eje de tiempo y encontrar los finales de tiempo (308/310/312) de cada componente (302/304/306) en cada nivel del yacimiento, es posible definir una ventana en el dominio de tiempo que corresponde a un componente de interés. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el componente de interés es la tubería de revestimiento (104, FIGURA 1) . Por lo tanto, para detectar la tubería de revestimiento, el mapa de semblanza se proyecta sobre el eje de tiempo para el valor de lentitud que corresponde al valor esperado de la tubería de revestimiento (104, FIGURA 1). El valor de lentitud esperado para la tubería de revestimiento (104, FIGURA 1) se conoce o puede determinarse fácilmente por aquellos con experiencia en la técnica que tienen el beneficio de esta descripción. Por consiguiente, un usuario puede establecer la lentitud de la tubería de revestimiento esperada. Se entenderá que el proceso de división de ventanas descrito en la presente no se limita a la detección de tubería de revestimiento, sino que también puede utilizarse para aplicar una ventana a cualquier señal de interés (de compresión, de corte, u otras señales) . Sin embargo, de acuerdo con algunos aspectos de la presente invención, el proceso de división de ventanas se aplica a la señal de la tubería de revestimiento. Después de detectar la posición de tiempo de la 18
tubería de revestimiento (u otro componente de interés) , de acuerdo con un aspecto de la presente invención, puede filtrarse a partir de los datos acústicos. Sin embargo, existe una posibilidad de que la ventana definida en lo anterior pueda tener otras señales embebidas con aquella de la tubería de revestimiento. Por lo tanto, antes de filtrar la señal de llegada de la tubería de revestimiento (o cualquier otra señal de interés) , puede ser deseable determinar cuántos otros componentes están presentes en la zona de la ventana. Por consiguiente, para poder determinar el número de otras señales (indicativo de otros componentes) dentro de una ventana, uno o más valores propios y vectores propios pueden definirse. De acuerdo con un aspecto de la invención, los vectores de observación se definen como y, con los datos registrados por la herramienta (100, FIGURA 1) en un nivel z. Esta definición asume que los vectores de observación son independientes, con un promedio cero, y vectores aleatorios Gaussianos que tienen una matriz de covarianza igual a una matriz de correlación. Estos vectores de observación pueden incluir ruido blanco y un componente de señal independiente que tiene una matriz de covarianza de rango Ns, donde Ns es el número de señales presentes en las salidas del receptor (R, FIGURA 1) . La distribución de unión de los vectores de observación de valor complejo L (trabajando en el dominio de 19
frecuencia) y\t yL es :
¿l^=0^racxpl-^",(^] (4)
donde K representa la estimación de la matriz de covarianza y ? representa los diversos parámetros del modelo (valores propios, vectores propios y la varianza) . El número de fuentes (componentes de señal) presentes en los datos se calcula utilizando el criterio de longitud de descripción mínima ( DL) que se define como sigue:
-Ns[lM-N +l)lnL (5)
El valor de Ns que disminuye el criterio se vuelve la estimación del número de señales presentes en el campo de ruido espacialmente blanco. Debido al ruido, el máximo número de fuentes que puede estimarse con esta técnica es M-1, el número de fuentes menos uno. Cuando las señales coherentes están presentes, este número máximo puede ser más pequeño . Debido a que el número de fuentes se conoce, es posible estimar la varianza de ruido como: ~> 1 *' M - 1 ? (6)
En teoría, si existe sólo una señal en la ventana 20
todos los valores propios serán nulos excepto el relacionado a la señal considerada. En la pr ctica, sin embargo, esto normalmente no es el caso y conocer el número de fuentes dará una indicación del número de componentes presentes en los datos sónicos. Después de estimar el número de fuentes presentes en una ventana, el número de valores propios relacionado con la señal de interés fácilmente se calcula. Cuando la señal de interés es la señal de la tubería de revestimiento, el número de fuentes proporciona el número máximo de valores propios que debe relacionarse a la señal de la tubería de revestimiento solamente, debido a que la división en ventanas se limitó a la llegada esperada de la tubería de revestimiento. Por lo tanto, la siguiente etapa de acuerdo con algunos aspectos de la invención es definir el número de valores propios necesarios para reconstruir la señal de llegada de la tubería de revestimiento (u otra señal de interés) . Debido a la división en ventanas, la señal principal en la zona dividida en ventanas se considera que es aquella de la tubería de revestimiento, así que los valores propios principales ¡ se relacionarán a la señal principal de la tubería de revestimiento. El criterio mostrado en lo siguiente es una forma de evaluar cómo la energía de los vectores propios, ,- varía con el principal (es decir relacionado a ?{) .
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(7)
Cuando la variación es mayor que el 10%, el vector propio se presume que se refiere al ruido y no se utilizará posteriormente para reconstruir la señal de interés. Adem s, debido a que una indicación de fuente se ha calculado previamente, el número de pruebas realizadas después de esto es bastante pequeño, induciendo una selección rápida del número de valores propios/vectores propios necesarios para la reconstrucción. Al final de este proceso, el número de valores propios/vectores propios relacionado con la llegada de la tubería de revestimiento se conoce. Por lo tanto, la señal de la tubería de revestimiento puede reconstruirse y removerse de los datos sónicos en bruto. Después de seleccionar el número de valores propios relacionados con la llegada de la tubería de revestimiento y, la señal de la tubería de revestimiento puede reconstruirse como:
con Q definido como sigue:
F? representa los vectores propios obtenidos del cálculo de la matriz de covarianza. Cuando se reconstruye la señal de la tubería de revestimiento, puede restarse de los 22
datos sin procesar. Se apreciará que cualquier señal de cualquier fuente de datos puede detectarse, reconstruirse, y removerse de un conjunto de datos de acuerdo con los métodos anteriores y que la señal de la tubería de revestimiento es solamente ejemplar. De acuerdo con algunos aspectos de la invención, después de la filtración de la señal de la tubería de revestimiento reconstruida (u otra señal) de los datos sin procesar, una segunda técnica de procesamiento por semblanza puede realizarse para evaluar la lentitud de compresión y/o de corte del yacimiento detrás de la tubería de revestimiento (104, FIGURA 1) . Durante este segundo proceso por semblanza, una banda de filtración utilizada para el proceso se selecciona automáticamente para remover todos los otros modos posibles restantes de la tubería de revestimiento de los datos sónicos . La banda de filtración puede seleccionarse utilizando dos diferentes tipos de información discutidos en lo siguiente. De acuerdo con un aspecto de la invención, los modos de la tubería de revestimiento pueden modelarse como una función del tamaño de la tubería de revestimiento, la lentitud del fluido y la lentitud del yacimiento. La modelación proporciona una estimación de la frecuencia de los modos de la señal de la tubería de revestimiento para diferentes configuraciones posibles. Sin embargo, los 23
diferentes modos de la señal de la tubería de revestimiento se excitarán dependiendo de la señal de fuente emitida por el transmisor en el yacimiento, es decir, si la señal de fuente no excita un modo especifico, no existe necesidad de filtrarlo. Por lo tanto, seleccionar una banda de filtración apropiada puede incluir consideración de la información de la firma de la fuente. El principio de la señal de fuente y la modelación de modo y la consideración es encontrar una banda de filtración que disminuya la energía de los modos del componente de interés que se encontrará en los datos acústicos mientras que mantiene al mismo tiempo suficiente energía para asegurar que las señales deseadas (en un pozo de sondeo revestido, la señal del yacimiento) se obtiene de los datos . Por lo tanto, para seleccionar una banda de filtración apropiada, puede requerirse análisis de señales sónicas o acústicas. Una señal sónica registrada en un sensor puede expresarse como:
donde R(t), S(t), F(t) y P(t), respectivamente, son la señal registrada, la señal de fuente, el yacimiento y la función de excitación de la tubería de revestimiento. Para simplificar el problema, puede asumirse que la función de transferencia del yacimiento es una función delta. Por 24
consiguiente, después de la transformación en el dominio frecuencia la expresión se vuelve:
Como se discute en lo anterior, de acuerdo con un aspecto de la invención, es deseable disminuir la energía de los modos de la tubería de revestimiento (u otros modos del componente) , lo cual puede lograrse al filtrar el producto E = S(G>)P(<O). Sin embargo, las señales relacionadas al yacimiento mismo u otra señal deseada deben mantenerse y de preferencia disminuirse mínimamente mediante una banda de filtración. Por lo tanto, pueden considerarse dos casos. La primera situación y la más simple puede ser cuando los modos de la tubería de revestimiento no interactúan con la banda de frecuencia esperada del yacimiento. En tal situación, puede utilizarse una banda de frecuencia estándar. Sin embargo, si los modos de la tubería de revestimiento interfieren con la banda de frecuencia del yacimiento, el problema se vuelve más complejo como debe hacerse un compromiso entre la filtración de la señal de la tubería de revestimiento en una cierta banda de frecuencia y mantener las señales del yacimiento. Un criterio que puede utilizarse se basa en la energía de la señal de modo de la tubería de revestimiento al calcular la intensidad Eband definida como sigue: 25
donde Y son las bandas de frecuencia seleccionadas para filtración, y S es la señal de fuente sónica emitida en el yacimiento por el transmisor (T, FIGURA 1) . Si los modos de tubería de revestimiento no interfieren con la señal de yacimiento esperada, la relación es 1 y una banda de filtración estándar se aplica. Cuando los modos de la tubería de revestimiento interfieren con las señales del yacimiento esperadas, para disminuir el efecto de la señal de la tubería de revestimiento y mantener suficiente energía para el procesamiento de los datos del yacimiento ?? y ?2 puede seleccionarse de manera que Eband es mayor que aproximadamente 0.3, de preferencia mayor que aproximadamente 0.5. En una relación Eband de aproximadamente 0.5, los dos objetivos para filtrar los modos de la tubería de revestimiento mientras que se mantiene la señal del yacimiento se satisfacen ambos. Por consiguiente, la banda de frecuencia del filtro se define por los valores de a>? y oo2 - Los valores <¾ y co2 pueden calcularse para diferentes configuraciones para construir una tabla de consulta de acuerdo con algunos aspectos de la presente invención. Una tabla de consulta puede construirse fácilmente por aquellos con experiencia en la técnica que tienen el beneficio de 26
esta descripción. En la presente situación para una tubería de revestimiento, la tabla de consulta puede incluir muchos o todos los escenarios de la tubería de revestimiento posibles diferentes (diferentes combinaciones de yacimiento, velocidad de lodo, y tamaño de la tubería de revestimiento, etc.) para poder evitar el cálculo del criterio ? durante la diagrafía, y para disminuir el número de entradas de usuario requeridas para una operación de diagrafla. Otras tablas de consulta para otras señales de interés de igual manera pueden construirse dependiendo de la aplicación. La FIGURA 3 ilustra mediante el diagrama de flujo el principio del método de selección de banda de filtración automático descrito en lo anterior. Además, la FIGURA 4 ilustra mediante el diagrama de flujo las etapas de un método para calcular la lentitud del yacimiento a través de un pozo de sondeo revestido y/o remover las señales de la tubería de revestimiento de datos sónicos. Se apreciará, sin embargo, que los diagramas de flujo de las FIGURAS 3 y 4 son ejemplares en naturaleza y que de acuerdo con algunos aspectos de la invención algunas y/o etapas adicionales pueden utilizarse y que la invención no se limita a las ilustraciones de las FIGURAS 3 y . Como se establece previamente, el método no se limita a datos sónicos, ni se limita a filtración de señales de tubería de revestimiento. Cualesquier señales de cualquier conjunto de datos pueden 27
filtrarse de acuerdo con los métodos de la presente invención. Se pretende que el alcance de la invención se defina por las reivindicaciones anexas .
EJEMPLOS Los métodos descritos en lo anterior se han implementado en datos acústicos actuales, algunos de los resultados de los cuales se presentan en lo siguiente. Un ejemplo de los métodos descritos en lo anterior se aplicó en datos reales registrados con un Forraador de Imágenes Sónico Dipolar en un pozo de sondeo revestido. Con referencia a la FIGURA 6, una primera trayectoria (600) representa una curva de puntos de coherencia. Una segunda trayectoria (602) también se muestra adyacente a la primera trayectoria (600) . La primera y la segunda trayectorias (600 y 602) en combinación representan el espectro de los picos (605) de coherencia, respectivamente, para las señales de llegada de corte y de compresión cuando están presentes en una diagrafía (608) . Una tercera trayectoria (604) representa la proyección de lentitud antes de que sea removida la señal de la tubería de revestimiento de los datos, y una cuarta trayectoria (606) es el resultado de la proyección de lentitud seguida de la remoción de la señal de la tubería de revestimiento como se explica en lo anterior. Como se muestra en la FIGURA 6, existe una llegada 28
(610) fuerte y coherente en la diagrafía (608) cuando la señal de compresión del yacimiento no es continua y presente con sólo baja coherencia. Después de procesar los datos sónicos que acuerdo con los métodos de la presente invención, sin embargo, las señales (610) de llegada de la tubería de revestimiento se han removido exitosamente . Además, la coherencia de las señales (612) de llegada de compresión han incrementado significativamente, haciendo a la interpretación de la diagrafía (608) mucho más simple que antes de permitir las técnicas de procesamiento. Con referencia después a la FIGURA 7, otro ejemplo para aplicar los métodos para determinar la lentitud del yacimiento detrás de una tubería de revestimiento como se describe en lo anterior se muestra. Como con la FIGURA 6, una diagrafía (708) ilustra los datos monopolares de la onda P y la onda S (ondas de compresión y de corte) registrados a través de una tubería de revestimiento. Se apreciará a partir de una segunda trayectoria (704) de este ejemplo que una señal (710) de llegada de la tubería de revestimiento y ¦ una llegada (712) de compresión, que tienen una baja coherencia y una diagrafía (708) discontinua, hacen a la evaluación de la lentitud (712) de compresión a través de la tubería de revestimiento imposible. Sin embargo, después de procesar los datos sónicos de acuerdo con los métodos descritos en lo anterior, la señal (710) de llegada de la 29
tubería de revestimiento desaparece mientras que al mismo tiempo la coherencia y la continuidad de la lentitud (712) de compresión en una tercera trayectoria (706) se mejora significativamente y es útil. Resultados similares pueden lograrse para otros tipos de datos y otros componentes de interés . La descripción y figuras anteriores presentan una metodología y aparato para procesar automáticamente formas de onda acústicas. El método de procesamiento puede incluir ordenar automáticamente la señal del componente de interés (en los ejemplos anteriores, una señal de llegada de la tubería de revestimiento) , calcular una semblanza, pero proyectar los datos de forma de onda acústica en el dominio de tiempo. Esta proyección produce una estimación de la llegada de señal de componente en el dominio de tiempo junto con su final de tiempo. Además, la llegada de señal de componente puede filtrarse utilizando análisis y selección de valores propios automáticos . Los valores propios/vectores propios relacionados con la llegada del componente se seleccionan automáticamente, permitiendo la reconstrucción de la señal del componente. Después de la reconstrucción de la señal del componente, es simple removerla de los datos. Cuando la señal del componente se remueve de los datos, un segundo procesamiento por semblanza puede aplicarse utilizando una banda de filtración automática definida 30
utilizando modelación y la información sobre la firma de la fuente. El resultado final de este procesamiento es la evaluación más clara de los datos (en los ejemplos anteriores la lentitud de compresión y de corte (cuando sea posible) del yacimiento automáticamente detrás de la tubería de revestimiento) . La descripción precedente se ha presentado sólo para ilustrar y describir la invención. No se pretende para ser exhaustiva o limitar la invención a ninguna forma precisa descrita. Muchas modificaciones y variaciones son posibles en vista de la enseñanza anterior. La modalidad preferida se eligió y describió para poder explicar mejor los principios de la invención y su aplicación práctica. La descripción precedente se pretende para permitir que otros con experiencia en la técnica utilicen mejor la invención en varias modalidades y con varias modificaciones conforme se adapten al uso particular contemplado. Se pretende que el alcance de la invención se defina por las siguientes reivindicaciones .