NL8203837A

NL8203837A - Werkwijze voor seismisch onderzoek door akoestische diagrafie.

Info

Publication number: NL8203837A
Application number: NL8203837A
Authority: NL
Original assignee: Elf Aquitaine
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1983-05-02
Also published as: GB2107462B; OA07222A; IT8223613A0; IT1152689B; FR2514152A1; CA1188402A; NO823337L; GB2107462A; FR2514152B1; NO164804C; NO164804B; US4592030A

Description

,* * . " .........................................

W ·ι

823196/Ke/vB

Korte aanduiding: Werkwijze voor seismisch onderzoek door akoestische diagrafie.

Door Aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

PATRICIA ARDITTY - GEORGES ARENS - PHILIPPE STARON

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor seismisch onderzoek door akoestische diagrafie van de geologische formaties waar een boorput doorheen loopt.

Er zijn talrijke, algemeen bekende technieken van akoestische 5 diagrafie. Ze maken het in het bijzonder mogelijk de snelheden te meten van de akoestische golven om de informatie op te vangen in het bijzonder met betrekking tot de aard en de porositeit van de geologische formaties om de boorput. Gedurende lange tijd heeft men slechts de snelheid gemeten van de compressiegolf. Niettemin zijn TO andere karakteristieken van de akoestische golven, zoals de snelheden van de afschuifgolf en van de direkte golf of de vloeistof-golf, en/of de verzakkingen van die golven, nuttig om de informatie over de formaties te vervolledigen.

Een bekende akoestische diagrafie4echniek bestaat in het ge-T5 bruik van een elektronisch systeem dat het moment bepaalt waarop de amplitude van het op een of meer ontvangers ontvangen signaal een bepaalde drempel overschrijdt, welk moment overeenkomt met de aankomst bij de ontvanger van de golf die uitgezonden is door een zender die op een bepaalde afstand van die ontvanger ligt.

20 Een akoestisch diagrafie werktuig met drempel, in de vorm van een enkele zender en een enkele ontvanger, bezat het ernstige be-zwaar dat de waarneming werd beperkt tot de compressiegolf die in het algemeen het eerste de ontvanger bereikt. Daartoe werd de waar-de van de drempel tevoren voldoende hoog vastgesteld om te bereiken 25 dat de parasitaire andere akoestische golven niet werden waargenomen.

Omdat de bezwaren die gebonden zijn aan een dergelijke werkwijze zeer belangrijk bleken te zijn, zijn andere diagrafiemethoden en -inrichtingen voorgesteld waarmee andere parameters van de 82Θ3837 * i - 2 - , f ' 1 akoestische golf konden worden gemeten, en waarmee ook de parasi-taire baantijden in de boorvloeistof konden worden geelimineerd tot aan de wand van de boorput. Dergelijke inri-chtingen en methoden worden beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.302.166 en 5 het Franse octrooischrift 1.432.012. De hier beschreven inrichtin-gen omvatten vier ontvangers die paarsgewijs zijn gekoppeld, waarbij de paren ontvangers opgesteld zijn aan weerszijden van een centrale zender. Door het combineren van de signalen die vastgelegd worden op de ontvangers wordt een diagram verkregen van de akoestische 10 snelheid in de formaties in afhankelijkheid van de diepte waarop het werktuig zich bevindt. Omdat de plaatsinstelling van de paren ontvangers, op zeer nauwkeurige diepten of waarden, zeer moeilijk uitvoerbaar is tijdens de uitzendingen van de zender en de meting van andere parameters, zoals de vorm van de ontvangen golf, de 15 amplitude ervan enz., slechts kan worden verkregen met de in deze octrooischriften beschreven middelen, is een nieuw werktuig en een nieuwe werkwijze voor diagrafie voorgesteld, bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.210.966. De hierin beschreven werkwijze bestaat in wezen hierin dat een signaal wordt 20 uitgezonden vanuit een zender die geplaatst is op de bodem van de boorput en dat de signalen worden vastgelegd die ontvangen worden op verschillende ontvangers die geplaatst zijn aan een zelfde zijde van de zender. Elk van deze ontvangers wordt ingesteld op een drem-pelwaarde waar van af de verschillende golven die zich in de for-25 maties voortplanten worden ontvangen en vastgelegd. De verschillende sporen die vastgelegd worden in de ontvangers worden onderling gecombineerd door middel van een correlatie met vier termen, zodat de verkregen correlatiewaarden een funktie zijn van het spectrum van de parameterwaarden van de akoestische golf. Dan worden uit 30 deze verschillende waarden die gekozen welke de beste correlatie produceren, bijvoorbeeld die welke betrekking hebben op een ener-giepiek, of een gewogen energiepiek, waarna voor elke reeks sporen 8203837 . € i ι ' » 1 - 3 - de karakteristieke waarde van de reeks zal worden bepaald. Deze drempelmethode wordt toegepast op de compressiegolf, de eerste die bij de ontvangers wordt ontvangen, en vervolgens eventueel op de afschuifgolf, uitgaande van de veronderstelling dat de tijd van de 5 weg van de afschuifgolf in de formaties ligt tussen 1,6 en 2 maal de tijd van de baan van de compressiegolf die door die formaties is gegaan. Daardoor gebruikt men de snelheid van de compressiegolf die berekend wordt zoals tevoren, en volgens de drempelmethode, om met behulp van een andere correlatie met vier termen de snelheid te 10 bepalen van de afschuifgolf.

Het grote bezwaar van een dergelijke werkwijze is enerzijds het bovengenoemde bezwaar dat inherent is aan de drempelmethode en anderzijds dat de snelheid van de afschuifgolf wordt berekend van-uit die van de compressiegolf die eerder werd berekend. Het zal 15 duidelijk zijn dat er dan het gevaar bestaat van fouten bij zo'n meting van de snelheid van de afschuifgolf. Bovendien kunnen de andere golftypen, zoals bijvoorbeeld de golven in de boorvloeistof en andere parameters van de akoestische golven, niet worden gemeten. Tenslotte maakt de betrekkelijk grote verplaatsingssnelheid van het 20 werktuig (20 m/min) in de boorput het niet mogelijk om informatie te verkrijgen over zeer geringe formatiediepten. Met 6en schot of emissie elke 110 ms, krijgt men informatie over lagen in de formaties van 3,3 cm.

In de Franse octrooiaanvrage 78.21.226, publikatienummer 25 2.431.710, wordt een nieuwe akoestische diagrafische werkwijze be-schreven waarmee alle golven die zich kunnen voortplanten in de geologische formaties rondom de boorput kunnen worden gemeten, en ook de voornaamste karakteristieken daarvan. Deze werkwijze wordt gekenmerkt doordat bij elke emissie alle bij tenminste een van de 30 ontvangers ontvangen signalen worden vastgelegd, dat op het moment van uitzending en voor elke opname de verschillende posities worden aangegeven van de zender en de bijbehorende ontvanger waaruit de Opname afkomstig is, dat alle opnamen paarsgewijs worden gehergroe- 8203837 i v - 4 - • * peerd zodanig dat in een bepaald paar de twee akoestische banen die overeen komen met twee opnamen van dit paar enerzijds een ge-meenschappelijk extreem bezitten dat ligt aan een zelfde zijde van de boorput, en anderzijds een niet-gemeenschappelijk gedeelte dat 5 ligt tegenover de geologische laag waarin men geinteresseerd is, en dat de intercorrelatiefunktie wordt berekend voor elk paar opnamen zodat maxima warden verkregen die overeenkomen met de verschil-lende golven die ontvangen zijn bij de ontvangers. Daarmee werd het mogelijk om, terwijl de voortplantingsruis werd geSlimineerd, de 10 maxima te begunstigen van alle golven die ontvangen worden en zich voortplanten in de formaties rondom de boorput. Zo had men, ten opzichte van de werkwijze volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.210.966, het voordeel dat de snelheden konden worden gemeten van alle aan de ontvangers ontvangen golven en dat de intercorrelatie-15 behandeling kon worden teruggebracht tot een correlatie met twee termen, terwijl toch een snelheidsdiagram kon worden verkregen dat nauwkeuriger was en meer representatief voor de geexploreerde geologische lagen.

Het bezwaar van de nauwkeurige plaatsinstelling van de ont-20 vangers en van de zenders aan een bepaalde zijde werd echter niet ondervangen. Bovendien kon men, door de correlatiebehandeling, geen overtolligheid van informatie hebben waarmee het in het bij-zonder mogelijk is de ene of de andere golf te elimineren die op - de ontvangers wordt ontvangen.

25 De uitvinding beoogt een nieuwe werkwijze te verschaffen voor het behandelen van de signalen die op de ontvangers worden ontvangen en waaruit de voornaamste golven worden gemeten zoals de com-pressiegolf, de afschuifgolf en de golf in de boorvloeistof, terwijl de behandeling het ook mogelijk maakt andere parameters te meten 30 zoals amplitude en verzwakking, en secundaire golven zoals Raleigh-golven.

De behandeling maakt gebruik van een snelheidsanalyse die op 8203837 * i

' 1 I

. . . - 5 - * zichzelf in de seismiek bekend is maar die in het algemeen zeer zelden wordt toegepast bij akoestische diagrafie.

De behandeling volgens de uitvinding is van het type waarbij akoestische golven worden uitgezonden en ontvangen met behulp 5 van zenders en ontvangers die in de put zijn geplaatst en waartus-sen tenminste twee akoestische banen worden gevormd van verschil-lende lengte, en waarbij, bij elke emissie, alle signalen worden opgenomen die ontvangen worden door tenminste een van de ontvangers en, op het moment van de emissie en voor elke opname, de respectie-10 ve posities worden aangegeven van de zender en de bijbehorende ontvanger waaruit het opgenomen spoor afkomstig is, en waarbij op tenminste een aantal van die sporen een snelheidsanalyse wordt uitgevoerd om een benaderde waarde te bepalen van de doorlooptijd van elk goIftype dat zich in de formaties voortplant. Op elk spoor 15 worden de benaderde waarden aangegeven van de aldus verkregen tij-den, zodat de verschillende golftypen worden gelokaliseerd die verschijnen op de sporen. Daarna wordt, voor elk golftype dat van belong is, op het spoor een karakteristieke gebeurtenis gekozen van de fase van de van belong zijnde golf en wordt de tijd bepaald 20 die overeenkomt met het optreden van dit karakteristieke element op het spoor, zodat de werkelijke voortplantingssnelheid van deze golf kan worden afgeleid in de geologische formaties die liggen tussen de zender en de bijbehorende ontvanger waarvan het spoor afkomstig is.

25 Alle sporen worden paarsgewijs gehergroepeerd, zodat in een bepaald paar de twee akoestische banen die overeenkomen met de twee sporen van dit paar enerzijds een gemeenschappelijk uiteinde bezitten dat aan een zelfde zijde van de boorput ligt, en anderzijds een niet-gemeenschappelijk gedeelte dat ligt tegenover elke geo-30 logische laag waarin men geinteresseerd is. Op elk paar sporen wordt het verschil gemeten van de aankomsttijden van de karakteristieke elementen die gekozen zijn voor elk golftype dat van be- 8203837 * 1 ' t - 6 - long is, en tenslotte wordt, met behulp van dit tijdverschil en de dikte van elke geologische laag, de voortplarvtingssnelheid be-rekend van elke van belong zijnde golf in deze laag.

Een ander voordeel van de uitvinding ligt in het feit dat men 5 behalve het opnemen van alle aan de ontvangers ontvangen signalen, de onderlinge verenigbaarheid kan verifiSren van de op de sporen vastgelegde golven. Men kan verifi§ren of op de opeenvolgende of naburige sporen de golven met hetzelfde rangnummer al of niet van hetzelfde type zijn.

10 De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Fig. 1 is een schematische doorsnede van een boorput die door geologische formaties loopt en waarin een diagrafiewerktuig is opgesteld; 15 Fig. 2a tot 2d stellen theoretische sporen voor van de signa- len die vastgelegd worden bij een ontvanger;

Fig. 3a tot 3d stellen schematisch de sporen uit fig. 2a tot 2d voor, gekorrigeerd voor een waarde \Λ van de snelheid;

Fig. 4 is een schematische voorstelling van het spoor dat de 20 som is van de gekorrigeerde sporen uit fig. 3a tot 3d;

Fig. 5 is een schematische voorstelling van de snelheden V als funktie van de diepte in de boorput;

Fig. 6 is een schematische voorstelling van het snelheids- diagram dat verkregen is vanuit de zwaartepunten uit fig. 5; 25 Fig. 7 stelt .Δν voor als funktie van V voor verschillende y dikten van de lagen van de formaties waar de boorput doorheen loopt;

Fig. 8 is een schematische voorstelling van een meting die uitgevoerd wordt met behulp van dubbele stellen sporen die sym-metrisch liggen ten opzichte van het middenvlak van een van belang 30 zijnde geologische laag.

Het diagrafiewerktuig wordt ingebracht in een boorput 1 en omvat zendmiddelen die worden gevormd door een of meer zenders, en ontvangstmiddelen die worden gevormd door έέη of meer ontvangers 8203837 1 - r r * - 7 - die gericht liggen ten opzichte van de zenders, waarbij het pro-dukt van het aantal zenders en het aantal ontvangers minstens gelijk is aan twee en bij voorkeur gelijk aan het aantal verschil-lende akoestische banen dat men tot stand wil brengen« In fig. 1 5 is een diagrafiewerktuig getekend dat bestaat uit vier zenders tot E^ en twaalf ontvangers tot R^f waarvan er slechts vijf . van verwijzingscijfers zijn voorzien. Het werktuig is opgehangen aan een kabel 2 die opgetrokken wordt door een lier 3, terwijl de informatie en/of signalen die afkomstig zijn van de zenders en/ 10 of de ontvangers op een paneel 4 worden gebracht door middel van die kabel 2. Het paneel 4 is verbonden met de middelen voor het behandelen die aangeduid zijn door het schemablok 5.

In een speciale uitvoeringsvorm van het diagrafiewerktuig hebben de ontvangers R-j tot R^ onderling gelijke afstanden. Zo 15 hebben ook de zenders E^ tot E^ onderling gelijke afstanden. De afstanden tussen twee opeenvolgende zenders en/of twee opeenvol-gende ontvangers kunnen willekeurig zijn. In het weergegeven uit-voeringsvoorbeeld hebben de zenders een onderlinge afstand van 25 cm, terwijl de afstand tussen twee ontvangers 1 meter bedraagt 20 en de ophijssnelheid of verplaatsingssnelheid van het werktuig in de boorput 6 m/min bedraagt. De besturing van de regalen van het werktuig wordt uitgevoerd vanaf de oppervlakte. De door de zenders £.j tot E^ uitgezonden akoestische golven volgendelk een akoestische baan in de geologische formaties 6 rondom de boorput 1 alvorens te 25 worden ontvangen bij de ontvangers tot R^ in de vorm van signalen die op een geschikte drager worden vastgelegd in de vorm van een spoor.

Aldus volgt de door de zender E^ uitgezonden akoestische golf de baan wanneer hij ontvangen wordt bij de ontvanger R^, terwijl 30 de door de andere zendeis E2 tot E^ uitgezonden akoestische golven de banen tot 10^ volgen voor ontvangst van de ontvanger R^. Hetzelfde geldt voor de andere ontvangers R2 tot R^7 daardoor heeft men minstens 48 verschillende akoestische banen.

8203837 ' 1 l - 8 -

Volgens de uitvinding worden de zenders tot E^ achtereen-volgens aangezet, zodat er bijvoorbeeld elke 100 ms een akoestische golf wordt opgewekt. De door de vier achtereenvolgende emissies van akoestische golven uitgezonden reeks zal elementaire emissiereeks 5 worden genoemd. De ontvangst van deze vier emissies bij een zelfde ontvanger, bijvoorbeeld R.j, zal iso-ontvangst worden genoemd.

Zo worden, tijdens een iso-ontvangst van een .elementaire emissiereeks, de andere ontvangers geblokkeerd, dat wil zeggen dat ze geen enkel signaal ontvangen terwijl de gekozen ontvanger 10 in werking is.

Duidelijkheidshalve zal worden veronderstelt dat de elementaire emissiereeks wordt ontvangen bij de ontvanger R^, terwijl de andere ontvangers ^ tot R^ dan geblokkeerd zijn, Bij de ontvanger R.j worden, dankzij een bekende geschikte elektronica die niet in 15 bijzonderheden zal worden beschreven, vier afzonderlijke signalen * ontvangen die vier afzonderlijke oorsprongsporen 11 tot 14 teweeg brengen, zoals weergegeven in fig. 2a tot 2d. Elk vastgelegd oor-sprongspoor kan worden bepaald door het zender-ontvangerpaar E^R^ waarvan het afkomstig is, de offset ervan, dat wil zeggen de stand 20 E.-R^ *ussen de zender en de ontvanger van dit paar, en door het niveau Z in de boorput 1, Op elk oorsprongspoor verschijnen ver-schillende golftypen waarvan de aard en de eigen karakteristieken moeten worden bepaald. Er kan worden opgemerkt dat de sporen 11 tot 14 in de figuren naar rechts schuiven, omdat de emissies zijn 25 uitgevoerd met toenemende offset; daardoor zijn de baantijden van deze uitzendingen verschillend en nemen deze van de zender E^ naar de zender E^ toe.

De behandeling volgens de uitvinding bestaat er allereerst in dat elk oorsprongspoor 11 tot 14 wordt gekorrigeerd om het terug 30 te brengen tot een offset die identiek is voor allemaal, bijvoorbeeld gelijk aan nul. In de klassieke seismica heet dit statische korrektie. Omdat de akoestische snelheden van de golven die zich 8203837

^ V

; 1 ’ .

- 9 - voortplanten in de geologische formaties varieren tussen wijde grenzen, wordt een snelheidsinterval gekozen voor de geexploreerde formaties. Bij de uitgevoerde onderzoekingen is bepaald dat de snel-heden van deze golven liggen tussen 1000 m/sec en 6000 m/sec. Op de 5 aldus gekorrigeerde sporen wordt een snelheidsanalyse uitgevoerd. Uiteraard is de hierna te beschrijven snelheidsanalyse geenszins beperkend en kunnen ook andere snelheidsanalyses worden gebruikt. Volgens de uitvinding wordt, voor elk spoor, een korrektie uitgevoerd met gebruikmaking van een aantal N snelheidswaarden die liggen 10 tussen de genoemde grenzen en variSren per lineaire stap van waarin V de korrektiesnelheid is. In het beschreven voorbeeld is N = 50 en bedraagt de korrektiestap -J_ _L_ _5 1000 - 6000 = 1.667 X 10 .

50 15 hetgeen de volgende korrektiesnelheden geeft; 1/ν·.'= dus V = 6000 m/sec o 6000 o 1//νΐ =60δθ + 1,667.10-5 dus V] = 5476,45 m/sec 1/V2 = £055 + 2x1,667.10"^ dus V2 = 5010,02 m/sec 20 en zo vervolgens tot aan: 1/V49= £q5q + 49x1,667.10"5 dus V4?= 1000 m/sec.

Volgens een eerste werkwijze wordt de snelheidsanalyse bij iso-ontvangst uitgevoerd, d.w.z. dat hij wordt uitgevoerd op de

Oc D vier sporen die verkregen zijn uit de bij een ontvanger ontvangen signalen en afkomstig van de zenders tot E4« Na korrektie van de vier sporen uit fig. 2a tot 2d met ^ , verkrijgt men de bijbehorende gekorrigeerde sporen 21 tot 24 die weergegeven zijn in fig. 3a tot 3d. De aldus gekorrigeerde sporen 21 tot 24 worden opgeteld om, voor elke V^, een spoor 25 te vormen zoals weergegeven in fig. 4.

Op een sommatiespoor krijgt men in de buurt van de oorsprong van de tijd, een energiemaximum ten opzichte van de naburige sommatiesporen; 30 8203837 - 10 - ( daaruit wordt afgeleid dat de snelheid die dit maximum heeft geproduceerd de benaderde werkelijke snelheid is van een bepaald type golf. Volgens de waarde van de benaderde werkelijke snelheid binnen de gestelde snelheidsgrenzen (1000 tot 6000 m/sec) wordt 5 daaruit de aard afgeleid van de golf die overeenkomt met de genoem-de benaderde werkelijke snelheid, rekening houdend met de vooraf-gaande studies ten aanzien van de struktuur van de formaties waar de boorput doorheen loopt.

Uit de snelheid die afgeleid is uit elk energie-maximum worden 10 met behulp van de offsetwaarden van de oorsprongsporen en van die snelheid de benaderde aankomsttijden berekend van de golf die bepaald wordt door dat energie-maximum uit elk oorsprongspoor. Deze benaderde tijden worden aangegeven op de vier oorsprongsporen. In het voorbeeld van fig. 2a,tot 2d zijn de benaderde aankomsttijden 15 van de compressiegolf P, van de afschuifgolf S en van de direkte golf D respectievelijk Tp^ tot Tp^, tot en tot T^.

Uitgaande van deze benaderde tijden van aankomst van de golven merkt men voor elk type golf een of meer karakteristieke gebeurte- nissen op van de fase van de golf waarin men geintersseerd is (top, 20 dal, nuldoorgang, enz.). Voor de compressiegolf van het spoor 11 wordt bijvoorbeeld het tijdstip opgenomen dat overeenkomt met de top M die het dichtst ligt bij het tijdstip T en het tijdstip dat

P

overeenkomt met het dal C dat voorafgaat aan het tijdstip T . Het zelfde doet men ook op de vier sporen en voor elk type golf. Men kan 25 ook zonder moeite amplituden meten van het signaal op de aangegeven benaderde tijdstippen, alsmede de frequenties op die tijdstippen en ook andere parameters die gebruikt zouden kunnen worden voor de analyse van de onderzochte formaties.

De volgende stap in de werkwijze bestaat hierin dat de sporen 30 paarsgewijs worden gehergroepeerd, zodat in een bepaald paar de twee akoestische banen een gemeenschappelijk uiteinde hebben dat, op de verplcatsing van het werktuig na, ligt op een zelfde niveau 8203837 -·> · .- --·· -&&- -' -'·":--.·........ -. --. ·— .--.

* t v - 11 - in de boorput, en een niet-gemeenschappelijk gedeelte dat ligt tegenover elke geologische laag waarin men geinteresseerd is. In het voorbeeld dat weergegeven is in fig. 2 a tot 2d komt de her-groepering (combinatie) van de twee sporen 13 en 14 uit fig. 2c 5 resp. 2d overeen met verschillende akoestische banen 9-j en 10^ die een gemeenschappelijk uiteinde hebben in de vorm van de ontvanger R.j en een niet-gemeenschappelijk gedeelte dat overeenkomt met een laag 15 waarvan de dikte e gelijk is aan de afstand tussen de twee zenders E^ en E^, dus 25 cm. Men ziet dus dat de combinaties van de 10 sporen 11 tot 14 het mogelijk maken verschillende lagen te analyse-ren. Voor de eerder omschreven struktuur van het werktuig worden formatielagen geanalyseerd waarvan de dikte gelijk is aan 25 cm, 50 cm, 75 cm. Nauwkeuriger gezegd kan de analyse worden uitgevoerd op drie intervallen van 25 cm, twee intervallen van 50 cm en Ιέη 15 interval van 75 cm.Door op elk gecombineerd paar sporen het verschil te meten van de aankomsttijden, wordt de voortplantingssnelheid be-rekend van de golven in de formatielaag waarin men geinteresseerd is.

Uiteraard kan men metingen uitvoeren van andere parameters, 20 zoals de amplituden, om daarvan de verzwakkingen te bepalen, voor elk type golf. Omdat de banen van de golven in de formaties betrek-kelijk long zijn, kan een amplitudeverandering worden waargenomen als gevolg van de verzwakkingsco§fficient van de doorlopen forma- ... ties, die moeilijk te evalueren zou zijn met de tot nu toe bestaande 25 methoden waarin gebruik gemaakt wordt van korte banen die worden bepaald door de afstand tussen zender en ontvanger. De meting van de verzwakking is mogelijk door de meting van de verhouding van de amplituden van de signalen tussen twee sporen met verschillende offsetwaarde. Deze verhouding is meer significant naarmate het ver-30 schil van de offsetwaarden groter is.

Door het grote aantal verkregen sporen maakt de uitvinding het mogelijk om praktisch alle van belang zijnde gebeurtenissen te 8203837 - f t - 12 - meten en alles te elimineren wat storend zou zijn. Met een eenvoudig voorbeeld kan dit worden verduidelijkt. Veronderstellen we dat er op een eerste spoor drie aankomsten zijn vastgelegd (P, S en D), en niet meer dan twee aankomsten (Pen D), of vier aankomsten, op een 5 tweede spoor. Om te voorkomen dat tijdsverschillen of amplitude-verhoudingen worden gemaakt tussen de aankomst S op het eerste spoor en de aankomst D op het tweede spoor, die niet van het zelfde type zijn, wordt geverifieerd dat de snelheidsvariatie die men vindt tussen twee aankomsten die betrekking hebben op een zelfde 10 golftype op twee naburige of zeer dicht bij elkaar gelegen sporen, een zekere waarde van x% niet overschrijdt, welke waarde wordt vast-gesteld in afhankelijkheid van de veronderstelde en bekende geolo-gische omstandigheden. Dit heet verificatie van de verenigbaarheid van de aankomsten en het maakt een combinatie mogelijk van de aan-15 komsten die overeenkomen met een zelfde type golf.

De behandeling die hierboven is beschreven voor een elementaire emissiereeks wordt gegeneraliseerd tot de andere elementaire emissie-reeksen die overeenkomen met een ontvangst aan de ontvanger 1^, ter-wijl de andere ontvangers en R^ tot geblokkeerd zijn. De to- 20 tale behandeling wordt, nog steeds voor een werktuig met vier zen-ders en twaalf ontvangers, uitgevoerd op 4 x 12 = 48 sporen. Men ziet dus dat men veel meer waarden heeft met gebruikmaking van de onderlinge afstanden van 25 cm dan bij 50 cm of bij 75 cm. Bovendien maakt de overtolligheid van de aldus verkregen informatie het moge-25 lijk om waarden te berekenen die opgenomen zijn op verschillende paren sporen (bij een verschillend paar van zender en bijbehorende ontvanger), maar die karakteristiek zijn voor dezelfde lagen van de geologische formatie.

De ruwe uitkomsten van de aantekeningen op alle sporen geven 30 een groot aantal tijden en dus relatieve snelheden bij elke van belong zijnde laag, waarbij het geheel van deze uitkomsten een pun-tenwolk vormt waarop een statistische berekening wordt uitgevoerd 3203837 - 13 - om een zo goed mogelijke representatieve kromme te verkrijgen over-eenkomend met het diagram van de snelheden in afhankslijkheid van de diepte.

In fig* 5 zijn de punten 26 weergegeven die de snelheid V geven 5 in afhankelijkheid van de diepte Z. Er wordt een aantal Q basis-punten vastgesteld waarvoor het zwaartepunt wordt berekend. In het voorbeeld van fig. 5 is dit basisaantal Q gelijk aan 5. Het zwaartepunt 27 wordt z<5 gekozen dat twee punten 26 er boven liggen en twee punten 26 er onder, Dit eerste zwaartepunt 27^ is de waarde van het 10 zwaartepunt van de punten 26. Het tweede zwaartepunt 272 wordt be- 6 rekend door Q punten 26 te nemen vanaf het tweede punt 26. Het K zwaartepunt 27^ stelt de waarde voor van het midden van Q punten die genomen worden vanaf het punt 26 met rangnummer K, d.w.z. in een interval van K tot Q + K, waarbij het middelste punt 27^ ligt 15 op het middelste niveau bij Z van de Q beschouwde punten.

Vervolgens wordt, bij een basisaantal Q'r dat verschillend is van of gelijk aan Q, van zwaartepunten 27 een glijdend gemiddelde gemaakt op de wijze die hierboven is beschreven, in verband met de berekening van het glijdende zwaartepunt. Dit geeft in fig. 6 ge-20 middelde punten 28 die tezamen het gewenste diagram 29 bepalen van de snelheden in afhankelijkheid van de diepte.

Hoewel de basisveronderstellingen van de hierboven beschreven behandeling fouten met zich mee brengen omdat ze geen rekening hou-den met de verplaatsing van het werktuig enerzijds en de invloeden 25 van holten anderzijds, is experimenteel gekonstateerd dat de hierboven toegepaste behandeling praktisch de onzekerheden elimineert die voortvloeien uit de veronderstellingen.

Omdat de sporen van de signalen die de ontvangers bereiken ge-vormd worden door informatie die gedigitaliseerd is met de bemonste-30 ringsstap van 5 micro-secunde (5 ps) is er aanleiding een korrektie uit te voeren die samenhangt met deze bemonsteringsafstand. Fig. 7 stelt -ψ- voor als funktie van V in m/sec voor verschillende dikten e van de lagen en afgeleid uit de volgende berekeningen: 8203837 . t I i - 14 -

Δν At . . K

~r = —— met t = d us , V t en t .· _» M . At v * “ V V e

AV

Men konstateert dat, als de snelheid V hoog is in een laag, -y 5 groot zal zijn voor kleine waarde van e en klein voor grote waarde van e. Onder deze omstandigheden wordt mathematisch overbemonsterd door een interpolatie te maken tussen monsters, waarbij deze mathe-matische overbemonstering kan worden uitgevoerd met de methode van Lagrange of bijvoorbeeld de methode van de parabolische aansluiting.

10 In de gehele beschrijving tot nu toe ging het om een iso-ont- vangst behandeling, maar men kan ook een iso-zend behandeling uit-voeren, d.w.z. de sporen beschouwen die worden verkregen door de uitzending van een akoestische golf die wordt ontvangen op alle ont-vangers. Onder deze omstandigheden zullen de akoestische banen een 15 gemeenschappelijk uiteinde hebben bij de- zender en niet-gemeenschap-pelijke delen die equivalent zijn aan de afstanden tussen de ont-vangers onderling. De keuze van de combinatie van de sporen om paren te vormen zal in wezen afhangen van de dikte van de lagen van de formaties waarin men geinteresseerd is.

20 Een andere, door de uitvinding geboden mogelijkheid is een behandeling op alle verkregen sporen met alle emissies en de opnamen van alle ontvangers. De hierboven in verband met de elementaire reeks beschreven stappen blijven dan geldig op voorwaarde dat de sporen zodanig worden genummerd dat het niveau van het werktuig in 25 de boorput kan worden aangegeven en het paar van zender en ontvanger waaruit elk spoor afkomstig is.

In werkelijkheid zijn de oorsprongsporen niet zo mooi als weergegeven in fig. 2a tot 2d maar bestaan ze uit opeenvolging van pieken en dalen die niet onmiddellijk representatief zijn voor de 30 energie. Om hiermee rekening te houden wordt de omhullende berekend 8203837 . * · i - 15 - van de sporen; de maxima van die omhullende komen dan overeen met de maxima van de energie. De omhullende wordt berekend met op zich-zelf bekende methoden en bijvoorbeeld met behulp van de methode van het analytische signaal.

5 De snelheidsanalyse die op de omhullenden op dezelfde wijze worden uitgevoerd als op de oorsprongsporen bezit bepaalde voordelen die essentieel samenhangen met het feit dat de snelheidsanalyse kan worden uitgevoerd op dikkere terreinlagen of lagen met grotere inwendige snelheidsVariaties. Door een grotere formatiedikte waarmee TO rekening gehouden is door de snelheidsanalyse wordt het mogelijk om afzonderlijke sporen beter te behandelen en de signaal/ruis-verhou-ding zeer aanzienlijk te verbeteren.

Bij elk van deze iso-ontvangst of iso-zendbehandelingen of be-handeling met meerdere ontvangers kan die behandeling ook worden 15 gecompleteerd door twee aan twee de paren sporen te combineren, waarbij de nieuwe combinatie dan vier sporen omvat en niet twee stuks,zoals hierboven word beschreven.

Fig. 8 laat zien hoe een dergelijke combinatie moet worden uitgevoerd. Veronderstellen we een eerste sporenpaar L en een tweede 20 sporenpaar waarvan de akoestische banen betrekking hebben op de laag 15 en onder die laag gelegen zijn. Uit de paren sporen die betrekking hebben op de laag 15 en boven die laag gelegen zijn, wordt een derde sporenpaar L' met een gemeenschappelijk uiteinde 5' ge-combineerd met het paar L met gemeenschappelijk uiteinde S, als die 25 uiteinden S en S' symmetrisch zijn ten opzichte van het middenvlak van de laag 15. Op dezelfde manier zal het paar worden gecombi-neerd met het paar L'^ wanneer de uiteinden en Sj symmetrisch zijn ten opzichte van het middenvlak M. Door een gemiddelde van de metingen uitgaande van de bij elkaar behorende paren zoals L' met 30 gemeenschappelijk uiteinde S' en L met gemeenschappelijk uiteinde S, krijgt men een meting die vrij is van de invloeden van de banen in de boorvloeistof en van de onregelmatigheden van de wand van de boorput, welke meting samenhangt met de afstand tussen het gemeen- 8203837 * > · » - 16 - schappelijke uiteinde van de akoestische banen en het middenvlak van de van belang zijnde laag.

Tenslotte is het zeer belangrijk op te merken dat, dankzij de uitvinding, de meting van de verzwakkingen gecombineerd met de 5 meting van de snelheden voor de verschillende golftypen de mogelijk-heid geeft informatie te krijgen omtrent de lithologische eigen-schappen (chemische samenstellingen) van het gesteente, de sedimen-tologische eigenschappen, de fracturatie, het gehalte aan fluida en petro-fysische parameters (porositeit, permeabiliteit, samendruk-10 baarheid, enz.) - conclusies - 8203837

Claims

1. Werkwijze voor seismische exploratie door akoestische dia-grafie van de geologische formaties waar een boorput doorheen loopt, welke werkwijze is van het type dat bestaat uit het uitzenden en ontvangen van de akoestische golven met behulp van zend- en ont-5 vangstmiddelen die in de put zijn opgesteld en waartussen tenminste twee akoestische banen warden gevormd van verschillende lengte, het tijdens elke uitzending vastleggen van alle ontvangen signalen door tenminste 64n van de ontvangmiddelen en het aangeven, op het tijd-stip van de uitzending en voor elke opname, van de respectieve 10 posities van het paar van zender en bijbehorende ontvanger waaruit het opgenomen spoor is ontstaan, en het op tenminste een aantal van die sporen uitvoeren van een snelheidsanalyse om een benaderde waarde te bepalen van de baantijd van elk golftype dat zich in de formaties voortplant, met het kenmerk dat op elk spoor 15 de benaderde waarden worden aangegeven van de aldus verkregen tijden zodat de verschillende golftypen worden gelokaliseerd die op de sporen verschijnven, dat voor elk van belong zijnd golftype op het spoor een gebeurtenis wordt gekozen die karakteristiek is voor de fase van de van belang zijnde golf, en dat de tijd wordt bepaald 20 die overeen komt met het verschijnen van het karakteristieke element op het spoor zodat de werkelijke voortplantingssnelheid van die golf in de geologische formatielagen tussen de zender en de bijbehorende ontvanger waaruit het spoor is ontstaan, en dat alle sporen paarsgewijs worden gecombineerd zodat in elk gegeven paar de twee 25 akoestische banen die overeen komen met de twee sporen in dit paar enerzijds een gemeenschappelijk uiteinde bezitten dat ligt aan een zelfde zijde van de boorput en anderzijds een niet-gemeenschappelijk deel dat tegenover elke geologische laag ligt waarin men geinteres-seerd is, dat op elk paar sporen het verschil wordt gemeten van de 30 aankomsttijden van de karakteristieke elementen die gekozen zijn 8203837 * « V * * - 18 - voor elk van belangzijnd golftype en dat tenslotte met behulp van dit tijdverschil en van de dikte van de geologische laag de voort-plantingssnelheid wordt berekend van elke van belang zijnde golf in die laag.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk dat de snelheidsanalyse wordt uitgevoerd op alle sporen die vast-gelegd zijn bij een zelfde ontvanger en ontstaan zijn door achter-eenvolgende uitzendingen van de zenders.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk 10 dat de snelheidsanalyse wordt uitgevoerd op alle sporen die ontstaan zijn door de uitzendingen van een zelfde zender en vastgelegd zijn bij alle ontvangers.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk dat de snelheidsanalyse wordt uitgevoerd op alle sporen die ontstaan 15 zijn door alle uitzendingen die opgenomen zijn bij alle ontvangers.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk dat de karakteristieke gebeurtenis voor de fase van de van belang zijnde golf het amplitude-maximum is van het signaal dat op het spoor is vastgelegd met een tijdstip in de buurt van het 20 benaderde tijdstip dat bepaald is op grond van de snelheidsanalyse.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk dat de karakteristieke gebeurtenis voor de fase van de van belang zijnde golf het dal is van het signaal dat vastgelegd is op het spoor met een tijdstip dat ligt in de buurt van het bena- 25 derde tijdstip dat bepaald is op grond van de snelheidsanalyse.

7. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk dat de paren sporen twee aan twee v/orden gecombineerd, zodat voor elk aldus gevormd dubbel paar het gemeenschappelijke uiteinde van de twee akoestische banen van een paar symmetrisch is ten opzichte 30 van het middenvlak van de geologische laag van het gemeenschappelijke uiteinde van de tv/ee akoestische banen van het andere paar.

8. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk 8203837 \ * .Vi - 19 - dat de omhullende wordt berekend van de signalen van elk spoor en dat de snelheidsanalyse wordt uitgevoerd op de berekende omhullen-den.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk 5 dat de uitzendingen van de akoestische golven worden uitgevoerd met een toenemende offsetwaarde, zodat de akoestische baantijden van die golven in de formaties waar de put doorheen loopt verschil-lend zijn en van de ene zender naar de andere toenemen.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, m s t het kenmerk 10 dat de akoestische banen van de golven betrekkelijk lang zijn om de meting mogelijk te maken van de amplitudevariatie van de signalen als gevolg van de verzwakkingscoSfficient van de formaties v/aar de boorput doorheen gaat, welke verzwakking wordt gemeten door de ver-houding van de amplituden van die signalen tussen twee sporen met 15 verschiilende offsetwaarde. 8203837