NO149714B - Fremgangsmaate for maaling av stroemningshastigheten for i det vesentlige horisontale fluidumstroemninger forbi et foringsroer i et broennborehull - Google Patents

Fremgangsmaate for maaling av stroemningshastigheten for i det vesentlige horisontale fluidumstroemninger forbi et foringsroer i et broennborehull Download PDF

Info

Publication number
NO149714B
NO149714B NO782236A NO782236A NO149714B NO 149714 B NO149714 B NO 149714B NO 782236 A NO782236 A NO 782236A NO 782236 A NO782236 A NO 782236A NO 149714 B NO149714 B NO 149714B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
gamma radiation
formation
fluid
elements
casing
Prior art date
Application number
NO782236A
Other languages
English (en)
Other versions
NO782236L (no
NO149714C (no
Inventor
Dan Mccay Arnold
Original Assignee
Texaco Development Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texaco Development Corp filed Critical Texaco Development Corp
Publication of NO782236L publication Critical patent/NO782236L/no
Publication of NO149714B publication Critical patent/NO149714B/no
Publication of NO149714C publication Critical patent/NO149714C/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/11Locating fluid leaks, intrusions or movements using tracers; using radioactivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/7042Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter using radioactive tracers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for bestemmelse av strømningshastigheten for et fluidum som beveger seg i en i det vesentlige horisontal retning forbi et foringsrør i et brønnborehull i en jordformasjon.
Ved sekundær- og tertiærutvinning av oljeavleiringer omfatter mange av utvinningsteknikkene innsprøyting av vann
eller kjemiske oppløsninger i de jordformasjoner som omfatter reservoaret. Ved planlegging av utvinningen har innsprøytingen av vann eller kjemikalier hittil vært begrenset av visse antag-elser og/eller tilnærmede beregninger vedrørende væskers mobili-tet i formasjonen som omfatter reservoaret. E-n kritisk faktor i slike væskeinnsprøytingsprogrammer er produksjonsformasjonens vertikale konformitet og dens horisontale permeabilitet og.ens-artethet. I enkelte reservoarer kan det forekomme formasjonslensing eller horisontal deling ved permeabilitetsbarrierer som forkastninger. I slike tilfeller kan likeverdige permeabili-tetsstrekninger være adskilt fra en brønn til en annen ved at slik formasjonslensing eller permeabilitetsbarrierer er innskutt på tvers av formasjonsstrekningen mellom brønnene.
Det er derfor åpenbart at store mengder av kostbare kjemikalier eller vann kan sprøytes inn før det konstateres at kontinuiteten mellom innsprøytings- og produksjonsbrønnene mang-ler helt eller delvis. Hvis det på den annen side foreligger en kontinuitet, er det kjent at vannet i nærheten av produksjons-brønnen begynner å strømme horisontalt like etter at innsprøyt-ingen er igangsatt og lenge før den innsprøytede væske i reali-teten når frem til produksjonsbrønnen. Registrering av horisontalt rettet vannstrømning er derfor et tegn på formasjonskonti-nuitet. Strømningens hastighet kan i kombinasjon med innsprøyt-ingshastigheten, formasjonstykkelsen, formasjonens porøsitet og avstanden mellom brønnene benyttes til å bestemme kontinuitets-graden. Slik tidlig bestemmelse av formasjonens kontinuitet kan hindre spill av store pengesummer, tid og krefter i et nytteløst forsøk på utvinning av problematiske sekundær- eller tertiæravleiringer.
Registreringen av horisontal vannstrømning kan dess-uten benyttes til kartlegging av den totale strømning gjennom et oljereservoar til hjelp.' ved planlegging av innsprøytnings-kjemikaliene eller vannet og til bestemmelse av optimale ut-trekkingsverdier. Kjennskap til den horisontale vannstrømnings-karakteristikk for en spesiell formasjon i et produksjonsfelt kan videre være til stor hjelp for den generelle forståelse av reservoardynamikken i det aktuelle produksjonsreservoar.
Ved et reservoar med flere produksjonsstrekninger er det undertiden ønskelig å kunne skissere de produksjonssoner som gir størst vanninnstrømning eller vanndrivkraft til olje-produksjonen. Kartlegging av horisontal vannbevegelse i alle sonerj både ovenfor og nedenfor det ventede grunnvannspeil i pro-duks j onsf ormas j onen bør gi denne informasjon.
Hittil har man hatt forholdsvis få og ofte unøyaktige redskaper til brønnmålinger for bestemmelse av de vertikale konformitetsegenskaper av jordformasjonene som inneholder et reservoar. Dette har ført til forvirring med hensyn til jord-formasjonens egenskaper. Radioaktive sporstoffundersøkelser av væskebevegelse i nærheten av et brønnborehull kan være mis-visende i så henseende, på grunn av svikten i jevn absorpsjon"
av sporstoffet i den strømmende formasjonsvannstrøm. Det er også vanskelig å tilveiebringe sporstoffisotoper med tilstrekkelig halveringstid for innsprøytning ved en innsprøytningsbrønn og for observasjon av deres bevegelser dager eller endog uker senere ved en overvåknings- eller produksjonsbrønn til at man skal få et visst inntrykk av den horisontale strømningshastighet eller væskehastighet i formasjonen som omfatter reservoaret.
Ifølge U.S. patentskrift nr. 4.071.757 ble væsker i formasjonen nær brønnen bombardert med høyenergineutroner. Der hvor væsken i det minste var delvis saltholdig, som i saltvann,
24
ble radioaktivt Na produsert ved termisk neutroninnfangnings-Na 2 3 (n, y)Na 2 4 reaksjon. Ved observasjon av reduksjonen av
24 gammastralmg fra Na ved 2,75 MeV eller større energinivåer i forhold til tid,,ble det oppnådd et mål på væskens horisontale hastighet.
Men det viste seg at det under neutronbestrålingen av borehullet og brønnrøret og formasjonen utenfor produseres annen gammastrålingsaktivitet enn Na 24 fra formasjonsvannstrøm-ningen utenfor brønnrøret og Mn^ fra brønnrøret. Videre viste det seg at denne øvrige gammastråling må betraktes som forstyrrende aktivitet og må kompenseres, for at man skal få mer nøyak-tige og dermed mer meningsfylte opplysninger om horisontale vannstrømningshastigheter i formasjonene.
Eksempler på slike andre og forstyrrende gammastrål-ingsaktiviteter som typisk foreligger i bestrålte formasjoner omfatter kalsium 49 fra aktivering av kalsium i formasjonen og ytterligere natrium 24 som følge av aktivering av formasjons-saltvann eller saltvann som ofte benyttes til blanding av brønn-rørsementen eller salt borehullvann. Denne ytterligere natrium 24 aktivitet skiller seg fra den aktivitet som skyldes horisontal strømning av formasjonsvann ved at det radioaktive natrium som fremkaller den ytterligere aktivitet ikke beveges med det strømmende formasjonsvann. Det kalles "stasjonær" natrium 24 aktivitet.
Foreliggende oppfinnelse tar generelt sikte på utvik-, ling av en metode for. bestemmelse av hastigheten ved horisontal strømning ved bruk av en fortløpende måleteknikk for bedring av målingens nøyaktighet. Dette oppnås med en fremgangsmåte som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.
Jordformasjonene over en dybdestrekning i nærheten av brønnens borehull på en bestemt dybde måles først frekvensmessig, dvs. et antall ganger med fast målehastighet for bestemmelse av antall tellinger for delstrekninger av dybdestrekningen. Fra disse frekvensmålinger oppnås et mål på strekningens bakgrunnsgammastråling.
Jordformasjonene i strekningen bestråles deretter fortløpende ved bombardementssveip med neutroner for natronak-tivering av grunnstoffer i formasjonen, formasjonesvæsken, brønnrøret og borehullet. Telleverdisignaler som representerer gammastråling registreres deretter under fortløpende tellesveiper for oppnåelse av et kumulativt antall tellinger for hver del-strekning i den undersøkte strekning. Varigheten av periodene under hvilke tellingsverdisignalene oppnås, måles likeledes.
Basert på de registrerte tellingsverdisignaler, de målte tidsintervaller, de formodede forstyrrende.aktiviteter og tilsvarende halveringstider, oppnås verdien for strømningens hastighet likesom et mål på den gammastråling som kan tilskrives sporstoffer i væsken, vanligvis natriumisotp 24, sammen med et mål på den forstyrrende gammastiåQing som tilskrives stoffer i formasjonen og brønnrøret.
Om ønsket, kan antallet ytterligere målinger av tellingsverdier økes, sammen med antallet av målte tidsintervaller for oppnåelse av et statistisk mer presist mål. Ifølge et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse vil oppnåelsen av et mål på den gammastrålingsmengde som kan tilskrives stoffer i formasjonen, brønnrøret og sporstoffet i væsken i seg selv kunne brukes til en iterativ prosess, hvor en utgangs- eller test-strømningshastighet fastsettes og det oppnås utgangsmål for gammastrålingsmengden som tilskrives elementer i formasjonen, brønnrøret og sporstoffet i væsken. Teststrømningens hastighet reguleres deretter, basert på resultatende fra utgangsmålene,
og etterfølgende målinger av nærvær av stoffer i formasjonen, brønnrøret og av sporstoffene i væsken gjentas inntil det er oppnådd en statistisk godtagbar væskestrømningshastighet.
Ved f orelicrcrence oppfinnelse ^oppnås følaeliq nøvak-tJLge nål for horisontalbevecelse av fluider i et borehull ved hjelp av neutronaktivering av grunnstoffet natrium som foreligger i saltvann som en del av væskene som foreligger i formasjonene nær borehullet . ■ Virkningene av forstyrrende aktiviteter fra stoffer i formasjonen og brønnrøret tas videre med i betrakt-ning og den ellers forstyrrende effekt av neutron-forårsaket gammastråling fra disse stoffer kompenseres. Ifølge oppfinnelsen oppnås således en statistisk mer nøyaktig og presis måling av den horisontale strør.mingshactighet av f ormas jonsvæske i ncar-ueten av et borehull.
Andre formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av nedenstående detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen under henvisning til tegningene, hvor
Fig. 1 skjematisk illustrerer en brønnmålesone for registrering av horisontal vannstrømning i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, fjig. 2 er en grafisk fremstilling som illustrerer
gammastrålingstelleverdier i et borehull som en funksjon av tid,
fig. 3 er en grafisk fremstilling som illustrerer telleverdier for målt gammastråling i et borehull som en funksjon av tid og av forskjellige horisontale væskestrømnings-hastigheter,
fig. 4 er et logisk strømningsdiagram av fremgangs-måtetrinn som er hensiktsmessige for gjennomføring i en digital computer ifølge foreliggende oppfinnelse, og
fig. 5 er en grafisk fremstilling av et mål, oppnådd ifølge foreliggende oppfinnelse, på mengden av gammastråling som kan tilskrives stoffer i en underjordisk formasjon og sporstoffer i formasjonsvæske som er i bevegelse.
I fig. 1 sees et målesystem for horisontale strøm-ninger ifølge foreliggende oppfinnelse, skjematisk gjengitt. En borehullsonde 10 er vist opphengt i en brønnmålekabel 12 i et borehull 14 som er fylt med borehullvæske 16 og omgitt av jord-formas joner 18. Vanligvis er et brønnrør 20 av stållegering og en sementforing 22 anordnet mellom formasjonen 18 og sonden 10.
Brønnrøret 20 består vanligvis av stållegering som inneholder mangan som en bestanddel.
Brønnmålekabelen 12 passerer over et skivehjul 24 som er mekanisk eller elektrisk koplet, som antydet med den stiplede strek 26, til en pulshøydeanalysator/registreringsan-ordning 28, slik at målinger fra sonden 10 i borehullet kan registreres som en funksjon av dybden i et brønnborehull 14. En digital-compLter 30, f. eks. en PDP-11 computer, mottar ut-gangssignaler fra pulshøydeanalysatoren 28 for formål som vil bli nærmere omtalt.
I sonden 10 er det i nedre ende anordnet en netron-kilde 32 som valgfritt kan være en kontinuerlig kjemisk neutronkilde, som en aktinium-berylliumkilde, en americium-berylliumkilde eller en californium-252 kilde. De beste resultater oppnås hvis neutronkilden har en intensitet så nær 10 g neutroner/sek. som mulig.
Ca. 1,5 m ovenfor neutronkilden er det anordnet en enkelt gammascintillasjonsdetektor 3^. Detektoren 34 omfatter en natriumjodid thalliumaktivert krystall eller en cesiumjodid thalliumaktivert krystall med ca. 5,08 x 10,16 cm utstrekning og
sylindrisk form. Scintillasjonskrystallen for detektoren 34
er optisk koplet gjennom et ikke vist fotomultiplikatorrør, som teller scintillasjoner eller lysglimt som opptrer i krys-tallen når høyenergi-gammastråler fra radioaktive materialer i omgivelsen preller mot denne.
Som kjent på området er pulshøyden av spennings-pulser som produseres av detektorens 34 fotomultiplikatoren proporsjonale med energien av gammastrålene som preller mot detektorens 34 krystall. Det produseres således en pulssekvens fra detektoren med en pulshøyde som er proporsjonal med de inn-kommende gammastrålenes energi og pulssekvensen koplet til pulshøydeanalysatoren 28 ved overflaten via en leder i brønn-målekablene 12. Egnede kraftkilder (ikke vist) er anordnet ved overflaten og koplet til det elektroniske utstyr i borehullet via ledere i kabelen 12 for kraftforsyning til detektoren 34 i borehullet på konvensjonell måte.
Avstanden mellom neutronkilden 32 og detektoren 3^
i sonden 10 er skjermet med et skjermende materiale 36 av en .type som er egnet.- til å hindre direkte bestråling av detektorens krystall med neutroner fra neutronkilden 32. Skjermingsmateri-aler med stor hydrogengehalt, som .parafin eller andre poly-molekulære hydrokarbonkonstrukturer kan benyttes for dette formål. Den høye hydrogengehalt tjener til å saktne eller hurtig svekke neutronpopulasjonen fra neutronkilden og hindre denne termaliserte neutronpopulasjon fra å nå frem til detektorkrys-tallens nærhet. Por dette formål kan sterke absorbatorer av termisk neutron, som kadmium, anbringes lagvis med det hydrogen-holdige skjermende materiale for dannelse av skjermpartiet 36.
Ved måling beveges sonden 10 gjennom en aktuell underjordisk formasjonsstrekning D med en bestemt målehastighet, slik at strekningen D deles opp i et antall delstrekninqer, hvorav .en er vist som S i fig. 1. Som nærmere omtalt nedenfor foretar sonden 10 først et antall bakgrunnsmålesveip gjennom strekningen uten kilden 32, men med detektoren 34 aktivert, slik at man kan oppnå et mål på bakgrunnsgammastråling fra strekningen D. Kilden 32 anbringes deretter i sonden og detektoren 34 inaktiveres, hvorpå sonden 10 foretar et antall bestrålings-sveiper gjennom strekningen D, under hvilke formasjonen 18, brønnrøret 20 og sporstoffet i formasjonsvæsken bombarderes med hurtige neutroner. Deretter fjernes kilden 32 og detektoren 34 aktiveres igjen, hvorpå sonden 10 beveges gjennom strekningen D for gjennomføring av en detektorsveipesekvens for registrering av gammastråling som følge av radioaktiv desintegrasjon av de stoffer i formasjonen 18, brønnrøret 20 og formasjonsvæsken som er blitt neutronaktivert under sondens 10 be-st rål ings sveipe r .
Signaler fra detektoren 34 i borehullet sendes til overflaten via målekabelen 12 og går som inngangsverdier til pulshøyde-analysatoren-registreringsanordningen 28. Det fastsettes en passende energivindusterskel, f.eks. fra 2,0'MeV til 3,8 MeV, slik at Na <24> spissen ved ca. 2,65 MéV foreligger i pulshøydeanalysatoren-registreringsanordningen 28 av grunner som vil bli nærmere omtalt. Computeren 30 mottar telleverdier fra analysatoren 28 og bearbeider signalene på en måte som vil bli nærmere omtalt for bestemmelse av den horisontale strømningshastighet v og de relative, forstyrrende aktiviteter fra formasjonsgrunnstoffer.
U.S. patentskrift 4.071-757 som det ble henvist til ovenfor, omtaler en teknikk for.måling av y, den lineære hastighet av vann som beveges forbi en brønnboring med brønnrør i en vinkel på ca. 90° til boringens akse. Kjennskapet til v som oppnås på denne måte er meget nyttig for løpende sekundærutvin-ning og andre feltoperasjonen.
Ifølge denne teknikk er det mulig å "produsere" radioaktive isotoper i visse væsker ved bestråling av den bevegede væske med neutroner. Hvis formasjonsvannet f.eks. er saltvann, kan radioaktivt Na 24 produseres ved termisk neutronmnfang-ning av Na (n, y)Na
Følgelig anbringes en målesonde som inneholder en neutronkilde i brønnborehullet nær en formasjon som inneholder horisontalt forflyttet vann. Neutronkilden bestråler vannet som
24 produserer Na som désintegrerer ved emisjon av gammastråling. Når en gammadetektor beveges til en posisjon som på forhånd er aktivert ved hjelp av neutronkilden, observeres etterhvert en intensitetssvekkelse av den induserte aktivitet. Hvis væsken 24 ..
ikke forflyttes og radioaktivt Na er den eneste kilde til gammastråling, foruten bakgrunns- eller naturlig gammastråling, vil den observerte aktivitetsnedgang med tiden t, korrigert med hen-
blikk på bakgrunns- eller naturlig gammastråling, følge den eksponentielle disintegrasjon ^Na^, hvor ^Na er desintegra-24 e
sjonskonstanten for Na . Hvis væsken imidlertid beveges i horisontal retning, vil den observerte nedgang i aktivitet skyldes den eksponentielle desintegrasjon ^Na* pluss ytterligere en nedgang som forårsakes av at aktiviteten fjernes fra detektorens nærhet av den bevegede væske. Den observerte nedgang i indusert aktivitet ut over den forventede eksponentielle desintegrasjon e^Na^ benyttes således til å bestemme den horisontale lineære hastighet av den bevegede væske.
56
Det har vist seg at den radioaktive isotop Mn , som forekommer som følge av aktivering av mangan som forekommer i brønnrøret, begrenser nøyaktigheten av målingen av strømnings-hastigheten v.
Såvidt vites er det ingen mulighet for å regulere energipåvirkningsnivåer av en gammadetektor og effektivt
24 56
differensiere mellom Na og Mn gammastråling. Som det vil fremgå av fig. 3, observeres telleverdiene fra Mn 56 selv når energipåvirkningen av gammadetéktoren er innstilt på 2,65 MeV. Relative bidrag fra Mn 56 øker også ved lavere energipåvirkninger. En foreslått fremgangsmåte for å eliminere denne ' Mn 56- "for-styrrelse" ville være å forsinke tellingen, slik at Mn 56 som har kortere levetid, tillates å desintegrere til et neglisjer-bart nivå. I situasjoner hvor enten den lineære strømningshas-tighet av væsken er forholdsvis høy eller saltholdigheten av vannet er forholdsvis lav eller begge deler, vil langvarige
24
forsinkelser av tellingen medføre tap av Na gammastralmgen
56
i tillegg til Mn • gammastrålingen, slik at meningsfylte data om væskestrømningens hastighet ikke kan oppnås.
Telleverdien C(t) i tellinger/min som registreres av gammadetéktoren over tiden t, målt fra bestrålingens avslutning
er
hvor ^Mn = 0,04651 timer ^ - desintegreringskonstant for Na<2i*>
^Mn 0,2707 timer <1> = desintegreringskonstant for Mn^
B = telleverdien fra naturlig forekommende radioaktive stoffer i formasjonen 24 .
K„ observert gammaaktivitet fra Na indusert ved neutronbestråling og målt ved slutten av bestrålingen (t-0), hvis det ikke var noen vannbevegelse 56 .
^Mn<=> ol3ser>ver't gammaaktivitet fra Mn indusert ved neutronbestråling og målt ved slutten av bestrålingen,
og hvor videre
hvor et -25,4 cm borehull med et 17>78 cm brønnrør i en sand-formasjon med 33% porøsitet
a -1,43 10~<2>
b = -5,78 . 10~<3>
c = 2,25. • 10-i|
d = -4,00 ., 10~<7>
v = horisontal strømningshastighet i cm/
time og
hvor p = 0
q = .0,4553
r = 0,01067
T = bestrålingstiden (timer).
Fysisk er f (v["t+g.(T) ]) en betegnelse som representerer 24
nedgangen i observert Na aktivitet som følge av horisontal vannbevegelse etter bestråling. g(T) representerer en nedgang i
24
Na oppbygging som følge av vannbevegelse under bestrålingen.
56
Hastigheten v måles mens nærværer av Mn og dets forstyrrende
24
virkning på registreringen av Na gammastråling kompenseres.
Ifølge foreliggende oppfinnelse bedres ovenstående brønn-måleteknikker ved radioaktivitet med en ny og forbedret fremgangsmåte for måling av v, den verdi som er av interesse, ut fra C(t), en målt kjernetelleverdi. Ettersom kjernedésintegrer-ingsprosessen er av statistisk art, er C(t) forbundet med en-statistisk usikkerhet. Usikkerheten ved C(t) reflekteres til slutt som en usikkerhet i v. Det er derfor fordelaktig å indu-24
sere så meget Na aktivitet (KN ) i formasjonsvannet som mulig. For et enkelt bestrålingssveip av målesonden 10 kan K,N, a økes
ved økning av neutronkildens styrke. Med henblikk på transport-og håndteringsproblemer er den maksimale praktiske neutronkilde-styrke ca. 10 gneutroner/sekund.
På den annen side kan K^a ifølge foreliggende oppfinnelse økes betydelig ved gjennomføring av et multiplum av sveipe-sekvenser med målesonden 10 over strekningen D som er av interesse2. 4Hvis vi angir målehastigheten med LT og halveringstiden av Na med HNa, er det innlysende at K^a vil fa betydelig tilvekst som følge av bestrålingssveipsekvenser, hvis D/LT « H.NT a. Uhel-digvis vil også den forstyrrende stråling fra Mn , KMn' volcse-Men tilveksthastigheten for K.. er mindre enn for K.T < HM .
° Mn -Na Na
Det kan påvises og bekreftes ved testresultater oppnådd ved bruk av eksperimentelle testcelldata at
hvor
^Na'^Mn = désintegrasjonskonstanter for Na<2**>
henholdsvis MnJ (timer ),
L-j. = målehastighet under bestrålingsfasen
m/min),
D = vertikal utstrekning av den strekning som undersøkes (m),
Z Mn' ZNa = konstanter avhengig av reaksjonstverr-snitt, sondeutformningj formasjonens porøsitet, vannets saltholdighet og borehullbetingelser som oppnås fra og bekreftes av brønntestdata og N-j- = antallet bestrålingssveip.
Likningene (4) og (5) forutsetter (a) at den effektive, vertikale utstrekning av bestrålingen på en gitt dybde Q er
0,305 m og at (b) bestrålingssveipene over den vertikale strekning D gjøres etter hverandre i tid (ettersom Q er lik 0,305 m3 vil den ignoreres i de gjenstående likninger). Ved å sette inn likningene (4) og (5) i likning (1) fås
24
Pa dette tidspunkt er mengden av Na (og også mengden av Mn 56) økt i nærheten av borehullet ved bruk av teknikken med fortløpende bestråling. I prinsippet kan det nå foretas tre registrerings- eller tellésveip 'med målesonden 10 på tre forskjellige tidspunkter t^ t2 og t^, telleverdiene C(t-L), C(t2) og. C(t^) registreres og tre uavhengige' likninger (6> oppnås, hvorpå disse likninger løses. B må selvsagt måles på forhånd på en måte som vil bli nærmere omtalt.
Ved løsning av likningene oppnås resultatene for ZM , ZMn og f(v(t+g[TJ)• ut fra verdien av f(v(t+g(T))), kan likning (2) deretter løses for oppnåelse av v, den verdi som er av interesse.
I forbindelse med foreliggende oppfinnelse viste det seg imidlertid at den statistiske nøyaktighet av v kan bedres ytterligere ved at det 'gjennomføres et flertall fortløpende tellésveip etter en serie av fortløpende bestrålingssveip. Når hele strekningen D er blitt fortløpende aktivert, fjernes neutronkilden 32 eller koples ut og målingens tellefase tar til. Med henblikk på gammadetektorens 34 respons innenfor en strekning med vertikal utstrekning S (fig. 1), foretas et antall N fort-a b c løpende tellésveip under tidsintervallet t til t , det kumulative antall tellinger registrert i strekningen S under tidsintervallet ta til tb (se fig. 2) er
hvor u. og r. er tidspunktene målt fra slutten av bestrål-ingssekvensen, da detektoren J>h trer inn i, henholdsvis forlater sonen S. Indeks j angir tellesveiptallet. Under henvisning til C(t), som angitt i likning (6), kan det ses at likning (7) er en sum av tidsintegraler som omfatter fjerdegrads polynomiske funk-sjoner av tid, f(v[t+g(T)]) som definert i likning (2), hvilket er funksjonen som inneholder strømningshastigheten v, den interes-serende verdi, som en andel. Por å øke den statistiske nøyaktighet av målingen av I(t a ,t b) gjennomføres imidlertid målesveip med sonden 10 tilstrekkelig ofte til at og tiden for målingen forsinkes slik at da- eller
t +t
der C(—p—) er den middels telleverdi, registrert under intervallet t a til t b (fig. 2). Usikkerheten i likning (11) er standardprosentavvikelsen. Antagelsene i likning (8) og (9) er ikke nødvendige betingelser for den fortløpende måling, men vil sterkt forenkle diskusjonen av den statistiske nøyaktighet av målingene. Feltobservasjoner har dog vist at antagelsene i likningene (8) og (9) vanligvis har gyldighet.
Før målingens bestrålingsfase bestemmes bakgrunnstelle-verdien. Dette oppnås ved fortløpende måling av hele dybdestrekningen D med neutronkilden 32 fjernet eller inaktiv. Nn ei fort-løpende sveip foretas ved målehastighet L„ts .LDts, det kumulative antall tellinger fra en understrekning, registreres. I„ ts relateres til B ved likningen
eller hvor usikkerheten igjen er standardprosentavvikelsen. Når likningene (13) og (11) settes inn i likning (6), oppnås Leddene på venstre side av likning (14) er enten målt (I(t a ,t b)jlg) eller kjent (lg,Lc,Ng,Nc,S) med standard prosent-avvikelse (14-a)
Igjen gjennomføres tre grupper av fortløpende tellésveip under tidsintervallene t a . til t b. (j=l,2,3), tilsvarende verdier
ab
I(t -, t .) registreres, tre likninger av typen (14) løses for f(f[t<+g>(<T>)<]>),<Z>Mn og ZNa og v oppnås fra f(v[t+g(T)]). Ved en undersøkelse av (l4-a) ses at standard prosentavvikelsen av de målte mengder er redusert ved økning av Ng,Nc,S og/eller reduk-sjon av LB og Lc-
Eksempel.
Ved måling av en strekning D (fig. 1) som eksempel, med 15,3 n tykkelse, ble den relevante informasjon vedrørende målesonden 10, angitt i nedenstående tabell. Det ble gjennomført ti fortløpende bakgrunns-målesvei ved 0,9 m/min. (Ng=10, Lg=3). Etter opphold på 12, 14 og 24 timer, ble strekningen D målt ved tolv fortløpende sveip, hvert på 0,9 m/nin.
Tellesekvensen er grafisk gjengitt i fig. 3- Kurvene for tell-ingene/min. baserer seg på faktiske feltdata, normalisert til de angitte bestrålings- og tellesekvenser. Typiske verdier for venstre side av likning (14) sammen med standardavvikelser be-regnet med likning (14-a) er vist i fig. 3 for v=0. Det fremgår av feilmerkene at horisontale vannstrømninger på mindre enn 0,305m/dag kan registreres med den fortløpende måleteknikk ifølge foreliggende oppfinnelse. Denne teknikk er således effek-tiv når det gjelder å avsøke forholdsvis tykke strekninger D ette horisontale vannstrømninger av nevnte eller større størrelse.
Som angitt ovenfor kan den totale gammastrålingsintensitet C(t^) som foreligger i borehullet på et tidspunkt .t^, målt fra slutten av neutronbestrålingen uttrykkes som
24
hvor K., = intensiteten av beveget Na som foreligger ved slutten av bestrålingen
24
ANa = desmtegrasj onskonstanten for Na
v = den horisontale strømningshastighet av vannet T = bestrålingstiden
KJ. = intensiteten av den forstyrrende aktivitet j
ved slutten av bestrålingen
X- = desintegrasjonskonstanten for den for-
styrrende aktivitet j
n = det totale antall forstyrrende aktiviteter og hvor funksjonene f(v.[t +g(T)]) og g(T) er gitt ligningene 2, henholdsvis 3.
Hvis (n+2) telleverdier C(t^) måles på tidspunkter t^, oppnås (n+2) likninger av typen (15)- Det er derfor mulig å løse dette system på (n+2) likninger for de (N+2) ukjente verdier av v, KNa og K. (J=l til n). I praksis er den direkte løsning av likningssystemet imidlertid ytterst komplekst som følge av f funksjonen i likning (2), som er en fjerdegrads polynom i v. Por situasjoner som denne benyttes fortrinnsvis repetisjonsteknikker for oppnåelse av den ønskede løsning.
Ifølge oppfinnelsen arbeider computeren 30 derfor etter en trinnsekvens (fig. 4) for oppnåelse av nøyaktige strømnings-hastigheter i brønnområdet. For en gitt verdi for v bestemmes de ukjente verdier KNa,Kj (j=l til n) ved minste kvadrater som tilpasser n+1 likningene (15) til de målte telleverdier C(t^). For hver gjentatt verdi av v beregnes kvantiteten
hvor m er antallet målte telleverdier. X 2 nærmer seg et minimum, når den gjentatte verdi av v nærmer seg den reelle horisontale strømningshastighet. Reduksjonen av X p til et minimum benyttes derfor som kriterium for "god tilpasningskvalitet" av den gjentatte hastighet v.
Brukeren' mater først inn bestrålingstiden og bakgrunns-telleverdien under prosesstrinn 50. Deretter mates de måte telleverdier C(t^) og de tilsvarende tider t^ inn i computeren under trinn 52. Antallet formodede forstyrrende aktiviteter n og tilsvarende halveringstider mates deretter inn under trinn 54. Det kan om ønsket, sørges for redigering av telledata og de forstyrrende reaksjonsparametere. Til slutt mates en opprinnelig forut-satt verdi av hastigheten v og hastighetsgjentagelses-parametrene av gjentagelsesøkningene og antallet gjentagelser som skal gjennomføres, under trinn 56. For hver hastighetsverdi beregnes leddene KK, e~ANatf (v[t. +g(T) ] ); K.e~<X>j<t>i; C'(t.) - for telle-
wa 2 i J i
verdien og X beregnes og skrives under trinn 58.
En avgjørelsesinstruksjon 60 bestemmer om en optimal minste "kvadrattilpasning er oppnådd mellom den beregnede telleverdi C'(t.) basert på gjentagelseshastigheten c og den målte telleverdi C(t^), ved å avgjøre om kvantiteten X 2 er et minimum for den foreliggende gjentagelseshastighet c. Hvis ikke, blir hastigheten v økt i den mengde som angis ved gjentagelsespara-metrene under behandlingstrinn 62 og behandlingstrinn 58 gjentas og et nytt avgjørelsestrinn 60 gjennomføres. Disse trinn gjentas for gjentagelsessyklusen. Etterat gjentagelsessyklusen er fullført, skrives den best tilpassede verdi for v sammen med KNa og K.' (j=l til n) under behandlingstrinn 64.
Etter undersøkelse av de tilpassede parametre er det mulig igjen å redigere rådata, variere gjentagelsesverdien av v, variere antallet og halveringstidene for de forstyrrende reaksjoner eller trekke fra bestemte mengder av forstyrrende aktiviteter for å bedre tilpasningen.
Fig. 5 er en grafisk fremstilling av resultatene som oppnås med foreliggende oppfinnelse på bakgrunn av feltdata og behandlet ved hjelp av teknikkene ifølge oppfinnelsen. Som det vil fremgå er de forstyrrende effekter av Ca og Na (fast) bestemt, slik at de kan kompenseres.
Aktuell informasjon om sonden 10 som ble benyttet for oppnåelse av fremstillingen ifølge fig. 35 omfatter:
Feillinjene i fig. 3 angir et standardavvik.
Aktuell informasjon om fremstillingen i fig. 53 som viser en minste kvadrat tilpasning av den observerte forsinkelses-kurve er som følger:
Punktene er målte telleverdier C(t)
T = 1,0 time
Forstyrrende aktiviteter:
j = 1, ± = 4,6 timer Ca y j = 2,<A>2 = 0,046 timer"<1> Na<24>(fast)
v = 14,605 cm/time Gammaenergi = 2,75 MeV spiss

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av strømningshastighe-ten for et fluidum som beveger seg i en i det vesentlige horisontal retning forbi et .foringsrør i et brønnborehull i en jordformasjon, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved kombina-sjonen av i og for seg kjente trekk: a) bestråling av det interessante jordformasjonsintervall med hurtige neutroner med et antall etter hverandrefølgende be-strålinger for å neutronaktivere elementer i jordformasjonen og foringsrøret og minst ett valgt sporelement i det fluidum som beveger seg i det vesentlige horisontalt forbi brønnbo-rehullet, b) måling av tidsperiodene under hvilke det interessante jordformasjonsintervall bestråles i bestrålingstrinnet, c) måling av gammastrålingen som bevirkes ved desintegrasjon av de neutronaktiverte elementer under hvert av et antall etter hverandrefølgende tellingstrinn for således å oppnå tellingsverdisignaler som er representative for gammastrålingen som bevirkes av den radioaktive desintegrasjon av elementene i formasjonen i foringsrøret og av det valgte sporelement i intervallet, d) måling av tidsperiodene under hvilke telleverdisignalene oppnås under detekteringstrinnet, e) oppnåelsen av et kompensasjonssignal som er representativt for bakgrunnsgammastråling som er naturlig tilstede i for-ingsrør, formasjon og fluidum, og f) anvendelse av nevnte telleverdisignaler, nevnte målte be-strålingstidsperioder, nevnte målte telletidsperioder og nevnte kompensasjonssignal for å bestemme strømnihgshastig-heten for fluidum som beveger seg i det vesentlige i horisontal retning, og også for å bestemme et mål for mengden av gammastråling som kan tilskrives elementene i formasjonen og i foringsrøret, og et mål for mengden av gammastråling som kan tilskrives sporelementet i fluidumet.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et antall n av elementer postuleres å bidra med gammastråling til den som registreres under det nevnte detekteringstrinn og at: a) nevnte detekteringstrinn omfatter detektering under n + 2 tidsintervaller av telleverdisignaler som er bevirket av den radioaktive desintegrasjon, b) at måletrinnet omfatter måling av lengdene for de n + 2 tidsintervaller, og c) at utledningstrinnet innbefatter utledning fra de n + 2 signaler og tidsintervaller et mål for mengden av gammastråling som kan■tilskrives n elementer som er postulert å bidra til gammastrålingen.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte bakgrunnsstråling kompenseres ved detektering av bakgrunnsgammastråling under et antall etter hverandrefølgende telleløp for å oppnå bakgrunnstelleverdisig-naler i det interessante jordformasjonsintervall.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kompensasjonstrinnet videre innbefatter måling av tidsintervaller under hvilke bakgrunnsgammastrålingen detek-teres .
5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 4, karakterisert ved at det valgte sporelement i fluidumet omfatter natriumisotop 24.
6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 5, karakterisert ved at trinnet for utledning av et mål omfatter: a) en første oppnåelse av et mål for mengden av gammastråling som kan tilskrives elementer i formasjonen og foringsrøret og til sporelementet i fluidumet basert på en prøvestrøms-hastighet for fluidumet, b) innstilling av prøvestrømningshastigheten for fluidumet basert på resultater av trinnet med den første oppnåelse av et mål, og c) etterfølgende oppnåelse av mål for mengden av gammastråling som kan tilskrives elementer i formasjonen og foringsrøret og til sporelementet i fluidumet basert på den innstilte strømningshastighet for fluidumet.
7. Fremgangsmåe ifølge krav 6, karakterisert ved at trinnene med innstilling av prøvestrømningshastigheten gjentas og at det deretter oppnås et mål, inntil en statisk godtagbar fluidumstrømningshastighet er oppnådd.
8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 7, karakterisert ved at den forutbestemte tids-lengde for trinnet med bestråling er minst en time.
9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 8, karakterisert ved at trinnet med detektering gjennomføres ved detektering av nevnte gammastråling i et energi-område som inneholder overlappende desintegrasjonsgammastrål-ingsenerginivåer for hvert av de valgte sporelementer, elementene i foringsrøret og i formasjonen.
10. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 9, karakterisert ved at formasjonsintervallet som er av interesse oppdeles i et antall underintervaller av interesse, og at nevnte trinn med detektering omfatter detektering for hvert av antallet underintervaller av gammstråling under et antall etter hverandrefølgende telleløp for å oppnå telleverdisignaler som er representative for gammastrålingen som bevirkes av den radioaktive desintegrasjon av elementene i formasjonen, foringsrøret og det valgte sporelement.
NO782236A 1977-06-29 1978-06-28 Fremgangsmaate for maaling av stroemningshastigheten for i det vesentlige horisontale fluidumstroemninger forbi et foringsroer i et broennborehull NO149714C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/811,023 US4151413A (en) 1977-06-29 1977-06-29 Method of measuring horizontal fluid flow behind casing in subsurface formations with sequential logging for interfering isotope compensation and increased measurement accuracy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO782236L NO782236L (no) 1979-01-02
NO149714B true NO149714B (no) 1984-02-27
NO149714C NO149714C (no) 1984-06-13

Family

ID=25205326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO782236A NO149714C (no) 1977-06-29 1978-06-28 Fremgangsmaate for maaling av stroemningshastigheten for i det vesentlige horisontale fluidumstroemninger forbi et foringsroer i et broennborehull

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4151413A (no)
AU (1) AU521792B2 (no)
BR (1) BR7804099A (no)
CA (1) CA1099033A (no)
DE (1) DE2827463C2 (no)
GB (1) GB1598898A (no)
MX (1) MX4537E (no)
NO (1) NO149714C (no)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4287415A (en) * 1980-03-03 1981-09-01 Texaco Inc. Measurement of flowing water salinity within or behind wellbore casing
US5077471A (en) * 1990-09-10 1991-12-31 Halliburton Logging Services, Inc. Method and apparatus for measuring horizontal fluid flow in downhole formations using injected radioactive tracer monitoring
DE4230919A1 (de) * 1992-09-16 1994-03-17 Schoettler Markus Dipl Geol Einzel-Bohrloch-Verfahren und -Vorrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung der Grundwasser-Strömungsrichtung und -geschwindigkeit
US20070032853A1 (en) * 2002-03-27 2007-02-08 Hossainy Syed F 40-O-(2-hydroxy)ethyl-rapamycin coated stent
US6790228B2 (en) * 1999-12-23 2004-09-14 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Coating for implantable devices and a method of forming the same
US7807211B2 (en) 1999-09-03 2010-10-05 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Thermal treatment of an implantable medical device
US6686738B2 (en) * 2001-04-17 2004-02-03 Baker Hughes Incorporated Method for determining decay characteristics of multi-component downhole decay data
US6665616B2 (en) 2001-04-17 2003-12-16 Medhat W. Mickael Method for determining decay characteristics of multi-component downhole decay data
US6754586B1 (en) * 2003-03-28 2004-06-22 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and methods for monitoring output from pulsed neutron sources
US20050118344A1 (en) 2003-12-01 2005-06-02 Pacetti Stephen D. Temperature controlled crimping
US10061055B2 (en) 2008-06-25 2018-08-28 Schlumberger Technology Corporation Absolute elemental concentrations from nuclear spectroscopy
CA2729642C (en) * 2008-07-02 2017-08-08 Christian Stoller Downhole neutron activation measurement
CN103321636A (zh) * 2013-07-11 2013-09-25 中国石油天然气股份有限公司 基于脉冲中子技术的非放射性示踪流量测井方法及流程
CN106150481B (zh) * 2015-04-01 2019-09-03 中国石油天然气股份有限公司 基于自然伽马基线的注水井吸水剖面测量方法
US11326440B2 (en) 2019-09-18 2022-05-10 Exxonmobil Upstream Research Company Instrumented couplings

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3304424A (en) * 1963-03-21 1967-02-14 Mobil Oil Corp Radioactive well logging technique for logging for the sodium-24 isomer
FR1556341A (no) * 1967-12-26 1969-12-07
DE1911701B1 (de) * 1968-03-22 1970-12-17 Dresser Ind Bohrlochwerkzeug und Verfahren zum Ermitteln der Zuflussprofile der von einem Bohrloch durchteuften Schichten
US3864569A (en) * 1970-04-14 1975-02-04 Schlumberger Technology Corp Well logging processing method and apparatus
DE2650345C2 (de) * 1975-11-03 1985-08-29 Texaco Development Corp., White Plains, N.Y. Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Volumendurchsatzes an Wasser in einem zu untersuchenden Bohrlochbereich
US4071757A (en) * 1976-06-21 1978-01-31 Texaco Inc. Detection of behind casing water flow at an angle to the axis of a well borehole

Also Published As

Publication number Publication date
AU3688878A (en) 1979-12-13
CA1099033A (en) 1981-04-07
DE2827463C2 (de) 1984-01-05
MX4537E (es) 1982-06-03
DE2827463A1 (de) 1979-01-11
BR7804099A (pt) 1979-01-16
NO782236L (no) 1979-01-02
AU521792B2 (en) 1982-04-29
GB1598898A (en) 1981-09-23
NO149714C (no) 1984-06-13
US4151413A (en) 1979-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO149714B (no) Fremgangsmaate for maaling av stroemningshastigheten for i det vesentlige horisontale fluidumstroemninger forbi et foringsroer i et broennborehull
EP1877837B1 (en) Method and apparatus for a density indicator using pulsed neutron instruments
US3930153A (en) Measurement of subsurface formation lithology, including composition and fluids, using capture gamma spectroscopy
US4228350A (en) Method and apparatus for measuring underground fluid flow characteristics
US3019341A (en) Tracer logging by neutron activation
US3562523A (en) Method for determining residual oil content of a formation using thermal neutron decay measurements
US3930154A (en) Measurement of subsurface formation lithology, including composition and fluids, using gamma spectroscopy and thermal neutron decay
NO319017B1 (no) Fremgangsmate og apparat for bestemmelse av dynamiske stromningskarakteristikker ved bruk av sporstoffteknikker
US3002091A (en) Method of tracing the flow of liquids by use of post radioactivation of tracer substances
US4169979A (en) Method and apparatus for measuring azimuth and speed of horizontal fluid flow by a borehole
US4051368A (en) Method of measuring horizontal flow speed of fluids in earth formations penetrated by a wellborehole
US3925659A (en) Inelastic gamma ray logging system
WO1994007147A1 (de) Einzel-bohrloch-verfahren und vorrichtung zur gleichzeitigen videotechnischen ermittlung der grundwasser-strömungsrichtung und -geschwindigkeit
NO20101323L (no) Uelastisk bakgrunnskorreksjon for et pulset noytroninstrument
NO147008B (no) Fremgangsmaate for bestemmelse av stroemningshastigheter og -vinkel for uoensket vann paa utsiden av en foret broenn
US4137452A (en) Method of measuring horizontal fluid flow in cased off subsurface formations with manganese compensation
US3838279A (en) Determination of borehole washout by use of inelastic neutron scattering gamma ray measurements
Smellie et al. Explorative analysis of major components and isotopes. SDM-Site Forsmark
Chaplow The geology and hydrogeology of Sellafield: an overview
NO763531L (no)
US5065016A (en) Radioactive well logging to determine vertical brine flow
GB2036957A (en) Method of measuring horizontal fluid flow in cased off subsurface formations
US3291997A (en) Method and apparatus for tracing fluid flow through porous media
Ramirez et al. Evaluation of alterant geophysical tomography in welded tuff
US3246152A (en) Method of compensating for the iron casing effect in radioactive well logging