NO169261B - Fremgangsmaate ved momentan akustisk logging i en broennboring. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved momentan akustisk logging i en brønnboring, mer generelt en fremgangsmåte for kontinuerlig måling av de akustiske karakteristika til underjordiske lag som omgir brønnboringen.

Ved brønnboreoperasjoner blir det i de underjordiske lag, også kalt formasjoner, som boreverktøyet går gjennom, foretatt et visst antall fysikalske målinger (brønn-logginger).

Under selve boringen foretas det et visst antall brønnlogginger, som benevnes som momentane logginger, mens andre logginger som foretas under avbrudd i boringen, betegnes som forsinkede logginger.

Brønnlogger som oppnås på denne måten, gir en mer nøyaktig evaluering av de formasjoner som gjennomtrenges av en brønnboring, slik at man kan få bedre styring av boringen, og bidrar direkte til utnyttelsen av hydrokarbon-forekomster o. 1.

Noen brønnlogginger er av den akustiske type, dvs. at akustisk energi tilveiebringes i en sender og går gjennom samtlige eller noen av formasjonene før den kommer frem til mottagerne. De mottatte signaler registreres og behandles om nødvendig, særlig for å muliggjøre en skilling mellom trykkbølger eller P-bølger og skjærbølger eller S-bølger.

Blant de nevneverdige viktigste akustiske logginger, har man de såkalte soniske logginger, som bare registreres i den forsinkede modus, og logginger av den mer direkte seismiske type, som gir det som kalles en vertikal seismisk profil eller brønnboringsprofil og som også registreres i den forsinkede modus.

En sonisk logging utføres vanligvis ved hjelp av

et spesielt verktøy som senkes ned i en brønnboring, idet en puls-sender (for ultrakorte pulser som gjentas i meget korte intervaller) er anordnet i den øvre delen av verktøyet, og en mottager er anordnet i dets nedre del. Den tid som den av pulsene genererte bølge bruker for sin forplantning gjennom de hosliggende formasjoner og rundt borehullet, registreres progressivt etter som verktøyet beveges oppover over et lag med konstant tykkelse: en integrator gjør det

mulig å bestemme bevegelsestiden fra begynnelsen av regist-reringstiden.

Den vertikale seismikk-profil kan oppnås ved hjelp av spesielle verktøy, såsom beskrevet i patentsøknadene nr. 8402895 og nr. 8319727, innlevert av foreliggende søker.

Selv om forsinkede logginger uten tvil er bruk-bare selv om de krever frigjøring av borehullet, med heving av boreverktøyet til overflaten og erstatting av det med et loggeverktøy, vil det være like verdifullt å kunne foreta momentane logginger, om ikke annet for å kunne få bedre styring med boringen og få en realtid-skjekking av egenskapene og fluidinnholdene i formasjonene.

Momentane brønnlogginger utføres alltid mens boring pågår og innbefatter enten overflatemålinger såsom f.eks. måling av differensialstrømningsmengden til borefluidet, rotasjonshastigheten og/eller synkhastigheten til boreverk-tøyet, hydrokarboninnholdet i borefluidet, eller bunnhull-målinger, som foretas i nærheten av boreverktøyet, og som bringes til overflaten med ulike midler, herunder en akustisk transmisjon i boreslammet.

Ved momentanlogging har det vært foreslått ikke å benytte en egen akustisk sender som vibrasjonskilde, men å benytte selve boreverktøyet, eller mer nøyaktig: dets nedre endedel, heretter for enkelthet skyld benevnt som borkrone. Rulleborkroner skjærer seg i virkeligheten ned i borehulls-bunnen ved perkusjon, idet rotasjonen til kutter-rullene fra en tann til neste er slik at man har sikret nedbryting av berget.

I de franske patentskrifter nr. 1.587.350,

nr. 1.590.327 og dets tillegg nr. 96.617, foreslås det å benytte den vibrasjonsenergi som sendes ut fra borkronen og som forplanter seg i boreverktøyet langs borerørstrengen, idet det på overflaten, ved boreverktøyets øvre del mottatte signal behandles i spennings- og akselerasjons-sensorer etter registrering, for utledning av data som relaterer til egenskapene i den bergart som borekronen arbeider i. Disse data utnyttes også for styring av bore-parameterne i avhengighet av visse mekaniske egenskaper i

den bergart som det bores i.

Data av denne type vil ikke alene og direkte kunne gi informasjon med hensyn til forplantningshastigheten til bølgene i de formasjoner som boreverktøyet går gjennom.

I US-PS nr. 3.817.345 og 4.003.017 beskrives en innretning og en fremgangsmåte for bestemmelse av en bor-krones posisjon i en skrå brønnboring. Innretningen innbefatter midler for tilveiebringelse av elastiske bølger i formasjonen rundt og i nærheten av brønnbunnen, en borerør-sensor av akselerasjons- eller hastighetstypen og plassert ved den øvre enden av borerørstrengen, samt grunnsensorer, såsom geofoner, plassert på overflaten i egnede retninger.

I US-PS nr. 4.003.017 tilveiebringes de elastiske bølger ved at borkronen droppes mot bunnen av brønnboringen, eller ved at borkronen brått fjernes fra brønnboringens bunnflate.

I US-PS nr. 3.817.345 tilveiebringes de elastiske bølger ved at den øvre del av borestrengen droppes, for derved i borestrengen å generere en bølge som deretter forplanter seg i formasjonen rundt brønnboringen.

Emitteringstidspunktene for bølgene mottas i bore-rør-sensoren og registreres, mens de første ankommende direkte elastiske bølger, etter at de har gått gjennom formasjonene mellom brønnboringens bunn og overflaten, mottas i overflate-sensorene og registreres. Registreringen av disse ulike tidspunkter benyttes for beregning av bølgenes forplantningstid i formasjonen eller formasjonene og i borerørstrengen.

Med utgangspunkt fra et visst antall kjente parametre deduseres borekronens stilling ved hjelp av et ligningssett som er gitt i US-PS nr. 3.739.871.

I dette US-patentskrift er det også spesifisert

at registreringene av de første signaler benyttes for beregning av gjennomsnittshastigheten til de elastiske bølger som forplanter seg i de underjordiske formasjoner.

Ut fra en analyse av disse patentskrifter, kan

man si at den omtalte logging er en momentan sådann, fordi målingene utføres mens boringen av borehullet pågår.

US-PS nr. 3.739.871, som har sterk tilknytning til US-PS nr. 3.817.345 og 4.003.017, vedrører imidlertid en behandling av de registrerte signaler med nøyaktig bestemmelse av emiteringstidspunktet og forskjell i forplantningstid for de elastiske bølger, som forplantes langs to adskilte baner. På samme måte som ved konvensjonell brønnlogging er det nødvendig med en avlyttingstid mellom to akustiske emisjoner fordi det ellers ville være umulig å etablere et skille mellom de første direkte ankomne signaler og de andre ankomne signaler, som skyldes bølgerefleksjon fra reflektorene i grenseflatene til de geologiske formasjoner. I realiteten dreier det seg her om en ikke-kontinuerlig metode hvor to emiteringstidspunkter for elastiske bølger adskilles av en avlyttingstid som i det minste må være lik forplantningstiden i den ene bane som følges av bølgene mellom senderanordningen og overflate-sensorene.

Den metodikk som er beskrevet foran, er av puls-typen, fordi en puls sendes ut hver gang den øvre delen av borerøret eller borkronen faller, hvorved det fremkommer konvensjonelle bølger som registreres i form av elektriske signaler etter mottagelsen i borerør-sensoren og overflate-sensorene.

I US-PS 3.739.871, som vedrører behandling av signalene, sies det at de registreringene som foretas med overflate-sensorene kan adheres etter setting med hensyn til et opprinnelig tidspunkt, for vising av en og samme begivenhet mottatt i overflate-sensorene og for å bedre signal-støy-forholdet.

Blant de ulemper som hefter ved de anordninger

og fremgangsmåter som er beskrevet i de nevnte patentskrifter, skal her nevnes at det er nødvendig å avbryte bore-operasjonen fra tid til annen, for derved å kunne generere elastiske bølger, og spesielt skal nevnes at man bare tar hensyn til de første ankomne signaler og således ser bort fra det store antall refleksjoner fra de ulike reflektorer.

I virkeligheten prefereres bare en eneste bølge, nemlig kompresjonsbølgen eller P-bølgen, mens senere forskning klart peker på at også skjærbølgene eller S-bølgene er meget viktige for oppnåelse av bedre kunnskap om egenskapene i grunnen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte hvor boreverktøyet, eller mer nøyaktig borkronen, slik den er definert foran, benyttes som en akustisk bølgekilde og hvor de signaler som fremkommer ved abrasjon eller bryting av berget, utnyttes slik at det etter mottagelsen i egnet plasserte sensorer og behandling av de mottatte signaler, vil være mulig å oppnå data lik dem som oppnås med akustisk logging og seismiske målinger i brønnboringen.

For særlig å oppnå dette foreslås det ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte ved momentan brønnlogging i en brønnboring av den type hvor det foretas en signalregistrering av elastiske bølger tilveiebragt av den nedre del av et boreverktøy beregnet for bryting av bergmassen i brønnboringen, idet en første bølgeserie som forplanter seg i boreverktøyet mottas i i det minste en første sensor montert ved den øvre enden av boreverktøyet, for derved å tilveiebringe i det minste en første registrering beregnet som en borrør-registrering, mens en andre bølgeserie som forplanter seg fra den nedre del av boreverktøyet og til overflaten, gjennom lagene rundt brønnen, mottas i i det minste en andre sensor, for derved å tilveiebringe i det minste en andre registrering som en overflate-registrering, idet man i hver av de nevnte første og andre registreringer lokaliserer de signaldeler som svarer til en og samme stilling av verktøyets nedre del i brønnen,idet hver slik del således utgjør elementære registreringer. Ifølge oppfinnelsen skal de elementære registreringer grupperes i par, hvor hvert par består av en borerør-elementærregistrering og en grunn-elementærregistrering. Deretter interkorreleres elementærregistreringene i hvert par mellom hverandre på en slik måte at det for hvert par tilveiebringes et korrelatert signal som er representativt for den akustiske energi som genereres av den nedre del av boreverktøyet og for forskjellen i forplantningstid for de bølger som mottas i de sensorer hvorfra registreringsparet er tatt.

En fordel med oppfinnelsen er at det vil være mulig å foreta en realtid-estimering av de akustiske karakteristika til de passerte formasjoner ved hjelp av borerør- og overflate-registreringene, idet den visuelle sammenligning av de to registreringer har til hensikt å muliggjøre en første oversikt av egenskapene til de passerte formasjoner.

Helt åpenbart er det et viktig krav å kunne bestemme egenskapene til hver formasjon som passeres. De data som er nødvendige for dette formål gis av de korrelå-terte signaler som er representative for de valgte deler av elementær-registreringene.

I samsvar med et annet kjennetegntrekk går fremgangsmåten ut på, for hver betraktede posisjon av den nedre del av verktøyet i brønnen, å bestemme forplantningstiden til de bølger som forplanter seg mellom den nedre del av verktøyet og den sensor som er montert ved den øvre enden av boreverktøyet, og deretter skifte de korrelaterte signal, som svarer til den betraktede posisjon, en verdi lik den således fastslåtte forplantningstid.

Dette gjør det mulig å omstille de to registreringer i forhold til hverandre, for derved å få de samme registrerte begivenheter i fase og for å gjøre det mulig i forbindelse med hver begivenhet å oppnå en korrelasjons-topp som er relativ høy i forhold til korrelasjonsrestene.

I samsvar med et annet kjennetegnende trekk for-behandles borerør-registreringen derved at man eliminerer sekundær-begivenheter for derved i registreringen bare å bibeholde de interessante prinsipale begivenheter.

Parasitteffekten på tidsintervallmålinger av korrelasjonstopper som følge av entring av borerør-seksjoner under boringen, elimineres ved å bestemme bølgeforplant-ningstiden i borestrengen. Denne forplantningstid bestemmes ved hjelp av ulike metoder som er beskrevet nærmere i det etterfølgende og i kravene.

Ytterligere fordeler og egenskaper vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. Den etterfølgende beskrivelse er bare ment som et rent utførelseseksempel og setter ingen ramme for selve oppfinnelsen.

På tegningene viser

fig. 1 et rent skjematisk snitt gjennom underjordiske formasjoner, med angivelse av de midler som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et skjematisk og ekspandert bilde av en del av et registrert signal mottatt i en geofon som følge av en emittering av en elementærpuls fra borkronen,

fig. 3a og 3b viser for en gitt dybde simulerte bilder av deler av registrerte signaler mottatt hhv. i en sensor montert på boreverktøyet og på en geofon, mens fig.

3c viser resultatet av en korrelasjon av de i fig. 3a og 3b registrerte segmenter,

fig. 4a til 4c viser resultater som i fig. 3a til 3c, for samme gitte dybde, men etter entringen av en bore-rørseksjon i borerørstrengen i boreverktøyet,

fig. 5 viser rent skjematisk en seismisk brønn-profil oppnådd ifølge oppfinnelsen, og

fig. 6 viser resultatet av en korrelasjon av

de to interkorrelasjonsfunksjoner som er vist i fig. 3c og 4c.

I en underjordisk formasjon 1, som begrenses av overflaten 2, bores det en brønnboring 3 ved hjelp av et boretårn 4. I brønnboringen 3 er det vist et boreverktøy innbefattende en borerørstreng 5 og en borkrone 6. I den øvre del av borestrengen 5, over rotasjonsbordet eller med andre ord over overflaten 2, er det montert en borerør-sensor 7. Sensorer 8,9, såsom geofoner er plassert på overflaten 2 i egnede retninger, bestemt ut fra de resultater man ønsker å oppnå. For enkelthets skyld er geofonene 8 og 9 vist plassert på hver side av brønnboringen 3, men de kan eventuelt også være plassert på samme side. Sensoren

7 og geofonene 8,9 er ved hjelp av ledere 10 til 12 eller ved hjelp av telemeterutstyr tilknyttet en forsterker 13 som igjen er tilknyttet en registreringsenhet 14. Regisrerings-enheten kan eventuelt ha en fremvisningsskjerm eller lignende.

Borkronen 6, eksempelvis av den type som har kutte-ruller, er velkjent for borepersonell og skal derfor ikke beskrives i detalj. Borkronens 6 rotasjon-perkusjon mot bergmassen i bunnen av borehullet 3 vil generere elastiske bølger som forplanter seg kontinuerlig, eller i det minste mens borkronen 6 arbeider, langs to prinsippielle baner.

Den første bane dannes av borstrengen 5, og det signal som mottas i føleren 7, som kan være en akselerasjons-måler, en hastighetsmåler eller en hvilken som helst annen egnet transduser, registreres i registreringsenheten 14

etter forsterkningen. Med hensyn til en gitt posisjon av borkronen 6 i brønnboringen 3, dvs. på et bestemt dyp i brønnboringen 3, vil egenskapene til det signal som mottas i sensoren 7 ikke variere i særlig grad og kan derfor betraktes som en referanse for de vibrasjoner som emitteres av borkronen 6. For enkelthet skyld vil de ulike posisjoner av borkronen 6 i borehullet 3 her betegnes som nivåer. I fig. 1 vil således borkronen 6 i sin øvre posisjon befinne seg i nivået Z^ , mens Z^ representerer nivået for borkronen 6 i dens nedre posisjon, på et større dyp enn i den øvre posisjon.

På en registreringsenhet 14', som enten er en separat enhet eller er integrert med registreringsenheten 14, registreres borkronenivået som en funksjon av tiden, eksempelvis i minutter.

Den andre bane utgjøres av formasjonen eller formasjonene som passeres og som ligger mellom borkronen 6

og overflaten 2.

Mellom overflaten 2 og nivået Z^ antas det at formasjonen er homogen og nær isotropisk eller i hvert fall ikke inneholder en reflektor, mens det derimot forefinnes to reflektorer R^ og R_ i nivåene Z^ og Z^.

Den vibrasjonsenergi som sendes til geofonen 9

fra borkronen i nivået Z^, hvor borkronen i dette tilfelle betraktes som en seismisk kilde, kan følge eksempelvis i det minste tre ulike akustiske bølgebaner. Den første bane 15 er direkte og svarer til en første signalankomst i geofonen 9. Den andre bane 16 går til samme geofon 9 etter reflektering fra reflektoren og R.,. Den tredje bane 16a går til samme geofon 9 etter en enkelt refleksjon fra reflektoren R^. Registreringstidspunktet for de signaler som tilveiebringes av de elastiske bølger som forplanter seg langs de enkelte baner 15,16,16a vil være tidsforskjøvet i større eller mindre grad, avhengig av antall refleksjoner i banene. I fig. 2 er det vist en teoretisk kurve hvor man gjenfinner en utpreget første topp 17, registrert på tids-punktet T.J og svarende til den tid som en elastisk bølge bruker langs den direkte bane 15. Toppen 17 er derfor et første ankommende signal.

Det andre ankommende signal 18 skjer etter et andre tidspunkt T2 og svarer til en akustisk bølgebane etter en enkelt refleksjon av bølgen fra reflektoren R^, langs den akustiske bølgebane 16a.

Det signal som mottas i geofonen 8 fra borkronens

6 nivå Z^ kan også følge minst to ulike akustiske bølge-baner, eksempelvis den direkte bane 19 og den viste bane 20, som innbefatter refleksjoner fra reflektorene R^ og R,,.

Et tiltak ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i samtidig registrering, kontinuerlig eller ikke-kontinuerlig, av de signaler som mottas i hhv. sensoren 7

og i geofonene 8,9 mens boring av borehullet 3 pågår og borkronen går gjennom formasjonene.

Av disse råregistreringer, hvorav en foretas i sensoren 7 mens de andre foretas i geofonene 8 eller 9, vil alle meldinger være sammenblandet, hva enten de er karak-teristiske eller ikke, og de kan ikke dissosieres uten spesialbehandling. Denne spesialbehandling utgjør et annet orginalt trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I virkeligheten vil det ut fra den real-råregis-trering som strekker seg over en periode på flere timer, være umulig å utskille de først ankomne meldinger fra nivåene Z^, Z2...Zn, og dette gjelder i enda sterkere grad for de andre ankommende meldinger, som skyldes refleksjonene.

I fig. 3a er råregistreringen av amplituden til

en del av et signal 30 mottatt i sensoren 7, vist som en funksjon av tiden - målt i millisekunder på et nivå av 36 m for borkronen 6 - og en lengde Li for borerørstrengen. I registreringen 3 0 gjenfinner man mer eller mindre klart meldinger 31,32,33 og 34.

I fig. 3b er råregistreringen av amplituden til en del av et signal 35 mottatt i geofonene 8,9, vist som en funksjon av tiden - målt i millisekunder - og under samme forhold som i fig. 3a. Også her viser en visuell granskning meldinger 36 til 39. Disse synes å svare til meldingene 31 til 34, men det er ikke mulig å trekke noe skarpt skille mellom de innkommende meldinger som skyldes refleksjoner fra reflektorene.

Det neste trekk i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at man fra råregistreringene 30 og 35 velger registreringsdeler eller -vinduer som svarer til ett og samme dybdenivå for borkronen 6, i dette tilfelle 36 m, hvoretter de nevnte vinduer interkorreleres på en slik måte at meldingene kan dissosieres fra hverandre. Resultatet (fig. 3c) er en primær-interkorrelasjonsfunksjon 40 som viser fire prinsipale topper 41 til 44 hvis ampli-tuder er store i forhold til de for korrelasjonsrestene. Den første topp 41 svarer til en direkte meldingsankomst, mens toppene 4 2 til 44 svarer til ankomster for bølger som er reflektert fra reflektorene. I det gitte eksempel og under henvisning til fig. 5, vil man se at toppen 42, som er adskilt fra toppen 41 med 28 millisekunder, svarer til en bølge reflektert fra en reflektor på 6 0 m's dyp.

Toppen 43 har en avstand på 68 millisekunder fra toppen 41 og svarer til en refleksjon fra en reflektor på 120 m's dyp, mens toppen 44 har en avstand på 98 millisekunder fra toppen 41 og svarer til en refleksjon fra en reflektor på 180 m's dyp.

Lengden til vinduet i råregistreringen 3 0 kan være lik eller forskjellig fra lengden til vinduet i råregistreringen 35. Det er også mulig å benytte overlappende vinduer.

Valg av vinduer som skal interkorreleres skjer på følgende måte med hensyn til et og samme dybdenivå for borkronen.

Som følge av at signalregistreringene i sensoren

7 og i geofonene 8,9 har samme tidsutgangspunkt og samme verdigradering, som kan være i millisekunder, i sekunder eller andre tidsenheter, velges begynnelsen av vinduene til-feldig, eksempelvis 3 timer etter at registreringene er på-begynt. Registreringen av borkronens dybdenivå som funksjon av tiden benyttes for å bestemme borkronenivået i samsvar med denne tidsforsinkelse på 3 timer.

Når nivået Z og begynnelsen av vinduene er bestemt, velger man, innenfor vinduer med vesentlige lengder, for hvilke man kan anta at borkronenivået Z praktisk talt ikke varierer, mindre vinduer med lengder på noen få sekunder eller multiplum av ti-sekunder, eksempelvis 50 sek. Disse vinduer, som har korte lengder, benyttes for korrelasjonene. Resultatene, som vil være tilsvarende det som er vist i

fig. 3c, summeres så for derved å fremheve de karakteristi-ske meldinger 41 til 44 og for å få frem en sumkurve som svarer til en horisontal linje i fig. 5 for et nivå Z, hvor tiden i millisekunder er avsatt langs abscissen og dybden i meter er avsatt langs ordinaten.

Av det foregående går det frem at behandlingen

av de registrerte signaler i form av råregistreringer i registreringsenheten 14 derfor består i at man i råregistreringene identifiserer de segmenter av registreringene som svarer til et og samme borkronenivå, hvoretter man velger korrelasjonsdeler eller vinduer fra de nevnte registreringssegmenter, for således å få frem par av registreringer, som her benevnes som elementær-registreringer. Deretter interkorreleres elementær-registreringene, såsom 30 og 35 i fig. 3a,3b, og for hvert par tilveiebringes det en interkorrelasjonsfunksjon som i fig. 3c, hvilken funksjon vil være representativ for den akustiske energi som emitteres av borkronen 6 og for den forskjellen i forplantningstid som forefinnes mellom de elastiske bølger som mottas i hhv. sensoren 7 og geofonene 8,9.

Bølgenes forplantningstid i boreverktøyet er i

fig. 5 representert av den avtrappende linje 45, idet hvert inntrinn B,C,D....J svarer til tilføyelsen av en ny borerør-seksjon til borerørstrengen 5. Det negative inntrinn A

tar hensyn til det faktum at sensoren 7 ikke befinner seg i høyde med overflaten 2, men over denne, slik det går frem av fig. 1. Avstanden mellom ordinataksen, som angir dybden i meter, og linjen 4 5 representerer forplantningstiden for de bølger som tilveiebringes av borkronen 6 og forplanter seg gjennom borerørstrengen 5.

Avstanden T_. svarer til den første tilføyelse eller entring av en borerørseksjon i borestrengen og representerer forplantningstiden for de akustiske bølger i den tilføyede borerørseksjon.

Avstanden T O er lik avstanden T B pluss inntrinnet CjC^f som svarer til en andre tilføyelse av en borerørseksjon. Fordi lengden av hver borerørseksjon er konstant, eksempelvis 18 m, vil man vanligvis observere at inntrinnet C er lik inntrinnet B, korrigert for eventuelle feil som introduseres ved sammenskjøtingen av borerørseksjonene. Som følge herav vil tiden Tc for de akustiske bølger i borestrengen være lik tiden T_ + C.C0.

På lignende måte vil tiden ved inntrinnet D være

TD = Tc + D^D2 osv. for de etterfølgende inntrinn.

Fordi summene av de primære interkorrelasjonsfunksjoner for hvert dybdenivå for borkronen kan ha forskjellige tidsutspring, vil det være nødvendig å innstille eller sette dem i forhold til et felles utgangstidspunkt. I samsvar med oppfinnelsen innstilles summene av de primære inter-korrelas jonsf unks joner i forhold til et teoretisk tidsøye-blikk 0, som ville vært tilstede dersom sensoren 7 var plassert på borkronen 6.

Ifølge fremgangsmåten legges det derfor til den forplantningstidsforskjell i summen av primære interkorrelasjonsfunksjoner som svarer til hvert nivå, en tid som er lik bølgenes forplantningstid i borestrengen for det respektive nivå.

Under henvisning til fig. 5, vil det gå frem at det signal som er korrelatert med hensyn til nivået 80 m må forskyves TQ = 9 ms, menes et signal som er korrelatert til nivået 180 m må forskyves TT = 25 ms.

For innstilling av summene til de primære inter-korrelas jonsfunks joner er det vesentlig bare å bestemme forplantningstiden inne i borestrengen for hvert aktuelt nivå.

For bestemmelse av forplantningstidene i borestrengen kan det benyttes et antall ulike metoder.

En av disse baserer seg på den antagelse at borestrengen er homogen, uavhengig av dens lengde. Under slike forhold bestemmes en bølges forplantningshastighet i et borestrengelement utenfor brønnboringen. Borestrengens hastighet og lengde bestemmes for et gitt nivå av borkronen 6 i borehullet, og bølgenes forplantningstid fra borkronen til sensoren 7 beregnes.

En annen metode består i at det i borestrengen ved hver tilføyelse av en borerørseksjon tilveiebringes et støtslag, fra overflaten 2 eller i høyde med sensoren 7,

og at man i sensoren 7 eller ved hjelp av en annen sensor måler støtbølgens forplantningstid langs en utgående og en returnerende bane, dvs. etter refleksjon fra borkronen 6. Herfra kan man så dedusere en enkelttripp-forplantningstid.

Den første metode vil bare være tilnærmet, fordi den ikke tar hensyn til endringer som kan forekomme i borestrengens struktur og som særlig skyldes diametervariasjoner i koblingselementene mellom de ulike borrørseksjoner.

Den andre metode, som har den fordel at den ut-føres in situ, krever en ekstra arbeidsoperasjon, fordi det vil være nødvendig å tilveiebringe det nevnte støtslag hver gang en borrørseksjon tilføyes.

Med foreliggende oppfinnelse foreslås det en original løsning på dette problem med måling in situ av en bølges forplantningstid i borstrengen mens boring av brønnboringen pågår.

I samsvar med et annet kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen foretas det en måling av tidene T_ til TT

(fig. 5) ved hjelp av en spesiell behandling av de primære interkorrelasjonsfunksjoner eller deres summer.

Nedenfor skal det gis eksempel på en måling av forplantningstidene i forbindelse med inntrinnet B, idet det her spesielt skal fremheves at samme prosedyre kan benyttes for de andre inntrinnene C til J.

Når borkronen når dybdenivået 36 m, tilføyes en

ny borerørseksjon. Lengden av borestrengen som var Li før tilføyelsen av rørseksjonen, økes med verdien AL, som vil være lik lengden av den tilføyede nye rørseksjon, nemlig 18 m, og borestrenglengden blir nå derfor Li + AL. Imidlertid vil borkronen 6 fremdeles befinne seg i nivået 36 m,

og når borkronen begynner å virke igjen, vil den generere en serie av tilfeldige pulser som vil gi elastiske bølger som mottas i føleren 7 og geofonene 8,9.

Råregistrerings-segmentene 50 og 51 i sensoren 7

og geofonene 8,9 er i fig. 4a og 4b vist for dybdenivået 36 m, men etter tilføyelse av en 18 m lang borerørseksjon, dvs.

for lengden Li + AL for borestrengen 5. Fig. 4c viser den primære interkorrelasjonsfunksjon 52 som er produktet av korrelasjonen av signalregistreringene 50 og 51.

I råregistreringen i sensoren 7 er det således mulig for nivået 36 m å bestemme de registreringssegmenter 30 og 50 som tilsvarer de respektive lengder Li og Li + AL. På lignende måte vil det i råregistreringen i geofonene 8,9, være mulig for samme nivå, dvs. nivået 36 m, å bestemme de registreringssegmenter som svarer til lengdene Li og Li +

AL. I sistnevnte tilfelle vil imidlertid den akustiske bølgebane fra borkronen 6 til geofonene 8,9 praktisk talt ikke ha endret seg.

Et trekk i samsvar med fremgangsmåten består i å interkorrelere segmentet 30 av råregistreringen i sensoren 7 for lengden Li med segmentet 35 av råregistreringen i geofonene 8,9 for samme lengde Li og i å interkorrelere råregistrerings-segmentet 5 0 i sensoren 7 for lengden Li + AL med segmentet 51 av råregistreringen i geofonene 8,9 for samme lengde Li + AL. Derved oppnås to primære inter-korrelas jonsf unks joner 4 0 og 52 svarende til de respektive punkter B 1 og B2 (fig. 5).

Neste trekk består i å interkorrelere disse to primære interkorrelasjonsfunksjoner, hvorved det fremkommer en sekundær interkorrelasjonsfunksjon 53 som særpreges av en forskjell i tid AT som tilsvarer forplantningstiden B^B2 for bølgene i den tilføyede borerørseksjon. Denne sekundære interkorrelasjonsfunksjon 53 er vist i fig. 6 og den målte verdi AT er i størrelsesordenen 3 ms.

I suksessive trinn bestemmes tidene C^C,, til for innstilling relativt det teoretiske tidspunkt 0.

I beskrivelsen er det omtalt geofoner 8,9, uten forskjell, på å skille mellom dem, fordi hver geofon mottar samtlige elastiske bølger som fremkommer som et resultat av den vibrasjonsenergi som emitteres av borkronen, med eventuelle dempinger. Geofonene 8,9 kan forefinnes i et større antall og være plassert på overflaten 2 i et bestemt geometrisk mønster som vil gjøre det mulig i tillegg å kunne bestemme borkronens 6 koordinater mens boringen av borehullet pågår.

Den seismiske borehullprofil som oppnås ifølge oppfinnelsen, er simulert i fig. 5, hvor den kontinuerlige linje 60 som skrår nedover fra venstre mot høyre svarer til de først ankommende bølger (direkte ankomst) i geofonene 8,9, mens de kontinuerlige linjer 61,62,63, som skrår nedover fra høyre mot venstre, svarer til de engangs-reflek-terte ankomster.

Man vil se at treffpunktene mellom linjene 61

til 63 og linjen 60 nøyaktig fastlegger stillingene til de underjordiske reflektorer. Således bestemmer treffpunktet 64 en reflektor 64 på nivået 60 m, mens treffpunktene 65 og 66 bestemmer reflektorer 65 og 66 på de respektive nivåer 120 m og 180 m.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig

å oppnå skarpere og mer nøyaktige seismikk-profiler enn med de tidligere kjente brønnloggemetoder, særlig innenfor

de litologiske lag som befinner seg nær overflaten og hvor støynivået er meget høyt. Ved bruk av de konvensjonelle metoder vil man bare kunne få utnyttbare resultater over 120 ms, dvs. først etter at boredybden har overskredet noen hundre meter.

Fordelen med foreliggende oppfinnelse ligger således ikke bare i en styringsmulighet for boreoperasjoner som følge av bedre realtid-bestemmelse av grensesjikt eller reflektorer som følger etter hverandre i grunnen, men også

i at man får opplysninger om de fysikalske egenskapene til de litologiske lag som brønnboringen går igjennom.

Foreliggende oppfinnelse kan også utnyttes for bestemmelse av transittider mellom to relativt nære dybdenivåer, i størrelsesorden noen få desimeter.

For å oppnå dette benyttes de summer av de primære interkorrelasjonsfunksjoner som svarer til disse to dybdenivåer, idet bare de deler som relaterer til de første ankommende meldinger interkorreleres. Abscissen til den maksimalverdi for den tertiære interkorrelasjonsfunksjon som oppnås på denne måten, vil være representativ for transittiden til den akustiske bølge i den del av terrenget som befinner seg mellom nivåene. Det skal her spesielt fremheves at disse data oppnås i realtid, i motsetning til hva man oppnår med de kjente metoder.

Det tør gå frem at noen geofoner 8 og 9 kan befinne seg på overflaten 2, mens andre kan være plassert i en annen brønnboring, i en avstand fra brønnboringen 3.

Dette vil gjøre det mulig å bestemme bølgenes forplantningstid mellom de to brønnboringer, slik at det blir lettere å identifisere geologiske formasjoner mellom brønnboringene.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til

de viste og beskrevne utførelseseksempler, men ment også

å dekke mange alternative utførelsesformer som vil være nærliggende for fagmannen etter at han har fått kjennskap til foreliggende oppfinnelse, uten at man derved går utenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved momentan logging i en brønn-boring, av den type som innbefatter signalregistrering av elastiske bølger som tilveiebringes av den nedre del i et boreverktøy for istykkerbryting av berggrunnen i brønn-boringen, idet en første serie av bølger som forplanter seg gjennom boreverktøyet mottas i i det minste en første sensor montert ved den øvre enden av boreverktøyet, for derved å tilveiebringe i det minste en første registrering som benevnes som en borerør-registrering, mens en andre serie av bølger som forplanter seg fra den nedre del av boreverk-tøyet og til overflaten og gjennom de underjordiske lag som omgir brønnboringen, mottas i i det minste en andre sensor, for derved å tilveiebringe i det minste en andre registrering som benevnes som grunn-, registrering og den innbefatter videre lokalisering av hver av de nevnte første og andre registreringer av de deler av signalene som svarer til en og samme stilling av verktøyets nedre del i brønnen, idet hver av disse deler således danner elementærregistreringer, karakterisert ved at disse elementærregistreringer grupperes i par, hvor hvert par innbefatter en borerør-elementærregistrering og en grunn-elementær-registrering, og at elementærregistreringene i hvert par interkorreleres mellom hverandre på en slik måte at det for hvert par tilveiebringes et korrelatert signal som er representativt for den akustiske energi som genereres av den nedre del av boreverktøyet og forskjellen i forplantningstid for bølgene mottatt i de sensorer hvorfra registreringsparet er tatt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at elementærregistreringene i hvert par korrelateres i segmenter, idet de ulike interkorrelasjonsfunksjoner som oppnås deretter summeres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den videre innbefatter en bestemmelse av forplantningstiden til de bølger som forplanter seg mellom den nedre del av verktøyet og den sensor som er montert ved boreverktøyets øvre ende, for hver av de betraktede posisjoner for en nedre del av verktøyet i brønn-boringen, hvoretter det korrelaterte signal som svarer til den betraktede posisjon skiftes med en kvantitet som er lik den således bestemte forplantningstid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første borerør-registrering underkastes en forbehandling som innbefatter en elimin-ering av sekundær-:begivenheter, for derved i registreringen bare å bibeholde de prinsipale, interessante begivenheter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at forplantningstiden bestemmes ut fra en måling av forplantningshastigheten til en vibrasjon i boreverktøyet når dette er stasjonært.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at forplantningstiden bestemmes ut fra råregistreringene i borerør-sensoren før og etter til-føyelsen av et borestrengelement, idet råregistreringene er slik at de i hovedsaken svarer til samme dybde for boreverktøyet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at forplantningstiden bestemmes ut fra bølger som tilveiebringes ved et støtslag i boreverktøyet.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at et antall grunn-registreringer tilveiebringes i et antall sensorer anordnet på overflaten i samsvar med i det minste ett på forhånd bestemt geometrisk mønster.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at summene til de nevnte interkorrelasjonsfunksjoner som svarer til to bestemte dybdenivåer iriterkorrelateres, idet abscissen til den maksimalverdi for interkorrelasjonsfunksjonen som således oppnås, vil være representativ for transittiden til den akustiske bølge i den del av terrenget som befinner seg mellom de nevnte nivåer.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at de deler av summene til interkorrela-sjonsfunksjonene som relaterer til de første ankomster av den akustiske bølge, velges for utførelse av interkorrelasjonen.