NO172414B - Fremgangsmaate ved tolkning av impedansfordeling i en jordformasjon ved hjelp av en bevegelig logg med endeemitterende stroemelektroder som aktiveres fortloepende, og en rekke potensialelektroder - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår elektrisk brønnlogging og apparatur for utførelse av slik brønnlogging, og den gjelder særlig en fremgangsmåte for syntetisering av den sanne respons for en kombinasjon av forskjellige borehullsentrerte elektriske logger ved varierende borehullforhold, for øvrig slik som nærmere angitt i innledningen av det etterfølgende patentkrav 1. Frembringelse av den sanne respons ved hjelp av syntese og bruk av datamaskin vil også kunne kalles simulering, og i det følgende vil uttrykkene syntetisering og simulering delvis benyttes om hverandre. Hensikten med fremgangsmåten er å komme frem til en forbedret tolkning av resistiviteten i en grunnformasjon i og omkring et borehull, ved prosessering av spennings- og strømdata systematisk opptatt i et loggeforløp. Fremgangsmåten kan også anvendes når loggeforløpets data er fremkommet ved måling med en kontinuerlig forflyttet flerelektroders sensor- eller elektrodegruppe anordnet som et såkalt array og som benytter et par sekvensielt aktiverte endeemitterende strømelektroder og flere potensialelektroder fordelt med jevn innbyrdes avstand.

Denne teknologi inngår i seismikk eller seismiske undersøkelser, typisk for slike er at man har flere energi-kilder og et større antall mottakersteder for å motta reflekterte ekkoer av hver av energikildenes utsendte energi. Den logg eller gruppering av elektrodesammenstillinger som oppfinnelsens fremgangsmåte bygger på har en rekke elektriske strømkilder hvor hver elektrode kan tjene som en strømelekt-rode enten direkte eller som resultat av resiprositet, og en rekke målesteder eller punkter for å måle responsen overfor en injisert strøm, idet hver elektrode også kan tjene som en opptakselektrode. I en logg med M elektroder eller elektrodesammenstillinger vil det følgelig foreligge M responser, og når hver elektrode tjener som en strømelektrode vil det videre foreligge M<2> responsmåleopptak. For hver posisjon av loggen i et borehull, når samtlige elektroder tjener som strømelektroder, vil det altså opptas inntil M<2> måleresultater. Prosesseringen av disse skjer ved at de målte responser opptas kontinuerlig på et lagringsmedium såsom et magnetbånd, sammen med annen informasjon såsom vedrørende tidspunktet. Prosesseringen innebærer videre at man gjennomgår lagrings-mediet etter opptaket og grupperer de datasekvenser som representerer målte responser og som tilsvarer hver enkelt posisjon av loggen i borehullet. Resultatene fra hver loggedybde samles deretter i matriseform slik at for eksempel samtlige responser fra den første strømelektrode kommer til å danne matrisens første spalte, responsene fra den andre strømelektrode samles i matrisens andre spalte etc. En slik matrise går i engelsk terminologi under benevnelsen "matrix gather", her vil benevnelsen "overordnet matrise" eller "gruppematrise" benyttes. I prinsippet er den overordnede matrise en impedansmatrise, siden dens enkelte ledd angir elektriske impedansverdier (spenning/strøm).

Oppfinnelsens fremgangsmåte bygger på håndtering av ikke bare én slik overordnet matrise, men et stort antall, nemlig M for hver måleposisjon av loggen i borehullet. Med måleposisjon eller loggeposisjon menes her dybden av loggen nede i borehullet og ikke en posisjon i selve loggen.

I ett aspekt ved oppfinnelsen omfatter prosesseringen av de feltinnsamlede data anvendelse av en resiprok impedansmatrise hvis ledd indekseres i relasjon til forhånds-bestemte, overlappende dybdeavsøkingstrinn eller dybdeinkrementer, for derved å tilveiebringe et større antall simulerte eller syntetiserte responser som kan tilordnes et stort antall datamaskinsimulerte logger eller elektrodegrupper. Ut fra de simulerte responser kan man lett utføre sammenlikning med responsene for tilsvarende elektrodegrupper i borehull med kjente parametre og formasjonsforhold. Som en konsekvens av dette kan sann resistivitet Rt for formasjonen såvel som resistiviteten Rx0 for den invaderte sone bestemmes. I samsvar med nok et aspekt ved oppfinnelsen vil slike sammenlikninger omfatte beregning av den resiproke impedansmatrise for å simulere siderettede og vertikale endringer i formasjonens resistivitet, tilsvarende det som kan tilveiebringes av en rekke av dagens logger av fokusert array-type, for hvilke det allerede er etablert tilgjengelige databaser for sammenlikning.

En rekke parallelle søknader som angår forskjellige deler av den totale fremgangsmåte ved anvendelse av slike logger er innlevert, her skal kun vises til den parallelle norske søknad 863088.

Fra kjennskapet til potensial- eller spenningsfor-delingen i en grunnformasjon som penetreres av et borehull, hvorved potensialfordelingen oppstår som følge av en påtrykt strøm i formasjonen, kan dennes hydrokarbonmetning bestemmes. Klippematriser leder vanligvis strøm særdeles dårlig, men dersom formasjonen er porøs og inneholder fluid kan strøm drives gjennom formasjonen og potensialfordelingen langs borehullet måles. Formasjonens impedans er et direkte mål for dens evne til å lede strøm, og impedansen måles i ohm. En formasjons resistivitet angir dens spesifikke strømgjennom-gang og har dimensjonen ohm m<2>/m, det vil si ohm*meter. Det betyr at resistiviteten av en formasjon er motstanden (eller impedansen) av en kubus med lxl meter tverrsnitt og 1 meters lengde av den aktuelle formasjon, målt ved påtrykk av strøm fra den ene endeflate til den motsatte i kubusen. Resistivitetsverdiene vil ligge innenfor området 0,2 til 1000 ohm-meter i de fleste kjente permeable grunnformas joner. Siden den grunnformas jon som skal logges penetreres av et borehull som inneholder et fluid hvis resistivitet er forskjellig fra den omsluttende formasjons, vil den målte tilsynelatende resistivitet Ra avvike fra formasjonens sanne resistivitet Rt. Det betyr at nærværet av borehullet fylt med et fluid med resistiviteten R,,, forskjellig fra formasjonens, og at borefluidfiltrat trenger noe inn i formasjonen og fortrenger formasjonsvann og hydrokarboner, gir en endelig resistivitet Rxo for invaderings- eller inntrengningssonen, forskjellig fra formasjonens sanne resistivitet. Videre kan selve måleelektrodene forstyrre målingene av de nærliggende formasjoner, og alle disse faktorer kan påvirke det endelige måleresultat.

Visse elektriske loggemetoder unngår slike målefor-styrrelser ved å bygge på nyere brønnmåleteknikk. Det skal påpekes at konvensjonell motstandslogging (ikkefokusert logg) med konvensjonelle elektriske overvåkingsinstrumenter oftest bare gir gode sanne resistivitetsestimater for tykke homogene formasioner med porøsitet større enn 15%. Ved tynnere formasjoner vil slike metoder kun gi pålitelige resultater dersom filtratinntrengningen er meget god, hvis den sanne resistivitet er fra lav til middels og hvis resistiviteten av den invaderte sone er lik eller mindre enn den sanne resistivitet som skal måles.

I tillegg er det utviklet mer avanserte loggemetoder som har lykkes å forbedre fokuseringsegenskapene for selve det elektriske måleverktøy, slik at de måleforstyrrel-ser som er nevnt ovenfor kan unngås. For eksempel er det i løpet av de siste 25 år utviklet forskjellige typer mot-standslogger som benytter fokuserende strømmer for å få kontroll over de strømveier som målestrømmen følger: Slike logger omfatter de fokuseringslogger som inkluderer den sfærisk fokuserte logg. Loggene benytter strømmer som tilføres spesialelektroder og målingene er mindre påvirket av brønnforholdene og tilstedeværelsen av nærliggende formasjoner.

Til en viss grad har imidlertid ingen av disse loggtyper vært fleksible nok under de ulike borehullforhold som kan forekomme innenfor dagens oljeproduksjonsfelter på land eller til havs. For eksempel vil konvensjonelle over-våkingslogger være for lite selektive for å gi entydige resultater når brukeren skal bestemme den fokuserende respons fra den elektriske logg uavhengig av dennes elektrodearrange-ment. På den annen side er fokuserte elektriske logger for snevre for å gi de nødvendige uavhengige resultater. Det vil si at kun utilstrekkelige målinger tilveiebringes for fokuseringskarakteristika ut over det disse logger opprinne-lig er tiltenkt. I tillegg må kalibreringsfaktorene for de dypest, henholdsvis grunnest beliggende fokuserte loggelektroder velges slik at responsene tilsvarer den sanne formasjonsresistivitet for formasjoner som ikke har fluidinn-trengning, men med et resistivitetsforhold for formasjonen/boreslammet i området 10/1 til 100/1 når normalisert til et 200 mm borehull. For å oppnå mulighet til å undersøke ulike fokuseringsresponser uavhengig av elektrodenes fordeling, måtte derfor en fullstendig ny og forskjellig loggemetode utvikles.

Et slikt forslag er fremmet i US PS 3 076 138 med tittelen "Electrical Logging" og i dette patentskrift benyttes en flerelektroders sensorrekke for å tilveiebringe potensial- og strømmåleresultater som kan oppstilles i matriseformat ved hjelp av datamaskin og som funksjon av brønnboringens dybde.

I dette patentskrift formateres matrisen i grupper på 2 x 3 med seks undermatriser hvorav én er en kvadratisk matrise hvis ledd overraskende nok er funnet å være uavhengig av de eventuelt senere synteseoppstilte logger eller elektrodegrupperinger. Rekkene i denne kvadratiske undermatrise er gitt av rådata fra feltverdiene, det vil si de rådata som fastlegger potensialet ved den felles dybdeposisjon, og matrisens spalteledd gis av potensialresponsen for en rekke potensialelektroder (som inkluderer den strømemit-terende elektrode) som en funksjon av den felles posisjon av strømelektroden.

Man vil anta at dette forslag er det første som anerkjenner at elektrodeloggedata (det vil si strøm, motstand og spenning) lar seg kombinere i et slikt matriseformat.

For feltanvendelse aktiveres en endemontert strømelektrode kontinuerlig etter hvert som loggen heves eller senkes i borehullet. Absolutte spenningsmålinger for hver av rekkene av opptakselektroder lenger oppe i borehullet (og som omfatter den strømemitterende elektrode) måles og registreres i forhold til en referanseelektrode for spenning utenfor brønnen. En strømelektrode for returstrøm er også anordnet på loggens snorsystem i en passende avstand fra de øvrige elektroder, og strømmen fra den emitterende elektrode måles og registreres likeledes. Ved å dividere de målte absoluttspenninger med de tilsvarende målte strømmer ifølge Ohm's lov i matriseformat, oppnås en motstandsmatrise R mellom vilkårlige syntetiserte spennings- og strømverdier. (I det følgende vil matrisestørrelser få understrekning.) Prinsipielt vil en slik motstandsmatrise særlig være egnet for å simulere eller syntetisere responsene for konvensjonelle elektriske logger ved å manipulere matriseleddene. Slik matriseutvikling innbefatter dannelsen av en undermatrise, forklart i nærmere detalj nedenfor, og dette er svært viktig når det oppsatte skjema i samsvar med dette forslag skal følges, siden det da gis mulighet for entydig bestemmelse av de syntetiserte strømmer ut fra de tilsvarende spenninger eller omvendt.

Det er også av viktighet ved den praktiske anvendelse av dette forslag at det anerkjennes at det vanligvis vil være nødvendig å løse ligningssystemer som innbefatter denne undermatrise eller det som tilsvarer dette: å nøyaktig beregne undermatrisens inverse matrise for å simulere responser for moderne fokuserte logger. Det betyr at invertering av en slik undermatrise vanligvis vil være nødvendig ved syntetiseringen for moderne fokuserte logger og spesielt for syntese: av nye og hittil ukjente elek-trodekombinasjoner som krever vilkårlige spennings-strøm-forhold. Det innebærer at det ovennevnte forslag kun er anvendbart i de situasjoner hvor det er mulig å beregne den inverse undermatrise med tilstrekkelig nøyaktighet. Erfaringen har imidlertid vist at det ikke er mulig i mange feltanvendelser. Problemet grunner seg i de numeriske begrensninger som foreligger ut fra måleprosessen og som til slutt fører til en endelig, begrenset nøyaktighet i spennings- eller potensialmålingene, og dette problem er regelmessig kjent ved slike feltforhold hvor resistivitetsforholdet formasjon/boreslam er større enn 100 : 1 (det vil si i tilfeller hvor det benyttes salte borefiuider, hvor den formasjon som ikke er invadert av fluid har lav porøsitet, og hvor det finnes moderat til høy hydrokarbonmetning). Man vil anta at problemet med å frembringe nøyaktige resultater ut fra det ovennevnte forslag beror på det faktum at potensialet har tendens til svært langsom forandring fra elektrode til elektrode når formasjonen utviser så store resistivitets-forskjeller. Det har således ifølge dette forslag ikke vært mulig å oppnå den påkrevde nøyaktighet for tilstrekkelig analyse av den gradvise variasjon som slike borehull av-dekker. Som en konsekvens av dette strander fremgangsmåten ifølge forslaget på behovet for fortløpende manipulering av matrisens potensialverdier med flytetallberegninger og forutsatt potensialforskjeller mellom nærliggende elektroder.

Senere har et annet forslag blitt lansert ved US PS 4 087 741, med tittel "Downhole Geoelectric Remote Sensing Method", hvor en flerelektroders sensorgruppe beskrives for deteksjon av laterale resistivitetsanomalier i en viss avstand fra selve borehullet. Slike anomalier skyldes gjerne saltstokker. Det beskrevne system benytter et overlagrings-prinsipp for å komme frem til en syntetisering av fire forskjellige elektrodelogger med lang utstrekning (extremely ultra long spaced electric logging tools - ULSEL), og systemet er angitt av R.J. RUNGE ET AL i artikkelen "Ultra-long Spaced Electric Log (ULSEL)" i THE LOG ANALYST, Vol. 10, nr. 5, september-oktober 1969.

Nærmere bestemt er i dette forslag omtalt en sentralt montert gruppe strømelektoder langs en målesnor med særdeles lang utstrekning (en strømelektrode med potensial-registrerende elektroder anordnet symmetrisk over og under selve strømelektroden). Strømelektroden aktiveres kontinuerlig ved en lav frekvens etterhvert som målesnoren senkes ned i borehullet. Potensialforskjeller mellom nærliggende sensorelektroder over og under strømelektroden måles og registreres. Loggens hovedformål er syntetisering av ulike langtrekkende fireelektroders logger for detektering av laterale ^anomalier. Siden de spenningsfølsomme elektroder ikke er jevnt fordelt og siden størrelsene knyttet til drivpunktets motstand (impedansen eller motstanden ved de strømemitterende elektroders drivpunkt) ikke måles, fører forslaget ikke til den type matriseformatering som foreslås av det først nevnte patentskrift eller som nå menes å være tilveiebrakt av foreliggende oppfinnelse.

I en parallell søknad med prioritet fra 31.7.1985 og som også angår logging ved hjelp av endeemitterende strømelektroder, er beskrevet i detalj hvordan man kan bruke den forbedrede impedansmatrise som kan oppsettes ut fra de data de sekvensielt aktiverte endeemitterende strøm-elektroder gir i forbindelse med et antall potensialelektroder i en bevegelig sensorrekke. Anvendelsesmetoden for denne matrise omfatter først bestemmelse av syntetiserte resistivitetsverdier ut fra syntetiserte spenninger utledet fra de først opptatte spennings- og strømdata. Siden de syntetiserte spennings- eller potensialverdier delvis er basert på potensialdifferanser mellom nærliggende elektrode-par, blir disse verdier overraskende nøyaktige under alle borebrønnforhold, inkludert de hvor resistivitetsforholdet i formasjonen er over 100:1.

Imidlertid er det et ytterligere behov for nøyaktig relatering av forskjellene i grupperespons utover genererin-gen av en rekke syntetiserte resistivitetsverdier for systematisk å ta hensyn til variasjonene i respons for slike elektrodegrupper som en funksjon av for eksempel boreslammets filtratinntrengning og avvikende resistivitetsforhold i og omkring det borehull som penetrerer den formasjon som er under undersøkelse.

Med dette som bakgrunn er det ifølge oppfinnelsen skaffet til veie en fremgangsmåte for syntetisering av den sanne respons for en kombinasjon av forskjellige borehullsentrerte elektriske logger ved varierende borehullforhold, slik som omtalt innledningsvis og altså nærmere angitt i innledningen i det etterfølgende patentkrav 1.

Oppfinnelsens fremgangsmåte er særlig kjennetegnet ved: 1) kalibrering av en gruppe på i alt M borehullsentrerte elektrodesammenstillinger anordnet med samme innbyrdes elektrodeavstand a for å tilveiebringe sett av kalibreringsfaktorer som er normalisert i forhold til kjente spenningsmønstre og tilordnede strømresponser i en målesone med kjent resistivitet, idet elektrodesammenstillingene gis en internt bestemt indeks og slik at hvert sett kalibreringsfaktorer entydig tilordnes og kan adresseres som funksjon av hvert definert borehullforhold, innbefattet komplekse formasjonsforhold, såvel som spesielle elektrodegrupper av fokusert array-type fremkommet ved simulering med datamaskin, 2) anbringelse av en borehullsentrert logg for feltmåling i borehullet, idet loggen består av M elektrodesammenstillinger hvorav de for grunn og dyp måling i endene av de enkelte elektrodegrupper omfatter både enkeltelektroder for potensialmåling såvel som for strømmåling, mens elektrodesammenstillinger i de enkelte elektrodegruppers midtre område bare omfatter en enkeltelektrode for potensialmåling, og idet den absolutte dybde for i det minste én av elektrodesammenstillingene til enhver tid er kjent i forhold til et bestemt referansen!vå for dybde målt i forhold til jordoverflaten, 3) kontinuerlig forflytting av elektrodegruppen i borehullets lengderetning og i rask, trinnvis rekkefølge injisering av strøm fra først en og deretter de øvrige av enkeltelektrodene for strømmåling innenfor elektrodesammenstillingene i de enkelte elektrodegruppers ender, for dyp hhv. grunn måling, idet strømmen er kjent og blir ført ut gjennom borevæsken med resistivitet R,,, den invaderte boreslamsone med resistivitet Rxo og videre ut i formasjonen med basisresistivitet Rt, 4) hurtig måling av det absolutte potensial ved hver elektrode for potensialmåling såvel som potensialfor-sk jellmåling mellom to og to nærliggende potensialmålende elektroder under strøminjisering fra hver av strømelektro-dene, hvorved potensialmålingene kan tilordnes en indeks som relateres til felles loggepunkter innenfor en sammenstilling hvis enkelte loggepunkter ligger jevnt fordelt og har innbyrdes avstand a langs borehullet, idet a også er avstanden mellom hver enkelt elektrodesammenstilling, 5) beregning av impedansverdiene fra de målte absolutte og differensielle potensialverdier og de tilhørende injiserte strømmer, idet hver impedansverdi tilordnes den internt bestemte indeks for hver av de strøm- og potensialelektroder som utfører målingene, 6) omindeksering av impedansverdiene til impedansledd i en overordnet matrisestruktur i form av en rekke overlappende gruppematriser, idet hver gruppematrise tilordnes et gitt segment av formasjonen og som i vertikal utstrekning tilsvarer M loggepunkter og omfatter MxM impedansledd, hvor M er det største indekstall for den midtre elektrodesammenstilling i den respektive elektrodegruppe, og forutsatt at forholdet mellom antallet av gruppematrisens differensielle og absolutte impedansledd er ca. (M-l):l, 7) invertering av hver overordnet gruppematrise slik at det dannes en tilsvarende resiprok gruppematrise, 8) tilveiebringelse av datamaskinfokuserte responsparametre ut fra tilsvarende spenningsmønstre som de ifølge

trinn 1), og

9) sekvensiell søking av sett kalibreringsfaktorer ifølge trinn 1) for å finne det sett faktorer som gir resistivitetsverdier som tilsynelatende er lik en og samme i konstante verdi når settet kalibreringsfaktorer multipliseres med de tilordnede impedansverdier ifølge trinn 5), hvorved forholdene i borehullet kan fastlegges også når kvotienten mellom sann resistivitet og boreslamresistivitet er stor og uavhengig av det faktum at det er syntetisk frembragte sett potensialmønstre som har blitt benyttet som startparametre for de deretter utledede datamaskinfokuserte responsparametre.

Inverteringen av gruppematrisene i henhold til punkt 7) ovenfor er i samsvar med konvensjonell måte å invertere matriser på.

Den sekvensielle søking av sett av kalibreringsfaktorer i henhold til punkt 9) ovenfor foregår altså helt til produktet av et bestemt sett kalibreringsfaktorer og responsparametrene ifølge punkt 8) ovenfor tilnærmet blir en konstant for samtlige simulerte elektrodegrupper.

Beskrivelsen som nå følger søker å gi en bedre forståelse av oppfinnelsen, og beskrivelsen støtter seg til de tilhørende 28 tegninger, hvor fig. 1 viser et utsnitt fra siden av en grunnformasjon som er gjennomboret av et borehull som en elektrisk logg er senket ned i, anordnet som en elektrodegruppe, og figuren illustrerer en måte å frembringe estimater for impedansfordelingen i formasjonen rundt borehullet, idet estimatene i dette tilfelle frembringes ved hjelp av en logg som beveges kontinuerlig i borehullets lengderetning mens strøm- og potensialmålinger utføres ved en rekke loggepunkter som hvert gis en indeks i samsvar med loggepunktets dybde eller posisjon i borehullet, og hvor dybden relateres til den like avstand mellom hver elektrode eller elektrodegruppe i loggen, fig. 2 viser en detalj av den nederste og avsluttende elektrodesammenstilling eller -gruppe i loggen vist på fig. 1, og hvor det fremgår enkelte detaljer vedrørende strøm- og potensialelektrodene i en slik elektrodesammenstilling, fig. 3 viser et tverrsnitt tatt ved 3-3 på fig. 1 og hvor det illustreres hvordan de opptatte måleresultater fra elektrodesanunenstillingen eller arrayet kan benyttes for å gi et mål for resistivitetsforløpet for formasjonen som funksjon av avstanden fra borehullets langsgående midtakse (offset-avstanden) selv om formasjonen er invadert av borefluidfiltrat, fig. 4 viser en skjematisk oversikt som illustrerer oppfinnelsens fremgangsmåte for systematisk analyse av impedansfordelingen i den grunnformasjon som gjennomtrenges av borehullet, idet analysen foregår ved hjelp av en impedansmatrise basert på en elektrodegruppe med fem elektroder, fig. 5 og 6 viser skjematisk og i blokkskjemaform de kretser og enheter som benyttes ved en slik analyse, fig. 7 viser et diagram over bølgeformene for de benyttede elektrodesammenstillinger Ex eller Ecl og EM eller ECM i den logg eller elektrodegruppering som er vist på fig. 1, fig. 8 viser et tenkt ekvivalent nettverk for simulering av en grunnformasjon, og figuren illustrerer det entydige samsvar mellom nettverkets admittanser og den resiproke impedansmatrise AZ"<1> ifølge oppfinnelsen, fig. 9 viser et plott av den såkalte pseudogeometriske faktor for forskjellige grupper fokuserte loggelektroder som er simulert ved hjelp av datamaskin og som funksjon av inntrengningsdia-meteren Dlf idet det benyttes en normalisert strømrespons og et normalisert påtrykt spenningsmønster samt en serie kjente borehullforhold, og fig. 10-28 viser diagrammer over kalibreringsfaktorer som funksjon av resistivitetsforskjellene, idet figurene illustrerer hvordan sett slike kalibreringsfaktorer blir entydig bestemt i forhold til et valgt borehull og dettes parametre, slik at en korrekt analyse kan utføres i samsvar med oppfinnelsens fremgangsmåte.

I den beskrivelse som nå følger av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsens fremgangsmåte har de elementer som går igjen fra figur til figur samme henvisningstall. Tegningene er ikke i målestokk, og enkelte trekk ved oppfinnelsen kan være illustrert på overdreven måte i forhold til andre trekk for å belyse oppfinnelsen bedre.

Som nevnt vises på figur 1 en borebrønn eller et borehull 8 som er boret ned i en formasjon 9 i grunnen. Borehullet 8 er fylt med borevæske 10. Hensikten med borevæsken 10 er å føre borekaks fra borehodet under boringen av borehullet 8 såvel som å hindre innrasing av dette under selve boringen i formasjonen 9. Videre finnes i borehullet 8 en kabel 12 med konvensjonell konstruksjon, det vil si en fleksibel stålkabel med en rekke kordeler innflettet mellom et antall elektriske ledere. Kabelen 12 holdes i borehullet 8 ved hjelp av en blokk 13 festet til et boretårn 14 på bakken eller formasjonens overflate 15 og videre til en vinsj 16. Hensikten med vinsjen 16 er å kveile opp eller gi ut kabelen 12 for heving eller senking i borehullet 8.

Ved overflaten 15 føres signaler fra de elektriske ledere i kabelen 12 over en sleperinginnretning (ikke vist) på vinsjen 16 til en styre/prosessorenhet 17 i et kjøretøy 18, her vist som en varevogn, over den elektriske kabel 19. Nede i borebrønnen tilveiebringes disse elektriske signaler fra en elektrisk logg 21 i samsvar med oppfinnelsen og signalene er avhengige av denne loggs driftsparametre.

Kabelen 12 er nede i borehullet festet til loggen 21 ved hjelp av en gjenget plugg 22. På oversiden av pluggen 22 befinner det seg en sentreringsenhet 23 for den øvre del av borebrønnen. Under loggen 21 er likeledes anordnet en nedre sentreringsenhet 24, og disse sentreringsenheter 23 henholdsvis 24 er av samme konstruksjon og hver av dem omfatter et sett fjærbelastede armer 25 som er forspent radialt utover til kontakt med borehullets 8 brønnvegg 5. Sentreringsenhetene 23 og 24 er anordnet helt tilsvarende de sentreringsenheter som er kjent benyttet ved forskjellige typer logging og ved anvendelsen av inspek-sjons verktøy, og enhetene har det formål å sentrere loggen 21 slik at dennes lengdeakse faller sammen med borehullets

8 senterlinje A-A.

Loggen 21 har sylindrisk konstruksjon og er bygget på en støttekonstruks j on i form av en dor 26 med ytre overflate 26a. På dorens overflate 26a er anordnet en rekke elektroder eller elektrodesammenstillinger, her også benevnt sensor og angitt med fortløpende registreringsnumre eller indekser Elr E2, ... EN+1 ...EM. For å holde hver av elektrodene eller sensorene isolert elektrisk fra hverandre, er innlagt et elektrisk isolerende materiale mellom hver av dem og dorens 26 ytterflate 26a som nærmere beskrevet nedenfor.

Horisontalt er loggen 21 oppdelt i tre seksjoner:

i) En øvre seksjon 27 som omslutter en returstrøm-elektrode 28 og en referansespenningselektrode 29 hvilke er anordnet for å henholdsvis avslutte strømsløyfen og normali-sere spennings- eller potensialmålingene, hvilket er kjent innenfor elektrisk logging. Om det finnes hensiktsmessig kan metallkordelene i kabelen 12 også benyttes som referanseelektrode såvel som returstrømelektrode, også dette er kjent innen teknikkens stand.

ii) Under den øvre seksjon 27 befinner det seg en midtre seksjon 30 som i sin øvre ende har gjenger 31 for inngrep med den øvre seksjon 27. Ved midten av den midtre seksjon 30 befinner det seg en rekke måleelementer for følgestyring, og disse elementer vil også beskrives nærmere i detalj i det følgende. Elementene er underlagt kontroll fra styrekretser i styre/prosessorenheten 17 ved formasjonens overflate 15.

iii) Under den midtre seksjon 30 befinner seg en nedre seksjon 33 i hvilken gruppen sensorer eller elektroder Elf E2, ... Ejyj omtalt ovenfor er anordnet.

Figur 2 viser i nærmere detalj konstruksjonen av de ytterste elektroder E]_ og EM.

Som vist omfatter hver av disse elektroder en strømelektrode 34 og en potensialelektrode 35 for registrering av potensial, hvorved begge disse elektroder har ring-form og passer inn utenpå de to endepartier av en isolator 42. Mellom elektrodene 34 og 35 befinner det seg en isolerende ring 41 som utgjør en del av isolatoren 42 og sørger for å holde elektrodene 34 og 35 i en viss avstand fra hverandre. De enkelte elementer i denne elektrodesammenstilling er som omtalt anordnet utenpå ytterflaten 26a av doren 26, og elementenes senterlinje faller sammen med dorens sentrale lengdeakse B-B.

Det skal bemerkes at når elektrodene 34 og 35 er anordnet på den måte som fremgår av figur 1 for henholdsvis å tjene som strøm- og potensialelektroder, har de bredder som gir en vertikal utstrekning som er meget liten sammen-lignet med den aksiale avstand a mellom hver av elektrodesammenstillingene, men samtidig befinner de to respektive elektroder strømelektroden 34 og potensialelektroden 35 seg så nær hverandre i samme elektrodesammenstilling at den aksiale posisjon i borehullet tilnærmet kan sies å være den samme, henholdsvis d]_ og dv (figur 1).

Når det gjelder de øvrige elektroder E2, E3, ... EM-1 benyttes ikke noen strømelektrode som tilsvarer elektroden 34 i den foreliggende oppfinnelse. Kun en potensialfølende elektrode, tilsvarende potansialelektroden 3 5 omtalt ovenfor, finnes følgelig på hver av disse elektroder, og i det følgende kan altså strømelektroden tenkes fjernet fra sammenstillingen vist på figur 2, når det gjelder de øvrige elektroder E2, E3, ... E^.

Indeksene for elektrodene eller -sammenstillingene starter øverst i borehullet med 1:(Ex) og øker fortløpende til M(EM) dypest i borehullet, slik at dybden for en hvilken som helst elektrode Elr E2, — EM kan finnes av formelen

Dybden = d k + (p-l)a,

hvor p er 1, 2 ...M; dk er den absolutte dybde av loggens grunneste eller øverste elektrodesammenstilling og M er indeksen eller referansetallet som gjelder den dypest liggende elektrodesammenstilling i loggen.

Kort fortalt er hensikten med loggen 21 i samsvar med foreliggende oppfinnelse å finne ut hvordan impedansen er fordelt i en formasjon 9 slik at de fremkomne verdier direkte knyttes til en fortløpende kombinasjon av spenninger og strømmer som kan benyttes ved syntetisering av responsen fra et hvilket som helst antall forskjellige elektriske logger under de ulike borehull- og formasjons-betingelser som til dels kan være komplekse. For å oppnå dette drives loggen 21 slik som antydet på figur 1 og slik at spennings- og potensialverdiene systematisk opptas som funksjon av dybden og hvor styre/prosessorenheten 17 på overflaten selektivt kan bearbeide disse opptatte verdier slik at en rekke matriser kan oppstilles med disse verdier som ledd i matrisen og hvor hver matrise gir grunnlaget for syntetisering av driften fra forskjellige logger. Hensikten er således å tilveiebringe en indikasjon av formasjonens 9 karakteristiske egenskaper også når filtrat fra borevæsken har inntrengt i og omkring borehullet i en ikke kjent utstrekning som antydet på figur 3 og hvor syntetiserte sett potensial- eller strømverdier eventuelt senere kan benyttes som utgangsmateriale for syntetiserte fokuserte logger basert på datamaskinbehandling.

Med henvisning til figur 3 fremgår at det ved logging av borehullet^ med loggen 21 generelt kan forekomme borevæske 10 eller boreslam med resistivitet R,,, at borevæsken 10 kan bygge opp en slamkake 6 ved brønnveggen 5 og at filtratet fra borevæsken kan injiseres i formasjonen 9 i en avstand D fra borehullets 8 senterlinje A-A og forårsake forskjellige resistivitetsverdier i og omkring dette, det vil si en slamkakesone med resistivitet R,,,., en invadert sone 7 med resistivitet Rxo og en overgangssone 11 med en resistivitet som kan variere mellom den for den invaderte sone 7 og selve formasjonens 9 resistivitet, det vil si mellom Rxo og Rt. Overgangssonens resistivitet vil i det følgende angis som Rapp. For å kunne angi den laterale resistivitets endring vis-å-vis borevæsken 10, den invaderte sone 7 og formasjonen 9, må ikke bare de opptatte strøm- og potensialverdier som fremkommer ved loggingen som en funksjon av dybden systematisk opptas og registreres, men også de impedansverdier som beregnes ut fra disse opptatte verdier må registreres nøyaktig slik at de etterpå (etter at loggingen er fullført) selektivt kan bearbeides for å tilveiebringe de forskjellige grader av lateral analyseoppløsning uavhengig av om responsen for de verdier som ligger til grunn for analysen er fiktive sett for strøm- eller potensialverdiene. Ut fra dette kan den laterale resistivitets endring omtalt ovenfor lett bestemmes.

Ved opptak av data ut fra den konfigurasjon som er skissert på figur 1, beveges loggen 21 med konstant hastighet i borehullets 8 lengderetning. Strømelektrodene i elektrodesammenstillingen vist på figur 2 og deretter, de øvrige elektroder til og med e„ aktiveres fortløpende og hurtig. Målingene skjer ved tidspunkter hvor elektrodene E]_, E2, ... EM har forflyttet seg nøyaktig avstanden a (som gjerne kalles "spacingen") • mellom der enkelte elektroder, som tidligere omtalt, og målingene skjer så hurtig i forhold til loggens 21 bevegelseshastighet i borehullet 8 at målingene kan betraktes å være momentane og være entydig tilknyttet loggepunktene d^, d2, ... dv langs borehullets 8 lengde. Potensialmålinger starter typisk fra elektroden E]_ og fortløper i bestemte sekvenser for samtlige øvrige elektroder E2, E3, etc. frem til endeelektroden EM som når elektrodens E]_ strømelektrode aktiveres. Når strømelektro-den 34 i EM aktiveres er målesekvensen den samme, idet den også begynner med elektroden E]_ og slutter med elektroden Ejyj. Når loggen 21 heises opp eller senkes ned. i borehullet et stykke som tilsvarer avstanden mellom for eksempel loggepunktet d^_ til det tilsvarende punkt d2, forflyttes for eksempel elektroden E^ en tilsvarende avstand mellom to loggepunkter og opptaket av data gjentas. Resultatet av dette er en rekke strøm- og potensialverdier som systematisk opptas som en funksjon av dybden i borehullet for senere bearbeiding som nærmere vil bli beskrevet nedenfor. Det skal bemerkes at både strøm- og potensialverdiene som skal bearbeides kun får formatintegritet dersom samtlige verdier er tilknyttet ett og samme stasjonære målepunkt. Det betyr at verdiene må knyttes til (gis en indeks som samsvarer med) det tilsvarende aktuelle dybdeinkrement eller dybde-intervall (som er lik M loggepunkter som beskrevet nedenfor) slik at det forhindres sammenblanding av like verdier tatt ved forskjellige dybder. Dette vil også bli forklart nærmere i det følgende.

Figur 4 illustrerer hvordan det systematiske dataopptak og indeksfastsettelsen skjer under selve loggingen. For lettere å forstå fremgangsmåten, antas at antallet elektroder i loggen 21 er sterkt redusert for eksempel fra den lange sensorrekke skissert på figur 1 til en rekke av fem elektroder som da omfatter elektrodene E^, E2, £3, E4 og E5, og loggen 21 er på figur 4 vist i et begrenset antall øyeblikksbilder (snapshots) som representerer dens bevegelse nedover i borehullet. Det betyr at kun åtte opptakssykluser vil bli beskrevet for de tilsvarende loggepunkter A, B, ... H. Ved hvert loggepunkt injiseres først strøm i en fortløpende sekvens ved hjelp av strøm-elektroden (ikke vist) i E]_ og deretter ved hjelp av strømelektroden i E5 i løpet av så kort tid at tilnærmel-sesvis elektrodene Ei, E2, — E5 i loggen 21 kan sies å befinne seg ved samme loggepunkt mens strøminjiseringen via elektrodene E]_ og E5 foregår, og hvor potensialmålingene via elektrodene E^, E2, ... E5 også foregår ved det samme tidspunkt. Etter en viss innledende periode vil det imidlertid genereres tilstrekkelig injiserende strømdata og potensialverdier for å fylle leddene i en 5 x 5-matrise, og det er ut fra denne forutsetning at en 5 x 5-matrise er benyttet i den etterfølgende beskrivelse av oppfinnelsen.

Ved å samordne de målte potensialverdier og de injiserte strømverdier i 5 x 5-matriser vil det være åpenbart at potensialstørrelser (både absolutte og dif ferensielle) fra potensialelektrodene som ikke ligger nedenfor strømelektro-dene vil danne matriseverdier på og over matrisens diago-nal, mens de data som opptas nedenfor strømelektroden gir matriseledd nedenfor diagonalen. Basert på dette faktum er diagrammets ordinat på figur 4 angitt i dybdeenheter og absissen er angitt i inkrementerende tidstrinn eller sykluser 1, 2, ... 8. Avstanden, "spacingen", mellom elektrodene Ejl ... E5 er den samme som mellom hver enkelt loggepunkt di, d2, ••• dy. Selv om altså loggen 21 føres kontinuerlig i borehullets 8 lengderetning, angir hver loggepunkt A, B, ... H et tidspunkt hvor potensial-, fase-og strømverdiene opptas. Man skal merke seg at under oppsamlingen av data i henhold til den skisserte figur 4, føres elektrodegruppen kontinuerlig ned i borehullet som en følge av utkveiling av kabelen 12 fra vinsjen 16. De opptatte data føres til overflaten via kabelen 12 og fra vinsjen 16 til styre/prosessorenheten 17. Siden det her er snakk om store datamengder er det temmelig viktig å regi-strere de opptatte logg-verdier i forhold til den absolutte såvel som den relative dybde av den endeemiterende strøm-elektrode såvel som for potensialelektrodene for registrering av spenninger i den komplette elektrodegruppe.

De målinger som for eksempel opptas når loggen 21 befinner seg i stillingen A på figur 4, skjer når strømel-ektroden i Ei befinner seg ved en dybdemarkør d^ som samsvarer med loggepunktet d^, mens strømelektroden i E5 befinner seg ved en dybdemarkør d]<+4a som tilsvarer loggepunktet CI5. Hver målesyklus 1, 2, ... 5 for loggen 21 omfatter opptak av de følgende analoge verdier.:, l) åtte verdier, for potensialdifferanse, 2) ti. absolutte potensialverdier hvorav én er redundant, 3) to strømintensitetsverdier og 4) to par kontrollverdier for indikasjon av faseforvrengning, det vil si hvor forvrengning som skyldes tidsforskjell mellom strømmen og spenningen ved strømelektroden i E^ eller E5 når disse aktiveres, og denne indikasjon skjer i forbindelse med den mest fjerntliggende potensialelektrode 35 i en elektrodesammenstilling. Disse verdier overføres til overflaten 15 via kabelen 12 og deretter fra vinsjen 16 til styre/prosessorenheten 17 for lagring og videre databehandling i samsvar med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

For å sikre at adressene for de tilveiebrakte strøm- og potensialverdiene er fullstendige, utføres følgende registreringer i forbindelse med disse strøm- og potensialverdier: 1) Ved dybdemarkørene dk, d^+a ...d^+12a hvor a er som tidligere den like avstand mellom hver av elektrodene og d^ er den absolutte dybde for elektroden E^ ved starten på dataopptaket, det vil si når elektrodegruppen befinner seg ved posisjonen A og utfører målesyklus 1, 2) ved de derpå følgende og fortløpende nummererte elektrode loggepunkter dlf d2, d3, ... d^ som gjelder hele loggeforløpet og hvor den relative posisjon for hvert loggepunkt er av betydning, og 3) ved et tilordnet tall for den aktuelle dybde (Sdlf Sd2, etc.) tilknyttet dybden for den midtre elektrode og hvilke tilsvarer de spesielt viktige matriser i denne sammenheng av hvilke syv er vist på figur 4 og henholdsvis tilsvarer dybdene dk+6a, d^+7a,

... d^+12a. Verdiene kan registreres i et antall ulike formater etterhvert som de mottatte data opptas, og typisk kan være nummerrekker som 46 til 53 som deretter omregist-reres i matriseform slik som antydet i blokken 54 på figur 4. Det skal videre bemerkes at de blokker som er indikert med 46 til 53 har en ytterligere notering, det vil si at de fastlagte verdier som utgjør hver slik blokk må ytterligere tilføres en indeks for å indikere dybden av strømelektroden

i Ei eller E5 når disse elektroder benyttes som strømemit-ter under hver av opptakssyklusene 1, 2, 3, ...8 som i sin tur fører til de viste blokker 46, 47, ... 53. Et slikt indekssystem kan også overføres til den omstrukturerte siffergruppering i matrisen vist som blokken 54 for de impedansverdier som er tilknyttet de opptatte målinger. Dette vil forklares nærmere i det følgende.

Antas nå at de absolutte dybder for de besifrede loggepunkter er kjente, ved dette tilknyttes elektrodene E]_, E2, E5 ... til det interne indeks 1,2 ...5 i nevnte rekkefølge når loggen 21 befinner seg ved posisjon A, og når da strømelektroden i Ej_ befinner seg ved dybden d^ og målingene utføres ved at verdier opptas fra de tilknyttede elektroder, fåes en indikasjon på både den absolutte og den differensielle potensialverdi og på strømintensiteten fra hver av disse elektroder når følgende indeksnotering benyttes for den første halvdel av målesyklusen:

Under den andre halvdel av målesyklusen, når strømelektroden i E5 befinner seg ved dybden dk+4a og tilsvarende målinger tas, gis de absolutte og differensielle potensialverdier samt strømintensiteten som følger:

Det skal bemerkes med hensyn til indeksene for de absolutte potensial at den første indeks er knyttet til det interne referansetall for den 5-elektrodes logg hvor potensialmålingen tas, mens den andre indeks angir det interne referansetall som er tilknyttet den bestemte strømelektrode som er aktivert, mens tegnene i parentes viser den absolutte dybde fra for eksempel formasjonens overflate 15 til den posisjon hvor den aktuelle strømelek-trode er aktivert. Når det gjelder den sistnevnte tegn-indikasjon, kunne like gjerne loggepunktet for strømelektro-den, det vil si loggepunktet d5 benyttes som en substitu-sjonsreferanse, siden den absolutte dybde kan beregnes senere.

Potensialdifferansene måles mellom par av elektroder, det vil si mellom for eksempel elektrodene Ex og E2, E2 og E3, E3 og E4 etc, og dette fremgår av indeksbesifringen på tilsvarende måte som ovenfor. Det vil si at besifringen skjer i samsvar med følgende:

I disse uttrykk angår den første indeks posisjonen av den nederste av hvert par elektroder under forutsetning av at den normaliserte verdi for dannelse av differansepot-ensialet en.relatert til nedadstigende aktiverte eller målte elektroder. Det betyr at verdiene ^ 2, 1 ^k^ °9 <a>V2,5 ^k <+ >4a) indikerer at potensialdifferansen måles mellom potensialelektrodene i Ei og E2 internt besifret som henholdsvis 1 og 2, og at strømelektroden befinner seg i en posisjon som angis av det interne nummer 1 henholdsvis 5, mens verdiene a<V>4,1 (^k^ 0<3 <*v>4,5 (^k + 4a)«* indikerer at potensialdifferansen måles mellom elektrodene i E3 og E4 som internt er angitt med besifringen 3 henholdsvis 4 på figur 4 og med henholdsvis aktivert strømelektrode nr. 1 og 5. De angivel-sene for verdiene som fremgår av dette, omfattes inngangs-verdier for spaltene 46a og 46b i blokken 46 på figur 4. Strømintensitetene er vist som de inngående elementer i spalten 46c, mens paret tidsmålinger T;-_ (d^),T5 (djr) og T5(d]<+4a) ,Tj_(dj<+4a) tilknyttet den indikerte faseforvrengning, dersom slik forefinnes, kommer frem som elementene i spalten 46d.

Neste trinn ifølge fremgangsmåten som den foreliggende oppfinnelse angir, er å repetere de nå beskrevne målinger ved posisjonene B, C, D ... H på figur 4, det vil si med strømelektroden i E^ ved en dybde dk + a, dk + 2a, dk + 3a, dk + 4a, dk + 5a, dk + 6a og dk + 7a og med strøm-elektroden i E5 ved de respektive dybder dk + 5a, dk + 6a, dk + 7a, dk + 8a, dk + 9a, dk + 10a, og dk + lia sammen med par kontrollverdier i passende tidskoordinater for å indikere nærværet (eller fraværet) av faseforvrengning på den måte som er indikert ovenfor. Disse verdier opptar elementer i spaltene 47a, 47b ... 47d i blokken 47, spaltene 48a, 48b ... 48d i blokken 48, spaltene -49a, 49b ... 49d i blokken 49, spaltene 50a, 50b ... 50d i blokken 50, spaltene 51a, 51b ... 51d i blokken 51, spaltene 52a, 52b ... 52d i blokken 52, og spaltene 53a, 53b ... 53d i blokken 53.

Tabell I som er oppsatt nedenfor viser målingene i tabulær form for bedre oversikt:

Fra de målte verdier som fremgår av tabellen ovenfor og som viser potensialverdiene og strømintensitet-en, kan forholdet mellom disse målte verdier (og som da angir en impedans) for ett og samme sett elektriske variable beregnes ut fra blokkene 46, 47, 48 ... 53, ved å benytte følgende indeksnotering og ligninger, her angitt som et eksempel for blokk 46:

For det utførelseseksempel som er angitt på figur i, kan impedansverdiene eller -elementene tabuleres som /ist nedenfor:

For en fast matrise med M x M elementer (idet dens høyeste besifring av elektrodene i loggen er M, og i det angitte eksempel er M=5) vil det for opptak av data rundt dybdemarkøren dk+3Na generelt være mulig å sette opp dette som en tabell, idet det her forutsettes at strømelektroden i EM er aktivert og Ex er strømløs:

Omvendt;blir, når strømelektroden i E]_ er aktivert, men EM er strømløs:

I de størrelsene som er oppsatt ovenfor, betyr indeks r en blokkindeks som identifiserer spesielle registreringer som inngår ved dannelsen av en matrise for hvert par strømaktiveringer pr. blokk. For eksempel vil blokkene 46, 47 ... 53 danne matrisen indikert med blokken 54 på figur 4 først når det eksisterer åtte blokker, ellers vil det være utilstrekkelig datamengde for å danne en slik matrise for dybden dk+6a.

Deretter kan det resultatet som er oppnådd ovenfor omstruktureres til matriseform for å fremstille matrisen indikert med blokken 54, som nevnt ovenfor. Elementene i matrisen vil da bevare det entydige forhold mellom potensialverdiene og strømverdiene som har blitt opptatt med loggen 21 ved dennes loggeposisjoner på figur 4. Disse matriseelementer er oppsatt i tabulær form i tabell III og ble altså oppsatt for analyseformål i tabell II. Ved sammen-ligning av elementene i tabell II og III skal man merke seg at dybdetrinnet Sd1 for matrisen sammenfaller med dybdemarkø-ren dk+6a som ligger fire dybdemarkører nedenfor når den midtre elektrode befant seg i sin utgangsstilling mens dataopptaket foregikk (det vil si under målesyklus 1), mens det neste dybdetrinn som står for tur er trinnet Sd2 ved dybden dk+7a som ligger ett loggepunkt lavere enn Sd^

Matrisene i samsvar med tabell III har spalter indikert med Cl, ...,C5 (økende fra venstre mot høyre), og matrisens rekker er indikert med RI, ..., R5 (økende oven-fra og nedover), og dette er den normale måte å tillegge matriseelementene indekser. Følger man nå denne forskrift for det generelle tilfelle hvor matrisens rang er angitt ved M x M (i stedet for 5x5) og hvor elementene i den modifiserte matrise AZ(Sd]_) angis med (*Z(dfc+3Na) )j j • f^s elementene fra følgende formler (hvor dk+3Na = Sd]_): Elementene i første rekke: diagonalelementene og de matriseelementer som befinner seg over matrisediagonalen: matriseelementene under diagonalen:

Det skal bemerkes at elementene i og over matrisediagonalen med unntak av den første rekke i matrisen, får elementer fra tabell II i de tilfeller hvor strømelektroden i EM emiterer strøm for loggen over dybdeintervallet dk+(2N+l)a til dk+4Na. Videre skal bemerkes at de første elementer i rekken oppnåes som resiproke verdier.

Endelig gjelder for de nedre elementer i matrisen (elementene under diagonalen) fra analysen ovenfor at strømelektroden i E^ er den elektrode som må sende ut strøm for loggen under opptaket over dybdeintervallet dk+2Na til dk+(4N-l)a.

De opptatte verdier som danner elementene i matrisen, vist med blokken 54, har følgende felles karakteristi-ka: 1) De er relatert til målte innledende verdier for formasjonen som omgir borehullet, 2) de besifres og hører til den spesielle sone i formasjonen som fastlegges ved ytterverdiene for dybden, angitt som verdiene for matrisens elementer, det vil si eksempelvis for dybdeverdiene for det første og det siste ledd i siste rekke, og 3) de besifres også for å samsvare med et s visst dybdeinkrements eller

-trinns nummer i samsvar med dybden for den midtre elektrode i loggen. Det skal minnes om at hver av matrisens ledd i

tabell III representerer forholdet mellom de valgte målte potensialverdier og strømverdiene som systematisk opptas av loggen 21 ved posisjonene A...H på figur 4. Indeksnoter-ingen er som følger: Blokken 54 omfatter en 5 x 5-matrise av impedansverdier. Rekkene i denne matrise benevnes Ri, R2, ... R5, mens spaltene er angitt som Cl, C2, ... C5. Økende nummerering for matriseleddene foregår vanligvis fra venstre til høyre, og det vil si at spaltene Cl, C2 .... C5 som tilsvarer potensialdifferanser, øker fra venstre mot høyre som en funksjon av de kommanderte dybdeøkninger for strømelektroden. Hver av spaltene Cl, C2 ... C5 har også en felles nummerisk besifring for strømelektroden og en felles dybdebesifring tilknyttet indeksen for denne felles strøm-elektrode i hver spalte.

Innenfor hver av rekkene R2, R3, ... R5 ser man at dybdeverdiene for leddene gir økende dybde regnet fra venstre mot høyre, det vil si at den grunneste dybde tilsvarer leddet til venstre i rekken, mens den største dybde tilsvarer elementet ytterst til høyre i tabellen.

Merk også at elementene under diagonalen i tabell III og som forløper parallelt med hoveddiagonalen, har felles strøm- og potensialindekser, men ordnet i samsvar med økende dybde. Samme kan sees for de ledd som.ligger over diagonalen dersom man utelater den indeks som gjelder den absolutte impedans og som tilsvarer leddene i rekken RI. Som et resultat av å forsyne de målte impedansverdier med indekser som angitt i tabell III, kan en som analyserer tabellen enkelt syntetisere driften ved ulike typer logger og derved på en enklere måte kunne bestemme resistivitets-endringer som funksjon av den laterale avstand inn i formasjonen som skal analyseres.

Man skal videre merke seg at mens blokken 54 kun representerer en 5 x 5-matrise, vil det i praktiske tilfeller være langt flere elementer i hver matrise. Hvis for eksempel den sist besiftede elektrode i loggen har indeksen M (M=5 i det aktuelle beskrevne eksempel) vil det forefinnes M x M ledd i hver matrise. Imidlertid skal man merke seg at én rekke, vanligvis Rl-rekken vil få ledd som representerer de absolutte impedansverdier, mens de øvrige rekker R2, R3, ... RM vil bestå av modifiserte impedansledd som fremkommer ved divisjon av de målte potensialdifferanser som bestemmes ut fra nærliggende par potensialelektroder i loggen, med den injiserte strøm. Siden det i dette tilfellet er mulig å anvende prinsippet for lineær overlagring, vil matrisen som er angitt i tabell III i prinsippet kunne være tilknyttet et hvilket som helst sett emitterende strømmer i loggen og disse strømmers tilsvarende differen-sialpotensial fordelt over et antall potensialelektroder i denne logg (eller omvendt) i samsvar med

AV(dk + 3Na) = AZ_(dR+3Na) <*> _J(dk+3Na)

hvor understrekningen angir en matrise eller en vektoriell størrelse, dybden dk + 3Na tilsvarer dybden angitt av en bestemt matrise og hvor fV og J er M x 1 spaltevektorer gitt av:

Dessuten vil *Z(dk+3Na) være en omformet impedansmatrise for formasjonen og med rang M x M lignende matrisen angitt i blokken 54 når denne refererer til en avsøknings-dybde dk+3Na. For å kunne foreta en presis styring og kontroll av loggen, antyder foreliggende oppfinnelse på figur 1 benyttelsen av styre/prosessorkretser på overflaten for å overvåke driften nede i borebrønnen, det vil si styre/prosessorenheten 17 i kjøretøyet 18 på bakken (formasjonens overflate 15) benyttes til kommando av en styrt styreenhet som befinner seg i den midtre seksjon 30 av loggen 21.

Figur 5 og 6 viser blokkskjematisk hvordan selve driften foregår i detalj, og hvor den delen som befinner seg over borebrønnen er skissert på figur 5, mens det som er nede i brønnen er skissert på figur 6.

Som vist på figur 5, omfatter styre/prosessoren-heten 17 en hovedklokkekrets 60 for styring av en mottaker/ sender-krets 61, en logisk hovedinngangskrets 63 og grense-snitt mot en digital datamaskin 64 via en logisk tidsstyre-krets 65. Loggedata med format og tegn som vil bli beskrevet nærmere i det følgende, føres fra loggen 21 via kabelen 12 som tidligere forklart, over blokken 13 i boretårnet 14 og videre over sleperingene i vinsjen 16 til den elektriske kabel 19 som er tilkoplet mottaker/sender-kretsen 61-, og innkommende data føres således via denne krets til inngangskretsen 63 og videre til den digitale datamaskin eller mikroprosessor 64. I mikroprosessoren 64 kan data presen-teres i sann tid fra en fremvisningsenhet 66 (for å kon-trollere om det finnes faseforvrengning) og etter at impe-dansberegningene er utført etableres den endelige matrise i en opptaker 67 for data. Siden loggeinformasjonen opprinne-lig har et format som ikke er kompatibelt med mikroproses-sorens drift, må de innkommende data først omformateres i inngangskretsen 63 (det vil si omformes fra serielt til parallelt format) og deretter besifres i samsvar med de tilsvarende dybdemarkører fra en dybdekodekrets 62 som står tilkoplet vinsjen 16. For å tilveiebringe korrekte ord- og blokklengder i den datastrøm som kan aksepteres for prosessering i mikroprosessoren 64, overvåkes den logiske hovedinngangskrets 63 nøye av tidsstyrekretsen 65 i forbindelse med hovedklokkekretsen 60.

Dybdekodekretsen 62 gir ikke bare den absolutte dybde for en referanseposisjon for loggen 21 i forhold til overflaten 15 (fortrinnsvis går man da ut fra dybden av den minst nedsenkede elektrode i loggen ved hver loggeposisjon). Dybden som er knyttet til de målinger som tilveiebringes fra de øvrige elektroder i loggen 21 (figur 1) bestemmes ut fra den kjente avstand a mellom de enkelte elektroder Ej_, ..., EM.

Under drift genererer klokkekretsen 60 en rekke klokkepulser som tilføres tidsstyrekretsen 65 og deretter de øvrige kretser for kommando av disse i tid. Hver operasjon krever vanligvis et visst antall klokkepulser og som en følge av dette vil tidsforløpet for utførelse av de forskjellige operasjoner være eksakte multipla av interval-let mellom to klokkepulser. For eksempel vil utlesning fra hovedinngangskretsen 63 foregå over et tidsintervall som er et eksakt multiplum av dette grunnintervall for pulsene fra hovedklokkekretsen 60. Når en undergruppe av kretsene bringes til hviletilstand, aktiveres samtidig en annen undergruppe ved styring av klokkepulsene for å iverksette nye operasjoner. En formatstyreenhet 68 er anordnet for at det kan utføres manuelle endringer under dataoverføringen til mikroprosessoren 64. Derved kan dataformatet endres for å møte forskjellige krav som måtte oppstå ut fra analyse av det presenterte resultat i fremvisningsenheten 66 og fra

opptaksenheten 67 for data, slik som tidligere omtalt.

Som også er nevnt tidligere, viser figur 6 de blokker og kretser som befinner seg nede i borehullet.

En klokkekrets 80 i forbindelse med en logisk krets for tidsstyring og overvåking benyttes for driftsstyring av elektrodene E^, E2 ••• EM i loggen 21 i forbindelse med og avhengig av responsen til tidskretsene i styre/prosessoren-heten 17. Antas nå at klokkekretsen 80 løper fritt og at et innledende signal 79 fra styre/prosessorenheten 17 kommer inn til den logiske krets 81 og setter igang operasjonene. Videre antas at dette innledende signal 79 igangsetter de øvrige kretselementer som befinner seg nede i borehullet, det vil si at signaler fra den logiske krets 81 aktiverer følgende elementer (vist på figur 6), en sendebufferkrets 85 som også utfører formatering, en analog til digital omvandler 86, en logisk krets 87 for forsterkningsregulering, og en multipleksenhet 89, slik at disse gis korrekte startbetingelser.

Samtidig startes en teller 90 som står i forbindelse med en strømgenerator 91, hvorved strøminjeksjon skjer via en strømbryter 95 til den øverste og den nederste (den grunnest og den dypest beliggende) elektrode Ej_ og EM i loggen 21 i rekkefølge.

Med dette forstås at etter at strømgeneratoren 91 er aktivert for emittering av strøm inn i den nærliggende formasjon via strømelektrodene Ec^ eller EcM, måles strømintensiteten såvel som de spesielle absolutte og differensielle potensialer med potensialelektrodene i E^,

..., E-yj, og måleresultatene fra disse målinger føres til dataregistreringskretsene. Nærmere bestemt føres de absolutte potensialer og differansialpotensialene samlet til multipleksenheten 89, den analoge til digitale omvandler 86 og senderbufferkretsen 85 via taste/holdekretser 88a, 88b,..., 88m og 84b, 84c, ..., 84m ved anvendelsen av binære forsterkere ut av en rekke slike forsterkere som generelt har fått henvisningstallene 97 og 98. Komparatorer 83b og 83c er permanent forbundet med utgangen av de respektive forsterkere 97a og 97m. Således kan fasemålinger utføres? mellom den aktiverte strømelektrode og den fjernest

liggende potensialelektrode.

Det skal samtidig minnes om at den forsterkning som benyttes ved disse målinger av parametre i borehullet bedrer nøyaktigheten, men for å unngå overbelastning av forsterkerne 97 og 98 må forsterkningen kunne varieres i samsvar med det signal som skal forsterkes. Følgelig styres hver forsterkers forsterkning av den logiske krets 87 for forsterkningsregulering på grunnlag av signalamplituden i den foregående måling. Informasjon vedrørende forsterkningen i hver av forsterkerne føres til bufferkretsen 85 sammen med utgangen fra omvandleren 86 og utgjør en del av det endelige dataord.

Fra figur 6 fremgår at strømintensiteten måles ved hjelp av en binær forsterker 100 hvis forsterkning også styres av den logiske reguleringskrets 87, idet forsterkerens 100 utgang føres til multipleksenheten 89 via tast/holdekret-sen 88z. For å kunne anvende et strømomfang fra 0,5 mA til 10 A, bør strømveiens motstand 101 ikke overskride 0,1 ohm, hvilket gir et spenningsomfang til forsterkeren 100 på mellom 0,05 mV og 1 V. Forsterkerens programmerbare forsterkning kan følgelig styres i binære trinn fra 5 til 100.000 og krever at den målte verdi reguleres av minst én 15 bits kode for forsterkningsregulering.

Fasemålinger

For å kunne foreta fasemålinger tilknyttet potensi-alene ved visse av elektrodene, måles tidsintervallet mellom nullgjennomganger for signalet i forhold til en fasereferanse, det vil si i forhold til begynnelsen av sinusbølgen som representerer strømmen. Innholdet i telleren 90 tjener som fasereferanse og overføres til faseregisteret 92b og 92c nøyaktig ved det tidspunkt hvor komparatorene 83b og 83c detekterer en nullgjennomgang for de tilsvarende potensialforløp.

I den viste utførelse ønskes kun måling av faseforholdene for den fjernest liggende elektrode og den elektrode hvor strømmen for øyeblikket injiseres i formasjonen. Enhver endring i tellerens innhold for et gitt faseregister er direkte proposjonal med faseforvrengningen, og dette gir da en direkte indikasjon av påliteligheten for de utførte målinger.

Absolutte og differensielle potensialmålinger.

For å kunne fremskaffe en viss strømtetthet fra elektroden EC]_ i E]_, må følgende skje i rekkefølge: Først resettes telleren 90 via et resettingssignal fra den logiske krets 81 for tidsstyring og overvåking og klokkepulser på inngangen av telleren 90 inkrementerer dennes innhold inntil en fullstendig strømsyklus er generert. Sinustabellen i en digital til analog omvandler 102 utfører deretter omvandling av tellerens 90 innhold til dannelsen av en serie enkelte strømverdier hvis individuelle amplituder varierer sinusformet over tid. Etter forsterkning i en forsterker 103 føres den sinusvarierende strøm gjennom en strømbryter 95 til strømelektroden Ec^ i E^ og deretter injiseres strømmen i den tilliggende formasjon som omtalt før. Det gås da ut fra at de elektrodésammenstillinger som danner den totale gruppe i loggen 21 har tilnærmet uendelig indre impedans slik at loggen selv ikke trekker vesentlig strøm fra det omliggende medium, og at hver elektrode videre har så liten fysisk utstrekning at nærværet av de ringformede elektroder ikke i nevneverdig grad forstyrrer det potensialfelt som eksisterer rundt yttersiden av loggen. I tillegg må strømmen fra strømelektroden naturligvis vende tilbake for å danne en lukket målekrets, og denne retur skjer via den v fjerntliggende returelektrode 28 på figur 1. Returelektroden 28 kan ansees å befinne seg uendelig fjernt for de fleste praktiske formål.

Målinger utføres deretter av det absolutte potensial for alle elektrodegrupperinger (med referanse til referanseelektroden 29 vist på figur 1) såvel som av samtlige differensielle potensialer ved de tilstøtende par potensialelektroder Ep±, Ep2, ... EpM i E1( E2, ... EM som utgjør loggen 21. Det vil si at de absolutte potensialer ved potensialelektrodene Ep^, Ep2, •.•, EpM indikeres via forsterkerne 97a, 97b, ..., 97m, mens potensialdifferansene for de tilstøtende par potensialelektroder Eplf Ep2, ..., Epjvj måles ved hjelp av de dif ferensielle binære forsterkere 98b, 98c, ..., 98m.

Deretter gjentas opptaksprosessen av måledata ved å benytte strømbryteren 95 for aktivering av det. neste elektrodegruppering for strømgenerering, det vil si i dette tilfellet strømelektroden EcM i Ejy-. Det absolutte potensial måles med samtlige elektroder Ep]_, Ep2, • • •, Ep^ via forsterkerne 97a, 97b, ..., 97m, mens potensialdifferansene for de tilstøtende par elektroder Eplf Ep2, ..., EpM måles ved hjelp av forsterkerne 98b, 98c, ...,98 m på lignende måte som nevnt ovenfor. Deretter gjentas hele dataopptaks-prosessen etter at loggen forflyttes et trinn som tilsvarer avstanden mellom to loggepunkt enten oppover eller nedover i borehullet.

Figur 7 viser en grafisk fremstilling av strømamp-lituden som funksjon av tiden for strømelektrodene Ec^ og Ecjyj i Ei henholdsvis EM. Som indikert med de typiske måle-intervaller 110 og 111 forløper strømamplitudene sinusformet og forskjøvet for de to elektroder, og forløpet er referert til de to tidsakser 112 og 113. Måleintervallene 110 og 111 ses å være forskjøvet med en hvileperiode som har en tilsvarende mye lengre varighet. Denne varighet er slik at loggen 21 vil ha rukket å forflyttes en inkrementerende vertikal avstand a som er avstanden mellom to nærliggende elektroder i loggen. Hvileperioden 114 starter ved et tidspunkt som er øket med 2T etter starten av måle-intervallet 110.

Hastigheten for en kontinuerlig forflyttet logg kan skrives som: V = f a/2T

hvor f er en forflytningsparameter som gjelder med a og T definert som ovenfor og nærmere bestemt er forflytnings-parameteren den antatte del av avstanden a som loggen tillates forflyttet under en målesyklus uten at vesentlige feil innføres i de vertikale elektrodestillinger. Typisk vil f måtte være 0,05 eller mindre, hvilket for a = 10 cm bestemmer forholdet mellom strømmens frekvens (frekvens = l/periode = l/T) og hastigheten av den kontinuerlig for-flyttede logg. Som det er kjent fra elektrisk loggeteknikk, skulle frekvensene for de elektriske parametre høyst være

noen titalls Hz for en logg med typiske dimensjoner som i foreliggende oppfinnelse, for eksempel 30 Hz eller lavere, og derved muliggjøres en loggehastighet på tilnærmet 375 m pr. time.

Det skal bemerkes at selv om hvileperioden, hvor perioden 114 på figur 7 kan være representativ, kan benyttes for slike oppgaver som dataoverføring, tilpassende regulering av forsterkernes forsterkning etc, vil det også være mulig å kontinuerlig oppta ytterligere data på den måte som er skissert ovenfor ved å fortsette den fortløp-ende aktivering av strørnelektrodene i E^ og E^. Slike data kan benyttes i forskjellige signalbehandlingsrutiner for å forbedre impedansestimatene på bakgrunn av forstyrrende støy fra omgivelsene.

Det skal videre bemerkes at etterhvert som målesyklusen gjentas registreres målingene på overflaten 15 og undergår databehandling for å frembringe impedansledd i en serie endelige, overlappende matriser tilknyttet rekken dybdeinkrementer. Hver matrise med impedansverdier knyttes derved til et valgt sentralt dybdeinkrement avhengig av den aktive lengde av loggen (mellom elektrodene E1 og EM) , hvorved den øverste og den nederste grense for dybden fastlegges i hver matrise.

Det gjenstår så å kort angi hvordan data etter innsamlingen overføres til overflaten og omformes til dataord og -blokker som aksepteres av mikroprosessoren 64. Derfor er det formålstjenlig med en kort beskrivelse av opptaket og overføringen av data i et bestemt format, og dette skal omtales i det følgende.

Opptak, overføring og formatering.

Opptaket av måledata består av dybdeinformasjon gitt av dybdekodekretsen 62 (vist på figur 5) som tilføres de opptatte data fra loggen 21 som skissert tidligere.

Når loggen befinner seg i en viss dybdeposisjon, tilføres informasjon om denne dybde til mikroprosessoren 64 via den logiske hovedinngangskrets 63, og et startsignal til loggen overføres via mottaker/sender-kretsen 61. Som tidligere nevnt setter dette startsignal igang datainnsam-lingsprosessen hvorved 1) data for det absolutte potensial, 2) data for det differensielle potensial, 3) data for strømtettheten, og 4) data over faseforholdene overføres til bufferkretsen 85 i en forhåndsbestemt rekkefølge og videre til styre/prosessorenheten 17 som indikert på figur 6.

Hvert dataord består av 16 bit fra utgangen av omvandleren 86 pluss maksimalt 16 bit for den tilsvarende kode for forsterkningsregulering. Elektrodemålingene er skalert i forhold til den aktuelle forsterkning som må innstilles i binære trinn fra 10 til 3.500 for de absolutte potensialmålinger (dette krever en reguleringskode på 9 bit), fra 10 til 200.000 for potensialdifferensialmålingene (forsterkningsreguleringen krever her en kode på 15 bit), og fra 5 til 100.000 for strømmålingene (15 bit er også her nødvendig). Fasemålingene krever ingen spesiell forsterk-ningsreguleringskode.

Den datamengde som inngår i måleopptaket som skissert ovenfor bestemmes av antallet aktive elektroder i loggen. For eksempel kan man anta at det finnes 73 aktive elektroder, og hver gang en strømelektrode aktiveres med-fører dette 73 absolutte potensialmålinger, 72 differensielle potensialmålinger, 1 måling av strømtetthet og 2 fasemålinger, og dertil kommer de påkrevete 146 koder for forsterkningen. Siden to strømelektrodeaktiveringer foregår fortløpende (med elektrodene Ec^ og Ec^) ved hver dybdesta-sjon medfører dette 2<*>(148 + 146)<*>(16) = 9408 bit med informasjon pr. opptatt målesyklus.

Den foreliggende oppfinnelse utelukker naturligvis ikke muligheten av oppsamling av disse datamengder ved stadige gjentagelser etterhvert som loggen beveger seg mellom de forskjellige dybdestasjoner, slik at det også åpnes mulighet for signalprosessering for å redusere effektene fra omgivende støy som ellers ville påvirke måleresultatene for impedansen.

Samtidig med prosesseringen av de oppsamlede data er det mulig å overføre informasjon til et lager såsom et magnetbånd for å kunne videreprosessere data ved senere anledning. Det særlige format som velges for dette formål er noenlunde vilkårlig, men bør fortrinnsvis bestemmes ut fra hensiktsmessighet når det gjelder opptaksinnretningens karakteristiske egenskaper og måten den etterfølgende prosessering er tenkt å utføres på.

For omfattende identifikasjonsformål kan dataregi-streringsinnretninger være utstyrt med muligheter for tilleggsinformasjon (header information) som da i tillegg til måleresultatene angir tidspunktet, lokaliteten etc, og også omfatter data som angir parameteret så som avstanden a, dorens diameter, antall aktive elektroder anvendt under målesyklusen, hvor potensialreferanseelektroden befinner seg etc

For ytterligere å klargjøre, vil i det følgende enkelte punkter repeteres: 1) Selv om elektrodene (eller egentlig elektrodesammenstillingene) Ex og EM er todelte med øvre og nedre ringformede enkeltelektroder, antas likevel disse å oppta samme dybdekoordinater. Det vil si at den aksiale avstand mellom de to ringformede enkeltelektroder i hver sammenstilling og selve den aksiale dimensjon av hver av elektrodene begge er så små sammenliknet med avstanden mellom nærliggende elektrodesammenstillinger at det for praktiske formål med god tilnærmelse kan sies at de befinner seg på samme dybde i borehullet. 2) For å kunne bearbeide de måleresultater som fremkommer som funksjon av en rekke forskjellige variable på en hurtig måte, er elektrodesammenstillingene eller elektrodene E]_, E2, ..., EM gitt indekser i samsvar med et fastlagt skjema som er omtalt ovenfor, og hvor det begynnes ved toppen av doren og føres frem til det dypeste punkt i denne i borehullet. Den midtre elektrode har fått indeksen N+l og den som befinner seg dypest nede i brønnen har fått indeksen 2N+1 = M. Så snart M er etablert er besifringen av elektrodene fastlagt. Om man for eksempel antar at M = 73 vil N+l være 37 og elektrodene som befinner seg over den midtre elektrode får betegnelsene Elr E2, ..., E36, og tilsvarende får de som befinner seg under den midtre elektrode betegnelsene E37, <E>38, ... , <E>73. 3) De målte potensialverdier gis også indekser i samsvar med de retningslinjer som er omtalt her. Det betyr at når elektrodestrøm emitteres fra en viss elektrode ved en dybde dk, gis de absolutte og differensielle potensialer for elektrodene El7 E2, ..., EM indekser som tilsvarer den interne nummerrekkefølge for de aktive elektroder som omtalt ovenfor, idet dk angir dybden for den stasjon eller det punkt som den strømemitterende elektrode befinner seg ved.

Ved fortsatt forflytning av loggen oppover eller nedover i borehullet og ved gjentagelse av målesyklusen ved hver stans, det vil si ved hvert loggepunkt eller ved hver loggestasjon, innses at en rekke impedansmålinger kan etableres og gis indeks i samsvar med posisjonen for strøm-elektroden og potensialelektroden. Deretter kan disse impedansverdier omordnes for å danne en matrise med impedansledd tilordnet formasjonen for analyse omkring borehullet, normalisert eller referert til dybden av den sone som til enhver tid danner grunnlaget for målingen og fra hvilken sone impedansverdiene føres til matrisen, og referert til nummeret for den bestemte avsøkende eller strøminjiserende loggestasjon såvel som til dybden av den midtre elektrode i loggen.

Siden prinsippet med lineær overlagring eller superposisjon kan benyttes, kan de impedansmatriser som anvendes ifølge fremgangsmåten som foreliggende oppfinnelse angir, knyttes til vilkårlige sett injiserende strømmer fra de M elektroder og til de tilsvarende absolutte potensialer og differensialpotensialer som fremkommer fra fordelingen rundt de M elektroder, med referanse til en fjerntliggende referanseelektrode som tidligere omtalt.

Endelig skal bemerkes at impedansmatrisene ifølge foreliggende oppfinnelse systematisk kan omfatte et ekstremt stort antall ledd, og siden siste elektrode er angitt med M, vil det foreligge M x M ledd. Imidlertid består kun en rekke i matrisen av impedansverdier utledet fra de absolutte potensialmålinger fra elektrodene i loggen. I samsvar med dette består størsteparten av matrisens ledd av impedansverdier som er beregnet ut fra potensialdifferanser mellom nærliggende par elektroder, det vil si tilsvarende M-l rekker av matriseledd. Disse ledd utgjør en modifisert underordnet impedansmatrise for formasjonen og med indeksangivelse som tidligere beskrevet.

Endelig anvendelse av måledata.

For å kunne beregne resistiviteten av en formasjon tilstrekklig nøyaktig som funksjon av den laterale avstand fra borehullet, antas nå at utledede impedansverdier bestemt i samsvar med de trinn som er omtalt ovenfor inngår som ledd i hver matrise. La det også være gitt at den resiproke matrise som omfatter hvert av den omrinnelige matrises ledd er dannet. Med basis i superposisjonsprinsip-pet vil så et hvert vilkårlig sett spenningsdifferanser mellom nærliggende elektroder i tilknytning til en samord-net strømrespons utledes av en slik dannet resiprok impedansmatrise. Det vil si at for en rekke drivspennings-forskjeller mellom et valgt antall elektroder som simulerer forskjellige fokuserte logger, kan de tilsvarende strømfor-løp uttrykkes som et system av lineære ligninger hvis ledd omfatter spaltevektorer *V, J og den resiproke matrise ±Z~^ på følgende måte; J = ±Z~ 1- *V hvor understrekningen angir som tidligere en matrise eller en vektoriell størrelse,

^V<T> = [V1(<V>2-V1)(V3-V2)...(VM-VM_!)], og J<T> =[JlfJ2,J3... Jjvj] , hvor * VT og J<T> henholdsvis er de transponerte til vektorene *V henholdsvis J.

Mens tidligere foreslåtte fremgangsmåter har angitj..'..., 1) hvordan de resiproke av de ovennevnte uttrykk skulle benyttes, det vil si hvordan en rekke syntetiserte spenninger beregnet ut fra produktet av et sett strømvek-torer med motstandmatrisen for formasjonen som skal analyseres (se US PS 3076138, sitert tidligere) og 2) hvordan et ekvivalent nettverk som simulerer en grunnformasjon skal konstrueres, idet dette nettverk de innbefatter den resiproke motstandsmatrise for hjelp ved kalibreringen av elektriske logger (se artikkelen "A Theory of Equivalent Artificial Networks Simulating The Subsurface Formations, and Their Application In Electric Well Logging") av Zoltan Barlai, publisert i The Log Analyst, mai-juni 1979. Imidlertid har ingen tidligere angitt, så langt det er brakt til underretning, en metode for systematisk å relatere bestembare formasjonsparametre ut over å syntetisere spenningsmønstre, hverken generelt eller spesielt, for anvendelse ved analyse av en formasjons karakteristiske data (eller serier av karakteristiske parametre) som en funksjon av borevæskens filtratinjisering og den varierende resistivitetskontrast i og rundt borehullet.

For eksempel angir US PS 3076138 at den tilsynelatende resistivitet av en utvalgt syntetisert logg bestemmes av den lineære kombinasjon av den normaliserte syntetiserte spenningsverdi dividert med en størrelse som er et produkt av en lineær kombinasjon av den resiproke av den absolutte effektive lineære avstand mellom de forskjellige elektroder. Slike resultater vil fremkomme utelukkende etter at de syntetiserte spenninger er beregnet basert på produktet av de forskjellige sett strømmønstre og .. en tidligere bestemt motstandsmatrise for den formasjon som skal analyseres. Hvis man dessuten anser at den effektive radius for hver av elektrodene i loggen kan ses bort fra vil resistiviteten av formasjonen, kunne sies å være en direkte funksjon av de syntetiserte spenningsverdier. Imidlertid viser erfaringen at andre faktorer ofte påvirker resultatet, slik at loggens respons for avvik, særlig der hvor en betydelig grad av filtratinntrengning finner sted og hvor store resistivitets-... kontraster forekommer i og omkring det aktuelle borehull.

Figur 8 er et kunstig, men ekvivalent nettverk som entydig simulerer en grunnformasjon over en lengde som tilsvarer M loggestasjoner langs et borehull som går gjennom formasjonen som skal analyseres, og hvor nettverket viser den entydige sammenheng mellom admittansene, og hvor nettverket viser den entydige sammenheng mellom admittansene i nettverket og leddene i hver av de resiproke impedansmatriser som utvikles ved hjelp av målingene fra loggen og de kretser som befinner seg over borehullet, også når borevæskefiltrat invaderer formasjonen, og denne invadering må anses å være betydelig. Figur 8 viser således at hver resiprok impedansmatrise tilsvarer et ekvivalent nettverk som presist simulerer grunnformasjonen som analyseres, selv når loggef orholdene ^er vanskelige, dvs. når formasjonen er kompleks.

Som vist omfatter nettverket en rekke diskrete admittanser 140 og 144 som forbinder tilkoplingspunkter P]_, <p>2' ••• <P>2N+1 innbyrdes og med et jordpunkt 145. Tilkop-lingspunktet i dette nettverk tilsvarer de M loggestasjoner som bestemmer det aktuelle måleintervall . og med P^ tilsvarende den øverste stasjon og ?2N+1 °-en lavest beliggende. Det totale antall diskrete admittanser i nettverket er (N+1)(2N+1). Av dette følger at dersom det finnes M elektrodestasjoner i den sone som har interesse, finnes det også M (=2N+1) tilkoplingspunkter som forbinder de diskrete admittanser til jordpunktet 145.

Hvis vilkårlige strømmer med strømtettheter , J2,

..., JM tilknyttes tilkoplingspunktene Plf P2, ..., <P>2N+1 og tilsvarende knutespenninger defineres som , V2 , ..., VM, vil anvendelsen av Kirchoffs lov på hvert tilkoplingspunkt gi følgende ligningssett:

hvor Yj.fj <=> Yj rj_ pr. definisjon.

Dette ligningssett kan ordnes som vist: hvor matrisenens dianonal oppnåes ved summering av alle de admittanser som forbinder det tilkoplingspunkt som tilsvarer den gitte rekke (eller spalte), det vil si For enkelhets skyld vil i det følgende koeffisient-ene Yj_ og Yj_^j erstattes av X ifølge følgende skjema, det vil si slik at slik at ligningssystemet ovenfor kan omskrives hensiktsmessig på denne måte:

Dette ligningssystem knytter de absolutte spenninger sammen, imidlertid er det ønskelig å bringe ligningene til en form som omfatter spenningsforskjeller mellom nærliggende tilkoplingspunkter, og dette kan foregå ved at hver enkelt spenningsdifferanse *Vj defineres som:

Dette gjør det mulig å sette opp ligningssystemet som følger: hvor Upfg = Xpfg + Xpfg+1 + ... + XpfM, p,<q=>l,2,...,M. Dette ligningssystem gir det ønskede resultat, det vil si i matriseform finnes følgende sammenheng: J = U <*> *V hvor

og matrisens U elementer er enkle, entydige og lineære kombinasjoner av de diskrete kretsadmittanser Yj., j (over

omfanget av X). Går vi nå ut fra den inverterte omdannede impedansmatrise *Z som dannes ut fra informasjonen fra loggen vist på figur 1, dersom en slik matrise finnes, vil ligningen U = ±Z_~^ kunne bestemme admittansene Y-; -; entydig for å bringe ekvivalentkretsen til en entydig representasjon av den resiproke eller inverse omdannede impedansmatrise.

Dette betyr at undersøkelse av de ulike trekk ved loggen kan utføres ved hjelp av det ekvivalente nettverk vist på figur 8. I samsvar med foreliggende oppfinnelse vil en perfekt og entydig representasjon av admittansmatrisen av dette nettverk og den resiproke impedansmatrise dannet ut fra målingene med loggen vist på figur 1, benyttes på følgende måte for å tilveiebringe en systematisk fremgangsmåte for bestemmelse av en serie responser hvor borevæskens filtratinjisering og de ulike resistivitetskontraster i og omkring borehullet er tatt i betraktning, i samsvar med oppfinnelsen. Ved syntetisering av den sanne respons for en kombinasjon av forskjellige nedsenkede elektriske logger i et stort antall borehull gjennom vilkårlige og komplekse formasjoner kan analyse utføres ved at det er mulig å 1) bestemme impedansverdier i en grunnformasj on som er gjennomtrengt av et borehull fylt med borevæske med resistivitet og 2) selektivt omvandle de oppnådde admittans-verdier slik at de inngår som ledd i en resiprok matrise for å simulere forskjellige sentrerte logger i et borehull over en tilknyttet dybdeforflytning og med forbausende god overensstemmelse, idet hver impedansmatrise oppstilles som en samling enkeltledd i overordnet matriseform (matrix gather) for registrering av én av et antall endelige, overlappende dybdeinkrementer for den formasjon som skal analyseres langs borehullet, idet hvert avsøkende inkrement er avhengig av loggens sensorgruppes lengde L for fastleggelse av både grunne og dype dybdemarkører såvel som at hvert dybdeinkrement registreres sentralt for tilknytning til dybden i borehullet for en sentralt orientert gruppe elektroder i sensorgruppen ved tidspunktet for opptaket av data, og hvor det således tilveiebringes en indikasjon på formasjonens sanne resistivitet Rt også når formasjonen befinner seg i en avstand fra borehullet utenfor en injisert sone med resistivitet Rxo og med ukjent lateral utstrekning, forårsaket av filtratinjeksjon av boreslam. Fremgangsmåten for systematisk syntetisering av den sanne respons er tidligere anført i trinnene 1) til 9) og fremgår også av karakteristikken i krav 1.

Når nå oppfinnelsen er beskrevet, kan det likevel være på sin plass å ta for seg de enkelte trinn i fremgangsmåten i nærmere detalj:

Trinn 1)

I forbindelse med dette trinn skal man merke seg at det for å kalibrere en logg med M sentrerte elektroder ved å gi kalibreringsfaktorer i samsvar med de ulike borehulls-loggeresponser, må antallet elektroder i loggen være tilpasset de øvrige elementer som benyttes for oppsamling av feltdata fra loggen. I dette henseende er M antatt å være 73, avstanden a er 12,5 cm, dordiameteren er 9,5 cm og borehullet er et 8 toms borehull, det vil si med diameter vel 20 cm. Den aktive logglengde L er således ca. 10 meter. Dessuten må det gjøres antagelser for de forskjellige resistivitetskontraster og den varierende invadering av filtrat fra borevæsken, sett kalibreringsfaktorer må skaffes til veie for de ulike borehullforhold, såvel som at det må antas visse normaliserte påtrykte spenningsmønstre og tilhørende strømresponser.

Nærmere bestemt gjøres først en antagelse over forholdet mellom resistiviteten i formasjonen og i borevæsken for et 8 toms borehull sammen med kjente injiserings-forhold og karakteristiske forløp for syntetiserte logger fremkommet ved å anvende egnet løsningsteknikk på kjente grenseverdiproblemer som beskriver strøm- og spenningsmøn-stre i ledende medier. Med hensyn til dette henvises til artikkelen "Geophysical Well Logging" av V.N. Dakhnov i oversettelse av G.V. Keller i tidsskriftet Quarterly of the Colorado School of Mines, vol. 57, nr. 2, kapittel 3.

I denne artikkel syntetiseres en logg ut fra den antagelse at basisgruppen i denne logg omfatter M jevnt fordelte elektroder påtrykt en serie spenningsmønstre for tilveiebringelse av strømresponser i borehull med forskjellige borevæsker/formasjonsforhold.

Deretter bestemmes sett kalibreringsfaktorer for samtlige slike spenningsmønstre for de M elektroder slik at produktet av de beregnede responser og kalibreringsf aktorset-tene gir den ønskede karakteristiske resistivitet, generelt angitt som Rt.

Det maksimale antall sett kalibreringsfaktorer står i direkte forhold til antallet forskjellige logg-kombinasjoner ifølge ligningen K = (M+D/2 hvor K er det maksimale antall lagrede sett kalibreringsfaktorer pr. logg-kombinasjon og M er antallet elektroder eller elektrodesammenstillinger.

Det antas videre i dette henseende at kalibreringsfaktorene, som får symbolet kq inngår i forholdet

hvor Raq nå angir den tilsynelatende resistivitetsrespons for den antatte fordeling i formasjonen og Rq er den beregnede råverdi for motstanden i formasjonen. Kalibreringsf aktorene kan deretter bestemmes ved for eksempel å sette

for å gi den ønskede resistivitetsrespons for den aktuelle formasjon.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse kan den ønskede syntetiserte logg beskrives ved å foreta antagelsen at nettverket vist på figur 8 simulerer formasjonen som skal analyseres og at enhver gitt elektrodegruppering som danner en logg vil kunne syntetiseres slik at dens posisjon og drift fastlegges. Den midtre elektrode er da først strømmåleelektroden, det vil si den som har indeks (N+l), og hvor strømtettheten innen den tilstøtende formasjon som har interesse kan bestemmes når valgte sett potensialer er funnet ved tilkoplingspunktene Plf P2, ..., PM i den simulerte krets vist på figur 8. Den dybdeavhengige respons vil derved til å begynne med karakteriseres av forholdet VN+1/<J>N+1, og strømtettheten Jn+i kan da bestemmes ut fra følgende ligning:

Det skal bemerkes at denne bestemmelse av strøm-:ettheten J^+i kun omfatter admittansen mot jord for det (N+l)-te tilkoplingspunkt på figur 8 og admittansene mellom dette og de øvrige tilkoplingspunkter. De forskjellige admittanser eller kombinasjoner av disse kan deretter isoleres ved å påtrykke passende spenningsfordelinger til 2lektrodene i loggen.

Som et eksempel antas at en rekke lineært uavhengige potensialvektorer Slr Sj, S^, S„+1 påtrykkes elektrodene i den logg som har den fordeling som fremgår av tabell

IV.

Som vist er hver vektor symmetrisk om elektroden (N+l) og har amplituder for de individuelle enheter på enten null eller en. Fordelingen av enere i en hvilken som helst M x 1 spalte i en vilkårlig vektor Sp er i samsvar med 2p-l, hvor p=l,2,...,N+1.

Mens vektoren Sj_ kun har ett enkelt potensial med amplituden én (ved elektroden N+l) i en skjematisk fremstilling som dette (boxcar distribution) på 1 x 1 omkring elektroden N+l, har vektoren S2, en fordelt lengde på tre for en tilsvarende fordeling på 3 x 1 omkring samme elektrode, og vektoren S^ har en tilsvarende fordeling på 5 x 1 omkring samme elektrode.

For vektorene S^ og S„+1 hvor N=36 dersom M er 73, er på den annen side de tilsvarende fordelinger rundt elektrodene 71 x 1 og 73 x 1 som vist i tabell IV.

Ettersom hver enkelt av de karakteristiske potensialvektorer i tabell IV påtrykkes, en av gangen og startende med S„+1-vektoren, kan tilsvarende strømverdier bestemmes i rekkefølge for den syntetiserte logg. For samsvar i betegnelsene med foreliggende oppfinnelse, kalles den resulterende strømkomponent (den målte strøm for den tilsvarende poten-sialvektor for den gitte fordeling) J(S„+1) hvor S„+1 angir potensialvektoren fra hvilken strømmen bestemmes. Deretter kan målestrømmen beregnes ved elektrode N+l når det startes med -vektoren, det vil si for identiske spenninger angitt som "1" på samtlige elektroder, gir den (N+l)-te rekke av produktet mellom admittansmatrisen og potensialvektoren ligningen J(S„+1) = YN+1 N+1 hvor J(S„+1) angir at målestrømmen er i samsvar med potensialvektoren Sj,+ 1.

Størrelsen YN+]_fN+^ kan kalles selvadmittansen for den (N+l)-te elektrode i den aktuelle logg.

Tilsvarende danner den (N+l)-te rekke av produktet mellom admittansmatrisen og vektoren S^

J(SN) <=><Y>N+lfl <+> Yn+l,N+l'+ <Y>N+1,M

for den potensialfordeling som beskrives av S^, og videre dannes for vektoren S„+1 målestrømmen tilsvarende ved produktet mellom den (N+l)-te rekke i produktet mellom admittansmatrisen og potensialvektoren for S,,:

<J>(<S>)N+1 <=> %+l,l <+><Y>N+1,2 <+><Y>N+1,N+1 <+><Y>N+1,M-1 <+><Y>N+1,M. Det er forholdsvis lett å oppdage et mønster som går igjen i disse ligningene, det vil si hver målestrøm er rett og slett summen av selvadmittansen for elektroden (N+l) pluss samtlige admittanser som forbinder denne elektrode til de øvrige og som har null potensial, (ut fra nullene i fordelingstabellen for potensialvektoren). Ut fra dette følger at det generelle uttrykk for målestrømmen gis av J(Sq) = YN+1 N+i, q=N+l og

Siden fordelingen av ■ den karakteristiske potensi-alvektor er slik at alle komponenter forskjellig fra null har en verdi lik 1, er den resiproke av målestrømmene J(Sg) lik motstanden i grunnformasjonen for hvilken syntetiseringen foreligger, det vil si slik at Rq = l/J(Sq) og

<R>]_<<>R<2<>R3 ,.. •%-<!><<%<>%+!•

Denne rekke av motstandulikheter bygger på det faktum at det med økende indeks g for formasjonens motstand Rq som angir responsen for den q-te syntetiserte logg, involveres færre strømveier og likeledes færre korte veier slik at resultatet blir en dypere lateral respons. Det betyr at økende Rq tilsvarer gradvis økende verdier med dypere respons innenfor den formasjon som det dannes modell av. Videre kan sett responsparametre beregnes for hele rekker verdier for Rq. Resultatet er at analysen kan foregå ved hjelp av en systematisk fremgangsmåte hvor formasjonens resistivitet og invasjonsdybde når det gjelder borevæskens filtrat i og omkring borehullet er.basert på disse forhold, og denne analyse kan således utføres relativt enkelt.

Figur 9 angir i et diagram forholdet mellom økende indekstall for den syntetiserte loggrespons og responsdybde i en omliggende formasjon.

Som vist plottes en pseudogeometrisk faktor G for forskjellige syntetiserte logger som en funksjon av inva-deringsdiameteren Dj_ for filtrat fra borevæsken i samsvar med de innledende spenningsmønstre som fremgår av tabell IV. I dette tilfelle er benyttet en modell hvor en enkel trinn-profil skiller den invaderte sone (Rxo) fra den urørte sone (Rt), og dette er vanlig ved beregninger av denne type.

Den pseudogeometriske faktor G defineres på vanlig måte ved forholdet Gq = (Raq-Rt)/(<R>xo-Rt) hvor leddene Rt og Rxo er definert tidligere. Leddet Raq angir den tilsynelatende resistivitet for den syntetiserte logg etter at kalibreringsfaktorene er valgt. For å kunne tegne kurvene på figur 9 er i dette eksempel en konstant multiplikasjonsfaktor kq fastlagt slik at den tilsynelatende resistivitet for hver logg-gruppering kan settes lik Rt idet Rt/ Rn er lik 100/1 i et 200 mm borehull og uten invadering.

Kurvene på figur 9 viser klart at tendensen for den datamaskinf remstilte respons er dybdeselektiv med kurvene 150a, 150b, 150c, 150d som stiger relativt langsomt og tilsvarer de dypere responser, mens kurvene 150p, 150g, ..., 150z tilsvarer de mindre dype resonser i borehullet. Merk at kurvene 150a og 150s tilnærmet er lik responsen for henholdsvis en dyp og en grunn laterologg (LLd henholdsvis LLs). Dette er loggsystemer som benyttes innen moderne motstandsmåling med fokuserte logger, markedsført og anvendt blant annet av Schlumberger, Inc. Kurvene 150a og 150s sammen med de øvrige kurver på figur 9 viser over-legenheten i dekning og oppløsning for den fremgangsmåte som foreliggende oppfinnelse lanserer.

Figur 10 til 28 er diagrammer over kalibreringsfaktorene som funksjon av en rekke forskjellige resistivitetskontraster som viser hvordan slike kalibreringsfaktorsett entydig bestemmes i forhold til et valgt borehullforhold.

Kurvene på figur 10 dekker et svært enkelt tilfelle som kan tjene som illustrasjon for dette. På figuren ser man en kurveskare 170 for logaritmen til kalibreringsfaktorene (kq) som funksjon av logaritmen til forholdet Rt/R,,,. Den modell som ligger til grunn for beregningene består rett og slett av et 200 mm borehull i et for øvrig homogent medium, det vil si at det ikke forekommer noen invasjon.

Videre er loggens lengde ca. 10 meter og antallet elektroder er M=73.

Ser vi nærmere på kurvene 170, innses at det finnes sett kalibreringsfaktorer, så som settene 170a, 170b, 170c, som entydig kan tilknyttes formasjonsparametrene av interesse. For dette svært enkle illustrative tilfellet vil det naturligvis kun være én parameter som har interesse, nemlig Rt som kan bestemmes entydig dersom resistiviteten r m av boreslammet kjennes. Det skal også bemerkes at ordinaten til høyre på figuren er angitt med besifring 1 til 37 og dette angir omfanget mellom den grunneste og den dypeste av den tidligere beskrevne simulerte syntetiserte logg, idet det benyttes de responsmønstre og de påtrykte verdier som fremgår av tabell IV. Kalibreringsfaktorene kq er beregnet ut fra følgende forutsetning. Dersom den første respons (råresponsen) angitt som Rq er gitt ved en kjent resistivitetskontrast, vil produktet med kq-faktorene (som tilsvarer den kjente resistivitetskontrast) tilveiebringe den tilsynelatende resistivitet som er eksakt den samme som den tilsvarende Rt i et -200 mm borehull. Dersom rådata er tilgjengelig i en ukjent situasjon, det vil si hvis Rq-verdiene er tilgjengelig ut fra en grunnformasjon som antas å være uten filtratinvadering, er det innlysende at det for denne situasjon kun er nødvendig med en analyse av kurvene på figur 10 for å bestemme det kalibreringsfaktorsett som forårsaker at den resulterende tilsynelatende resistivitet for samtlige blir en konstant og således gir løsningen for dette borehull, det vil si resistiviteten Rt-

I dette henseende ser man at det ved resistivitetskontraster utover 1/1 (logaritmen til motstandforholdet lik 0,0), får responsene for de simulerte fokuserte logger for dypere registrering, for eksempel for loggene med indeks mellom 10 og 37, kalibreringsfaktorer som ikke er særlig avhengig av resistivitetskontrasten. På den annen side indikerer responsene for de simulerte logger som regist-rerer i øvre del av borehullet behovet for kalibreringsfaktorer som er meget sterkt avhengig av denne resistivitetskontrast.

Figurene 11 til 28 indikerer videre analysen i samsvar med foreliggende oppfinnelse, hvor borehullforhold-ene inkluderer stadig større del av invadering av filtrat fra borevæsken.

Hvis hensikten er å gjøre rede for en enkel invadering i formasjonsmodellen som skal ligge til grunn for fastleggelse av kalibreringsfaktorene, vil antallet parametre måtte øke, det vil si kalibreringsfaktorene vil nå være avhengig av både Rxo, Di og foruten Rt for et borehull med gitt diameter. For slike tilfeller er kurvene på figur 11 til 28 representative, idet de angir kalibreringsfaktorene (i logaritmisk målestokk) som funksjon av logaritmen til forholdet Rt/Rxo for de ulike invaderingsdiametre (trinnpro-filen). Det skal bemerkes at forholdet R^/R,, er holdt på 10/1. Kurveskarene angir følgelig en database som kan benyttes i den prosedyre som er omtalt ovenfor for analyse av invaderingsforholdene i formasjonen. Det vil si at forholdene i breohullet finnes ved å lete opp den kalibreringsf aktor som bestemmer settet faktorer slik at når dette sett multipliseres med de tilsvarende råresponser fremkommer tilsynelatende resistiviteter som samtlige er like og konstante, idet kalibreringsfaktorene da bestemmes slik at verdien for Rt finnes for disse brønnforhold.

Sagt noe mer generelt, antar metoden utviklingen av en database hvor sett kalibreringsfaktorer tilknyttet forskjellige borehullforhold (tilsvarende settene 170a, 170b,... på figur 10, eller mer generelt sett av den type som er angitt på figurene 11 til 28) beregnes for den spesielle loggkonfigurasjon hvis impedansmatrise dannes av feltmålingene. Dette har tidligere blitt belyst i forbindelse med loggen med 73 elektroder, og en slik logg kan anses å være en vanlig logg for feltbruk. Anta videre at slike sett kalibreringsfaktorer kan samles i en rekke kalibreringsfaktortabeller med besifring fra 1 til 37 og tilknyttet enhetsmønstre av "boxcar"-typen på 1 x 1, 3x1, 5x1, 7x1 .... 71 x 1 henholdsvis 73 x 1 i styre/proses-sorenheten 17 (figur 1). Slike tabeller eller registre besifres slik at tabellens ledd gis en indeks som samsvarer med konfigurasjonen av loggen, strømresponsen og det påtrykte spenningsmønster, det vil si hvor loggkonfigura-sjonen er fastlagt i samsvar med fordelingen av potensial-vektorene rundt loggen på den måte som tidligere er omtalt. Det vil altså si at slike tabell-ledd for kalibreringsfaktorer må ta hensyn til det spektrum av forskjellige borehull- og formasjonsforhold som er av interesse, eksempelvis med forskjellige grader av filtratinvadering såvel som ved urørte formasjonssoner.

Trinn 2) - 6)

Etter at serien kalibreringsfaktortabeller er etablert i samsvar med det som er beskrevet ovenfor, senkes loggen i samsvar med foreliggende oppfinnelse ned i borehullet 8 (figur 1). Logging av formasjonen ifølge den allerede omtalte fremgangsmåte skjer nå, og dette gir en rekke omvandlede impedansmatriser ±Z som hver er tilknyttet et gitt segment av grunnformasjonen som skal analyseres. Som tidligere nevnt omfatter hver matrise M x M ledd hvor M er antallet elektroder i loggen.

Trinn 7) - 9)

Etter at disse matriser er oppsatt, inverteres de for å forme den omvandlede resiproke matrise ^Z"<1> ved hjelp av konvensjonell matriseinversjonsteknikk. Erfaringen har vist at velkjente standardfremgangsmåter for løsning av ligninger, så som Gauss' eliminasjonsmetode vil være fullt brukbare for å løse dette inversjonsproblem. Se for eksempel "Linear Algebra and Its Applications" av G. Strang, Academic Press, 1976.

Deretter dannes en rekke datamaskinfrembrakte responser ved å benytte de omvandlede resiproke matriser

*Z"^, nå normalisert til de spesielle strømresponser og spenningsmønstre som tilsvarer de som ble anvendt ved dannelsen av kalibreringsfaktortabellene i trinn 1) som tidligere anført. Det betyr at når de data som fremkommer fra feltmålingene benyttes, oppnås en rekke verdier for Rq-responsen tilknyttet et formasjonsegment som igjen tilsvarer M loggestasjoner nedover i borehullet når loggingen av formasjonen ble foretatt. Endelig sammenlignes de oppnådde verdier for Rq med kalibreringsfaktortabellene og det oppsøkes den kalibreringsfaktor for den spesielle forma-sjonsparameter som i øyeblikket er av interesse ut fra visse kriterier for beste seleksjon. For eksempel gjennom-

søkes tabellene over kalibreringsfaktorer for et gitt sett Rq-verdier fortløpende inntil produktet av et forhåndsbestemt sett kalibreringsfaktorer i en bestemt faktortabell med disse verdier gir det ønskede resultat, det vil si hvor produktet av verdiene og kalibreringsfaktorene kg blir en konstant og den samme for samtlige 37 fokuserte simulerte responser. Hvis resultatet av søkerutinen settes opp grafisk ved Raq-verdiene som ordinat og loggens indeksnumre 1 til 37 som abscisse, vil den optimale løsning i samsvar med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse finne sted når et gitt sett kalibreringsfaktorer multipliseres med Rq-verdiene (=Raq) nærmer seg en horisontal rett linje. Det skal imidlertid legges vekt på at kalibreringsfaktortabellene må skaleres hvis det er tale om andre formasjoner og/eller borehullforhold. Således kan tilleggstabeller benyttes for de øvrige variable som antydet på figur 11 til 28.

Figur 11 viser for eksempel at det kan settes opp en kalibreringsfaktortabell for en grunnformasjon med tykke avleiringer med en borevæskeresistivitet på 0,1 ohm-meter (R,,) og hvor det forefinnes en invadert sone med resistivitet på 1 ohm-meter (Rxo). Kalibreringsfaktorene er angitt som ordinat og resistivitetskontrasten for formasjonen og den invaderte sone er abscisse i grafen på figur 11, og borehullet har som før en diameter på 8 tommer (vel 20 cm). Figur 12-28 viser hvordan ytterligere kalibreringsfaktortabeller for ett og samme borehull, men med forskjellige formasjonsforhold i forhold til de som gjelder for figur 11, kan konstrueres når variasjonene i diameteren Dj_ for invasjonen tas hensyn til, det vil si hvor invasjons-diameteren gradvis økes, for eksempel fra 25 cm på figur 12 til 63,5 cm på figur 16 og endelig til vel 3 meter på figur 28. Det skal bemerkes at for moderate til dype invasjoner angir kurveskaren stor avhengighet av kalibreringsfaktorene overfor forholdet mellom resistivitet av formasjonen og den for den invaderte sone (Rt/Rxo) • Etter hvert som den laterale avstand øker spiller responsene fra de simulerte fokuserte forløp lenger nede i borebrønnen en stadig større rolle og gir et stadig større tillegg til antallet kalibreringsfaktorer tilgjengelige i det trinn hvor produktbe-regningen foregår og således økes betydelig påliteligheten av det endelige resultat. En nøkkel til enhver slik analyse er det faktum at det spesielle sett kalibreringsfaktorer som tilhører hver av de ulike logger, i kombinasjon entydig kan knyttes til formasjonsparametre som har interesse og således vil de kunne benyttes for å tilveiebringe en særdeles nøyaktig indikasjon på disse parametre.

Det er godtatt at kalibreringsfaktorer kjennes fra lang tid tilbake innen teknologien som vedrører teknisk logging. For de konvensjonelle fokuserte logger som gir responskurvene 150a og 150s på figur 9, hvor kalibreringsf aktorene er valgt slik at responsene tilnærmet blir lik en konstant formasjonsresistivitet Rt i en urørt formasjon med forholdet formasjonsresistivitet/boreslamresistivitet i området 10/1 til 100/1 for en normalisert 200 mm borebrønn, skal det bemerkes at slike logger tidligere har vært konstruksjonsmessig fastlagt som "maskinvare". Når kalibreringsfaktorene for slike logger først er bestemt, vil de følgelig bibeholdes, dersom ikke en modifikasjon av konstruksjonen nødvendiggjør endring, som eksempelvis ville være tilfelle dersom "spacingen" eller elektrodenes størrelse skulle endres. Siden driftsparametrene som gjelder ved benyttelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse ikke er konstruksjonsavhengige, men lett kan beregnes ved å benytte trinnene i denne fremgangsmåte, som beskrevet tidligere, vil denne nye fremgangsmåte langt lettere kunne anvendes for ulike borehullsforhold og således tilby en løsning av problemet med å bestemme formasjonsparametre for analyse.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for syntetisering av den sanne respons for en kombinasjon av forskjellige borehullsentrerte elektriske logger ved varierende borehullforhold,ved a) å bestemme impedansverdiene i en grunnformasjon penetrert av et borehull fylt med en borevæske med resistiviteten R , og b) selektivt ordne disse impedansverdier som ledd i en eller flere impedansmatriser for å simulere forskjellige hullsentrerte logger over et tilordnet dybdeinkrement, hvor hver impedansmatrise tilordnes en overordnet matrisestruktur (matrix gather) hvis enkelte ledd gis en indeks tilordnet hvert av et antall overlappende trinn med begrenset utstrekning langs formasjonen utenfor borehullet, hvor hvert trinn er tilordnet lengden L av loggens enkelte elektrodegrupper for å fastlegge dybdemarkører for grunne hhv. dype bore-hullposisjoner, hvor hvert trinn videre tilordnes en indeks relatert til dybdeposisjonen i borehullet ved tidspunktet for opptaket av data fra loggene, for en sentralt orientert elektrodesammenstilling i en tilhørende elektrodegruppe, idet det på denne måte fremkommer en indikasjon på formasjonens virkelige basisresistivitet Rt også ved borehullforhold hvor det mellom formasjonen og borehullet befinner seg en filtratinvadert boreslamsone med resistivitet RxQ og ukjent radial utstrekning, KARAKTERISERT VED at fremgangsmåten a, b omfatter følgende trinn 1-9: 1) kalibrering av en gruppe på ialt H- borehullsentrerte elektrodesammenstillinger anordnet med samme innbyrdes elektrodeavstand a for å tilveiebringe sett av kalibreringsfaktorer som er normalisert i forhold til kjente spenningsmønstre og tilordnede strømresponser i en målesone med kjent resistivitet, idet elektrodesammenstillingene gis en internt bestemt indeks og slik at hvert sett kalibreringsfaktorer entydig tilordnes og kan adresseres som funksjon av hvert definert borehullforhold, innbefattet komplekse formasjonsforhold, såvel som spesielle elektrodegrupper av fokusert array-type fremkommet ved simulering med datamaskin, 2) anbringelse av nevnte borehullsentrerte logg for feltmåling i borehullet, idet loggen består av M elektrodesammenstillinger hvorav de for grunn og dyp måling i endene av de enkelte elektrodegrupper omfatter både enkeltelektroder for potensialmåling såvel som for strømmåling, mens elektrodesammenstillinger i de enkelte elektrodegruppers midtre område bare omfatter en enkeltelektrode for potensialmåling, og idet den absolutte dybde for i det minste én av elektrodesammenstillingene til enhver tid er kjent i forhold til et bestemt referanse-nivå for dybde målt i forhold til jordoverflaten, 3) kontinuerlig forflytting av elektrodegruppen i borehullets lengderetning og i rask, trinnvis rekkefølge injisering av strøm fra først en og deretter de øvrige av enkeltelektrodene for strømmåling innenfor elektrodesammenstillingene i de enkelte elektrodegruppers ender, for dyp hhv. grunn måling, idet strømmen er kjent og blir ført ut gjennom borevæsken med resistivitet R m, den invaderte boreslamsone med resistivitet R xo og videre ut i formasj Jonen med basisresistivitet Rt, 4) hurtig måling av det absolutte potensial ved hver elektrode for potensialmåling såvel som potensialforskjellmåling mellom to og to nærliggende potensialmålende elektroder under strøminjiseringen fra hver av strømelektrodene, hvorved potensialmålingene kan tilordnes en indeks som relateres til felles loggepunkter innenfor en sammenstilling hvis enkelte loggepunkter ligger jevnt fordelt og har innbyrdes avstand a langs borehullet, idet a også er avstanden mellom hver enkelt elektrodesammenstilling , 5) beregning av de nevnte impedansverdier fra de målte absolutte og differensielle potensialverdier og de tilhørende injiserte strømmer, idet hver impedansverdi tilordnes den internt bestemte indeks for hver av de strøm- og potensialelektroder som utfører målingene, 6) Omindeksering av impedansverdiene til impedansledd i den nevnte matrise, hvor matrisen er i form av en overordnet matrisestruktur med en rekke overlappende gruppematriser, idet hver gruppematrise tilordnes et gitt segment av formasjonen og som i vertikal utstrekning tilsvarer M loggepunkter og omfatter MxM impedansledd, hvor M er det største indekstall for den midtre elektrodesammenstilling i den respektive elektrodegruppe, og forutsatt at forholdet mellom antallet av gruppematrisenes differensielle og absolutte impedansledd er ca. (M-l):l, 7) invertering av hver overordnet gruppematrise slik at det dannes en tilsvarende resiprok gruppematrise, 8) tilveiebringelse av datamaskinfokuserte responsparametre ut fra tilsvarende spenningsmønstre som de ifølge trinn 1), og 9) sekvensiell søking av sett kalibreringsfaktorer ifølge trinn 1) for å finne det sett faktorer som gir resistivitetsverdier som tilsynelatende er lik en og samme konstante verdi når settet kalibreringsfaktorer multipliseres med de tilordnede impedansverdier ifølge trinn 5), hvorved forholdene i borehullet kan fastlegges også når kvotienten mellom sann resistivitet og boreslamresistivitet er stor og uavhengig av det faktum at det er syntetisk frembragte sett potensial-mønstre som har blitt benyttet som startparametre for de deretter utledede datamaskinfokuserte responsparametre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hver gruppe av M elektrodesammenstillinger indekseres slik at elektrodesammenstillingene E^, E^.-.dannes, idet indekseringen følger fortløpende fra elektrodesammenstillingen og til EM, hvorved E.. angir den elektrodesammenstilling som befinner seg nærmest overflaten og borehullets munning, mens E^ er den elektrodesammenstilling som ligger dypest nede i borehullet, og at indekseringen videre utføres slik åt elektrodesammenstillingene E^ og E^ angir endeelektrodesammenstil-linger med strømelektroder (34, 35) for strøminjisering i borehullet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at indekseringen utføres slik at lengden (1) av den elektrodegruppe som omfatter elektrodesammenstillingene E^, E2,....EM blir den vertikale avstand mellom elektrodesammenstillingene Ei °g EM-

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at indekseringen utføres slik at lengden (1) av gruppen av elektrodesammenstillinger også fastlegger en formasjonssone som dybdemessig er tilordnet de beregnede impedansledd i hver MxM-matrise. i samsvar med trinn 6) i krav 1.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at leddene i hver MxM-matrise ordnes slik at matrisen kommer til å omfatte M spalter og M rekker med impedansverdier, idet spaltenes ledd representerer absolutte impedansverdier Z og tilordnede differensielle impedansverdier az, og slik at disse i hver respektive spalte er tilordnet en felles dybde i formasjonen, hvorved denne felles dybde samsvarer med den aktuelle dybde for den aktiverte strømelektrode i endelektrode-sammenstillingen når data opptas under målingen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at hver av MxM-matrisens spalter tilordnes en potensialelektrode hvis indeks endres i kjent rekkefølge fra rekke til rekke nedover langs spalten.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at hver av MxM-matrisens rekker tilordnes en potensialelektrode hvis indeks endres i kjent rekkefølge fra spalte til spalte utover langs rekken.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at antallet M velges = 5.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at spaltene i 5 x 5-matrisen dannes av impedansverdier Z for absolutt impedans og tilordnede impedansverdier AZ for differensiell impedans, idet spaltene på en gitt måte indekseres fra 1 til 5, at det i hver av matrisens spalter er minst ett ledd tilordnet en strømelektrode i en endeelektrodesammenstil-ling og som ved sin aktivering gir basis for beregningen av hvert av impedansleddene, at rekkene i 5 x 5-matrisen på tilsvarende måte indekseres fra 1 til 5, og at det i hver av matrisens rekker er minst ett ledd tilordnet en felles og internt aktivert strømelektrode som i formasjonen injiserer en strøm som danner basis for beregningen av hvert av matrisens impedansledd.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at indekseringen av 5 x 5-matrisens impedansledd for absolutt og differensiell impedans (Z ,AZ) for elektrodesammenstillingene E^, E£, E^, E4 og Ej. tilordnes følgende matrise: hvor d,., dg, d?, dg og dg er dybden av endesammenstillingens aktiverte strømelektrode når data opptas.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, idet dette kravs trinn 1) videre er KARAKTERISERT VED tilveiebringelse av sett kalibreringsfaktorer for forskjellige kombinasjoner av elektrodegrupperinger i form av logger, omfattende M jevnt fordelte elektrodesammenstillinger påtrykt en serie forskjellige spen-ningsmønstre som er tilordnet en respektive resistivitetskontrast mellom borevæsken og formasjonen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, KARAKTERISERT VED at kalibreringsfaktorene lagres systematisk og relatert til elektrodegrupperingskombinasjon og resistivitetskontrast.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at det maksimale antall lagrede sett kalibreringsfaktorer samsvarer med antallet forskjellige logg-kombinasjoner ifølge: k=(M+2)/2 hvor k er det maksimale antall lagrede sett pr. logg-kombinasjon.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11 og hvor trinn 8) i krav 1 er videre KARAKTERISERT VED multiplikasjon av hvert sett kalibreringsfaktorer ifølge trinn 1) på en-til-en basis med de enkelte responsparametre fra trinn 7) og normalisert i samsvar med tilordnede spenningsmønstre ifølge trinn 1) for å danne en serie normaliserte verdier, og selektering ifølge kriteriet for beste tilpasning, av den serie- normaliserte verdier som inneholder størrelser med tilnærmet konstant verdi.