NO20111138A1 - Elektromagnetisk logging i tidsdomenet ved bruk av spesifikke strompulser - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Oppfinnelsens fagområde

Den foreliggende oppfinnelsen omhandler det å estimere en egenskap ved en grunnformasjon. Nærmere bestemt omhandler oppfinnelsen apparater og fremgangsmåter for utførelse av transient elektromagnetisk pulsing i et borehull for å bestemme egenskapen.

Beskrivelse av dagens teknikk

Undersøkelse og produksjon av hydrokarboner krever kjennskap til en under-grunns jordformasjon som kan inneholde reservoarer med hydrokarbon. Transient elektromagnetisk (TEM) pulsing ved jordoverflaten er en måte å samle inn denne kunnskapen på.

Tradisjonell TEM pulsing er basert på å påtrykke en serie med elektromagnetiske energipulser på jordformasjonen ved bruk av en strøm-kutt-metode. Serien med pulser krever identiske skarpe pulser med kildestrøm som påtrykkes en sendespole. Pulsene induserer sirkulasjoner av strøm i grunnformasjonen. Sirkula-sjonen av de elektromagnetiske signalene kan relateres til en egenskap ved formasjonen som for eksempel ledingsevne.

Tradisjonell TEM pulsing på jordoverflaten kan ha noen ulemper. En ulempe er at grunnformasjoner som inneholder hydrokarbon kan befinne seg dypt inne i jorden. Reservoarene kan være utenfor rekkevidden til de elektromagnetiske energipulsene. En annen ulempe er at tradisjonell TEM pulsing ikke er i stand til å skille mellom ulike distanser inne i formasjonen.

Derfor er det behov for teknikker til å måle en egenskap med en grunnformasjon dypt inne i jorden ved bruk av TEM-pulsing. Fortrinnsvis kan teknikkene skille mellom ulike distanser inn i grunnformasjonen.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Det beskrives en fremgangsmåte for estimering av en egenskap ved en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, grunnformasjonen som har undersøkelsesformasjonen og en annen sone, der fremgangsmåten inkluderer; å påføre en samling pulser med elektromagnetisk energi på grunnformasjonen der samlingen med pulser har en utforming til å indusere en overveiende større mengde strøm i undersøkelsessonen enn den andre sonen, der pulssamlingen inkluderer en første puls som har en amplitude som er forskjellige fra amplituden til den andre pulsen; å motta en respons med elektromagnetisk energi fra strømmen som induseres av samlingen av pulser; og å estimere egenskapen ut ifra responsen av elektromagnetisk energi.

Det beskrives også et apparat for estimering av en egenskap ved en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, grunnformasjonen som har undersøk-elsesformasjonen og en annen sone, der apparatet inkluderer; en sender; en mottager; og et prosesseringssystem som er innrettet til å utføre følgende instruksjoner: å påføre en samling pulser med elektromagnetisk energi på grunnformasjonen der samlingen med pulser har en utforming til å indusere en overveiende større mengde strøm i undersøkelsessonen enn den andre sonen, der pulssamlingen inkluderer en første puls som har en amplitude som er forskjellige fra amplituden til den andre pulsen; å motta en respons med elektromagnetisk energi fra strømmen som induseres av samlingen av pulser; og å estimere egenskapen ut ifra responsen på elektromagnetisk energi.

Videre beskrives det et datamaskinprogramprodukt som er lagret på et maskinlesbart medium som har maskinutførbare instruksjoner for estimering av en egenskap til en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, der grunnformasjonen inkluderer sonen som skal undersøkes og en annen sone, ved å anvende en fremgangsmåte: påføre en sammensatt puls med elektromagnetisk energi på grunnformasjonen, at den sammensatte pulsen har en utforming for å indusere en overveiende større mengde strøm i sonen som skal undersøkes enn i den andre sonen, der den sammensatte pulsen inkluderer en første puls og en andre puls, der den første pulsen har en amplitude som er ulik amplituden til den andre pulsen; å motta en respons med magnetisk energi fra strømmen som er indusert fra den sammensatte pulsen; og å estimere egenskapen ut ifra responsen med elektromagnetisk energi.

KORT GJENNOMGANG AV FIGURENE

Søknadsgjenstanden, som betraktes som oppfinnelsen, er spesielt fremhevet og bestemt krevet i kravene som finnes som konklusjon på patentteksten. De foregående og andre egenskaper og fordeler med oppfinnelsen er åpenbare ut ifra følgende detaljerte beskrivelse sett i sammenheng med de vedføyde tegningene, der like elementer er likt numerert, og der: Figur 1 illustrerer et eksempel på en utførelsesform av et loggeinstrument som er plassert i et borehull som trenger gjennom grunnen;

figur 2 avbilder aspekter ved loggeinstrumentet som er innrettet til transient elektromagnetisk logging i endimensjonal sylindrisk geometri;

figur 3 avbilder aspekter av responser på ulike type impulser;

figur 4 avbilder aspekter av responser på ulike typer impulser i flerlags sylindrisk medium;

figur 5 avbilder aspekter av responser på ulike typer impulser med vannbasert slam i borehullet og en vannholdig formasjon;

figur 6 avbilder aspekter av responser på ulike typer impulser mot et trelags miljø;

figur 7 illustrerer en graf som viser en relasjon mellom resistivitet og radius:

figur 8 illustrerer en magnetisk dipol i homogene omgivelser,

figur 9 avbilder aspekter av transient elektromagnetisk stimulering med en strømpuls med en vilkårlig form; og

figur 10 presenterer et eksempel på en fremgangsmåte for estimering av en egenskap ved en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Det beskrives utførelsesformer med teknikker for å utføre transient elektromagnetisk generering fra inne i et borehull som penetrerer en grunnformasjon. Teknikken, som inkluderer innretning og fremgangsmåte, trenger å sende ut en elektromagnetisk puls med en bestemt form. Formen optimaliseres for å indusere sirkulerende strømmer i en undersøkelsessone i formasjonen som er i en bestemt avstand fra borehullet. I tillegg optimaliseres formen for å minimalisere induserte sirkulerende strømmer i andre soner av formasjonen. Følgelig vil elektromagnetisk energi som er indusert i en mottager i borehullet hovedsakelig komme fra de sirkulerende strømmene i målsonen. Den elektromagnetiske energien er relatert til en egenskap ved formasjonen og derfor kan egenskapen anslås ved å måle den elektromagnetiske energien.

Visse definisjoner blir her presentert fordi det er hensiktsmessig. Uttrykkene "puls" og "impuls" viser til elektromagnetisk energi med en viss form og endelig varighet som sendes inn i grunnformasjonen. Uttrykkene puls og impuls kan i foreliggende dokument bli brukt om hverandre. Uttrykkene "sammensatt" og "kompleks" viser til en puls med elektromagnetisk energi som har to eller flere komponenter. Hver av komponentene har en karakteristisk egenskap. Ikke-begrensende eksempler på de karakteristiske egenskapene på den karakteristiske egenskapen inkluderer amplitude, varighet, form og polaritet. I en utførelsesforn kan en sammensatt puls inkludere to komponenter som også refereres til som pulser slik som den sammensatte polsen er bygget sammen av de to pulsene. Uttrykkene sammensatt og kompleks kan her brukes om hverandre. Uttrykket "overveiende" vedrører en mengde strøm som er indusert i en sone som undersøkes i grunnformasjonen relatert til en mengde strøm som er indusert i en annen sone i grunnformasjonen. En overveiende mengde strøm som er indusert i sonen som skal undersøkes vil resultere i en respons med elektromagnetisk energi som kan relateres til en egenskap ved grunnformasjonen i sonen som skal undersøkes. Slik det brukes her relaterer uttrykket overveiende til en minste mengde økning av strømmene som induseres i sonen som skal undersøkes relatert til andre soner, der den minste mengden som er nødvendig for å være i stand til å estimere en egenskap ved grunnformasjonen i sonen som skal undersøkes ut ifra responsen. Uttrykket "q" relateres til et effektivt tverrsnitt av en mottagerspole. I en utførelses-form blir det effektive tverrsnittet bestemt ved å multiplisere tverrsnittsarealet av en vinding i spolen med antallet vindinger i spolen.

Med referanse til Fig. 1 vises det et eksempel på en utførelsesform av et brønnloggeinstrument 10 plassert i et borehull 2. Borehull 2 er boret gjennom grunnen 3 og trenger inn i en formasjon 4, som inkluderer ulike formasjonslag 4A-4E. I utførelsesformen i Fig. 1, blir loggeinstrumentet 10 senket ned i og trekkes ut fra borehullet 2 ved å benytte en armert elektrisk kabel 5 eller et tilsvarende transport-arrangement som er kjent innen fagfeltet. I andre utførelsesformer kan loggeinstrumentet 10 utføre målinger, referert til som logging under boring ["Logging While Drilling" (LWD)], under boreoperasjoner eller under en midlertidig stopp.

Loggeinstrumentet 10, som vist i Fig. 1, er innrettet for å estimere en egenskap ved formasjonen 4 ved å benytte TEM-påtrykk. Med referanse til Fig. 1 inkluderer loggeinstrumentet 10 en sender 6 og en mottager 7. senderen 6 sender en elektromagnetisk energipuls 8 inn i borehullet 2 og formasjonen 4. den elektromagnetiske energipulsen 8 induserer strømmer 9 i formasjonen 4 hovedsakelig i en sone som skal undersøkes 14 relatert til formen på pulsen 8. strømmene 9 i

induserer i sin tur elektromagnetisk energi 11 inn i mottageren 7.1 utførelsesformen i

Fig. 1 inkluderer loggeinstrumentet 10 en elektronisk anordning 12. Den elektroniske anordningen 12 kan være innrettet til å betjene loggeinstrumentet 10. Eksempler på operasjoner som utføres av den elektroniske enheten 12 inkluderer å sende den elektromagnetiske energipulsen 8 med en fastsatt form og å motta data som er relatert til den elektromagnetisk energien 11 som er indusert i mottageren 7.1 tillegg kan den elektroniske anordningen 12 innrettes til å sende dataene til et prosesseringssystem 13 ved jordens overflate 3 ved bruk av den elektriske kabelen 5 eller et telemetrisystem for LWD-anvendelser. I tillegg, for LWD-anvendelser, kan dataene lagres i den elektroniske anordningen 12 for senere innhenting når loggeinstrumentet 10 blir fjernet fra borehullet 2.

I utførelsesformen i Fig. 1 er prosesseringssystemet 13 innrettet til å avstemme den bestemte formen som er påkrevet for å indusere de sirkulerende strømmene 9 i avstand D fra borehullet 2.1 tillegg er prosesseringssystemet 13 innrettet for estimere en egenskap ved formasjonen 4 i avstand D bed bruk av dataene som er mottatt fra loggeinstrumentet 10.

Eksempler på teknikkene som beskrives i foreliggende dokument presenteres nå. Vi deler opp så vi får fem radielle soner innenfor 60 cm fra borehullet 2 ved å benytte elektromagnetiske felt i tidsdomenet. En av de grunnleggende ideene bak den beskrevne tilnærmingen er å evaluere visse sekvenser av bestemte strømpulser (til senderen 6) som kan være svært sensitive i bestemte områder av formasjonen 4 (opp til fem soner innenfor 60 cm.). Som verktøy for undersøkelsen benytter vi en representasjon av responsen til en sum av input fr isolerte soner og vi benytter resultatene av inversjonen til estimatet. Under studiet av denne opsjonen utviklet vi matematisk modellering, innledende gjetning, og programvareverktøy for å løse forover og inverse problemer. Detaljer fra den matematiske analysen og beregninger blir presentert senere i foreliggende dokument.

Med referanse til Fig. 2 vurderes loggeinstrumentet 10 med to spoler som er innrettet for TEM-logging. Loggeinstrumentet 10 inkluderer følgende parametre: instrumentet 10 inkluderer senderen 6 med moment Mz( t) og mottagerspolen 7. Ulike strø mf ormer blir vurdert. Oppstillingen er plassert langs en akse 20 på langs av borehullet 2 med resistivitet Rmog radius rm. Formasjonens resistivitet er Rt. Den radielle resistivitetsprofilen i inntrengningssonen med radius rxoblir beskrevet med en trinnfunksjon Rxo( r). Denne profilen ble representert med fem undersoner.

Så blir en sammensatt impuls 21 (med referanse til Fig. 2) benyttet til å danne den induserte strømmen 9 med en bestemt romlig fordeling. En vilkårlig puls P(x)

kan presenteres som en sum av korte rektangulære pulser. Dersom N rektangulære pulser med varighet A T blir brukt, kan en samlet respons 22 (med referanse til Fig.

2) representeres som følger:

Den sammensatte pulsen 21 som er vist i Fig. 2 er satt sammen av to komponenter, en første puls 23 og en andre puls 24. andre utførelsesformer av den sammensatte pulsen 21 kan inkludere flere.

Bidraget til det målte signalet fra det sylindriske arealet d (ri<<>r<<>r2; z, £ z £ z2) kan uttrykkes (for en rektangulær puls) som følgende integral:

Vil bruker et ensartet ledende medium med konduktivitet a eller resistivitet p=1/a. Feltets kilde er en vertikal magnetisk dipol med en moment Mz(se Fig. 2).

I Fig. 3 er vist resultatene av beregninger basert på ligning (1) og ligning (2). Vårt mål er å danne den induserte strømmen 9 med en bestemt romlig fordeling, der det meste av denne befinner seg i en region av interesse (det vil si undersøkelses-sonen 14) under hele den transiente prosessen. Parametrene som benyttes i dannelsen av Fig. 3 er som følger: D-området har følgende grenser: r, = 0.3/w, r2 = OJm, zx = - 0. 5m, z2=lm, momentet til sendespolen 6 er Mz=1 A*m*m; for mottagerspolen 7 q=1m<*>m; amplituden til grunnpulsen Ai=1 og varighet er 1000 ns.; amplituden til den (negative) tilleggspulsen, A2=0,7og varigheten er 25 ns.; resistiviteten p=1Qm; verktøyets lengde (fra sender 6 til mottager 7) er 0,5m.

La oss først se på tilfellet med påtrykking med trinnfunksjon. Responsen er vist i Fig. 3 med kurvene merket "trinn". Den samlede responsen (kurve 31) skiller seg vesentlig fra bidraget fra D-arealet (kurve 32). Dette er en indikasjon på at en vesentlig del a strømmen flyter på utsiden av D-arealet.

Vi foreslår derfor å øke mengden strøm som flyter på innsiden av D-arealet ved å benytte en sammensatt impuls 21 vist i Fig. 2. Impulsen består av en grunnleggende rektangulær puls etterfulgt i tillegg av en kortere puls med negativ amplitude. Fysikken bak denne ideen er at den lille negative pulsen vil eliminere strømmene fra en nær-borehull-sone, som ikke er en del av D-arealet.

Kurvene som er merket "impuls" viser den samlede responsen (kuve 33) og responsen fra D-arealet (kurve 34). De er svært tett ved hverandre hvilket indikerer at vi lykkedes i å danne et elektrisk felt med ønsket romlige fordeling. Ved å benytte den sammensatte impulsen, er en vesentlig del av strømmen holdt inne i D-arealet under hele transientprosessen.

En kompleks impuls blir benyttet for til å danne et transient elektromagnetisk felt i et flerlags sylinderformet miljø. En algoritme kalt CYLTEM ble tatt frem ved å benytte ligning (1) for å beregne de elektriske feltene i tidsdomenet som er forårsaket av den sammensatte pulsen 21 i lagdelt sylinderformet miljø. I Fig. 4 er det vist et eksempel på en slik beregning. Miljøet som er beskrevet i Tabell 1 er sonen nær borehullet (ved distanser opp til 0,6 m fra borehull-aksen), videre delt inn i fem undersoner basert på sin resistivitet.

Parametrene som brukes i oppbyggingen av Fig. 4 er som følger: transient signal fra 2-spole loggeinstrument 10 i etflerlags sylinderformet medium; momentet til sendespolen 6 er Mz=1A<*>m<*>m; til mottagerspole 7 q=1m<*>m; de (relative) amplitudene til den sammensatte impulsen 20 er: 100,10, 1, 0,01; varigheten er 5x100ns; lengden til verktøy 10 er 0,3m (fra sender 6 til mottager 7).

I Fig. 5 er det gitt resultater av beregninger av elektriske felt i et annet eksempel. Miljøet er igjen sonen i nærheten av borehullet (i avstander opp til 0,6m fra borehullets akse). Imidlertid benyttes det vannbasert slam og formasjonen 4 er vannholdig (Rm=2Qm; Rt=2Qm). Inntrengningssonen er representert av fem radielle soner (referert til som "modell 3b"). Parametrene som benyttes i oppbyggingen av Fig. 5 er som følger: transient signal fra 2-spole loggeinstrument 10 i et flerlags sylinderformet medium (modell 3b); momentet til sendespolen 6 er Mz=1A<*>m<*>m; til mottagerspole 7 q=1m<*>m; amplitudene til den sammensatte impulsen 21 er: 100, 10, 1, 0,01; varigheten er 5x100ns; lengden til verktøy 10 er 0,3m (fra sender 6 til mottager 7).

I Fig. 4 og Fig. 5 er det vist kurver av det transiente signalet i "skru av"-modus (det vil si trinn) og av eksitasjon ved bruk av den sammensatte pulsen 21. Å anvende den sammensatte pulsen 21 gjør oss i stand til i stor grad å redusere den dynamiske rekkevidden til responsen.

I Fig. 6 er det vist resultater for et trelags miljø som er utformet ved å plassere det sylinderformede laget inn i et ensartet miljø. Kurvene representerer et relativt avvikende signal for en avskruing av strømmen ved kilden (kurve 62). Som vist i Fig. 6, ved bruk av den utbalanserende negative rektangulære pulsen, tillates vi å øke inngangssignalet fra 27% til 43%. Parametrene som er benyttet i oppbyggingen av Fig. 6 er som følger: modellen er sylindrisk lag (resistansen=2 Qm) inn i et homogent (resistansen=2 Qm) miljø; amplituden til grunnpulsen Ai=1 og varigheten er 1000 ns: amplituden til den tilføyde (negative) pulsen, A2=0,7, en varighet på 100 ns; lengden til verktøyet er 0,5m (fra senderen 6 til mottageren 7).

Her blir den transiente fremgangsmåten estimert ved bruk av inversjon. For å undersøke muligheten for å benytte transiente felt til å studere sonen nær borehullet konstruerte vi en inversjonsalgoritme basert på Born-approksimasjonen ("Born Approximation") av foroverproblemet. Hovedfordelen med denne tilnærmingen er at den etablerer den lineære avhengigheten av et signal av forstyrrelser i ledningsevnen.

Med denne bakgrunnen kan det samlede feltet som er dannet ut ifra N sirkulære forstyrrelser i en lineær (Born) tilnærming uttrykkes som følger:

hvor Emfo( t) er det normale signalet fra et homogent miljø og G, er noen geometriske faktorer.

Ligning (4) viser et lineært sett for definisjon av forstyrrelser dersom vi erstatter det målte komplette signalet med den venstre delen og tar i betraktning den kjente ledningsevnen til det homogene referansemiljøet. Imidlertid kan vi også benytte verdiene til den anslåtte resistiviteten.

Noen eksempler på inversjon ved bruk av ligning (3) blir nå presentert. Vi vill beregne syntetiske data ved bruk av CYLTEM og responsen ved ansen i modellen som er presentert i Tabell 1, for pulsen av trinn-typen. Denne modellen blir også presentert i Fig. 7 som en graf som viser relasjonen mellom resistivitet og radius (se kurve 71). Vi benytter en forenklet modell fordi vi brukeren lineær tilnærming basert på en homogen referansemodell. Lengden av instrument 10 brukt til å danne Fig. 7 er 0,5 meter fra senderen 6 til mottageren 7. Inversjonsresultater er indikert med kuve 72, og viser at logging ved bruk av transient elektromagnetisk pulsing ("Transient Electromagnetic Sounding") lar oss finne resistiviteter i fem undersoner. Verdier som er nærmest virkelige verdier ble mottatt etter at det første inntrengnings-trinnet ved bruk av det enkleste referansemiljøet. Videre korreksjoner er mulige ved hjelp av iterasjoner som er basert på en mer kompleks referansemodell.

Det er blitt vist at å bruke den egnede pulsformen kan styre dannelsen av målingsavvik i sonen av interesse. Inversjonseksempler har vist at det innenfor sonen fra borehullet til distansen på 0,6m bort fra borehullaksen, kan fem undersoner identifiseres basert på deres resistiviteter, selv når det logges med en regulær rektangulær puls. I tillegg er det vist at bruk av kompleks kan benyttes til å blokkere påtrykket fra et elektrisk ledende borehull.

En matematisk beskrivelse av transiente elektromagnetiske målinger ved bruk av den sammensatte impulsen 21 blir nå presentert. Først vurderes et transient elektromagnetisk felt i et homogent miljø. La oss vurdere oppførselen til et transient magnetisk felt i et uniformt ledende medium med en ledningsevne på o eller en resistivitet på p=1/a. Vi velger det sylinderformede systemet med koordinater (r, q>, z). Feltets kilde er en vertikal magnetisk dipol med moment Mz( t) plassert i sentrum av dette systemet Fig. 8.

La oss anta at momentet Mzer skrus av momentant slik at det kan beskrives som en trinn-funksjon av tid:

Uttrykket for det elektriske feltet i frekvensdomenet kan skrives som:

Ved å anvende Fourier-transform på frekvensdomenet kan vi også oppnå et uttrykk for Eq, i tidsdomenet for trinn-funksjonens stimulering:

der/c2 =-/6l»jl/0"og R = ^ Jr2 + z2 (kvasi-stasjonærtilnærming).

La oss erstatte s= -iu> og representere Ligning (8) som en invers Laplace-transform: der a = R^ Jjur og y er en konstant. Dette er et referanseintegral, og vi kommer frem til:

Anta at en vertikal målespole (det vil si mottagerspole 7) med en effektivt tverrsnitt på q befinner seg i z-aksen. Basert på ligning (8) kan vi skrive uttrykket for den elektromotorisk kraft Emf indusert i mottagerspolen 7:

Det kan konkluderes med at tidsdempningen av Emf styres av funksjonen r5' 2 dersom tidsintervallet t»0 blir vurdert.

Etter resultatene som er oppnådd for trinn-funksjonens stimulering, vil vi vurdere det elektromagnetiske feltet som blir dannet av en impuls med en vilkårlig form. La oss anta at impulsformen er beskrevet med funksjonen P( t) . Det elektriske feltet relatert til impulsen P( t) kan beregnes ved hjelp av omhylningen p ( t) med funksjonen e( t). Funksjonen e( t) er det elektromagnetiske feltet som kommer fra stimuleringen med en trinn-funksjon.

Vi vil benytte den numeriske analogien til omhyllingsintegralet. Som vist i Fig. 9, kan en vilkårlig puls P( x) presenteres som en sum av korte rektangulære pulser. Dersom N rektangulære pulser med varighet a t blir benyttet, kan den samlede responsen kan presenteres som følger:

Legg merke til at representasjonen av ligning (10) lar oss redusere beregningstid. I virkeligheten kan vi kun kalkulere responsen fra trinn-funsjonen én gang. Deretter kan verdiene fra denne funksjonen som er oppnådd over et bredt tidsområde benyttes i ligning (10) mange ganger.

Videre blir det målte signalet som en sum av del-responser fra ulike deler av mediet presentert. Spesiell oppmerksomhet blir vist på å vurdere fremgangsmåter for å lage en ønsket romlig fordeling av strøm. Vi ønsker å være istand til å generere strømmer med en maksimal intensitet i regionen av interesse (det vil si målsonen eller undersøkelsessonen 14). La oss nå studere den rollen som impulsformen har i dannelsen av den nødvendige fordelingen av strømmen 9. med denne hensikten i minnet presenterer vi den målte responsen som en sum av del-responser fra ulike deler av mediet. Strømflyten i mediet kan videre deles ned i strømmer 9 som flyter inne i ringer som har samme akse som dipolen som induserer strømmene 9.

Anta at tverrsnittet av ringen med radius rer dr- dz. I henhold til Ohms lov kan strømmen AJ som flyter i ringen beskrives på følgende måte:

Der Ep(r, z, t) er et elektrisk felt i et homogent medium:

Vi kan benytte Biot-Savart-loven og beregne det magnetiske feltet relatert til ringen med strøm AJ. I vårt er målespolen plassert på aksen (Fig. 8) og et uttrykk for det elektromagnetiske feltet til en sirkulær strøm benyttes. Slik finner vi uttrykket for den elektromagnetiske kraften. Signalet blir generert med en elementær strømring:

Bidraget til det målte signalet som stammer fra det sylinderformede arealet d (ri<<>r<<>r2; z,<<>■ z < z2) kan uttrykkes med følgende integral:

Videre presenteres inversjonen av transiente loggedata. For å undersøke muligheten til å benytte transiente felt for å studere sonen nær borehullet, konstruerte vi en inversjonsalgoritme basert på Born-tilnærmingen til foroverproblemet. Hovedfordelen med denne fremgangsmåten er at den slår fast den lineære sammenhengen et signal har med forstyrrelser i ledningsevnen.

La oss vurdere det elektriske feltet i et homogent miljø:

Dersom en sirkulær forstyrrelse av konduktivitet åa med et tverrsnitt opptrer ved den første tilnærmingen kan det tolkes som en fremmed strøm: som danner et tilleggs (fremmed) -felt. Signalet fra denne kilden på aksen kan defineres ved hjelp av ligning (17) basert på resiprositetsloven:

Ved å sette strømligningen (16) inn i ligning (17) kommer vi frem til følgende resultat for en avvikende elektromotorisk kraft: der

er et punkt i det stimulerte mediet

som omfatter tilleggsstrømmen; og z er et observasjonspunkt på aksen.

Ved å bruke Fourier transform fortsetter vi videre til tidsdomenet og kommer frem til denne representasjonen av det avvikende felte fra en tynn sirkelformet forstyrrelse av ledningsevnen:

der Dette skal så integreres med hensyn til rog z . På denne måten kan det samlede feltet fra N sirkelformede forstyrrelser i en lineær (Born) tilnærming uttrykkes som følger:

der Emfo( t) er det normale signalet fra et homogent miljø (det vil si ligning (12)), og Gi finnes fra ligning (19).

Dersom vi erstatter det målte hele signalet inn i venstre del av ligning (20) og vurderer ledningsevnen til det homogene referansemiljøet som kjent, viser ligning (20) et lineært sett for definisjon av forstyrrelser. Imidlertid kan vi benytte verdiene til den tilsynelatende resistiviteten. Ved langt senere tidspunkter gjør ligning (12) det mulig for oss å definere den tilsynelatende resistiviteten som følger:

Fig. 10 presenterer ett eksempel på en fremgangsmåte 100 for estimering av en egenskap ved grunnformasjonen 4 i undersøkelsessonen 14 der grunnformasjonen 4 inkluderer undersøkelsessonen 14 og en annen sone. Videre er det for fremgangsmåte 100 behov for (trinn 102) å motta responsen fra strømmen 9 som er indusert i formasjonen 4 med den sammensatte pulsen 21. Videre inkluderer fremgangsmåte 100 (trinn 103) å estimere egenskapen fra responsen 22.

Som støtte til læren i foreliggende dokument kan ulike analysekomponenter benyttes, inkludert et digitalt og/eller et analogt system. For eksempel kan den elektroniske anordningen 12 og prosesseringsanordningen 13 inkludere det digitale og/eller analoge systemet. Systemet kan ha komponenter, slike som en prosessor, lagringsmedia, minne, inngang, utgang, kommunikasjonslink (trådbundet, trådløst, slam med pulser, optisk eller annet), brukergrensesnitt, programvare, signal-prosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (slike som resistorer, kondensatorer, induktanser og andre) for å sørge for drift og analyser av apparater og fremgangsmåter som vises her i enhver av en flerhet måter som er godt kjent innen fagområdet. Det vurderes slik at det som læres kan være, men trenger ikke, å realiseres i sammenheng med et sett av datamaskinutførbare instruksjoner som er lagret på et datamaskinlesbart medium, inkludert minne (ROM-kretser, RAM-kretser), optisk (CD-ROM), eller magnetisk (disker, harddisker), eller en hvilken som helst annen type som, under eksekvering, medfører at en datamaskin gjennomfører fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen. Disse instruksjonene kan sørge for drift av utstyr, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som ansees relevante av en systemdesigner, eier, bruker eller annet slikt personell, i tillegg til funksjonene som beskrives i foreliggende presentasjon.

Videre kan flere andre komponenter inkluderes og etterspørres for å tilveiebringe aspekter ved herværende lære. For eksempel en strømforsyning (for eksempel minst en av følgende: en generator, en fjerntliggende forsyning og et batteri), kjølekomponent, varmekomponent, magnet, elektromagnet, sensor, elektrode, sender, mottager, transceiver, antenne, styreinnretning, optisk enhet, elektrisk enhet, elektromekanisk enhet, koblinger eller støtter kan inkluderes for å støtte de ulike aspektene som er diskutert her eller som støtter andre funksjoner i forlengelsen av denne presentasjonen.

Elementer av utførelsesformene er introdusert med enten artiklene "en" eller "et". Det er intensjonen at disse artiklene skal bety at det er en eller flere av elementene. Uttrykkene "inkludert" og "har" og deres avledninger er ment å omfatte tilleggselementer som er andre enn de elementene som listes opp. Bindeordet "eller" har til hensikt å innebære et hvilket som helst uttrykk eller kombinasjoner av uttrykk. Uttrykkene "første", "andre" og "tredje" blir brukt for å skille elementer og innebærer ingen bestemt rekkefølge.

Man vil forstå at de ulike komponentene eller teknologiene kan tilveiebringe visse nødvendige eller fordelaktige funksjonaliteter eller egenskaper. Følgelig skal disse funksjonene eller egenskapene som kan være påkrevet for å støtte de ved heftede kravene og variasjoner av disse oppfattes som å være inkludert som del av herværende lære og del av den presenterte oppfinnelsen.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet med referanse til eksempler på utførelsesformer, vil man forstå at ulike endinger kan gjøres og ekvivalenter kan erstatte elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens rekkevidde. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres av fagpersoner for å tilpasse oppfinnelsen til et bestemt instrument, en bestemt situasjon eller et bestemt materiale uten å forlate den essensielle rekkevidden av denne. Derfor er de intensjonen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den bestemte utførelsesformen som er presentert som den beste måte man har tenkt å utføre denne oppfinnelsen på, men at oppfinnelsen skal inkludere alle utførelsesformer som faller innenfor rekkevidden av de vedheftede kravene.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for estimering av en egenskap ved en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, der grunnformasjonen omfatter sonen som skal undersøkes og en annen sone der fremgangsmåten omfatter: (a) å påføre en sammensatt puls med elektromagnetisk energi til grunnformasjonen, der den sammensatte pulsen omfatter en form for å indusere en overveiende større mengde strøm til sonen som skal undersøkes enn til den andre sonen, der den sammensatte pulsen omfatter en første puls og en andre puls, der den første pulsen omfatter en amplitude som er forskjellig fra amplituden i den andre pulsen; (b) å motta en respons med elektromagnetisk energi fra strømmen som ble indusert med den sammensatte pulsen; og (c) å estimere egenskapen ut ifra responsen med elektromagnetisk energi.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den første pulsen er avledet fra en første puls med likestrøm i en sendespole og den andre pulsen er avledet fra en andre puls med likestrøm i sendespolen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der den første pulsen med likestrøm omfatter en konstant amplitude og den andre pulsen med likestrøm omfatter en konstant amplitude.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den første pulsen blir påført før den andre pulsen og amplituden til den første pulsen er større enn amplituden til den andre pulsen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der en varighet av den første pulsen er større enn en varighet av den andre pulsen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der en polaritet til den første pulsen er motsatt en polaritet fra den andre pulsen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den sammensatte pulsen videre omfatter en tredje puls, der den første pulsamplitude er større enn den andre pulsamplituden og den andre pulsamplituden er større enn en amplitude til den tredje pulsen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der hver av den første pulsen, den andre pulsen og den tredje pulsen omfatter en samme polaritet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der egenskapen omfatter ledingsevne.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der å estimere ledningsevnen omfatter å løse ligningen:

der: Emforepresenterer en spenning som er indusert fra responsen med elektromagnetisk energi; Mzrepresenterer et vertikalt magnetisk moment som er innrettet langs en langsgående akse til et borehull som trenger inn i grunnformasjonen; q representerer et effektivt tverrsnittsareal av en mottagerspole som mottar responsen med elektromagnetisk energi; \ i representerer magnetisk permeabilitet i grunnformasjonen; a representerer ledningsevne; t representerer tid; r representerer en radiell distanse fra den langsgående aksen; I representerer en distanse målt langs den langsgående aksen; og z representerer et observasjonspunkt på den langsgående aksen; der undersøkelsessonen er et sylinderformet volum som er sentrert rundt den langsgående aksen, det sylinderformede volumet har en radius på r1 og en maksimal radius på r2og en lengde som strekker seg fra z, til z2.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der egenskapen omfatter en grense.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den andre pulsen følger den første pulsen med overveiende ingen forsinkelse.

13. Anordning for estimering av en egenskap til en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, der grunnformasjonen omfatter undersøkelsessonen og en annen sone, der anordningen omfatter: (a) et loggeinstrument; (b) en sender; (c) en mottager; og et prosesseringssystem som er innrettet til å utføre følgende instruksjoner: (d) å påføre en sammensatt puls med elektromagnetisk energi på en grunnformasjon, der den sammensatte pulsen omfatter en form for å indusere en overveiende større mengde strøm til sonen som skal undersøkes enn i den andre sonen, der den sammensatte pulsen omfatter en første puls og en andre puls, der den første pulsen omfatter en amplitude som er forskjellig fra amplituden til den andre pulsen; (e) å motta en respons av elektromagnetisk energi fra strømmen som ble indusert av den sammensatte pulsen: og (f) å estimere egenskapen ut ifra responsen av elektromagnetisk energi.

14. Anordning ifølge krav 13, der senderen omfatter en spole.

15. Anordning ifølge krav 14, der et plan i spolen er innrettet vinkelrett på en langsgående akse til et borehull som trenger inn i grunnformasjonen.

16. Anordning ifølge krav 13, der mottageren omfatter en spole.

17. Anordning ifølge krav 13, der mottageren er plassert i en avstand fra senderen.

18 Et datamaskinprogramprodukt som er lagret på et maskinlesbart medium omfattende maskinlesbare instruksjoner for estimering av en egenskap i en grunnformasjon i en sone som skal undersøkes, der grunnformasjonen omfatter sonen som skal undersøkes og en annen sone, ved å realisere en fremgangsmåte omfattende: (a) å påføre en sammensatt puls med elektromagnetisk energi til grunnformasjonen, der den sammensatte pulsen omfatter en form for å indusere en overveiende større mengde strøm til sonen som skal undersøkes enn til den andre sonen, der den sammensatte pulsen omfatter en første puls og en andre puls, der den første pulsen omfatter en amplitude som er forskjellig fra amplituden i den andre pulsen; (b) å motta en respons med elektromagnetisk energi fra strømmen som ble indusert med den sammensatte pulsen; og (c) å estimere egenskapen ut ifra responsen med elektromagnetisk energi.

19. Datamaskinprodukt ifølge krav 18, der egenskapen omfatter minst en av ledningsevne og en grense.