NO20111240A1 - Fremgangsmate og apparat for akustisk impedans og P-bolge anisotropimalinger - Google Patents

Description

Teknisk område

[0001]Foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for å fremskaffe en an isotrop hastighetsmodell for riktig dybdeavbildning av seismiske data.

Teknisk bakgrunn

[0002]Leting etter hydrokarbonavsetninger i undergrunnen innebærer vanligvis en mangesidig sekvens av datainnsamlings-, analyse- og tolkningsprosedyrer. Datainnsamlingsfasen innebærer bruk av en energikilde til å generere signaler som forplanter seg inn i jorden og reflekteres fra forskjellige geologiske undergrunnsstrukturer. De reflekterte signalene blir registrert ved hjelp av et antall mottakere på eller nær jordoverflaten eller i en overliggende vannmasse. De motsatte signalene som ofte blir referert til som seismiske traser, består av amplituder av akustisk energi som varierer som en funksjon av tid, mottaker-posisjon og kildeposisjon og aller viktigst, varierer som en funksjon av de fysiske egenskapene til strukturene som signalene blir reflektert fra. Dataanalytikeren bruker trasene sammen med en geofysisk modell for å utvikle en avbildning av de geologiske undergrunnsstrukturene.

[0003]Felles midtpunkt-stakking (Common Mid Point, CMP-stakking), noen ganger også referert til som felles dybdepunkt eller felles refleksjonspunkt (henholdsvis CDP eller CRP) av seismiske feltdata er velkjent. Se f.eks. US-patent nr. 3,217,828 til Mendenhall mfl., og 2,732,906 til Mayne, som herved i sin helhet inkorporeres ved referanse som en lekse i CMP-teknikk. I CMP-teknikken blir redundante data innsamlet over det samme undergrunnspartiet ved å bruke et antall kilde-mottaker-offsetverdier. Ved å bruke det som kalles normal utflyttings-hastighet (Normal Moveout, NMO-hastighet) blir de redundante seismiske trasene stakklagret for å gi traser med forbedret signal/støy-forhold.

[0004]En kompatibel prosedyre blir brukt ved seismisk avbildning i områder med kompleks struktur. Igjen blir et redundant datasett kombinert ved å bruke en såkalt migrasjonshastighet til å posisjonsbestemme seismiske hendelser i den riktige rommessige posisjonen.

[0005]Implisitt i CMP- og migrasjons- og prosedyrene er en antakelse eller forut-setning om at seismisk hastighet er isotrop. Denne antakelsen ble konvensjonelt oversett i mange år ettersom effektene var forholdsvis små, og gitt kvaliteten av tilgjengelige seismiske data, var det vanskelig å behandle dataene ved å bruke en anisotrop hastighetsmodell. Det er bare innenfor de siste få årene at det har vært vedvarende forsøk på å ta hensyn til effektene av anisotropi.

[0006]P-bølgeanistropi blir manifestert av en endring i kompresjonsbølgehastig-heten med forplantningsretningen i grunnformasjoner på grunn av kombinerte effekter av sedimentær lagdeling og den intrinsike anisotropien til bergarten. Spesielt skifere kan oppvise mer enn 20% forskjell i P-bølgehastigheter parallelt med lagdelingen og P-bølgehastigheter perpendikulært til lagdelingen. Sandstein og kalkstein viser vanligvis små differanser i hastighet med retningen av forplantningen. Postma (1955) viser at en type anisotropi kalt transversal isotropi kan opptre i forbindelse med seismiske bølger som forplanter seg gjennom en tynn lagdeling av isotrope materialer.

[0007]Bestemmelse av anistrope hastigheter fra seismiske overflatedata er vanskelig på grunn av den forholdsvis dårlige datakvaliteten og de relativt lave frekvensene for seismiske overflatedata. Det finnes likevel tidligere kjent teknikk i forbindelse med å bestemme en anisotrop hastighetsmodell for dybdeavbildning av seismiske data.

[0008]Kabelmålinger tatt i et borehull har vanligvis høyere kvalitet (høyere signal/støy-forhold, vanligvis kalt SNR) enn seismiske overflatedata. Uavhengig evaluering av P-bølgehastighetskomponenten, vertikalt og horisontalt, i en anisotrop formasjon ved å utføre konvensjonelle kabelloggingsmålinger er ikke noen triviell oppgave. For et vertikalt borehull (med akse perpendikulær til lagdelingen), gir tradisjonell akustisk logging basert på analyse av frontbølgen gir den vertikale P-bølgehastighetskomponenten. For et horisontalt borehull (med akse parallell med lagdelingen), ville den tradisjonelle akustiske loggingen gi den horisontale P-bølgehastighetskomponenten. For en vilkårlig borehullshelning gir den tradisjonelle akustiske loggingen en P-bølgehastighet som avhenger av både den horisontale P-bølgehastighetskomponenten og den vertikale P-bølgehastighets-komponenten.

[0009]Det vil være ønskelig å ha en fremgangsmåte for å bestemme seismiske hastigheter som en funksjon av forplantningsvinkel i en grunnformasjon ved å bruke borehullsmålinger av høy kvalitet. Foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller dette behovet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0010]En utførelsesform av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å bestemme en anisotrop elastisk egenskap for en grunnformasjon. Et loggeverktøy blir transportert inn i et borehull, og en transduser på loggeverktøyet blir koblet til borehullsveggen. Transduseren blir eksitert ved et antall forskjellige orienteringer. Relative endringer i impedansen til formasjonen med orienteringen blir estimert fra målingene. Ved å bruke en kalibreringsmåling, kan i tillegg også absolutte verdier av formasjonens impedans og kompresjonsbølgehastighet med orientering estimeres.

[0011]En annen utførelsesform av oppfinnelsen er en anordning for å bestemme en anisotrop elastisk egenskap for en grunnformasjon. Anordningen innbefatter en transduser utformet for å bli transportert inn i et borehull, koblet til en vegg i borehullet og eksitert ved et antall forskjellige orienteringer. En prosessor er utformet for å estimere de relative endringene i impedans for formasjonen ved de forskjellige orienteringene ved å benytte målingene. Prosessoren kan videre benytte en kalibreringsmåling til å estimere absolutte verdier av formasjonens impedans og kompresjonsbølgehastigheten til formasjonen.

[0012]En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et datamaskinlesbart medium som kan aksesseres av en prosessor. Det maskinlesbare mediet innbefatter instruksjoner som gjør det mulig for prosessoren å estimere relative endringer i impedans for formasjonen med orientering ved å bruke målinger tatt ved hjelp av en transduser koblet til en borehullsvegg ved et antall forskjellige orienteringer. Mediet kan innbefatte et ROM, et EPROM, et EEPROM, en minnebrikke og/eller en optisk plate.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0013] For å få en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse skal det vises til den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelsesform tatt i forbindelse med de vedføyde tegningene, og hvor: Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et kabelloggesystem; Fig. 2 illustrerer prinsippet bak foreliggende oppfinnelse; Fig. 3A viser en ekvivalent elektromekanisk krets som representerer en elektromagnetisk transduser koblet til en grunnformasjon; Fig. 3B viser en ekvivalent elektrisk krets med den elektromekaniske kretsen på fig. 3A; Fig. 4 viser en konduktivitetsplotting for en akustisk transduser koblet til et medium; Fig. 5 illustrerer noen av trinnene som inngår ved bestemmelse av anisotropi; Figurene 6A, 6B viser et laboratorieoppsett for måling av impedans ved forskjellige vinkler til lagdelingsplanet; Figurene 7A, 7B viser arrangementer hvor punktkontakt er tilveiebrakt for transduserne; Figurene 8A, 8B viser en transduserkonfigurasjon montert på en plate understøttet av kulelageret; og Figurene 9A, 9B viser to riss av et loggeverktøy med putemonterte transdusere av den type som er vist på figurene 7A og 7B eller figurene 8A og 8B, i et borehull.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0014]Foreliggende oppfinnelse blir diskutert under henvisning til spesielle loggeinstrumenter som kan utgjøre en del av en streng med flere loggeinstrumenter for å utføre kabelloggingsoperasjoner. Det skal bemerkes at valget av de spesielle instrumentene som diskuteres her, ikke skal oppfattes som noen begrensning og at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse også kan brukes i forbindelse med andre loggeinstrumenter.

[0015]En typisk utforming av loggesystemet er vist på fig. 1. Dette er en modifikasjon av et arrangement fra US-patent nr. 4,953,399 gitt til Fertl mfl., som har samme eier som foreliggende oppfinnelse, hvis innhold herved inkorporeres ved referanse. På fig. 1 er det vist en rekke loggeinstrumenter 10 anordnet inne i et borehull 11 som trenger inn i en grunnformasjon 15, illustrert i vertikalt snitt og koblet til utstyr på jordoverflaten i samsvar med forskjellige illustrerende utførelsesformer av fremgangsmåten og anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Rekken 10 med loggeinstrumenter kan innbefatte en resistivitets-anordning 12, en naturlig gammastrålingsanordning 14 og/eller to porøsitets-bestemmende anordninger slik som en nøytronanordning 16 og/eller en densitetsanordning 18. Disse anordningene og andre som brukes i borehullet for loggeoperasjoner, blir kollektivt referert til som formasjons-evalueringssensorer. Resistivitetsanordningen 12 kan være én av et antall forskjellige typer instrumenter som er kjent på området, for måling av den elektriske resistiviteten til formasjonene som omgir et borehull så lenge en slik anordning har en forholdsvis dyp undersøkelsesdybde. En HDIL-anordning (induksjonslogging med høy definisjon) slik som beskrevet i US-patent nr. 5,452,761 gitt til Beard mfl., som har samme eier som foreliggende oppfinnelse og hvis innhold herved inkorporeres ved referanse, kan brukes. Den naturlige gammastrålingsanordningen 14 kan være av en type som innbefatter en scintillasjonsdetektor som innbefatter et scintillasjons-krystall operativt koblet til et fotomultiplikatorrør slik at når krystallet treffes av gammastråler, blir en rekke elektriske pulser generert, og disse pulsene har en størrelse proporsjonal med energien til de innfallende gammastrålene. Nøytron-anordningen 16 kan være én av flere typer som er kjent på området for å bruke responskarakteristikkene til formasjonen på nøytronstråling til å bestemme formasjonsporøsitet. En slik anordning reagerer hovedsakelig på nøytron-modererende egenskaper i formasjonen. Densitetsanordningen 18 kan være et konvensjonelt gamma/gamma-densitetsinstrument slik som det som er beskrevet i US-patent nr. 3,321,625 til Wahl, brukt til å bestemme romdensiteten til formasjonen. En brønnhullsprosessor 29 kan være anordnet ved en passende posisjon som en del av instrumentrekken.

[0016]Loggeinstrumentrekken 10 blir transportert inn i borehullet 11 ved hjelp av en kabel 20 som inneholder elektriske ledere (ikke illustrert) for å kommunisere elektriske signaler mellom loggeinstrumentrekken 10 og overflateelektronikken, indikert generelt ved 22, lokalisert ved jordens overflate. Loggeanordningene 12, 14,16 og/eller 18 i rekken 10 er samvirkende koblet slik at elektriske signaler kan kommuniseres mellom hvert av loggeanordningene 12, 14, 16 og/eller 18 og overflateelektronikken 22. Kabelen 20 er festet til en trommel 24 på jordoverflaten på en måte som er velkjent på området. Loggeinstrumentrekken 10 blir brakt til å krysse borehullet 11 ved spoling av kabelen 20 på eller av trommelen 24 også på en måte som er velkjent på området.

[0017]Overflateelektronikken 22 kan innbefatte slike elektroniske kretser som er nødvendige for å operere loggeanordningene 12, 14, 16 og/eller 18 i rekken 10 og for å behandle dataene fra disse. Noe av behandlingen kan gjøres nede i hullet. Den behandlingen som er nødvendig for å ta beslutninger om å fremskynde (diskutert nedenfor) eller bremse ned loggehastigheten blir foretrukket gjort nede i hullet. Hvis slik behandling blir gjort nede i hullet, så kan telemetri av instruksjoner for å akselerere eller bremse loggingen utføres hovedsakelig i sanntid. Dermed unngås potensielle forsinkelser som kan inntreffe hvis store datamengder skulle telemetreres opp gjennom hullet for behandling som er nødvendig for å ta beslutningene om å endre loggehastigheten. Det skal bemerkes at med tilstrekkelig hurtige kommunikasjonshastigheter, gjør det ingen forskjell hvor beslutningene blir utført. Med nåværende tilgjengelige datahastigheter på en kabel, blir imidlertid beslutningstagningen fortrinnsvis utført nede i hullet.

[0018]Styrekretser 26 inneholder slike kraftforsyninger som er nødvendige for drift av valgte utførelsesformer av loggeanordningene 12,14,16 og/eller 18 i loggeinstrumentrekken 10 og inneholder videre slike elektroniske kretser som er nødvendige for å behandle og normalisere signalene fra loggeanordningene 12, 14,16 og/eller 18 på konvensjonell måte for å gi hovedsakelig kontinuerlige registreringer, eller logger, av data som er relevante for de formasjonene som omgir borehullet 11. Disse loggene kan så lagres elektronisk i et datalager 32 forut for ytterligere behandling. En overflateprosessor 28 kan behandle målingene tatt av formasjonsevaluerings-sensorene 12, 14, 16 og/eller 18. Denne behandlingen kan også gjøres av prosessoren 29 i hullet.

[0019]Overflateelektronikken 22 kan også innbefatte slikt utstyr som vil lette maskinimplementeringen av forskjellige illustrerende utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Overflateprosessoren 28 kan være av forskjellige former, men er fortrinnsvis en egnet digital datamaskin programmert for å behandle data fra loggeanordningene 12, 14, 16 og/eller 18. En arbeidslagerenhet 30 og datalagringsenheten 32 er hver av en type som kan kobles samvirkende til overflateprosessoren 28 og/eller styrekretsene 26. En dybderegulator 34 bestemmer den langsgående bevegelsen av loggeinstrumentrekken 10 inne i borehullet 11 og kommuniserer et signal som er representativt for denne bevegelsen, til overflateprosessoren 28. Loggehastigheten blir endre i samsvar med fartsøknings- eller nedbremsingssignaler som kan kommuniseres fra brønnhullsprosessoren 29, og/eller leveres av over flateprosessoren 28, som diskutert nedenfor. Dette blir gjort ved å endre rotasjons-hastigheten til trommelen 28. Kommunikasjon til andre steder kan være tilveiebrakt, for eksempel ved hjelp av en satellittforbindelse eller en telemetrienhet 36.

[0020]Det vises nå til fig. 2, hvor et loggeverktøy, som er spesifikt for forskjellige illustrerende utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, er illustrert. Borehullet 11 i en grunnformasjon 123 er skissert ved hjelp av et borehull 121. Posisjonert inne i borehullet 121 og i kontakt med en vegg i borehullet 121, er en gruppe 125 med transdusere. Hver av transduserne i gruppen 125 kan være en piezo-elektrisk transduser av den type som vanligvis brukes til å ta akustiske målinger i borehull. En vanlig brukt transduser er en bøyestang som innbefatter en skive og et piezo-elektrisk materiale som bøyer skiven i en bøyehandling. Skiven er fiksert omkring sin kant som ved hjelp av en bærering slik at når en spenning blir påtrykket det piezo-elektriske materialet, bøyes det sentrale partiet av skiven. Alternativer til piezo-elektriske transdusere innbefatter magnetostriktive, elektromagnetiske og/eller elektromekaniske transdusere. Gruppen 125 med transdusere er en del av loggeanordningene 12, 14, 16 og/eller 18 som utgjør loggeinstrumentstrengen. Et trekk ved foreliggende oppfinnelse er elektronikk-kretsene som sekvensielt aktive-rer transduserne i gruppen 125 for å generere en elastisk bølge i en valgt retning i grunnformasjonen. Tre slike retninger er vist på fig. 2 ved hjelp av strålebuntene 131, 133 og 135.1 et anisotropt medium, vil hver av disse strålebuntene 131, 133 og 135 ha en forskjellig forplantningshastighet. Når man innser at den elastiske impedansen er produktet av densitet og hastighet, er problemet med hastighets-bestemmelse ekvivalent med problemet med å bestemme den elastiske impedansen til respektive elastiske bølger som forplanter seg i forskjellige retninger.

[0021]Den grunnleggende fysikken bak foreliggende oppfinnelse, er basert på det faktum at belastning av en akustisk kilde med en ekstern last forårsaker en viss fasedreining mellom spenningen og strømmen som tilføres kilden på grunn av en viss mistilpasning av impedansen. Hvis denne fasedreiningen blir kvantifisert og et spesielt forhold mellom belastningsimpedansen og målt fasedreining blir fastslått, så kan verdien av denne impedansen utledes. Det som så følger er at en piezo-elektrisk akustisk kilde belastet med et kjent medium, blir diskutert. Kilden blir eksitert i en resonansmodus. Bruken av piezo-keramiske materialer er for illustrasjonsformål og er ikke ment å skulle oppfattes som noen begrensning.

[0022]Uttrykt mer formelt, kan problemet formuleres som følger: Det er nødvendig å estimere rommessig anisotropi for et medium ved å bruke inngangsdata for elektrisk konduktivitet for en resonanstransduser av høy kvalitet. Resonans-målemetoden er lettest å forstå ved å bruke en elektromekanisk analogi. Den ekvivalente kretsen til den piezo-keramiske transduseren er vist på fig. 3. Her er U den påtrykte spenningen på transduseren som har en kapasitans Co og elektrisk resistans Ro, og n er den elektromekaniske koblingsfaktoren mellom transduseren og mediet som undersøkes. Mediet som undersøkes har en ekvivalent elastisk ettergivende Cm, en ekvivalent masse betegnet med induktansen Lm og en resistans Rm. Vibrasjonshastigheten til mediet er betegnet med %.

[0023]Mediet som skal testes er representert ved en sekundær krets i en transformator som har en transformasjonsfaktor n. Verdien av denne faktoren svarer til elektromagnetisk koblingsfaktor og avhenger av størrelsen av transduseren så vel som av den piezo-elektriske spenningskoeffisienten. Ro har en meget stor verdi siden piezo-keramiske stoffer er dårlige ledere av elektrisitet. Co er en karakteristikk ved transduseren.

[0024] På fig. 3A, kan Rmvære representert ved:

hvor Rtrrepresenterer det mekaniske tapet til transduseren, p er densiteten til mediet, S er arealet av strålingsoverflaten. Kretsen kan reduseres til en elektrisk inngang ved å bruke velkjente regler og er vist på fig. 3B. Den følgende transformasjonen medfører å gå fra den elektromekaniske kretsen på fig. 3A til den elektriske kretsen på fig. 3B[0025]Vektordiagrammer for konduktiviteten til transduseren kan representeres som sirkler, som vist i et Bode-diagram på fig. 4. Abscissen er den reelle delen av konduktiviteten og ordinaten er den imaginære delen av konduktiviteten. Parameteren i diagrammene er frekvens. Av spesiell interesse er det høyre ytre punktet av hver sirkel. Det ytre høyre punktet svarer til resonansfrekvensen Fr, gitt ved med tilsvarende horisontale og vertikale koordinater

Det er opplagt at det venstre ytterpunktet av hver sirkel faller sammen med alle

andre venstre punkter pa alle sirkler og har horisontal koordinat —1. Diameteren

Ro

av hver sirkel avhenger av mediet som er i kontakt med anordningen siden den er inverst proporsjonal med den totale resistansen til det mekaniske tapet i

transduseren belastet pa mediet, det vil si lik —1. Den største diameteren Ya svarer

R

til det tilfellet hvor transduseren er i kontakt med luft. Andre punkter blir brukt bare for å sikre at det ikke er noen andre resonanser i nærheten, dvs. innenfor et frekvensbånd F1-F2. Resonansene kan f.eks. være forårsaket av stående bølger

generert i en prøve av endelig størrelse, eller av ytterligere kapasitanser og induktanser som det ikke er tatt hensyn til i modellen. For tilfellet med luftbelastning, kan den karakteriske resistansen antas å være lik null. Konduktiviteten til anordningen er følgelig bare bestemt av det mekaniske tapet til selve transduseren og av

Ya= —<.>Andre sirkler har mindre diameter. Disse diametrane kan fremskaffes fra

R,

Yaved subtrahering av tilsvarende bølgeimpedans (pcS)ntatt med dimensjons-

faktoren -Yf-. Her er S stralingsarealet som for en utførelsesform av anordningen

n

representerer kontaktarealet mellom to sylindriske staver med plan overflate langs

generatrisen. Fordisse målingene er det ønskelig å opprettholde samme konsistente kontakttilstander. Hvis denne betingelsen er tilfredsstilt, er kjennskap til den absolutte verdien av kontaktarealet ikke viktig. Kunnskapen om n er ikke viktig ved beregning av anisotropi. Dette blir diskutert nedenfor.

[0026]I en utførelsesform av oppfinnelsen, blir følgende trinn utført, som illustrert på fig. 5. Målinger av konduktivitet blir tatt ved forskjellige frekvenser 501. Konduktivitets-sirkelen blir plottet 503 for å sikre at det ikke er noen resonanser i nærheten av resonansfrekvensen. Slike resonanser kan forårsakes av andre kapasitanser og induktanser enn de som er inntatt i modellen på fig. 3, og vil vise seg som avvik fra den sirkelen som er ventet for modellen. For kalibrering er ytterligere målinger av elektrisk konduktivitet for transduseren belastet både med luften Yaog med et velkjent standardmedium (f.eks. vann, Ys) nødvendig for

numerisk evaluering av verdien av akustisk impedans for mediet. Dette muliggjør beregning av impedansen til mediet 1 (for eksempel) i henhold til følgende formel: For målinger av impedansforhold (f.eks. mellom to media eller det samme mediet ved forskjellige orienteringer) gir dette følgende resultat

Dette betyr at anisotropifaktoren (hastighetsforholdet) kan fremskaffes ved å beregne forholdet mellom horisontale lengder som forbinder de ytre høyre kantene av sirklene for begge media og luftsirkelen. Absolutte impedansverdier kan estimeres ved å bruke én eller flere referansesirkler for kalibreringsmålinger, f.eks. for vann.

[0027]Gjennomførbarheten ved å ta målinger ved forskjellige orienteringer i forhold til lagdelingsplanet er blitt evaluert ved å bruke det oppsettet som er vist på figurene 6A-6B. To stålstaver er limt til overflaten av prøven 605. Nåler tjener til å opprettholde elektrisk kontakt. Sideveggene 603 og treadaptorer har ingen akustisk kontakt med prøven. Striper 604 viser retningen av anisotropi for prøven og pilen viser rotasjonsretningen for en anordning. Rotasjonen gjør det mulig å ta målinger ved forskjellige retninger i forhold til anisotropiretningen. Ved eksitering ved hjelp av et bredbåndssignal med båndbredde opp til 250 kHz, genererer PZT en standbølge i prøven.

[0028]Resonanser som skyldes standbølger, blir observert og begynner med en halvbølge-resonans. Til tross for disse resonansene var det mulig å måle endringer i akustisk impedans med vinkel. Liming av transduseren til prøven er imidlertid tydeligvis ikke praktisk når det gjelder målinger i borehull.

[0029]Fig. 7A viser et arrangement hvor PZT-ringer 703 er montert mellom to titanstaver 701 som blir understøttet av kulelagre 705. Dette gjør det mulig å rotere orienteringen av PZT-transduserne fritt i forhold til lagdelingen. På fig. 7B er transdusersammenstillingen vist i et krumt borehull 707 hvor en kraft 709 blir påført for å opprettholde kontakt med borehullsveggen.

[0030]Det vises nå til fig. 8A, hvor en plate 801 er vist med kulelagre 803. Platen er forsynt med slisser 805 som transduserne kan plasseres i. En trykkadaptor 811 er tilveiebrakt for å opprettholde jevn belastning av transduserne 813. En kraft på 200-300 N har vist seg å være passende for å tilveiebringe repeterbare og pålitelige resultater.

[0031]Fremgangsmåten ved å bruke foreliggende oppfinnelse innebærer dermed å ta kalibreringsmålinger før man går inn i borehullet. Kalibreringen innbefatter å ta målinger i luft og vann og kan videre innebære å ta målinger med en nominell kraft ved å bruke trykkadaptoren mot et isotropt materiale med kjente egenskaper. Inne i borehullet gir målinger tatt ved to ortogonale orienteringer (parallelt med borehullsaksen og i en omkretsmessig retning) en måling av anisotropi. Som diskutert nedenfor, er imidlertid en tredje måling tatt ved en mellomliggende vinkel nødvendig for fullstendig karakterisering av anisotropien.

[0032]For tilfellet med transversal isotropi (Tl), blir Tl-medietkarakterisert vedhjelp av frem elastiske moduli. Disse kan betegnes med tensoren

hvor modulusen Cu definerer hastigheten til en P-bølge som forplanter seg horisontalt, C33definerer hastigheten til en P-bølge som forplanter seg vertikalt, C44definerer hastigheten til en skjærbølge som forplanter seg vertikalt og C66definerer hastigheten til en S-bølge (skjærbølge) som beveger seg horisontalt med horisontal polarisering. Disse fire parameterne kan bestemmes ved å ta passende målinger av P- og S-bølger parallelt med og perpendikulært til symmetriaksen. Elementene i matrisen i ligning (6) kan refereres til som elementer i en elastisk spenningstensor.[0033]Daley og Hron viste at kompresjonshastigheten for plane bølger som forplanter seg ved en vinkel 0 i forhold til symmetriaksen, er gitt ved hvor

Dette er en funksjon av bare Cu, C33, C44og C13, slik at kunnskap om disse fire parameterne er tilstrekkelig til å kunne utføre migrasjon og avbildning av kompresjonsbølgedata.

[0034] For forskjellige illustrerende utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, kan Cu fremskaffes ved å måle impedansen til kompresjonsbølger som utstråles i et plan perpendikulært til borehullet. Dette kan gjøres ved å ta målinger hvor transduseren 801 blir vibrert i et plan ortogonalt til verktøyets langsgående akse. C33kan fremskaffes ved å måle impedansen for en kompresjonsbølge som forplanter seg parallelt med borehullet, eller med transduseren 805 vibrerende ortogonalt til lagdelingsplanet. Det er imidlertid meget lettere å skaffe kompresjonsbølgehastigheten for en kompresjonsbølge parallell med borehullet ved å bruke en konvensjonell lydlogg. Parameteren C44kan fremskaffes ved å bruke et dipol-skjærloggingsverktøy. I hvert tilfelle er elastisitetsmodulen Cl} gitt av kvadratet av hastigheten multiplisert med densitet. Fremskaffelse av parameteren C13krever en måling av P-bølgehastigheten (eller impedansen) ved en mellomliggende vinkel.

[0035]Fig. 9a, 9b viser et eksempel på hvordan transduserne av typen 701, 801 (vist her som 701', 801') kan monteres på puter. Legemet til loggeverktøyet 125 er forsynt med et antall puter 901a, 901b, 901c. I dette eksempelet er seks puter anordnet, men dette er ikke å anse som noen begrensning. Bruk av seks puter gjør det mulig å måle den asimutale variasjonen av den akustiske impedansen. Hver av putene er montert på en utstrekkbar arm 903 og med en transduser av den typen som er beskrevet ovenfor (701 eller 801). De utstrekkbare armene gjør det mulig å opprettholde transduseren i kontakt med borehullsveggen. Transduserne er forsynt med en roterbar montering slik at impedansemålinger kan tas ved forskjellige vinkler til anisotropiaksen i formasjonen.

[0036]I en utførelsesform av oppfinnelsen, kan en formasjonsdensitet estimeres ved å bruke impedansemålingene tatt for en P-bølge langs borehullets akse og konvensjonelle P-bølgemålinger. Alternativt kan en densitetsmåling tas ved å bruke en konvensjonell nukleær loggeanordning. Den estimerte eller målte densiteten kan så brukes sammen med den estimerte anisotrope impedansen for å gi en anisotrop hastighetsmodell for grunnformasjonen, som blir brukt for migrasjon av seismiske overflatedata eller for offset-data innsamlet i vertikal seismisk profilering.

[0037]Foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet ovenfor uttrykt ved kabelmåling-under-boring (MWD). Transdusergruppen kan f.eks. være på en ikke-roterende muffe som er en del av en bunnhullsanordning transportert ned i hullet på et borerør. En slik ikke-roterende muffe er beskrevet i US-patent nr. 6,247,542 gitt til Kruspe mfl., som har samme eier som foreliggende oppfinnelse og hvis innhold herved inkorporeres ved referanse.

[0038]Behandlingen av målingene satt ved kabelanvendelser kan utføres ved hjelp av overflateprosessoren 28, ved hjelp av brønnhullsprosessoren 29 eller en fjerntliggende prosessor. Datainnsamlingen kan styres i det minste delvis av brønnhulls-elektronikken. Implisitt i styringen og behandlingen av dataene er bruken av et dataprogram på et passende maskinlesbart medium som gjør det mulig for prosessorer å utføre styringen og behandlingen. Det maskinlesbare mediet kan innbefatte ROM, EPROM, EEPROM, minnebrikker og optiske plater. Uttrykket prosessor er ment å innbefatte anordninger slik som en feltprogrammer-bar portgruppe (FPGA, field programmable gate array).

[0039]Selv om den foreliggende beskrivelse er ment å spesifisere utførelses-former av foreliggende oppfinnelse, vil forskjellige modifikasjoner være opplagte for fagkyndige på området. Det er ment at alle varianter innenfor rammen av de vedføyde patentkrav, skal omfattes av den foregående beskrivelse.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for evaluering av en grunnformasjon, hvor fremgangsmåten omfatter: å transportere et loggeverktøy inn i et borehull; å eksitere minst én transduser på loggeverktøyet ved en første orientering og en annen orientering i forhold til veggen i borehullet; å bruke en første målt impedans for transduseren ved en første resonansfrekvens ved den første orienteringen og en annen målt impedans ved en annen resonansfrekvens ved den andre orienteringen for å estimere et forhold mellom en kompresjonshastighet for formasjonen ved den første orienteringen og en kompresjonshastighet i formasjonen ved den andre orienteringen; og å bruke det estimerte forholdet mellom kompresjonshastighetene til å utføre ytterligere undersøkelse av formasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende måling av en impedans ved en ytterligere frekvens nær minst én av: (i) den første resonansfrekvensen, og (ii) den andre resonansfrekvensen for å bekrefte et fravær av eventuelle andre resonanser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å ta en første kalibreringsmåling og en annen kalibreringsmåling ved å bruke den minst ene transduseren i et første medium som har kjent akustisk impedans, og et annet medium som har en kjent akustisk impedans.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, videre omfattende bruk av den første kalibreringsmålingen og den andre kalibreringsmålingen til å estimere minst én av: (i) en akustisk impedans for formasjonen ved den første orienteringen, og (ii) en akustisk impedans for formasjonen ved den andre orienteringen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det å ta en måling ved en resonansfrekvens videre omfatter å ta en måling ved et antall frekvenser og identifisere resonansfrekvensen fra dette.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å transportere logge-verktøyet i borehullet på en kabel.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den første orienteringen er i en vertikalretning og den andre orienteringen er i omkretsmessig retning, hvor fremgangsmåten videre omfatter: (i) å måle en impedans for transduseren ved en ytterligere vinkel mellom den første orienteringen og den andre orienteringen, (ii) å måle en skjærhastighet i formasjonen i den vertikale retningen og en omkretsmessig retning; og (iii) å bruke den målte impedansen ved den ytterligere vinkelen, skjærhastigheten ved den første orienteringen og den andre orienteringen til å utlede et hastighetsfelt for en kompresjonsbølge i grunnformasjonen, og utføre en anisotrop migrasjon av en linje med seismiske overflatedata.

8. Anordning innrettet for å evaluere en grunnformasjon, hvor anordningen omfatter: et loggeverktøy innrettet for å bli transportert inn i et borehull; minst én transduser på loggeverktøyet, utformet for å bli eksistert ved en første orientering og en annen orientering i forhold til borehullsveggen; en prosessor innrettet for: å bruke en først målt impedans for transduseren ved en første resonansfrekvens ved den første orienteringen og en annen målt impedans ved en annen resonansfrekvens ved den andre orienteringen for å estimere et forhold mellom en kompresjonshastighet for formasjonen ved den første orienteringen og en kompresjonshastighet for formasjonen ved den andre orienteringen; og å bruke det estimerte forholdet mellom kompresjonshastighetene til å utføre ytterligere undersøkelse av formasjonen.

9. Anordning ifølge krav 7, hvor den minst ene transduseren videre er utformet for å ta en første kalibreringsmåling og en annen kalibreringsmåling i et første medium som har en kjent akustisk impedans og et annet medium som har en kjent akustisk impedans.

10. Anordning ifølge krav 9, hvor prosessoren videre er innrettet for å bruke den første kalibreringsmålingen og den andre kalibreringsmålingen til å estimere minst én av: (i) en akustisk impedans for formasjonen ved den første orienteringen, og (ii) en akustisk impedans for formasjonen ved den andre orienteringen.

11. Anordning ifølge krav 7, videre omfattende en kabel utformet for å transportere loggeverktøyet inn i borehullet;

12. Datamaskinlesbart medium som har instruksjoner som når de leses av minst én prosessor, får den minst ene prosessoren til å utføre en fremgangsmåte, hvor fremgangsmåten omfatter: å bruke en første måling av en impedans ved en første resonansfrekvens for minst én transduser i kontakt med en borehullsvegg ved en første orientering, og en annen måling av en impedans ved en annen resonansfrekvens for den minst ene transduseren ved en annen orientering til å estimere et forhold mellom den første impedansen og den andre impedansen, og å bruke det estimerte forholdet mellom kompresjonshastighetene til å utføre ytterligere undersøkelse av formasjonen.

13. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 12, videre omfattende minst én av: (i) et ROM, (ii) et EPROM og (iii) et EEPROM, (iv) en minnebrikke og (v) en optisk plate.