NO20111691A1 - Filtrering av akustiske bolgeformer i nedihulls miljoer - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåter og anordninger for å filtrere akustiske bølgeformer i nedihullsmiljøer er beskrevet. Et eksempel på en fremgangsmåte inkluderer å motta akustiske bølgeformdata som representerer akustiske signaler som har forplantet seg gjennom i hvertfall en del av et borehull ved en undergrunnsformasjon og utføre en direkte transformeringsoperasjon på de akustiske bølgeformdataene for å generere wavelet- avbildningsdata. Wavelet-avbildningsdataene omfatter en tid/frekvens-representasjon av de akustiske bølgeformdataene. Eksempelet på fremgangsmåte omfatter også å identifisere en bølgeform av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene, trekke ut data knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet- avbildningsdataene, generere filtrerte wavelet- avbildningsdata basert på de uttrukne dataene, og utføre en invers transformeringsoperasjon på de filtrerte wavelet-avbildningsdataene for å generere filtrerte akustiske bølgeformdata.

Description

Beslektet søknad

[0001] Dette patentet tar prioritet fra innleveringsdatoen til den foreløpige US-patentsøknaden 61/420,778, innlevert 8. desember 2010, som inntas her som referanse i sin helhet.

Bakgrunn for oppfinnelsen

[0002] Ved evaluering av en undergrunnsformasjon kan et nedihullsverktøy, så som en formasjonstester, bli senket inn i et brønnhull eller borehull som krysser gjennom formasjonen og verktøyet kan bli anvendt for å måle én eller flere egenskaper eller parametere for formasjonen. Akustisk testing er én spesielt effektiv måte å måle formasjonsparametere, så som sakking i en formasjon, som kan bli anvendt for å peke ut en formasjon av interesse og vurdere hvordan en best mulig kan produsere hydrokarbonfluider fra den aktuelle formasjonen.

[0003] En formasjonstester, eller et formasjonstestingsverktøy, kan inkludere en akustisk sender og en gruppe av akustiske mottakere fordelt langs legemet av verktøyet. Senderen kan sende ut akustiske signaler eller bølger som så forplanter seg gjennom formasjonen og kan bli mottatt av de akustiske mottakerne. Tidspunktene de akustiske mottakerne detekterer de utsendte akustiske bølgene varierer, blant annet, med avstanden eller mellomrommet mellom mottakerne og sakkingen i materialene som de akustiske bølgene forplanter seg gjennom for å komme til mottakerne. Som følge av dette kan en analyse av hvordan akustiske signaler blir mottatt av en akustisk mottakergruppe på et nedihullsverktøy i alminnelighet gi informasjon om egenskapene (f.eks. sakkingen) til formasjonen(e) rundt et borehull.

[0004] Det å prosessere informasjonen i det akustiske signalet eller dataene generert som følge av de akustiske signalene eller bølgene mottatt av de akustiske mottakerne kan imidlertid by på visse vanskeligheter. For eksempel, på grunn av de forskjellige mulige banene langs hvilke akustiske bølger kan komme til mottakerne, kan bølger som forplanter seg langs forskjellige baner og/eller gjennom forskjellige materialer likevel overlappe i tid og/eller frekvens når de blir detektert av mottakerne. Som følge av dette kan det være veldig vanskelig å analysere et bestemt signal av interesse og/eller å fjerne eller trekke ut et signal av interesse fra de akustiske dataene.

Kort beskrivelse av tegningene

[0005] Foreliggende oppfinnelse vil best forstås fra den følgende detaljerte beskrivelsen når den leses sammen med de vedlagte figurene. Det understrekes at, i tråd med standard praksis i bransjen, forskjellige trekk ikke er tegnet til skala. Tvert imot kan dimensjonene til de forskjellige trekkene være vilkårlig økt eller redusert for å gjøre beskrivelsen klarere.

[0006] Figur 1 er et brønnfeltsystem i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0007] Figur 2 er et logging-under-boring-system i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0008] Figur 3 viser et eksempel på en prosess for å filtrere ankomster av wavelets ved foringsrør ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0009] Figur 4 viser et eksempel på wavelet-transformasjon anvendt på en unipol-bølgeform registrert i et foret borehull.

[0010] Figur 5 viser et eksempel på foringsrør-filtrering ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0011] Figur 6 viser en rask fouriertransformasjon (Fast Fourier Transform) av et akustisk signal.

[0012] Figur 7 viser en wavelet-transformasjon eller -avbildning av det akustiske signalet i figur 6 i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0013] Figur 8 viser et eksempel på en fremgangsmåte for å frembringe en koherensavbildning og detektere et frekvens/tid-område (range) for en bølgekomponent av interesse ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0014] Figur 9 viser stabling (stacking), eller midling, av wavelet-avbildninger ved en referansemottaker ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0015] Figur 10 viser et eksempel på en koherensavbildning for en kjent foringsrør-sakking ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0016] Figur 11 viser et eksempel detektert tid/frekvens-område for bølgekomponenten av interesse i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0017] Figur 12 viser et eksempel på en fremgangsmåte for å finne de beste frekvens/sakking-relasjonene for et foringsrør ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0018] Figur 13 viser et eksempel på frekvens/sakking-plan i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0019] Figur 14 viser et eksempel på en fremgangsmåte for å trekke ut en foringsrør-komponent ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0020] Figurene 15-17 viser stabling av en delgruppe av wavelet-avbildninger fra innmatede ubehandlede bølgeformer som kun inneholder foringsrør-ankomster ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0021] Figur 18 viser en sammenlikning av sakking/tid-projeksjoner og sakkingslogger med data for et foret hull og et åpent hull i samsvar med ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

[0022] Figur 19 er et flytdiagram av et eksempel på en fremgangsmåte ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse.

Oppsummering

[0023] Ifølge ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse omfatter et eksempel på fremgangsmåte det å: motta akustiske bølgeformdata som representerer akustiske signaler som har forplantet seg gjennom i hvert fall en del av et borehull i en undergrunnsformasjon, utføre en direkte transformeringsoperasjon på de akustiske bølgeformdataene for å generere wavelet-avbildningsdata, der wavelet-avbildningsdataene omfatter en tid/frekvens-representasjon av de akustiske bølgeformdataene, identifisere en bølgeform av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene, trekke ut data knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet-avbildningsdataene, generere filtrerte wavelet-avbildningsdata basert på de uttrukkede dataene, og utføre en invers transformeringsoperasjon på de filtrerte wavelet-avbildningsdataene for å generere filtrerte akustiske bølgeformdata.

[0024] Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse omfatter et eksempel på fremgangsmåte det å: motta akustiske data i tilknytning til flere mottakere koblet til et nedihullsverktøy, transformere i hvert fall noen av de akustiske dataene for å generere et respektivt tid/frekvens-datasett for hver av mottakerne, stable tid/frekvens-datasettene for å danne et koherensdatasett, identifisere en andel av koherensdatasettet svarende til ankomst av en gitt type akustisk signal ved mottakerne, og filtrere de mottatte akustiske dataene ved anvendelse av den identifiserte andelen av koherensdatasettet.

[0025] Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse omfatter et eksempel på fremgangsmåte det å utføre en direkte kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon på akustiske data i tilknytning til flere mottakere koblet til et nedihullsverktøy for å danne wavelet-avbildninger svarende til hver av mottakerne, generere en koherensavbildning basert på wavelet-avbildningene, identifisere en bølgeform til en foringsrør-ankomst ved hjelp av koherensavbildningen, og fjerne bølgeformen til foringsrør-ankomsten fra de akustiske dataene for å danne filtrerte akustiske data.

Detaljert beskrivelse

[0026] Det må forstås at den følgende beskrivelsen viser mange forskjellige utførelsesformer eller eksempler for å realisere forskjellige trekk i forskjellige utførelsesformer. Konkrete eksempler på komponenter og anordninger er beskrevet nedenfor for å lette forståelsen av foreliggende oppfinnelse. Disse er selvfølgelig kun eksempler og er ikke ment å være begrensende. Videre kan denne beskrivelsen gjenta henvisningstall og/eller henvisningstegn i de forskjellige eksemplene. Denne gjentagelsen er for å forenkle og bedre oversikten og antyder ikke i seg selv noen sammenheng mellom de forskjellige utførelsesformene og/eller eksemplene som er vist. Videre kan dannelse av et første trekk over eller på et andre trekk i beskrivelsen som følger inkludere utførelsesformer der det første og det andre trekket er dannet i direkte kontakt, men kan også inkludere utførelsesformer der ytterligere trekk kan være dannet mellom det første og det andre trekket slik at det første og det andre trekket ikke nødvendigvis er i direkte kontakt.

[0027] Ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse vedrører filtrering av akustiske bølgeformer i brønnhullsmiljøer. Nærmere bestemt kan fremgangsmåtene og anordningene beskrevet her bli anvendt for å trekke ut og/eller fjerne en bølgekomponent eller et signal av interesse fra en akustisk bølgeform, så som bølgeformer mottatt via en gruppe av akustiske mottakere koblet til et nedihullsverktøy. Bølgekomponenten eller signalet av interesse kan for eksempel være en bølgeform for en foringsrør-ankomst, som kan bli trukket ut og/eller fjernet (dvs. filtrert) fra de akustiske signalene mottatt av mottakergruppen. Fjerning av slike bølgeformer (f.eks. en bølgeform til en foringsrør-ankomst) fra de akustiske signalene eller bølgeformene mottatt av en akustisk mottakergruppe koblet til et nedihullsverktøy kan muliggjøre bedre analyse av sakking i en formasjon og/eller andre parametere eller trekk ved undergrunnsformasjoner.

[0028] I eksemplene beskrevet her kan en bølgekomponent eller et signal av interesse bli trukket ut i tids-, frekvens- og sakkingsdomenet på rammebasis. Prosesseringshastigheten i eksemplene beskrevet her muliggjør således hovedsakelig sanntids prosessering av akustiske signaler eller bølger mottatt av akustiske mottakergrupper i et nedihullsmiljø, for eksempel kabellogging og/eller logging-under-boring-operasjoner. Videre anvender eksemplene beskrevet her direkte og inverse wavelet-transformasjoner som muliggjør uavhengig manipulering av signaler generert av akustiske mottakergrupper ved forskjellige frekvenser (f.eks. ved hver frekvens av interesse). Følgelig kan eksemplene beskrevet her bli anvendt for å prosessere dispersive og ikke-dispersive bølger og kan være anvendelig med hvilke som helst akustiske bølgeformer eller signaler der sakking kan variere med frekvens.

[0029] Eksemplene på fremgangsmåter og anordninger beskrevet her kan motta akustiske bølgeformdata som representerer akustiske signaler som har forplantet seg gjennom i hvert fall en del av et borehull ved en undergrunnsformasjon og deretter utføre en direkte transformeringsoperasjon på de akustiske bølgeformdataene for å generere wavelet-avbildningsdata. De akustiske bølgeformdataene kan bli mottatt gjennom en gruppe av akustiske mottakere koblet til et nedihullsverktøy i borehullet i undergrunnsformasjonen, og den direkte transformeringsoperasjonen kan være en kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon. Følgelig omfatter wavelet-avbildningsdataene en todimensjonal tid/frekvens-representasjon eller et datasett av de akustiske bølgeformdataene (f.eks. for hver av mottakerne i en mottakergruppe).

[0030] Eksemplene beskrevet her kan deretter identifisere et signal eller en bølgeform av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene. Signalet eller bølgeformen av interesse kan svare til en bestemt type akustisk signal, så som et signal som forplanter seg langs eller gjennom et foringsrør i borehullet, for eksempel en foringsrør-ankomst eller, mer generelt, en skjærbølge eller kompresjonsbølge. For å identifisere signalet eller bølgeformen av interesse kan eksemplene beskrevet her beregne koherensdata eller sett av koherensdata basert på wavelet-avbildningsdataene, og kan anvende koherensdataene eller - datasettene for å identifisere bølgeformen av interesse. Koherensdataene kan bli beregnet basert på wavelet-avbildningsdataene ved å stable wavelet-avbildningsdata eller et datasett for hvert i en samling av akustiske signaler svarende til respektive akustiske mottakere i mottakergruppen for å generere koherensavbildningsdata eller et sett av koherensdata. For å identifisere bølgeformen av interesse kan en maksimal koherens i

koherensavbildningsdataene bli funnet eller et mønster i

koherensavbildningsdataene kan bli gjenkjent (f.eks. av en person og/eller en maskin).

[0031] Når signalet eller bølgeformen av interesse er identifisert, kan eksemplene på fremgangsmåter og anordninger trekke ut data knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet-avbildningsdataene. Denne uttrekkingen kan bli utført ved å identifisere et område med høy koherens i koherensavbildningsdataene og identifisere maksimale koherensverdier svarende til flere frekvenser og sakkinger for å generere frekvens/sakking-data. Frekvens/sakking-dataene kan så bli anvendt for å trekke ut dataene knyttet til bølgeformen av interesse, for eksempel ved å generere wavelet-avbildninger knyttet til bølgeformen av interesse basert på frekvens/sakking-dataene.

[0032] Eksemplene kan deretter generere filtrerte wavelet-avbildninger eller avbilde data basert på de uttrukkede dataene. De filtrerte wavelet-avbildningsdataene kan være enten det uttrukne signalet selv eller det opprinnelige signalet eller den opprinnelige akustiske bølgeformen minus det uttrukne signalet (dvs. at det uttrukne signalet kan fjernes eller subtraheres fra den opprinnelige akustiske bølgeformen). I ett eksempel der nedihullsverktøyet blir senket inn i et foret borehull, kan bølgeformen eller signalet av interesse være en ankomst ved den akustiske gruppen tilknyttet foringsrøret. I dette eksempelet kan bølge- eller signalankomsten ved foringsrøret bli fjernet fra de opprinnelige akustiske bølgeformene eller signalene mottatt av den akustiske gruppen for å generere filtrerte wavelet-avbildningsdata som bedre sammenfaller med eller representerer sakking i undergrunnsformasjonen.

[0033] Eksemplene kan så utføre en invers transformeringsoperasjon, så som en invers kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon, på de filtrerte wavelet-avbildningsdataene (f.eks. stablede filtrerte wavelet-avbildninger) for å generere filtrerte akustiske bølgeformdata. I tillegg, i samsvar med eksempelet beskrevet her, kan likhetsprosessering bli utført på de filtrerte akustiske bølgeformdataene og, som angitt over, operasjonene i forbindelse med eksemplene beskrevet her kan bli utført i sanntid for eksempel under en loggeoperasjon i borehullet.

[0034] I ett eksempel beskrevet her blir sakkingsinformasjon i et tid/avstand-plan ved hver frekvens anvendt ved prosessering av gruppebølgeformer, for eksempel samlet inn ved mottakere festet eller koblet til et akustisk måleverktøy. Dette muliggjør bedre eller letter utskillelse av en bølgekomponent av interesse fra andre bølgekomponenter. Tidsforskyvningsegenskapen til den kontinuerlige wavelet-transformasjonen muliggjør tidsforskyvning av det transformerte eller todimensjonale signalet, og som følge av dette kan koherente signaler eller koherenser i gruppebølgeformene i tids-, frekvens- og sakkingsdomenet oppnås ved hjelp av sakking og mottakeravstand(er). Med andre ord, for å detektere koherente signaler av interesse i tids-, frekvens- og avstandsdomenet, kan en gruppe av de konverterte todimensjonale komplekse signalene bli stablet ved en referansemottakerposisjon ved tidsforskyvning beregnet fra sakking og innbyrdes mottakeravstander. Denne stablingen kan gjøres ved hjelp av en full gruppe eller en del av en gruppe (f.eks. en delmengde) av mottakere. Videre kan koherenser bli beregnet fra de koherente signalene, antallet mottakere og total signalenergi for hver anvendte mottaker. Bølgekomponenten av interesse kan bli identifisert i de tredimensjonale koherensdataene gjennom maksimumbestemmelse, mønstergjenkjenningsmetoder og/eller manuelt.

[0035] Koherensdataene eller -verdien(e) kan bli anvendt for å identifisere en målbølge i det tredimensjonale domenet og/eller for å trekke ut/fjerne den fra en gruppe av todimensjonale signaler. Basert på gyldighetsbetingelsen for den kontinuerlige wavelet-transformasjonen, nemlig at energien til bølgeformen i tidsdomenet er bevart i det todimensjonale signalet (f.eks. tid/frekvens-domenet), finnes det en rekonstruksjonsformel for å rekonstruere et tidssignal fra dens wavelet-transformasjonsrepresentasjon, som beskrevet mer i detalj nedenfor.

[0036] I alminnelighet, siden det koherente signalet kan bli midlet over antallet mottakere anvendt for stackingen, kan målbølgen eller bølgeformen av interesse i det detekterte området forbli en dominerende komponent og dermed muliggjøre uttrekking av hovedsakelig kun det koherente signalet og/eller muliggjøre fjerning av signalet fra en gruppe av opprinnelige todimensjonale signaler ved hjelp av tidsforskyvning beregnet fra frekvens/sakking-relasjonene for målbølgen og avstanden mellom mottakere. Endelig kan de uttrukne eller filtrerte gruppebølgeformene bli rekonstruert gjennom invers kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon. For å bestemme formasjonssakking i forede borehull kan videre soneinndeling av foringsrør-ankomsttiden og bruk av eksisterende båndpassfiltreringsmetoder anvendes for å lette eksemplene beskrevet her.

[0037] Figur 1 viser et brønnfeltsystem som inkluderer ett eller flere nedihullsverktøy ifølge ett eller flere aspekter ved foreliggende oppfinnelse. Boresystemet i figur 1 kan bli anvendt på land og/eller offshore. I eksempelet på brønnfeltsystem i figur 1 er et borehull 11 dannet i én eller flere undergrunnsformasjoner ved rotasjons- og/eller retningsboring.

[0038] Som illustrert i figur 1 er en borestreng 12 opphengt i borehullet 11 og inkluderer en bunnhullsenhet (BHA) 100 med en borkrone 105 ved sin nedre ende. Bunnhullsenheten 100 kan innlemme en formasjonstester eller et prøvetakingsverktøy som innlemmer aspekter ved eksemplene på fremgangsmåter og anordninger for akustisk filtrering beskrevet her. Et overflatesystem inkluderer en plattform- og boretårnenhet 10 anordnet over borehullet 11. Boretårnenheten 10 inkluderer et rotasjonsbord 16, et rotasjonsrør 17, en krok 18 og en rotasjonssvivel 19. Borestrengen 12 blir rotert av rotasjonsbordet 16, drevet av en ikke vist anordning, som griper om rotasjonsrøret 17 ved en øvre ende av borestrengen 12. Eksempelet på borestreng 12 er opphengt fra kroken 18, som er festet til en løpeblokk (ikke vist), og gjennom rotasjonsrøret 17 og rotasjonssvivelen 19, som muliggjør rotasjon av borestrengen 12 i forhold til kroken 18. Et toppdrevet rotasjonssystem kan også bli anvendt.

[0039] I eksempelet vist i figur 1 inkluderer overflatesystemet videre borefluid 26, som ofte omtales som slam på fagspråket og som er lagret i en tank 27 dannet på brønnfeltet. En pumpe 29 leverer borefluidet 26 til innsiden av borestrengen 12 gjennom en port i rotasjonssvivelen 19, slik at borefluidet 26 strømmer nedover gjennom borestrengen 12 som angitt av retningspilen 8. Borefluidet 26 forlater borestrengen 12 gjennom porter i borkronen 105 og sirkulerer så oppover gjennom ringrommet mellom utsiden av borestrengen 12 og veggen i borehullet 11, som angitt av retningspilene 9. Borefluidet 26 smører borkronen 105, fører med seg borespon fra formasjonen opp til overflaten når det returnerer til tanken 27 for resirkulering, og skaper et slamkakelag (ikke vist) på veggene i borehullet 11.

[0040] Eksempelet på bunnhullsenhet 100 i figur 1 inkluderer, blant annet, hvilke som helst antall og/eller typer logging-under-boring-(LWD)-moduler eller - verktøy (hvorav én er angitt med referansenummer 120) og/eller måling-under-boring-(MWD)-moduler (hvorav én er angitt med referansenummer 130), et rotasjonsstyrbart system eller en slammotor 150 og eksempelet på borkrone 105. MWD-modulen 130 måler asimuten og vinklingen til bunnhullsenheten 100 for å muliggjøre overvåkning av borehullsbanen.

[0041] Eksempelet på LWD-verktøy 120 og/eller eksempelet på MWD-modul 130 i figur 1 kan være anordnet i et spesialisert vektrør, som er kjent for fagmannen, og kan inneholde et hvilket som helst antall loggeverktøy og/eller fluidsprøvetakingsanordninger. Eksempelet på LWD-verktøy 120 inkluderer funksjoner for å måle, prosessere og/eller lagre informasjon, samt for å kommunisere med MWD-modulen 130 og/eller direkte med utstyr på overflaten, så som, foreksempel, en logge- og styringsdatamaskin 160.

[0042] Logge- og styringsdatamaskinen 160 kan inkludere et brukergrensesnitt som gjør det mulig å mate inn parametere og eller vise utmatinger som kan være knyttet til boreoperasjonen og/eller en formasjon F som krysses av borehullet 11. Selv om logge- og styringsdatamaskinen 160 er vist på overflaten og på brønnfeltsystemet, kan en del av eller hele logge- og styringsdatamaskinen 160 i stedet befinne seg i bunnhullsenheten 100 og/eller på et fjernt sted.

[0043] Figur 2 illustrerer et sonisk logging-under-boring-verktøy 208, som kan være LWD-verktøyet 120 eller kan være en del av et sett av LWD-verktøy 120A av typen beskrevet i US-patentet 6,308,137, som inntas her som referanse. En hvilken som helst passende type oppihulls eller nedihulls kilde eller sender kan være tilveiebrakt. En oppihullsprosessor styrer aktiveringen av en sender 214. Oppihullsutstyret kan også inkludere akustiske mottakere og en registrator for å fange opp referansesignaler nær kilden. Oppihullsutstyret inkluderer videre telemetriutstyr for å motta MWD-signaler fra nedihullsutstyret. Telemetriutstyret og registratoren er typisk koblet til en prosessor slik at signalregistreringer kan bli synkronisert ved hjelp av oppihulls og nedihulls klokker. LWD-modulen 208 nede i hullet inkluderer i hvert fall akustiske mottakere 231 og 232, som er koblet til en signalprosessor slik at en kan registrere signaler detektert av mottakerne synkront med avfyring av signalkilden.

[0044] Én eller flere moduler eller verktøy i eksempelet på borestreng12 vist i figur 1 og/eller eksempelet på verktøy 208 i figur 2 kan anvende eksempelet på anordning beskrevet her. Selv om eksempelet på anordning vist her er beskrevet i forbindelse med borestrenger og/eller kabelverktøy, vil den også kunne anvendes med hvilke som helst antall og/eller typer ytterligere og/eller alternative nedihullsverktøy, så som verktøy som kjøres på kveilrør.

[0045] En mer detaljert beskrivelse av bruken av en kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon (CWT) og reproduserende kjerne vil bli gitt i det følgende. Wavelet-filtreringsmetoden som blir anvendt i forbindelse med eksemplene beskrevet her kan deles inn i to deler, nemlig en wavelet-transformeringsberegning eller -operasjon og en bølgeform-rekonstruksjonsoperasjon. Wavelet-transformeringsoperasjonen transformerer en bølgeform i tidsdomenet til en todimensjonal tid/frekvens-avbildning eller wavelet-avbildning. Nærmere bestemt, som vist i likningene 1 og 2 nedenfor, er wavelet-transformasjonen S av et signal s(t) i et punkt (b, a) skalarproduktet av signalet med den utvidede og translaterte wavelet-familien g(t).

[0046] I likningene 1 og 2 svarer b til tidslokaliseringsparameteren, 1/a svarer til frekvensen, der a er skalaparameteren, som er strengt positiv, og g<*>er den konjugerte av g utvidet i tid med a (a > 0) og forskjøvet i tid med b. Valget av overordnet wavelet kan gjøres fritt forutsatt at den er overholder gyldighetsbetingelsen angitt i likning 3 nedenfor. ;[0047] I likning 3 er g<*>den fouriertransformerte av g og w er dualvariabelen for tiden t. Kvadratet av modulusen til wavelet-transformasjonen kan betraktes som en energitetthet konsentrert i tid/frekvensplanet som angitt i likningene 4 og 5 nedenfor.

[0048] Videre, som følge av gyldighetsbetingelsen, gjør en rekonstruksjonsformel det mulig å rekonstruere et tidsdomene- eller tidssignal fra dets wavelet-transformasjonsrepresentasjon (Saracco, G., 1989, Acoustic propagation in harmonic and transient regime through an inhomogeneous medium: Asymptotic methods and Wavelet transforms, PhD thesis: Acoustics & Dynamics of vibrations, CNRS-UPR 7051 -LMA & UER II, Campus de Luminy, Marseille, France), som inntas som referanse her i sin helhet. Likning 6 nedenfor viser en slik rekonstruksjon.

[0049] CWT-transformasjonen er ikke-ortogonal, dvs. <g (b, a), g (b', a')> t 0. Som følge av dette eksisterer det en rekonstruerende kjerne Ng definert fra likningene (1) og (5) som vist i likning 7 nedenfor.

[0050] I tillegg verifiserer alle wavelet-koeffisienter den reproduserende likningen som vist i likning 8 nedenfor.

[0051] Wavelet-filtrering involverer å trekke ut, fra tidsskala-halvplanet, en signalkomponent fi(t) fra et signal s(t) satt sammen av summen av m bølger fi (i = 1, ..., m) ved å anvende den reproduserende likningen (likning 8) og egenskapene til den reproduserende kjernen og CWT-transformasjonen. En maske Mfi (b, a) gjør det mulig å definere en polygonfunksjon h for hver bølge i halvplanet (b, a) som vist i likning 9 nedenfor.

[0052] I likning 9 er Sn wavelet-koeffisienten til signalkomponent fi (t) og%er energiterskelen. La Dh være domenet definert av polygonfunksjonen h, og energimønsteret E relatert til en komponent fi (t) kan da uttrykkes som vist i likningene 10 og 11 nedenfor.

[0053] I likning 11 er Ss den totale wavelet-koeffisienten. Esfi er derfor en funksjon av endelig energi. Ss (b, a) og Sn (b, a) verifiserer den reproduserende likningen (8). Resultatet er likning 12 nedenfor.

[0054] Likningene over viser at den inverse kontinuerlige transformasjonen kan bli anvendt som forklart mer generelt over. Bruk av en progressiv og modulert gaussisk funksjon som analyse-wavelet (progressiv Morlet-type wavelet) gjør det mulig å utvikle en eksplisitt formel for den reproduserende kjernen (Grossmann, A., Kronland-Martinet, R., Morlet, J., 1989, Reading and understanding continuous wavelet transform, Wavelet, Time-frequency Methods and Phase Space, Ed. JM Combes, A. Grossmann, P. Tchamitchian, Springer-verlag, Berlin), som inntas som referanse her i sin helhet. Denne analyse-waveleten er en funksjon som er godt lokalisert i tid/frekvens-domenet. Som følge av dette er den tilhørende kjernen godt lokalisert i planet for transformasjonen. Til første approksimasjon kan den reproduserende kjernen N (bo, ao, b, a) således betraktes som en deltafunksjon for parene {ao, bo}.

[0055] Dette resultatet viser ved bruk av en Morlefs wavelet, så er ikke maskens form avgjørende, men den letter hovedsakelig betraktningen av alle energimønstrene i signalet som skal filtreres. Dersom masken innlemmer informasjon langt fra signalets energimønster, vil ikke bidraget fra denne fjerne informasjonen påvirke resultatene av filtreringen. Det er derfor mulig å filtrere komponent i av signalet s(t) ved anvendelse av den inverse kontinuerlige wavelet-transformasjonen basert på rekonstruksjonsformelen angitt som likning 13 nedenfor.

[0056] Eksemplene beskrevet her kan bli anvendt for å filtrere foringsrør-ankomster som følge av CWT-transformasjonens egenskaper og dens rekonstruksjonsformel eller et hvilket som helst annet signal av interesse for en hvilken som helst tid i en tidsserie (seismikk, borehullsseismikk etc). Denne prosesseringen muliggjør filtrering av signaler som er nær hverandre i tid og frekvens, så som ankomst av kompresjons- og foringsrørsignaler i en hurtig formasjon.

[0057] Vi vil nå rette oppmerksomheten mot figurene 3-5 i detalj. Eksempelet med filtrering av foringsrørsignaler beskrevet her kan deles inn i tre hoveddeler. I første del blir gruppebølgeformene transformert til tid/frekvens-domenet. I praksis betyr dette at hver bølgeform i gruppen skal avbildes til tid/frekvens-domenet. I den andre delen blir foringsrør-ankomsten identifisert i avbildningene og så fjernet fra tid/frekvens-avbildningen. I den tredje delen blir rekonstruksjonsformelen anvendt på wavelet-avbildninger for å rekonstruere tidssignaler før likhetsprosessering blir utført på disse filtrerte bølgeformene der foringsrør-ankomsten har blitt fjernet. Figur 3 viser prosessflyten i wavelet-filteret for foringsrørbølger. Denne arbeidsflyten kan imidlertid også bli anvendt for å fjerne andre ankomster av interesse, så som kompresjons- og skjærbølger. Figur 4 viser hvordan de forskjellige ankomstene kan overlappe i tid og frekvens i bølgeformen, og figur 5 viser den filtrerte bølgeformen superponert på den uttrukkede foringsrør-bølgeformen.

[0058] Figurene 6 og 7 gir en sammenlikning mellom en akustisk bølgeform som har gjennomgått en hurtig fouriertransformasjon (figur 6) og den samme bølgeformen etter at den i stedet har gjennomgått en wavelet-transformasjon (f.eks. blitt transformert til én eller flere wavelet-avbildninger) (figur 7) som beskrevet her. Som kan sees i figur 7 gjør wavelet-avbildningen det mulig å skille komponenter som overlapper i frekvensdomenet.

[0059] Figurene 8-17 viser operasjoner som kan bli utført i samsvar med eksemplene beskrevet her. Spesielt viser figurene 8-11 et eksempel på deteksjon av foringsrør-ankomster der et estimat av sakkingen i foringsrøret er kjent. For deteksjonen av foringsrør-ankomsten, som vist i likning 14 nedenfor, kan koherensen p bli beregnet for å bestemme posisjonen til foringsrøret i tids-, frekvens- og sakkingsplanet som følge av tidsforskyvningsegenskapen ved CWT-transformasjonen.

[0060] Her er Si wavelet-transformert bølgeform ved i-te mottaker, a svarer til frekvensen, t er tid, s er sakking og 5 og j er henholdsvis mottakeravstand og referansemottakernummer. M er antallet mottakere og Tw ved skalaen a er tidsbredden anvendt for å beregne koherensen. Et område med høy koherens svarer til et signal som forplanter seg med en sakking s over gruppebølgeformene. Tidsintervallet i foringsrør kan også bli estimert gjennom soneinndeling av foringsrør-ankomsttiden med bruk av fremgangsmåten beskrevet i US-patentet 6,868,341, som inntas som referanse her i sin helhet.

[0061] I virkelige data er ikke sakkingen i foringsrøret nødvendigvis konstant, og kan variere noe med frekvens. For å finne den beste frekvens/sakking-relasjonen for foringsrørsignalet søkes de høyeste koherensene i koherensavbildningen innenfor detektert tid/frekvens- og sakkingsintervall rundt kjente foringsrør-sakkinger. Figur 13 viser et eksempel på frekvens/sakking-plan.

[0062] Figurene 14-17 viser eksempler på operasjoner for å trekke ut foringsrørkomponenten fra innmatede gruppebølgeformer. Delgrupper for hver mottaker kan bli frembrakt for å kompensere for amplitudevariasjoner langs gruppen. Alle delgruppene velges fra én full mottakergruppe. Deretter blir wavelet-avbildninger for hver delgruppe stablet ved den midtre mottakerposisjonen for hver delgruppe ved hjelp av tidsforskyvning beregnet fra den beste frekvens/sakking-relasjonen og mottakeravstanden. Endelig blir en stablet avbildning ved hver mottakerposisjon midlet over antallet mottakere i delgruppen for å bestemme et koherent signal for en foringsrørkomponent. Ved subtraksjon av en foringsrørkomponent blir wavelet-avbildninger som kun inneholder foringsrør-ankomster subtrahert fra gruppen av wavelet-avbildninger av ubehandlede bølgeformer. Som følge av dette oppnås wavelet-avbildninger som inneholder andre restkomponenter enn foringsrørkomponenten. De filtrerte bølgeformene kan så bli rekonstruert fra disse avbildningene med bruk av rekonstruksjonsformelen basert på den inverse wavelet-transformasjonen.

[0063] Figur 18 viser et eksempel på likhetsprosessering anvendt på data for foret hull og åpent hull innhentet i samme seksjon. Sporet til venstre viser prosesseringsresultatene oppnådd på data for det forede hullet mens det midtre sporet viser resultatet av likhetsprosessering anvendt på data for det forede hullet etter filtrering av foringsrørsignalet ved anvendelse av eksemplene beskrevet her. Sporet til høyre viser prosesseringsresultatene for dataene registrert i den åpne hullseksjonen før foringsrøret var installert. Som kan sees i figur 18 er resultatene fra prosesseringen for det åpne hullet tilnærmelsesvis like resultatene oppnådd etter gjennomføring av filtreringsoperasjonen beskrevet her.

[0064] Figur 19 viser et eksempel på en prosess eller fremgangsmåte 1900 som kan bli anvendt for å iverksette idéene i denne beskrivelsen. Innledningsvis mottar fremgangsmåteeksempelet 1900 akustiske bølgeformdata som representerer akustiske signaler som har forplantet seg gjennom i hvert fall en del av et borehull ved en undergrunnsformasjon (trinn 1902). En direkte transformeringsoperasjon (f.eks. en kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon) blir så utført på de akustiske bølgeformdataene for å generere wavelet-avbildningsdata (trinn 1904). Eksemplene beskrevet her kan så identifisere et signal eller en bølgeform av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene (trinn 1906). Signalet eller bølgeformen av interesse kan svare til en bestemt type akustisk signal, så som et signal som forplanter seg langs eller gjennom et foringsrør i borehullet, så som en foringsrør-ankomst eller, mer generelt, en skjærbølge eller en kompresjonsbølge. For å identifisere signalet eller bølgeformen av interesse kan eksemplene beskrevet her beregne koherensdata eller koherensdatasett basert på wavelet-avbildningsdataene, og kan anvende koherensdataene eller -datasettene for å identifisere bølgeformen av interesse. Koherensdataene kan bli beregnet basert på wavelet-avbildningsdataene ved å stable wavelet-avbildningsdata eller et datasett for hvert av flere de akustiske signalene svarende til respektive akustiske mottakere i mottakergruppen for å generere koherensavbildningsdata eller et koherensdatasett. For å identifisere bølgeformen av interesse kan en maksimal koherens i

koherensavbildningsdataene bli funnet eller et mønster i

koherensavbildningsdataene kan bli gjenkjent (f.eks. av en person og/eller en maskin).

[0065] Fremgangsmåteeksempelet 1900 kan så trekke ut data knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet-avbildningsdataene (trinn 1908). Denne uttrekkingen kan utføres ved å identifisere et område med høy koherens i koherensavbildningsdataene og identifisere maksimale koherensverdier svarende til flere frekvenser og sakkinger for å generere frekvens/sakking-data. Frekvens/sakking-dataene kan så bli anvendt for å trekke ut dataene knyttet til bølgeformen av interesse, for eksempel ved å generere wavelet-avbildninger for bølgeformen av interesse basert på frekvens/sakking-dataene.

[0066] Fremgangsmåteeksempelet 1900 kan deretter generere filtrerte wavelet-avbildninger eller avbilde data basert på de uttrukkede dataene (trinn 1910). De filtrerte wavelet-avbildningsdataene kan enten være det uttrukkede signalet selv eller det opprinnelige signalet eller den opprinnelige akustiske bølgeformen minus det uttrukkede signalet (dvs. at det uttrukkede signalet kan bli fjernet eller subtrahert fra den opprinnelige akustiske bølgeformen. I ett eksempel der nedihullsverktøyet blir kjørt inn i et foret borehull, kan bølgeformen eller signalet av interesse være en ankomst ved den akustiske gruppen tilknyttet foringsrøret. I dette eksempelet kan bølgen eller signalet som ankommer til foringsrøret bli fjernet fra de opprinnelige akustiske bølgeformene eller signalene mottatt av den akustiske gruppen for å generere filtrerte wavelet-avbildningsdata som bedre sammenfaller med eller representerer sakking i

undergrunnsformasjonen.

[0067] Fremgangsmåteeksempelet 1900 kan deretter utføre en invers transformeringsoperasjon, så som en invers kompleks kontinuerlig wavelet- transformasjon, på de filtrerte wavelet-avbildningsdataene (f.eks. stablede filtrerte wavelet-avbildninger) for å generere filtrerte akustiske bølgeformdata (trinn 1912). Videre kan likhetsprosessering bli utført på de filtrerte akustiske bølgeformdataene (trinn 1914) og, som angitt over, operasjonene i eksemplene beskrevet her kan for eksempel bli utført i sanntid under en loggeoperasjon i borehullet.

[0068] Selv om bare noen få eksempler på utførelser er beskrevet i detalj over, vil det være klart for fagmannen at mange modifikasjoner er mulige i utførelseseksemplene uten å fjerne seg fra denne beskrivelsen. Følgelig er alle slike modifikasjoner ment å inkluderes innenfor rammen til denne oppfinnelsen som definert i de følgende kravene. I kravene er setninger som inneholder frasen innretning-pluss-funksjon ment å dekke strukturene beskrevet her som å utføre den angitte funksjonen og ikke bare som strukturelle ekvivalenter, men også ekvivalente strukturer. For eksempel, selv om en spiker og en skrue kanskje ikke er strukturelle ekvivalenter ettersom en spiker anvender en sylindrisk overflate for å feste trebiter til hverandre mens en skrue anvender en spiraltvunnet overflate, kan en spiker og en skrue være ekvivalente strukturer i funksjonen med å feste trebiter til hverandre. Det er søkerens uttrykkelige ønske ikke å påkalle 35 U.S.C. §112, 6. ledd for noen som helst begrensninger av noen av kravene her, bortsett fra for de der kravet eksplisitt anvender ordet "innretning for" sammen med en tilhørende funksjon.

[0069] Sammendraget vedføyd denne beskrivelsen er gitt for å følge 37 CF.R. §1.72(b) for å gjøre det mulig for leseren å raskt fastslå karakteren til den tekniske beskrivelsen. Det er skrevet med den forståelse at det vil ikke bli anvendt for å tolke eller begrense kravenes ramme eller betydning.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte, omfattende å: motta akustiske bølgeformdata som representerer akustiske signaler som har forplantet seg gjennom i hvert fall en del av et borehull ved en undergrunnsformasjon, utføre en direkte transformeringsoperasjon på de akustiske bølgeformdataene for å generere wavelet-avbildningsdata, der wavelet-avbildningsdataene omfatter en tid/frekvens-representasjon av de akustiske bølgeformdataene, identifisere en bølgeform av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene, trekke ut data knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet-avbildningsdataene, generere filtrerte wavelet-avbildningsdata basert på de uttrukkede dataene, og utføre en invers transformeringsoperasjon på de filtrerte wavelet-avbildningsdataene for å generere filtrerte akustiske bølgeformdata.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det å identifisere bølgeformen av interesse ved hjelp av wavelet-avbildningsdataene omfatter å beregne koherensdata basert på wavelet-avbildningsdataene og anvende koherensdataene for å identifisere bølgeformen av interesse.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, der det å beregne koherensdataene basert på wavelet-avbildningsdataene omfatter å stable wavelet-avbildningsdataene for hvert av flere av de akustiske signalene svarende til respektive akustiske mottakere i en gruppe av mottakere for å generere koherensavbildningsdata.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der det å anvende koherensdataene for å identifisere bølgeformen av interesse omfatter å identifisere en maksimal koherens i koherensavbildningsdataene eller gjenkjenne et mønster i koherensavbildningsdataene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der det å anvende koherensdataene for å identifisere bølgeformen av interesse omfatter å identifisere et område med høy koherens i koherensavbildningsdataene og identifisere maksimale koherensverdier svarende til flere frekvenser og sakkinger for å generere frekvens/sakking-data.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der det å trekke ut dataene knyttet til bølgeformen av interesse fra wavelet-avbildningsdataene omfatter å anvende frekvens/sakking-dataene for trekke ut dataene knyttet til bølgeformen av interesse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, der det å anvende frekvens/sakking-dataene for å trekke ut dataene knyttet til bølgeformen av interesse omfatter å generere wavelet-avbildninger knyttet til bølgeformen av interesse basert på frekvens/sakking-dataene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den direkte transformeringsoperasjonen er en kontinuerlig wavelet-transformasjon og den inverse transformeringsoperasjon er en invers kontinuerlig wavelet-transformasjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der de akustiske bølgeformdataene mottas via en gruppe av akustiske mottakere koblet til et nedihullsverktøy i borehullet ved undergrunnsformasjonen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å utføre likhetsprosessering på de filtrerte akustiske bølgeformdataene.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der bølgeformen av interesse svarer til et akustisk signal som forplanter seg gjennom et foringsrør i borehullet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der bølgeformen av interesse svarer til et akustisk signal knyttet til en skjærbølge eller en kompresjonsbølge.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der de filtrerte akustiske bølgeformdataene svarer til en sakking i undergrunnsformasjonen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det å utføre den inverse transformeringsoperasjonen omfatter å utføre den inverse transformeringsoperasjonen i sanntid under en loggeoperasjon i borehullet.

15. Fremgangsmåte, omfattende å: motta akustiske data i tilknytning til flere mottakere koblet til et nedihullsverktøy, transformere i hvert fall noen av de akustiske dataene for å generere et respektivt tid/frekvens-datasett for hver av mottakerne, stable tid/frekvens-datasettet for å danne et koherensdatasett, identifisere en andel av koherensdatasettet svarende til ankomst av en gitt type akustisk signal ved mottakerne, og filtrere de mottatte akustiske dataene ved anvendelse av den identifiserte andelen av koherensdatasettet.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, der det å identifisere andelen av koherensdatasettet svarende til ankomsten av den bestemte typen akustisk signal omfatter å finne en maksimal koherensverdi eller et mønster av data.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, der ankomsten av den bestemte typen akustisk signal svarer til en foringsrør-ankomst i et borehull.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 15, der det å filtrere de mottatte akustiske dataene ved anvendelse av den identifiserte andelen av koherensdatasettet omfatter å utføre en invers wavelet-transformasjon.

19. Fremgangsmåte, omfattende å: utføre en direkte kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon på akustiske data i tilknytning til flere mottakere koblet til et nedihullsverktøy for å danne wavelet-avbildninger svarende til hver av mottakerne, generere en koherensavbildning basert på wavelet-avbildningene, identifisere en bølgeform for en foringsrør-ankomst ved hjelp av koherensavbildningen, og fjerne bølgeformen til foringsrør-ankomsten fra de akustiske dataene for å danne filtrerte akustiske data.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, der det å fjerne bølgeformen til foringsrør-ankomsten fra de akustiske dataene omfatter å: fjerne bølgeformen til foringsrør-ankomsten fra wavelet-avbildningene for å danne filtrerte wavelet-avbildninger, stable de filtrerte wavelet-avbildningene, og utføre en invers kompleks kontinuerlig wavelet-transformasjon på de stablede filtrerte wavelet-avbildningene.