NO20140841A1 - Fremgangsmåte og apparat for spektralstøy logging - Google Patents

Abstract

I den foreliggende oppfinnelsen som har betydelige for fordeler, som oppnås ved tilveiebringelse av en anordning og en fremgangsmåte for spektralstøy- logging som oppviser forbedret frekvensoppløsning og dermed forbedret sensitivitet i forhold til tidligere kjente systemer på området, siden dette vil muliggjøre forbedret deteksjon og karakterisering av fluidstrømning gjennom eller bak et fôringsrør i en brønn som trenger gjennom undergrunnsformasjoner.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører det feltet som angår leting etter hydrokarboner. Mer spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse brønnlogging og spesielt anordninger og fremgangsmåter for spektralstøy-logging som gjør det mulig å detektere fluidstrømning gjennom eller bak et foringsrør i en brønn som trenger gjennom en undergrunnsformasjon, innbefattende støy generert av fluidfiltrering inne i et reservoar.

Akustisk støylogging av brønner for å bestemme posisjonen til lekkasje gjennom et foringsrør er velkjent på området. I US-patent nr. 2210417 blir for eksempel lekkasjer gjennom et brønnforingsrør lokalisert ved å bestemme posisjonen til lyd produsert av væske som passerer gjennom åpninger i forings-røret. Dette oppnås ved å bevege en lyddetektor som er forbundet med en indikeringsanordning eller registreringsanordning på overflaten gjennom brønnen. Intensiteten til støy som produseres av væskene som passerer gjennom forings-røret, indikerer dermed en lekkasje i foringsrøret, og posisjonen til slike lekkasjer kan sjeldnes på en grafisk registrering av akustisk støyintensitet som funksjon av dybden til detektoren i brønnen. En lignende fremgangsmåte for å bestemme posisjonen for fluidstrømning inn i en brønn er beskrevet i US-patent nr. 2396935.

I US-patent nr. 4046220 er en spektralanalysator på overflaten tilknyttet det ovenfor beskrevne utstyret for å tilveiebringe et middel for å analysere et frekvens-spektrum for et forsterket signal fra en akustisk detektor. Dette gjør det mulig å karakterisere den detekterte lekkasjen. Spesielt blir frekvensspektrene registrert og sammenlignet med forutbestemte spektralanalyse-karakteristikker for å skille mellom enfase-lekkasje av gass og enfase-lekkasjer av væsker.

US-patent nr. 4114721 beskriver anordninger og fremgangsmåter for å utvide de teknikkene som er beskrevet i US-patent nr. 4046220 ved å overvåke den akustiske støyen ved to atskilte posisjoner i brønnen. De detekterte signalene blir deretter tidskorrelert for å tilveiebringe en mulighet til å bidra til lokalisering av kilden for den akustiske støyen.

US-patent nr. 4744416 beskriver anvendelse av to lyddetektorer for å tilveiebringe et middel for å identifisere den retningen hvor støyen kommer fra. En slik identifikasjon bidrar ytterligere til posisjonsbestemmelse av foringsrør-lekkasjen, dvs. en fluidstrømning gjennom foringsrøret.

I US-patent nr. 4353122 er to lyddetektorer også anvendt for å tilveiebringe et differensielt støyloggingsverktøy. Ved å overvåke støydifferansen mellom lyddetektorene blir det tilveiebrakt et middel for å skille mellom punktstøykilder slik som produksjonsperforeringer, fra kanalstøy fra strømmende fluider bak foringsrøret, eller for å skille en sandspylingsinngang inn i en foret brønn fra vanlig væske- eller gassinnstrømning. Alle de beskrevne fremgangsmåtene for støylogging blir følgelig gjennomført ved å anvende en kontinuerlig loggings-prosess mens banestøy forårsaket av skumping og skraping av verktøyet under denne prosessen, blir minimalisert.

En alternativ fremgangsmåte og et alternativt system for akustisk brønn-logging som gir en indikasjon på karakteristikkene til fluidstrømningen bak undergrunnsforingen eller røret er beskrevet i US-patent nr. 4646273. Det beskrevne verktøyet kobler den detekterte akustiske energien til fire høyfrekvente passfiltre som har grensefrekvenser ved omkring 200, 600, 1000 og 2000 Hz. Utgangssignalene fra filtrene blir videresendt via en kabel til overflaten og blir omformet til likerettede signalnivåer som indikerer energinivåene til de respektive signalene.

Passbåndet 200-600 Hz blir sammenlignet med energinivået til det høy-frekvente passbåndet på 1000 Hz for å tilveiebringe en indikasjon på strømnings-karakteristikkene til fluidet gjennom kanalen, dvs. om det er enfaset gasstrømning eller en enfaset væskestrømning, eller en flerfaset kombinasjonsstrømning 1. Den grove frekvensoppløsningen og den tidsmessige midlingen som anvendes, begrenser anvendelsen av de beskrevne fremgangsmåtene og anordningene til deteksjon av lekkasjer som oppviser høye strømningshastigheter hvor den genererte støyen er halvkontinuerlig og betydelig sammenlignet med bakgrunns-støyen. Anvendelse av slike fremgangsmåter og anordninger gjør det dessuten umulig å separere akustisk støy generert av brønnavslutningslekkasjer fra akustisk støy generert i den omkringliggende undergrunnsformasjonen.

Konseptet med å analysere den akustiske støyen som detekteres ved hjelp av en lyddetektor plassert i et borehull innenfor frekvensdomenet er utnyttet i US-patent nr. 4319346. Dette dokumentet beskriver anvendelse av støydetektorer i brønnhullet for å videresende informasjon via en loggekabel til uavhengige spektralanalysatorer på overflaten. Spektralanalysatorene omformer de detekterte signalamplitudene til frekvensdomene for å gjøre det mulig å benytte signal-behandlingsteknikker som fjerner virkningene av signaldempning i loggekabelen og dermed gjør det mulig å generere akustiske logger med variabel densitet. Den frekvensoppløsningen som benyttes i anordningen for å generere de variable densitetsloggene, gjør det ikke mulig å ekstrahere informasjon vedrørende akustisk støy generert i den omkringliggende formasjonen eller å muliggjøre identifikasjon av lekkasjer i forbindelse med kompletteringselementer.

Analyse av akustiske signaler i frekvensdomenet har også blitt benyttet for å detektere forekomsten av lekkasjer bak et foringsrør. US-patent nr. 7219762 beskriver for eksempel bruk av en støydetektor montert på en kabel for å registrere den akustiske amplituden ved et antall forutbestemte posisjoner langs borehullet. De målte akustiske amplitudene blir behandlet ved å bruke Fourier-transformasjonsanalyse for å gjøre det mulig å generere effekt/frekvens-spektre for borehullet. Effekt/frekvens-spektrene blir så analysert for å detektere tids- og frekvensavhengige endringer av effekt og dermed identifisere forekomsten av lekkasjer bak foringsrøret. Selv om det å tilveiebringe et middel for å detektere lekkasjer som oppviser lavere strømningsmengder enn de som kan detekteres ved å benytte de fremgangsmåtene og anordningene som er beskrevet ovenfor i forbindelse med US-patent nr. 4646273, gjør frekvensoppløsningen det fremdeles umulig å separere akustisk støy generert av brønnkompletteringslekkasjer fra akustisk støy generert innenfor den omkringliggende formasjonen eller for å tillate identifikasjon av kompletteringselementer.

I den foreliggende oppfinnelse er det innsett at betydelige fordeler kan oppnås i tilveiebringelsen av anordninger og fremgangsmåter for spektral støylogging som oppviser forbedret frekvensoppløsning og dermed følsomhet i forhold til de systemene som er kjent, siden dette vil muliggjøre forbedret deteksjon og karakterisering av fluidstrømning gjennom eller bak et foringsrør i en brønn som trenger gjennom undergrunnsformasjoner.

Det er derfor et formål med et første aspekt av foreliggende oppfinnelse å unngå eller i det minste lette de foregående ulempene ved anordningene og fremgangsmåtene for akustisk støylogging som er kjent på området.

Oppsummering av oppfinnelsen

Ifølge et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å produsere en spektralstøy-logg for et borehull hvor fremgangsmåten omfatter: • Registrering av to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasett ved to eller flere stasjonære posisjonerer i borehullet; Deteksjon av akustisk støy i et første frekvensområde; Ytterligere deteksjon av akustisk støy i et annet frekvensområde hvor det andre frekvensområde omfatter lavere frekvenser enn det første frekvensområdet; • Behandling av de to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasettene som er registrert ved hver av de to eller flere stasjonære posisjonene, for å bruke et enkelt effekt/frekvens-spektrum for hver stasjonær posisjon.

Fremgangsmåten omfatter fortrinnsvis videre registrering av dybden til de stasjonære posisjonene i borehullet.

Fremgangsmåten for å produsere spektralstøy-loggen kan videre omfatte stakking av de tildelte, enkelt effekter/frekvens-spektrene for å produsere et spektralstøylogg-panel.

De stasjonære posisjonene kan være jevnt atskilt i borehullet.

Det første frekvensområdet kan i området fra 117 Hz til 60 kHz.

Det andre frekvensområdet kan være i området fra 8 Hz til 4 kHz.

Behandlingen av de to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasettene som er registrert ved en stasjonær posisjon, kan omfatte en numerisk dannelse av gjennomsnittet av effekt/frekvens-spektraldatasettene.

Den numeriske gjennomsnittsdannelsen av effekten til effekt/frekvens-spektraldatasettene omfatter fortrinnsvis numerisk filtrering for å tilveiebringe et middel til verifisering av den statistiske signifikansen til detaljene i effekt/frekvens-spektraldataene.

Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et verktøy for spektralstøy-logging (SNL) som omfatter: • en akustisk detektor; • en første frekvenskanal som inneholder et første forsterkningstrinn innrettet for å forsterke en første komponent av et elektrisk utgangssignal generert av den akustiske detektoren; • en ytterligere annen frekvenskanal som inneholder et annet forsterkningstrinn innrettet for å forsterke og filtrere en annen komponent av et elektrisk utgangssignal generert av den akustiske detektoren; • en analog/digital-omformer som tilveiebringer et middel for digitali-sering av den forsterkede utgangen fra det første forsterkningstrinnet; • en databehandlingsenhet (CPU) som tilveiebringer et middel for signalbehandling av den digitaliserte utgangen fra analog/digital-omformeren for å generere et effekt/frekvens-spektraldatasett; • og et arbeidslager som tilveiebringer et lager for lagring av ett eller flere effekt/frekvens-spektraldatasett produsert av signalbehandlingen av CPU-en.

Den akustiske detektoren detekterer fortrinnsvis akustisk støy i området fra 8 Hz til 60 kHz.

Den akustiske detektoren kan omfatte en trykkpulssensor eller en hydrofon.

Hydrofonen kan omfatte et piezo-elektrisk materiale montert inne i et kammer.

Det piezo-elektriske materialet kan omfatte et piezo-keramisk materiale.

Kammeret er fortrinnsvis oljefylt. Forekomsten av olje i kammeret bidrar til å koble den akustiske støyen til det piezo-elektriske materialet.

Analog/digital-omformeren sampler fortrinnsvis den første frekvenskanalen med en første samplingsfrekvens.

Den første samplingsfrekvensen kan være 120 kHz.

Lavpassfilteret hindrer fortrinnsvis frekvenser større enn 4 kHz fra å forplante seg gjennom den andre kanalen.

Analog/digital-omformeren sampler fortrinnsvis den andre frekvenskanalen ved en annen samplingsfrekvens, den andre samplingsfrekvensen er fortrinnsvis lavere enn den første samplingsfrekvensen.

Den andre samplingsfrekvensen kan være 8 kHz.

Det lagrede effekt/frekvens-spektraldatasettet omfatter digitaliserte tidsdata. De digitaliserte tidsdataene omfatter 1024 diskrete tidskanaler.

CPU-en kan tilveiebringe en hurtig Fourier-transformasjon (FFT) av den digitaliserte utgangen fra analog/digital-omformeren.

I denne utførelsesformen omfatter det lagrede effekt/frekvens-spektraldatasettet digitaliserte frekvensdata.

De digitaliserte frekvensdataene omfatter helst 1024 diskrete frekvenskanalen

SNL-verktøyet omfatter videre fortrinnsvis et datamaskin-grensesnitt som utgjør et middel for nedlasting av effekt/frekvens-spektraldatasettene som er lagret i arbeidslageret.

Utførelsesformer av det fjerde aspektet ved oppfinnelsen kan omfatte trekk for å implementere de foretrukne eller valgfrie trekkene ved det første til det tredje aspektet ved oppfinnelsen eller vise versa.

Kort beskrivelse av tegningene

Aspekter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydelig ved lesing av den følgende detaljert beskrivelse og under henvisning til de med-følgende tegningene, hvor: Figur 1 viser en utspilt skisse av et verktøy for spektralstøy-logging i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser et blokkskjema over et verktøy for spektralstøylogging; (a) i samsvar med en første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og (b) i samsvar med en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 3 viser en skjematisk representasjon av utplasseringen av et verktøy for spektralstøy-logging i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; Figur 4 viser en oppsummering av de støykildene i undergrunnen som kan detekteres ved hjelp av verktøyet på fig. 1; Figur 5 viser plottinger av støystrukturer tilknyttet forskjellige bergarter som kan detekteres ved hjelp av verktøyet på fig. 1; Figur 6 viser plottinger av støystrukturer tilknyttet forskjellige fluidtyper som kan detekteres ved hjelp av verktøyet på fig. 1; Figur 7 viser plottinger av støystrukturer tilknyttet forskjellige fluidstrøm-ningsmengder som kan detekteres ved hjelp av verktøyet på fig. 1; Figur 8 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra de dataene som er registrert ved hjelp av apparat for spektralstøy-logging på fig. 2(a) inne i et produksjonsborehull; Figur 9 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra de dataene som er registrert ved hjelp av verktøyet for spektralstøy-logging på fig. 2(a) i et alternativt produksjonsborehull; Figur 10 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra de data som er registrert ved hjelp av verktøyet på fig. 2(a) i et injeksjonsborehull; Figur 11 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra data registrert ved hjelp av verktøyet 5 på fig. 2(a) i et alternativt injeksjonsborehull; Figur 12 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra data registrert ved hjelp av verktøyet på fig. 2(a) i et observasjonsborehull; Figur 13 viser et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra data registrert ved hjelp av verktøyet på fig. 2(a) i en borebrønn; og Figur 14 presenterer et eksempel på effekt/frekvens-spektre produsert fra fra registrert ved hjelp av verktøyet på fig. 2(b) i en borebrønn.

I den følgende beskrivelse er like deler markert med samme henvisningstall i beskrivelsen og på de forskjellige tegningene. Tegningene er ikke nødvendigvis i skala, og proporsjonene til disse deler er blitt overdrevet for bedre å illustrere detaljer og trekk med utførelsesformer av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Et verktøy 1 for spektralstøy-logging (SNL) i samsvar med en utførelses-form av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til spesielt fig. 1 og fig. 2. Figur 1 viser en utspilt skisse av SNL-verktøyet 1, mens fig. 2(a) viser et blokkskjema over en første utførelsesform av verktøyet 1. SNL-verktøyet 1 kan ses å omfatte en akustisk detektor 2, et forsterkningstrinn 3, en analog/digital-omformer 4 med en enkelt kanal, en databehandlingsenhet (CPU) 5 som har en ekstern datagrensesnittanordning 6 og et arbeidslager 7. Fra fig. 1 kan det ses at SNL-verktøyet 1 videre omfatter en intern kraftforsyning 8 i form av to battericeller og en koblingsanordning 9 som utgjør et middel for å feste SNL-verktøyet 1 til en kabel- og vinsjmekaniske som beskrevet mer detaljert nedenfor under henvisning til fig. 3. Alle de ovennevnte komponentene befinner seg i et verktøyhus 10 for å tilveiebringe fysisk beskyttelse for alle disse komponentene.

Den akustiske detektoren 2 i den her beskrevne utførelsesformen omfatter en trykkpulssensor eller en hydrofon. Slike akustiske detektorer er kjent for fagkyndige på området og kan ha en rekke forskjellige utforminger. I den her beskrevne utførelsesformen omfatter hydrofonen 2 en piezo-elektrisk transduser 11 som befinner seg inne i et kammer 12 som er fylt med en olje 13. Kammeret 12 tilveiebringer fysisk beskyttelse av den piezo-elektriske transduseren 11 mens den omgivende oljen 13 bidrar til å koble den akustiske støyen til den piezo-elektriske transduseren 11. Den piezo-elektriske transduseren 11 i den her beskrevne utførelsesformen, har et arbeidsfrekvensområde fra 8 Hz til 60000 Hz.

Forsterkningstrinnet 3 blir anvendt for å forsterke den elektriske utgangen 14 fra hydrofonen 2 med en faktor på 100000. Som det kan ses fra fig. 2(a) blir utgangen 15 fra forsterkningstrinnet 3 så omformet til et digitalt signal 16 ved hjelp av den 12-bits analog/digital-omformeren 4. I den her beskrevne utførelsesformen blir dette oppnådd ved sampling av 1024 målesampler med en frekvens på 120 kHz som innledningsvis kan lagres i hurtigbufferlager 4a i den digitale omformeren 4.

Signalbehandlingen av det digitale signalet 16 blir så utført i CPU-en 5. CPU-en 5 kan spesielt tilveiebringe en hurtig Fourier-transformasjon (FFT) av det digitale signalet 16 for å omforme dette signalet 16 for å oppnå et datasignal 17 med et effekt/frekvens-spektrum fra den akustiske støyen som er detektert av hydrofonen 2. Datasignalet 17 med effekt/frekvens-spekteret blir så lagret som 1024 diskrets frekvenskanaler i det ikke-flyktige arbeidslageret 7 med kapasitet på 1 GB.

I den her beskrevne utførelsesformen måler SNL-verktøyet 1 effektivt en sampellengde på 8,53 ms hvert sekund. Arbeidslageret 7 lagrer derfor effektivt data for generering av et effekt/frekvens-spektrum for hvert sekund i en operasjon av SNL-verktøyet 1 i frekvensområdet fra 117 Hz TIL 60 kHz. Anvendelsen av hurigbufferlagre 4a i forbindelse med arbeidslageret 7 bidrar til å gjøre det mulig for SNL-verktøyet 1 å oppnå slike høye samplingsfrekvensen. Straks verktøyet 1 er innhentet fra en borehull som den akustiske støysamplingen er blitt utført i, kan hele datasignalet med effekt/frekvens-spekteret lastes ned via datagrensesnitt-anordningen 6 i CPU-en 5 på en passende måte.

Det her beskrevne SNL-verktøyet 1 har en total diameter på 38 mm, en lengde på 800 mm og en vekt på 5 kg. Det maksimale arbeidstrykket er 60 MPa, den maksimale arbeidstemperaturen er 120°C, mens det dynamiske området til anordningen er 68 dB. Den interne kraftforsyningen 8 gir verktøyet 1 en operativ levetid på førtiåtte timer før denne komponenten må lades opp eller skiftes ut. I praksis har det vist seg at når arbeidslageret 7 er fult, finner prosessen med nedlasting av dataene i effekt/frekvens-spekteret sted omtrent i ti minutter. Fagkyndige på området vil forstå at disse arbeidsparameterne kan variere mellom alternative utførelsesformer av SNL-verktøyet.

En slik alternativ utførelsesform omfatter et SNL-verktøy 1 hvor CPU-en 5 ikke blir anvendt til å utføre hurtig Fourier-transformasjon (FFT) av det digitale signalet 16. I stedet blir datasignalet 17 med effekt/frekvens-spekteret lagret som 1024 diskrete tidskanaler i det ikke-flyktige arbeidslageret 7. I denne utførelses-formen blir FFT-signalbehandling av dataene utført ved overflaten etter opphenting av SNL-verktøyet 1.

En ytterligere alternativ utførelsesform av SNL-verktøyet skissert generelt med henvisningstall 18, vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 2(b). Den her beskrevne utførelsesformen er maken til den som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 2(a), men SNL-verktøyet 18 innbefatter en 12 bit tokanals analog/digital-omformer 19 og en første 20 og en annen frekvenskanal 21. Analog/ digital-omformeren 19 kan igjen omfatte sitt eget hurtigbufferlager 19a for å bidra til oppnåelse av høye samplingsfrekvenser.

Den første frekvenskanalen 20 omfatter en første forsterker 3a og er innrettet for å funksjonere på en lignende måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med SNL-verktøyet på fig. 2(a), dvs. at forsterkningstrinnet 3a blir anvendt til å forsterke en første komponent i den elektriske utgangen 14a fra hydrofonen 2 med en faktor på 100000 og utgangen 15a fra forsterkningstrinnet 3a blir så omformet til et første digitalt signal 16a ved hjelp av den første kanalen i analog/ digital-omformeren 19 som opererer ved en samplingsfrekvens på 120 kHz.

Den andre frekvenskanalen 21 omfatter et lavpassfilter 22 som er innrettet for å fjerne frekvenser høyere enn 4 kHz fra den elektriske utgangen 14b fra hydrofonen 2 og et annet forsterkningstrinn 3b som blir anvendt til å forsterke den elektriske utgangen 14b fra hydrofonen 2 med en faktor på 110000. Som det kan ses av fig. 2(b), blir utgangen 15b fra forsterkningstrinnet 3b så omformet til et digitalt signal 16b ved hjelp av en annen kanal i analog/digital-omformeren 19 som blir oppnådd ved sampling av 1024 målesampler med en samplingsfrekvens på 8 kHz.

Signalbehandlingen av de digitale signalene 16a og 16b blir igjen utført i CPU-en 5 som igjen kan tilveiebringe en hurtig Fourier-transformasjon (FFT) av de digitale signalene 16a og 16b for å omforme signalene 16a og 16b for å oppnå datasignalet 17 med effekt/frekvens-signalet fra den akustiske støyen som er detektert av hydrofonen 2. Datasignalet 17 med effekt/frekvens-spekteret blir igjen lagret som 1024 diskrete frekvenskanaler inne i det ikke-flyktige arbeidslageret 7 med kapasitet på 2 GB. Alternativt kan signalbehandlingskravene til CPU-en 5 reduseres ved å lagre datasignalet med effekt/frekvens-spektra som 1024 diskrete tidskanaler i det ikke-flyktige arbeidslageret 7 og utføre FFT-signalbehandlingen av disse dataene på overflaten etter opphenting av SNL-verktøyet 18.

På en måte lignende den som er beskrevet ovenfor, kan den første kanalen 20 i SNL-verktøyet 1 18 effektivt ta en samplingslengde på 8,53 ms hver sekund. Den første kanalen 20 tillater derfor arbeidslageret 7 å lagre data for generering av et effekt/frekvens-spektrum for hver sekund under driften av SNL-verktøyet 18 i frekvensområdet fra 117 Hz til 60 kHz. Den andre kanalen 21 i SNL-verktøyet 18 tar derimot effektivt en samplingslengde på 128 ms hvert sekund. Den andre kanalen gjør det derfor effektivt mulig for arbeidslageret 7 å lagre data for generering av et effekt/frekvens-spektrum for hvert sekund av driften av SNL-verktøyet 18 i frekvensområdet fra 8 Hz til 4 kHz. Det har vist seg at mer nøyaktige resultater blir oppnådd i dette frekvensområdet ved å operere en annen kanal ved denne laveste samplingshyppigheten.

Straks verktøyet 18 blir hentet opp fra borehullet som den akustiske støysamplingen er blitt utført i, kan igjen alle dataene for effekt/frekvens-spekteret igjen lastes ned som det passer, via datagrensesnittet 6 til CPU-en 5 for nærmere analyseformål.

Spektral støyloggingsoperasjon

En forklaring av de generelle prinsippene for en spektral støyloggings-operasjon i en brønn under anvendelse av SNL-verktøyet 1 eller 18, vil nå bli

beskrevet under henvisning til fig. 3. Som det kan ses, er SNL-verktøyet 1 eller 18 plassert i et borehull 23 som trenger gjennom en grunnformasjon 24. Borehullet 23 er foret med et foringsrør 25. Posisjonen til SNL-verktøyet 1 eller 18 i borehullet 23 blir regulert ved hjelp av en kabel 26 som er ført over et skivehjul 27 og som med sine motsatte ender er festet til en koblingsanordning 9 og en vinsjmekanisme 28. Dybden av SNL-verktøyet 1 eller 18 blir registrert på en CPU 29 på overflaten via en dybdemåler 30 som blir anvendt til å måle forskyvningen av kabelen 26.

Når det er utplassert, blir SNL-verktøyet 1 eller 18 senket ned i borehullet 23 ved hjelp av vinsjmekanismen 28 og akustiske støydata blir innsamlet ved stasjonære posisjoner med mellomrom på én meter langs lengden av borehullet 23. SNL-verktøyet 1 eller 18 er anordnet for å forbli stasjonært ved hver av disse posisjonen i perioder på seksti sekunder slik at verktøyet 1 eller 18 effektivt registrerer effekt/frekvens-spektraldata i seksti sekunder med 1024 kanaler i frekvensområdet fra 117 Hz til 60 kHz eller fra 8 Hz til 60 kHz ved hver posisjon. Etter hver måling blir SNL-verktøyet 1 hentet opp og de tidskodede dataene kan lastes ned for ytterligere analyse.

I praksis blir ofte de to undersøkelsene utført for et borehull 23: én skrittvis undersøkelse og en flytende undersøkelse.

Det vil være opplagt for fagkyndige på området at selv om den ovennevnte utplasseringsmetoden er beskrevet ved å senke SNL-verktøyet 1 eller 18 ned gjennom borehullet 23, kan fremgangsmåten tilpasses slik at SNL-verktøyet 1 eller 18 starter ved den distale ende av borehullet 23 og blir beveget ved hjelp av kabelen 26 og vinsjmekanismen 28 tilbake mot vinsjmekanismen 28. SNL-verktøyet 1 eller 18 behøver likeledes ikke å være begrenset til bruk i forbindelse med borehull 23 som har en spesiell orientering, for eksempel vertikalt orientert borehull. Det som er viktig er imidlertid at et antall stasjonære datainnsamlings-posisjoner blir fremskaffet langs lengden av borehullet 23 slik at de riktige effekt/frekvens-spektraldataene kan registreres.

Databehandling på overflaten

SNL-verktøyene 1 eller 18 som er beskrevet ovenfor, er blitt utformet for å tilveiebringe meget nøyaktige akustiske støyavlesninger. Derfor er det viktig for den tolkningsprosessen som er beskrevet med detaljert nedenfor, at det er bare effekt/frekvens-spektraldataene fra de stasjonære innsamlingsposisjonen som blir anvendt. Dette er fordi selv støy fra flytting av SNL-verktøyet 1 eller 18 selv inne i borehullet 23, resulterer i store støynivåer over et bredt akustisk spektrum som så virker til å maskere de lave støysignalene som er forbundet med typisk reservoarstrømningsstøy.

Det første trinnet i overflatebehandlingsteknikkene er derfor å identifisere de effekt/frekvens-spektraldatasettene som ble innsamlet ved de stasjonære innsamlingsposisjonene. Dette blir oppnådd ved: • å identifisere posisjonen til de stasjonære registreringsposisjonen på dybdekurven, dvs. de deler av en dybde/tid-kurve hvor hastigheten til SNL-verktøyet kan ses å være under en terskelverdi; • å identifisere posisjonen til de stasjonære registreringsposisjonene på de akustiske støydataene, dvs. de deler av akustisk støy/tid-kurven hvor amplituden til den akustiske støyen som er detektert av SNL-verktøyet, kan ses å være under en terskelverdi; • å korrelere informasjonen vedrørende posisjonen av de stasjonære registreringsposisjonene som er identifisert fra dybdekurven, og de akustiske støydataene med hensyn til å minimalisere enhver forskjell mellom dem.

Etter den ovennevnte prosessen blir det mulig å identifisere de seksti effekt/frekvens-spektraldataene som er registrert ved hver stasjonær registreringsposisjon.CPU-en 29 på overflaten blir så anvendt til å utføre databehandling av effekt/frekvens-spektraldataene ved å utføre numeriske middelverdi-beregnings-teknikker over datasettene for å tilveiebringe et pålitelig effekt/frekvens-spektrum i forhold til vedkommende dybde. De numeriske gjennomsnittsberegnings-teknikkene omfatter bølgefiltrering for å tilveiebringe et middel til å verifisere den statistiske signifikansen til detaljene i effekt/frekvens-spektraldataene. Den spektrale støytettheten som spesielt ses i dybde/frekvens-planet, blir underkastet småbølgeomforming. Dusinvis av serietellinger av støysignalene for hver dybde gjør det mulig å bestemme gjennomsnittsverdier av småbølgefaktorer og deres typiske spredning. Ytterligere analyse kan derfor utelate statistisk mindre viktige detaljer i signalspekteret og tydelig sjeldne bakgrunnskomponenter som er tydelige i et bredt dybdeområde (dvs. støy generert av brønnhullsstrømning eller av driften av en pumpe).

I fravær av småbølgefiltrering vil de numeriske gjennomsnittsberegnings-teknikkene være ute av stand til å separere de tilfeldige toppene fra signifikant støy fra fluidet i brønnboringen fra de som produseres av kilder av virkelig interesse, se diskusjonen nedenfor i forbindelse med diagrammene for spektral støylogging (SNL).

Det vil være opplagt for fagkyndige på området at en annen numerisk gjennomsnittsberegning og filtrering kan anvendes for å behandle effekt/frekvens-spektraldataene. Disse innbefatter for eksempel gjennomsnittsberegning av entropi, rekkefølgestatistikk og mediumfiltreringsteknikker.

Det valgte effekt/frekvens-spektraldatasettet for hver stasjonær registreringsposisjon kan så stakkes og presenteres grafisk, som diskutert mer detaljert nedenfor, for å tilveiebringe spektrale støyloggingsdiagrammer som så kan tolkes for å tilveiebringe den detaljerte informasjonen vedrørende fluidstrøm-ning gjennom eller bak foringsrøret i en brønn som trenger gjennom en undergrunnsformasjon.

Ved anvendelse av SNL-verktøyet 18, som beskrevet på fig. 2(b), har det vist seg at den andre kanalen 21 tilveiebringer mer nøyaktige og dermed mer pålitelige, resultater for akustisk støy i området fra 8 Hz til 4 kHz sammenlignet med de resultatene som er oppnådd ved å bruke SNL-verktøyet 1 med en enkelt kanal som er illustrert på fig. 2(a).

Diagrammer for spektral støylogging (SNL-diagrammer)

Et antall diagrammer for spektral støylogging (SNL) fremskaffet ved å anvende det ovenfor beskrevne SNL-verktøyet 1 og i forbindelse med fremgangsmåten for utplassering, vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 4 til 13.

Figur 4 viser et oppsummerende SNL-diagram 31 over undergrunns støykilder som kan detekteres ved hjelp av SNL-verktøyet 1 på fig. 1. Den venstre siden av SNL-diagrammet 31 viser frekvenser i området fra 300 Hz (svarende til foringsrørelementer), mens den høyre siden av diagrammet 31 viser frekvenser opp til 30 kHz (svarende til støy fra matriksstrømning bak foringsrøret). Støy-volumene er representert ved middelverdier av en regnbuefarget palett; med rød farge som står for høye volumer, blå farge som stør for lave volumer og hvis farge som står for ingen støy (eller støy under deteksjonsterskelen til SNL-verktøyet 1).

Støykildene nede i brønnhullet kan derfor splittes opp i en rekke forskjellige kategorier som nå vil bli diskutert etter tur:

Vertikal fluidstrømning i borehullet

Denne akustiske støytypen av vibrasjon i produksjonsrør eller foringsrør 10 indusert av strømningen av borehullsfluidet. Den opptar normalt et frekvensområde under 1 kHz.

Det har vist seg at en turbulent borehullsstrømning også produserer støy i dette lave frekvensområde. Hvis et fluidtrykk i borehullet går under dette boble-punktet, så blir følgelig den mettede gassen frigjort og produserer akustisk støy med en tonehøyde på 5 kHz. Tonehøyden til denne akustiske støykomponenten har imidlertid en tendens til å bli senket mot en 1 kHz etter hvert som den mettede gassen blir løftet mot overflaten.

Gitt at borehullsstøyen blir produsert inne i borehullet 23, har den ingen vertikal posisjon slik at det tilknyttede akustiske støyspekteret ikke har noen klar infrastruktur.

Det skal videre bemerkes at gitt de involverte frekvensområdene, er den akustiske borehullsstøyen normalt hørbar for det menneskelige øre.

Kompletteringselementer

Akustiske støy fra kompletteringselementer blir produsert ved perforeringer, X-nipler, detektorer, rørsko, gassporer, pakninger og foringsrørlekkasjer. Disse elementene produserer normalt akustiske støy i et frekvensområde mellom 1 kHz og 3 kHz.

Kompletteringsstøy er imidlertid lokalisert i rom inne i borehullet 23, og kan derfor lokaliseres vertikalt som isolerte flekker med høyt volum på et SNL-diagram. I praksis er de ikke tydelig lokalisert i strømningstilstander på grunn av maskeringseffektene til den borehullsstøyen som befinner seg i det tilstøtende frekvensbåndet. De samme elementene kan derimot tydelig sjeldnes på innskutte SNL-diagrammer når etterstrømningen er sterk i måleøyeblikket. Det har vist seg at noen ganger kan kompletteringselementene noen produsere en usedvanlig høyfrekvent støy, f.eks. i tilfelle av en dårlig perforering eller en pakning som forårsaker lekkasje. Det tilhørende frekvensspekteret skiller seg imidlertid normalt ut fra den normale kompletteringselement-båndbredden, og er derfor meget merk-bar på SNL-diagrammet.

Kanaldannelse bak foringsrøret

Som kjent på området er kanaldannelse en strømning som inntreffer bak foringsrøret som et resultat av oppsprukket sement eller et oppsprukket reservoar. Den har klare grenser (topp og bunn i et vertikalt borehull 23), og opptrer derfor på SNL-diagrammet som en smal, alene stående vertikal stripe som forbinder to aktive streker. Kanalstøyen har vist seg å variere i tonehøyde (og kan avvike fra en vertikal linje) ettersom kanalstøyen kan variere i størrelse og struktur. Kanalen kan videre avbrytes periodisk når den passerer gjennom større hull (f.eks. når den støter på områder uten sement) som virker til å forskyve tonehøyden til en lavere frekvens hvor den kan maskeres av generert borehullsstøy.

Reservoarstrømning

Reservoarstrømningsstøy produsert av korn, porehalser og sprekk-vibrasjoner av reservoarfluidet. Den har klare vertikale grenser (øvre og nedre i et vertikalt borehull 23), men oppviser ingen radial lokalisering. Den akustiske støyen i forbindelse med reservoarsprekker faller normalt inn i frekvensområdet under 3 kHz og 5 kHz, men større sprekker og hulrom kan produsere akustisk støy så lav som 1 kHz. I dette området kan den akustiske støyen fra reservoarstrømningen interferere med den første støyen som produseres av kompletteringselementene. Det har også vist seg at noen reservoarstøyspektre oppviser to nabobånd med sprekker i forbindelse med sprekknettverk i forskjellige målestokker.

En vanlig matriksstrømning har vist seg å produsere en støy omkring 10 kHz til 15 kHz, men kan oppta et bredere frekvensområde. Lette formasjoner er for eksempel kjent for å produsere en akustisk støy i ultralyd området (større enn 20 kHz). I tilfelle av de eksepsjonelt lette formasjonene, dvs. de som har en perme-abilitet mindre enn 1 mD, kan bare gass strømme gjennom disse bergartene og dermed produsere en akustisk støy i et bredt område av frekvenser, innbefattende de som er større enn 30 kHz.

I motsetning til støy fra borehullsstrømning er støy fra reservoarstrømning nesten uhørlig for det menneskelige øre på grunn av det lave volumet og den høye tonen.

Ved å utvide det hørbare frekvensområdet opp til 60 kHz, gjør det mulig for SNL-verktøyet 1 å detektere akustisk støy generert inne i porøse media, og derfor er SNL-verktøyet 1 ikke begrenset til å detektere foringsrørlekkasjer slik tilfelle er for mange apparater og fremgangsmåter som er beskrevet tidligere.

Effektene av forskjellige bergartstyper på SNL-diagrammene vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 5. Figur 5 viser spesielt SNL-diagrammer som er frembrakt for fire forskjellige bergartstyper, nemlig frakturert kalkstein 32a, dobbelt porøs kalkstein 32b, porøs kalkstein 32c og en lett sandstein 32d. Det kan derfor lett ses at SNL-verktøyet 1 kan produsere SNL-paneler som gjør det mulig å sjeldne sammensetningen av den omgivende formasjonen klart.

Figur 6 presenterer SNL-diagrammer i forbindelse med forskjellige fluidtyper. Det har vist seg at væsketypen selv ikke i alvorlig grad påvirker spekteret til SNL-diagrammet. Generelt er væsken enten olje eller vann. Hvis imidlertid bergartene er sterkt oppsprukket, kan en gass også være tilstede. Fra SNL-diagrammene 33a og 33b på fig. 6 kan det ses at det er en klar forskjell mellom SNL-diagrammene som er produsert av en væske 33a, enn de som er produsert av en gass 33b, i dette spesielle eksempelet henholdsvis vann og karbondioksid. Generelt når en gass trenger inn i en sprekk, produserer den støy som oppviser et bredere frekvensområde enn den som er forbundet med en væske, og er generelt også meget mer støyende enn en væskestrøm.

Det har også vist seg at under visse omstendigheter kan SNL-diagrammene tilveiebringe 1 et middel for å sjeldne mellom forskjellige fluidstrømningsmengder inne i borehullet. Generelt har det vist seg at volumet til akustisk støy vokser line-ært med økende strømningsmengde. Et eksempel på SNL-diagrammer for tre strømningshastigheter, nemlig 10 mm/min 34a, 5 mm/min 34b og 2 mm/min 34c er presentert på fig. 7 for sammenligningsformål. Disse resultatene kan tilveiebringe et middel for å bestemme forekomsten av en injektor eller en enkeltfase produksjon.

Figurene 8 til 13 presenterer eksempler på SNL-diagrammer fremskaffet etter utplassering av SNL-verktøyet 1 på fig. 2(a) i en rekke forskjellige borehull 23. For sammenligningsformål har QZW-diagrammer 35 og QZIW-diagrammer 36 produsert fra spinnerstrømningsmålere i det samme borehullet 23, er også blitt tilveiebrakt på fig. 8 til 11. På disse spesielle figurene er det også innbefattet volumetriske bergartsmodeller 37 av de tilhørende borehullene 23.

På fig. 8 kan produksjonen 33 tydelig ses fra et reservoar innenfor området A2 på både spinner-diagrammene 35 og 36 og SNL-diagrammet 39. Betydelig flere detaljer kan imidlertid ekstraheres fra SNL-diagrammet 39 sammenlignet med det som er tilveiebrakt på spinner-diagrammene 35 og 36. SNL-diagrammet 39 viser spesielt tydelig matriksstrømningen 40 som en akustisk støytopp omkring 15 kHz, noe som også tilsvarer to topper 41a og 41b omkring 3 kHz og 5 kHz, som stammer fra en sprekkstrømning og som mest sannsynlig er i fluidkommunikasjon over sprekk-komponentene. Det kan også ses fra fig. 8 at strekene i SNL-diagrammet er godt tilpasset porøsitet/permeabilitet-strekene som finnes i den volumetriske bergartsmodellen 37.

SNL-panelet 39 viser også en kontinuerlig lavfrekvent akustisk støy-komponent 42 under perforeringene, noe som er i overensstemmelse med spinner-diagrammene 35 og 36 som viser et fluidløft fra bunnen av undersøkelsen. SNL-diagrammet 39 viser imidlertid også et 2 kHz vertikalt satelittbånd 43a som er tydelig atskilt fra borehullsstøyen 42 og som ikke har noen tilsvarende trekk i spinner-diagrammene 35 og 36. Dette trekket svarer til kanaldannelse som begynner sammen med innstrømning ved bunnen av området A5 og fortsetter hele veien opp til hovedproduksjonsområdet A2.

SNL-diagrammet 39 viser også et annet kanaldannelsestrekk 43b som fortsetter videre til de øvre perforeringene i området A1, og som igjen er av en så liten størrelse at den ikke har noen virkning på hva som kan sjeldnes i spinner-diagrammene 35 og 36.

Figur 0 presenterer et eksempel på et mer komplisert scenario innenfor en produksjonsstrømning hvor et produksjonsrør 44 er plassert i borehullet 23. I dette eksempelet er både spinner-diagrammene 35 og 36 og SNL-diagrammet 45 vist med en innstrømning 46a fra bunnen av borehullet 23, området A7. SNL-diagrammet 45 antyder imidlertid at kilden for den nedre innstrømningen 46a er et reservoar meget nær den nedre enden av borehullet 23, og at dermed en matriks-strømningsstruktur 40 er tilstede i den registrerte akustiske støyen. Denne detaljen er ikke tydelig fra noen av spinner-diagrammene 35 og 36.

SNL-diagrammet 45 viser også et mer høyfrekvent spektralbånd 43c, som igjen tydelig viser kanaldannelse bak foringsrøret.

Det er interessant at det faktum av SNL-diagrammet 45 ikke viser noen akustisk støy over området A7, selv om en strømning klart kan ses ved denne posisjonen på spinner-panelene 35 og 36. Dette antyder at innstrømningen 46a stammer fra den samme kanalen ved bunnen av borehullet 23, og man kan virkelig se at en kanalstøy 43c er redusert nøyaktig overfor toppen av innstrøm-ningsområdet A7.

En annen innstrømning 46b i området A6 er bekreftet fra begge spinner-diagrammene 35 og 36 og fra SNL-panelet 45, noe som antyder at dette er en regulær radial innstrømning. Ved å starte fra dette punktet og fortsette hele veien opp, er det ingen på ytterligere endringer i borehullsstrømningen fra spinner-diagrammene 35 og 36. SNL-diagrammet 45 viser imidlertid klart to strømnings-enheter i området A3, nemlig en matriksstrømning 40a og en sprekkstrømning 41, samt en tredje strømningsenhet i området A5, nemlig en matriksstrømning 40b. De tre strømningsenheten 40a, 41 og 40b virker til å kjøre en fluidstrømning bak foringsrøret 25 og inn i perforeringene i området A6.

Et punkt å merke seg er at i SNL-diagrammet 45 ble matriksstrømnings-streker 40a og 40b oppnådd, mens SNL-verktøyet 1 var plassert inne i røret 44, dvs. inne i en støyende strømningstilstand og gjennom flere lag, nemlig produk-sjonsrøret 44, ringrommene, foringsrøret 25 og sementlagene.

Figur 10 presenterer et første eksempel på et SNL-diagram 47 fremskaffet under en injeksjonsprosess. Figur 10 viser spesielt en regulær injeksjon inn i fire perforerte soner. SNL-diagrammet 47 viser klart en fortsettelse 43 av strømnings-frekvensstøyen under perforeringene hvor spinner-diagrammene 35 og 36 ikke antyder at noen strømning eksisterer. Denne konfigurasjonen 43 kan ses som et tydelig rødt fargebånd i området høyere enn området 42 for den akustiske borehullsstøyen, som tidligere beskrevet, er en indikasjon på forekomsten av kanaldannelse bak foringsrøret 25.

SNL-diagrammet 47 viser også at i midten av området A4 er det ingen støykomponent fra matriksstrømning, noe som betyr at det injiserte vannet strømmer gjennom sprekkene og ikke inn i reservoarmatriksen.

Til sammenligning presenterer fig. 11 et SNL-diagram 48 for en vanlig injeksjon gjennom et produksjonsrør44. Spinner-diagrammene 35 og 36 viserat en liten del av det injiserte vannet har gått straks SNL-verktøyet 1 er ute av produksjonsrøret 44 som et resultat av at produksjonsrøret henger over toppen av perforeringene. SNL-diagrammet 48 viser imidlertid ikke noen reservoarstøy over produksjonsrørskoen, noe som betyr at det injiserte vannet strømmer via en alternativ bane. En analyse av registreringene for det gjennomgående produk-sjonsrøret på SNL-diagrammet 48 over produksjonssonen, klart viser tre streker med reservoarstøy 40a, 40b og 41 (den øvre streken viser bare sprekkstøy), noe som gir grunnen til det manglende injiserte vannet i området A7.

SNL-panelet 48 bekrefter også to lavere streker 40a og 40b, men antyder en sprekkutvidelse av fluidstrømningen i begge tilfeller.

Det skal bemerkes at SNL-diagrammet 48 ble fremskaffet da SNL-verktøyet 1 var plassert inne i produksjonsrøret 44 og var strømlinjet ved hjelp av massiv gjennomgående injeksjon gjennom produksjonsrøret. Selv i disse tilfellene var SNL-verktøyet 1 i stand til å innfange lav strømningsstøy gjennom ringrommet, foringsrøret 10 og kanaldannelse 43 bak foringsrøret.

Figur 12 presenterer et SNL-diagram 49 som belyser et regionalt reservoar med lateral strømningsstøy i en observasjonsbrønn. I stedet for at spinner-diagrammer 35 og 36 blir inkorporert for sammenligningsformål, er de i dette diagrammet blitt erstattet av en temperaturlogg 50 med høy temperaturoppløsning. Matriksstrømningen 40 kan tydelig ses i både SNL-diagrammet 49 og temperaturlogg-diagrammet 50.

Dette eksempelet viser hvordan SNL-logging kan anvendes for å bidra til overvåking av den regionale, vertikale strømningsprofilen inne i et borehull 23. Selv om temperatur og pulset nøytronlogging er effektive når det gjelder å innfange vann/gass-invasjonssoner, er de ikke i stand til å identifisere hvilke enheter som for tiden er aktive eller inaktive. Det ovennevnte eksempelet viser hvordan komplementerende spektralstøy-logging kan være til hjelp til å løse denne saken.

Et slutteksempel på funksjonaliteten til SNL-verktøyet 1 er tilveiebrakt under henvisning til fig. 13. Figur 13 presenterer to SNL-diagrammer 51 og 52 tatt i en nylig boret brønn før foringsrør 25 er blitt kjørt inn. I det første diagrammet 51 kan de aktive reservoarstrømningsenhetene 40a, 40b, 40c, 40d og 40e tydelig ses sammen med fluidkommunikasjonen mellom dem. Det andre diagrammet 52 viser det tilfellet hvor boreslam var erstattet av et tyngre slam for å drepe de aktive matriksstrømningsenhetene 40a, 40b, 40c, 40d og 40e. Det kan tydelig ses at de to laveste, aktive matriksstrømningsenhetene 40d og 40e er blitt fullstendig utslettet ved hjelp av det tyngre slammet, mens de tre øvre strømningsenhetene 40a, 40b, 40c ble opphengt i matriksen selv om det fremdeles var en fluidstrømning tilstede gjennom sprekker 41a, 41b og 41c.

Til sammenligning presenterer fig. 14 tre SNL-diagrammer 53, 54 og 55 produsert fra data registrert ved utplassering av SNL-verktøyet 18 i en produksjonsstrømning, hvor produksjonsrøret 44 igjen befinner seg i borehullet 23. Diagrammet 53 er spesielt generelt som beskrevet ovenfor, fra dataene som er fremskaffet på den andre frekvenskanalen 21 i SNL-verktøyet 18, mens diagrammet 54 er generert fra data fremskaffet på den første frekvenskanalen 20. På lignende måte er diagrammet 55 generert fra data fremskaffet på den første frekvenskanalen 20, men i dette tilfellet at dataene er blitt underkastet en numerisk småbølge-filtreringsprosess. Dette muliggjør fjerning av den lavfrekvente støyen som induseres av borehullsstrømningen 42. En statistisk signifikant støy 40a forårsaket av reservoarstrømning ble identifisert overfor perforeringene.

I diagrammene 54 og 55 kan et 0,1 kHz til 60 kHz bånd med støy 40b i intervallet X555-X560.8m tydelig ses. Denne høyfrekvente støyen betegner reservoarstrømning. Den høye støyintensiteten som observeres i dette intervallet, indikerer en stor injisert fluidstrømning inn i det øvre perforerte intervallet.

Disse diagrammene 54 og 55 oppviser også 0,1-30 kHz bånd med støy i intervallene _562- _564 40c, _568.6-_569.4 40d og _570.4-_572.4m 40a. Denne høyfrekvente støyen beskriver igjen reservoarstrømning, men den svake støy-tettheten indikerer at disse intervallene har meget mindre fluid som kommer inn enn det som tidligere er beskrevet.

Den lavfrekvente støyen på diagrammene 54 og 55 demonstrerer også forekomsten av støy fra borehullsstrømning 42. Den langestreken overfor 56 ved dybden X515 m i den spektrale profilen er relatert til en endring i produksjonsrør-dimensjon.

Det vises nå til lavpass-digrammet 53 hvor det kan ses at overfor det perforerte intervallet, er støyen for svakt til å bli innfanget. Dette understøtter det faktum at mesteparten av støysignalenergien som er indusert av matriksstrøm-ning, er akkumulert i det høyfrekvente området.

De ovenfor beskrevne anordningene og fremgangsmåtene tilveiebringer et antall betydelige fordeler sammenlignet med de systemene som er kjent på området. I det første tilfellet tillater de beskrevne verktøyene anvendelse av meget høyere samplingshyppigheter enn de verktøyene som er beskrevet i tidligere kjent teknikk, f.eks. kan en samplingsfrekvens på 120 kHz anvendes. Dette gjør det mulig for verktøyene å oppvise en betydelig økt følsomhet og som opererer over et større frekvensområde enn de verktøyene som er kjent på området, dvs. fra 117 Hz til 60 kHz. Arbeidsområdet kan økes ytterligere ved inkorporering av en annen kanal i verktøyet. I spesielt forbedrede resultater er lave frekvenser (8 Hz til 4 kHz) blitt oppnådd ved å inkorporere en annen kanal i verktøyet som er utpekt for måling og registrering i dette akustiske frekvensområdet.

Denne økte sensitiviteten betyr at registreringer kan oppnås for forskjellige fluidtyper gjennom flere barrierer i borehullet, f.eks. gjennom produksjonsrøret og foringsrøret, og som trenger flere meter inn i de omgivende formasjonene, selv i nærvær av betydelige borehullsstrømning. SNL-verktøyet kan imidlertid også kjøres som en del av en innskutt undersøkelse. Følgelig behøver det beskrevne SNL-verktøyet ikke bare å detektere og karakterisere gjennom foringsrøret, men kan også detektere og karakterisere fluidstrømning fra baksiden av foringsrøret, for eksempel kanaldannelse eller akustisk støy tilknyttet omgivende sprekker eller matriksformasjoner.

Den beskrevne anordningen og fremgangsmåtene for utplassering er ikke-retningsmessige, dvs. ikke begrenset til bruk i et vertikalt borehull. De kan også anvendes til å bidra til å karakterisere bergartstyper i omgivende formasjoner, fluidtyper som strømmer i formasjonene og strømningshastighetene i forbindelse med disse fluidene.

En annen betydelig fordel ved det beskrevne SNL-verktøyet beror på det faktum at det er konstruert for å operere i lagringsmodus. Verktøyavlesninger tatt ved de forskjellige stasjonære avlesningsposisjonene blir dermed fullstendig ufølsomme for kvaliteten på en glass kabelenhet og av transportmåten for verktøyet gjennom borehullet.

SNL-verktøyet er også meget anvendelig og kan dermed kjøres som en komponentdel av en lengre borestreng. Borestrengen kan for eksempel omfatte andre komplementære loggeanordninger.

Det er forutsatt at SNL-verktøyet vil finne anvendelse innenfor et område med boring, produksjonslogging, regional strømningsovervåking, petrofysiske prosesser og innenfor utvikling av tredimensjonale simuleringer av fluidstrøm-ninger. Disse innbefatter, men er ikke begrenset til:

analyse av brønnintegritet,

identifisering av aktiv sone er permeable formasjoner i injeksjons- og produksjonslønner, i åpne brønner og gjennom et foringsrør, • identifisering bak foringsrøret av strømning i injeksjons- og produksjonslønner,

identifisering av type bergartsmatriks,

overvåking av vertikal profil for regionale undergrunnsstrømninger gjennom observasjonsbrønner, innbefattende økologisk sone, identifisering av hvilke sprekker som er aktive og hvilke som er inaktive.

Fremgangsmåter og anordninger for å utføre spektralstøy-logging (SNL) i et borehull er beskrevet. Spesielt er det beskrevet et SNL-verktøy som omfatter en akustisk detektor, etforsterkningstrinn, en analog/digital-omformer, en CPU og et arbeidslager. Den beskrevne metodologien og anordningen oppviser betydelig økt følsomhet og muliggjør operasjon over et frekvensområde på fra 8 Hz til 60 kHz. SNL-verktøyet behøver følgelig ikke bare å bli anvendt til å detektere og karakterisere lekkasjer gjennom et foringsrør, men kan også detektere og karakterisere fluidstrømning fra baksiden av foringsrøret, f.eks. kanaldannelse eller akustiske støy i forbindelse med omkringliggende sprekker eller matriksformasjoner.

Den foregående beskrivelse av oppfinnelsen er blitt presentert med det formål å illustrere og beskrive, og er ikke ment å være uttømmende eller å begrense oppfinnelsen til den nøyaktige formen som er beskrevet. De beskrevne utførelsesformene ble valgt og beskrevet for på best mulig måte å forklare prinsippene bak oppfinnelsen og dens praktiske anvendelse for derved å sette andre fagkyndige på området i stand til på best mulig å utnytte oppfinnelsen i forskjellige utførelsesformer og med forskjellige modifikasjoner som er egnet for den spesielle anvendelsen som er påtenkt. Ytterligere modifikasjoner eller forbedringer kan følgelig inkorporeres uten å avvike fra oppfinnelsens omfang slik det er definert i de vedføyde patentkrav.

Claims (25)

1. Fremgangsmåte for å produsere en spektralstøy-logg for et borehull, omfattende: • å registrere to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasett ved to eller flere stasjonære posisjoner i borehullet, å detektere akustisk støy innenfor et første frekvensområde, videre å detektere akustisk støy innenfor et annet frekvensområde omfatter lavere frekvenser enn det første frekvensområdet, • å behandle de to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasettene som er registrert ved hver av de to eller flere stasjonære posisjonene, for å tilordne et enkelt effekt/frekvens-spektrum til hver stasjonær posisjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fremgangsmåten videre omfatter å registrere dybden av de stasjonære posisjonene i borehullet.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, hvor fremgangsmåten omfatter å stakklagre de tilordnede effekt/frekvens-spektrene for å produsere et diagram over spektralstøylogging.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, hvor de stasjonære posisjonene er jevnt fordelt inne i borehullet.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, hvor det første frekvensområdet omfatter fra 117 Hz til 60 kHz.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, hvor det andre frekvensområdet omfatter fra 8 Hz til 4 kHz.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav 1 -6, hvor behandlingen av de to eller flere effekt/frekvens-spektraldatasettene som er registrert ved en stasjonær posisjon, omfatter numerisk gjennomsnittsberegning av effekt/frekvens-spektraldatasettene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor den numeriske gjennomsnitts-beregningen av effekt/frekvens-sprektraldatasettene omfatter numerisk filtrering av datasettene for å tilveiebringe et middel for verifisering av den statistiske signifikansen til detaljene i effekt/frekvens-spektraldataene.

Verktøy for spektralstøy-logging (SNL) for å implementere en fremgangsmåte for å produsere en spektralstøy-logg, omfattende: en akustisk detektor; en første frekvenskanal som innbefatter et første forsterkningstrinn for å forsterke en første komponent av et elektrisk utgangssignal generert av den akustiske detektoren; • en ytterligere annen frekvenskanal som innbefatter et annet forsterkningstrinn innrettet for å forsterke og filtrere en annen komponent av et elektrisk utgangssignal generert av den akustiske detektoren; • en analog/digital-omformer som tilveiebringer et middel for digitali-sering av den forsterkede utgangen fra det første forsterkningstrinnet; • en databehandlingsenhet (CPU) som tilveiebringer et middel for signalbehandling av den digitaliserte utgangen fra analog/digital-omformeren for å generere et effekt/frekvens-spektraldatasett; • et arbeidslager som tilveiebringer et middel for lagring av et eller flere effekt/frekvens-spektraldatasett produsert ved hjelp av signalbehandlingen i CPU-en.

10. SNL-verktøy ifølge krav 9, hvor den akustiske detektoren detekterer akustisk støy i området fra 8 Hz til 60 kHz.

11. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 9 eller 10, hvor den akustiske detektoren omfatter en trykkpulssensor eller en hydrofon.

12. SNL-verktøy ifølge krav 11, hvor hydrofonen omfatter et piezo-elektrisk materiale montert inne i et kammer.

13. SNL-verktøy ifølge krav 12, hvor det piezo-elektriske materialet omfatter piezo-keramikk.

14. SNL-verktøy ifølge et av kravene 12 eller 13, hvor kammeret er oljefylt.

15. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 9 til 13, hvor analog/digital-omformeren sampler den første frekvenskanalen med en første samplingshastighet.

16. SNL-verktøy ifølge krav 15, hvor den første samplingsfrekvensen er 120 kHz.

17. SNL-verktøy ifølge krav 1, hvor lavpassfilteret fortrinnsvis hindrer frekvenser større enn 4 kHz fra å forplante seg gjennom den andre kanalen.

18. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 9 til 15, hvor SNL-verktøyet videre omfatter en annen frekvenskanal som innbefatter et lavpassfilter og et annet forsterkningstrinn anordnet for å filtrere og forsterke en annen komponent i det elektriske utgangssignalet som er generert av den akustiske detektoren.

19. SNL-verktøy ifølge krav 21, hvor den andre samplingsfrekvensen er 8 kHz.

20. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 9 til 19, hvor det lagrede effekt/ frekvens-spektraldatasettet omfatter digitaliserte tidsdata.

21. SNL-verktøy ifølge krav 20, hvor de digitale tidsdataene omfatter 1024 diskrete tidskanaler.

22. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 9 til 21, hvor CPU-en tilveiebringer en hurtig Fourier-transformasjon (FFT) av den digitaliserte utgangen fra analog/ digital-omformeren.

23. SNL-verktøy ifølge kravene 9-19, hvor det lagrede effekt/frekvens-spektraldatasettet omfatter digitaliserte frekvensdata.

24. SNL-verktøy ifølge krav 23, hvor de digitaliserte frekvensdataene omfatter 1024 diskrete frekvenskanaler.

25. SNL-verktøy ifølge noen av kravene 19 til 24, hvor SNL-verktøyet videre omfatter et datagrensesnitt som tilveiebringer et middel for nedlasting av effekt/ frekvens-spektraldatasettene som er lagret i arbeidslageret.