NO317464B1 - Estimering av permabilitet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører estimering av permeabilitet, nærmere bestemt en fremgangsmåte for bruk med spinnekkosignaler mottatt fra en prøve og et apparat for kjernemagnetisk resonans-måling.

Kjernemagnetiske resonansmålinger (NMR-målinger) blir vanligvis utført for å undersøke egenskaper ved en prøve. F.eks. kan en nedhulls NMR-sonde for kabellogging eller logging under boring (LWD) brukes til å måle egenskaper ved undergrunnsformasjoner. På denne måten kan den typiske nedhulls NMR-sonde f.eks. tilveiebringe en litologiuavhengig måling av porøsiteten til en spesiell formasjon ved å bestemme den totale hydrogenmengde som er tilstede i fluider i formasjonen. Like viktig er det at NMR-sonden også kan tilveiebringe målinger som indikerer de dynamiske egenskapene og omgivelsene til fluidene, ettersom disse faktorene kan være relaterte til petrofysisk viktige parametere. F.eks. kan NMR-målinger tilveiebringe informasjon som kan benyttes til å utlede permeabiliteten av formasjonen og viskositeten til fluider i formasjonens porerom. Det kan være vanskelig eller umulig å utlede denne informasjonen ved hjelp av andre konvensjonelle loggeanordninger. Det er derfor NMR-sondens evne til å utføre disse målinger som gjør den spesielt attraktiv i forhold til andre typer nedhullssonder.

Typiske NMR-loggesonder innbefatter en magnet som brukes til å polari-sere hydrogenkjerner (protoner) i formasjonen, og en senderspole, eller antenne, som sender ut radiofrekvente (RF) pulser. En mottakerantenne kan måle respon-sen (indikert av det mottatte RF-signal) fra det polariserte hydrogen på de utsend-te pulsene. Ganske ofte er sender- og mottaker-antennene kombinert til en enkelt sender/mottaker-antenne.

De NMR-teknikker som anvendes i nåværende NMR-sonder, innebærer vanligvis en variant av en grunnleggende to-trinns sekvens som innbefatter en polariseringstid og deretter anvendelse av en innsamlingsekvens. Undere polariseringstiden (ofte referert til som "ventetid"), polariseres protonene i formasjonen i retning av et statisk magnetfelt (kalt Bo) som opprettes av en permanentmagnet (i NMR-sonden). Veksten av kjernemagnetisering M(t) (dvs. veksten av polarise-ringen) erkarakterisert vedden "longitudinale relaksasjonstid" (kalt T1) for fluidet i dets likevektsverdi (kalt Mo). Når prøven utsettes for et konstant felt med en varighet tp, beskrives den longitudinale magnetisering av følgende ligning: Varigheten av polariseringstiden kan spesifiseres av operatøren (som utfører målingen) og innbefatter tiden mellom slutten av én innsamlingssekvens og begyn-nelsen av den neste. For en sonde i bevegelse, avhenger den effektive polariseringstid også av sondedimensjoner og loggehastighet.

Det vises til fig. 1 hvor en prøve (i den formasjon som undersøkes) innledningsvis f.eks. kan ha en longitudinal magnetisering 10 (kalt Mz) som er tilnærmet lik null. Nullmagnetiseringen kan skyldes en forutgående innsamlingssekvens f.eks. I samsvar med ligning 1, øker imidlertid M.z-magnetiseringen 10 (under inn-virkning av Bo-feltet) til et magnetiseringsnivå (kalt M(tp(1))) etter en polariseringstid tp(1) etter nullmagnetiseringen. Etter en lengre polariseringstid tp(2) fra null-magnetisering øker som vist Mz-magnetiseringen 10 til et høyere M(tp(2)) magnetiseringsnivå.

En innsamlingssekvens (det neste trinn i NMR-målingen) begynner vanligvis etter polariseirngstiden. F.eks. kan en innsamlingssekvens begynne ved en tid tp(1), et tidspunkt hvor Mz-magnetiseringen 10 er ved nivået til M(tp(1)). Ved dette tidspunkt blir RF-pulsene sendt fra en senderantenne i NMR-sonden. Pulsene produserer så spinnekkosignaler 16 som opptrer som et RF-signal til NMR-sonden. En mottakerantenne (som kan være dannet av den samme spole som senderantennen) mottar spinnekkosignalene 16 og lagrer digitale signaler som indikerer spinnekkosignalene 16. De innledende amplitudene av spinnekkosignalene 16 indikerer et punkt på Mz-magnetiseringskurven 10, slik som M(tp(1))-nivået, f.eks. Ved å utføre flere målinger som har forskjellige polariseringstider, kan derfor punkter på Mz-magnetiseringskurven 10 utledes, og dermed kan tiden T1 for den spesielle formasjon bestemmes.

Som et mer spesielt eksempel kan en typisk loggesonde, i forbindelse med innsamlingssekvensen, sende ut en pulssekvens basert på CPMG-pulstoget (Carr-Purcell-Meiboom-Gill-pulstoget). Anvendelse av CPMG-pulstoget innbefatter først utsendelse av en puls som roterer magnetiseringen, som innledningsvis er polarisert langs Bo-feltet, med 90° i et plan som er perpendikulært til Bo-feltet. Et tog med likt atskilte pulser hvis funksjon er å opprettholde den magnetisering som er polarisert i det transversale plan, følger så. Mellom pulsene refokuseres magnetiseringen for å danne spinnekkosignalene 16 som kan måles ved å bruke den samme antenne. På grunn av termisk bevegelse oppviser individuelle hydrogenkjerner litt forskjellige magnetiske omgivelser under pulssekvensen, en tilstand som resulterer i et irreversibelt tap av magnetisering og følgelig avtar i suksessive ekkoamplituder. Denne tapshastigheten til magnetiseringen erkarakterisert veden "transversal relaksasjonstid" (kalt T2) og er skissert av den avtagende omhyl-ling 12 på fig. 1. Denne kan refereres til som et T2-basert forsøk.

Relaksasjonstidene kan brukes til å estimere permeabiliteten til en nedhulls formasjon. På denne måten er den magnetiske resonans-relaksasjonstid foren vannfylt pore (i formasjonen) proporsjonal med volum/overflate-forholdet til poren. Et høyt overflate/volum-forhold indikerer enten forekomst av leiremineraler i pore-rommet, eller mikroporøsitet, som begge hindrer fluidstrømning. Det er derfor en korrelasjon mellom den magnetiske resonans-relaksasjonstid og permeabiliteten.

Det å oppnå T2-tider fra magnetiske resonanslogger er et dårlig fremsatt problem. Enten nøyaktigheten eller oppløsningen av svekningstid-spekteret blir alvorlig begrenset av signal/støy-forholdet i målingene. Ganske ofte blir magnetiske resonanslogger dybdestakket før signalbehandling for å forbedre signal/støy-forholdet til dataene. Dybdestakking øker signal/støy-forholdet (SNR) ved å adde-re, eller stakke, amplitudene til tilsvarende spinnekkosignaler som er oppnådd fra forskjellige NMR-målinger. F.eks. kan amplituden til det tiende splnTieRkosignal fra en første CPMG-måling kombineres med amplituden til det tiende spinnekkosignal fra en annen CPMG-måling. Fordi sonden kan være i bevegelse, blir CPMG-målingene utført ved forskjellige dybder.

Den ovenfor beskrevne dybdestakking øker signal/støy-forholdet med en faktor ./N , hvor "N" representerer antallet målinger som kombineres i dybdestakkingen. Et problem med dybdestakking er at stakkingen reduserer den vertikale oppløsningen til NMR-målingene. Den NMR-sonden som brukes til å oppnå målingene for dybdestakkingen, kan videre bevege seg mellom målingene. I tynt la-minerte sand/skifer-sekvenser kan derfor målinger for sand og skiferlag stakkes sammen og derved gjøre det vanskelig å skjelne en skifrig sand fra en sekvens med skifere og høyproduserende sand. Det er flere teknikker som kan brukes til å estimere permeabiliteten av en formasjon, og disse teknikkene kan innbefatte til-pasning av NMR-signalet til en modellfunksjon, en teknikk som kan øke den statistiske feil i den utledede permeabilitetsestimator. En teknikk for å utlede en permeabilitetsestimator innbefatter f.eks. å representere amplituden til hvert spinnekkosignal med en summering, som beskrevet nedenfor:

hvor "TE" representerer ekkomellomrommet, og "Aj" representerer amplituden til komponentene som har en relaksasjonstid T2J. Et histogram 17 av Aj-koeffisien-tene definerer en T2-fordeling, som skissert på fig. 2. Aj-koeffisientene kan brukes i to forskjellige teknikker til å utlede en permeabilitetsindikator, som beskrevet nedenfor.

I en teknikk kalt Timur-Coates-teknikken, blir det brukt en grenseverdi (kalt T2Cutoff) for et bundet fluidvolum (BP/). På denne måten kan Aj-koeffisientene for polariseringstider under T2CuTOFF-tiden summeres for å utlede BFV, som beskrevet ved følgende ligning: hvor "jmax" svarer til T2-verdien ved en grensetid kalt T2cutoff- Fra det beregne-de BFV kan Timur-Coates-permeabiliteten (kalt Ktc) estimeres ved å bruke føl-gende ligning:

hvor a, m og n er justerbare parametere, og "f representerer en porøsitet som blir oppnådd ved analyse av NMR-dataene eller fra en uavhengig måling.

En annen måte å utlede en permeabilitetsestimator ved bruk av histo-grammet 17, er å beregne en middelverdi av logg (T2)-tidene, ofte kalt T2lm, som beskrives nedenfor ved hjelp av følgende ligning:

Fra T2LM-tiden kan en estimator utledes på følgende måte:

hvor a", m' og n<1>er justerbare parametere.

En ulempe ved de ovenfor beskrevne teknikker er at når NMR-målingene er utført, blir flere behandlingstrinn (slik som de trinn som brukes til å utlede en fordeling av relaksasjonstider, f.eks.) brukt til å utlede permeabilitetsestimatoren. Dess-verre kan disse behandlingstrinnene øke den statistiske feil for den utledede permeabilitetsestimator.

Det er også mulig å utlede et permeabilitetsestimat fra NMR-data uten eks-plisitt å tilpasse NMR-signalet. For eksempel beskriver US-patent nr. 4,933,638, med tittel "Borehole Measurement of NMR Characteristics of Earth Formations, and Interpretation Thereof, meddelt 12. juni, 1990, følgende teknikk for å estimere en permeabilitet. Først blir flere magnetiseringsnivåer (kalt M(tpi), M(tp2),

... M(tpN)) for Mz-magnetiseringskurven målt ved bruk av flere polariseringstider (tpi, tp2,... tpN). Hvert M(tpi) magnetiseringsnivå kan beskrives ved hjelp av føl-gende ligning: hvor "i" representerer et heltall fra 1 til N. Deretter kan de M(tpi) magnetiserings-nivåene brukes til å utlede en stykkevis lineær graf som er grovt tilnærmet Mz-magnetiseringskurven. Arealet (kalt A) under den stykkevise lineære kurve kan beregnes som beskrevet ved følgende ligning:

Fra arealet A, kan en permeabilitet (kalt K) beregnes ved bruk av følgende ligning:

hvor "tø" representerer en porøsitet som er uavhengig målt, og (m) representerer et heltall. Denne fremgangsmåten benytter imidlertid T1-baserte målinger, som er forholdsvis tidkrevende og derfor upraktiske for loggeformål. Videre krever ligning 9 en uavhengig måling av porøsiteten, <X>, som ikke nødvendigvis er tilgjengelig.

FR 2 729 228 A1 vedrører en fremgangsmåte og anordning for å bestemme porøsiteten og permeabiliteten av geologiske formasjoner. Bestemmelsen av porøsitet og permeabilitet skjer ved hjelp av kjernemagnetiske resonansmålinger omfattende de trinn å påføre et statisk magnetfelt på en sone av den formasjon som ønskes undersøkt, å påtrykke radiofrekvente pulser på sonen, og å detektere spinnekkosignaler som respons på de påtrykte radiofrekvente pulser.

Det er derfor fortsatt et behov for en teknikk som tar seg av ett eller flere av de problemene som er fastslått ovenfor.

Ifølge foreliggende oppfinnelse dekkes ovennevnte behov ved en fremgangsmåte som er særpreget ved de trekk som er angitt i den karakteriserende delen av krav 1 samt et apparat som er særpreget ved de trekk som er angitt i krav 6. Ytterligere fordelaktige trekk og utførelser er angitt i de uselvstendige kravene.

Én utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter fremgangsmåten for bruk med spinnekkosignaler som er mottatt fra en prøve, summering av indikasjoner på amplitudene til spinnekkosignalene. Resultatene av summeringen blir brukt til å bestemme en indikasjon på en permeabilitet for prøven uten å bruke en fordeling av relaksasjonstider ved bestemmelsen.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter en fremgangsmåte for bruk med spinnekkosignaler som er mottatt fra en prøve, summering av produkter av indikasjoner på amplitudene til spinnekkosignalene. Resultatene av summeringen blir brukt til å bestemme en indikasjon på en permeabilitet for prøven, uten å bruke en fordeling av relaksasjonstider ved bestemmelsen.

Permeabilitetsindikatoren som er utledet ved å summere indikasjoner på ekkoamplituder eller produkter av ekkoamplituder, kan brukes til å frembringe en kvalitativ indikasjon på formasjonskvalitet for å bidra til å etablere potensielle reserver.

Fordeler og andre trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende be-skrivelse, kravene og de vedføyde tegninger, hvor

fig. 1 er et diagram som illustrerer T1-baserte og T2-baserte målinger i henhold til teknikkens stand;

fig. 2 er et histogram over koeffisienter som indikerer en T2-fordeling i henhold til teknikkens stand;

fig. 3 er et flytskjema som illustrerer en teknikk for å utlede en permeabilitetsestimator i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 4 er en kurve over spinnekko fra en NMR-måling;

fig. 5 er en plotting som illustrerer et forhold mellom permeabilitet og summen av spinnekkoamplituder;

fig. 6 er et skjematisk diagram av en NMR-målelogg som illustrerer støy-ufølsomheten til summen av spinnekkoamplituder;

fig. 7 er en kurve som illustrerer en permeabilitetsestimering i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen for forskjellige antall spinnekko;

fig. 8 er en NMR-målelogg som skisserer forskjellige teknikker til å estimere permeabilitet;

fig. 9 er et skjematisk diagram over et kabelsystem i henhold til en utførel-sesform av oppfinnelsen;

fig. 10 er et skjematisk diagram over et system for logging under boring i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 11 er et blokkskjema over et system for å oppnå spinnekkoamplituder fra et mottatt RF-signal; og

fig. 12 er et skjematisk diagram over en nedhulls NMR-sonde på fig. 10.

Det vises til fig. 3 hvor en utførelsesform 50 av en teknikk for å utlede en permeabilitetsestimator i samsvar med oppfinnelsen, innbefatter å utføre (blokk 52) en kjernemagnetisk resonansmåling (NMR-måling) for å oppnå spinnekkoamplituder, slik som amplituder av spinnekkosignaler 70n, 702, 703l... 70n (se fig. 4) som svekkes i henhold til en profil 72. Det er blitt oppdaget at ved å summere (blokk 54) spinnekkoamplitudene for et enkelt ekkotog, kan den resulterende summerte verdi brukes direkte (blokk 56) som en permeabilitetsestimator, som beskrevet nedenfor. Som et resultat av dette arrangementet medfører såle des utledning av permeabilitetsestimatoren et minimalt antall behandlingstrinn og medfører ikke bestemmelse av en fordeling av relaksasjonstider. Ikke-lineær/ lineær-invertering av de målte data er derfor ikke nødvendig. Videre må ikke porøsiteten måles uavhengig, og derved elimineres behovet for en porøsitets-målende sonde. I tillegg gir den ovenfor beskrevne teknikk et estimat med høy oppløsning over permeabiliteten, fordi dybdestakking ikke brukes.

Mer spesielt kan en summering (kalt p) av spinnekkoamplituder som produ-seres ved hjelp av en CPMG-sekvens, beskrives ved hjelp av følgende ligning: hvor "A(T2) dT2" representerer det produkt av hydrogenindeksen og volumandelen av fluidet hvis relaksasjonstid er mellom T2-dT2/2 og T2+dT2/2; indeksen "n" som merker ekkoene er et heltall fra 1 til N (antallet ekko i CPMG-sekvensen); og "TE" representerer ekkoavstanden i sekunder. I ligning 10 representerer "ekko(n)" amplituden av det n. spinnekko, og "støy(n)" representerer den tilfeldige additive støy med null middelverdi i målingen. Den tilfeldige del av p-summeringen kan merkes en komponent som beskrives av følgende ligning:

Ved å bruke disse betegnelsene kan således p-summeringen alternativt uttrykkes som :

Forventningsverdien av p er et veid heltall av relaksasjonstid-fordelingen. Veie-funksjonen er gitt ved følgende uttrykk:

Tilnærmelsen i den annen linje i ligning 13 er gyldig når TE«T2<N TE. I det tilfelle, kan summeringen p alternativt uttrykkes som:

hvor "<D" representerer porøsiteten, og "Hl" representerer hydrogenindeksen. For enkelhets skyld refererer denne diskusjonen til en enkelt fluidfase. "<T2>" representerer den midlere relaksasjonstid, en tid som er tydelig forskjellig fra den midlere logg-relaksasjonstid som vanligvis brukes ved magnetisk resonanslogging. Fordi permeabiliteten til en formasjon er en økende funksjon av både porøsiteten, O, og den midtere relaksasjonstid, <T2>, kan p-summeringen av spinnekkoamplituder brukes direkte som en permeabilitetsindikator.

Som beskrevet ovenfor er permeabilitetsindikatoren en økende funksjon av porøsiteten. Den er også en økende funksjon av volum/overflate-forholdet i en vannfylt klastisk formasjon, som er korrelert til dens permeabilitet. Økende leire-innhold minsker p, og jo bedre kvaliteten av reservoaret er, jo høyere er permeabilitetsindikatoren. De to vanlige brukte fremgangsmåter til å estimere permeabiliteten fra magnetiske resonanslogger, er basert på korrelasjoner og kan være nøy-aktige inntil én størrelsesorden. Ved å korrelere p med standard permeabilitetsmå-linger 272 på kontrollerte prøver, som illustrert på fig. 5, kan et kvantitativt estimat av permeabiliteten utledes. Det kvantitative estimat blir utledet f ra p ved å bruke det empiriske forhold:

hvor a" og b blir bestemt ved å tilpasse de målte permeabilitetsdata. På denne måten kan summen av ekkoamplitude-permeabilitetsestimatoren kalibreres for å tilveiebringe en kvantitativ permeabilitet.

Målinger som er blitt utført med NMR-loggeapparater, indikerer at støyen

i ekkoene har null middelverdi og er ukorrelert, som beskrevet ved følgende ligninger:

hvor "E[x]" betegner forventningen (samlingens gjennomsnitt) av den tilfeldig variable x. Variansen til p er: og signal/støy-forholdet (SNR) til summen av ekko er: For de fleste tilfeller av praktisk interesse er nøyaktigheten av summen av . ekko, p, betydelig høyere enn hva som typisk finnes for standard NMR-permeabilitetsestimater basert på målinger av både porøsiteten og relaksasjonsoppførse-len. Denne forbedrede nøyaktigheten er illustrert ved en NMR-målelogg 280 på fig. 6. Loggen 280 innbefatter et spor 282 for støy pr. ekko som oppviser to forskjellige plottinger 288 og 290. Den laveste støyplottingen (290) er støy pr. ekko utledet fra råloggedata. Den høyeste støyplottingen (288) ble utledet fra de samme data til hvilke syntetisk gaussisk støy med null middelverdi var addert. De to datasettene (dvs. de opprinnelige rådata og rådataene med tilføyd støy) ble så behandlet for å gi konvensjonelle permeabilitetsestimater og permeabilitetsestimater utledet fra summen av spinnekkoamplituder. Et spor 284 på loggen 280 skisserer plottinger 292 (svarende til støyplottingen 288) og 294 (svarende til støyplot-tingen 290) som er utledet ved bruk av konvensjonelle permeåbiiitetsberegninger. Et annet spor 286 på loggen 280 skisserer plottinger (svarende til støyplottingen 288) og 298 (svarende til støyplottingen 290) som er utledet fra permeabilitetsbe-regninger som benytter summen av spinnekkoamplituder. Som vist er teknikken med summen av spinnekkoamplituder mindre følsom for støy. Disse resultatene viser derfor permeabilitetsestimater utledet fra datasett med identiske signalsvek-ninger, men med forskjellige realiseringer av gaussisk tilfeldig støy med null middelverdi. Mens de vanlige permeabilitetsestimater (Ksdr) viser betydelige variasjo-ner mellom de to datasett på grunn av virkningene av de forskjellige støykompo-nenter, er den permeabiliteten som er bestemt ved å bruke teknikken med summen av ekkoamplituder, forholdsvis upåvirket av støyen.

På grunn av den høye SNR for summen av ekko, er det ikke nødvendig å utføre vertikal midling av de innsamlede loggedata, og derfor er det mulig å oppnå permeabilitetsestimater ved loggesondens høyeste oppløsning. For eksempel kan en sensor som har en 4 tommers høy åpning bevege seg omkring 1,2 tommer under innsamlingen av 1000 ekko ved en vertikal loggehastighet på omkring 1800 fot/time. For dette eksempelet er de tusen ekko atskilt fra hverandre med 0,2 millisekunder og blir innsamlet på 0,2 sekunder. Den vertikale oppløsning, som er summen av sensoråpningen og den tilbakelagte distanse, er 5,2". Hvis derimot den midlere relaksasjonstid er kort, slik som 2 millisekunder, er SNR[p] mindre enn SNR for et enkelt ekko. Generelt kan SNR for permeabilitetsindikatoren avta hurtig når permeabilitetsindikatoren seiv avtar.

Mer spesielt skisserer fig. 7 kurver 200 (kurvene 200i, 2002,... 200N, som eksempler), som hver representerer en sum av ekko som en funksjon av T2/TE for en enhetsverdi av Hl-O. Antallet tatte ekko øker fra den nedre kurven 200i til den øvre kurven 200N. En stiplet linje 202 skisserer T2/TE, den tilnærmede verdi av

P-summeringen. For store T2-verdier mettes som vist summen av ekko ved

(Hl O N) som vist på fig. 7. Som et eksempel kan tilnærmelsen i ligning 14 holde for 1 < T2/TE < 100 for N = 100.

Den petrofysiske implikasjon fra fig. 7 er at to bergarter med identisk porø-sitet og fluidinnhold, men med forskjellige permeabiliteter, ikke kan skjelnes fra hverandre for store T2-verdier. Disse store T2-verdiene svarer igjen til store per-meabilitetsverdier. Det kan således være en begrensning på den indikator som oppnås ved å summere ekkoene, og jo større antallet ekko i CPMG-sekvensen er, jo bredere er gyldighetsområdet for den tilnærmelse som er brukt i ligning 13.

I favør av tilnærmelsen i Lign. 13, er summen av spinnekkoamplitudene en kontinuerlig, monotont økende funksjon av T2 og er en lineær funksjon av (Hl-O). Forholdet går aldri i feil retning. Som forsvar for tilnærmelsen i lign. 13 mettes også relaksasjonstiden T2 til en porøs bergart når porestørrelsen øker. Relaksasjonstiden til den fluidfylte porøse bergarten kan ikke overskride den samlede relaksasjonen til fluidet som påvirkes ved diffusjon:

hvor "D" representerer den effektive molekylære diffusjonskoeffisient, "G" representerer den magnetiske feltgradient, "p" representerer overflaterelaksiviteten,

"y" representerer det gyromagnetiske forhold og "S/V" betegner overflate/volum-forholdet til en pore. Restriksjoner på diffusjonen av fluidmolekyler blir ignorert i ligning 20. Når permeabiliteten øker, blir S/V-uttrykket mindre, og til slutt domine-rer de første to uttrykkene på høyre side av ligning 20. Siden T2 er bundet ovenfra når permeabiliteten øker, er en produserbarhetsindeks som metter for tilsvarende høye verdier av T2, ikke en betydelig begrensning.

Fig. 8 viser en logg 250 (med tre traser 252, 254 og 256) som ble oppnådd ved å bruke en NMR-målesonde i en testgrop som har en kunstig formasjon laget av blokker av uthogd stein. Sporet 252 til høyre skisserer to forskjellige grafer 268 og 270 (for den ovenfor beskrevne produserbarhetsindeks) som ble oppnådd i to suksessive loggkjøringer. Sporet 254 på midten viser en kontinuerlig porøsitets-graf 264 over hele dybden, og de diskontinuerlige kurvepartier 274 viser porøsite-ten til kjerneplugger tatt fra steinene.

Sporet 256 på venstre side innbefatter en kurve 262 som er utledet fra den ovenfor beskrevne permeabilitetsestimator for foreliggende oppfinnelse og en kurve 260 som er utledet fra Timur-Coates-permeabilitetsberegningen. Som vist er disse to permeabilitetene nært korrelert. Den vertikale oppløsningen til kurven 262 er imidlertid betydelig høyere enn den for Timur-Coates-permeabilitetskurven 260.

Den ovenfor beskrevne teknikk for å utlede permeabilitetsestimatoren kan generaliseres,~s^rn^"eskl^él~vecrfølgende ligninger:

a og b er eksponenter; i, j, k, m, n er heltall; og M(n) er et mål på amplituden av det n. ekko. Derfor medfører den foran beskrevne teknikk at a=b=1, m=1, j=0

og k=0.

Et annet tilfelle med ligning 21 er hvor a=b=1, m=j=1 og k=0. Dette representerer summen av kvadratene av ekkoamplitudene. I dette tilfelle og i andre tilfeller hvor de like potenser av ekkoene blir summert, blir støykomponentene likerettet. For å overvinne dette problemet blir produktene av suksessive (i tid) spinnekkoamplituder tatt og addert til den totale summering. Dette ville svare til ligning 21 med a=b=1, m=j=1 og k=1.

Det refereres f.eks. igjen til fig. 4 hvor det kan brukes et glidevindu av to spinnekkosignaler istedenfor å summere ekkoamplituder som hver er kvadrert. På denne måten blir produktet av spinnekkoamplitudene 70i og 702i vinduet 75 tatt, og vinduet 75 glir som antydet ved henvisningstall 75' for å omslutte amplitudene til spinnekkoene 702og 703. Produktet av amplitudene til spinnekkoene 702og 703blir tatt og addert til produktet av amplitudene til spinnekkoene 70i og 702. Støyen blir ikke likerettet ved bruk av denne teknikken. Denne teknikken kan også brukes til å summere spinnekkoamplituder som er opphøyet i en annen lik potens.

I forbindelse med foreliggende søknad refererer uttrykket "spinnekko-amplitude" til en amplitude som er dannet på følgende måte:

—hvorKnJerenl-fase^komponentog Q(n) er en kvadraturkomponent av ekko(n)-amplituden. Fasevinkelen, 6, blir vanligvis estimert ved å bruke følgende uttrykk: Fordi Q(n) og l(n) inneholder støy såvel som signalkomponenter, blir den nøyak-tighet med hvilken 8 kan måles, begrenset, noe som uunngåelig fører til en viss statistisk feil i eventuelle størrelser som beregnes fra fasedataene. Denne feilen kan elimineres ved å summere like potenser av ekkoamplituder. En fremgangsmåte til å utlede en permeabilitetsrelatert størrelse med null fasefeil og null midlere støy (dvs. uten støylikeretting), er f.eks. å beregne følgende summering:

Andre lignende summeringer av like potenser av ekkoamplituder kan også beregnes, som tilveiebringer null midlere støy og null fasefeil.

Et system 100 som er skissert på fig. 11, kan i visse utførelsesformer benyttes til å utlede I- og Q-komponentene. Med det formål å generere l-komponentene, kan systemet 100 innbefatte en multipliserer 102 som mottar et radiofre-, kvent (RF) signal fra mottakerantennen som benyttes ved utførelse av NMR-målingen. Multiplisereren 102 multipliserer RF-signalet med coscat, hvor "co" representerer en bærefrekvens for RF-signalet. Det resulterende signal blir mottatt ved hjelp av et lavpassfilter (LPF) 104. Utgangssignalet fra LPF 104 blir digitalisert ved hjelp av en analog/digital-omformer (ADC) 106 for å frembringe l-komponenten. For det formål å generere Q-komponenten kan systemet 100 innbefatte en multipliserer 110 som mottar RF-signalet fra mottakerantennen og multipliserer RF-signalet med sincot. Det resulterende signal blir mottatt av et LPF 112. Utgangssignalet fra LPF 112 blir digitalisert ved hjelp av en ADC 114 for å frembringe Q-komponenten. F.eks. kan I- og Q-komponentene lagres i datalageret 108 inntil de skal behandles.

Som eksempler, kan NMR-målesonden i forskjellige utførelsesformer være en kabelsonde 62 (som vist på fig. 9), eller en sonde 68 for logging under boring (LWD, som vist på fig. 10) som er en del av en borestreng 65. Kabelsonden 62 kan. f.eks. sende signaler som indikerer NMR-måledata til en datamaskin 300 som er anbrakt på overflaten av brønnen. Et program 302 som er lagret i datamaskinen 300, kan få datamaskinen 300 til å utføre den ovenfor beskrevne stakketeknikk for å utlede permeabilitetsestimatoren.

Som et annet eksempel kan LWD-sonden 68, i noen utførelsesformer, under henvisning til fig. 12, innbefatte et lager 326 (en del av kretsen 324 i LWD-sonden 68) som lagrer et program (slik som programmet 302). Dette programmet kan bringe prosessoren 328 i LWD-sonden 68 til å utlede permeabilitetsestimatoren, som beskrevet ovenfor. Blant de andre egenskapene til LWD-sonden 68, kan sonden 68 innbefatte en permanentmagnet 322 for å opprette et statisk magnetfelt og minst én sender/mottaker-spole, eller antenne 310. På denne måten kan prosessoren 328 være koplet til antennen 310 for å motta spinnekkosignaler. I noen utførelsesformer kan programmet få prosessoren 328 til å summere indikasjoner på amplitudene til spinnekkosignalene og bruke summen til å bestemme en indikasjon på en permeabilitet for prøven uten å bruke en fordeling av relaksasjonstider ved bestemmelsen. I noen utførelsesformer kan programmet få prosessoren 328 til å summere produkter av indikasjoner på amplituder for spinnekkosignaler og bruke summen til å bestemme en indikasjon på prøvens permeabilitet uten å benytte en fordeling av relaksasjonstider i bestemmelsen. Kretsen 324 kan også implementere systemet 100 som er skissert på fig. 11. LWD-sonden 68 er bare et eksempel og ikke ment å begrense rammen ifølge kravene.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for bruk med spinnekkosignaler mottatt fra en prøve,karakterisert ved: a) å summere produkter av indikasjoner på amplituder av spinnekkosignalene; og b) å bruke resultatene av summeringen til å bestemme en indikasjon på en permeabilitet for prøven uten å bruke en fordeling av relaksasjonstider i bestemmelsen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat trinn (b) videre omfatter det trinn å ekskludere en ikke-lineær inversjon av spinnekkoamplitudene til relaksasjonstidene ved bestemmelse av prøvens permeabilitet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat trinn (b) videre omfatter det trinn å ekskludere en lineær inversjon av spinnekkoamplitudene til relaksasjonstidene ved bestemmelse av prøvens permeabilitet.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 2 til 3, karakterisert vedat hver amplitudeindikasjon omfatter en indikasjon på én av amplitudene opphøyet i en potens.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert veddet trinn å kalibrere den bestemte permeabilitet med målte permeabilitetsdata.

6. Kjernemagnetisk resonans-måleapparat, karakterisert ved: a) minst én antenne for å motta spinnekkosignaler fra en prøve; b) en prosessor koplet til den minst ene antenne; og c) et lager for lagring av et program for å bringe prosessoren til: i) å summere produkter av indikasjoner på amplituder for spinnekko- signalene; og ii) å bruke summen til å bestemme en indikasjon på prøvens permeabilitet uten å benytte en fordeling av relaksasjonstider i bestemmelsen.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert vedat prosessoren ekskluderer en ikke-lineær inversjon av spinnekkoamplitudene til relaksasjonstidene ved bestemmelse av prøvens permeabilitet.

8. Apparat ifølge krav 6, karakterisert vedat prosessoren ekskluderer en lineær inversjon av spinnekkoamplitudene til relaksasjonstidene ved bestemmelse av prøvens permeabilitet.

9. Apparat ifølge krav 7 til 8, karakterisert vedat hver amplitudeindikasjon omfatter en indikasjon på én av amplitudene opphøyet i en potens. —10:—Apparat-ifølgekrav-9; karakterisert vedat apparatet omfatter en sonde for logging under boring..

11. Apparat ifølge krav 9, karakterisert vedat apparatet omfatter en kabelsonde.