NO321326B1 - Fremgangsmate og apparat for maling av anisotropi i grunnformasjoners resistivitet og permittivitet - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse gjelder brønnloggingsarbeider i sin alminnelighet, og vil være særlig anvendbar ved anisotropiske jordformasjoner hvor elektromagnetiske induksjonsmålinger er følsomme for horisontale og vertikale egenskaper for formasjonen.

BAKGRUNNSTEKNIKK

Ved olje- og gassleting anvendes utstyr for måling mens boring utføres eller trådlinjeutstyr for å utlede logger over den jordformasjon som omgir borehullet. Vanligvis omfatter elektriske loggingsapparater overføringsutstyr som energi-serer jordformasjonene enten med et elektromagnetisk felt eller elektriske strøm-mer, samt minst en mottakeranordning for overvåkning av den virkning jordformasjonene (og borehullet) har på vedkommende felt eller strøm.

Jordformasjonens elektriske egenskaper gir informasjon om de geologiske materialer som utgjør formasjonene, samt om deres sannsynlige olje, gass og vanninnhold. De dielektriske egenskaper for jordformasjonene er imidlertid også av interesse.

Visse jordformasjoner er isotropiske. I foreliggende sammenheng betyr dette at den virkning formasjonen har på en innfallende elektromagnetisk bølge er uavhengig av den innfallende bølges polarisasjonsretning. Andre formasjoner er anisotropiske, hvilket innebærer at vedkommende jordformasjon kan ha en større ledningsevne eller dielektrisitetskonstant i en retning enn i en annen. Dette er særlig tilfelle for mange sedimentære geologiske formasjoner, hvor strøm vil flyte lett-ere i en retning parallelt med lagflatene enn i andre retninger, på grunn av det forhold at et antall mineralkrystaller er flate eller langstrakte, og disse innretter seg fortrinnsvis med sin lengre dimensjon parallelt med den sedimentære lagflate ved det tidspunkt den avsettes.

Ved olje- og gassleting kan jordformasjonenes anisotropi uttrykkes som for-holdet mellom vedkommende horisontale og vertikale egenskap av interesse. En vanlig anvendt modell for jordområdet under overflaten antar at formasjonen er isotropisk på tvers («Tl»), kjennetegnet ved en enkelt akse for uendelig symmetri.

I et slikt medium er egenskapene i retning av symmetriaksen forskjellige fra egenskapene i en hvilken som helst annen retning vinkelrett på symmetriaksen. Det antas her at symmetriaksen er vertikal og vinkelrett på formasjonens lagflater. Tilfeller hvor denne antakelse ikke er korrekt kan håndteres på måter som vil være kjent for de som er kyndige i fagområdet.

For elektriske egenskaper av underjordiske formasjoner er en vanlig anvendt anisotropi-faktor den følgende:

hvor <jh og ctv er henholdsvis horisontal og vertikal ledningsevne for formasjonen.

I tilfeller hvor borehullet skjærer formasjonene hovedsakelig vinkelrett på lagflatene, vil vanlige induksjons- og forplantningsbrønnloggingsverktøy være nesten utelukkende følsomme for horisontalkomponenten av formasjonsresistiviteten.

Bestemmelse av horisontale og vertikale ledningsevner er komplisert ved retningsboring, hvor borehullene er skråstilt i forhold til lagflatene. I et slikt tilfelle vil verktøyavlesningene inneholde en påvirkning såvel fra den vertikale som den horisontale ledningsevne. Helningen av borehullaksen i forhold til normalretningen på lagflatene er vanligvis ikke nøyaktig kjent.

Moran ("Effects of formation anisotropy on resistivity-logging measure-ments", J.H. Moran and S. Gianzero, Geophysics, July 1979; Volume 44, Issue 7, pp. 1266-1286) omtaler en fremgangsmåte for modellering av virkningen av forma-sjonsanisotropi på resistivitetsloggmålinger og viser at i prinsippet kan verdier for horisontal og vertikal ledningsevne utledes fra de målte verdier av amplitude og fase for konduktivitetssignalet ved induksjonslogging.

Rosthal (US-patent 5,329,448) angir en fremgangsmåte for å bestemme horisontal og vertikal konduktivitet ut i fra en brønnloggingsinnretning for bølgefor-plantning eller induksjon. Denne fremgangsmåte antar at 6, nemlig vinkelen mellom borehullets akse og normalen på lagflatene, er kjent. Antatte verdier for ledningsevne oppnås ved hjelp av to metoder. Ved den første metode måles amplitudesvekningen av det mottatte signal mellom to mottakere og en første anslått verdi av ledningsevnen utledes fra denne svekning. Den annen metode måler faseforskjellen mellom de mottatte signaler av to mottakere og utleder en annen antatt verdi av ledningsevnen ut i fra denne faseforskyvning. Disse to antatte verdier anvendes for å angi en antatt startverdi for en ledningsevnemodell, og basert på denne modell kan en svekningsverdi og faseforskyvning for de to mottakere beregnes. Et gjentakelsesskjema anvendes så for å oppdatere den opprinnelige ledningsevnemodell inntil et godt samsvar oppnås mellom modellens utgangsver-dier og den faktisk målte svekning og faseforskyvning.

Det relevante bølgetall som bestemmer forplantningen av elektromagnetiske bølger er gitt ved et uttrykk av formen:

hvor k er bølgetallet, e er dielektrisitetskonstanten, \ i er den magnetiske permeabilitet, ct er ledningsevnen og to vinkelfrekvensen. I et anisotropisk medium er e, n og a anisotrope verdier.

Hagiwara ("A new method to determine horisontal resistivity in anisotropic formations without prior knowledge of relative dip" T. Hagiwara, Translations of the SPWLA annual logging symposium, Texas, US, 16 June 1996, page complete XP 000972064) viser at logg-reaksjonen for et loggeverktøy av induksjonstype kan beskrives av en likning av formen: I likning 3 er V det målte signal i en avstand L fra kilden og (3 er gitt ved

og k har bare sammenheng med de horisontale formasjonsparametere.

Likning 3 er faktisk et likningspar, nemlig en likning som tilsvarer den reelle del og en som tilsvarer den imaginære del av det målte signal, og det foreligger således to ukjente. Ved utførelse av to målinger av signalet som skal måles, kan parameterne K og p fastlegges. De to nødvendige målinger kan oppnås fra (1) R-og X-signalene fra induksjonsloggene, (2) fase- og svekningsmålingene ved hjelp av induksjonsverktøyene, (3) fase- og svekningsmålingene ved hjelp av induk-sjonsverktøyene med to forskjellige avstander, eller (4) resistivitetsmålingene ved to forskjellige frekvenser. Ved lavfrekvensgrensen kan e ses bort fra i likning 2, og ut i fra kjente verdier for co og ^ kan ledningsevnen a bestemmes fra k, idet verdien av \ i antas lik permittiviteten i fritt rom.

Likning 2 viser at den dielektriske virkning kan være ganske stor ved høye frekvenser. I formasjoner med forholdsvis høy resistivitet (lav ledningsevne), slik som oljeholdige sandformasjoner, vil det fremgå av likning 2 at utslaget fra den dielektriske virkning kan være ganske stor, selv ved forholdsvis lave frekvenser. De tidligere kjente fremgangsmåter tar ikke med i beregningen virkningen av formasjonens dielektriske egenskaper.

De som er kyndige i fagområdet vil erkjenne at likning 3 er en ikke-lineær likning og kan ha mer enn en løsning. De tidligere kjente fremgangsmåter tar ikke hensyn til denne mulighet for ikke-entydige løsninger av likningen.

De maskinvareinnretninger som anvendes i tidligere kjent teknikk utfører vanligvis målinger av amplitudesvekning og faseforskjeller. Disse målinger kan ikke utføres nøyaktig. Som det vil være kjent for de som har kjennskap til fagområdet, vil disse feil i målingene resultere i tilsvarende feil i de anslåtte resistivitets-verdier. Tidligere kjente metoder er mangelfulle ved det forhold at de ikke gir noen vurdering av påliteligheten av den anslåtte resistivitet.

I US-patent 5,278,507 fremlegges det et brønnloggingsinstrument som monteres i en borestreng hvor instrumentet omfatter flere elektromagnetiske energisendere som er anordnet langs den langsgående aksen og et enkelt par av mottakere lokalisert med avstand fra den nærmeste av senderne. I tillegg er én av mottakerne er lokalisert fra den nærmeste sender med en avstand som gjør at dybden på undersøkelsen i all hovedsak uavhengig av formasjonens resistivitet.

I US-patent 5,656,930 legges det frem en fremgangsmåte for å bestemme de anisotropiske egenskaper til underjordiske formasjoner. En første fremgangsmåte tillater å måle den horisontale og vertikale resistiviteten og den anisotrope koeffisienten til en underjordisk formasjon ved hjelp av et loggingsverktøy av induksjonstype som befinner seg i et avvikende borehull i den underjordiske formasjon. Etter en kalibrering bestemmes under en induksjonsloggingsoperasjon den horisontale og vertikale resistivitet og den anisotropisk koeffisient ved hjelp av den resistiviteten utledet fra faseforskyvningen og dempningen.

Det er derfor behov for en oppfinnelse som kan gi anslåtte verdier for de anisotrope resistivitetsparametere for en underjordisk formasjon, samtidig som det på korrekt måte tas med i beregningen virkningen av formasjonens dielektrisitetskonstant på forplantningen av elektromagnetiske bølger. En slik oppfinnelse vil også kunne vurdere usikkerheten ved de antatte resistivitetsparametere ut i fra usikkerhetene i de målinger som utføres av måleanordningen. Det er derfor ønskelig at det i henhold til oppfinnelsen utføres redundante eller overtallige målinger for redusere disse usikkerheter ved de anslåtte verdier av formasjonsparamet-erne. Det er også ønskelig at det i henhold til oppfinnelsen tas med i beregningen den foreliggende manglende entydighet av mulige løsninger av problemet ved å bestemme formasjonsparametrene ut i fra målte verdier av det elektromagnetiske signal som forplanter seg. Foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller disse behov.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse gjelder et loggeverktøy og en fremgangsmåte for å utnytte elektromagnetiske målinger i et borehull i en anisotrop formasjon for å bestemme ledningsevne og dielektriske konstanter som kjennetegner den anisotrope formasjon. Dette utføres ved å gjøre redundante målinger ved anvendelse av flere frekvenser og/eller flere avstandsverktøy i kombinasjon med anisotrope formasjonsmodeller som setter den anisotrope ledningsevne og dielektrisitetskonstant for formasjonen i sammenheng med målinger på en elektromagnetisk bølge som forplanter seg i formasjonen. Bruk av flere frekvenser og/eller flere avstands-verktøy gjør det mulig å komme utenom den ikke-entydighet som er iboende i løs-ningen av bølgeforplantningslinjen. Bruk av overtallige målinger gjør det mulig å redusere feilen i løsningen av bølgeforplantningslikningen.

Oppfinnelsen er angitt i de vedføyde patentkrav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGSFIGURENE

De nye særtrekk ved oppfinnelsen er angitt i de påfølgende patentkrav. Oppfinnelsen i seg selv såvel som en foretrukket anvendelsesmodus, samt ytterligere formål og fordeler ved oppfinnelsen vil best kunne forstås ut i fra følgende detaljerte beskrivelse av en anskueliggjørende utførelse og lest i sammenheng med de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en borestreng som omfatter utstyr for logging under boringen. Fig. 2 er et flytskjema som viser visse nye særtrekk ved foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 er et blokkskjema for et eksempel på loggeverktøy.

Fig. 4 er et koplingsskjema for en del av oppfinnelsesgjenstanden.

Fig. 5A og 5B viser blokkskjemaer for oscillatoren i fig. 3.

Fig. 6 er et blokkskjema for den digitale signalprosessor i fig. 3.

Fig. 7A-7C viser flytskjemaer for de logge-prosesser som utføres ved den foretrukne utførelse. Fig. 8 og 9 er anskueliggjørende eksempler på de oppnådde resultater ved bruk av foreliggende oppfinnelsesgjenstand.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse omfatter mange trekk ved den oppfinnelse som er gjenstand for samtidig løpende patentsøknad 60-029394 inngitt 30. oktober 1996 av samme oppfinner og under samme eierforhold. Denne samtidig løpende søknad med serienummer 60-029394 tas herved inn her som referanse.

Det er blitt vist av Hagiwara at ved anvendelse av resistivitetsverktøy med aksial dipolantenne kan man måle horisontal resistivitet og en funksjon p som er gitt ved likning 4. Uten ytterligere informasjon kan imidlertid ikke den vertikale resistivitet og relative vinkel entydig bestemmes, uansett hvor mange antenneav-stander som anvendes. Ved høyere frekvenser, hvor den dielektriske virkning blir av betydning, kan ikke engang den horisontale resistivitet bestemmes ved hjelp av en enkelt frekvensmåling i awiksbrønner. Antennemålingene påvirkes av fem formasjonsparametere, nemlig to resistiviteter, to dielektrisitetskonstanter og hel-ningsvinkelen. Da virkningene av dielektrisitetskonstanten og resistiviteten på bøl-getallet vil variere med frekvensen (likning 2), vil det ved hjelp av målinger ved to frekvenser være mulig å oppnå fire parametere. En tilstandssammenheng mellom resistiviteten og dielektrisitetskonstanten er imidlertid nødvendig for å kunne iden-tifisere alle fem parametere.

Som angitt i fig. 1 er det anordnet utstyr 11 for logging under boring, og dette er koplet til borestrengen 21 som strekker seg inn i borehullet 23. Som vist, for-løper borehullet 23 i en vinkel gjennom jordformasjonen 25, som f.eks. er sam-mensatt av vekslende lag av sand- og skifer-avsetninger. Utstyret omfatter minst en sender 13,15 for å frembringe elektromagnetiske felt. Den minst ene av senderne 13,15 er i stand til å frembringe elektromagnetiske felt med forskjellige frekvenser. Utstyret 11 for logging under boring omfatter også minst en sender for å påvise virkningen av jordformasjonene (og borehullet) på de elektromagnetiske felt. En differensial-mottaker som omfatter to innbyrdes atskilte antenner 17,19 og mottakerkretser anvendes for å påvise de strømmer som induseres i mottakerantennene 17,19. Ytterligere fordringer til de forskjellige kombinasjoner av antall sendere og antall frekvenser som senderne er i stand til å frembringe, vil bli omtalt nedenfor.

Logge-reaksjonen for et induksjonsverktøy med en aksial dipolantenne på en anisotrop formasjon er gitt ved:

hvor L er avstanden mellom sender og mottaker,

ct og e er henholdsvis ledningsevne og dielektrisitetskonstant (indeksene h og v gjelder henholdsvis horisontale og vertikale verdier), x, y og z er koordinatene for mottakeren i et koordinatsystem med senderen i origo, L er avstanden mellom kilde og mottaker, 6 er vinkelen mellom borehullsaksen og anisotropiens symme-triakse, © er vinkelfrekvensen og ji er den magnetiske permeabilitet for mediet.

Følgende observasjoner kan gjøres med hensyn til løsningen av likningene 5-9: I. Likning 5 utgjør faktisk et likningspar, da den målte reaksjon er en komp-leks størrelse og både den reelle og imaginære del av likningen må tilfreds-stilles. II. Ut i fra to gitte målinger, er det mulig å oppnå en løsning av likningene 5-9 og oppnå verdier for kh og p. Disse to målinger kan, slik det er angitt i omta-len av oppfinnelsens bakgrunn, oppnås ut i fra: a. et enkelt avstandsverktøy ved en enkelt frekvens samt måling av

amplitude og fase for det mottatte signal,

b. et enkelt avstandsverktøy ved to frekvenser og måling av amplitude

eller fase for det mottatte signal,

c. et dobbelt-avstandsverktøy ved en enkelt frekvens og måling av

amplitude eller fase for det mottatte signal.

Ved lavfrekvensgrensen (eller e) kan den horisontale ledningsevne oppnås ut i fra kh og likning 6. Dette er omtalt av Hagiwara ("A new method to determine horisontal resistivity in anisotropic formations without prior knowledge of relative dip" T. Hagiwara, Translations of the SPWLA annual logging symposium, Texas, US, 16 June 1996, page complete XP 000972064). Det som imidlertid ikke er angitt av Hagiwara er at likningene, som er ikke-lineære, kan ha ikke-entydige løs-ninger og derfor ytterligere informasjon er påkrevd for å bestemme den korrekte løsning.

III. Ut i fra to par uavhengige målinger, er det mulig å overvinne ikke-entydigheten av løsningene i II ovenfor. Dette er et av de nye særtrekk ved foreliggende oppfinnelse. De to par uavhengige målinger kan komme fra anvendelse av to forskjellige frekvenser og to forskjellige avstander mellom sender og mottaker. En måling kan være felles for hver av de målingspar som anvendes ved beregningene, slik at tre målinger faktisk er tilstrekkelig

for å overvinne ikke-entydigheten av løsningene i II ovenfor.

IV. De løsninger som oppnås under 11,111, eller IV er beheftet med feil. Disse feil har sammenheng med feil som oppstår ved måling av amplituder og/eller faser av de mottatte signaler, og kan bestemmes ved en fremgangsmåte som er angitt nedenfor. De feil som opptrer ved II kan være ganske store,

noe som ikke er erkjent i tidligere kjent teknikk.

V. Ved å gjøre ytterligere (redundante) målinger er det mulig å redusere feil i den anslåtte løsning. Dette kan gjøres under III, hvor fire uavhengige målinger gjøres, eller ved å utføre mer enn fire målinger, ved anvendelse av forskjellige kombinasjoner av forskjellige frekvenser og flere sender / mottaker-avstander. Dette er et av de nye særtrekk ved foreliggende oppfinnelse. VI. Ut i fra uavhengig kjennskap til 6, eller ut i fra kjennskap av et bestående forhold mellom dielektrisitetskonstanten og resistiviteten, er det mulig å bestemme parameterne sh. ev, an. <?v og 9 entydig.

Med disse kommentarer i tankene skal det henviser til fig. 2, hvor det er angitt skjematisk flytskjema for et datamaskinprogram som setter ut i praksis noen av de nye særtrekk ved oppfinnelsen.

Det første trinn i prosessen er å velge en avstand L mellom sender og mottaker samt en senderfrekvens o>. Frekvensene velges fra et frekvensområde som omfatter 20 kHz til 20 MHz. I den foretrukne utførelse anvendes verdiene 400 kHz og 2 MHz. Sender/mottaker-avstanden i maskinvareutstyret kan ligge i området fra 0,1 til 3 m. Det prosesstrinn som går ut på valg av verktøyparametere er vist ved 101.

Som påpekt ovenfor, er flere løsninger av likningene mulig ved en bestemt verdi av L og co. En løsningsteller innstilles følgelig til å begynne med lik 0 ved 103. Det neste trinn i prosessen er valg av modellparametere. Dette utføres ved 105. Arten av disse parametere i den foretrukne utførelse er omtalt nedenfor.

Basert på modellparameterne utføres en forhåndsantakelse av de måleresultater som vil kunne oppnås, tilsvarende verdiene av L og co ved 107. Disse forut anslåtte måleresultater sammenliknes ved 109 med faktiske måleresultater som oppnås ved hjelp av maskinvareutstyret, slik som omtalt nedenfor, for å frembringe en feilverdi. Forskjellen mellom måleresultatene og de forut anslåtte resultater kvantifiseres som den avveide sum av amplitudefeilen i kvadrat og fasefeilen i kvadrat. Hvis forskjellen overskrider en forutbestemt verdi ved 111, så blir modellparameterne oppdatert ved 113. En bestemt fremgangsmåte for oppdatering av modellparameterne på grunnlag av en gradient-teknikk, er angitt nedenfor, men de som er kyndige innenfor fagområdet vil erkjenne at andre fremgangsmåter også kan anvendes. Disse oppdaterte modellverdier anvendes da atter ved 107 for å gjøre en ny forutantakelse av måleresultatene. Denne gjentakelsesprosess fortsetter inntil feilverdien ved 111 er mindre enn den spesifiserte verdi. Ved dette tidspunkt er en godtakbar modell funnet. En kontroll gjøres ved 115 for å se om dette utgjør den første godtakbare modell for de valgte verdier av L og co. Hvis dette faktisk utgjør den første godtakbare modell, så innstilles løsningstelleren til 1 ved 117, hvilket angir at en godtakbar løsning er funnet, modellparameterne lagres ved 119 og prosessen for å finne en løsning startes på nytt med et nytt sett av innledende modellparametere ved 105.

Når kontrollprøven ved 115 angir at det foreligger en tidligere godtakbar modell-løsning, så utføres en prøve for å se om disse modellparametere er de samme som de tidligere lagrede modellparametere, 121. Hvis dette er tilfelle, så er den løsning som er funnet den samme som en tidligere løsning, og i samsvar med søkningen etter andre ikke-entydige løsninger starter prosessen for å finne en løsning på nytt med et nytt sett av innledende modellparametere ved 105. Hvis kontrollprøven ved 121 angir at et nytt sett modellparametere er blitt funnet, så blir disse verdier også lagret ved 123. En kontroll utføres ved 125 for å finne ut om samtlige verdier av L og co er blitt brukt. Hvis dette ikke er tilfelle velges nye verdier av L og co og prosessen startes på nytt ved 101.

Så snart alte verdier av L og co er blitt brukt, undersøkes de lagrede modellverdier med henblikk på løsningenes entydighet, nemlig ved 127. Som vist ved eksemplet nedenfor, vil det for en første frekvens og en første avstand L foreligge to løsninger for modellparametrene på grunn av at likningene ikke er lineære. For en annen kombinasjon av frekvens og avstand L vil det også foreligge to løsnin-ger, men en av disse løsninger vil være den samme som en av løsningene ved den første frekvensverdi og den første avstandsverdi. Denne felles løsning er da den korrekte løsning av likningene.

En fremgangsmåte for iverksetting av trinnene 103-111 som er omtalt her, er gitt i en samtidig løpende patentsøknad 08/959,253, som er inngitt 29. oktober 1997 med samme oppfinner og samme eierforhold. En annen fremgangsmåte for iverksetting av trinnene 103-111 vil bli gitt her.

For det spesielle tilfelle hvor målinger utføres for å utlede amplitudeforholdet (AR) mellom de to mottakere, samt faseforskjellen (PD) mellom de mottatte signaler ved de to mottakere, vil en Taylor-rekkeutvikling av amplitudeforholdet og faseforskjellen gi følgende likninger:

hvor AAR og APD er forandringer i amplitudeforholdet og faseforskjellen tilsvarende på forandringer Aar, og Aav i den horisontale og vertikale ledningsevne i modellen. I likningene 10 og 11 henviser uttrykkene 9?{.) og 3(.) til reelle og imaginære deler av argumentene. Fore et gitt sett av modellparametere, kan signalene Vi og V2 ved de to mottakere og de partielle deriverte i likningene 10 og 11 (og deres reelle og imaginære deler) lett beregnes, og når forskjellen er gitt mellom de forut anslåtte og målte amplitudeforhold og faseforskjeller (størrelsene på høyre side av likningene 10 og 11), så kan verdiene av modellparameterne lett oppdate-res ved å invertere likningene 10 og 11 til å gi de forandringer Aah og Aov som skal

gjøres i modellparameterne. Et Newton-Raphson-skjema med påfølgende lineari-sering av likningene eller et konjugert gradientskjema kan anvendes for å utføre gjentatte forandringer i modellparametrene. Disse metoder vil være velkjent for kyndige på fagområdet.

Kyndige på fagområdet vil også erkjenne at anvendelse av et Newton-Raphson-skjema eller et konjugert gradientskjema for løsning av ikke-lineære løs-ninger, bør et tilstrekkelig stikkprøveuttak av innledende begynnelsespunkter anvendes for å sikre at gradientskjemaet faktisk vil finne alle mulige løsninger. Disse fremgangsmåter for valg av innledende begynnelsespunkter vil være velkjent for de som er kyndige på området. I henhold til foreliggende oppfinnelse velges be-gynnelsespunktene ved 105 i fig. 2 slik at de spenner over hele området av ledningsevner, dielektrisitetskonstanter og anisotropi-faktorer som kan forventes. Dette er ikke noen overveldende oppgave da informasjon om ledningsevneverdier for underjordiske formasjoner og fluider er tilgjengelig i stor utstrekning.

Et annet særtrekk ved oppfinnelsen er evnen til å få ut kvantitative vurderin-ger av påliteligheten av løsningen av likningen. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen anvendes likningene 10 og 11. Typiske loggeverktøy har nøyaktigheter på 0,05 grader ved fasemålinger og 0,005 dB ved målinger av relativ amplitude. Anvendelse av disse verdier for APD og AAR på høyre side av likningene 10 og 11 og bruk av de korrekte, felles løsning for modellparameterne gir lett løsninger for feilene i Aah og Aov. De relative feil for hver kombinasjon av L og co vil være en funksjon av resistiviteten og være forskjellig for forskjellige kombinasjoner av L og co for en gitt verdi av resistiviteten. Hvis feilene ved å anslå en spesiell parameter, f.eks. (Th betegnes med xi og % 2, for to forskjellige kombinasjoner av L og co, så vil feilen i den felles anslåtte verdi være gitt ved:

Dette kan føre til betraktelig mer nøyaktige anslåtte verdier for parameterne, da x er klart mindre enn såvel xi og 5C2- Ved ytterligere målinger kan påliteligheten økes ytterligere. Et eksempel på en slik reduksjon av feilen i de anslåtte parametere er vist nedenfor.

I formasjoner hvor CRIM-modellen (som er en modell som setter resistivitet i sammenheng med dielektrisitetskonstant, slik som beskrevet i US-patentskrift nr. 5,144,245, «Method for Evaluating a Borehole Formation Based on a Formation Resistivity Log Generated by Wave Propagation Formation Evaluation Tool», gitt til M. Wislerog eiet av Baker Hughes Incorporated, (samt inntas her som referanse) er gyldig, er dielektrisitetskonstantens sammenheng med formasjonens ledningsevne gitt ved likningen:

hvor c og a er konstanter. Ved 2 MHZ er c = 210 og a = -0,43, ved 400 KHz er a litt forskjellig fra og c det dobbelte av verdien ved 2 MHZ. Da den dielektriske virkning ved 400 kHz er meget mindre enn ved 2 MHZ, er det god tilnærmelse å anta at både c og a er uavhengige av frekvensen. Med disse antakelser kan de verdier for p som oppnås som løsninger av likningene 5-9 inverteres for å gi 6 og ov.

SENDER- OG MOTTAKERUTSTYR

Fig. 3 viser som et eksempel et blokkskjema for et loggeverktøy 201 utført i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Loggeverktøyet 201 omfatter øvre sendere 203,205, nedre sendere 207,209, samt mellomliggende rekker av avstemte mottakerantenner 211, 213. Den sentrale prosessor 215 er fortrinnsvis en mikroprosessor-innretning som er innrettet for å koordinere arbeidsfunksjonen for komponentene av loggeverktøyet 201, registrere og behandle de data som oppnås fra målingene som gjøres av de mellomliggende rekker av avstemte mottakerantenner 211,213, og å samvirke med det dataoverføringsutstyr ved hjelp av slampulstelemetri som bæres i det tilstøtende borekragelegeme. En prosessor 217 er anordnet og innrettet for styring av en numerisk regulert oscillator 223. En prosessor 219 er anordnet og innrettet for styring av en numerisk regulert oscillator 225. Sentralprosessoren 215 kommuniserer med prosessorene 217,219 over databusser, henholdsvis 241 og 243. De numerisk styrte oscillatorer 223,225 er utført for å motta binære kommandosignaler på sin inngangsside og å frembringe et analogt utgangssignal med en bestemt frekvens-, fase- og amplitude-attributt. Den fastlagte frekvens, fase og amplitude er i det minste delvis bestemt av de kommandosignaler som avgis fra prosessorene 217, 219 til inngangen forde numerisk styrte oscillatorer 223,225, samt de data som inneholdes i forskjellige registre inne i de numerisk styrte oscillatorer 223,225. De numerisk regulerte oscillatorer 223,225 avgir det analoge signal til senderkretsene, henholdsvis 227 og 229.

Mottakerantennene 211,213 kommuniserer gjennom en analog mottakerkrets 231 med første og annen datainngangskanal for en digital signalprosessor 221. Den digitale signalprosessor 221 mottar data på sin første og annen inngang etter at disse data er omformet fra analog til digital form av analog/digital-omform-erne 220,222 og registrerer dataelementene i en sirkulær lagringsbuffer. Den sentrale prosessor 215 trekker ut data fra bufferne på foreskrevet og forutbestemt måte med de formål å ta stikkprøver av den strøm som genereres i mottakerantennene 211,213 som reaksjon på at det forplantes et elektromagnetisk signal gjennom den inntilliggende formasjon. På vanlig måte kan resistiviteten av den formasjon som omgir loggeverktøyet 201 bestemmes enten ved (1) å fastlegge amplitudesvekningen for en elektromagnetisk bølge som forplantes gjennom formasjonen mellom mottakerantennen 211 og mottakerantennen 213, eller (2) ved å bestemme faseforskyvningen for det elektromagnetiske signal som forplanter seg gjennom formasjonen inntil mottakerantennene 211 og 213, eller på begge måter. Disse målinger omfatter en relativ måling av amplitudesvekningen og et re-lativt mål på faseforskyvningen.

Foreliggende oppfinnelse muliggjør også andre utførelsesteknikker for kvantifisering av det elektromagnetiske felt som forplanter seg gjennom den formasjon som omgir loggeverktøyet 201. Da det i henhold til foreliggende oppfinnelse kan oppnå nøyaktig styring av frekvens, fase og amplitude for den elektromagnetiske bølge som genereres av senderantennene 203,205,207 og 209, blir det mulig i henhold til oppfinnelsen å måle den absolutte amplitudesvekning av et elektromagnetisk signal mellom en hvilken som helst bestemt senderantenne 203, 205, 207 og 209 og en hvilken som helst bestemt mottakerantenne 211, 213. Videre muliggjør loggeverktøyet 201 i henhold til foreliggende oppfinnelse absolutt måling av faseforandringen for et elektromagnetisk signal mellom en hvilken som helst bestemt senderantenne 203, 205, 207, 209 og en hvilken som helst bestemt mottakerantenne 211, 213. Tidligere kjente innretninger muliggjør ikke slike valg-frie teknikker for å bestemme amplitudesvekning og faseforandring, da disse tidligere kjente innretninger er ute av stand til på lett og nøyaktig måte fastlegge frekvens, fase og amplitude for et signal som genereres av en hvilken som helst senderantenne.

Driften av de numerisk styrte oscillatorer 223, 225 klokkes av utgangsrefe-ranseklokken 237, som fortrinnsvis er på 12 MHZ. Arbeidsfunksjonen for mottakerkretsen 231 styres fra utgangssiden av en numerisk styrt oscillator 233, som også klokkes av utgangssignalet fra referanseklokken 237, som er på 12 MHZ. En klokkepuls avgis således til de numerisk styrte oscillatorer 223, 235 ved en frekvens som er identisk med den som avgis til den numerisk styrte oscillator 233 som fastlegger driftsfrekvensen for mottakerkretsen 231. Den digitale signalprosessor 221 klokkes fra utgangssiden av divisjonskretsen 239, og tar således ut signalprø-ver fra mottakerkretsen 231 ved en bestemt frekvens som er meget mindre enn den som anvendes for å energisere senderantennene 203, 205, 207 og 209.

Den numerisk styrte oscillator 233 frembringer et faselåst sinusbølgesignal med en midtfrekvens på 1,995 MHz, og som anvendes som et lokaloscillatorsignal av den mottakerkrets som er anordnet i elektronikkhuset 73.

Det skal nå henvises til fig. 4. Den totale arbeidsfunksjon for den krets som er angitt i form av blokkskjema og koplingsskjema i fig. 4, er å reagere på lokal-oscillatorsignalet og utgangssignalene fra en av de to mottakerspoler for å frembringe et faseutgangssignal for mottakeren i forhold til senderen samt et amplitu-deutgangssignal for mottakeren. En vanlig forforsterkerkrets som er generelt angitt ved 271 reagerer på det signal som tas opp av mottakeren og dens utgangssignal påtrykkes et blandekretsarrangement som i sin helhet er angitt ved 273. Blandekretsarrangementet 273 omfatter en integrert krets 275 som hensiktsmessig utgjø-res av en integrert krets som fremstilles og selges av Motorola og også andre sel-skaper under betegnelsen MC 1596.

Da frekvensen av det opptatte signal og lokaloscillatorsignalene er faselåst til en felles frekvensreferanse og avviker med 6 KHz så vil den mellomfrekvens (I F) som frembringes av blandekretsarrangementet 273 være på 6 KHz. En båndpass-avstemningskrets som i sin helhet er angitt ved 277 slipper igjennom IF-signalet på 6 KHz til et forsterkerkrets-arrangement som i sin helhet er angitt ved 279. En aktiv båndpassfilter-krets er i sin helhet angitt ved 281 og gir ytterligere båndpassfiltrering samt frembringer et signal for overføring til en analog/ digital-omformer som overfører et digitalt inngangssignal til en bestemt inngangskanal for en digital signalprosessor 221 (i fig. 3).

Fig. 5 viser et blokkskjema over de numerisk styrte oscillatorer 223, 225, 233 i fig. 3. Da disse numerisk styrte oscillatorer er helt like, vil bare den numerisk styrte oscillator 223 bli omtalt og beskrevet. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter den numerisk styrte oscillator 223 en CMOS, ODS-modulator fremstilt av Analog Devices i Norwood, Massachusetts, og som er iden-tifisert ved betegnelsen modell nr. AD7008. Den numerisk styrte oscillator 223 omfatteren 32-bits faseakkumulator 301, en sinus- og kosinus-oppslagstabell 303 og en 10-bits digital til analog omformer 305. Klokkeinngangen 307 er anordnet for å motta et klokkesignal fra en innretning som ligger utenfor den numerisk styrte oscillator 223. Den spesielle numerisk styrte oscillator i henhold til foreliggende oppfinnelse er innrettet for å kunne motta klokketakter så høye som tjue til femti MHz, men kan også tilpasses meget lavere klokketakter. Innretningen er tilsiktet å ha en frekvensnøyaktighet som kan reguleres til en del av fire milliarder. Den numerisk styrte oscillator 223 omfatter et 32-bits serieregister 309 som mottar seriedata på seriedata-inngangspluggen 311, og som klokkes inn i registeret i samsvar med et klokkesignal som tilføres til serie-klokkeinngangen 313. Et 32-bits parallellregister 314 er også anordnet og mottar parallelle binære data fra MPU-grensesnittet 315. Databussen 317 omfatter seksten digitale inngangsplugger, som er angitt ved DO til og med D15. Brikke-velgerpinnen 321 anvendes ved utskriving til parallellregisteret 314. Skrivepluggen 319 benyttes også ved utskriving

til parallellregisteret 309. Adressebussen 323 for overføringsstyring anvendes for å bestemme kilde- og bestemmelsesstedregister som skal brukes under en overfør-ing. Et kilderegister kan enten være det parallelle sammenstillingsregister 314 eller serie-sammenstillingsregisteret 309. Bestemmelsesstedregisteret kan være et

hvilket som helst av de følgende registre, nemlig kommandoregisteret 325, FREQO-registeret 327, FREQ1-registeret 329, faseregisteret 331, samt IQMOD-registeret 333. Kommandoregisteret innskrives bare gjennom det parallelle sammenstillingsregisteret 314. Innholdet i kommandoregisteret bestemmer driftstilstanden for den numerisk styrte oscillator 223.1 den foretrukne innretning som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse, er kommandoregisteret et fire-bits register. Innholdet i dette register bestemmer driftstilstanden for den numerisk styrte oscillator. Under logge-arbeidene er logge-apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse programmert til å frembringe kommandosignaler fra prosessorene 215, 217, 219 (i fig. 3) med 8-bits kommandoer, slik at «CR0»-bit er lik 0. Hvis normal drift er ønskelig, så er også «CR1 »-bit lik 0.1 henhold til foreliggende oppfinnelse er amplitudemodulasjon forbiført, slik at «CR2»-bit er lik 0.1 henhold til foreliggende oppfinnelse er synkroniseringslogikken aktivert, slik at «CR3»-bit er 0. FREQO-registeret 327 fastlegger utgangsfrekvensen for den numerisk styrte oscillator 223, når FSELECT-pluggen er 1, som en viss andel av frekvensen av det klokkesignal som påtrykkes klokkepinnen 307. FREQ1-registeret 329 fastlegger utgangsfrekvensen for den numerisk styrte oscillator 223, i det tilfelle FSELECT er lik 1, som frekvensen for det klokkesignal som påtrykkes klokkepinnen 307. Innholdet i faseregisteret 331 legges til utgangssignalet fra faseakkumulatoren 301. IQMOD-registeret 333 anvendes ikke i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Arbeidsprosessene kan utføres av registrene ved å tilføre kommandosignaler til adressebussen 223 for overføringsregulering. Tre grunnleggende arbeidsoperasjoner kan utføres. Innholdet i parallell-sammenstillingsregisteret 314 kan overføres til kommandoregisteret 325, innholdet i parallellsammenstillingsregiste-ret kan overføres til et valgt destinasjonsregiseter, og innholdet i serie-sammenstillingsregisteret 309 kan overføres til et valgt destinasjonsregister.

Lastregisterpluggen 335 anvendes i sammenheng med adressebussen 323 for overføringskontroll for å styre innlastingen av indre registre fra enten parallell-ener serie-sammenstillingsregisteret, henholdsvis 309 og 314. Prøvepluggen 337 anvendes bare for fabrikkutprøving. Tilbakestillingspluggen 339 anvendes for å til-bakestille registrene. Tilbakestillingspluggen anvender særlig for å klarstille kommandoregisteret 325 og samtlige modulasjonsregistrene til 0. Strømutgangsplug-gene 341, 343 anvendes for å tilføre en vekselstrøm til en valgt endeinnretning. I den spesielle utførelse i henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes bare en av disse utganger for en bestemt senderantenne, da en av strømmene er komple-mentær til den annen strøm. Kompensasjonspluggen 342 anvendes for å kom-pensere for den indre referanseforsterker. Spenningsreferansepluggen 343 kan anvendes for å omstøte en indre spenningsreferanse, hvis dette er påkrevd. Inn-stillingspinnen 345 for full skala fastlegger verdien av fullskala-strøm på utgangs-pluggene 341, 343. Jordpluggen 347 gir jordreferanse, og de positive effekttilfør-selsplugger gir effekt til de analoge komponenter inne i den numerisk styrte oscillator 323. Frekvensvelgerpinnen 351 styrer frekvensregistrene, FREQO-registeret 327 og FREQ1-registeret 329 idet den bestemmer hvilket register som skal anvendes i faseakkumulatoren 301 for å styre multiplekseren 353. Innholdet i faseregisteret 331 legges til utgangsverdien fra faseakkumulatoren 301 i summeringskretsen 355.IQMOD-registerne 333 er anordnet for å muliggjøre enten kvadrattur-amplitudemodulasjon eller vanlig amplitudemodulasjon, slik at sinus- og kosinus-utgangene fra oppslagstabellen 303 adderes sammen i summeringskretsen 357, samt er upåvirket av IQMOD-registrene 333. Utgangsverdien fra summeringskretsen 357 avgis til digital/analog-omformeren 305, som frembringer et analogsignal med en frekvens som tilsvarer enten innholdet i FREQO-registeret 327 eller FREQ1-registeret 329, en fase som er bestemt av utgangsverdien fra summeringskretsen 355 og som avgis som et inngangssignal til oppslagstabellen 303, samt en amplitude som bestemmes av full skala-regulatoren 359, som innstilles av justeringspluggen 345 for full skala og referansespenningspluggen 343. Den numerisk styrte oscillator i fig. 5A og 5B kan derfor frembringe et analogt utgangssignal med en nøyaktig frekvensattributt, faseattributt og amplitudeattributt. Da denne anordning er ytterst nøyaktig, vil det være mulig å forsyne en drivkrets for senderantennene 203, 205, 207, 209 i fig. 3 med en drivstrøm som er nøyaktig regulert. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse drives en av senderantennene 203, 205 ved 400 kHz mens den annen senderantenne 203, 205 drives ved 2 MHz. Det samme er tilfelle for antennene 207, 209, idet den ene av disse drives ved 400 kHz og den andre arbeider ved 2 MHz. Prosessorene 215, 217, 219 kan imidlertid programmeres for å frembringe hvilke som helst frekvenser for senderantennene. Dette kan utnyttes med stor fordel, slik det vil bli beskrevet nedenfor i forbindelse med en kalibreringsrutine.

I drift tilføres et kommandosignal til FSELECT-pluggen 351 for å bestemme hvilken frekvens som skal anvendes for energisering av en bestemt senderantenne. FREQO-registeret 327 og FREQ1-registeret 329 kan på forhånd være nedlas-tet med to bestemte frekvenser (slik som 400 kHz og 2 MHz). Det binære signal som påtrykkes FSELECT-pluggen 351 bestemmer driftsfunksjonen for multiplekseren 353, som forsyner inngangssiden av faseakkumulatoren 301 med innholdet i enten FREQO-registeret 327 eller FREQ1-registeret 329. Faseakkumulatoren 301 samler opp et fasetrinn for klokkesyklus. Verdien av dette fasetrinn bestemmer hvor mange klokkeperioder som behøves for faseakkumulatoren for å telle 2n radianer, hvilket vil si en syklus av utgangsfrekvensen. Utgangsfrekvensen er bestemt av vedkommende fasetrinn multiplisert med frekvensen av det signal som påtrykkes klokkeinngangspluggen 307, dividert med 2<32>.1 praksis blir faseakkumulatoren 301 først klargjort og derpå belastet med utgangssignalet fra multiplekseren 353. Et forutfastlagt tidsintervall tillates å passere, hvorunder det signal som påtrykkes klokke-inngangspluggen 307 trinnforskyver utgangen for faseakkumulatoren 301 gjennom en inkrementert voksende fase ved den spesielle frekvens. Faseakkumulatoren trinnforskyves med andre ord fra 0 ° fase til 180° for en bestemt frekvens. Til enhver tid kan utgangssignalet fra faseakkumulatoren 301 for-andres ved hjelp av en faseforskyvning som tilføres fra faseregisteret 331. Faseregisteret 331 kan lastes inn som reaksjon på kommandoer fra prosessorene 215, 217, 219. Faseverdien tilføres som et inngangssignal til oppslagstabell 303, som omformer utgangsverdien fra faseakkumulatoren 301 (og hvilke som helst ønsk-ede forskyvninger) til en digital bit-strøm som representerer et analogt signal. Den digitale bit-strøm tilføres til en inngang for den 10-bits digitale/analoge-omformer 305, som også mottar amplitudeinformasjon fra fullskala-regulatoren 359. Digital/analog-omformeren 305 tilfører et analogt utgangssignal med en bestemt frekvensattributt, faseattributt og amplitudeattributt. Et utgangssignal på 2 MHz, med 15° fase og en bestemt toppamplitude-strøm kan f.eks. overføres som et inngangssignal til en bestemt senderantenne.

Fig. 6 viser et blokkskjema for den digitale signalprosessor 221 i fig. 3.1 den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter digitalsignalproses-soren 221 en DSP-mikrodatamaskin fremstilt av Analog Devices i Norwood, Massachusetts, og som kan identifiseres som modell nr. ADSP-2 101. Dette er en mikrodatamaskin på en enkelt brikke, og som utnyttes for numeriske databehand-lingsanvendelser med høy hastighet. Dens grunnleggende arkitektur 379 er en fullt tilpassbar overbygning av instruksjonssettet ADSP-2 100. Denne grunnleggende arkitektur omfatter tre uavhengige regneenheter, nemlig forskyveren 371, multiplekser/akkumulator 373, samt en aritmetisk og logisk enhet (ALU) 375. Program-sekvenseren 389 understøtter mange forskjellige arbeidsoperasjoner, innbefattet betingede sprang, delrutine-anrop, samt tilbakeføringer i en enkelt syklus. Dataadresse-generatoren 367 omfatter to adressegeneratorer. Den digitale signalprosessor 221 omfatteren serieport381 som har to inngangskanaler, nemlig inngangskanalen 383 og inngangskanalen 385. Tidskretsen 387 frembringer tidssignaler for databehandlingsprosessen, samt mottar på sin inngang et klokkesignal fra divisjonskretsen 239 (i fig. 3). Ytre adressebuss 289 og ytre adressebuss 391 muliggjør digital kommunikasjon mellom den digitale signalprosessor 221 og den sentrale prosessor 315 i fig. 6. Datalageret 393 omfatter programlager 395 og datalager 397. Som det er vanlig ved digitale signalprosessorer, danner datalageret 397 minst to sirkulære buffere som er tilordnet serieporter 383, 385, som er utført for å motta asynkrone digitale data og lagre disse på ubestemt tid eller i et forutbestemt tidsintervall. Den digitale signalprosessor 221 mottar digitale inngangssignaler på kanalinngangene 383, 385 fra en analog/digital-omformer, slik som angitt i den viste krets i fig. 6. Mottakerkretsen i fig. 6 tar imot en strøm

som representerer reaksjonen for en bestemt mottakerantenne 211, 213 på elektromagnetisk stråling som forplanter seg gjennom borehullet. Dette elektriske signal behandles gjennom kretskomponentene i fig. 6, og avgis som et inngangssignal til digitalsignal-prosessoren 221. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse er mottakerantennen 211 tilordnet en bestemt inngangskanal for den digitale prosessor 221, mens mottakerantennen 213 er tilordnet den annen inngangskanal for den digitale prosessor 221. Sentralprosessoren 215 (i fig. 3) utnyt-ter den ytre adressebuss 389 og den ytre adressebuss 391 for å adressere en bestemt inngangskanal, og for å lese digitale data inn i sentralprosessoren 215 for

databehandling. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse kan digital-signalprosessoren 221 ta ut stikkprøvedata fra mottakerantennene 211, 213 i meget høy uttakstakt, som kan avleses periodisk av sentralprosessoren 215, idet denne prosessor behandler disse data for å bestemme amplitudesvekkingen og faseforskyvningen av det elektromagnetiske signal som har forplantet seg gjennom borehullet. Sentralprosessoren 215 kan trekke ut en valgt datamengde fra hver kanal fra den digitale signalprosessor 221, og ut i fra disse data beregne amplitudesvekkingen og faseforandringen for den elektromagnetiske bølge etterhvert som den forplanter seg gjennom borebrønnen og forbi mottakerantennen 211 og mottakerantennen 213.1 den foretrukne utførelsen av foreliggende oppfinnelse, sender en øvre sender ut et undersøkende elektromagnetisk signal ved en spesiell frekvens og som forplanter seg nedover forbi mottakerantennene 211, 213. En bestemt antenne av de nedre senderantenner 207, 209 sender da ut et undersøkende elektromagnetisk signal oppover. Målingene fra mottakerkretsene 231 lagres i inngangskanalene for den digitale signalprosessor 221, og kan avleses av sentralprosessoren 215 på en slik måte at det muliggjør beregning av amp-litudesvekking og faseforskyving.

Et annet viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse skriver seg fra det forhold at en nøyaktig energiseringsstrøm kan utnyttes for å energisere en bestemt antenne av de foreliggende antenner 203, 205, 207, 209. Dette vil fastlegge frekvensattributt, faseattributt og amplitudeattributt for det elektromagnetiske undersøkel-sessignal. En enkelt mottakerantenne kan da anvendes for å utføre målingene på det elektromagnetiske undersøkelsessignal når det passerer gjennom borebrøn-nen. Amplitude og fase for dette undersøkelsessignal kan registreres i datalager og sammenliknes med verdier i lageret for energiseringsstrømmen. Dette gjør det mulig for en enkelt mottakerantenne å anvendes for å frembringe et nøyaktig mål på amplitudesvekkingen mellom denne spesielle mottakerantenne og denne spesielle senderantenne, samt faseforandringen av undersøkelsessignalet mellom senderantennen og mottakerantennen. Amplitudesvekkingen og faseforandringen av det elektromagnetiske undersøkelsessignal etterhvert som den passerer gjennom jordformasjonen er betegnende for resistiviteten i borebrønnen og den om-givende formasjon.

Fig. 7A, 7B og 7C viser høynivå-flytskjemaer som representerer logge-operasjoner som utføres i samsvar med den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. Fig. 7A angir logiske prosesstrinn som utføres av sentralprosessoren 215. Fig. 7B viser arbeidsoperasjoner som styres av prosessorene 217, 219. Fig. 7C viser arbeidsoperasjoner som styres av den digitale signalprosessor 221 og sentralprosessoren 215. Overføringsprosessene begynner ved blokk 401. Prosessoren 215 ut-fører en beregningsprosess på mottakerantennene 211, 213. Etter at kalibrerings-prosessene er utført, instruerer sentralprosessoren 215 prosessoren 217 om å energisere senderantennen 203 med en strøm ved 400 kHz. I samsvar med blokk 407 instruerer så sentralprosessoren 215 prosessoren 219 om å energisere senderantennen 209 med en strøm ved 400 kHz. Sentralprosessoren 215 instruerer derpå prosessoren 217 om å energisere senderantennen 205 med en strøm med 2 MHZ, i samsvar med blokk 409.1 overensstemmelse med blokk 411 vil så sentralprosessoren 215 instruere prosessoren 219 om å energisere antennen 207 med en strøm ved 2 MHZ. Prosessen avsluttes i blokk 413.1 den foreliggende praksis vil overføringsprosessene bli utført kontinuerlig over forutbestemte tids intervaller. Fig. 7B viser de styringsprosesser som utføres av prosessorene 217, 219 for å bringe de numerisk styrte oscillatorer 223, 225 til å energisere fastlagte sendere. Prosessen begynner ved blokk 415. Den fortsetter i blokk 417, hvori prosessoren 217 eller 219 klargjør registrene i de numerisk styrte oscillatorer 223 eller 225 ved å avgi den tilsvarende instruksjon. I samsvar med blokk 419 vil så prosessoren 217 eller 219 laste inn en forutbestemt verdi i FREQO-registeret og FREQ1-registeret. Disse verdier vil bestemme frekvensen for den energiserende strøm som tilføres en bestemt senderantenne. I samsvar med blokk 421 vil så prosessoren 217 eller 219 laste inn en forutbestemt faseverdi i faseregisteret i den numerisk styrte oscillator 223 eller 225. Prosessoren 217 eller 219 fortsetter så med å sende ut en binær kommando til FSELECT-inngangsklemmen for den numerisk styrte oscillator 223 eller 225 om å velge en bestemt driftsfrekvens. I overensstemmelse med blokk 425 tillates så et bestemt tidsintervall å passere. Dette tidsintervall bestemmer hvor mange perioder energiseringsstrøm som skal tilføres en bestemt senderantenne. Prosessen ender i programvareblokk 427. Hver gang prosessoren 217 eller 219 instrueres av sentralprosessoren 215 om å energisere en bestemt senderantenne utføres vanligvis de angitte prosesstrinn i fig. 7B.

Fig. 7C viser i flytskjemaform mottaker-prosessene. Prosessen begynner i blokk 429. Prosessen fortsetter i blokk 431, hvor det tas ut stikkprøver på strøm-men i mottakerantennene 211, 213 av mottakerkretsen 231.1 samsvar med blokk 433 lastes disse stikkprøveverdier inn i vedkommende inngangskanaler 283, 285 for den digitale signalprosessor 221.1 samsvar med blokk 435 henter prosessoren 215 ut valgte stikkprøveverdier fra de datalagerbuffere som er tilordnet den digitale signalprosessors inngangskanaler. I overensstemmelse med blokk 437, kan stikkprøveverdiene modifiseres etter valg for å oppheve feilkomponenter på grunn av «miskalibrering» av antennen. I samsvar med programvareblokk 439 kan derpå de digitale stikkprøveverdier bli digitalfiltrert ved hjelp av enten et lavpass-digitalfilter, et høypass-digitalfilter eller et båndpass-digitalfilter. Alternativt kan stikkprøvene gjøres til gjenstand for en middelverdiberegning over forutbestemte

tidsintervaller for å gi stabilitet til stikkprøveverdiene og eliminere påvirkningen fra falske eller feilaktige stikkprøver. I overensstemmelse med blokk 441 blir så svek-king og faseforskyving beregnet, slik som beskrevet på andre steder i denne søk-nad. Prosessen ender til slutt i blokk 443.

I en utførelse av oppfinnelsen har sentralprosessoren 215 også den mate-matiske modell som gjelder parameterne av interesse for de måleresultater som er lagret i et datalager (ikke vist). Sentralprosessoren 215 er også innrettet for å utføre de nødvendige beregninger for løsning av likningene 5-9 samt å lagre de resulterende løsningsverdier i datalageret for sentralprosessoren 215.

EKSEMPLER PÅ OPPNÅDDE RESULTATER VED ANVENDELSE AV

OPPFINNELSEN

Fig. 8 viser noen oppnådde resultater ved bruk av de prosesstrinn som er vist i fig. 3 på simulerte data. Disse simulerte data ble frembrakt for en frekvens på 2 MHZ for et forhold ajcs,, på 4,0 og en Ø-verdi på 80°. Kurvene 501 og 503 viser løsningen av likningene 5-9 med hensyn på horisontal resistivitet Rh for det lange avstandsverktøy hvor avstandene mellom sender og mottaker er 79 og 99 cm. Det vil klart innses at for det anvendte verdiområde for Rh i simuleringen, foreligger det to løsninger som anskueliggjør at løsningen av likningene ikke er entydig. Den ene av disse, nemlig 501, er den korrekte løsning, hvilket vil si den som ble anvendt for å generere de simulerte data. Denne løsning (ordinaten) er den samme som den faktiske verdi som ble anvendt for å frembringe de simulerte data (langs abscis-sen). Den annen løsning er klart den som ikke ble anvendt for å frembringe de simulerte data. Når imidlertid simulerte data fra verktøyet for kort avstand (sender / mottaker-avstander på 48 og 68,5 cm) analyseres, fremkommer den resulterende løsning som gitt ved kurvene 501 og 505. Ved å anvende kombinasjonen av lang og kort måleavstand, kan den korrekte løsning tilsvarende 501 entydig identifiseres. Sammenliknbare resultater er også oppnådd for den vertikale resistivitet (ikke vist).

Fig. 9 viser den feil som fremkommer ved inversjon av likningene 5-9 ved syntetiske data for 0,05° feil ved mottakerens fasemåling samt 0,005 dB feil i amp-litudeforholdsmålingen. Disse er angitt for en 6-verdi på 80°. Alle resultater gjelder for korrekt løsning av likningene 5-9 ved lang måleavstand. 511 angir den relative feil i prosent ved anslag av horisontal resistivitet for simulerte data ved 400 kHz.

Som det vil fremgå, er i nærheten av en verdi på omtrent 0,15 Hm for den horisontale resistivitet løsningen ytterst følsom for feil i de målte verdier. 513 angir relative feil i prosent av den anslåtte horisontale resistivitet ved simulerte data ved 2 MHZ. Den kurve fremviser også en ekstrem følsomhet av løsningen for målefeil, men ved en annen verdi forden horisontale resistivitet (omtrent 0,75 Qm). Kurven 515 viser den feil som ville foreligge i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte ved å beregne en middelverdi av de enkelte anslåtte verdier og avveiet i invert samsvar med sine respektive relative feil. Ved å anvende fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse og utnytte redundante målinger vil det fremgå klart at løsningens ekstreme følsomhet for målefeil kan reduseres.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å bestemme verdier for parametere av interesse i en anisotrop jordformasjon, karakterisert ved: (a) å innføre et loggeverktøy (11) inn i et borehull (23) i en anisotrop jordformasjon, idet nevnte loggeverktøy (11) er utstyrt med minst én sender (13,15, 203, 205, 207, 209) for å indusere et elektromagnetisk signal inn i formasjonen og minst én mottaker (17,19, 211, 213) i avstand fra den minst ene sender (13,15, 203, 205, 207, 209) for å motta nevnte induserte elektromagnetiske signal, (b) å utføre to par med uavhengige målinger med loggeverktøyet (11); (b1) et første par uavhengige målinger som velges fra gruppen som be står av: (i) en amplitudemåling og en fasemåling ved en enkelt sender-mottaker-avstand ved en enkelt frekvens, (ii) en amplitudemåling eller en fasemåling ved en enkelt sender-mottaker-avstand ved to enkelte frekvenser, (iii) en amplitudemåling eller en fasemåling ved to forskjellige sender-mottaker-avstander ved en enkelt frekvens; og (b2) et første par uavhengige målinger som velges fra gruppen som består av: (i) en måling utført ved en ytterligere sender-mottaker-avstand, og (ii) en måling utført ved en ytterligere frekvens; hvorved én måling i det andre par kan være felles med én i det første par; (c) å definere minst to parametere av interesse som skal bestemmes, idet nevnte parametere av interesse som inkludere et horisontalt bøl-getall for det induserte elektromagnetiske signal, og minst én parameter for formasjonen; (d) å definere en anisotrop modell som relaterer nevnte første og andre par uavhengige målinger til de minst to parametere av interesse som skal bestemmes; og (e) å bestemme en unik verdi for hver av de minst to parametere av interesse ved å benytte nevnte første og andre par med uavhengige målinger og den anisotrope modell.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at minst én formasjonsparameter omfatter en horisontal resistivitet for formasjonen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at en ytterligere formasjonsparameter velges fra: (i) formasjonens horisontale dielektrisitetskonstant, (ii) vertikal resistivitet for formasjonen, og (iii) vertikal dielektrisitetskonstant for formasjonen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at modellen er en CRIM-modell.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den anisotropiske formasjon er isotrop i tverr-retningen.

6. Fremgangsmåte for å bestemme verdier for parametere av interesse i en anisotrop formasjon, karakterisert ved: (a) å innføre et loggeverktøy (11) inn i et borehull (23) i en anisotrop jordformasjon, idet nevnte loggeverktøy (11) er utstyrt med minst én sender (13,15,203, 205,207,209) for å indusere et elektromagnetisk signal inn i formasjonen og minst én mottaker (17,19, 211, 213) i avstand fra den minst ene sender (13,15, 203, 205, 207, 209) for å motta nevnte induserte elektromagnetiske signal; (b) å utføre målinger med loggeverktøyet (11); idet (b1) minst to første målinger velges fra gruppen som består av: (i) en amplitudemåling og en fasemåling ved en enkelt sender-mottaker-avstand ved en enkelt frekvens, (ii) en amplitudemåling eller en fasemåling ved en enkelt sender-mottaker-avstand ved to enkelte frekvenser, (iii) en amplitudemåling eller en fasemåling ved to forskjellige sender-mottaker-avstander ved en enkelt frekvens; og (b2) minst to ytterligere målinger velges fra gruppen som består av: (i) målinger utført ved en ytterligere sender-mottaker-avstand, og (ii) målinger utført ved en ytterligere frekvens; (c) å definere minst to parametere av interesse som skal bestemmes, idet nevnte parametere av interesse som inkludere et horisontalt bøl-getall for det induserte elektromagnetiske signal, og minst én parameter for formasjonen; og (d) å definere en anisotrop modell som relaterer målingene i (b1) og (b2) til de minst to parametere av interesse som skal bestemmes; (e) å benytte målingene i (b1) og (b2) og den anisotrope modell for å til-veiebringe feilestimater tilknyttet målingene; og (f) å bestemme verdier for de minst to parametere av interesse fra målingene i (b1) og (b2) og feilestimatene.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den minst ene formasjonsparameter omfatter en horisontal resistivitet for formasjonen.

8. Fremgangsmåtesom angitt i krav 7, karakterisert ved at de en ytterligere formasjonsparameter velges fra: (i) formasjonens horisontale dielektriske konstant, (ii) vertikal resistivitet for formasjonen, og (iii) vertikal dielektrisk konstant for jordformasjonen.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved a t modellen er en CRIM-modell.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den anisotrope formasjon er isotrop i tverr-retningen.

11. Loggeverktøy (11) for innføring i et borehull (23) i en anisotrop formasjon tilpasset til å utføre en fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 10, idet apparatet omfatter: (a) minst én sender (12,15, 203, 205, 207, 209) for indusering av elektromagnetisk stråling i formasjonen; (b) minst en mottaker (17,19, 211, 213) i avstand fra den minst ene sender (12,15, 203, 205, 207, 209) for å utføre målinger på den induserte elektromagnetiske stråling; (c) minneanordninger for lagring av en anisotrop modell relaterer målingene til parametere av interesse som skal bestemmes; og (d) en prosessor (215) for behandling av nevnte målinger ved anvendelse av modellen for å frembringe verdier for parameterne av interesse.