NO325891B1 - Fremgangsmate og system for a identifisere en sondebane ved formasjonsevaluering - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Teknisk bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter for databehandling ved oljebrønnlogging. Mer spesielt angår oppfinnelsen fremgangsmåter for forbedret evaluering av formasjonsdata ved asimutal identifisering av verktøybaner.

Kjent teknikk

Petroleumsindustrien benytter forskjellige verktøy eller sonder til å fremskaffe målinger for å estimere egenskaper ved grunnformasjoner. Typiske målinger innbefatter densitet, porøsitet og konduktivitet. Disse målingene blir ofte brukt i kombinasjon for å utlede formasjonsegenskapene. Formasjonsdensiteten blir f.eks. ofte kombinert med andre målinger (f.eks. målinger av nøytronporøsitet og målinger av resistivitet) for å bestemme gassmetning, litologi, porøsitet, densiteten av hydrokarboner inne i formasjonsporerommet, egenskaper ved sandskifere og andre parametere av interesse.

De fleste av disse målingene kan utføres enten etter at et borehull er blitt boret eller samtidig med boringen av borehullet, dvs. logging-under-boring (LWD) eller måling-under-boring (MWD). Uansett hvordan disse målingene blir utført, er de vanligvis følsomme for omgivelsesmessige effekter slik som loggesondens posisjon i borehullet og de fysiske egenskapene til borefluidet. Ved nøytronmålinger av porøsitet påvirker f .eks. størrelsen av borehullet, sondens avstand fra borehullsveggen, hydrogenindeksen og saltholdigheten til borefluidet og saltholdigheten til formasjonsfluidene for å nevne bare noen få, alle nøyaktigheten av målingene. I gamma/gamma-densitetsmålinger som har forholdsvis grunne under-søkelsesdybder, men som er sterkt fokuserte, har likeledes veggavstanden og boreslammet betydelig virkning på nøyaktigheten av densitetsmålingene. Nøyaktig formasjonsevaluering er derfor avhengig av å minimalisere disse omgivelsesmessige virkningene og/eller korrigere for disse.

Disse omgivelsesmessige virkningene og korreksjoner av disse kan best illustreres i gamma/gamma-densitetslogging. J. S. Wahl, J. Tittman og C. W. Johnstone introduserte en fremgangsmåte for densitetsmåling ved å benytte en isotrop gammastrålekilde (f.eks. <137>Cs) og to gammastråledetektorer (scintillasjonstellere), i " The Dual Spacing Formation Density Log", Journal og Petroleum Technology, desember 1964. De grunnleggende konsepter som er beskrevet av Wahl mfl., er fremdeles i bruk i dag. Densitetsloggene som ble fremskaffet på denne måten, blir ofte referert til som dobbeltavstands-densitetslogger eller gamma/gamma-densitetslogger. Dobbeltavstands-formasjonsdensitetsloggen blir tilveiebrakt ved å bruke en sonde som har en gammastrålingskilde (f.eks. <137>Cs) og to detektorer (scintillasjonstellere), én ved en kortere avstand og den annen ved en lenger avstand fra gammastrålingskilden. Apparatet er utformet som et loggeverktøy (sonde) for å "logge" formasjonsdensiteten som en funksjon av dybde langs et borehull. Kilden og de to detektorene er vanligvis montert i en led-det puteanordning med en støttearm. Støttearmen påfører kraft på den leddede puten for å maksimalisere putens kontakt med veggen i borehullet. Spesielle be-skyttelsesskjermer er installert slik at detektorene ikke detekterer gammastråling dirkete fra kilden. I stedet måler detektorene stråling som er blitt spredt av formasjonen inn i detektorene. Spredningsreaksjonen er primært Compton-spredning, og antallet Compton-spredningskollisjoner inne i formasjonen er relatert til elektrondensiteten til materialer inne i formasjonen. Ved hjelp av kalibrering kan et mål på elektrondensiteten til formasjonen relateres til formasjonens virkelige massedensitet.

Som fastslått tidligere blir gamma/gamma-densitetsmålingene som kan ma-tes ut som massedensitet, kompensert massedensitet, korreksjonsfaktor (Ap), eller fotoelektrisk absorpsjonstverrsnitt (Pe), ugunstig påvirket av sondens veggavstand og det slam som finnes mellom sonden og borehullsveggen. Ved å benytte to detektorer, en detektor med kort avstand (SS) og en detektor med lang avstand (LS), var Wahl mfl. i stand til å korrigere for disse effektene i rådensitetsmålingene. Denne korreksjonen er basert på det fenomen at jo kortere avstanden er, jo grun-nere er undersøkelsesdybden, og jo større blir virkningen av slamkaken. En detektor i kort avstand som er meget følsom for slamkaken, kan således brukes til å korrigere en detektor som befinner seg i en lang avstand, som er mindre følsom for slamkaken. Målingene fra detektorene i kort avstand og lang avstand blir ofte analysert med fiskebensplottinger, som er plottinger av tellehastigheter ved lang avstand som funksjon av kort avstand.

Fiskebens-plottingen har navnet sitt fra utseendet av en ryggrad som er det geometriske sted for punkter uten noen slamkake, og ribben som viser virkningen av slamkake ved visse fastsatte formasjonsdensiteter. Tre hovedfaktorer innvirker i prinsippet på tellehastighetene: formasjonsdensiteter, slamkakedensiteter og slamkaketykkelser. Fiskebensplottingen (spine-and-ribs plot) illustrerer grafisk at for en gitt formasjonsdensitet er det bare ett ribben for alle vanlige slamkakedensiteter og -tykkelser. Selv om det er tre ukjente, er det således mulig å foreta en korreksjon ved å bruke to målinger.

Selv om fiskebens-plottingen kan gi tilnærmede korreksjoner for slamkake-virkningene, blir korreksjoner problematiske i et LWD/MWD-miljø i tilfeller hvor den roterende sonde er underkalibrert (under-gauge) eller nominelt riktig kalibrert (in-gauge), men passerer gjennom en uthuling eller utvasking. I disse tilfellene av-henger veggavstanden og dermed mengden med borefluid mellom detektorene i sonden og formasjonen av sondens orientering i borehullet, og denne varierer når sonden roterer. Historisk er målinger blitt midlet over denne asimutale retning, og korreksjoner for sonde/borehulls-omgivelsen er blitt påført eksplisitt og uniformt. Dette er fremdeles tilfelle ved tradisjonell nøytronporøsitetsbehandling. Denne pro-sedyren kombinerer målinger tatt i forskjellige fysiske utforminger (langs den asimutale retning) med bare en grov korreksjon for omgivelsene; dermed kan det gi unøyaktige resultater.

Med fremkomsten av muligheten for å ta asimutale målinger (dvs. målinger i asimutale sektorer ved et dybdenivå) under boring, har situasjonen forbedret seg, men er ennå ikke ideell.

Gamma/gamma-densitetsmålinger kan nå innhentes i asimutale sektorer. Disse asimutale densitetssondene (f.eks. asimutale densitetsnøytronsonder pro-dusert av Schlumberger under varemerket (ADN™) kan fremskaffe målinger som er borehullskompensert for forbedret nøyaktighet, veggavstand og fotoelektriske faktormålinger under boring. Veggavstands- og slamvekt-korreksjoner blir utført implisitt på målinger fra disse asimutale densitetssondene, sektor-for-sektor, med en fiskebensløsning. Denne teknikken forbedrer nøyaktigheten. De fleste slike sonder tilveiebringer imidlertid riktige korreksjoner bare ut til en veggavstand på omkring 12,5 mm. For en glatt sonde på ca. 210 mm i et borehull på ca. 310 mm inntreffer en veggavstand på omkring 100 mm rutinemessig. Den målte densitet er følgelig unøyaktig i mange sektorer.

De asimutale sonder frembringer grupper med formasjonsdensitetsmålinger ved hver dybde eller hvert tidsnivå, hvorav noen er mer nøyaktige enn andre. Ofte er det imidlertid ønskelig at en enkelt densitet som karakteriserer formasjonen, er tilgjengelig ved et gitt dybde- eller tids-nivå. For å tilfredsstille dette behovet er én løsning å anta at sondens mest nøyaktige målinger blir oppnådd når detektorene er orientert mot bunnen av borehullet. I et retningsborehull har bunnsektoren under ideelle forhold en minimal avstand mellom detektorene og borehullsveggen. Under denne antakelse blir målinger fra sektorene i bunnkvadranten kombinert for å tilveiebringe en enkelt formasjonsdensitet. Denne teknikken kan benyttes i asimutale sonder (slik som ADN™-sondene) og gir en betydelig forbedring i forhold til midlingsteknikken.

Rotasjon under boring og endringer i borehullsbanen kan imidlertid for-årsake at den mest nøyaktige orientering forskyves fra bunnen av hullet. Den samme situasjon kan inntreffe omkring skarpe retningsforandringer eller hvis borehullet blir rugøst eller får et elliptisk tverrsnitt. Formasjonsmålinger i glatte eller un-dermålte situasjoner vil klart bli forbedret hvis orienteringen av den roterende sonde som frembringer den mest nøyaktige måling, er kjent, og dataene fra de sektorer som omgir denne orienteringen blir brukt til å utlede sluttresultatet.

De fleste anstrengelser er blitt rettet mot å fremskaffe forbedret formasjonsevaluering, spesielt densitet, basert på å velge de sektorer som har de mest nøy-aktige målinger. Ingen av disse anstrengelsene tar imidlertid fullstendig hensyn til problemet.

US-patent 5,091,644 utstedt til Minette, beskriver en fremgangsmåte for å minimalisere feil i formasjonsdata i en MWD-loggesonde ved å sammenlikne den relative feilen i de målte spektre fra forskjellige asimutale sektorer og kombinere disse spektrene på en måte som minimaliserer feilen. Den relative feil kan være en kombinasjon av ribbensfeil og statistisk feil. Sektorene kan være definert ved hjelp av et akselerometer og/eller et magnetometer med hensyn til tid, eller ved hjelp av en kaliper med hensyn til veggavstand. Fire vanskeligheter finnes med denne løsningen. I situasjoner med stor veggavstand eller store utvaskinger har for det første den målte densitet en liten relativ feil, men er karakteristisk for borefluidet, ikke formasjonen. Den relative feil er således ikke den samme som måle-kvaliteten. For det annet innebærer den betraktede relative feil hovedsakelig veggavstand og statistisk usikkerhet, men ser bort fra de like viktige slamvekt-effekter. Fallende sedimentære lag medfører for det tredje et problem med denne løsning-en fordi den relative feil kan gi misvisende formasjonsdensiteter i disse tilfellene. Veggavstandsmålingene som typisk er nødvendige med denne teknikken, kan for det fjerde være upålitelige i store hull eller hull med tunge slam.

US-patent nr. 5,397,893 utstedt til Minette, beskriver en fremgangsmåte for å minimalisere feil i formasjonsdata i en MWD-loggesonde basert på inndeling av signalene som er mottatt av sonden, basert på målte veggavstandsverdier. Denne løsningen har lignende vanskeligheter.

US-patent nr. 6,307,199 B1 utstedt til Edwards mfl., beskriver fremgangsmåter for å kompensere for geometriske effekter i dentitetsmålinger tatt ved log-ing-under-boring. Disse fremgangsmåtene er innrettet for å bestemme en én-dimensjonal densitet korrigert for veggavstand og fallende sedimentære lag som gjennomtrenges av et borehull, ved en analyse av et todimensjonalt bilde fra dybde og asimutale målinger av densitet. Denne teknikken beror på målinger fra flere dybdenivåer og blir derfor best benyttet i registrert modus, ikke i sanntid.

US-patent nr. 5,473,158 utstedt til Holenka mfl., beskriver en fremgangsmåte for korreksjon som kan benyttes ved logging-under-boring og i apparater for måling av formasjonskarakteristikker som en funksjon av vinkelmessig posisjon i et borehull.

US-patent nr. 6,215,120 omhandler en fremgangsmåte for brønnlogging, hvor formasjonsegenskaper og sondebane bestemmes fra gammamålinger i et antall asimutale sektorer.

Oppsummering av oppfinnelsen

Ett aspekt ved oppfinnelsen angår fremgangsmåter for å identifisere sonde-baner. Fremgangsmåter for sondebane-identifsering i henhold til utførelsesformer av oppfinnelsen innbefatter å fremskaffe målinger av formasjonsegenskaper i asimutale sektorer for hver av et antall dybdenivåer; å beregne kvalitetsfaktorer fra

målingene; å identifisere et maksimum av kvalitetsfaktorene blant de asimutale sektorer ved hvert dybdenivå; og å tilordne den største av kvalitetsfaktorene ved

hvert dybdenivå langs et borehull for å danne sondebanen. Beregningen av kvalitetsfaktorene kan innbefatte parameterisering av målingene i henhold til minst én faktor valgt fra en ryggradsfaktor, en ribbensfaktor og en volumetrisk, fotoelektrisk faktor.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen angår fremgangsmåter for å bestemme formasjonsegenskaper ved hjelp av sondebane-identifisering. Fremgangsmåter i henhold til utførelsesformer av oppfinnelsen innbefatter å identifisere en sondebane for målinger tatt i asimutale sektorer ved hvert dybdenivå langs et borehull; og å beregne korrigerte målinger ved hvert dybdenivå ved å ta gjennomsnittet av målingene i et valgt antall asimutale sektorer i nærheten av sondebanen.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen angår fremgangsmåter for brønnlogging. Fremgangsmåter i henhold til utførelsesf ormer av oppfinnelsen innbefatter å be-vege en brønnloggingssonde langs et borehull og rotere sonden; å ta målinger i asimutale sektorer ved hvert dybdenivå; å bestemme en sondebane fra målingene i de asimutale sektorer; og å beregne korrigerte målinger ved hvert dybdenivå ved å ta gjennomsnittet av målingene i et valgt antall asimutale sektorer i nærheten av sondebanen.

Andre aspekter ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse, tegningene og patentkravene.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er en plotting av en funksjon som har et platå innenfor en valgt område av den variable. Fig. 2A - 2C illustrerer eksempler på plottinger av kvalitetsfaktorer som funksjoner av henholdsvis ryggrads-ryggrads- og U-faktorene. Fig. 3A og 3B er diagrammer som illustrerer et eksempel på densitets-bestemmelser i henhold til én utførelsesf orm av oppfinnelsen sammenliknet med den fra bunnkvadrant-bestemmelsen.

Detaljert beskrivelse

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelle teknikker som identifiserer de asimutale sektorer hvor kvaliteten av formasjonsmålinger er høyest. Denne infor-masjonen blir brukt til å konstruere en "sondebane" som en funksjon av dybde eller tid, stort sett svarende til senteret for høykvalitetsområdet. Målinger i nærheten av sondebanen blir så kombinert for å gi en mer nøyaktig og presis forma-sjonsmåling. Mange av de geometriske problemer som er nevnt ovenfor, blir redusert, og formasjonsevalueringen blir forbedret med denne sondebane-baserte teknikk.

En måling fremskaffet med en LWD- eller MWD-sonde kan være basert på én eller flere detektorer. Data som denne målingen er utledet fra, blir registrert som en funksjon av tid og som en funksjon av den asimutale orientering av detektoren i borehullet i forhold til en viss referansevektor. Disse tidsbaserte data kan så omdannes til dybdebaserte data ved et visst punkt etter at de er registrert."Tids-nivå" og "dybdenivå" vil således bli brukt om hverandre i det følgende, uansett om den opprinnelige måling er registrert i tidsdomene eller dybdedomene. Disse dataene blir analysert i henhold til følgende prosedyre.

Først blir det beregnet en kvalitetsfaktor. Data ved hvert tids- eller dybdenivå og ved hver asimutal sektor blir brukt til å beregne en kvalitetsfaktor som kvantifiserer nivået av nøyaktighet for målingen ved dette punktet. Det vil si at større kvalitetsfaktorer svarer til mer nøyaktige målinger. Selv om utførelses-formene av oppfinnelsen vil bli diskutert ved å benytte kvalitetsfaktorer som representerer de mest nøyaktige målinger, vil fagkyndige på området forstå at et annet kriterium som uttrykker unøyaktighetsgrad i målingene kan benyttes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Deretter blir det identifisert en sondebane i henhold til de beregnede kvalitetsfaktorer. Ved hvert dybde- eller tids-nivå blir den beregnede kvalitetsfaktor brukt til å identifisere en sondebane, som vanligvis, men ikke alltid, er sentroiden for det asimutale område med høye kalitetsfaktorer. Et unntak fra dette tilfelle kan være det dybde- eller tids-nivå hvor kvalitetsfaktorene har to eller flere maksima som en funksjon av asimut. I disse tilfellene kan sondebanen identifiseres med sentroiden til ett av disse maksima. Ett kriteriuim for å velge ett maksimum fremfor et annet, er den høyeste totale nøyaktighet for målingen. Andre muligheter er å ta det første maksimum i rotasjonsretningen til sonden i forhold til bunnen av hullet eller å påføre en slags kontinuitet eller redusert krumningsbegrensningen på sondebanen. Legg merke til at et middel til å skjelne ekte maksima fra falske maksima som er indusert av statistiske feil i målingene som har forplantet seg inn i kvalitetsfaktoren, fortrinnsvis også bør fremskaffes.

Til slutt blir det utledet en måling basert på sondebane. Målingene fra de asimutale sektorer i nærheten av sondebanen blir kombinert, i noen utførelses-former ved hjelp av et veid gjennomsnitt, for å tilveiebringe den endelige måling.

Utførelsesf ormer av foreliggende oppfinnelse benytter data fra de asimutale sektorer ved å ta de mest nøyaktige målinger til å definere den endelige måling uansett hvor disse sektorene inntreffer i borehullet (på toppen, til venstre, til høyre, på bunnen, osv.), noe som gir forbedret nøyaktighet. Alle omgivelsesmessige effekter som påvirker målingen, kan være inkludert i kvalitetsfaktoren. Det vil bli innlysende fra den følgende beskrivelse at ikke alle omgivelsesmessige effekter eksplisitt må gjenkjennes og inkluderes. Løsningen med kvalitetsfaktor i henhold til utførelsesf ormer av foreliggende oppfinnelse kan implisitt inkludere selv de omgivelsesmessige effekter som ikke er gjenkjent/forstått. Den sondebane-baserte måling som er beskrevet i foreliggende oppfinnelse, kan være tilgjengelig nede i hullet i sanntid fordi de data som blir behandlet, er av en lokal beskaffenhet. Kvalitetsfaktoren og sondebanen kan også benyttes om en kvalitetskontroll for den sondebane-baserte måling.

Utførelsesf ormer av foreliggende oppfinnelse kan forstås bedre i forbindelse med de følgende eksempler som benytter gamma/gamma-densitetsmålinger. Densitetsmålinger kan fremskaffes ved å bruke en sonde slik som ADN™-instru-mentene som lages av Schlumberger. Selv om diskusjonen benytter gamma/gamma-densitetsmålinger som eksempler, vil fagkyndige på området forstå at utførelsesf ormer av oppfinnelsen like godt kan anvendes i forbindelse med andre typer måledata, f.eks. nøytron-porøsitetsmålinger.

Som de fleste andre gamma/gamma-densitetsmålinger har ADN™-sondene to sylindriske Nal-krystaller som er koaksiale med hverandre og med en 137Cs-kilde for gammastråler. Et Nal-krystall er plassert nærmest kilden (kortavstands-eller SS-detektoren) enn det annet (langavstands- eller LS-detektoren). Både Nal-krystallene og kilden er skjermet og kollimert slik at detektorene ikke vil måle gammastrålene direkte fra kilden. I stedet måler detektorene bare gammastråler som har kommet fra kilden, gått inn i formasjonen, vekselvirket med formasjonen og spredt tilbake inn i krystallene. En del av denne strålingen blir detektert. Den detekterte stråling blir benyttet, ved hjelp av en fiskebensalgoritme (spine-and-ribs-algoritm) til å beregne den tilsynelatende elektronisk SS-densitet, en elektronisk LS-densitet, en fullstendig kompensert formasjonsdensitet og en volumetrisk fotoelektrisk faktor ved hvert dybde- eller tids-nivå og for hver asimutal sektor. Disse størrelsene er de elementer på hvilke utførelsesf ormer av foreliggende oppfinnelse opererer.

Kvalitetsfaktoren er generelt en lokal funksjon; den er avhengig av de stør-reiser som er målt av loggesonden i de asimutale sektorer ved et gitt dybde/tids-nivå. For de utførelsesf ormer som tas i betraktning her, er kvalitetsfaktoren for et gitt dybde/tids-nivå og en gitt asimutal sektor definert som en funksjon av den tilsynelatende elektroniske SS-densitet, den elektroniske LS-densitet og den volumetrisk fotoelektriske faktor U som er beregnet ved vedkommende dybde/tids-n ivå og sektor. I henhold til én utførelsesf orm blir kvalitetsfaktoren utledet ved hjelp av fiskebens-løsningen hvor punkter med høy kvalitet ligger nær ryggraden. Kvalitetsfaktoren kan midles over dybde- eller tids-nivåene for å redusere statistisk støy.

I utførelsesf ormene av den foreliggende oppfinnelse kan kvalitetsfaktoren parameteriseres som et produkt av en ryggrads-, en ribbens- og en U-faktor. Ryggrads- og ribbens-faktorene kan parameteriseres i henhold til de tilsynelatende densiteter langs (p|[J og normalt til (p^) ryggraden, respektive. For dybdenivå i og asimutal sektor a = 0,1, 2,n, er disse densitetene definert som henholdsvis

Utførelsesf ormer av oppfinnelsen kan gjelde ethvert antall av de asimutale sektorer; imidlertid er antallet asimutale sektorer, n, fortrinnsvis mellom 4 og 32, og helst 16.1 ligningen (2) er pj"a<s>og pjf de elektroniske langavstands- og kortavstands-densiteter fremskaffet fra de tilsvarende LS-massedensiteter (RLSC) og SS-massedensiteter (RSSC) ved hjelp av

Legg merke til at konstantene (0,1883 og 1,0704) i ligningene (3) og (4) er bestemt empirisk, i dette tilfelle for en spesiell ADN™-sonde. Fagkyndige på området vil forstå at disse tallene vil variere og bør bestemmes for det spesielle instrument som anvendes. I tillegg til ryggrads- og ribbens-faktorene blir den tilsynelatende volumetriske fotoelektriske faktor for det samme dybdenivå og samme asimutale sektor, Uia, som er blitt lagret i den volumetrisk fotoelektriske faktor (USC), brukt til å indikere når den målte densitet er forurenset av slammet.

I henhold til én utførelsesf orm av oppfinnelsen kan kvalitetsfaktoren Q\ a ved dybdenivå i og ved asimutal sektor a defineres som et produkt av ryggrads-, ribbens- og U-faktorene:

hvor funksjonen F har en generell formulering F(x; a, Aa, b, Ab), hvor x representerer en ryggrads-, ribbens- eller U-variabel pja, p£ eller Uja, hvor a representerer den nedre grense, b representerer den øvre grense og Aa og Ab representerer henholdsvis endringsvinduet ved de nedre og øvre grenser. Denne generelle formulering representerer en funksjon som har et platå og som avtar ved de nedre og øvre grenser med et endringsvindu henholdsvis lik Aa og Ab, som illustrert på fig. 1. Denne generelle formulering er rettferdiggjort i situasjoner hvor en parameter blir ventet å ha en verdi i et visst område, og hvor verdier utenfor dette ventede område blir betraktet å være feilaktig.

Densitetsmålingene parallelle med ryggraden, p|a, som definert i ligning (1)

skal representere formasjonsdensitetene, dvs. F(p|'a; as, Aas, bs, Abs) tilordner målinger av høy kvalitet med densitetene i området av formasjonsdensiteter. Denne funksjonen utelukker lave densiteter som er mer karakteristiske for borefluidet, og høye densiteter som det er usannsynlig vil svare til egenskaper ved grunnformasjoner. Fig. 2A viser en plotting av ryggrads-faktoren som en funksjon av elektrondensitetsindeksen (g/cm<3>) langs ryggraden. Denne funksjonen er plottet med følgende parametere: as=1,7 g/cm<3>, Aas=0,05 g/cm<3>, bs=3,2 g/cm<3> og Abs=0,05 g/cm<3>. Fagkyndige på området vil forstå at disse parameterne som er avhengige av den sonde som benyttes og av egenskapene til den formasjon som evalueres, må bestemmes empirisk.

p£ -parameteren (i ribbens-faktoren) som definert i ligning (2), er ventet å

ha en verdi i et bestemt område som er sondeavhengig. Ribbens-faktoren for-

binder målinger av høy kvalitet med små differanser mellom elektroniske langavstands- og kortavstands-densiteter. I fiskebensalgoritmen er denne størrelsen relatert til korreksjonen av LS-densiteten hvorfra den endelige kompenserte densitet er beregnet. Med andre ord er p£ relatert til den korreksjon som er påført mas-sedensiteten ved den lange avstand for å gi den kompenserte massedensitet. En liten p£ I svarer derfor til situasjoner som generelt har lav veggavstand og korri-gerbare slamkake-effekter. Situasjoner med generell liten veggavstand og korri-gerbare slamkake-effekter blir derfor valgt. Denne parameteren, p£ kan beskrives som en ribbens-faktor, F(p£; aR, AaR, bR, Abp) som forbinder målinger av høy kvalitet med liten | p£ |. Fig. 2 B viser en plotting av ribbens-faktoren som en funksjon av elektrondensiteten (g/cm<3>) normalt til ryggraden. Referansebetingelsen for en spesiell ADN™-sonde kjent som VISION 825 ADN™ har en veggavstand på ca. 6 mm. Ved å bruke denne sonden som et eksempel, kan ribbens-faktoren være svakt forspent mot positiv p£. Fig. 2B illustrerer en plotting av funksjonen til ribbens-faktoren for denne sonden ved å benytte følgende parametere: aR = -0,03 g/cm<3>, AaR = 0,03 g/cm<3>, bR = 0,20 g/cm<3> og AbR= 0,03 g/cm<3>. Fagkyndige på området vil forstå at disse parameterne (aR, AaR, bR og AbR), som er funksjoner av den anvendte sonde, må bestemmes empirisk for de spesiell sonder som anvendes.

Likeledes indikerer U-faktoren høy kvalitet bare når den målte volumetrisk fotoelektriske faktor faller innenfor verdier som er ventet for grunnformasjoner. Høyere eller lavere verdier antyder at målingen er forurenset av slameffekter, og derfor er av lavere kvalitet. U-faktoren kan således generelt defineres som funksjon F(Uja; au, Aau, bu, Abu). Fig. 2C illustrerer en representativ plotting av denne funksjonen som er egnet for VISION 825 ADN™-sonden. Parametere som er vist på fig. 2C, er som følger: au=0,8, Aau=0,2, bu=20 og Abu=1. Fagkyndige på området vil forstå at disse parameterne er sondeavhengige og derfor må bestemmes for de spesielle sonder som anvendes.

Kvalitetsfaktor-funksjonen slik den er definert i ligning (5) tar i betraktning ryggrads-, ribbens- og U-faktorene fra densitetsmålingene. For å redusere statistisk støy kan kvalitetsfaktoren for hver asimutal sektor midles over et valgt antall

(fortrinnsvis mellom 2 og 5; helst 3) med dybdeintervaller ved tilsvarende asimutale orienteringer:

Midling kan likeledes også utføres på målingene av formasjonsegenskaper iste-denfor kvalitetsfaktorene, for å redusere den statistiske støy. Alternativt kan midlingen også utføres blant et valgt antall asimutale sektorer ved samme dybdenivå.

Når kvalitetsfaktorer i asimutale sektorer er beregnet, blir en sondebane identifisert i henhold til de beregnede kvalitetsfaktorer. Ved hvert dybde- eller tids-nivå er sondebanen vanligvis, men ikke alltid, sentroiden for området med høy kvalitetsfaktor. Ett unntak fra dette tilfelle kan være det dybde- eller tids-nivå hvor kvalitetsfaktoren har to eller flere maksima som en funksjon av asimut. I disse tilfellene kan sondebanen identifiseres med sentroiden til ett av disse maksima.

Ett kriterium for å velge ett maksimum i forhold til et annet, er høyest total nøy-aktighet av målingen. Andre muligheter er å ta det første maksimum i sondens rotasjonsretning i forhold til bunnen av borehullet, eller å påføre en slags kontinuitet eller redusert krumningsbegrensning på sondebanen. Legg merke til at et middel for å skjelne ekte maksima fra falske maksima indusert av statistiske feil over målingene som har forplantet seg inn i kvalitetsfaktoren, også kan tilveie-bringes.

Én fremgangsmåte for å finne sondebanen følger av den intuitive idé at sondebanen ved et gitt dybde- eller tids-nivå er sentroiden for området med høy kvalitetsfaktor ved vedkommende nivå. For å gjøre denne ideen kvantitativ og for å redusere visningen av statistisk støy, kan en kontinuerlig funksjon av asimut-vinkelen konstrueres fra den diskrete kvalitetsfaktor. I denne løsningen blir posi-sjonen til sondebanen ved hvert dybde- eller tids-intervall behandlet som en kontinuerlig, ikke en diskret, variabel som en funksjon av asimutale sektorer. Selv om denne funksjonen ikke reproduserer den diskrete kvalitetsfaktor nøyaktig, er dens maksimum et rimelig estimat av "senteret" til området med høy kvalitet. Den konti-nuerlige funksjon kan fremskaffes fra en Fourier-utvidelse av lav orden, eller enhver annen egnet funksjon, slik at virkningene av statistisk støy (dvs. høyfrekvente komponenter i Fourier-transformasjonen) blir redusert. I tillegg kan det genereres

kvalitetskontrollparametere som vedrører denne funksjonen. Kvalitetskontrollpara-meterne kan brukes til å identifisere og behandle spesielle tilfeller, slik som ellip-tiske borehull eller tvetydige situasjoner. Med et elliptisk borehull kan f.eks. loggesonden være i kontakt med borehullet ved to punkter ved hvert dybde- eller tids-intervall; dermed kan det være to maksima for kvalitetsfaktorene. I dette tilfelle kan en kvalitetskontroll-parameter brukes for å bidra til å bestemme om tilpasning av et eneste maksimum eller to maksima er mest rimelig. Enhver kvalitetskontroll-løsning som er kjent på området, f.eks. minste kvadratfeil eller middelkvadratfeil-metoden, kan benyttes.

Andre fremgangsmåter for å identifisere sondebanen innbefatter ganske enkelt å finne den sektor hvor kvalitetsfaktoren er maksimal ved et gitt dybde- eller tids-nivå, eller å ta den første sektor i sondens rotasjonsretning i forhold til sonde-bunnen hvis kvalitetsfaktor overskrider en viss minimumsverdi. Ytterligere regler kan lett utledes av fagkyndige på området som har hatt fordelen ved å lese den foreliggende beskrivelse. Disse forskjellige metodene til å identifisere sondebanen blant de asimutale sektorer - f.eks. ved å finne sentroiden til en kontinuerlig funksjon av kvalitetsfaktorene, finne den maksimale av kvalitetsfaktorene, og lignende, - vil generelt bli referert til som å identifisere sentroiden til kvalitetsfaktorene. "Identifisering av sentroiden" skal med andre ord tolkes til å innbefatte identifisering av sentroiden, identifisering av maksimum og enhver variant av dette. Likeledes skal "sentroiden" til kvalitetsfaktorene tolkes til å innbefatte "maksimumet" av kvalitetsfaktorene eller "sentroiden" til en kvalitetsfaktor-funksjon.

Prosessen med å bruke de asimutale sektorer til å finne en sentroide eller et maksimum av kvalitetsfaktorene ved et dybdenivå, kan benytte alle sektorene med målinger eller bare et utvalgt antall sektorer med representative målinger. Likeledes kan identifisering av sondebanen involvere alle dybdenivåer eller bare utvalgte (representative) dybdenivåer (f.eks. annet hvert nivå eller hvert tredje nivå). De ovenfor beskrevne prosesser kan med andre ord utføres med et antall asimutale sektorer i stedet for hver asimutal sektor, og et antall dybdenivåer i stedet for hvert dybdenivå.

Når sondebanen ved hvert dybde- eller tids-nivå er beregnet, blir banevinkelen konvertert til en banesektor. Selv om den enkleste løsning er å bruke sekto-ren som definert i den opprinnelige loggeoperasjon, er det et alternativ å beregne banesektoren i henhold til følgende ligning:

hvor aP<a>,<h> er banesektoren ved nivå i, ØP<a>,<h> er banevinkelen ved nivå i som identifisert fra kvalitetsfaktorene, og n er antallet asimutale sektorer pr. dybde- eller tids-nivå. I henhold til denne ligningen, er ocP<a>,<h> en kontinuerlig variabel med 0 < aPat<h>< n. Når banesektoren ved hvert nivå er beregnet, er den totale sondebane i borehullet beskrevet ved å sammenføye disse banesektorene langs bore-hullets akse. Den totale sondebane kan være en bane beskrevet ved ganske enkelt å sammenføye disse diskrete banesektorene. Alternativt kan den resulterende sammenføyde sektorbane glattes ytterligere ved hjelp av en hvilken som helst funksjon som er kjent på området.

I henhold til denne utførelsesf ormen blir til slutt en sondebane-basert måling utledet fra n-sektor (i dette eksempelet, 16-sektor) asimutale målinger. Ved hvert dybde- eller tids-nivå blir densiteten beregnet fra de fullstendig kompenserte formasjonsdensitet-data ved å ta gjennomsnittet av disse data over et asimutalt intervall av en forhåndsvalgt bredde (f.eks. en bredde av et valgt antall asimutale sektorer, fortrinnsvis fra to til fem sektorer, og helst tre sektorer) sentrert på sondebanen. Som nevnt tidligere kan sondebanen oc<Pa>,h ved et gitt dybde/tid-nivå være en heltallig asimutal sektor eller en brøktalls asimutal sektor som definert i ligning (7). Hvis sondebanen er en heltallig sektor, så kan midlingen utføres ved å midle de i-1., i. og i+1. sektorer, hvis midlingen skal utføres med tre sektorer. Med en ikke heltallig sektor-sondebane ville midlingen dekke 1,5 sektorers bredde på hver side av sondebanen. Dette gjennomsnittet kan være et direkte gjennomsnitt eller et veid gjennomsnitt. Spesielt kan selve kvalitetsfaktoren brukes som veiefaktor. I tillegg kan gjennomsnittet av kvalitetsfaktoren over sektorene som er brukt i densi-tetsberegningen, brukes som en total kvalitetsindikator for den sondebane-baserte densitet.

Fig. 3 illustrerer et hypotetisk eksempel som viser at utførelsesf ormen av foreliggende oppfinnelse frembringer en mer nøyaktig bestemmelse av formasjonsdensiteter enn hva som oppnås ved den tidligere kjente bunnkvadrant-metoden. I dette eksempelet blir formasjonen antatt å ha en jevn densitet på 2,2 g/cm<3>, og densitetsmålingene ble logget i 16 asimutale sektorer pr. dybdenivå. På fig. 3A blir kvalitetsfaktoren ved hver sektor og hvert dybdenivå først beregnet; disse kvalitetsfaktorene blir så vist som en stakket plotting over det viste dybdeområde (dybdeområde 0-25 fot). Fra dette eksempelet er det opplagt at sentroiden til kvalitetsfaktor-funksjonene forskyves til de nedre sektortall i midten av dette-dybdeområde. En sondebane som vist i den prikkede bane, er konstruert fra entro-iden til maksimumet av kvalitetsfaktorene ved hvert dybdenivå.

Denne beregnede sondebanen blir så brukt til å bestemme densiteten ved hvert nivå ved å finne middelverdien av densitetsmålingene i de asimutale sektorer i nærheten av den beregnede sondebane. Som vist på fig. 3B, stemmer de beregnede densiteter (kurve B1) nøye med de hypotetiske 2,2 g/cm<3>, mens de tilsvarende densitetsmålinger som er bestemt ved hjelp av bunnkvadrant-metoden (kurve B2) er betydelig lavere enn de korrekte verdier i det midtre område av dybden hvor sondebanen avviker fra bunnkvadranten.

Selv om oppfinnelsen er blitt demonstrert ved å bruke et begrenset antall eksempler med gamma/gamma-densitetsmålinger, vil fagkyndige på området som har hatt fordelen av å lese den foreliggende beskrivelse, forstå at andre metoder kan finnes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme slik den er beskrevet her. Oppfinnelsen kan f.eks. like godt anvendes i forbindelse med andre målinger, slik som nøytronporøsitetsmålinger eller andre asimutale målinger (nukleære eller andre) i forbindelse med formasjonsevaluering. Utførelsesf ormer av oppfinnelsen kan i tillegg anvendes på målinger innhentet i et antall asimutale sektorer. Det spiller ingen rolle om disse målingene er innsamlet ved å rotere sonden i en asimutal retning eller med en sonde som har mange detektorer slik at rotasjon av sonden er unød-vendig. Oppfinnelsen kan videre anvendes på målinger innsamlet i en rekke asimutale sektorer uansett om disse målingene ble innsamlet ved et enkelt dybdenivå eller et antall dybdenivåer. Rekkevidden av oppfinnelsen skal følgelig bare begren-ses av de vedføyde patentkrav.

For formålene med denne beskrivelsen vil det klart forstås at ordet "omfattende" betyr "innbefattende, men ikke begrenset til", og at ordet "omfatter" har en tilsvarende betydning.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for å identifisere en sondebane ved formasjonsevaluering, karakterisert ved: å beregne en kvalitetsfaktor fra målinger av minst én formasjonsegenskap innsamlet i hver av et antall asimutale sektorer; å identifisere en sentroide for kvalitetsfaktorene; og å tilordne sentroiden til kvalitetsfaktorene med sondebanen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor målingene av den minst ene formasjonsegenskap omfatter gamma/gamma-densitetsmålinger.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor gamma/gamma-densitetsmålingene omfatter minst én valgt fra massedensitet, kompensert massedensitet, korreksjonsfaktor og fotoelektrisk absorpsjonstverrsnitt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor beregningen av kvalitetsfaktoren omfatter å parameterisere målingene i henhold til minst én faktor valgt fra en ryggradsfaktor, en ribbensfaktor og en volumetrisk fotoelektrisk faktor.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor identifiseringen av sentroiden blir utført med en Fourier-ekspansjonsfunksjon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor målingene av den minst ene formasjonsegenskap blir innhentet ved å rotere en sonde i en asimutal retning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å mate ut korrigerte målinger av den minst ene formasjonsegenskap ved å finne gjennomsnittet av de innsamlede målinger av den minst ene formasjonsegenskap blant et valgt antall asimutale sektorer i nærheten av sondebanen.

8. System for å identifisere en sondebane ved formasjonsevaluering omfattende en brønnloggingssonde som har minst én detektor for å samle inn målinger av minst én formasjonsegenskap i et antall asimutale sektorer, karakterisert ved: en prosessor innrettet for å beregne en kvalitetsfaktor fra målingene av den minst ene formasjonsegenskap i hver av antallet med asimutale sektorer, idet prosessoren også er innrettet for å bestemme en sentroide for kvalitetsfaktorene, og prosessorer også er innrettet for å identifisere en sondebane fra sentroiden til kvalitetsfaktorene.

9. System ifølge krav 8, hvor prosessoren videre er innrettet til å beregne korrigerte målinger ved å finne gjennomsnittet av de innsamlede målinger i et valgt antall av de asimutale sektorer i nærheten av sondebanen.

10. System ifølge krav 8, hvor målingene av den minst ene formasjonsegenskap omfatter gamma/gamma-densitetsmålinger.

11. System ifølge krav 9, hvor gamma/gamma-densitetsmålingene omfatter minst én valgt fra massedensitet, kompensert massedensitet, korreksjonsfaktor og fotoelektrisk absorpsjonstverrsnitt.

12. System ifølge krav 9, hvor beregningen av kvalitetsfaktoren omfatter å parameterisere målingene i henhold til minst én faktor valgt fra en ryggradsfaktor, en ribbensfaktor og en volumetrisk fotoelektrisk faktor.

13. System ifølge krav 8, hvor identifiseringen av sentroiden blir utført med en Fourier-ekspansjonsfunksjon.

14. System ifølge krav 8, hvor målingene av den minst ene formasjonsegenskap blir innhentet ved å rotere en sonde i en asimutal retning.

15. System ifølge krav 8, videre omfattende å mate ut korrigerte målinger av den minst ene formasjonsegenskap ved å finne gjennomsnittet av de innsamlede målinger av den minst ene formasjonsegenskap blant et valgt antall asimutale sektorer i nærheten av sondebanen.