NO330545B1 - Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation - Google Patents

Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation Download PDF

Info

Publication number
NO330545B1
NO330545B1 NO20044952A NO20044952A NO330545B1 NO 330545 B1 NO330545 B1 NO 330545B1 NO 20044952 A NO20044952 A NO 20044952A NO 20044952 A NO20044952 A NO 20044952A NO 330545 B1 NO330545 B1 NO 330545B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
formation
acoustic
frequency
acoustic signal
characteristic
Prior art date
Application number
NO20044952A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20044952D0 (en
NO20044952L (en
Inventor
Iii James V Leggett
Vladimir Dubinsky
Original Assignee
Baker Hughes Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Priority to NO20044952A priority Critical patent/NO330545B1/en
Publication of NO20044952D0 publication Critical patent/NO20044952D0/en
Publication of NO20044952L publication Critical patent/NO20044952L/en
Publication of NO330545B1 publication Critical patent/NO330545B1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og en anordning for bruk i et akustisk loggeverktøy som transporteres i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen. Fremgangsmåten omfatter å bruke en første akustisk kilde til å generere et akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens. En annen akustisk kilde atskilt fra den første akustiske kilden blir brukt til å generere et akustisk signal i grunnformasjonen ved en annen frekvens som er forskjellig fra den første frekvensen. En akustisk mottaker blir brukt til å motta et tredje akustisk signal som indikerer nevnte karakteristikk. Det tredje akustiske signalet har en frekvens hovedsakelig lik en differanse mellom den første frekvensen og den andre frekvensen. Det tredje akustiske signalet blir frembrakt av en ikke-lineær vekselvirkning mellom det første signalet og det andre signalet i en del av grunnformasjonen.The present invention provides a method and apparatus for use in an acoustic logging tool conveyed in a borehole in a foundation formation to determine a characteristic of the formation. The method comprises using a first acoustic source to generate an acoustic signal in the base formation at a first frequency. Another acoustic source separate from the first acoustic source is used to generate an acoustic signal in the base formation at a different frequency that is different from the first frequency. An acoustic receiver is used to receive a third acoustic signal indicating said characteristics. The third acoustic signal has a frequency substantially equal to a difference between the first frequency and the second frequency. The third acoustic signal is produced by a non-linear interaction between the first signal and the second signal in part of the basic formation.

Description

TEKNISK OMRÅDE TECHNICAL AREA

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot det område som angår geofysiske undersøkelser og mer spesielt en fremgangsmåte for bruk av en seismisk kilde til å generere og samle inn retningsbestemte signaler i et brønnhull under boring, samt et akustisk system transportert i et borehull for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen The present invention is directed to the area of geophysical investigations and more particularly to a method for using a seismic source to generate and collect directional signals in a wellbore during drilling, as well as an acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic at the formation

TEKNISK BAKGRUNN TECHNICAL BACKGROUND

Akustisk bølgeinformasjon blir brukt av oljeindustrien til å undersøke og evaluere jordens undergrunn ved leting etter og evaluering av verdifulle under-grunnsmineraler og mineralreservoarer. Akustiske bølger blir generert og registrert ved oljebrønnlogging. Dette blir kalt sonisk eller akustisk logging. Den soniske bølgemålingen som foretas i brønnhull er typisk formasjonens kompresjonsmes-sige langsomhet (den resiproke verdien av hastighet). Andre akustiske bølgetyper kan imidlertid også måles, f.eks. skjærbølger og Stoneley-bølger. Acoustic wave information is used by the oil industry to investigate and evaluate the earth's subsurface in the search for and evaluation of valuable subsurface minerals and mineral reservoirs. Acoustic waves are generated and recorded during oil well logging. This is called sonic or acoustic logging. The sonic wave measurement carried out in wellbore is typically the formation's compressional slowness (the reciprocal value of velocity). However, other acoustic wave types can also be measured, e.g. shear waves and Stoneley waves.

Tidligere kjente akustiske bølgeanvendelser er blitt brukt til å hjelpe olje- og gassprodusenter til bedre å evaluere sine reservoarer og maksimalisere hydrokar-bonutvinningen. Et bredt område med geofysiske borehulls- og kryssbrønn-anvendelser tilveiebringer data for å analysere reservoaregenskaper i nærheten av brønnhullet og foran borkronen for både undersøkelses- og feltutviklingsanven-delser. Prior art acoustic wave applications have been used to help oil and gas producers better evaluate their reservoirs and maximize hydrocarbon recovery. A wide range of downhole and crosswell geophysical applications provide data to analyze reservoir properties near the wellbore and ahead of the drill bit for both exploration and field development applications.

Soniske brønnhullsverktøy blir f.eks. brukt for innsamling av en vandrings-eller tredimensjonal seismisk profil (VSP). Seismiske tre-komponent-mottakere i brønnhull kan kjøres i kombinasjon for samtidig å samle inn VSP-trekomponent-data med høy kvalitet for detaljert strukturell og stratigrafisk reservoaravbildning og integrasjon med tilgjengelige seismiske overflate- og brønnloggingsdata. Sonic downhole tools are e.g. used for acquisition of a traveling or three-dimensional seismic profile (VSP). Downhole three-component seismic receivers can be run in combination to simultaneously collect high-quality VSP three-component data for detailed structural and stratigraphic reservoir imaging and integration with available surface seismic and well logging data.

Konvensjonelle seismiske borehullstjenester slik som hastighetsundersøkel-ser og vertikale seismiske profiler gir et middel til å kalibrere seismiske overflate-datasett så vel som brønnhullslogger, og også for avbildning av undergrunnsgeo-logiske strukturelle trekk. Innsamling av seismikk-under-boring (SWD) -data er en fremgangsmåte som benytter borkronen som en energikilde i brønnhullet for å samle inn seismiske borehullsdata i sanntid under boringen uten å bruke noen spesiell brønnhullsinstrumentering. Seismiske kryssbrønnavbildningsteknikker blir brukt til å evaluere kontinuiteten til reservoarenheter mellom brønner. Conventional seismic borehole services such as velocity surveys and vertical seismic profiles provide a means of calibrating surface seismic data sets as well as well logs, and also for imaging subsurface geological structural features. Seismic-while-drilling (SWD) data collection is a method that uses the drill bit as an energy source in the wellbore to collect downhole seismic data in real time during drilling without using any special downhole instrumentation. Seismic cross-well imaging techniques are used to evaluate the continuity of reservoir units between wells.

Tredimensjonale vertikale seismiske profilmetoder (3D-VSP) kan brukes til å forbedre kompleks reservoarevaluering med konvensjonelle tredimensjonale seismiske undersøkelsesdatasett. 3D-VSP-tjenester forsyner olje- og gassprodusenter med en fordel ved reservoarkarakterisering. 3D-VSP-data med høy oppløs-ning kan integreres med tredimensjonale seismiske overflatedata for å tilveiebringe detaljerte beskrivelser av undergrunnsformasjonsegenskaper og identifika-sjon av reservoarkomponenter, noe som ellers ikke er mulig med seismiske overflatedata alene. Three-dimensional vertical seismic profile (3D-VSP) methods can be used to improve complex reservoir evaluation with conventional three-dimensional seismic survey datasets. 3D VSP services provide oil and gas producers with an advantage in reservoir characterization. High-resolution 3D-VSP data can be integrated with three-dimensional surface seismic data to provide detailed descriptions of subsurface formation properties and identification of reservoir components, which is otherwise not possible with surface seismic data alone.

Korrelering av tidsdata og dybdedata gir detaljerte, strukturelle reservoar-modeller som kan bidra til å redusere farer og kostnader ved feltevaluering og ut-vikling. Integrering av borehullsseismikk, overflateseismikk og borehullsloggedata er et viktig trinn ved frembringelse av en nøyaktig reservoarmodell. Avanserte borehullsseismiske anisotropianalyser sørger for nøyaktige hastighetsmodeller og forbedret undergrunnsavbildning. Hydrokarbonreservoarer er begravd under en utvidet overdekning bestående av skifere og skiferlagdelte sedimenter som ofte er anisotropiske. Tredimensjonale VSP-undersøkelser er et utmerket middel til å detektere anisotropi i undergrunnsformasjoner. Correlation of time data and depth data provides detailed, structural reservoir models that can help reduce hazards and costs in field evaluation and development. Integration of borehole seismic, surface seismic and borehole log data is an important step in producing an accurate reservoir model. Advanced borehole seismic anisotropy analyzes provide accurate velocity models and improved subsurface imaging. Hydrocarbon reservoirs are buried under an extended overburden consisting of shale and shale-bedded sediments that are often anisotropic. Three-dimensional VSP surveys are an excellent means of detecting anisotropy in subsurface formations.

US-patent 6,440,075 til Averkiou beskriver et ultrasonisk diagnoseavbild-ningssystem og en fremgangsmåte for å utføre ikke-lineær ekkosignalavbildning med harmoniske og intermodulasjonsprodukt-komponenter (sum- eller differanse-frekvens). Både de harmoniske og intermodulasjonsproduktene blir frembrakt av ikke-lineære effekter i vev eller kontrastmidler og begge er fortrinnsvis atskilt fra de grunnleggende sendekomponentene til ekkosignalene ved hjelp av puls-inverter-ingsbehandling. Bruken av begge typer ikke-lineære komponenter kan forbedre signal/støy-forholdet til de ultrasoniske bildene, og de to komponenttypene kan blandes eller brukes i forskjellige områder av et bilde for å forskyve virkningene av dybdeavhengig dempning. US patent 6,440,075 to Averkiou describes an ultrasonic diagnostic imaging system and a method for performing non-linear echo signal imaging with harmonic and intermodulation product components (sum or difference frequency). Both the harmonic and intermodulation products are produced by non-linear effects in tissue or contrast agents and both are preferably separated from the basic transmitting components of the echo signals by means of pulse inversion processing. The use of both types of nonlinear components can improve the signal-to-noise ratio of the ultrasound images, and the two types of components can be mixed or used in different regions of an image to offset the effects of depth-dependent attenuation.

US-patent 3,979,724 til Silverman mfl., er rettet mot en fremgangsmåte for å bestemme posisjonen til borkronen. En Stoneley-bølge blir produsert på overflaten og forplanter seg gjennom fluidet i borestrengen og frembringer et seismisk signal når den når en diskontinuitet i fluidbanen ved borkronen. US patent 3,979,724 to Silverman et al., is directed to a method for determining the position of the drill bit. A Stoneley wave is produced at the surface and propagates through the fluid in the drill string and produces a seismic signal when it reaches a discontinuity in the fluid path at the bit.

En annen anordning som er brukt i forbindelse med en borestreng, er beskrevet i US-patent 6,478,107 til Birchak. Et komprimerbart fluid blir lagret i et antall kamre inne i vektrøret. En innløpsventil blir åpnet for å tillate trykket i et kam- mer å bygge seg opp til trykket i slammet. Innløpsventilen blir så lukket og en ut-løpsventil tillater det trykksatte slammet å strømme inn i ringrommet mellom vekt-røret og borehullet for derved å generere en trykkbølge. Dette arrangementet be-ror ikke på omdannelse av en Stoneley-bølge til et akustisk signal. Another device used in connection with a drill string is described in US Patent 6,478,107 to Birchak. A compressible fluid is stored in a number of chambers inside the cervix. An inlet valve is opened to allow the pressure in a chamber to build up to the pressure in the sludge. The inlet valve is then closed and an outlet valve allows the pressurized mud to flow into the annulus between the weight pipe and the borehole to thereby generate a pressure wave. This arrangement does not depend on the conversion of a Stoneley wave into an acoustic signal.

US-patent 4,993,001 til Winbow beskriver en fremgangsmåte for generering av akustiske bølger fra Stoneley-bølger for kabelanvendelser. En roterende ventil-rørbølge-kilde blir brukt til å frembringe Stoneley-bølger med sveipet frekvens som blir injisert inn i et brønnhull. En omformer som omfatter et langstrakt legeme som hovedsakelig fyller brønnhullet og har en forutbestemt form, er posisjonert ved en valgt posisjon i hullet. US Patent 4,993,001 to Winbow describes a method of generating acoustic waves from Stoneley waves for cable applications. A rotary valve tube wave source is used to generate swept frequency Stoneley waves which are injected into a wellbore. A transducer comprising an elongate body which mainly fills the wellbore and has a predetermined shape is positioned at a selected position in the hole.

US-patent 6,175,536 til Khan beskriver en fremgangsmåte for å bestemme en grad av akustisk ikke-linearitet i en grunnformasjon ut fra seismiske signaler sendt inn i formasjonen fra et brønnhull og mottatt fra formasjonen i et annet brønnhull. De seismiske signalene innbefatter to valgte diskrete frekvenser. Fremgangsmåten innbefatter spektralanalyse av de mottatte signalene, bestemmelse fra spektralanalysen av forekomsten av en frekvens som representerer en sum av de to valgte frekvensene, og bestemmelse av en relativ amplitude for sumfrekven-sen i forhold til amplitudene til de to valgte diskrete frekvensene. I en spesiell ut-førelsesform innbefatter fremgangsmåten å bestemme forekomsten av en frekvens i de spektralanalysene signalene som representerer differansen mellom de valgte diskrete frekvensene, og å bestemme forekomsten av harmoniske multipler av én av de to valgte diskrete frekvensene. US Patent 6,175,536 to Khan describes a method for determining a degree of acoustic nonlinearity in a foundation formation from seismic signals sent into the formation from one wellbore and received from the formation in another wellbore. The seismic signals include two selected discrete frequencies. The method includes spectral analysis of the received signals, determination from the spectral analysis of the occurrence of a frequency representing a sum of the two selected frequencies, and determination of a relative amplitude for the sum frequency in relation to the amplitudes of the two selected discrete frequencies. In a particular embodiment, the method includes determining the occurrence of a frequency in the spectral analyzes of the signals representing the difference between the selected discrete frequencies, and determining the occurrence of harmonic multiples of one of the two selected discrete frequencies.

US 5521882 omtaler et apparat og en fremgangsmåte for å bestemme en US 5521882 discloses an apparatus and a method for determining a

indikasjon av ikke lineare egenskaper for en formasjon ved et borehull. Et akustisk verktøy blir brukt i borehullet for å generere et første og andre akustisk signal med forskjellige frekvenser. Som følge av ulineariteter i formasjonen vil blanding av det første og andre signal resulterer i et tredje signal med en frekvens tilsvarende forskjellen mellom frekvensene for det første og andre signal. Forskjellen detekteres og blir brukt for å fastslå formasjonsegenskaper. indication of non-linear properties for a formation at a borehole. An acoustic tool is used in the borehole to generate a first and second acoustic signal of different frequencies. As a result of non-linearities in the formation, mixing of the first and second signals will result in a third signal with a frequency corresponding to the difference between the frequencies of the first and second signals. The difference is detected and used to determine formation properties.

US 6456566 omtaler et akustisk system og en fremgangsmåte for undersø-kelse av hydrokarbonreservoirer. US 6456566 mentions an acoustic system and a method for examining hydrocarbon reservoirs.

Det er behov for en effektiv fremgangsmåte til generering av retningsbestemt lydbølgeenergi i et brønnhull. (Viktigere i forhold til løsningsmaterialet her). Foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller dette behovet. There is a need for an efficient method for generating directional sound wave energy in a wellbore. (More important in relation to the solution material here). The present invention satisfies this need.

OPPSUMMERING SUMMARY

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og en anordning for bruk av en akustisk loggesonde transportert inn i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen. Fremgangsmåten omfatter å generere et retningsbestemt akustisk signal som indikerer en karakteristikk ved formasjonen ved å anvende: (i) en første akustisk kilderekke for å generere et første akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens; (ii) en andre akustisk kilderekke for å generere et andre akustisk signal i grunnformasjonen ved en andre frekvens som er forskjellig fra den The present invention provides a method and a device for using an acoustic logging probe transported into a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation. The method comprises generating a directional acoustic signal indicative of a characteristic of the formation by using: (i) a first acoustic source array to generate a first acoustic signal in the underlying formation at a first frequency; (ii) a second acoustic source array for generating a second acoustic signal in the base formation at a second frequency different from the

første frekvensen; first frequency;

En akustisk mottakerrekke blir brukt til å motta det retningsbestemte akustiske signalet. Det retningsbestemte akustiske signalet har en frekvens som er lik forskjellen mellom den første frekvensen og den andre frekvensen og fremgangsmåten omfatter videre trinnet av å bestemme en karakteristikk ved formasjonen ved hjelp av et likhetsutseende (semblance) av det retningsbestemte signalet. An acoustic receiver array is used to receive the directional acoustic signal. The directional acoustic signal has a frequency equal to the difference between the first frequency and the second frequency and the method further comprises the step of determining a characteristic of the formation by means of a semblance of the directional signal.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et akustisk system transportert inn i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen. Systemet omfatter: a) en signalgenerator innrettet for å generere retningsbestemte akustiske signaler ved hjelp av: (i) en første akustisk signalgeneratorsrekke innrettet for å generere et retningsbestemt akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens; (ii) en andre akustisk signalgeneratorrekke innrettet for å generere et retningsbestemt akustisk signal i grunnformasjonen ved en andre frekvens om The present invention also provides an acoustic system transported into a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation. The system comprises: a) a signal generator adapted to generate directional acoustic signals by means of: (i) a first acoustic signal generator array adapted to generate a directional acoustic signal in the base formation at a first frequency; (ii) a second acoustic signal generator array arranged to generate a directional acoustic signal in the base formation at a second frequency about

er forskjellig fra den første frekvensen; og is different from the first frequency; and

(b) en akustisk mottakerrekke innrettet for å motta det retningsbestemte akustiske signal som har en frekvens som er lik forskjellen mellom den første (b) an acoustic receiver array adapted to receive the directional acoustic signal having a frequency equal to the difference between the first

frekvensen og den andre frekvensen; og the frequency and the second frequency; and

(c) en prosessor innrettet for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen ved hjelp av et likhetsutseende (semblance) av det retningsbestemte signalet. (c) a processor adapted to determine a characteristic of the formation by means of a semblance of the directional signal.

Andre fordelaktige trekk vil fremkomme av de tilhørende uselvstendige patentkra-vene Other advantageous features will emerge from the associated independent patent claims

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Foreliggende oppfinnelse og dens fordeler vil bli bedre forstått under hen-visning til den følgende detaljerte beskrivelse og de vedføyde tegningene, hvor: fig. 1 illustrerer et skjematisk diagram av et boresystem med en borestreng som innbefatter et akustisk sensorsystem i henhold til foreliggende oppfinnelse; The present invention and its advantages will be better understood with reference to the following detailed description and the attached drawings, in which: fig. 1 illustrates a schematic diagram of a drilling system with a drill string including an acoustic sensor system according to the present invention;

fig. 2 illustrerer et blokkskjema over de viktigste brønnhullselementene i det systemet som er vist på fig. 1; fig. 2 illustrates a block diagram of the most important wellbore elements in the system shown in fig. 1;

fig. 3A illustrerer frekvensspekteret for to frekvenser og deres sum- og differanse-frekvenser; fig. 3A illustrates the frequency spectrum of two frequencies and their sum and difference frequencies;

fig. 3B illustrerer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse som danner en retningsbestemt akustisk stråle med lav frekvens rettet mot en akustisk grense; og fig. 3B illustrates an embodiment of the present invention that forms a low frequency directional acoustic beam directed at an acoustic boundary; and

fig. 4 illustrerer bruk av statistisk fordeling av det reflekterte signalets koherensverdier til deteksjon, fremhevning og diskriminering av det signalet som er av interesse. fig. 4 illustrates the use of statistical distribution of the reflected signal's coherence values for detection, highlighting and discrimination of the signal of interest.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og et system for bruk av et akustisk loggeverktøy transportert i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen. En retningsbestemt, lavfrekvent akustisk strålebunt kan dannes for å tilveiebringe akustisk deteksjon av avstands-og formasjonskarakteristikker ved å bruke to høyfrekvente kilder i et brønnhullsmil-jø. Stoneley-bølger kan også anvendes som en sekundær kilde for den lavfrekvente akustiske energien ved en fjerntliggende avstand fra en opprinnelig kilde. Utfø-relsesformer av oppfinnelsen kan innbefatte likhetsbehandling for å detektere og fremheve signalet av interesse. The present invention provides a method and a system for using an acoustic logging tool transported in a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation. A directional low frequency acoustic beam can be formed to provide acoustic detection of spacing and formation characteristics using two high frequency sources in a wellbore environment. Stoneley waves can also be used as a secondary source for the low-frequency acoustic energy at a remote distance from an original source. Embodiments of the invention may include similarity processing to detect and emphasize the signal of interest.

Generelt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et system for bruk under boring av borehull. Boresystemet inneholder en borestreng med en delanordning i borehullet som innbefatter en borkrone ved den nedre enden og et antall sensorer og anordninger for måling-under-boring (MWD), innbefat-tende et akustisk MWD-system med et første sett akustiske sensorer for å be stemme den akustiske formasjonshastigheten under boring av borehullet, og et annet sett med akustiske sensorer for å bestemme laggrensene ved å benytte de akustiske hastighetsmålingene tatt av det første settet med akustiske sensorer. En brønnhullsdatamaskin med tilhørende lager er anordnet for å beregne forskjellige driftsparametere i brønnhullet, for å bestemme formasjonskarakteristikker og parametere, for å kartlegge formasjonen omkring delanordningen i brønnhullet, for å oppdatere lagrede modeller og data som et resultat av de beregnede parameterne og for å hjelpe operatøren med å navigere borestrengen langs en ønsket brønn-hullsbane. Datamaskinen kan ha én eller flere prosessorer for å bestemme akustiske signalkarakteristikker og parametere. In general, the present invention provides a method and a system for use during drilling boreholes. The drilling system includes a drill string with a subassembly in the borehole that includes a drill bit at the lower end and a number of sensors and measurement-while-drilling (MWD) devices, including an acoustic MWD system with a first set of acoustic sensors to request tune the formation acoustic velocity while drilling the borehole, and another set of acoustic sensors to determine the layer boundaries using the acoustic velocity measurements taken by the first set of acoustic sensors. A wellbore computer with associated storage is arranged to calculate various operating parameters in the wellbore, to determine formation characteristics and parameters, to map the formation around the subassembly in the wellbore, to update stored models and data as a result of the calculated parameters and to assist the operator with navigating the drill string along a desired well-hole trajectory. The computer may have one or more processors for determining acoustic signal characteristics and parameters.

Boresystemet kan også innbefatte anordninger for å bestemme formasjonsresistivitet, gammastrålingsintensitet i formasjonen, borestrenghelningen og bore-strengens asimut, nukleær porøsitet i formasjonen og formasjonsdensiteten. Borestrengen kan inneholde andre MWD-anordninger som er kjent på området for å fremskaffe informasjon om undergrunnsgeologien, borehullstilstandene og drifts-parameterne for slammotoren, slik som differensialtrykket over slammotoren, dreiemomentet og tilstanden til lagerenheten. Valgte data blir overført mellom delanordningen i brønnhullet og beregningsanordningen på overflaten via et toveis telemetrisystem. Beregningsanordningen på overflaten sender signaler til delanordningen i brønnhullet for å styre visse ønskede operasjoner og også for å be-handle de mottatte data i henhold til programmerte instruksjoner for å forbedre boreoperasjonene. The drilling system may also include devices for determining formation resistivity, gamma radiation intensity in the formation, drill string inclination and drill string azimuth, nuclear porosity in the formation and formation density. The drill string may contain other MWD devices known in the art to provide information about the subsurface geology, wellbore conditions, and operating parameters of the mud motor, such as differential pressure across the mud motor, torque, and condition of the bearing assembly. Selected data is transferred between the sub-device in the wellbore and the calculation device on the surface via a two-way telemetry system. The computing device on the surface sends signals to the subdevice in the wellbore to control certain desired operations and also to process the received data according to programmed instructions to improve the drilling operations.

Fig. 1 viser et skjematisk diagram over et boresystem 10 med en brønn-hullsenhet som inneholder et akustisk sensorsystem og overflateanordningene i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Som vist innbefatter systemet 10 et konvensjonelt boretårn 11 reist på et tårndekk 12 som understøtter et rotasjonsbord 14 som blir rotert av en hoveddrivanordning (ikke vist) med en ønsket rotasjonshastighet. En borestreng 20 som innbefatter en borerørseksjon 22 strekker seg nedover fra rotasjonsbordet 14 ned i et borehull 26. En borkrone 50 festet til borestrengen i den nedre enden knuser de geologiske formasjonene når den blir rotert. Borestrengen 20 er koplet til en heiseanordning 30 via en drivrør-skjøt 21, en svivel og en line 29 gjennom et trinsesystem 28. Under boringsoperasjonene blir heiseanordningen 30 operert for å regulere vekten på borkronen og inntrengningshastigheten til borestrengen 20 inn i borehullet 26. Operasjonen av heiseanordningen er velkjent på området og blir derfor ikke beskrevet i detalj her. Fig. 1 shows a schematic diagram of a drilling system 10 with a well-hole unit containing an acoustic sensor system and the surface devices according to an embodiment of the present invention. As shown, the system 10 includes a conventional derrick 11 erected on a derrick deck 12 which supports a rotary table 14 which is rotated by a main drive device (not shown) at a desired rotational speed. A drill string 20 including a drill pipe section 22 extends downward from the rotary table 14 into a borehole 26. A drill bit 50 attached to the drill string at the lower end crushes the geological formations as it is rotated. The drill string 20 is connected to a hoisting device 30 via a drive pipe joint 21, a swivel and a line 29 through a pulley system 28. During the drilling operations, the hoisting device 30 is operated to regulate the weight of the drill bit and the rate of penetration of the drill string 20 into the borehole 26. The operation of the lift device is well known in the field and is therefore not described in detail here.

Under boringsoperasjoner blir et passende borefluid (vanligvis kalt "slam") 31 fra en slamgrop 32 sirkulert under trykk gjennom borestrengen 20 av en slam-pumpe 34. Borefluidet 31 passerer fra slampumpen 34 inn i borestrengen 20 via en trykkutjevningsanordning 36, en fluidledning 38 og drivrørskjøten 21. Borefluidet blir ført ut ved den nedre enden 51 gjennom en åpning i borkronen 50. Borefluidet sirkulerer opp gjennom hullet i ringrommet 27 mellom borestrengen 20 og borehullet 26, og kommer ut i slamgropen 32 via en returledning 35. En rekke sensorer (ikke vist) er fortrinnsvis utplassert på overflaten i henhold til kjente metoder på området for å tilveiebringe informasjon om forskjellige boringsrelaterte parametere, slik som fluidstrømningshastighet, vekt på borkronen, kroklast, osv. During drilling operations, a suitable drilling fluid (commonly called "mud") 31 from a mud pit 32 is circulated under pressure through the drill string 20 by a mud pump 34. The drilling fluid 31 passes from the mud pump 34 into the drill string 20 via a pressure equalization device 36, a fluid line 38 and the drive pipe joint 21. The drilling fluid is led out at the lower end 51 through an opening in the drill bit 50. The drilling fluid circulates up through the hole in the annulus 27 between the drill string 20 and the drill hole 26, and exits into the mud pit 32 via a return line 35. A series of sensors (not shown) is preferably deployed on the surface according to methods known in the art to provide information on various drilling-related parameters, such as fluid flow rate, bit weight, hook load, etc.

En overflatestyringsenhet 40 mottar signaler fra brønnhullssensorene og anordningene via en sensor 43 som er plassert i fluidledningen 38 og behandler slike signaler i henhold til programmerte instruksjoner levert til overflatestyringsenheten. Overflatestyringsenheten viser ønskede boreparametere og annen informasjon på en fremvisningsanordning/monitor 42, hvilken informasjon blir benyttet av en operatør til å styre boringsoperasjonene. Overflatestyringsenheten 40 inneholder en datamaskin, et lagerfør lagring av data, en dataregistreringsanordning og andre periferianordninger. Overflatestyringsenheten 40 innbefatter også modeller og behandler data i henhold til programmerte instruksjoner og reagerer på bru-kerkommandoer som innføres gjennom passende anordninger, slik som et tasta-tur. Styringsenheten 40 er fortrinnsvis innrettet for å aktivere alarmer 44 når visse utrygge eller uønskede driftstilstander inntreffer. A surface control unit 40 receives signals from the wellbore sensors and devices via a sensor 43 located in the fluid line 38 and processes such signals according to programmed instructions delivered to the surface control unit. The surface control unit displays desired drilling parameters and other information on a display device/monitor 42, which information is used by an operator to control the drilling operations. The surface control unit 40 contains a computer, a storage of data, a data recording device and other peripheral devices. The surface control unit 40 also includes models and processes data according to programmed instructions and responds to user commands entered through suitable devices, such as a keyboard. The control unit 40 is preferably arranged to activate alarms 44 when certain unsafe or undesirable operating conditions occur.

En boremotor eller slammotor 55 koplet til borkronen 50 via en drivaksel A drilling motor or mud motor 55 connected to the drill bit 50 via a drive shaft

(ikke vist) anordnet i en lagerenhet 57, roterer borkronen 50 når borefluidet 31 blir ført gjennom slammotoren 55 under trykk. Lagerenheten 57 understøtter de radia-le og aksiale kreftene til borkronen, den nedadrettede skyvkraften på borkronen og den reaktive, oppadrettede belastningen fra den påførte vekten på kronen. En sta-bilisator 58 koplet til lagerenheten 57 virker som et sentreringsorgan for den nedre delen av slammotorenheten. (not shown) arranged in a storage unit 57, the drill bit 50 rotates when the drilling fluid 31 is passed through the mud motor 55 under pressure. The bearing unit 57 supports the radial and axial forces of the drill bit, the downward thrust force on the drill bit and the reactive, upward load from the applied weight of the bit. A stabilizer 58 connected to the bearing unit 57 acts as a centering means for the lower part of the mud motor unit.

I den foretrukne utførelsesformen av systemet i henhold til oppfinnelsen, er delanordningen 59 i brønnhullet (også kalt bunnhullsanordningen eller "BHA") som inneholder de forskjellige sensorene og MWD-anordningene for å tilveiebringe in formasjon om formasjonen og boreparameterne i brønnhullet og slammotoren, koplet mellom borkronen 50 og borerøret 22. Bunnhullsanordningen 59 har fortrinnsvis en modulær konstruksjon slik at de forskjellige anordningene er seksjoner som kan koples sammen slik at de enkelte seksjonene kan erstattes når det er ønskelig. In the preferred embodiment of the system according to the invention, the subassembly 59 in the wellbore (also called the bottomhole assembly or "BHA") which contains the various sensors and MWD devices for providing information about the formation and drilling parameters in the wellbore and the mud motor, is connected between the drill bit 50 and the drill pipe 22. The downhole device 59 preferably has a modular construction so that the different devices are sections that can be connected together so that the individual sections can be replaced when desired.

Det vises fremdeles til fig. 1 hvor bunnhullsanordningen også fortrinnsvis inneholder sensorer og anordninger i tillegg til de ovenfor beskrevne sensorene. Slike anordninger innbefatter en innretning for å måle formasjonsresistiviteten nær og/eller foran borkronen, en gammastrålingsanordning for å måle formasjonens gammastrålingsintensitet og innretninger for å bestemme helningen og asimut-retningen til borestrengen. Måleanordningen 64 for formasjonsresistivitet er fortrinnsvis koplet inn over den nedre nødstoppmodulen 62, som tilveiebringer signaler fra hvilke resistiviteten til formasjonen nær eller foran borkronen 50 blir bestemt. En resistivitetsmålingsanordning er beskrevet i US-patent nr. 5,001,675, som er overdratt til eieren av foreliggende søknad, og som herved inkorporeres ved referanse. Dette patentet beskriver en dobbelt forplantningsresistivitetsanord-ning (DPR) med ett eller flere par med senderantenner 66a og 66b atskilt fra ett eller flere par med mottakerantenner 68a, og 68b. Magnetiske dipoler blir anvendt som opererer i det midlere og nedre høyfrekvensspekteret. Under drift blir de utsendte elektromagnetiske bølgene forstyrret når de forplanter seg gjennom formasjonen som omgir resistivitetsanordningen 64. Mottakerantennene 68a og 68b detekterer de forstyrrede bølgene. Formasjonsresistivitet blir utledet fra fasen og amplituden til de detekterte signalene. De detekterte signalene blir behandlet i en brønnhullskrets som fortrinnsvis er plassert i et hus 70 over slammotoren 55, og blir overført til overflatestyringsenheten 40 ved å bruke et passende telemetrisystem 72. Reference is still made to fig. 1 where the bottom hole device also preferably contains sensors and devices in addition to the sensors described above. Such devices include a device for measuring the formation resistivity near and/or in front of the drill bit, a gamma radiation device for measuring the formation's gamma radiation intensity, and devices for determining the inclination and azimuth direction of the drill string. The formation resistivity measuring device 64 is preferably connected above the lower emergency stop module 62, which provides signals from which the resistivity of the formation near or in front of the drill bit 50 is determined. A resistivity measuring device is described in US Patent No. 5,001,675, which is assigned to the owner of the present application, and which is hereby incorporated by reference. This patent describes a double propagation resistivity (DPR) device with one or more pairs of transmitter antennas 66a and 66b separated from one or more pairs of receiver antennas 68a, and 68b. Magnetic dipoles are used which operate in the medium and lower high frequency spectrum. During operation, the emitted electromagnetic waves are disturbed as they propagate through the formation surrounding the resistivity device 64. The receiving antennas 68a and 68b detect the disturbed waves. Formation resistivity is derived from the phase and amplitude of the detected signals. The detected signals are processed in a wellbore circuit preferably located in a housing 70 above the mud motor 55, and are transmitted to the surface control unit 40 using a suitable telemetry system 72.

Inklinometeret 74 og gammastrålingsanordningen 76 er fortrinnsvis plassert sammen med resistivitetsmålingsanordningen 64 for henholdsvis å bestemme in-klinasjonen til den del av borestrengen som er nær borkronen 50 og formasjonens gammastrålingsintensitet. Et hvilket som helst egnet inklinometer og en hvilken som helst egnet gammastrålingsanordning kan imidlertid benyttes for formålet med foreliggende oppfinnelse. I tillegg kan en asimutanordning (ikke vist) slik som et magnetometer eller en gyroskopanordning, benyttes til å bestemme borestreng-ens asimut. Slike anordninger er kjente på området og blir derfor ikke beskrevet i detalj her. I den ovenfor beskrevne utførelsesformen overfører slammotoren 55 kraft til borkronen 50 via én eller flere belgaksler som løper gjennom resistivitetsmålingsanordningen 64. Belgakselen gjør det mulig for borefluid å passere fra slammotoren 55 til borkronen 50.1 en alternativ utførelsesform av borestrengen 20, kan slammotoren 55 være innkoplet under resistivitetsmålingsanordningen 64 eller på en hvilken som helst annen egnet plass. The inclinometer 74 and the gamma radiation device 76 are preferably located together with the resistivity measuring device 64 to respectively determine the inclination of the part of the drill string that is close to the drill bit 50 and the gamma radiation intensity of the formation. However, any suitable inclinometer and any suitable gamma radiation device may be used for the purpose of the present invention. In addition, an azimuth device (not shown) such as a magnetometer or a gyroscope device can be used to determine the azimuth of the drill string. Such devices are known in the field and are therefore not described in detail here. In the embodiment described above, the mud motor 55 transmits power to the drill bit 50 via one or more bellows shafts running through the resistivity measurement device 64. The bellows shaft enables drilling fluid to pass from the mud motor 55 to the drill bit 50.1 an alternative embodiment of the drill string 20, the mud motor 55 can be engaged during the resistivity measurement device 64 or at any other suitable location.

Brønnhullsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter fortrinnsvis en MWD-seksjon 78 som inneholder en nukleær formasjonsporøsitetsmålean-ordning, en nukleær densitetsanordning og et akustisk sensorsystem plassert over slammotoren 64 i huset 78 for å tilveiebringe informasjon som er nyttig for evaluering og testing av undergrunnsformasjoner langs borehullet 26. De foretrukne utfør-elsesformene av det akustiske sensorsystemet blir beskrevet senere under hen-visning til figurene 3a og 3b. Foreliggende oppfinnelse kan benytte en hvilken som helst av de kjente formasjonsdensitetsanordningene. US-patent nr. 5,134,285 som eies av foreliggende patentsøker, og som herved inkorporeres ved referanse, beskriver en formasjonsdensitetsanordning som anvender en gammastrålingskilde og en detektor som kan benyttes i systemet I henhold til foreliggende oppfinnelse. Under bruk kommer utsendte gammastrålinger fra kilden inn i formasjonen hvor de vekselvirker med formasjonen og dempes. Dempningen av gammastrålene blir målt ved hjelp av en egnet detektor, hvorfra densiteten til formasjonen blir bestemt. The wellbore assembly according to the present invention preferably includes a MWD section 78 containing a nuclear formation porosity measuring device, a nuclear density device and an acoustic sensor system located above the mud motor 64 in the housing 78 to provide information useful for evaluating and testing subsurface formations along the borehole 26. The preferred embodiments of the acoustic sensor system are described later with reference to figures 3a and 3b. The present invention can use any of the known formation density devices. US Patent No. 5,134,285 owned by the present patent applicant, and which is hereby incorporated by reference, describes a formation density device that uses a gamma radiation source and a detector that can be used in the system according to the present invention. During use, emitted gamma radiation from the source enters the formation where they interact with the formation and are attenuated. The attenuation of the gamma rays is measured using a suitable detector, from which the density of the formation is determined.

Porøsitetsmåleanordningen er fortrinnsvis den anordningen som generelt er beskrevet i US-patent nr. 5,144,126, som tilhører foreliggende patentsøker og som herved inkorporeres ved referanse. Denne anordningen benytter en nøytronutsen-dingskilde og en detektor for å måle de resulterende gammastråler. Under bruk blir nøytroner med høy energi utsendt i den omgivende formasjonen. En passende detektor måler nøytronenergiforsinkelsen som skyldes vekselvirkning med hydrogen og atomer som er tilstede i formasjonen. Andre eksempler på nukleære loggings-anordninger er beskrevet US-patent nr. 5,126,564 og 5,083,124. The porosity measuring device is preferably the device that is generally described in US patent no. 5,144,126, which belongs to the present patent applicant and which is hereby incorporated by reference. This device uses a neutron emission source and a detector to measure the resulting gamma rays. During use, high energy neutrons are emitted into the surrounding formation. A suitable detector measures the neutron energy delay due to interaction with hydrogen and atoms present in the formation. Other examples of nuclear logging devices are described in US patent nos. 5,126,564 and 5,083,124.

De ovennevnte anordningene sender data til telemetrisystemet 72 i brønn-hullet, som i sin tur overfører de mottatte dataene til overflatestyringsenheten 40. Brønnhullstelemetrien mottar også signaler og data fra overflatestyringsenheten 40 og sender slike mottatte signaler og data til de riktige brønnhullsanordningene. Foreliggende oppfinnelse benytter fortrinnsvis en slampulstelemetriteknikk til å kommunisere data fra brønnhullssensorene og anordningene under boringsoperasjoner. En transduser 43 plassert i slamforsyningsledningen 38 detekterer slam-pulsene som reaksjon på de data som er utsendt av brønnhullstelemetrianordnin-gen 72. Transduseren 43 genererer elektriske signaler som reaksjon på slamtrykk-variasjonene og overfører slike signaler via en leder 45 til overflatestyringsenheten 40. Andre telemetriteknikker slik som elektromagnetiske og akustiske teknikker eller en hvilken som helst annen passende teknikk, kan benyttes for formålene med foreliggende oppfinnelse. The above-mentioned devices send data to the telemetry system 72 in the well-hole, which in turn transmits the received data to the surface control unit 40. The well-hole telemetry also receives signals and data from the surface control unit 40 and sends such received signals and data to the correct well-hole devices. The present invention preferably uses a mud pulse telemetry technique to communicate data from the wellbore sensors and devices during drilling operations. A transducer 43 placed in the mud supply line 38 detects the mud pulses in response to the data transmitted by the wellbore telemetry device 72. The transducer 43 generates electrical signals in response to the mud pressure variations and transmits such signals via a conductor 45 to the surface control unit 40. Other telemetry techniques such as electromagnetic and acoustic techniques or any other suitable technique, may be used for the purposes of the present invention.

Fig. 2 viser et funksjonsblokkskjema over hovedelementene i brønnhulls-modulen 59 og illustrerer videre datakommunikasjonsbanene mellom de forskjellige systemelementene. Det skal bemerkes at fig. 2 bare illustrerer ett arrange-ment av elementene og et system for datakommunikasjon mellom disse. Andre arrangementer kan benyttes like effektivt for formålet med oppfinnelsen. Sensorene for bestemme driftsbetingelsene i brønnhullet og tilstanden til bunnhullsanordningen er hensiktsmessig betegnet med Si - Sj, det akustiske sensorsystemet er betegnet med henvisningstall 160 mens resten av MWD-anordningene i brønnhul-let, slik som den nukleære, elektromagnetiske, retningsbestemte og lignende, er betegnet med di - dm. Sensorene Si - Sj, MWD-anordningene di - dmog det ønskede akustiske sensorsystemet 160 er anordnet inne i brønnhullsmodulen på ønsket måte. Under drift blir et forutbestemt antall diskrete datapunkter som er matet ut fra sensorene og MWD-anordningene, lagret i et bufferlager som, på fig. 2, er innbefattet som en avdelt del av lagringskapasiteten til datamaskinen 150. Alternativt kan bufferlageret omfatte et separat element (ikke vist). Fig. 2 shows a functional block diagram of the main elements in the wellbore module 59 and further illustrates the data communication paths between the various system elements. It should be noted that fig. 2 only illustrates an arrangement of the elements and a system for data communication between them. Other arrangements can be used just as effectively for the purpose of the invention. The sensors for determining the operating conditions in the wellbore and the state of the downhole device are appropriately designated Si - Sj, the acoustic sensor system is designated with reference number 160 while the rest of the MWD devices in the wellbore, such as the nuclear, electromagnetic, directional and similar, are designated with di - dm. The sensors Si - Sj, the MWD devices di - dm and the desired acoustic sensor system 160 are arranged inside the wellbore module in the desired manner. During operation, a predetermined number of discrete data points fed from the sensors and MWD devices are stored in a buffer storage which, in FIG. 2, is included as a separate part of the storage capacity of the computer 150. Alternatively, the buffer storage may comprise a separate element (not shown).

Sensorrespons-relasjoner eller "modeller" for det akustiske sensorsystemet og andre sensorer i brønnhullsmodulen blir fortrinnsvis lagret i et lager 148. Disse modellene blir bestemt matematisk og/eller ved å måle responser fra sensorene i en kjent testformasjon. I tillegg blir andre referansedata slik som data som define-rer de målformasjonene som skal bores, seismiske data, forskyvningsbrønndata, fortrinnsvis lagret nede i hullet i lageret 148. En toveis data- og kommandosignal-kommunikasjon blir tilveiebrakt mellom datamaskinen 150 og lageret 148. Responsene fra sensorene Si - Sj, di - dmog 160 blir sendt til datamaskinen 150 hvor de blir transformert til parametere av interesse eller svar som beskrevet ne-denfor. Brønnhullselektronikken for behandling av signaler nede i hullet og for å utføre andre kommunikasjoner innbefatter datamaskinen eller styringsenheten 150, lageret 145 og 146 og andre ønskede komponenter, slik som signalprosesso-rer, forsterkere, osv. (ikke vist). For enkelhets skyld er bruken av slike komponenter kjent på området, og er derfor ikke innbefattet på fig. 2. Bruken av disse kom-ponentene er videre beskrevet i US-patent 6,427,124 og 6,023,443 til Dubinsky mfl. (Søker: Baker Hughes), hvilke patenter inkorporeres i sin helhet ved referanse. Sensor response relationships or "models" for the acoustic sensor system and other sensors in the wellbore module are preferably stored in a storage 148. These models are determined mathematically and/or by measuring responses from the sensors in a known test formation. In addition, other reference data such as data defining the target formations to be drilled, seismic data, displacement well data, are preferably stored downhole in the bearing 148. A two-way data and command signal communication is provided between the computer 150 and the bearing 148. The responses from the sensors Si - Sj, di - dm and 160 are sent to the computer 150 where they are transformed into parameters of interest or response as described below. The downhole electronics for processing signals downhole and for performing other communications include the computer or control unit 150, storage 145 and 146 and other desired components, such as signal processors, amplifiers, etc. (not shown). For the sake of simplicity, the use of such components is known in the field, and is therefore not included in fig. 2. The use of these components is further described in US patents 6,427,124 and 6,023,443 to Dubinsky et al. (Applicant: Baker Hughes), which patents are incorporated in their entirety by reference.

Det vises fremdeles til fig. 2, hvor parameterne av interesse blir sendt til overflaten via den oppadgående telemetribanen 127 eller lagret i lageret 146 for etterfølgende opphenting til overflaten. Siden det akustiske sensorsystemet 160 og andre sensorer 152 og di - dmer plassert aksialt langs bunnhullsanordningen, svarer deres responser ikke til det samme målepunkt i borehullet 26 (se fig. 1). Forut for kombinering eller korrelering av dataene fra forskjellige sensorer, forsky-ver datamaskinen 150 dataene til et felles dybdepunkt. De forskjellige anordningene di - dmoppviser heller ikke nødvendigvis den samme vertikale oppløsning. Vertikal oppløsningstilpasning blir derfor utført av datamaskinen 150 før kombinering eller korrelering av målinger fra forskjellige sensorer. Reference is still made to fig. 2, where the parameters of interest are sent to the surface via the upward telemetry path 127 or stored in the storage 146 for subsequent retrieval to the surface. Since the acoustic sensor system 160 and other sensors 152 and dimer are located axially along the downhole device, their responses do not correspond to the same measurement point in the borehole 26 (see Fig. 1). Prior to combining or correlating the data from different sensors, the computer 150 shifts the data to a common depth point. The different devices di - dm also do not necessarily have the same vertical resolution. Vertical resolution adjustment is therefore performed by the computer 150 before combining or correlating measurements from different sensors.

Når de dybdeforskjøvne og oppløsningstilpassede dataene er beregnet, blir parameterne av interesse så ført til brønnhullsdelen av telemetrisystemet 142 og deretter overført til overflaten ved hjelp av en passende oppadgående forbindelse som begrepsmessig er illustrert ved den brutte linjen 127. Kraftkilden 144 leverer kraft til telemetrielementet 142, datamaskinen 150, lagrene 146 og 148 og tilhør-ende styringskretser (ikke vist). Informasjon fra overflaten blir overført over den nedadgående telemetriforbindelsen som begrepsmessig er illustrert med den brutte linjen 129, til mottakerelementet i brønnhullet i telemetrienheten 142, og blir så sendt til datalagringsenheten 148 for etterfølgende bruk. Once the depth-shifted and resolution-adjusted data are calculated, the parameters of interest are then passed to the downhole portion of the telemetry system 142 and then transmitted to the surface by means of an appropriate uplink as conceptually illustrated by the broken line 127. The power source 144 supplies power to the telemetry element 142, the computer 150, the bearings 146 and 148 and associated control circuits (not shown). Information from the surface is transmitted over the downward telemetry link conceptually illustrated by the broken line 129, to the downhole receiver element in the telemetry unit 142, and is then sent to the data storage unit 148 for subsequent use.

En foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å bruke et akustisk loggeverktøy transportert inn i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen. Fremgangsmåten omfatter å bruke en første akustisk kilde til å generere et akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens. Den første akustiske kilden kan være en høyfrekvent (HF) sendergruppe. Et annet akustisk system som også kan være en høyfrekvent sendergruppe, er atskilt fra den første kilden og blir brukt til å generere et akustisk signal i grunnformasjonen ved en annen frekvens som er for skjellig fra den første frekvensen. En akustisk mottaker blir brukt til å motta et tredje akustisk signal (en resultant av den første og andre kilden) som indikerer formasjonskarakteristikken. Det tredje akustiske signalet har en frekvens hovedsakelig lik en differanse mellom den første frekvensen og den andre frekvensen. Det tredje akustiske signalet blir produsert av en ikke-lineær vekselvirkning mellom det første signalet og det andre signalet i en del av grunnformasjonen. A preferred embodiment of the present invention provides a method for using an acoustic logging tool transported into a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation. The method comprises using a first acoustic source to generate an acoustic signal in the base formation at a first frequency. The first acoustic source may be a high frequency (HF) transmitter array. Another acoustic system, which can also be a high-frequency transmitter group, is separated from the first source and is used to generate an acoustic signal in the base formation at another frequency which is too different from the first frequency. An acoustic receiver is used to receive a third acoustic signal (a resultant of the first and second sources) indicative of the formation characteristic. The third acoustic signal has a frequency substantially equal to a difference between the first frequency and the second frequency. The third acoustic signal is produced by a non-linear interaction between the first signal and the second signal in a part of the base formation.

Foreliggende oppfinnelse sørger for å danne en retningsbestemt, lavfrekvent, akustisk strålebunt for akustisk avstandsbestemmelse, formasjonsegen-skapsbestemmelse eller andre anvendelser for seismikk under boring ved å bruke to høyfrekvenskilder i borehullsmiljøet. Ett av problemene på området med seismisk datainnsamling under boring, er å danne et fokusert, retningsbestemt signal ved forholdsvis lav frekvens (LF) i den retning som er av interesse. Lavfrekvens blir betraktet som 1 kHz og lavere. Dette er en betydelig ulempe ved bruk av lav-frekvenskilder som en primærkilde for den akustiske energien, siden kilden må ha en forholdsvis stor apertur for å tilveiebringe passende direktivitet for effektivt å kunne brukes til SWD-anvendelser. The present invention provides for forming a directional, low-frequency, acoustic beam bundle for acoustic distance determination, formation property determination or other applications for seismic during drilling by using two high-frequency sources in the borehole environment. One of the problems in the area of seismic data collection during drilling is to form a focused, directional signal at relatively low frequency (LF) in the direction of interest. Low frequency is considered 1 kHz and lower. This is a significant disadvantage when using low-frequency sources as a primary source of the acoustic energy, since the source must have a relatively large aperture to provide adequate directivity to be effectively used for SWD applications.

Fremgangsmåten og systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse mulig-gjør bruk av to (eller flere, fortrinnsvis grupperte) høyfrekvente (HF) kilder til å danne en lavfrekvent stråle i den retning som er av interesse. På grunn av de naturlige ikke-lineære virkningene i formasjonen, vil kombinasjonen av disse signalene tilveiebringe et lavfrekvent signal ved både de differensiale lave frekvensene og summeringsfrekvensen som er høye. Hvis f.eks. frekvensene til to HF-kilder er henholdsvis 70 kHz og 71 kHz, vil resultatet av ikke-lineær vekselvirkning frembringe signaler ved 1 kHz (en nyttig LF-komponent) og ved 141 kHz (en mindre nyttig HF-komponent, som hurtig vil spre seg i formasjonen på grunn av det naturlige akustiske energitapet). Fig. 3A illustrerer skjematisk frekvensspektre for to frekvenser fl, f2 sammen med deres sum- (F sum = || f1 + f2 ||) og differanse- The method and system according to the present invention enables the use of two (or more, preferably grouped) high-frequency (HF) sources to form a low-frequency beam in the direction of interest. Due to the natural non-linear effects in the formation, the combination of these signals will provide a low frequency signal at both the differential low frequencies and the summing frequency which are high. If e.g. frequencies of two HF sources are 70 kHz and 71 kHz respectively, the result of non-linear interaction will produce signals at 1 kHz (a useful LF component) and at 141 kHz (a less useful HF component, which will quickly spread in the formation due to the natural acoustic energy loss). Fig. 3A schematically illustrates frequency spectra for two frequencies fl, f2 together with their sum (F sum = || f1 + f2 ||) and difference

(F differanse = || f1 - f2 ||) frekvenser. I tillegg til differansefrekvensene kan andre ikke-lineære resonanser relatert til differansefrekvensene også genereres. Ved å anvende en amplitude- eller frekvensmodulasjon til å omfatte en akustisk drivkrets med variabel frekvens (f.eks. ved å bruke et sveipet signal med én eller begge kildene) i forbindelse med de opprinnelige HF-signalene, kan den naturlige ikke-lineariteten til bergarten fremheves og øke den innsamlede informasjon. En fordel ved å bruke to HF-kilder er at det er lettere å fokusere akustisk energi mot en spe- (F difference = || f1 - f2 ||) frequencies. In addition to the difference frequencies, other non-linear resonances related to the difference frequencies can also be generated. By applying an amplitude or frequency modulation to include a variable frequency acoustic drive circuit (eg using a swept signal with one or both sources) in conjunction with the original HF signals, the natural non-linearity of the rock is highlighted and increase the collected information. An advantage of using two HF sources is that it is easier to focus acoustic energy towards a spe-

siell retning ved å bruke en høyfrekvenskilde (med et område på dusinvis med kHz). Midtfrekvensen til disse kildene blir valgt basert på den forventede inntreng-ningsdybden for de primære HF-signalene, ettersom differansen til disse frekvensene skal være lik en ønsket lavfrekvens for det resulterende signalet, som så blir brukt til akustisk avstandsbestemmelse eller andre SWD-anvendelser. cial direction using a high-frequency source (with a range of tens of kHz). The center frequency of these sources is chosen based on the expected penetration depth of the primary HF signals, as the difference of these frequencies should equal a desired low frequency for the resulting signal, which is then used for acoustic ranging or other SWD applications.

Retningen til den akustiske strålebunten for hver av de to kildene blir valgt på en slik måte at strålebuntene skjærer hverandre i en viss avstand fra borehullet. Fig. 3B illustrerer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse som utgjør en retningsbestemt, lavfrekvent akustisk strålebunt rettet inn i en formasjon i nærheten av et borehull eller mot en akustisk grense 103. Plassert på en seksjon av en bunnhullsanordning 105 eller en annen egnet posisjon på en borestreng, utsender en første akustisk kilde eller signalgenerator, T1, et første akustisk signal, f 1, inn i grunnformasjonen i nærheten av et borehull. En annen akustisk kilde eller signalgenerator, T2, utsender et annet akustisk signal, f2, inn i grunnformasjonen i nærheten av et borehull. Det resulterende, lavfrekvente akustiske energisignalet F-differanse vil trenge inn i formasjonen i retning av middellinjen 101 mellom retning-ene til de to HF-signalene, en første frekvens fl og en annen frekvens f2. En akustisk mottaker (ikke vist) blir brukt til å motta den tredje frekvensen F-differanse som blir produsert av en ikke-lineær vekselvirkning mellom det første signalet fl og det andre signal f2 i grunnformasjonen. The direction of the acoustic beam for each of the two sources is chosen in such a way that the beam intersects each other at a certain distance from the borehole. Fig. 3B illustrates an embodiment of the present invention which constitutes a directional, low-frequency acoustic beam directed into a formation near a wellbore or toward an acoustic boundary 103. Placed on a section of a downhole device 105 or other suitable position on a drill string , a first acoustic source or signal generator, T1, emits a first acoustic signal, f 1 , into the base formation near a borehole. Another acoustic source or signal generator, T2, emits another acoustic signal, f2, into the underlying formation near a borehole. The resulting low-frequency acoustic energy signal F-difference will penetrate the formation in the direction of the center line 101 between the directions of the two HF signals, a first frequency f1 and a second frequency f2. An acoustic receiver (not shown) is used to receive the third frequency F difference which is produced by a non-linear interaction between the first signal f1 and the second signal f2 in the basic formation.

Det er flere patenter på bruk av akustiske sendere og mottakere i en MWD-anordning for å tilveiebringe informasjon om posisjonen og orienteringen til laggrenser i nærheten av borkronen. Se f.eks. US-patent 6,084826 til Leggett (Søker: Baker Hughes Incorporated) og 5,678,643 til Robbins (Søker: Halliburton,). Disse beskriver bruken av høyfrekvente akustiske signaler til å bestemme akustiske for-masjonshastigheter. Høyfrekvenssignalene som brukes til hastighetsbestemmelse har ikke særlig inntrengningsdybde inn i undergrunnsformasjonene. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derimot lavfrekvenssignaler som oppviser mindre ab-sorpsjons som kan brukes til å bestemme posisjonen til og orientering av laggrenser. There are several patents on the use of acoustic transmitters and receivers in an MWD device to provide information on the position and orientation of layer boundaries near the drill bit. See e.g. US Patent 6,084826 to Leggett (Applicant: Baker Hughes Incorporated) and 5,678,643 to Robbins (Applicant: Halliburton,). These describe the use of high frequency acoustic signals to determine acoustic formation rates. The high-frequency signals used for speed determination do not have a particularly deep penetration into the underground formations. The present invention, on the other hand, provides low-frequency signals that exhibit less absorption that can be used to determine the position and orientation of layer boundaries.

Som nevnt foran er et hovedproblem ved generering av lavfrekvente signaler at kilden må ha en forholdsvis stor apertur for å tilveiebringe passende ret-ningsbestemthet for bruk i anvendelser ved seismikk under boring. Når både kil den og mottakeren er ved hovedsakelig samme posisjon på bunnhullsanordningen, kan det være vanskelig å få bildeinformasjon i visse retninger. As mentioned above, a main problem with the generation of low-frequency signals is that the source must have a relatively large aperture in order to provide suitable directionality for use in seismic applications during drilling. When both the wedge and the receiver are at substantially the same position on the downhole device, it can be difficult to obtain image information in certain directions.

I en annen foretrukket utførelsesform kan fremgangsmåten og systemet ifølge foreliggende oppfinnelse benytte en sekundærkilde i avstand fra og separert fra en primærkildeposisjon for å ta hensyn til det geometriske problemet. Sekun-dærkilden er en akustisk diskontinuitet i energiforplantningsbanen. Primærkilden frembringer et akustisk signal i vektrøret (eller i ringrommet mellom vektrøret og grunnformasjonen). En Stoneley-bølge blir produsert i vektrøret (eller i ringrommet mellom vektrøret og grunnformasjonen) og forplanter seg bort fra kilden med forholdsvis lav dempning. Hver gang det er en diskontinuitet i forplantningsbanen (f.eks. variasjon av hullstørrelsen, formasjonsendring, hindringer inne i vektrøret), blir en del av Stoneley-bølgen reflektert og en del av den stråles inn i formasjonen som en akustisk bølge. Denne utstrålte energien er en sekundærbølge sendt inn i grunnformasjonen, som kan tilveiebringe den riktige geometrien for avbildning av laggrenser. In another preferred embodiment, the method and system according to the present invention can use a secondary source at a distance from and separated from a primary source position to take into account the geometric problem. The second source is an acoustic discontinuity in the energy propagation path. The primary source produces an acoustic signal in the casing (or in the annulus between the casing and the base formation). A Stoneley wave is produced in the casing (or in the annulus between the casing and the underlying formation) and propagates away from the source with relatively low attenuation. Whenever there is a discontinuity in the propagation path (eg hole size variation, formation change, obstructions inside the casing), part of the Stoneley wave is reflected and part of it is radiated into the formation as an acoustic wave. This radiated energy is a secondary wave sent into the underlying formation, which can provide the correct geometry for imaging layer boundaries.

Foreliggende oppfinnelse sørger for flere typer regulerbare forplantningsbanediskontinuiteter. En type diskontinuitet er bunnen av hullet som både reflekte-rer og stråler ut akustisk energi. Andre styrbare forplantningsbanediskontinuiteter kan også brukes, slik som en konstruksjon inne i vektrøret frembrakt av en membran eller vinger på utsiden av vektrøret for å innføre en innsnevring i vektrøret frembrakt av en membran eller finner på utsiden av vektrøret for å innføre en innsnevring i ringrommet. Av opplagte grunner kan ingen type innsnevring være permanent fordi en permanent innsnevring ville interferere med strømmen av bore-slam eller produksjonsoperasjoner. The present invention provides several types of adjustable propagation path discontinuities. One type of discontinuity is the bottom of the hole, which both reflects and radiates acoustic energy. Other controllable propagation path discontinuities may also be used, such as a structure inside the cervix produced by a diaphragm or wings on the outside of the cervix to introduce a constriction in the cervix produced by a membrane or fins on the outside of the cervix to introduce a constriction in the annulus. For obvious reasons, no type of constriction can be permanent because a permanent constriction would interfere with the flow of drilling mud or production operations.

Foreliggende oppfinnelse sørger for anvendelse av Stoneley-bølgen som en sekundærkilde for lavfrekvent akustisk energi ved en fjerntliggende avstand fra den opprinnelige kilden (for (SWD-anvendelser). Stoneley-bølger er seismiske bølger som generelt forplanter seg langs en grenseflate. Stoneley-bølger er alltid mulige ved faststoff/væske-grenseflater og under begrensede forhold ved fast-stoff/faststoff-grenseflater. Stoneley-bølger er overflatebølger i et borehull og er følsomme formasjonspermeabilitet. Stoneley-bølgen (eller mer vanlig brukt "rør-bølgen") blir vanligvis betraktet ved seismiske anvendelser som en ødeleggende ledet bølge i borehullet, som forstyrrer signalene av interesse. Slik det sørges for i denne søknaden, blir visse trekk ved Stoneley-bølgen med fordel brukt til SWD- anvendelser. De følgende trekk ved Stoneley-bølgen blir benyttet til SWD: 1) Den er en ledet, lavfrekvent bølge (i området omkring 1 kHz) som forplanter seg langs borehullet over store avstander med lave tap; 2) Hver hindring i forplantningsbanen (f.eks. hullstørrelsesvariasjon, formasjonsendring eller andre plutselige geometriske eller egenskapsendringer langs borehullet) forårsaker en rørbølgereflek-sjon eller en annen energiavdeling som inntreffer i borehullet. Deler av den akustiske energien blir strålt inn informasjonen ved disse stedene og kan derfor brukes til å se "ut" i formasjonen for å detektere egenskaper; 3) Signaturen og frekvensen til Stoneley-bølgen kan styres av den opprinnelige akustiske kilden og/eller er mål-bar ved punkter hvor energi blir avdelt eller forandrer retning. The present invention provides for the use of the Stoneley wave as a secondary source of low frequency acoustic energy at a remote distance from the original source (for (SWD) applications). Stoneley waves are seismic waves that generally propagate along an interface. Stoneley waves are always possible at solid/fluid interfaces and under limited conditions at solid/solid interfaces. Stoneley waves are surface waves in a borehole and are sensitive to formation permeability. The Stoneley wave (or more commonly used "pipe wave") is usually considered in seismic applications as a destructive guided wave in the borehole, which interferes with the signals of interest. As provided for in this application, certain features of the Stoneley wave are advantageously used for SWD applications. The following features of the Stoneley wave are used to SWD: 1) It is a guided, low-frequency wave (in the region of about 1 kHz) that propagates along the borehole over large distances with la woe loss; 2) Every obstacle in the propagation path (eg, hole size variation, formation change, or other sudden geometric or property changes along the borehole) causes a pipe wave reflection or other energy distribution to occur in the borehole. Parts of the acoustic energy are beamed into the information at these locations and can therefore be used to "look" into the formation to detect features; 3) The signature and frequency of the Stoneley wave can be controlled by the original acoustic source and/or is measurable at points where energy is distributed or changes direction.

Disse egenskapene tillater delvis retningsendring av den akustiske energien for å stråle ut energi ved fjerntliggende avstander separat fra den opprinnelige kilden ved å bruke forskjellige mekanismer til å styre effektivt ringromsarealet (f.eks. en styrt membran, finne eller en annen diskontinuitet). En naturlig sterk hindring for Stoneley-bølgen er bunnen av hullet; derfor vil betydelig akustisk energi bli strålt inn i formasjonen som omgir bunnen av brønnhullet. Dette kan benyttes til å "se forover" ved SWD-anvendelser. These properties allow partial redirection of the acoustic energy to radiate energy at remote distances separately from the original source by using various mechanisms to effectively control the annulus area (e.g., a controlled diaphragm, fin, or other discontinuity). A naturally strong obstacle to the Stoneley wave is the bottom of the hole; therefore, significant acoustic energy will be radiated into the formation surrounding the bottom of the wellbore. This can be used to "look ahead" in SWD applications.

Statistisk fordeling av det reflekterte signalets koherensverdi (dvs. et histo-gram av koherensverdiene) kan brukes til å detektere og fremheve det signalet som er av interesse. Selv når en gruppe mottakere som er fordelt langs et borehull, blir benyttet til å detektere et reflektert akustisk signal med lav størrelse (f.eks. en refleksjon fra en akustisk grense i formasjonen), kan det fremdeles være en utfordring å detektere og/eller identifisere refleksjonen på riktig måte. Det er to hovedoppgaver i forbindelse med dette: (1) et meget dårlig signal/støy-forhold for signalet av interesse, og (2) tilstedeværelse av mange andre refleksjoner av forskjellig beskaffenhet i borehullet, som vil interferere med signalet av interesse. Statistical distribution of the reflected signal's coherence value (ie a histogram of the coherence values) can be used to detect and highlight the signal of interest. Even when an array of receivers distributed along a borehole is used to detect a low-magnitude reflected acoustic signal (eg a reflection from an acoustic boundary in the formation), it can still be a challenge to detect and/or correctly identify the reflection. There are two main tasks in connection with this: (1) a very poor signal-to-noise ratio for the signal of interest, and (2) the presence of many other reflections of different nature in the borehole, which will interfere with the signal of interest.

Selv om det er flere teknikker som benyttes til bølgeseparasjon ved kon-vensjonell seismisk databehandling, løser fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse problemet fra en annen vinkel. Alle de signalene som innsamles ved hjelp av mottakergruppen, blir hovedsakelig klassifisert basert på fordelingskurven for koherensverdiene som er frembrakt ved gruppebehandling (f.eks. likhetsbehandling eller annen koherensanalyse av signaler slik som krysskorrelasjon eller egenvektoranalyse). Det har vært observert at refleksjoner av forskjellig beskaffenhet i en populasjon av refleksjonshendelser erkarakterisert vedforskjellige middelverdier for koherens. Når derfor alle koherensverdier blir plottet som et his-togram på et diagram (horisontal akse med koherensverdier og vertikal akse med hyppigheten av forekomsten av disse verdiene), kan man observere tydelige populasjoner av signaler som er forskjellig gruppert omkring forskjellige koherensverdi-maksima. Although there are several techniques used for wave separation in conventional seismic data processing, the method according to the present invention solves the problem from a different angle. All the signals collected by means of the receiver group are mainly classified based on the distribution curve for the coherence values produced by group processing (e.g. similarity processing or other coherence analysis of signals such as cross-correlation or eigenvector analysis). It has been observed that reflections of different nature in a population of reflection events are characterized by different mean values for coherence. When therefore all coherence values are plotted as a histogram on a diagram (horizontal axis with coherence values and vertical axis with the frequency of occurrence of these values), one can observe clear populations of signals that are differently grouped around different coherence value maxima.

Fig. 4 illustrerer av statistisk fordeling av det reflekterte signalets koherensverdi for deteksjon og fremheving av signalet av interesse, og diskriminering blant forskjellige refleksjonstyper for akustiske borehullsdata i dette eksempelet representerer signalene med lav koherensverdi (vanligvis under 0,3, f.eks. refleksjons-populasjon nr. 1) hovedsakelig ref leksjoner f ra en akustisk grense i formasjonen. Signaler med høyere koherensverdier (større enn 0,3-0,4, eller f.eks. refleksjons-populasjon nr. 2) representerer forskjellige refleksjoner i borehullet. Fig. 4 illustrates statistical distribution of the reflected signal's coherence value for detection and enhancement of the signal of interest, and discrimination among different reflection types for acoustic borehole data in this example represents the signals with low coherence value (typically below 0.3, e.g. reflection- population no. 1) mainly reflections from an acoustic boundary in the formation. Signals with higher coherence values (greater than 0.3-0.4, or e.g. reflection population no. 2) represent different reflections in the borehole.

Ved å sortere signalene basert på disse forskjellige kriteriene, kan de svake refleksjonene av interesse identifiseres. Refleksjoner fra litologiske grenser inne i formasjonene i nærheten av borehullet "oppfører seg" forskjellig, dvs. har forskjellige statistiske fordelingskarakteristikker sammenlignet med hendelser som stam-mer fra akustiske grenser i et borehull. Disse forskjellige karakteristikkene kan ut-nyttes. Ved å tilføye en tredje dimensjon til histogrammet (f.eks. ankomsttid) og presentere fordelingsplottingen som en tredimensjonal kurve, forbedrer signalde-teksjonsdiskrimineringen. Alternativt kan dataene vindusstyres i tid for å bestemme og forbedre typene og posisjonene til akustiske hendelser, og dette kan være basert på tidligere kjennskap til formasjonsgrenser og geometrier. Fremgangsmåten og systemet i foreliggende oppfinnelse sørger for en prosessor til å bestemme likhet og ytterligere diskriminering av formasjonsgrenser og litologier. Ytterligere materiale om akustisk energidiskriminering er beskrevet i US-patentene 6,427,125 og 6,023,443 til Dubinsky mfl. (Søker: Baker Hughes), hvilke patenter herved i sin helhet inkorporeres ved referanse. By sorting the signals based on these different criteria, the weak reflections of interest can be identified. Reflections from lithological boundaries within the formations near the borehole "behave" differently, i.e. have different statistical distribution characteristics compared to events originating from acoustic boundaries in a borehole. These different characteristics can be exploited. Adding a third dimension to the histogram (eg arrival time) and presenting the distribution plot as a three-dimensional curve improves signal detection discrimination. Alternatively, the data can be windowed in time to determine and improve the types and positions of acoustic events, and this can be based on previous knowledge of formation boundaries and geometries. The method and system of the present invention provides a processor to determine similarity and further discrimination of formation boundaries and lithologies. Additional material on acoustic energy discrimination is described in US patents 6,427,125 and 6,023,443 to Dubinsky et al. (Applicant: Baker Hughes), which patents are hereby incorporated by reference in their entirety.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for bruk av et akustisk loggeverktøy transportert i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen,karakterisert ved: (a) å generere et retningsbestemt akustisk signal som indikerer en karakteristikk ved formasjonen ved å anvende: (i) en første akustisk kilderekke for å generere et første akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens; (ii) en andre akustisk kilderekke for å generere et andre akustisk signal i grunnformasjonen ved en andre frekvens som er forskjellig fra den første frekvensen; (b) å anvende en akustisk mottakerrekke for å motta det retningsbestemte akustiske signalet, der det retningsbestemte akustiske signal har en frekvens som er lik forskjellen mellom den første frekvensen og den andre frekvensen; og (c) å bestemme en karakteristikk ved formasjonen ved hjelp av et likhetsutseende (semblance) av det retningsbestemte signalet.1. Method for using an acoustic logging tool transported in a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation, characterized by: (a) generating a directional acoustic signal indicating a characteristic of the formation by using: (i) a first acoustic source array for generating a first acoustic signal in the base formation at a first frequency; (ii) a second acoustic source array for generating a second acoustic signal in the base formation at a second frequency different from the first frequency; (b) using an acoustic receiver array to receive the directional acoustic signal, wherein the directional acoustic signal has a frequency equal to the difference between the first frequency and the second frequency; and (c) determining a characteristic of the formation using a semblance of the directional signal. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å anvende likhetsutseen-demaksima for å bestemme formasjonens karakteristikk.2. Method according to claim 1, further comprising using the similarity appearance maxima to determine the characteristic of the formation. 3. Fremgangmåte ifølge krav 1, hvor formasjonskarakteristikken omfatter en formasjonsgrense.3. Method according to claim 1, where the formation characteristic includes a formation boundary. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det retningsbestemte akustiske signal er valgt fra det sett som består av (i) en kompresjonsbølge, og (ii) en skjærbølge.4. Method according to claim 1, where the directional acoustic signal is selected from the set consisting of (i) a compression wave, and (ii) a shear wave. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor minst ett av det første akustiske signalet og det andre akustiske signalet videre omfatter akustiske signaler med variabel frekvens.5. Method according to claim 1, wherein at least one of the first acoustic signal and the second acoustic signal further comprises acoustic signals with variable frequency. 6. Akustisk system transportert i et borehull i en grunnformasjon for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen, karakterisert vedat systemet omfatter (a) en signalgenerator innrettet for å generere retningsbestemte akustiske signaler ved hjelp av: (i) en første akustisk signalgeneratorsrekke innrettet for å generere et retningsbestemt akustisk signal i grunnformasjonen ved en første frekvens; (ii) en andre akustisk signalgeneratorrekke innrettet for å generere et retningsbestemt akustisk signal i grunnformasjonen ved en andre frekvens om er forskjellig fra den første frekvensen; og (b) en akustisk mottakerrekke innrettet for å motta det retningsbestemte akustiske signal som har en frekvens som er lik forskjellen mellom den første frekvensen og den andre frekvensen; og (c) en prosessor innrettet for å bestemme en karakteristikk ved formasjonen ved hjelp av et likhetsutseende (semblance) av det retningsbestemte signalet.6. Acoustic system transported in a borehole in a basic formation to determine a characteristic of the formation, characterized in that the system comprises (a) a signal generator arranged to generate directional acoustic signals by means of: (i) a first acoustic signal generator array arranged to generate a directional acoustic signal in the base formation at a first frequency; (ii) a second acoustic signal generator array adapted to generate a directional acoustic signal in the base formation at a second frequency if different from the first frequency; and (b) an acoustic receiver array adapted to receive the directional acoustic signal having a frequency equal to the difference between the first frequency and the second frequency; and (c) a processor adapted to determine a characteristic of the formation by means of a semblance of the directional signal. 7. System ifølge krav 6, videre omfattende en prosessor innrettet for å bestemme formasjonskarakteristikken fra likhetsutseendemålinger av det retningsbestemte akustiske signalet.7. System according to claim 6, further comprising a processor arranged to determine the formation characteristic from similarity appearance measurements of the directional acoustic signal. 8. System ifølge krav 6, hvor minst én av den første akustiske signalgeneratorrekken og den andre akustiske signalgeneratorrekken videre omfatter en akustisk drivkrets med variabel frekvens innrettet for å generere de akustiske signalene.8. System according to claim 6, where at least one of the first acoustic signal generator row and the second acoustic signal generator row further comprises an acoustic drive circuit with variable frequency arranged to generate the acoustic signals. 9. System ifølge krav 6, videre omfattende en prosessor innrettet for å bestemme formasjonskarakteristikken, hvor formasjonskarakteristikken omfatter minst én av: (i) en formasjonsgrense, (ii) unormalt poretrykk og (iii) en forkastning.9. System according to claim 6, further comprising a processor arranged to determine the formation characteristic, where the formation characteristic comprises at least one of: (i) a formation boundary, (ii) abnormal pore pressure and (iii) a fault.
NO20044952A 2004-11-12 2004-11-12 Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation NO330545B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20044952A NO330545B1 (en) 2004-11-12 2004-11-12 Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20044952A NO330545B1 (en) 2004-11-12 2004-11-12 Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20044952D0 NO20044952D0 (en) 2004-11-12
NO20044952L NO20044952L (en) 2006-05-15
NO330545B1 true NO330545B1 (en) 2011-05-09

Family

ID=35220545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20044952A NO330545B1 (en) 2004-11-12 2004-11-12 Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO330545B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO20044952D0 (en) 2004-11-12
NO20044952L (en) 2006-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7301852B2 (en) Methods of generating directional low frequency acoustic signals and reflected signal detection enhancements for seismic while drilling applications
US10544668B2 (en) System and methodology for acoustic measurement driven geo-steering
US10465509B2 (en) Collocated multitone acoustic beam and electromagnetic flux leakage evaluation downhole
US20050034917A1 (en) Apparatus and method for acoustic position logging ahead-of-the-bit
US7289909B2 (en) Method for borehole measurement of formation properties
US11513254B2 (en) Estimation of fracture properties based on borehole fluid data, acoustic shear wave imaging and well bore imaging
CA2336655C (en) Semblance processing for an acoustic measurement-while-drilling system for imaging of formation boundaries
US10782433B2 (en) Method for an automatic detection of acoustic reflectors and their parameters from borehole acoustic array data
US20070127314A1 (en) Method and apparatus for detecting overpressured zone ahead of a drill bit using resistivity and seismic measurements
US6166994A (en) Seismic detection apparatus and method
US20110108325A1 (en) Integrating Multiple Data Sources for Drilling Applications
US10041343B2 (en) Micro-sonic density imaging while drilling systems and methods
US20180372902A1 (en) Formation acoustic property measurement with beam-angled transducer array
Poletto et al. Drill‐bit seismic monitoring while drilling by downhole wired‐pipe telemetry
SG187720A1 (en) Micro-sonic density imaging while drilling systems and methods
EP3307986B1 (en) Detection of reflective boundaries using near-field shear waves
NO335812B1 (en) Method and apparatus for measuring shear wave velocity during logging during drilling
Tang et al. Logging-while-drilling shear and compressional measurements in varying environments
US11726225B2 (en) Detection and evaluation of ultrasonic subsurface backscatter
NO330545B1 (en) Method for generating and detecting directional signals during drilling and acoustic system transported in a borehole to determine a characteristic of the formation
Ebrom et al. Subsalt pressure prediction from multicomponent seismics (and more!)
Leggett et al. Field test results and processing methods for remote acoustic sensing of stratigraphic bed boundaries

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees