NO335125B1 - Kalibrering ved flerpunktsmåling under jordoverflaten - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåter for å kalibrere brønnloggingssensorer omfatter å sende et første signal inn i en første kalibreringssubstans anordnet i nærheten av sensoren, å måle en første sensorrespons fra det første signal, å sende et andre signal inn i en andre kalibreringssubstans anordnet i nærheten av sensoren, å måle en andre sensorrespons fra det annet signal, og å bestemme en sensorresponsfunksjon fra den første sensorrespons og den annen sensorrespons. En utførelsesform innbefatter å tilveiebringe en brønnloggingssensor som har en kjent responsfunksjon, å bestemme et forventet område for en kvalitetskontroll-respons for sensoren ved å bruke en kvalitetskontroll-substans med kjente egenskaper, å sende et kvalitetskontroll-signal inn i kvalitetskontroll-substansen, å måle kvalitetskontroll-responsen fra kvalitetskontroll-signalet, og å sammenligne det forventede område med kvalitetskontroll-responsen.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører generelt kalibrering av sensorer. Mer spesielt angår oppfinnelsen en forbedret fremgangsmåte for kalibrering av sensorer innrettet for måling av undergrunnsegenskaper.

Teknisk bakgrunn

I oljeborings-og oljeletings-industrien blir det benyttet mange typer sensorer for å evaluere undergrunnsformasjoner som gjennomskjæres av et borehull, vanligvis kalt brønnlogging. Sensorer måler et fenomen som er relatert til en fysisk egenskap ved formasjonen, slik som densiteten eller porøsiteten. En spesiell formasjonsegenskap kan bestemmes ved å måle et fenomen relatert til formasjonsegenskapen og beregne formasjonsegenskapen basert på forholdet mellom det målte fenomen og den ønskede formasjonsegenskap. For å fremskaffe nyttig in-formasjon om formasjonsegenskapen, er det nødvendig å kalibrere sensoren.

Kalibrering normaliserer en råmåling til en kjent referanse. En sensor blir brukt til å måle en substans med kjente egenskaper. Kalibreringsmålingen som er tatt av sensoren, kan korreleres med de kjente egenskapene til substansen. Dette bestemmer forholdet mellom sensorens råmåling og den fysiske egenskap.

Et eksempel på en sensor som brukes ved brønnlogging, er en densitetssensor. En type densitetssensor benytter en radioaktiv kilde til å sende gammastråler inn i en formasjon. En del av de utsendte gammastråler vekselvirker med elektroner i formasjonen, og gjennom en prosess kalt Compton-spredning, blir de spredt tilbake inn i borehullet. Densitetssensoren innbefatter detektorer som detekterer gammastråler som er spredt tilbake inn i borehullet. Antallet gammastråler som spres tilbake til borehullet, er relatert til antallet elektroner i formasjonen, og antallet elektroner i formasjonen er relatert til formasjonens densitet. Antallet detekterte gammastråler, kalt tellehastighet, er relatert til formasjonens densitet. Kalibrering er nødvendig fordi antallet detekterte gammastråler er avhengig av flere faktorer enn formasjonens densitet. Tellehastigheten er avhengig av flere faktorer enn formasjonens densitet. Tellehastigheten er også sterkt avhengig av styrken til kilden og sensorgeometrien. For eksempel blir det forventet at ved å doble aktivi-teten til kilden, dvs. å gå over til en kilde som utsender dobbelt så mange gamma stråler, vil tellehastigheten også bli doblet. Sensorens effektivitet til å detektere gammastråler påvirker også tellehastigheten. Denne effektiviteten varierer fra sensor til sensor. Ved å kalibere en densitetssensor kan densiteten til en formasjon bestemmes nøyaktig basert på den tellehastighet som måles av sensoren.

Typiske kalibreringsmetoder blir utført for en sensor før den blir anbrakt inne i et borehull. Ofte blir disse kalibreringsmetoder utført i et kontrollert miljø utenfor brønnstedet. En vanlig fremgangsmåte til kalibrering av en densitetssensor innbefatter å plassere sensoren i vann, sette en kilde inn i sensoren og måle tellehastigheten for tilbakespredte gammastråler. Tellehastigheten som fremkommer med sensoren i vann, er korrelert til vannets densitet, og helningen av responsfunksjonen blir anslått. Denne fremgangsmåten er kjent på området som en "en-punktsmåling" fordi en kalibreringslinje blir bestemt basert på et enkelt punkt.

Fig. 1A viser en plotting av en tidligere kjent responsfunksjon 101 for en densitetssensor med et vannkalibreringspunkt. Typiske kalibreringsmetoder forut-setter at densitetssensoren har en lineær respons med en kjent helning. Med vannkalibreringspunktet og en antatt helning kan en sensorrespons-funksjon, plottet ved 101, bestemmes som den linje som har den antatte helning og som skjærer vannkalibreringspunktet 102.

En annen sensor som brukes i brønnlogging, er en nøytronsensor. En nøy-tronsensor benytter en kilde som sender ut "hurtige" nøytroner, eller nøytroner med høy energi, inn i en formasjon. Disse nøytronene mister energi ved kollisjoner med atomene i formasjonen og blir "termiske" eller "epitermiske" nøytroner. Nøy-tronsensoren detekterer disse nøytronene som migrerer tilbake inn i borehullet.

De hurtige nøytronene bremses ned ved å kollidere med atomer i formasjonen. Hydrogen tilveiebringer, fordi det har en masse i likhet med massen til et nøytron, meget hurtigere bremsing av nøytronene enn andre atomer. Antallet termiske nøytroner som detekteres i et borehull er derfor relatert til antallet hydro-genatomer i formasjonen. Fordi vann og hydrokarboner har lignende konsentra-sjoner av hydrogen (hydrogenindekser), og fordi bergartsmatrisen til formasjonen er forholdsvis fri for hydrogen, er antallet termiske nøytroner i borehullet relatert til mengden med hydrokarboner og vann i formasjonen. I en ikke-gassførende formasjon blir volumandelen av vann og hydrokarboner kalt porøsiteten.

Kalibrering av en nøytronsensor bestemmer hvordan den termiske nøytron-tellehastighet er relatert til formasjonens porøsitet. En konvensjonell fremgangsmåte innbefatter å omgi nøytronsensoren med vann og ta en kalibreringsmåling. Ved kalibrering av denne typen blir porøsiteten til vann satt lik én.

Fig. 1B viser en tidligere kjent nøytronkalibrering med vann. Sensoren antas å ha en lineær respons med kjent helning, og målingen av tellehastigheten ved vannpunktet 112 gir en responsfunksjon, plottet ved 111, som skjærer vannpunktet 112.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å kalibrere en brønnlog-gingssensor tilpasset for anbringelse på et verktøy tilpasset for anbringelse i en brønn, kjennetegnet ved å sende et første signal inn i en første kalibreringssubstans internt anordnet inne i en kanal i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle en første sensorrespons fra det første signal; å sende et andre signal inn i en andre kalibreringssubstans internt anordnet inne i kanalen i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle en andre sensorrespons fra det annet signal; og å bestemme en sensor-responsfunksjon fra den første sensorrespons og den annen sensorrespons.

Foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i kravene 2-11.

Det beskrives videre en fremgangsmåte for å kalibrere en brønnloggings-sensor ved å sende et første signal inn i en første kalibreringssubstans anbrakt i nærheten av sensoren, å måle en første sensorrespons, å sende et annet signal inn i en annen kalibreringssubstans anordnet i nærheten av sensoren, å måle en annen sensorrespons, og å bestemme en sensorrespons-funksjon fra den første sensorrespons og den annen sensorrespons. Det beskrives en fremgangsmåte for å kalibrere en brønnloggingssensor, som omfatter å tilveiebringe en brønnlog-gingssensor som har en kjent responsfunksjon, å bestemme et forventet område for en kvalitetskontroll-respons for sensoren ved å bruke en kvalitetskontroll-substans med kjente egenskaper, og å sende et kvalitetskontroll-signal inn i kvalitetskontroll-substansen som er anbrakt i nærheten av sensoren, å måle kvalitetskontroll-responsen fra kvalitetskontroll-signalet, og å sammenligne det forventede område med kvalitetskontroll-responsen.

Det beskrives videre en fremgangsmåte for å kalibrere en brønnloggings-sensor, som omfatter å sende et signal inn i hver av minst to kalibreringssubstanser anbrakt i nærheten av sensoren, å måle minst to sensorresponser svarende til de signaler som sendes inn i de anbrakte kalibreringssubstanser og å bestemme en sensorrespons-funksjon fra de minst to sensorresponsene.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og de vedføyde patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1A viser en plotting av responsfunksjonen til en tidligere kjent densitetssensor,

fig. 1B viser en plotting av responsfunksjonen til en tidligere kjent nøytron-sensor,

fig. 2A viser et flytskjema over en topunktsmetode i henhold til en utførel-sesform av oppfinnelsen,

fig. 2B viser en plotting av en responsfunksjon i henhold til en utførelses-form av oppfinnelsen,

fig. 3A viser et flytskjema for en topunktsmetode for kalibrering av en densitetssensor i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 3B viser en plotting av responsfunksjonen til en densitetssensor i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 4A viser et flytskjema over en topunkts-kalibreringsmetode for å kalibrere en nøytronsensor i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 4B viser en plotting av responsfunksjonen til en nøytronsensor i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 4A viser et flytskjema over en trepunkts kalibreringsmetode i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 5B viser en plotting av responsfunksjonen til en densitetssensor bestemt fra tre kalibreringspunkter i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 5C viser en plotting av responsfunksjonen til en nøytronsensor bestemt fra tre kalibreringspunkter i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 6A viser et flytskjema for en kvalitetskontroll-metode i henhold til en ut-førelsesform av oppfinnelsen,

fig. 6B viser en plotting av responsfunksjonen til en densitetssensor og et kvalitetskontroll-punkt i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 6C viser en plotting av responsfunksjonen til en nøytronsensor og et kvalitetskontroll-punkt i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Teknikker for å kalibrere sensorer for undergrunnsmålinger er presentert. En fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen vedrører en topunkts kalibrering. En annen fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen vedrører en kvalitetskontroll av en kalibrering.

Fig. 2A viser et aspekt ved en fremgangsmåte for kalibrering av en sensor i henhold til oppfinnelsen. Fremgangsmåten i henhold til denne utførelsesformen innbefatter å sende et første signal inn i en første kalibreringssubstans 211 og måle en første sensorrespons fra det første signal 212. En sensorrespons er den tellehastighetsmålingen som foretas ved hjelp av sensoren med en spesiell substans som har en kjent egenskap og som er anbrakt i nærheten av sensoren. En sensorrespons bestemmer en råtellehastighet som er korrelert med en kjent fysisk egenskap. Fremgangsmåten innbefatter deretter å sende et annet signal inn i en annen kalibreringssubstans 213 og måle en annen sensorrespons med den annen kalibreringssubstans 214. Fremgangsmåten innbefatter så å bestemme en responsfunksjon basert på de første og andre sensorresponser 215.

De første og andre sensorresponsene tilveiebringer to punkter som gjør det mulig å bestemme en lineær responsfunksjon uten å måtte anta en helning.

Fig. 2B viser en plotting av en responsfunksjon 223 som er bestemt fra en første sensorrespons 221 og en annen sensorrespons 222. Plottingen 223 av sensorresponsen er en linje gjennom det første sensorresponspunkt 221 og det annet sensorresponspunkt 222.

I denne fremstillingen beskriver det første signal et signal som er sendt inn i en første kalibreringssubstans, og det annet signal beskriver et signal som er sendt inn i en annen kalibreringssubstans. Fagkyndige på området vil forstå at mange sensorer benytter radioaktive kilder som kontinuerlig sender ut stråling. Utpekingen av første og andre signaler betegner ikke noen forskjell mellom signal-ene, bortsett fra den substans som signalet blir sendt inn i. De som er fagkyndige på området vil også forstå at noen sensorer har pulsede kilder som kan energise-res bare når en måling blir tatt. I noen utførelsesformer er de første og andre signaler som benytter en pulset kilde, hovedsakelig identiske.

De første og andre kalibreringssubstanser kan være enhver substans hvor egenskapen som skal måles ved hjelp av sensoren, er kjent. Det er ønskelig at den målte egenskapen til kalibreringssubstansene er betydelig forskjellige for å muliggjøre en mer nøyaktig bestemmelse av en responsfunksjon.

Mange sensorer har ikke-lineære responser på endringer i formasjonsegenskaper. For å lette beregningen blir tellehastigheter i noen sensorer, f.eks. densitets- og nøytron-sensorer, "linearisert". En linearisert tellehastighet er en funksjon av den virkelige tellehastighet som gir en linje når den plottes som en funksjon av den fysiske egenskap som måles av sensoren. I en utførelsesform er denne funksjonen logaritmen til den virkelige tellehastighet. Ved å bruke logaritmer kan eksponentielle variasjoner opptegnes som rette linjer.

I mange loggeanvendelser er det ikke mulig å bestemme en formasjonsegenskap basert på data fra en enkelt sensor. I stedet blir det brukt komplekse algoritmer til å tolke data fra et antall brønnloggingssensorer for å bestemme formasjonsegenskaper. Under disse forhold kan rådata fra en brønnloggingssensor kalibreres i forhold til en kjent referanse. Kalibrering fjerner forskjellen mellom sensorer av samme type, slik at det samme sett med algoritmer kan brukes til å tolke data fra brønnloggingssensorer. Ved å kalibrere sensorer som skal brukes med algoritmer, kan formasjonsegenskaper bestemmes basert på tellehastigheten uavhengig av hvilken sensor som anvendes.

Ved å bruke en fremgangsmåte for kalibrering ved to punkter, kan en lineær transformasjon brukes til å utføre transformasjonen: hvor a og p er definert ved:

og

CRcai = kalibrert linearisert tellehastighet

CRraw= ukalibrert linearisert tellehastighet

CR1 ref = linearisert referansetellehastighet for den første kalibreringssubstans

CR2ref= linearisert referansetellehastighet for den annen kalibreringssubstans

CR1 = linearisert tellehastighet for den første kalibreringssubstans

CR2 = linearisert tellehastighet for den annen kalibreringssubstans.

De lineariserte referansetellehastigheter for de første og andre kalibreringssubstanser CR1ref, CR2refrepresenterer tellehastigheter for de kalibrerte substanser basert på en referansesensor.

I denne fremstillingen betegner "responsfunksjon" enten en funksjon som relaterer en tellehastighet til en fysisk egenskap, eller en funksjon som relaterer en råtellehastighet til en referansetellehastighet for dataanalyse, som i ligning 1. Kalibrering av en sensor kan utføres med begge disse funksjonene.

Den lineariserte tellehastighet for en sensor kan variere på grunn av flere faktorer. Blant disse er kildens styrke, sensorens geometri og endringer i sensoren overtid. Henvisningstall 224 på fig. 2B demonstrerer fordelene ved en topunkts kalibreringsmetode i forhold til tidligere kjente metode. Hvis bare en sensorre-sponsmåling, f.eks. punkt 222 på fig. 2B, blir brukt til å kalibrere en sensor, er den resulterende antatte responsfunksjon representert av en linje 224 med en antatt helning gjennom den eneste sensorrespons 222. Hvis den aktuelle sensorresponsfunksjon ikke har den antatte helning, vil den antatte responsfunksjon være unøyaktig. En fremgangsmåte med topunkts kalibrering i henhold til et aspekt ved oppfinnelsen, tar med fordel hensyn til helningen av en sensorresponsfunksjon. En fremgangsmåte med topunkts kalibrering bestemmer sensorresponsfunksjonen som gjelder på det tidspunkt da sensoren blir kalibrert.

Fig. 3A viser en utførelsesform av en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. En topunkts kalibrering blir brukt til å kalibrere en densitetssensor. Fremgangsmåten innbefatter å sende et første gammastrålesignal inn i en første kalibreringssubstans anordnet i nærheten av densitetssensoren 311, å måle en første densitetssensorrespons fra det første gammastrålesignal 312, å sende et annet gammastrålesignal inn i en annen kalibreringssubstans anbrakt i nærheten av densitetssensoren 313, å måle en annen densitetssensorrespons fra det annet gammastrålesignal 314, og å bestemme en densitetssensor-responsfunksjon 315.

Den første densitetssensorrespons blir målt ved å bruke en første kalibreringssubstans. Den første kalibreringssubstans kan være en hvilken som helst substans som har en kjent densitet. Et eksempel er vann som har en densitet på omkring 1,0 g/cm<3>. Den første kalibreringssubstans har fortrinnsvis en densitet i det måleområde som vanligvis påtreffes i et borehull. For brønnloggingsanvendel-ser er det typiske densitetsområde mellom 1,5 g/cm<3>og 3,1 g/cm<3>. Kalibreringssubstanser er typisk metallblokker. Eksempler på foretrukne kalibreringssubstanser med en densitet i dette område, innbefatter aluminiumlegeringer (2,6 g/cm<3>) og magnesiumlegeringer (1,7 g/cm<3>). Aluminiumlegeringer og magnesiumlegeringer utgjør utmerkede kalibreringssubstanser fordi de hver har en densitet i det typiske område, de er forholdsvis lette å forme og maskinere, og de er billige.

Den annen kalibreringssubstans bør i likhet med den første kalibreringssubstans være en substans med kjent densitet, fortrinnsvis innenfor et forventet område. Det er også ønskelig å bruke en annen kalibreringssubstans med en densitet som er forskjellig fra densiteten til den første kalibreringssubstans. Hvis derfor en aluminiumslegering blir brukt som den første kalibreringssubstans, kan en magnesiumlegering brukes som den annen kalibreringssubstans.

Fig. 3B viser en plotting av en densitetssensor-responsfunksjon 323 basert på en topunkts kalibrering. Den første densitetssensor 321 er målt ved å bruke en aluminiumblokk som den første kalibreringssubstans. Den annen densitetssensorrespons 322 er målt ved å bruke en magnesiumlegering som den annen kalibreringssubstans. Densitetssensorresponsen er representert av en linje 323 plottet gjennom den første 321 og den annen 322 densitetssensorrespons.

Fagkyndige på området vil forstå at de første og andre kalibreringssubstanser ikke er begrenset til aluminiumlegeringer og magnesiumlegeringer. Kalibreringssubstansene kan være hvilke som helst substanser, innbefattende metaller, legeringer og sammensetninger som har en kjent densitet. De første og andre substanser kan videre reverseres uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Oppfinnelsen er ikke begrenset av kalibreringssubstansene eller målerekkefølgen.

Fig. 4A viser en annen utførelsesform av en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. En fremgangsmåte for topunkts kalibrering blir brukt til å kalibrere en nøytronsensor benyttet i operasjoner under boring. Som kjent på området innbefatter boreoperasjoner i et borehull at et fluid eller et "slam" blir pumpet ned gjennom verktøyene og gjenvunnet når det vender tilbake til overflaten. I denne utfø-relsesformen innbefatter sensoren en kanal for å muliggjøre passasje av slammet gjennom denne, som kjent på området (ikke vist). Fremgangsmåten innbefatter å sende ut et første nøytronsignal med luft i sensorslamkanalen 411, å måle en førs-te nøytronsensorrespons fra det første nøytronsignal 412, å sende ut et annet nøytronsignal med en polymerstav anordnet i sensorslamkanalen 413, å måle en annen nøytronsensorrespons fra det annet nøytronsignal 414, og å bestemme en nøytronsensor-responsfunksjon fra de første og andre nøytronsensorresponser 415. Selv om eksempler på luft og en polymerstav er gitt, kan kalibreringssubstansene bestå av en hvilken som helst substans som har en kjent effektiv porøsitet. Polymerstaven kan være en sylindrisk stav laget av aluminiums- og polyetylen-seksjoner, for eksempel. Polyetylenseksjonene fører hydrogen inn i sensorkanalen for kalibrering. Mengden med polyetylen i staven kan varieres, basert på de spesielle behov for den spesielle nøytronsensor og kalibreringen.

Kaliberingsoppsettet presenterer et annet miljø sammenlignet med miljøet nede i borehullet. Ved kalibrering måler en nøytronsensor ikke den virkelige porø-siteten til en kalibreringssubstans. Nøytronsensoren som kalibreres, måler i stedet virkningen av kalibreringssubstansen på de nøytroner som sendes ut av en nøyt-ronkilde som anvendes i forbindelse med nøytronsensoren. Denne virkningen av kalibreringssubstansen blir korrelert med den samme virkning som en spesiell po-røsitet i en formasjon ville ha, og denne porøsiteten blir kalt den "effektive porøsitet". Fig. 4B viser en plotting av en nøytronsensor-responsfunksjon 423 basert på en fremgangsmåte for kalibrering ved to punkter. Den første nøytronsensorre-spons 421 blir målt med luft i slamkanalen, og den annen nøytronsensorrespons 422 blir målt med en polymerstav i slamkanalen. Nøytronsensor-responsfunksjonen er representert av en linje 423 plottet gjennom den første 421 og den annen 422 nøytronsensorrespons. Fig. 5A viser et annet aspekt ved en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen, som anvender en trepunkts kalibreringsmetode. Fremgangsmåten innbefatter å sende ut et første signal i en første kalibreringssubstans anordnet i nærheten av sensoren 511, å måle en første sensorrespons 512 med den første kalibreringssubstans, å sende ut et annet signal inn i en annen kalibreringssubstans anbrakt i nærheten av sensoren 513, å måle en annen sensorrespons 514 med en annen kalibreringssubstans, å sende ut et tredje signal i en tredje kalibreringssubstans anordnet i nærheten av sensoren 515, å måle en tredje sensorrespons 516 med den tredje kalibreringssubstans, og å bestemme en sensorresponsfunksjon fra de første, andre og tredje sensorresponser 517.

Den tredje sensorrespons muliggjør fortrinnsvis bestemmelse av en buet responsfunksjon når tellehastigheten ikke kan lineariseres fullstendig. En ikke-lineær respons kan være et resultat av uregelmessigheter med sensoren eller sli-tasje på sensoren. Den kan også representere sensorens iboende respons.

Den tredje kalibreringssubstans er en hvilken som helst substans med kjente egenskaper, og er fortrinnsvis forskjellig fra den første og den annen kalibreringssubstans. En teknikk for å bestemme en sensor-responsfunksjon 517 innbefatter i henhold til en utførelsesform, å anvende en lineær minste kvadraters til-pasning på de tre sensorresponser, for derved å bestemme en lineær responsfunksjon.

Når responsfunksjonen omfatter en kvadratisk transformasjon for å tilpasse sensortellehastighetene til en fastslått referanse, kan den kalibrerte tellehastighet defineres ved: hvor a, p og y blir bestemt fra de tre kalibreringsmålinger ved først å definere:

Så er a, p og y definert av:

hvor:

CRcai = kalibrert, linearisert tellehastighet

CRraw= ukalibrert, linearisert tellehastighet

CR1ref= linearisert referansetellehastighet for den første kalibreringssubstans

CR2ref= linearisert referansetellehastighet for den annen kalibreringssubstans

CR3ref= linearisert referanansetellehastighet for den tredje kalibreringssubstans

CR1 = linearisert tellehastighet for den første kalibreringssubstans CR2 = linearisert tellehastighet for den annen kalibreringssubstans CR3 = linearisert tellehastighet for den tredje kalibreringssubstans

Fig. 5B viser et diagram for en trepunkts kalibreringsmetode anvendt på en densitetssensor. Den første densitet-sensorrespons 521 er målt med en aluminiumlegering som den første kalibreringssubstans, den annen densitet-sensorrespons 522 er målt med en magnesiumlegering som den annen kalibreringssubstans, og den tredje densitet-sensorrespons 523 er målt med vann som den tredje kalibreringssubstans. Kaliberingssubstansene og rekkefølgen av kalibreringsmålingene er gitt som et eksempel; oppfinnelsen er ikke begrenset av de spesielle kalibreringssubstanser eller rekkefølgen av kalibreringsmålingene.

Plottingen av densitetssensor-responsfunksjonen 524 er en kurve som passerer gjennom alle tre sensorresponsene 521, 522, 523. Den buede densitetsen-sor-responsfunksjon 524 er mer nøyaktig enn en lineær responsfunksjon når densitetssensoren oppviser en ikke-lineær respons.

Fig. 5C viser et diagram for en trepunkts kalibreringsmetode anvendt på en nøytronsensor. Den første nøytronsensorrespons 531 er målt med vann som den første kalibreringssubstans, den annen nøytronsensorrespons 532 er målt med luft som den annen kalibreringssubstans, og den tredje nøytronrespons 533 er målt med en polymerstav som den tredje kalibreringssubstans. Kalibreringssubstansene og rekkefølgen av kalibreringsmålingene er gitt som et eksempel; oppfinnelsen er ikke begrenset av de spesielle kalibreringssubstanser eller rekkefølgen av kalibreringsmålingene.

Et typisk nøytron-avfølingsinstrument har to detektorer, en nærdetektor og en fjerndetektor. Kurven på fig. 5C representerer generelt nærdetektoren for nøyt-roner. På grunn av den måte som termiske nøytroner diffunderer inn i en formasjon på, vil fjerndetektoren ha polymerstaven ved den annen sensorrespons 532 og luft ved den tredje sensorrespons. Arrangementet av sensorresponsene er ikke ment å begrense oppfinnelsen. Fagkyndige på området vil forstå forskjellene mellom responser fra nær-nøytronsensorer og fjern-nøytronsensorer.

Nøytronsensor-responsfunksjonen 534 er en kurve som passerer gjennom alle tre sensorresponsene 531, 532, 533. Den buede nøytronsensor-responsfunksjon 534 er mer nøyaktig enn en lineær responsfunksjon når nøytron-sensoren oppviser en ikke-lineær respons. Nøytronsensorer oppviser ofte ikke-lineære responser. En trepunkts kaliberingsmetode er spesielt nyttig med en nøy-tronsensor, selv om fremgangsmåten kan anvendes i forbindelse med enhver sensor som oppviser en ikke-lineær respons.

Fig. 6A viser et annet aspekt ved en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. En kvalitetskontroll blir anvendt på en kalibrert sensor for derved å verifisere nøyaktigheten av kalibreringen. Fremgangsmåten innbefatter å tilveiebringe en sensor som har en kjent responsfunksjon 611, å bestemme et forventet område for en kvalitetskontroll-respons ved å benytte en kvalitetskontroll-substans 612, å måle kvalitetskontroll-responsen med kvalitetskontroll-substansen som er anordnet i nærheten av sensoren 613, og å sammenligne det forventede område med kvalitetskontroll-responsen 614.

Først blir det fremskaffet en sensor som har en kjent responsfunksjon 611. Sensoren kan ha blitt bestemt for å bestemme responsfunksjonen, men det er ikke nødvendig at sensoren er kalibrert med noen av de fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor. Basert på en akseptabel feilmargin i sensorbestemmelsen av den fysiske egenskap som skal måles, innbefatter fremgangsmåten deretter å bestemme et forventet område 612 for den lineariserte tellehastighet ved å anvende kvalitetskontroll-substansen. Feilmarginen blir valgt på grunnlag av hver spesiell målesituasjon.

Fremgangsmåten innbefatter så å måle en kvalitetskontroll-respons 613. Kvalitetskontroll-responsen blir målt med en kvalitetskontroll-substans anordnet i nærheten av sensoren. Kvalitetskontroll-substansen er en hvilken som helst substans med kjente egenskaper. Det blir foretrukket at kvalitetskontroll-substansen er forskjellig fra eventuelle andre substanser som er benyttet til å kalibrere sensoren.

Fremgangsmåten innbefatter også å sammenligne kvalitetskontroll-responsen med det forventede område 614. Hvis kvalitetskontroll-responsen ligger i det forventede område, er responsfunksjonen gyldig. Hvis kvalitetskontrollen blir utført etter en kalibrering, så blir kalibreringen ansett å være en god kalibrering. Hvis kvalitetskontroll-responsen på den annen side ikke er innenfor det forventede område, er responsfunksjonen ugyldig. Hvis kvalitetskontrollen blir utført etter en kalibrering, blir kalibreringen ansett som en dårlig kalibrering, og sensoren kan kalibreres på nytt.

En kvalitetskontroll i henhold til en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen bestemmer fortrinnsvis om en kalibrering er gyldig. Mange faktorer kan føre til at en kalibrering er dårlig, innbefattende feilfunksjoner i sensoren og menneskelige feil i kalibreringsprosedyren. Når en kvalitetskontroll indikerer en dårlig sensorkalibre-ring, kan sensoren rekalibreres for å korrigere feilen.

Densitetssensorer måler gammastråler som kommer fra en spesiell retning. Densitetssensorer er derfor spesielt følsomme for posisjonen av kalibrerings- og kvalitetskontroll-substansene. En eventuell feil ved lokalisering av kalibreringssubstansene under kalibrering, vil resultere i en dårlig kalibrering.

Nøytronsensorer måler termiske og epitermiske nøytroner. Eventuelt hydrogen som befinner seg i nærheten av sensoren, vil termalisere nøytroner og påvirke sensorresponsen. Hvis f.eks. eventuelt vann (eller slam) er igjen i slamkanalen når sensoren blir kalibrert, vil hydrogenet påvirke kalibreringsmålingene og føre til at kalibreringsmålingene blir unøyaktige. Fagkyndige på området vil forstå at en eventuell nøytronmoderator nær sensoren vil ha den samme virkning.

Kvalitetskontrollen bestemmer om responsfunksjonen er nøyaktig. Eventuelle avvik mellom kvalitetskontroll-responsen og det forventede område indikerer en mulig feil i kalibreringsprosedyren eller i kvalitetskontroll-prosedyren. Hvis kvalitetskontroll-responsen stemmer overens med det forventede område, er det fortrinnsvis større tiltro til at responsfunksjonen er nøyaktig. Fig. 6B demonstrerer hvordan kvalitetskontrollen kan anvendes på en densitetssensor som er kalibrert ved hjelp av en topunkts kalibreringsmetode. En kalibrering kan utføres ved å måle den første densitetssensorresponsen 621 med en aluminiumlegering som den første substans, og å måle en annen densitetssensorrespons 622 ved å bruke en magnesiumlegering som den annen kalibreringssubstans. En densitet-responsfunksjon representert ved linjen 623, kan bestemmes fra den første 621 og den annen 622 densitetssensorrespons. Et forventet område for en kvalitetskontroll-respons blir bestemt basert på responsfunksjonen og et aksep-tabelt feilområde for densiteten 630. Kvalitetskontroll-responsen 624 som benytter vann som kvalitetskontroll-substans, blir så sammenlignet med det forventede område 629. Hvis kvalitetskontroll-responsen er innenfor det forventede område 629, så er kalibreringen gyldig. Fig. 6B demonstrerer også virkningen av en dårlig kalibrering på en responsfunksjon. Hvis f.eks. den annen densitetssensorrespons er for høy, f.eks. ved punkt 625, kan den resulterende feilaktige responsfunksjon være representert av linjen 626. En kvalitetskontroll-respons ved å benytte vann som kvalitetskontroll-substans, blir ventet å være nær punktet 631. En sammenligning for en aktuell kvalitetskontroll-respons målt nær punkt 624, som det skal være i dette eksemplet, ville indikere en dårlig kalibrering.

Hvis videre både de første og andre sensorresponser målt under kalibreringen er påvirket av feil, vil den resulterende responsligning også være feilaktig. Hvis den første densitetssensorrespons var for lav f.eks. ved punkt 627, og den annen densitetsrespons ble målt for høy ved punkt 625, som i det foregående eksempel, kan den resulterende responsligning representeres av en linje 628. En kvalitetskontroll-respons ved et annet punkt enn 632, ville igjen avdekke en feil i kalibreringen.

Fagkyndige på området vil være i stand til å finne varianter av de beskrevne teknikker uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Vann kan f.eks. benyttes som en første kalibreringssubstans, og en aluminiumlegering kan benyttes som kvalitetskontroll-substansen. Fremgangsmåtene er videre ikke begrenset til aluminiumlegeringer og magnesiumlegeringer som kalibreringssubstanser. Andre egn-ede substanser kan benyttes. En fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen er i tillegg ikke begrenset av rekkefølgen av kvalitetskontrollen. Kalibrerings- og kvalitetskontroll-målingene kan foretas i en hvilken som helst rekkefølge ved et tidspunkt, og det forventede område kan bestemmes senere. Ved bestemmelsen av det forventede område, kan gyldigheten av kalibreringen bestemmes.

Fig. 6C viser en utførelsesform av en topunkts kalibrering og en kvalitets-kontrollmetode anvendt i forbindelse med en nøytronsensor. Den første nøytron-sensorrespons, plottet ved 641, er laget ved å bruke luft som den første kalibreringssubstans, og den annen nøytronsensorrespons, plottet ved 642, er målt ved å bruke en polymerstav som den annen kalibreringssubstans. En nøytronsensor-responsfunksjon blir bestemt fra den første 641 og den annen 642 nøytronsensor-respons. En slik responsfunksjon er representert ved linjen 643. Et forventet område vist ved 646, er bestemt fra en tillatt feil i porøsitetsmålingen 645. En kvalitetskontroll-respons, vist ved 644, er målt med vann som kvalitetskontroll-substans.

En feil i kalibreringen kan resultere i en kvalitetskontroll-respons som ikke er innenfor det forventede område. Hvis det f.eks. er noe vann (eller restslam) i slamkanalen til en nøytronsensor under målingen av den første nøytronsensorre-spons, vil tellehastigheten være for høy. Punkt 647 viser et eksempel på en høy, første nøytronsensorrespons. En responsfunksjon bestemt fra den høye, første nøytronsensorrespons, f.eks. plottet ved linje 649, vil være unøyaktig. En kvalitetskontroll-respons målt med vann som kvalitetskontroll-substansen, ville være predikert ved punkt 650. Hvis kvalitetskontroll-responsen i stedet ble målt nær punkt 644, ville kalibreringen være ugyldig. Nøytronsensoren kan rekalibreres.

En sensor som er kalibrert med en topunkts kalibreringsmetode og som er kvalitetskontrollert, har en mer nøyaktig sensor-responsfunksjon og en høyere konfidensgrad i responsfunksjonen. Kombinasjonen av topunkts kalibreringen og kvalitetskontrollen fjerner forskjellen mellom forskjellige sensorer, slik at et sett med algoritmer kan brukes til å analysere data som er innsamlet med forskjellige sensorer. Det fjerner også responsendringer over tid i et spesielt verktøy eller en spesiell sonde, og det fjerner variasjoner i kildestyrke og aktivitetssenter.

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

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med et begrenset antall utførelsesformer, vil fagkyndige på området som har hatt fordelen av å lese denne fremstillingen, finne at andre utførelsesformer kan tenkes som ikke avviker fra oppfinnelsen slik den er beskrevet her. Oppfinnelsens ramme skal følgelig bare begrenses av de vedføyde patentkrav.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å kalibrere en brønnloggingssensor tilpasset for anbringelse på et verktøy tilpasset for anbringelse i en brønn,karakterisert ved: å sende et første signal inn i en første kalibreringssubstans internt anordnet inne i en kanal i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle en første sensorrespons fra det første signal; å sende et andre signal inn i en andre kalibreringssubstans internt anordnet inne i kanalen i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle en andre sensorrespons fra det annet signal; og å bestemme en sensor-responsfunksjon fra den første sensorrespons og den annen sensorrespons.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sensorresponsfunksjonen er en lineær funksjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnloggingssensoren er en nøytron-sensor.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor nøytronsensoren er omgitt av vann.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor en av den første kalibreringssubstans og den annen kalibreringssubstans er luft.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor en av den første kalibreringssubstans og den annen kalibreringssubstans er en polymerstav med en kjent, effektiv porøsitet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: å sende et tredje signal inn i en tredje kalibreringssubstans internt anordnet inne i kanalen i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle en tredje sensorrespons fra det tredje signal; og å bestemme en sensor-responsfunksjon fra den første sensorrespons, den andre sensorrespons og den tredje sensorrespons.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnloggingssensoren er en nøytron-sensor, og fremgangsmåten omfatter: å sende et første nøytronsignal med luft anbrakt i en kanal i nærheten av sensoren; å måle en første nøytronsensorrespons fra det første nøytronsignal; å sende et andre nøytronsignal med en polymerstav anordnet i kanalen i nærheten av sensoren; å måle en andre nøytronsensorrespons basert på det annet nøytronsignal; og å bestemme en nøytronsensor-responsfunksjon fra den første nøytronsen-sorrespons og den annen nøytronsensorrespons.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor nøytronsensorresponsfunksjonen er lineær.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnloggingssensoren er en nøytron-sensor, og fremgangsmåten omfatter: å sende et første nøytronsignal med luft anbrakt i en kanal i nærheten av sensoren; å måle en første nøytronsensorrespons fra det første nøytronsignal; å sende et andre nøytronsignal med en polymerstav anordnet i kanalen i nærheten av sensoren; å måle en andre nøytronsensorrespons basert på det annet nøytronsignal; å sende et tredje nøytronsignal med vann anordnet i kanalen i nærheten av sensoren; å måle en tredje nøytronsensorrespons basert på det tredje nøytronsignal; og å bestemme en nøytronsensor-responsfunksjon fra den første nøytronsen-sorrespons og den tredje nøytronsensorrespons.

11. Fremgangsmåte for å kalibrere en brønnloggingssensor ifølge krav 1, omfattende: å sende et signal inn i hver av minst to kalibreringssubstanser som er internt anordnet inne i en kanal i verktøyet i nærheten av sensoren; å måle minst to sensorresponser svarende til de signaler som er sendt inn i de anbrakte kalibreringssubstanser; og å bestemme en sensor-responsfunksjon fra de minst to sensorresponser.