NO335141B1

NO335141B1 - Fremgangsmåte for tolkning av formasjonsdata i horisontale, vertikale og avvikende brønner

Info

Publication number: NO335141B1
Application number: NO20040475A
Authority: NO
Inventors: Otto N Fanini; Stanislav W Forgang; Gulamabbas A Merchant; Berthold Krieghauser; Liming Yu
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2014-09-29
Also published as: US20030076107A1; AU2002330989A1; WO2003025342A9; US6900640B2; CA2455388A1; EP1421413A2; WO2003025342A3; CN1559011A; WO2003025342A2; US7268556B2; EA200400234A1; US20040196047A1; NO20040475L; CN1278135C; EA007443B1

Abstract

Det er tilveiebrakt en forbedret induksjonssonde for evaluering av formasjons-resistivitet. Sonden omfatter elektromagnetiske sendere og sensorer egnet for å sende og motta magnetiske felter i radiale retninger som er ortogonale i forhold til sondens langsgående akse med minimal følsomhet for feil i forbindelse med parasittiske virvelstrømmer indusert i de metallkomponenter som omgir sender- og mottaker-spolene. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer økt, effektiv overflate-impedans i sonden ved å øke selvinduktansen til de baner hvor induserte virvelstrømmer flyter på overflaten av induksjonsinstrumentene som består av flere komponenter. Sonden gjør det mulig for konstruktører av brønnhullssonder å bygge mer effektive og bedre beskyttede, radiale induksjonsgrupper for eksisterende og fremtidige brønnhullsinstrumenter som opererer i frekvens- og/eller -tidsdomene. I dette tilfelle inneholder gruppemålingsresultatene informasjon hovedsakelig om formasjonens vertikale resistivitet. Sonden gjør det mulig å kombinere radiale grupper med koaksiale grupper som på konvensjonell måte måler horisontal formasjonsresistivitet. Denne kombinasjonen gjør det mulig å fremskaffe en fullstendig resistivitetssensor for å evaluere formasjonsanisotropi. Sonden omfatter et ikke-ledende kompositthus for å redusere eller endog unngå virkningene av parasittiske virvelstrømmer som flyter på sondeoverflaten. Sonden tilveiebringer et ikke-magnetisk hus som er ledende og som reduserer virkningene av ledende materialer nær spolene, og spesielt mottakeren. Sonden omfatter et ikke-ledende belegg som er plassert over huset for å hindre høyfrekvente virvelstrømmer fra å lekke fra huset i det ledende slam i et tilstøtende brønnhull og returnere til huset. Fremgangsmåte for bruk av sonden bruker målinger til geostyringsanvendelse i vertikale, horisontale og avvikende brønnhull. Målinger blir tatt av tidsdomenerespons til frekvensdomene og velger et spektrum av interesse. Sonden tilveiebringer en avstemt, bredbåndet eller avstembar spole og en avstemt bredbåndet eller avstembar kilde. Sonden omfatter også et flerlags, fleksibelt kretskort som inneholder minst enten en spole, en velgbar skjerm, et magnetisk lag eller avstembare komponenter. Sonden muliggjør også dobbeltkompenserte gruppemålinger for å forbedre signallstøy-forholdet og målestabiliteten for å forbedre signalinnholdet med geologiske og geofysiske reservoarparametere. Sonden benytter fremgangsmåter til beslutninger om geostyring og boring. Sonden tilveiebringer en transversal magnetbane og generelt enhver magnetbanekombinasjon som opptrer i et transversalplan perpendikulært til sondens langsgående akse. Fremgangsmåten benytter flere sekvensielle eller samtidige frekvensmålinger. Fremgangsmåten benytter målinger fra en gruppe kombinert med gyro-, akselerometer-, magnetometer- og inklinometer-data samtidig.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører induksjonsresistivitet i frekvens- eller tids-domenemålinger for evaluering av potensielle hydrokarbonførende formasjoner og for å bidra til borings- og brønnplasserings-beslutninger med geostyring og geologisk informasjon over, under og foran borkronen ved å bruke brønnhullsinduksjonsinstru-menter som har forsterket metallstamme (måling under boring-MWD) eller betydelige mengder med elektrisk ledende deler i eller omkring sensorseksjonen. Foreliggende oppfinnelse sørger for kompensering av virvelstrømmer indusert i verktøylegemet eller sondelegemet, som skaper ytterligere feilsignaler som interfererer med resistivitetsmålinger for automatisk å estimere fallvinkelen gjennom felles tolkning av induksjonsmålinger og elektromagnetiske målinger fra flere grupper (innbefattende høyfrekvente, "dielektriske" eller bølgeforplantnings-grupper), flerkomponentinduksjonsmålingerfor geostyring og anvendelser i åpne hull som involverer anisotrope formasjoner.

Oppsummering av beslektet teknikk

Elektromagnetiske induksjonsresistivitetsbrønnloggingsinstrumenter er vel-kjente på området. Disse induksjonsresistivitetsbrønnloggingsinstrumentene blir brukt til å bestemme den elektriske konduktiviteten, eller dens inverse, resistiviteten, til grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull. Formasjonskonduktivitet er blitt bestemt ved hjelp av et instrument som induserer strømmer i formasjonen i nærheten av borehullet. Den elektriske konduktiviteten blir brukt, blant annet, til å utlede fluidinn-holdet i grunnformasjonene. Lavere konduktivitet (høyere resistivitet) er typisk tilknyttet hydrokarbonførende grunnformasjoner. De fysiske prinsipper for elektromagnetisk induksjonsbrønnlogging er godt beskrevet, f.eks. i J. H. Moran og K. S. Kunz, Basic Theory of Induction Logging and Application to Study of Two-Coil Sondes, Geophysics, vol. 27, nr. 6, del 1, s. 829-858, Society of Exploration Geophysiscists, desember 1962. Mange forbedringer og modifikasjoner av elektromagnetiske induksjonsresistivitetsinstrumenter som er beskrevet i referansen til Moran og Kunz, er blitt utpønsket, hvorav noen f.eks. er beskrevet i US 4,837,517, utstedt til Barber, i US 5,157,605, utstedt til Chandler m.fl., og i US 5,600,246, utstedt til Fanini m.fl.

Andre patentpublikasjoner som angir beslektet kjent teknikk er: GB 2 287 324, NO 326721 B1 (US 6,297,639 B1), US 5,038,107, US 6,105,690 og US 6,188,222.

Den konvensjonelle, geofysiske induksjonsresistivitetsbrønnloggingssonde er en sonde egnet for nedsenkning i borehullet, og den omfatter en sensorseksjon og annet, hovedsakelig elektrisk, utstyr for innsamling av data for å bestemme de fysiske parametre som karakteriserer formasjonen. Sensorseksjonen, eller stammen, omfatter induksjonssendere og mottakere posisjonert langs instrumentaksen og anordnet i en rekkefølge i henhold til spesielle instrumentspesifikasjoner. Det elektriske utstyr genererer en elektrisk spenning som videre skal påtrykkes en senderinduksjonsspole, kondisjonerer signalene som kommer fra mottakerinduksjonsspolene og behandler den innsamlede informasjon. De innsamlede data har så blitt lagret eller ved hjelp av telemetri blitt sendt til jordoverflaten gjennom en ledningskabel som brukes til å senke sonden ned i borehullet.

Ved bruk av en konvensjonell induksjonsloggesonde med sendere og mottakere (induksjonsspoler) som har sine magnetiske momenter orientert bare langs borehullsaksen, er de hydrokarbonførende soner generelt vanskelige å detektere når de inntreffer i flerlags eller laminerte reservoarer. Disse reservoarene består vanligvis av tynne, vekslende lag av skifer og sand, og ofte er lagene så tynne at på grunn av den utilstrekkelige oppløsningen til den konvensjonelle loggesonden, kan de ikke detekteres enkeltvis. I dette tilfelle blir formasjonens gjennomsnittlige konduktivitet evaluert.

I et vertikalt borehull reagerer således en konvensjonell induksjonsloggesonde med sendere og mottakere (induksjonsspoler) orientert bare langs borehullsaksen, på den gjennomsnittlige konduktivitet som kombinerer konduktiviteten til både sand og skifer. Disse gjennomsnittsavlesningene blir vanligvis dominert av den forholdsvis høyere konduktiviteten til skiferlagene. For å møte dette problemet har loggere begynt å benytte transversale induksjonsloggesonder hvor sendere og mottakere (induksjonsspoler) har sine magnetiske momenter orientert transversalt i forhold til sondens langsgående akse. Instrumentet for transversal induksjonsbrønnlogging er blitt beskrevet i US 5,781,436, utstedt til Forgang m.fl.

I den transversale induksjonsloggesonden blir responsen til transversale spolegrupper eller skråstilte spolegrupper med en transversal komponent, også bestemt ved hjelp av en gjennomsnittlig konduktivitet, men den forholdsvis lavere konduktiviteten til hydrokarbonførende sandlag dominerer imidlertid denne estimeringen. Generelt kan volumet av skifer/sand i formasjonen bestemmes fra gammastrålings-eller kjerne-brønnloggingsmålinger. En kombinasjon av den konvensjonelle induk sjonsloggesonde med den transversale induksjonsloggesonde, kan således brukes til å bestemme konduktiviteten til individuelle skifer- og sandlag.

En av de største vanskelighetene ved tolkning av data innsamlet ved hjelp av en transversal induksjonsloggesonde, er forbundet med dens responssårbarhet for borehulltilstander. Blant disse tilstandene er nærvær av et ledende brønnfluid så vel som brønnfluid-invasjonseffekter. En kjent fremgangsmåte for å redusere disse uønskede virkningene på en transversal induksjonsloggesonderespons er beskrevet i L. A. Tabarovsky og M. I. Epov, Geometric and Frequency Focusing in Exploration of Anisotropy Seams, Nauka, USSR Academy of Science, Sibir-avdelingen, Novosibirsk, s. 67-129 (1972) og L. A. Tabarovsky og M. I Epov, Radial Characteristics of Induction Focusing Probes with Transverse Detectors in an Anisotropic Medium, Soviet Geology And Geophysics, 20 (1979), s. 81-90.

Den kjente fremgangsmåte har brukt en transversal induksjonsloggesonde omfattende induksjonssendere og mottakere (induksjonsspoler). Ved å utstråle et magnetfelt induserer induksjonssenderen strømmer i formasjonen i nærheten av borehullet; og mottakerne måler i sin tur et magnetisk reaksjonsfelt på grunn av disse strømmene. For å muliggjøre et bredt område med vertikal oppløsning og effektiv undertrykkelse av de uønskede brønnhullseffekter, kan magnetmålingene fra formasjonen fremskaffes ved forskjellige avstander mellom senderen og mottakeren. Selv med disse modifikasjonene kan imidlertid de datalogger som oppnås med et konven-sjonelt, transversalt induksjonsloggeinstrument, være inkonsistent, vanskelig å tolke og problemene er blitt forverret under logging gjennom en rekke lag.

I induksjonsloggeinstrumentene avhenger kvaliteten til de innsamlede data hovedsakelig av parametre i de omgivelser hvor sonden opererer og av instrumentets iboene elektromagnetiske responskarakteristikker. I et ideelt tilfelle måler således loggesonden signaler som er indusert bare av virvelstrømmer eksitert i formasjonen av det primære magnetfeltet til induksjonssendere. Variasjoner i størrelsen og fasen til virvelstrømmene som opptrer som reaksjon på variasjoner i formasjonskonduktivi-teten, blir avspeilet som respektive variasjoner i utgangsspenningen fra induksjons-mottakeren. I konvensjonelle induksjonsinstrumenter er disse mottakerspenningene (eller strømmene som flyter i mottakerspolene) signalkondisjonert og så behandlet ved å benytte analoge eller digitale fasefølsomme detektorer, hovedsakelig algoritmisk. Behandlingen gjør det mulig å bestemme både mottakerspenning eller strømamplitude og -fase i forhold til induksjonssenderstrømmen eller dens magnetfeltbølgeform.

Som ved induksjonslogging i et åpent hull, utnytter induksjonsinstrumentene som for tiden er utplassert i forbindelse med operasjoner for overvåkning under boring (MWD) vanligvis sender- og mottaker-induksjonsspoler av solenoidtypen koaksialt med sondestammen. Disse instrumentene frembringer et "klassisk" sett med induksjonsmålinger i forplantningsmodus, og måler dempningen og fasedreiningen til det utsendte magnetfelt på grunn av innvirkningen av den tilstøtende situasjon. Kjente induksjonssonder benytter to koaksiale mottakerspoler posisjonert i sentrum av stammen og to sett med balanserte senderspoler på begge sider av mottakerspolene. Denne balanserte spolekonfigurasjon gjør det mulig, ved hjelp av det typiske kjente induksjonsinstrument når det opererer ved to frekvenser på 400 kHz og 2 MHz, å kvantitativt evaluere de horisontale formasjonsresistiviteter i åtte retninger for et antall undersøkelsesdybder.

Som en generell regel for induksjonssondeutforming, er det ønskelig med en høy grad av magnetisk kopling mellom sondesenderen og formasjonen og sonde-mottakeren og formasjonen. Denne høye magnetiske koplingen mellom sondesenderen og -mottakeren og formasjonen letter øket instrumenteffektivitet og øket, totalt signal/støy-forhold og øker ønsket sensitivitet overfor formasjonsparametere. Forekomsten av ledende legemer som befinner seg i stammen til kjente induksjonsinstrumenter blir imidlertid problematisk, noe som resulterer i tilsynekomst av en ytterligere og unngåelig magnetisk kopling mellom disse legemene og forskjellige kilder for elektromagnetisk stråling/mottakelse. Parasittisk magnetkopling mellom senderen/mottakeren og formasjonen fra en side og de ledende metalldeler til brønnhullssonden fra en annen side, skaper hovedsakelig problemer tilknyttet parasittiske virvelstrømmer indusert på overflaten til sondelegemet og indre sondeoverflater.

De parasittiske virvelstrømmer som flyter på overflaten av brønnhullssonden, frembringer uønskede magnetfelter som vekselvirker med resistivitetsmålinger som ytterligere feilkomponenter. Disse induserte magnetfeltene reduserer det totale sende-momentet, koples direkte inn i mottakerspolen eller -spolene og skaper uønskede for-skyvninger i målesignalene. Virvelstrømmer på sondelegemet er dessuten temperatur-og frekvens-avhengige, noe som gjør deres ugunstige virkninger vanskelige, om ikke umulige, til å kompensere for ved hjelp av kjente metoder. Det er således et behov for en fremgangsmåte og en anordning som reduserer og kompenserer for de ugunstige virkningene til virvelstrømmer. En gjenværende effekt av virvelstrømmene kan kalibreres ut i en luftkalibrering av en sonde.

Den relative formasjonsfallvinkelen er vital for riktig og nøyaktig tolkning av data innsamlet ved hjelp av den nye gruppen med flerkomponentinduksjonsinstrumenter. Dette nylig utviklede induksjonsinstrumentet innbefatter innbyrdes ortogonale sender/mottaker-grupper. Disse konfigurasjonene gjør det mulig å bestemme både horisontale og vertikale resistiviteter i en anisotropisk formasjon i vertikale, avvikende og horisontale borehull. En beskrivelse av sonden kan finnes i WO 98/00733, Electrical logging of a laminated formation, av Byrd m.fl. (1998). Senderne induserer strømmer i alle tre romlige retninger og mottakerne måler de tilsvarende magnetfelter (Hxx, Hyy og Hzz). I denne benevnelsen av feltkomponentene indikerer den første subindeks retningen til senderen, den annen subindeks betegner mottakerretningen. Hzzer f.eks. det magnetfelt som induseres av en sender i z-retningen og som måles av en z-rettet mottaker, hvor z-retningen på konvensjonell måte er parallell med borehullsaksen. I tillegg måler instrumentet alle krysskomponenter i magnetfeltene, dvs. Hxy, Hxz, Hyx, Hyz, Hzxog Hzy. Generelt kan induktive målinger også gjøres i eventuelle ikke-ortogonale retninger, f.eks. 20 og 40 grader fra en ortogonal retning.

Signalene som innsamles ved hjelp av hovedmottakerspolene (H^, Hyy og Hn) blir brukt til å bestemme både den horisontale og den vertikale resistiviteten til formasjonen. Dette blir gjort ved hjelp av inverse behandlingsteknikker av dataene. Disse inverse behandlingsteknikkene justerer automatisk formasjonsparametere for å optimalisere i en kostnadsfunksjon, f.eks. en minste kvadraters måling, datamistil-pasningen til de syntetiske sonderesponser med målte data. Nødvendige innmatinger i den prosessen er nøyaktig informasjon om det relative formasjonsfall og den relative formasjonsasimut. Informasjonen kan utledes ved å benytte, i tillegg til hovedsignalene (Hxx, Hyy, Hzz) signaler fra krysskomponentene.

Konvensjonelle induksjonssonder som omfatter bare koaksiale sender/mottaker-spolekonfigurasjoner har ikke asimutal følsomhet. I et horisontalt brønnhull inneholder dataene derfor ikke informasjon om formasjonens retning. Det er ikke mulig å skjelne om et lag er over eller under borehullet ut fra disse dataene alene. Det er behov for å kunne bestemme formasjonens retning. Denne kunnskapen kan fremskaffes ved å benytte et delsett eller alle krysskomponentene til den nye flerkomponentinduksjonssonden som muliggjør bestemmelse av retningen til formasjonen.

Oppsummering av oppfinnelsen

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen er angitt i det selvstendige fremgangsmåte-patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer forbedrede målemuligheter for induksjonssonder til evaluering av formasjonsresistivitet og geostyringsanvendelser. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer elektromagnetiske sendere og sensorer egnet for å sende og motta magnetfelter i radiale retninger som er ortogonale til sondens langsgående akse med minimal følsomhet for feil tilknyttet parasittiske virvelstrømmer indusert i metallkomponentene som omgir sender- og mottaker-spolene. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer øket, effektiv sondeoverflateimpedans ved å øke selvinduktansen til de baner hvor induserte virvelstrømmer flyter på overflaten av fler-komponentinduksjonsinstrumentene.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig for konstruktører av brønnhullsinstru-menter å bygge mer effektive og bedre beskyttede radiale induksjonsgrupper for eksisterende og fremtidige brønnhullsinstrumenter som opererer i frekvens- og/eller tids-domenet. I dette tilfelle inneholder gruppemåleresultatene informasjon hovedsakelig om formasjonens vertikale resistivitet. Foreliggende oppfinnelse gjør det imidlertid også mulig å kombinere transversale grupper med longitudinale grupper som på konvensjonell måte måler horisontal formasjonsresistivitet eller andre retnings-grupper. Denne kombinasjonen gjør det mulig å fremskaffe en fullstendig resistivitets-tensor for å evaluere formasjonens resistivitetsanisotropi.

Ifølge et aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et sammensatt ikke-ledende hus for å redusere eller endog unngå virkningene av parasittiske virvel-strømmer som flyter på verktøyoverflaten. Ifølge et annet aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et ledende, ikke-magnetisk hus med reduserte virkninger av ledende materialer nær spoler, og spesielt mottakeren. Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen blir et ikke-ledende belegg plassert over huset for å hindre høyfrekvente virvelstrømmer fra å lekke fra huset i det ledende slam i det tilstøtende borehull og returnere tilbake til huset.

Ifølge et aspekt ved foreliggende oppfinnelse blir det tilveiebrakt innsatser med visse materialegenskaper (konduktivitet, permeabilitet og dielektrisitet) og ytre skallåpninger med spesielle former og magnetiske linser kombinert med en transversal magnetbane. I henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et asimutalt symmetrisk målesystem som kombinerer en ytre skallåpning, en skjerm og en spole plassert på overflaten av verktøyet, som omfatter et magnetisk materiale eller er viklet omkring det magnetiske materiale, den transversale magnetbane og slamsøylen.

Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et asimutalt asymmetrisk målesystem som kombinerer en ytre skallåpning, en skjerm, en spole plassert på overflaten av det magnetiske materiale eller viklet omkring det magnetiske materiale, den transversale magnetbane og slamsøylen. I henhold til nok et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt konfigurasjoner som benytter diskontinuerlige deler av en ekvivalent, sylindrisk magnetbane, magnetfelt målt ved høy og lav frekvens og elektriske feltsensorer kombinert med ytre skallåpninger med spesielle former. I henhold til nok et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt sender- og mottaker-grupper med åpninger implementert med et målesystem som innbefatter trekk som er angitt ovenfor. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for anvendelse i forbindelse med geostyringsoperasjoner.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte som anvender målinger til geostyringsoperasjoner. Målingene kan utføres enten i et tidsdomene som så etter valg blir konvertert til frekvensdomene med utvelgelse av et spektrum av interesse, eller utført i selve frekvensdomenet. Verktøyet eller sonden omfatter en eller flere avstemte, bredbåndede eller avstembare spoler og en avstemt, bredbåndet eller avstembar kilde. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer sondens åpningsdimensjoner og geometri. Sondeåpningene kan varieres dynamisk eller endre følsomhetsretningen og frekvensresponsen til en sender eller spole ved siden av den ovenfor nevnte åpning. Sonden har også et flerlags, fleksibelt kretskort som inneholder minst enten en spole, en velgbar skjerm, et magnetisk lag eller avstembare komponenter. Sonden muliggjør også dobbeltkompensert gruppemåling for å forbedre signal/støy-forholdet og målestabiliteten, og for å forbedre signalinnholdet med reservoar-, geologisk og geofysisk informasjon. Sonden benytter fremgangsmåter for anvendelse av geostyring, boringsassistanse og beslutninger. Sonden tilveiebringer en transversal magnetbane og generelt en hvilken som helst magnetbanekombinasjon som opptrer i hele eller en del av et transversalplan som er perpendikulært til sondens langsgående akse. Fremgangsmåten benytter flerfrekvente, samtidige eller sekvensielle målinger og tidsdomene-målinger. Fremgangsmåten benytter målinger fra en gruppe kombinert med gyro-, akselerometer-, magnetometer- og inklinometer-data samtidig.

Forskjellige sender/mottaker-kombinasjoner fordelt asimutalt omkring sonden eller longitudinalt, er tilveiebrakt for å velge følsomhet for ønskede formasjonsegen-skaper i et reservoar, f.eks. forskjellige orienteringer xy, xz, yz, 20°-40°, 40°-90°, og kombinasjoner, slik som symmetrisk/symmetrisk, asymmetrisk/ symmetrisk og asymmetrisk/asymmetrisk for å hjelpe til å dirigere sondens følsomhet i en ønsket retning.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for å benytte en flerkomponent resistivitetsloggesonde i et avvikende, meget avvikende eller hovedsakelig horisontalt borehull. Ved å bruke i det minste data registrert i en enkelt mottaker med to forskjellige senderorienteringer, og omvendt, er det på grunn av resiprositet mulig å bestemme retningen av resistivitetslag i forhold til borehullet. Når flerfrekvensmålinger blir brukt, gjør foreliggende oppfinnelse det også mulig å bestemme en avstand og retning til det resistive lag og formasjonsuregelmessigheter, slik som en forkastning eller en diskontinuitet i laget.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 illustrerer omkretsretningen til virvelstrømmer som vil flyte på overflaten av det konvensjonelle MWD-induksjonsinstrument med longitudinalt orienterte, magnetiske senderfelt som forplanter seg langs sondelegemets langsgående akse; Fig. 2 illustrerer en foretrukket utførelsesform med en spole som er viklet omkring et sondelegeme inne i et vektrør og som har et magnetisk moment rettet langs sondens langsgående akselegeme; Fig. 3 og fig. 4 er sideriss av en foretrukket utførelsesform som illustrerer radiale og langsgående ferritt-innsatser for å minimalisere virvelstrømmer på sondeoverflaten som flyter på grunn av et radialt senderfelt; Fig. 5 er en illustrasjon av et ledende hus som interfererer med et utsendt magnetfelt i det tilfelle hvor sondehuset også inneholder ferromagnetiske inneslutninger; Fig. 6 er en illustrasjon av en ferritt-innsats inne i en spole som danner det magnetiske felt utenfor instrumentet og nær en sondeoverflate; Fig. 7 er en illustrasjon av et foretrukket vektrør som omgir en spole; Fig. 8 er en illustrasjon av et foretrukket vektrør som omgir en spole; Fig. 9 er en illustrasjon av et foretrukket vektrør som omgir en spole; Fig. 10 er et tverrsnitt gjennom spolen og vektrøret på fig. 9; Fig. 11 illustrerer et ytre sideriss langs en akse i en foretrukket sonde som viser langsgående åpninger som tradisjonelt brukes i tidligere kjente resistivitetsforplantningssonder; Fig. 11A illustrerer et tverrsnitt gjennom en foretrukket sonde som viser et ytre skall, skjermer, en transversal magnetbane og en indre slamstrømningsseksjon; Fig. 12 illustrerer en ekstern sondes sideriss langs sondens langsgående akse, som viser transversale åpninger innrettet med transversale plan perpendikulære til sondens langsgående akse; Fig. 13 illustrerer en ekstern sondes sideriss langs sondens langsgående akse, som oppviser åpninger i et transversalplan som varierer sin orientering fra en retning perpendikulær til sondeaksen mot en retning innrettet med sondens langsgående akse; Fig. 14 illustrerer den eksterne sondens sideriss langs sondens langsgående akse som oppviser åpninger med sirkulær form, innbefattende åpningsgap i den sirkulære retning; Fig. 15 illustrerer sondetverrsnittet som viser geometri og dimensjoner for en innsats på sondens ytre overflate; Fig. 16 illustrerer den eksterne sondens sideriss langs sondens langsgående akse som oppviser ringformede åpninger. En ringformet åpning (venstre) er plassert i et transversalplan perpendikulært til sondens langsgående akse. Den andre ringformede åpning (høyre) er plassert i et transversalplan hvis retning er skråstilt (mellom 0 og 90 grader) i forhold til sondens langsgående akse; Fig. 17 illustrerer en beskrivelse av åpningsformen som en timeglass-profil. En spesiell form har begge ytterender med et konisk snitt og midten har en innsnevring med en parallell skjæring. En alternativ form har skjæringer ved begge ytterendene som er parallelle med hverandre. Laterale skjæringer er buet og kan ha en sirkulær, en elliptisk eller en parabolsk form, f.eks. med sentrum utenfor utskjæringen; Fig. 17A illustrerer beskrivelsen av nøkkeldimensjoner i en av timeglass-formene; Fig. 18 illustrerer en åpning med elliptisk form; Fig. 19 illustrerer en åpningsform som et parallellogram (venstre) og alternativt et parallellogram i hver ende av åpningen forent med en innsnevring med parallelle utskjæringer; Fig. 20 illustrerer en åpningsform som en "knokkel". Ytterendene har en form som ligner en sirkel sammenføyd med en "hals"-innsnevring; Fig. 20A illustrerer en åpningsform som en "knokkel". Ytterendene har en form som ligner en ellipse og er forbundet med en halsinnsnevring; Fig. 21 illustrerer en åpningsform som en tverrsnittsform som kombinerer utskjæringer i langsgående og transversal retning i forhold til sondens langsgående akse; Fig. 22 illustrerer sondens sideriss langs sondens langsgående akse, som oppviser en beskrivelse av en sekvens av åpninger (hver representert med en linje) som varierer sin retning og er organisert longitudinalt (venstre sideeksempel) og et annet tilfelle hvor åpningens retning varierer og er organisert asimutalt (venstre sideeksempel); åpningene kan alternativt være organisert inne i et plan med retning skråstilt i forhold til sondens langsgående akse; Fig. 23 illustrerer koplingselementer som er koplet inn i åpningen og som dynamisk kan endre geometrien og dimensjonene til åpningen. Et eksempel på et tverrsnitt er vist, men dette kan utvides til andre former; Fig. 24 illustrerer et eksempel som viser en åpning hvis effektive dimensjon og form er blitt konfigurert med koplingselementer som kan utvides til andre former; Fig. 25 illustrerer standardåpninger. Åpninger kan være innbefattet med en vinkel 0 i forhold til sondens langsgående retning; Fig. 26 illustrerer en åpning med timeglass-form. Åpningen kan være skråstilt med en vinkel 0 i forhold til sondens langsgående retning; Fig. 27 illustrerer sammenlignende, relative dempninger gjennom åpningen med "tidsur"-form og standardåpninger som funksjon av vinkel mellom åpningsretning og retning for innfallende magnetfelt projisert på sondens ytre overflate hvor åpningen er utskåret. Hver relativ dempning er blitt normalisert til 1 ved 0 lik 0 for sammenligning av en romlig retning selektivt mellom de to åpningsgeometriene; Fig. 28-72 illustrerer foretrukne spole-, åpnings-, innsats- og skjerm-konfigurasjoner; Fig. 73 skisserer en skisse av den nye 3DEX-multikomponentindukjsonssonde som er utviklet av Baker Hughes; Fig. 74 viser et eksempel på to simulerte tilfeller med horisontale formasjoner; Fig. 75 viser et diagram over en anisotrop turbidittformasjon med seks nivåer sammen med responsene til de fem komponentene som skal påtrykkes radiofrekvente magnetfelter ved 20 kHz; Fig. 76 viser et diagram over en isotrop sekvens med seks nivåer sammen med responsene til de fem komponentene av det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 77 viser et diagram over sekvensen på fig. 76 med endrede resisti vitete r ved det første lag sammen med responsen til de fem komponentene som skal påtrykkes det radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 78 viser et diagram av sekvensen på fig. 76, med endrede resistiviteter ved det sjette lag sammen med responser på de fem komponentene for det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 79 viser et diagram for en lineært gradert overgangssekvens med tre nivåer sammen med responser på de fem komponentene til det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 80 viser et diagram over et tykt resistivt lag inneklemt mellom to ledende lag sammen med responsene til de fem komponentene til det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 81 viser et diagram over et tykt ledende lag inneklemt mellom to resistive lag med responsene til de fem komponentene til det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt ved 20 kHz; Fig. 82 viser de fem komponentresponsene til det påtrykte radiofrekvente magnetfelt ved 200 kHz som i henhold til oppfinnelsen blir rotert 180 grader inne i et horisontalt borehull i det annet lag på fig. 76; Fig. 83 viser de fem komponentresponsene til det påtrykte, radiofrekvente magnetfelt på 20 kHz; som ifølge oppfinnelsen blir rotert gjennom 180 grader inne i et horisontalt borehull i det annet lag på fig. 76; Fig. 84 viser en flerkomponent 3DEX-induksjonskonfigurasjon av oppfinnelsen for vertikale brønner; Fig. 85a viser en plotting av en modell av formasjonsresistivitet som funksjon av loggedybde, med tre anisotrope resistivitetsintervaller; Fig. 85b viser en modell av responsene til Hxxog Hzzi både isotrope og anisotrope materialer ifølge fig. 85a; Fig. 86 viser en flerkomponent induksjonskonfigurasjon ifølge oppfinnelsen for horisontale brønner; Fig. 87 viser en konfigurasjon for en horisontal brønnanvendelse benyttet til å fremskaffe resultater som vist på fig. 74; og Fig. 88 viser en utforming for en horisontal brønnanvendelse benyttet til å fremskaffe resultater som vist på fig. 75-83; Fig. 89-92 illustrerer gruppering av formasjonsdata;

Fig. 93 illustrerer en foretrukket tidsmidlingsligning; og

Fig. 94 viser at de rådata som er tildelt et dybdeintervall og en asimutsektor, kan falle i forskjellige punkter i en gjentatt syklus.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelsesform

De geometrisk senderspole- og mottakerspole-arealene sammen med sender-strømmen definerer et totalt magnetisk moment for en induksjonsspole. Ved utføring blir disse spolene fortrinnsvis bygd med et effektivt geometrisk areal som er tilstrekkelig stort til å oppnå de maksimalt mulige, tilfeldige støvfrie målinger ved bruk av konvensjonelle mengder med elektrisk effekt som er tilgjengelig for MWD-utstyr. En spoles effektive geometriske areal vil være tilstrekkelig stort når ikke-produktive tap som kan inntreffe under generering av det primære magnetfelt eller ved deteksjon av den sekundære magnetfeltfluks som er indusert fra formasjonen, enten er tilstrekkelig kompensert for eller riktig tatt hensyn til. I mange tilfeller kan disse begrensningene evalueres fra de grunnleggende fysiske prinsipper, dvs. fra grensebetingelser for magnetfeltet som er meget nær ledende og/eller ferromagnetiske materialer, eller forplanter seg langs tre deler.

Det er kjent fra det elektromagnetiske område at hvis et eksternt generert, vekslende magnetfelt er blitt utstrålt normalt på overflaten til et ledende legeme, vil det indusere virvelstrømmer på denne overflaten. Disse strømmene frembringer til sammen sitt eget magnetfelt som i vektorretning er motsatt av det eksterne felt. Generelt øker størrelsen til de motsatte feltene med økende elektrisk materialkonduk-tivitet og minsker med økende avstand til kilden. Dette resulterer i at en integrert magnetfluks nær en meget ledende metalloverflate blir neglisjerbar. For de som er fagkyndige på området, vil det være klart at lignende effekter er tilstede i MWD-induksjonsmålinger som har sender- og mottaker-spoler viklet nær metallsondelegemet.

Når en senderinduksjonsspole derfor er posisjonert like over en ledende sondeoverflate, er magnetfeltet til virvelstrømmer som induseres på overflaten, motsatt rettet av magnetfeltet til primærkilden og minsker derved den samlede fluks som utstråles inn i formasjonen. Hvis derimot en mottakerinduksjonsspole er posisjonert over en ledende overflate, vil magnetfeltet til virvelstrømmer som er indusert på denne overflaten på grunn av formasjonsrespons, minske den effektive fluks som krysser spolen. Begge prosessene forvrenger i betydelig grad mottakerens utgangsspenning og senker følgelig sondens signal/støy-forhold.

I de mest praktiske utforminger er bølgelengden til senderfeltet betydelig lenger enn den elektromagnetiske skinndybden til materialet i sondelegemet eller spolens lineære dimensjoner. Dette faktum gjør det mulig å neglisjere aktive, elektromagnetiske tap i sondelegemematerialene ved å se bort fra fasedreininger mellom overflate-virvelstrømmene og det magnetiske drivfelt, osv. Overflatevirvelstrømmer minsker imidlertid effektive, geometriske spolearealer, når det arbeides med frekvenser som er for høye til å ignorere spoledimensjoner og/eller tapene i sondelegemematerialene, blir virvelstrømseffekten mer kompleks og må analyseres separat for hvert loggetilfelle.

Det vises nå til fig. 1 som illustrerer retningen av de virvelstrømmer som flyter på en sondeoverflate med magnetiske senderfelter orientert langs og som flyter langs, sondelegemets langsgående akse. Som vist på fig. 1 er orienteringen til de virvel-strømmer som flyter på en sondeoverflate med magnetiske senderfelter orientert og forplanter seg langs sondelegemets langsgående akse. Som vist på fig. 1 blir et langsgående magnetfelt 110 generert av senderen, og et langsgående magnetfelt 120 blir mottatt av mottakeren som er orientert langs sondens 100 langsgående akse. Parasittiske overflatevirvelstrømmer blir generert i stammen 105 og sirkulerer fortrinnsvis i en omkretsmessig bane langs retningen 130, som vist på fig. 1. Ikke-ledende eller meget resistive ferrittinnsatser 107 i sendervektrøret 109 og mottakervektrører 111, blir benyttet av to grunner. Innsatsene under senderspolene 107 øker den elektriske impedansen til sondeoverflaten for å muliggjøre en større flukslekkasje fra spolen som utstråles inn i formasjonen. Innsatser under mottakerspolen 107 øker effektivt den eksterne feltinntrengning gjennom spoletverrsnittet for å gjøre det mulig å måle et større signal. Begge effektene inntreffer på grunn av kjent oppførsel av induksjons-spolen som er viklet fullstendig eller delvis omkring et ferromagnetisk faststoff. Innsatsene 107 reduserer virkningen av omkretsmessige virvelstrømmer på magnetfelter i vektrørene 109 og 111.

Sondelegemet er fortrinnsvis laget av et ikke-magnetisk, men ledende materiale for å redusere ofte ikke-lineære magnetiseringsvirkninger av dette materiale på den fluks som utsendes og mottas av sonden. Sondelegemet kan alternativt være laget av et ikke-ledende komposittmateriale for fullstendig å eliminere virvelstrømmer som flyter på sondeoverflaten. I dette konstruksjonstilfelle blir det unødvendig å ha ferrittinnsatser 107 under senderspolen i sendervektrøret 109. Det å ha innsatsene 107 under mottakervektrøret 111, vil fremdeles være ønskelig for å tiltrekke flere eksterne flukslinjer som skal trenge gjennom tverrsnittet.

Det vises nå til fig. 2, hvor spolen 202 er vist viklet omkring et sondelegeme 100 inne i et vektrør 109 (eller et vektrør 111). Ferrittinnsatser 107 er vist innbakt i sondeoverflaten 105 og inne i spoleviklingen 202. Sondesenderen utstråler i en retning langs sondens horisontale akse, og derfor forplanter induserte virvelstrømmer 206 seg omkretsmessig omkring ferrittinnsatsene 107, som vist på fig. 2. Ferrittinnsatsene øker effektivt forplantningsveien til virvelstrømmene og tvinger denne banen til å oppvise en betydelig induktans. Den økte effektive impedansen som virvelstrømmene som flyter gjennom denne forplantningsveien møter, omkring ferrittinnsatsene, vil redusere størrelsen av disse strømmene og henholdsvis nedskalere deres parasittiske virkninger på effektivt utsendte og mottatte magnetiske flukser.

Det vises nå til fig. 3 og fig. 4, hvor en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er illustrert, som gjør det mulig å plassere induksjonsspoler 310 for utstråling av et magnetisk senderfelt inn i formasjonen eller å motta et respektivt signal fra formasjonen. Det magnetiske momentet til hver av disse spolene har vært perpendikulært til sondens 340 langsgående akse for å understøtte induksjonsmålinger fra den radiale retning. Under drift induserer både det primære felt, dvs. senderen, og det sekundære, dvs. formasjonen, hovedsakelig langsgående virvel-strømmer 330 på overflaten av sonden 340. Foreliggende oppfinnelse øker impedansen til sondeoverflaten ikke bare inne i sender- og mottaker-spoleprojeksjonene på sondeoverflaten, men også utenfor disse projeksjonene på sondeoverflaten. Som vist på fig. 3 blir innsatser 320 med meget høy magnetisk permeabilitet plassert inne i spolen og på utsiden av spolen 310 langs stammen for å redusere virkningen av virvelstrømmer 330 som har forskjellige forplantningsretninger.

To hovedstrømmer, det vises fremdeles til fig. 3, blir indusert av magnetfeltet til den radiale spole, og de flyter i motsatte retninger. En første strøm befinner seg inne i projeksjonen av spoleviklingen på sondemetalloverflaten, og den annen strøm flyter utenfor denne projeksjonen. Foreliggende oppfinnelse reduserer virkningen av langsgående strømmer på måleresultatene ved å tilveiebringe ferrittinnsatser 320 av en segmenttype anordnet transversalt i forhold til sondens langsgående akse og plassert hovedsakelig inne i spoleprojeksjonen på stammeoverflaten, som vist på fig. 3. Langsgående ferrittinnsatser 360 er likeledes anbrakt langs stammen, hovedsakelig utenfor spoleprojeksjonsarealet på stammeoverflaten, som vist på fig. 4. Disse langsgående innsatsene utvider banen og øker også den effektive impedansen for omkretsmessig flyt av virvelstrømmer som forplanter seg på utsiden av spoleprojeksjonen på sondeoverflaten. Det vil si at fig. 4 demonstrerer prinsippet for undertrykkelse av overflate-virvelstrømmer ved å øke den induktive impedansen til sondeoverflaten. Ferrittinnsatsene som er innbakt i overflaten, tvinger strømmer til å flyte i mange buktninger og øker samtidig induktansen til disse sløyfene og deres impedans i forhold til strøm-sirkulasjonen. Et antall langsgående innsatser er fortrinnsvis anordnet i stedet for en eneste innsats på hver side av spolen. Ved å anvende lignende betraktninger vil fagkyndige på område finne at i det tilfelle hvor mottakerspolen blir brukt i forbindelse med ferrittinnsatser inne i spoleprojeksjonen på sondeoverflaten, økes spolearealet effektivt.

I en foretrukket utførelsesform er et ikke-ledende belegg 370 plassert over sonden 340 for å begrense virvelstrømmer 330 fra å lekke inn i det ledende fluid som fyller brønnhullet som omgir sonden 340. Effektiviteten til det ikke-ledende belegg er avhengig av beleggets tykkelse og beleggets komplekse, elektriske permetivitet. Beleggets effektivitet vil også operere i forbindelse med sondens arbeidssekvens, og derfor bør beleggets materialtykkelse og frekvens velges riktig. En god teknisk praksis vil kreve en kapasitiv impedans innført av dette belegget mellom sondeoverflaten og borehullsfluidet, som i det minste er en størrelsesorden høyere enn den samlede induktive impedansen som overflatevirvelstrømmene møter. Fagkyndige på området vil se at disse to reaktive impedansene kan oppvise en serieresonanskrets som kan ødelegge målefasestabiliteten og

-kvaliteten, fortrinnsvis i borehull fylt med meget ledende fluider.

Det er kjent at et ferromagnetisk legeme anordnet i et mindre magnetisk volum "fylt" med magnetiske flukslinjer, virker som en flukskonsentrator, dvs. at flukslinjene blir forvrengt på en måte, slik at hoveddelen av linjene passerer gjennom det ferromagnetiske legeme. Analogen til denne virkningen kan finnes i en elektrisk strøm (fluks) som flyter gjennom kretsen og velger den minste elektriske (magnetiske) impe dans for strømmen. I samsvar med denne analogien er det kjent volumer som inneholder ferromagnetiske inneslutninger, som har mindre "magnetisk" impedans overfor den rommessige ruting avflukslinjene. For MWD-borehullsanvendelser betyr dette at forbedret spoleposisjon nær de ferromagnetiske sondedeler og komponentene (slik som et sondelegeme) i betydelig grad kan endre de utsendte og mottatte magnetiske MWD-fluksverdier. For noen utførelsesformer kan dette dessuten skape en effekt som fullstendig ødelegger de ovenfor nevnte fordeler. Dette kan derfor resultere i undertrykkelse av det magnetfelt som utsendes til og som mottas fra formasjonen, som vist på fig. 5.

Fig. 5 illustrerer en negativ virkning av et sondetrykkhus 402 laget av magnetisk materiale. Som vist på fig. 5 er en senderspole 410 blitt viklet på den transversale ferrittkjerne 412 som er blitt plassert inne i sondemetallhuset og som er forbundet med begge de ytre MWD-overflater 400. Avhengig av verdien på den magnetiske permeabiliteten til ferritten 412 i huset 402, kan den magnetiske fluksen 420 bli delvis eller fullstendig innfanget inne i legemet og aldri forlate sonden for å undersøke formasjonen, og omvendt.

Som vist på fig. 6, vil anvendelser av ferrittinnsatser 510 i sender- eller mottaker-spolene 500 ha forskjellige betydninger. I tilfelle med en mottakerspole, resulterer det således i den økte, magnetiske flukstetthet 520 inne i spolens kjerne sammenlignet med det eksterne felt som skal måles. Hvis senderspolestrømmen er fastsatt (som å levere den med en "strømkilde"), kan imidlertid nærværet eller fraværet av den ferromagnetiske kjerne i praksis ikke påvirke det utstrålte felt, bortsett fra en viss økt flukslinjekonsentrasjon per enhet med tverrsnittsareal nær spolen. Ferritten inne i senderspolen tjener derfor hovedsakelig som en "beholder" som ikke tillater senderfeltflukslinjer å legge inn i instrumentet og ruter flukslinjene i en transversal bane over sonden. I det tilfelle hvor de ferromagnetiske innsatser blir brukt i mottaker-spolen, virker de som både en "beholder" og som en magnetisk flukstetthetsforsterker.

Det vises nå til fig. 7, hvor det er vist en foretrukket løsning som tilveiebringer en ikke-ledende hylse 600 som i tilfelle med induksjonsmåleinstrumenter fortrinnsvis ikke er en lastbærende hylse 610. En foretrukket utførelsesform som er vist på fig. 8, omfatter en enkelt, hul komposittsylinder 650 montert koaksialt med instrumentet på sondens ytre overflate med spolen 640 begravd inne i kompositthylsen. I dette tilfelle innfører tykkelsen av hylsen et gap mellom hylsens 650 overflate og den ytre overflaten av det sentrale rør 620. Dette arrangementet gjør den magnetiske fluksen 630 i stand til å trenge inn i spolen ved å lekke gjennom gapet, dvs. mellom spoletråder og metallrørets ytre overflate.

Det komposittmateriale som fyller gapet, omfatter dessuten videre innbakte ferromagnetiske fibere 635 orientert normalt til hylseoverflaten, som vist på fig. 10, for derved å øke spolens effektivitet (primært for mottakeren). Et indre sylindrisk komposittmateriale 652 er tilsatt ferromagnetiske fibere orientert langs en sirkel i et plan perpendikulært til sondeaksen. Disse fibrene i denne indre sylindriske komposittdelen, leder magnetflukslinjer omkring en sentral, strukturell, metallisk MWD-komponent 620. For å lette dette aspektet ved sondeimplementeringen, er den sentrale, strukturelle MWD-metallkomponent 620 laget av et ikke-ferromagnetisk metallmateriale eller, alternativt, belagt med et sylindrisk lag av et ikke-ferromagnetisk metallmateriale. Alternativt kan den sentrale, strukturelle, MWD-metallkomponent 620 være belagt med et sylindrisk lag av et ferromagnetisk metallmateriale for å tilveiebringe en transversal magnetbane.

I en foretrukket utførelsesform er alle de radiale spoleviklingene fortrinnsvis symmetriske i forhold til den ytre sondeoverflate. I en foretrukket utførelsesform har også langsgående spoleviklinger og splittspoler den samme symmetriakse som selve sonden. De totale fordeler ved symmetriske viklinger i induksjonssonder er kjent på området og er blitt understøttet av mange modelleringsresultater og eksperimentelle feltdata. I tilfelle med et MWD-instrument forårsaker spesielt de asymmetriske viklinger ikke-symmetriske virvelstrømmer som flyter i forskjellige posisjoner i instrumentet. Siden de er parasittiske er magnetfeltene som skyldes disse strømmene, nesten umulige å kansellere, dvs. at bruk av asymmetriske viklinger vil resultere i uønsket signalmottak og krysstale mellom spolene, forvrengning av sondens kalibrering og innføre vanskeligheter med datatolkning.

I en foretrukket utførelsesform er den radiale sender- og mottaker-spolen hver viklet omkring sondeoverflaten og har et like antall viklinger og er symmetrisk viklet, dvs. at halvparten av spoleviklingene går på en side av sonden og den andre halv-delen på den motsatte side. I dette tilfelle er de radiale spolene som er anordnet inne i hylsen, symmetrisk viklet, slik at deres totale magnetiske moment i aksialretningen er hovedsakelig lik "null".

Fig. 11 til 27 beskriver innsatsene og åpningene som er tilveiebrakt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Innsatsene og åpningenes funksjon vil hovedsakelig være å tillate elektromagnetisk energi og lekke gjennom sondens ytre metallskall i begge retninger til enten en sender eller en mottaker. Det er tre grupper med karakteristikker for innsatsene og åpningene som omfatter en kombinasjon med en parallell gitter-skjerm og en transversal magnetbane over sondelegemet, materialegenskaper og form.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en ny kombinasjon av en parallell gitter-skjerm og en transversal magnetbane over sondelegemet. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en innsatsspesifikasjon som innbefatter den felles implementering av en innsats, skjerm og magnetbane. Dette er en utstyrsløsning som inneholder de grunnleggende funksjoner for et målesystem: midler til å lekke elektromagnetisk energi gjennom det ytre metalliske skall (åpninger/innsats); parallelle gitterskjermerfor å forbedre sensorens retningsselektivitet i forhold til den feltorientering som er av interesse; en transversal magnetbane. Dette er vist på høyre side av fig. 11. Forskjellige innsats-former innbefattende longitudinale, transversale, avvikende, krumlinjede og ringformede former som er vist på fig. 11, 12, 13, 14 og 16. Hvis dette ikke er tilstrekkelig til å fremskaffe en kravgodkjennelse, så blir det nødvendig å falle tilbake til formen på åpningene og materialegenskapene til det som er plassert inne i åpningen/innsatsen, noe som blir diskutert i det følgende. Et eksempel på en åpning med dynamisk regulerbar form og dimensjon blir også illustrert her.

Fig. 15 illustrerer karakteristikker ved innsatser som har motsatte karakteristikker (f.eks. konduktivitet, permeabilitet, dielektrisitet) i forhold til det omgivende, ytre skallmateriale.

I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er materialkarakteristikkene til innsatsen magnetiske og/eller ikke beheftet med tap (ferritt). Dybden til innsatsen kan også variere fra et tynt blikk til hele det ytre skallets tykkelse.

Fig. 16 illustrerer en ytre sondes sideriss langs sondens langsgående akse, som oppviser ringformede åpninger. En ringformet åpning (venstre) er plassert i et transversalplan perpendikulært til sondens langsgående akse. Den andre ringformede åpning (høyre) er plassert i et transversalplan hvis retning er skråstilt (mellom 0 og 90 grader) i forhold til sondens langsgående akse.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en rekke åpningsformer som kan tas i betraktning, som vist på fig.17 (koniske og timeglass-formede), fig. 17a (konisk), fig. 18 (elliptisk), fig. 19 (rombeformet og dobbeltrombeformet), fig. 20 (knokkel), fig. 20a (knokkel), fig. 21 (krysskutt), fig. 22 (langsgående og transversale åpnings-grupper), fig. 23 Qusterbart krysskutt-forhold), fig. 24 (eksempel på krysskutt-forhold), fig. 25 (standard langsgående eksempel), fig. 26 (timeglass-eksempel), og fig. 27 (forbedret retningsfølsomhet). Fig. 27 illustrerer hvordan den retningsmessige utsendelseseffektiviteten av magnetfeltet gjennom åpningen blir endret ved hjelp av de forskjellige åpningsformer. Denne selektiviteten er mer effektiv for felter nær de ytre skalloverflatene, og den vil være mindre uttalt for felt langt fra denne overflaten. Retningsbestemthet for mottakerens og senderens elektromagnetiske romfelt-følsom-heter blir oppnådd ved å kombinere åpning/innsats-grupper organisert longitudinalt og asimutalt i det ytre skall som vist på fig. 59 og fig. 22.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også magnetiske linseeffekter. Magnetiske materialer er formet lik optiske komponenter slik som linser og blir plassert i målesystemet for å øke følsomheten. En magnetisk linse med en konkav flate er plassert ved det eksterne kantplanet til det sylindriske ytre skall, som vist på fig. 28. Denne magnetiske linsen er koplet til en transversal magnetbane, slik som tilfelle med sylindrisk geometri, som vist på fig. 28. Begge spoletype-muligheter blir benyttet (dvs. en spole viklet på magnetisk materiale og en spole plassert på en magnetoverflate).

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en sammenstilling for et symmetrisk målesystem. Fig. 29 illustrerer transversale innsatser kombinert med skjermer som innbefatter retningsfokuserende, ledende strimler på et parallelt gitter plassert under de ytre skallåpningene med funksjonalitet til å styre retningen av det magnetfelt som kommer gjennom. Fig. 29 viser også det ytre MWD-skall, åpninger, en sylindrisk magnetdel og en spole. Fig. 30 viser et tverrsnitt gjennom et symmetrisk arrangement som benytter spoletype 2 som vist på fig. 28. Dette arrangementet er også vist på fig. 10. Fig. 30 illustrerer åpninger og innsatser kombinert med skjermer, dvs. retningsfokuserende strimler på begge sider av spolen, en splittet flat og en overflatespole (spole av type 2 som vist på fig. 28), en sylindrisk, magnetisk del, et ytre skall, et slamstrømningsrør og en indre elektromagnetisk skjerm plassert omkring slamrøret. Fig. 31 viser hvordan parallelle gitterskjermer med ledende strimler plassert over de transversale spoler, kan ha forskjellig orientering for effektivt å filtrere elektriske felter i en ønsket retning. Fig. 31 tilveiebringer et splittspole-arrangement med koordinerte polariteter. Fig. 32 benytter valgmulighet 1 som vist på fig. 28 (spole viklet omkring et magnetisk materiale). Den spole som er vist på fig. 28 og fig. 32, benytter et symmetrisk splittspole-arrangement med koordinert polaritet. Hver spole på fig. 32 er omgitt av en elektromagnetisk skjerm. Spolene er viklet longitudinalt omkring den sylindriske, magnetiske del som tilveiebringer en transversal magnetbane som vist på fig. 6. Innsatsene og åpningene i det ytre skall er også indikert. Slamstrømnings-røret er indikert i midten. Den kontinuerlige, sylindriske bane er egnet for en mottaker, men for ytterligere funksjonalitet som kreves for en senderfunksjonalitet, er et par gap anordnet for å avbryte den fluks som strømmer gjennom magnetbanen for å bli skjøvet effektivt inn i formasjonen. Paret med gap blir tilføyd til sammenstillingen på fig. 32 for å danne fig. 33, hvor de er markert på tegningen. Fig. 34 illustrerer ustrekningen av dette gapet og indikerer at det må være en tilstrekkelig høy permeabilitetskontrast mellom gapets materiale og det magnetisk permeable materiale som danner magnet-banefortsettelsen ved denne. Det er ett eller flere gap plassert langs magnetbanen. Fig. 35 kombinerer nøkkelelementer ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 35 illustrerer spoler viklet etter type 1, som vist på fig. 28, dvs. en spole viklet omkring et magnetisk materiale. Den magnetiske sylinderdel er også vist på fig. 10. En spole viklet på overflaten av en transversal magnetbane er vist på fig. 6 (type 1, fig. 28) og en spole viklet på en magnetisk sylinder er vist på fig. 10 (type 2, fig. 28). Den magnetiske sylinder som er vist på fig. 10 og andre figurer, er et spesialtilfelle av en transversal magnetbane.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et asymmetrisk målesystem. Fig. 36, 37 og 38 illustrerer et spesialtilfelle av halvtransversale spoler. Fig. 36 illustrerer en spole viklet med type 2 (en spole plassert langs overflaten til et magnetisk materiale, dvs. en overflatespole). Målesystemet benytter nå et magnetisk, sylindrisk skall som tilveiebringer en magnetisk returbane for den magnetfluks som genereres av den spole som er plassert ved det magnetiske materialets overflate. I en alternativ utførel-sesform kan de minst aktive eller ikke-aktive deler av den magnetiske sylinder fjernes med bare et magnetisk, sylindrisk skall tilbake. Fig. 36 illustrerer innsatser og åpninger som gjør det mulig for elektrisk energi å passere gjennom det ytre skall. Posisjonen til retningsfokuserende strimler (parallelt ledende gitter som vist på fig. 31), er illustrert på fig. 36. En symmetriakse er også vist på denne tegningen. Fluksdensitetsstrømning på utsiden av sonden er indikert. Fig. 37 viser to spoler viklet som type 1 (spole viklet longitudinalt omkring et magnetisk materiale) og plassert symmetrisk i det sylindriske skall som genererer fluksdensiteten i motsatte retninger. Når det gjelder alle andre trekk er fig. 37 lik fig. 36. Fluksdensitetsstrømning utenfor sonden er også indikert. En symmetriakse er vist på fig. 37. Fig. 38 er et spesialtilfelle av fig. 37 hvor bare en spole er viklet omkring det sylindriske, magnetiske skall. Foreliggende oppfinnelse sørger også for reduserte, transversale magnetbaner sammenlignet med det komplette, magnetiske sylinderskall.

Som vist på fig. 39 er et tverrsnitt A-A gjennom den magnetiske ramme illustrert på fig. 40, og dens langsgående posisjon er også indikert på fig. 40. Den magnetiske ramme tilveiebringer en magnetbane som også finnes inkludert inne i en sylinder laget av magnetisk materiale, som vist på foregående figurer. Den magnetiske ramme som er vist på figuren, har to sirkler ved hver ende sammenføyd med to staver montert i langsgående retning overfor hverandre på motsatte sider. Det er to symmetriske spoler anordnet med koordinerte polariteter montert på hver side (I overside og II underside) av den magnetiske ramme. Strømmen av fluksdensitet er også indikert. Fig. 41a (langsgående, motstående magnetiske staver), fig. 41b (koaksiale ringer) og fig. 41 (sylindriske skall) illustrerer valgmuligheter med reduserte, transversale magnetbaner.

Et annet alternativ for det oppsett som er vist på fig. 39 og 40, er illustrert på fig. 42 og 44. De to symmetriske spolene (spoletype 2, fig. 28) er plassert i den ytre overflaten til hver av de motstående staver i den magnetiske ramme som er vist på fig. 44 (maken til fig. 40) med koordinerte polariteter.

Fig. 43 og 45 illustrerer en enkel skisse som antyder hvordan en, to eller flere spoler kan være montert i den ytre overflaten til de tilsvarende magnetiske staver hvor de ville være montert. Fig. 45 viser hvordan tre systemer som er vist på fig. 36, kan kombineres (spoletype 2, fig. 28). Fig. 46 illustrerer hvordan tre spolepar (spoletype 1, fig. 28) kan være montert i tre sylindriske seksjoner av et magnetisk sylinderskall, adskilt med gap som kombinerer tre spolesystemer som vist på fig. 37. Fig. 47 illustrerer likeledes hvordan systemet med tre spoler som er vist på fig. 38 (spoletype 1, fig. 28) kan kombineres. Fig. 48 og 49 viser et område med relative, radiale posisjoner for splittspoleparet. Spoleparet (type 2, viklet type, fig. 38) på fig. 48 varierer sine relative, radiale vinkelposisjoner fra 180 grader (symmetrisk omkring sondens langsgående akse, fig. 30) til 0 grader (spolene faller sammen for å danne fig. 36). Likeledes varierer spoleparene på fig. 49 (type 1, viklet type, fig. 28) sine relative, radiale vinkelposisjoner fra 180 grader (symmetrisk omkring sondens langsgående akse, fig. 32) til 0 grader (spolene faller sammen for å danne fig. 38).

Foreliggende oppfinnelse sørger for elektromagnetiske feltmålinger ved høye og lave frekvenser. Fig. 50 og 51 illustrerer feltene som typisk er målinger av interesse ved henholdsvis høye og lave frekvenser. Fig. 50 illustrerer feltmålinger ved høy frekvens. På fig. 50 er det asimutalt orienterte elektriske felt og det longitudinale magnetfelt indikert for den longitudinale åpning/innsats. På fig. 50, for den transversale åpning/innsats, er det longitudinale elektriske felt og det asimutale magnetfelt indikert. Fig. 51 illustrerer feltmålinger ved lav frekvens. Hovedforskjellen er at feltene haren dypere inntrengning i formasjonen og er normale til sondens åpning/overflate som figuren illustrerer.

Foreliggende oppfinnelse gjør det også mulig å kombinere en elektrisk feltsensor med åpningene og innsatsene ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 52 illustrerer et langsgående elektrisk felt målt gjennom et transversalt elektromagnetisk vindu. Fig. 53 illustrerer et elektrisk felt målt gjennom en hellende åpning. Likeledes er det blitt vist hvordan konvensjonelle, langsgående åpninger gjør det mulig å måle elektriske felter parallelt med åpningen (elektromagnetisk vindu). Fig. 54 illustrerer et langsgående sondetverrsnitt med T-formet, elektrisk feltantenne under en elektromagnetisk vindusåpning plassert i det ytre skall. Det signal som detekteres av antennen, blir brakt til en forforsterker ved hjelp av en koaksial kabel referert til et jord-produserende, forsterket signal VE. Slamsøylen er også indikert. Likeledes benytter fig.

55 en L-formet elektrisk feltantenne i stedet. Fig. 56 benytter likeledes en toroidformet sensor (diskutert i litteraturen av Karinski på SPWLA 2001-konferansen) vist innrettet med en langsgående åpning/innsats. Sondens langsgående tverrsnitt A-A, vist på fig. 57, illustrerer den toroidformede sensoren som benytter en kjerne med en profil som har båndlignende, sirkelformede eller ovale tverrsnitt. Fig. 58 illustrerer et tverrsnitt B-B i et plan perpendikulært til sondeaksen. Slamsøylerøret og det ytre skall er vist på fig. 5. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et målesystem med sender- og mottaker-grupper. Fig. 59 antyder et målesystem med en gruppe sender- og mottaker-åpningsgrupper. Fig. 59 illustrerer en senderåpning og to mottakeråpninger (1 & 2). De følgende målekombinasjoner blir muliggjort og utnyttet ved hjelp av fremgangsmåten og anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse: (i) måling av amplitudeforhold for ethvert mottatt signalpar; (ii) måling av fasedifferanse mellom alle mottatte signalpar; (iii) en hvilken som helst kombinasjon av mottakergruppe- appretur eller åpninger; (iv) måling med en hvilken som helst rekkefølge av sender/mottaker-åpninger (en eller flere); (v) dekke en hvilken som helst gruppe med sender/mottaker-åpninger med en hvilken som helst rekkefølge og orientering; (vi) i til v anordnet longitudinalt; (vii) i til v anordnet asimutalt; (viii) krysskomponenter, forskjellige mottakerorienteringer; og (ix) krysskomponenter, forskjellige asimutale mottakerposisjoner.

Det vises nå til fig. 11,12 og 13, hvor fig. 11 viser et sylindrisk sondehus 1001 med langsgående eller longitudinale åpninger 1000, som enten kan være tomme eller fylt med et innsatsmateriale. Fig. 12 illustrerer transversale åpninger 1002, som enten kan være tomme eller fylt med et innsatsmateriale. Fig. 13 illustrerer avvikende åpninger 1006, som avviker fra en rett bane etter hvert som åpningen løper langs åpningens langsgående akse, som enten kan være tom eller fylt med et innsatsmateriale. Fig. 14 illustrerer krumlinjede åpninger 1009 og 1008, som enten kan være tomme eller fylt med et innsatsmateriale. Som vist på fig. 15, er det vist en innsats 1003 med variabel dybde, hvor tykkelsen 1005 til innsatsen er mindre enn eller lik tykkelsen 1007 til veggen. Fig. 16 illustrerer en ringformet åpning 1010 og en hellende, ringformet åpning 1011.

Det vises nå til fig. 17, hvor formen til åpningen påvirker selektiviteten og dempningen til de utsendte eller mottatte felter i forbindelsen med formede åpninger. Dempningsmønstret 1017 som er vist for den rektangulære åpning 1000 på fig. 11, har f.eks. mindre selektivitet enn dempningsmønstret 1018 forden timeglass-formede åpning 1012 på fig. 17. Hver åpningsform ifølge foreliggende oppfinnelse gir et forskjellig og unikt dempningsmønster gjennom det ytre skall for antenne-senderen og -mottakeren inne i sondelegemet. Fig. 17 og 17a illustrerer "timeglass"-åpningsformer 1012, 1013 og 1014. Fig. 18 illustrerer en elliptisk åpningsform 1015. Fig. 19 illustrerer en rombe 1021 og en dobbeltrombe 1022 som åpningsform. Fig. 20 og 20A illustrerer ytterligere varianter 1023 og 1024 for åpningene i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Det vises nå til fig. 21, hvor en krysskutt-åpning er illustrert, med en horisontal dimensjon 1025 og en vertikal dimensjon 1026. Relasjonen mellom den horisontale dimensjon og den vertikale dimensjon bestemmer den effektive orienteringsvinkelen for de målte eller utsendte elektriske og magnetiske felters projeksjon i forhold til sondens langsgående akse. Vinkelen 0 for vektoren Et til det elektriske felt, er gitt ved tangens tg"<1>(vertikal dimensjon/horisontal dimensjon), dvs. at Et = Ev + Eh. Foreliggende oppfinnelse muliggjør høyfrekvente, lavfrekvente tidsdomene-transienter og frekvensdomene-induksjon og forplantning. Frekvensdomene muliggjør målinger av felter som er tangensiale til sondens overflate. Tverrkuttet muliggjør ekvivalenten til en avvikende åpning på grunn av overlagringen av de vertikale og horisontale komponenter. Fig. 22 illustrerer en rekke åpninger som varierer longitudinalt 1032 og en rekke åpninger som varierer asimutalt 1034, som gjør det mulig å innrette aksen til målingen med aksen til et lag i formasjonen. I en foretrukket utførelsesform er det tilveiebrakt flere mønstre, og ett eller annet blir anvendt separat eller sammen under utsendelse og/eller mottakelse. Fig. 23 illustrerer en krysskutt-åpning som blir omkoplet for å endre de vertikale og horisontale dimensjonene til krysskutt-åpningen og variere den relative dempning. Koplingselementene 1036 justerer lengden av åpningene 1037 og 1038. Koplingselementet kortslutter elektrisk åpningen og endrer effektivt lengden av åpningen. Som vist på fig. 24 er koplingselementene 1040 vist i den lukkede stilling, og koplingselementene 1041 er vist i den åpne stilling. Alle koplingselementer (brytere) bak et lukket koplingselement 1040 er også lukket, slik at det effektive arealet til åpningen bare er det areal som opptas av de åpne koplingselementer 1041, opptil og innbefattende det første lukkede koplingselement 1040. Fig. 28 illustrerer en magnetisk linse 1042 og to spolekonfigurasjons-valg. Valg eller type 1 (magnetisk kjerne) er å vikle en spole 1046 omkring en magnetisk linse 1042, og valgmulighet eller type 2 (overflatespole) er å plassere en magnetspole på overflaten. Overflatespolene 1044 (type 2) er plassert på overflaten til et magnet-legeme 1045 og montert med den magnetiske linse 1042. Fig. 28 illustrerer en slam-søyle 1048 og magnetisk materiale 1045 som fortsetter en magnetbane fra linsen 1042. Fig. 29 illustrerer en overflatespole 1056 med transversale åpninger og innsatser 1050 og retningsfokuseringsstrimler eller en skjerm 1051. Feltet blir dirigert i henhold til den vinkelmessige posisjonen til retningsfokuseringsstrimlene 1051. Det ytre skall er vist på 1054 og 1000 med åpninger 1050. Et tverrsnitt av konfigurasjonen på fig. 29 er illustrert på fig. 30. En retningsfokuserende strimmel eller en skjerm er plassert på hver side eller en side av spolene 1059. Spolene er fortrinnsvis del-symmetriske og parallelle med sylinderen 1045.

Det vises nå til fig. 32, hvor en spoleutforming der spoler 1060 (type 1, fig. 28) og skjermer 1080 som er viklet omkring et magnetisk materiale 1062, er illustrert. Det vises nå til fig. 31, hvor en transversal spole 1062 med en langsgående akse parallell med sondelegemet er vist sammen med en fokuseringsstrimmel eller en skjerm 1064. Skjermen er orientert i en vinkel 6 1065 i forhold til den langsgående sondeakse, som dirigerer den retningsmessige feltfølsomheten til spolen med en vinkel med en foretrukket retning. Et mønster av åpninger og en rekke skall er fortrinnsvis koplet sammen for å oppnå en foretrukket feltretning. Skjermene forsterker selektiviteten til den feltretning som er tilknyttet åpningsformene og relasjonsarrangementene, som vist ovenfor. De mange åpninger og skjermer kan omkoples for å bli brukt samtidig eller enkeltvis for å fremskaffe et retningssignal. Dette er spesielt nyttig i geostyringsanvendelser. Det vises nå til fig. 32, hvor det er illustrert en mottakerkonfigurasjon hvor en spole 1060 er viklet omkring en magnetbane 1062. Retningsfokuserende strimler 1064 eller gitre er vist, hvor spolen 1060 blir skjermet av skjermene 1080 fra uønskede felter. Det vises nå til fig. 33, hvor en senderkonfigurasjon er illustrert, som har et gap 1065 for å muliggjøre utsendelse av fluks inn i formasjonen. Fig. 34 illustrerer et gap 1065 hvor den manetiske permeabiliteten, |j,1, til gapet, er meget mindre enn den magnetiske permeabiliteten, \) 2, for det magnetiske materiale 1062.

Det vises nå til fig. 35, som illustrerer en symmetrisk splittspole-sender for minskning av virvelstrømmer, viklet på en transversal magnetbane, som vist på fig. 6, og en magnetisk sylinder som vist på fig. 10. Som vist på fig. 35 er den retningsfokuserende strimmel 1064 og gapet 1065 anordnet. Det vises nå til fig. 36, hvor det er vist et asymmetrisk arrangement hvor bare en del av den magnetiske sylinder 1045 som er mest aktiv, er tilstede og buer seg utover for å danne magnetfeltet ved å redusere den magnetiske impedans. Spolen 1060 er viklet på utsiden av den eksisterende del av den magnetiske sylinder 1045. En retningsfokuserende strimmel 1045 tjener som en selektiv skjerm for å fokusere magnetfeltet. Fig. 37 illustrerer et dobbeltspole-arrangement 1060 viklet på delsylinderen 1045. Fig. 38 illustrerer et enkeltspole-arrangement 1060 viklet på delsylinderen 1045. Legg merke til at ved høye frekvenser blir det tangensiale felt M mottatt av sammenstillingen på fig. 38.

Det vises nå til fig. 39 som illustrerer endene 1075 av en ferrittmagnetbane, som vist. En magnetisk ramme eller delkonstruksjon av den magnetiske sylinder er illustrert på fig. 40. Den magnetiske rammen inneholder spolen og den magnetfluks som er tilknyttet spolen. Rammen hindrer spolen fra å komme i kontakt med sondelegemet og en transversal magnetbane-kontur like innenfor spoleviklingen. Fig. 41 A, 41B og 41C illustrerer ytterligere transversale magnetbane-delkonstruksjoner for den magnetiske sylinder som tilveiebringes ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 42 illustrerer en kombinasjon av et symmetrisk spolepar 1060 og en magnetisk ramme 1075. Fig. 43 og 44 illustrerer et par symmetriske overflatespoler 1060 på toppen av en magnetisk ramme 1075. Fig. 43 illustrerer et sett med tre overflatespoler anordnet på en magnetisk sylinder. Således kan en, to, tre eller flere overflatespoler eller spoler viklet på magnetiske sentre, brukes sammenkoplet eller uavhengig av hverandre. Fig. 45 illustrerer tre overflatespoler 1060 med gap 1065 som adskiller seksjoner av den magnetiske sylinder 1075. Fig. 46 illustrerer tre symmetriske par viklet på magnetiske sentre på seksjoner av en sylinderdelseksjon. Fig. 47 illustrerer de eneste spoler som er viklet på de magnetiske sentre på seksjoner av en sylinderdelseksjon. Fig. 48 illustrerer tre arrangementer for overflatespoler (type 2, fig. 28), hvor avstanden mellom spolene er 180 grader (180 - 0) grader og null grader. Fig. 49 illustrerer tre arrangementer for spoler viklet på magnetiske sentre (type 1, fig. 28), hvor vinkel-avstanden 0 1090 mellom spolene varierer fra 180 grader til 0 grader. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en kombinasjon av en skjerm og en sylinder, en skjerm og en innsats/åpning, eller en skjerm, en innsats/åpning og en sylinder. I en foretrukket utførelsesform er skjermen aktiv og kan koples slik at skjermen blir selektivt aktivert. Den koplede skjermen muliggjør rotasjon av en magnetisk dipolretning for mottakelse og utsendelse av magnetfluks i sonden. Åpningsgeometrier og dimensjoner kan endres dynamisk ved hjelp av koplingselementer.

Det vises nå til fig. 50, hvor høyfrekvente, grunnere induksjonsfelter for forplantning og høyfrekvente tidsdomene-spektre blir målt, som vist på fig. 50, der det langsgående magnetfell Hz 1093 blir målt ved hjelp av den langsgående åpning 1091, som er parallell med sondens 1095 langsgående akse, og det transversale magnetfelt, H<t> 1094 blir målt ved hjelp av den transversale åpning 1092. Legg merke til at Hz har en perpendikulær, elektrisk feltkomponent Efy 1096 og H<)> har en perpendikulær, elektrisk feltkomponent Ez 1097. Det vises nå til fig. 51, hvor dypere felter Hr ved lavere frekvenser, blir målt fra formasjonen ved hjelp av en transversal magnetbane, dvs. at Hr blir målt ved hjelp av den langsgående 1091 og den transversale 1092 åpning. Fig. 52 og 53 illustrerer en transversal timeglass-formet åpning 2000 og en hellende timeglass-formet åpning 2001.

Fig. 54 illustrerer en T-formet" antenne 2002 under en transversal åpning 2003 (fig. 52) som benyttes til å måle Ez. Fig. 55 illustrerer en L-formet antenne 2005 under den transversale åpning 2004, som benyttes til å måle Ez. Fig. 56, 57 og 58 illustrerer en langsgående timeglass-formet åpning 2010 for innfangning av det elektriske felt E<)> 2013 i den elektriske feltsensor 2011. Legg merke til at skjermen 2014 er laget av parallelle ledere forbundet ved en ende og orientert perpendikulært til det elektriske felt som måles. Åpningene 2002, 2003 og 2010 kan være orientert i langsgående, transversale eller hellende retninger (se fig. 52 og 53). Med disse åpningsoriente-ringene vil E<)>, Ez og kombinasjoner av E<)> med Ez henholdsvis bli målt.

Fig. 59 er diskutert ovenfor. Fig. 59 illustrerer et antall sendere og mottakere. Senderne og mottakerne som er vist på fig. 59, blir brukt til å oppnå en dobbeltkompensert måleoppstilling. Som vist på fig. 59 omfatter en oppstillingskonfigurasjon et antall sendere T1, T2, T3, osv., og et antall mottakere, R1, R2, R3, osv. Anta f.eks. følgende konfigurasjon av sender- og mottaker-spoler langs sondens langsgående akse: T1, T3, R1, R2, T4 og T2. En dobbeltkompensert måling blir utført ved å sende fra T1 og foreta parvise målinger fra de gjenværende spoler. Så aktiveres T2 ved den annen ende og det foretas en symmetrisk måling fra den annen side. Ved sending fra T1 inntreffer f.eks. mottakelse ved T3, R1, R2 og T4. Legg merke til at den samme spole kan brukes som en mottaker og som en sender, derfor er mottakelse ved T3 og T4 mulig. Dobbeltkompenserte målinger blir utført ved å måle forholdet mellom amplitudene og fasedifferansene til det signal som mottas ved R1 og R2; R2 og T4; T3 og R1; R1 og T4; T3 og R2. På lignende måte kan således primærsignalet sendes fra T2 med mottakelse ved T4, R2, R1 og T3. Dobbeltkompenserte målinger blir gjennomført ved å sammenligne forholdet mellom amplitudene og fasedifferansene til det signal som er mottatt ved R2 og R1; T4 og R2; R1 og T3; T4 og R1; R2 og T3. Aktivering av T1 i en hvilken som helst antennepar-kombinasjon lokalisert mellom T1 og T2 og aktivering av T2 i den tilsvarende symmetriske par-kombinasjon som er lokalisert mellom T1 og T2, kan generelt gjøre dette. Slike samsvarende, symmetriske målinger fremskaffet fra både T1 og T2 blir brukt til å kompensere trykk- og temperatur-virkninger på målingene. T1 blir f.eks. utløst, og signalet blir målt ved R1 og R2. Så blir T2 utløst, og responsen blir målt ved R2 og R1. Et antall mottakere og sendere og dobbeltkompenserte målinger er diskutert i US 5,892,361 og US 5,574,374.1 en foretrukket utførelsesform blir forholdet mellom amplitudene som er målt ved R1 og R2 ved en gitt frekvens, målt. I tidsdomenet blir en tidsforskjell mellom to mottakere R1 og R2 målt, og så blir den forholdsmessig målte tidsdomenedifferanse mellom R1 og R2 eller fasedifferansen mellom signalene mottatt ved R1 og R2, bestemt. Amplitude-differansen i frekvensdomenet blir målt mens det benyttes en eneste frekvens. Denne metoden kan innbefatte et antall frekvenser. Den kompenserte måling forbedrer kvaliteten til rådataene og følsomheten overfor formasjonsparametere, noe som forbedrer datatolkningen og resultatene.

Det vises nå til fig. 60, som illustrerer en anordning for måling av et magnetfelt i en foretrukket retning. Som vist på fig. 60, er et antall målespoleenheter tilveiebrakt for måling av H0, H30, H6oog H9o- Hver spoleenhet omfatter en spole 2104, en åpning 2102 og en skjerm 2100. Hver spoleenhet er posisjonert for innretting med spesiell magnetfeltretning eller-vinkel. På fig. 60 er f.eks. spoleenhetene posisjonert for, men ikke begrenset til, innretting med magnetfelter ved 0, 30, 60 og 90 grader fra sondens langsgående akse. Retningsmålingene tas for å oppløse formasjonens geologiske karakteristikker og reservekarakteristikker. Et sett med spoleenheter kan fordeles i langsgående retning som vist på fig. 60, eller fordeles asimutalt.

Det vises nå til fig. 61, hvor en spole kan være implementert med mange viklinger laget med et flerlags, fleksibelt kretskort. Det vises nå til fig. 62, hvor et flerlags kretskort i ett stykke omfatter et tverrsnitt av det fleksible kretskort som omfatter spoleviklinger 2108 adskilt med isolerende/beskyttende lag 2106. Det er således fire isolerende/beskyttende lag med en eneste spolevikling mellom hvert par med isolerende lag. Det vises nå til fig. 63 som illustrerer en isometrisk skisse av det fleksible kretskort som omfatter N isolerende lag og M spolevindinger. Det vises nå til fig. 64, hvor et fleksibelt kretskort videre omfatter et magnetisk lag for å tjene som en magnetisk sylinder og en overflatespole (type 2, fig. 28) på toppen av det magnetiske lag. Det vises nå til fig. 65, hvor et fleksibelt kretskort er vist, som omfatter avstembare komponenter 2112 og/eller magnetiske fokuseringslinser eller en magnetbane 2114 montert på det fleksible kretskort. Det vises nå til fig. 66, hvor et fleksibelt kretskort er vist omfattende en spole og et koplingselement 2116 for å kople spolen 2108 inn eller ut. I sammenstillingen som er vist på fig. 66, kan det således være flere spoler i flere lag, og ved å kople om, kan den retning som er ønsket for orientering av magnetfeltets følsomhet, velges. Man kan således kople spolevindinger ut eller inn i et enkeltlag eller i flere lag. Det vises nå til fig. 67 og 68, hvor et fleksibelt kretskort som rommer en spole er vist med et skjermlag 2118 med spole og isolasjonslag som kan koples om. Det vises nå til fig. 69 med en spole som har en spoleretur 2119 i et separat lag, slik at arealet til spolen er perpendikulær til det fleksible kretskort, og slik at flere vindinger kan befinne seg i det plan som er perpendikulært til det fleksible kretskortet. Som vist på fig. 70, er spolevindingene vist med et magnetisk lag mellom dem, slik at det fleksible kretskort nå omfatter en spole viklet på magnetisk materiale (type 1, fig. 28).

Det vises nå til fig. 71 og 72, hvor et flerlags, fleksibelt kretskort er illustrert, som har en spolereturledning i et separat lag for å danne mange spolevindinger. Det vises nå til fig. 73, som viser utformingen av sender- og mottaker-spoler i en foretrukket utførelsesform av induksjonsloggesonden 3DExplorer™ (3DEX) fra Baker Hughes. Tre ortogonale sendere 1101,1103 og 1105 blir referert til som Tx, Tzog Ty-sendere, og er plassert i den viste rekkefølge. De tre senderne induserer magnetfelter i tre romlige retninger. Subindeksene (x, y, z) indikerer et ortogonalt system hovedsakelig definert av retningene til normalene til senderne, z-aksen er valgt å være langs sondens langsgående akse, mens x-aksen og y-aksen er innbyrdes perpendikulære retninger som ligger i et plan som er transversalt til aksen. Svarende til hver sender 1101, 1103 og 1105 er tilhørende mottakere 1111, 1113 og 1115, referert til som Rx, Rzog Ry-mottakerne, innrettet langs det ortogonale system som er definert av sender-normalene, plassert i den rekkefølge som er vist på fig. 73. Rx, Rzog Ry er ansvarlige for å måle de tilsvarende magnetfelter Hxx, Hzzog Hyy. Innenfor dette systemet for benevnelse av magnetfeltene, indikerer den første subindeks retningen til senderen, og den annen subindeks indikerer retningen til mottakeren. I tillegg måler mottakerne Ry og Rzto krysskomponenter, Hxy og Hxz, for det magnetfelt som frembringes av Tx-senderen (1101). Denne utførelsesformen av oppfinnelsen kan benyttes i enkelt-frekvens- eller flerfrekvens-modi.

Som et eksempel på retningsfølsomheten til 3DEX-sonden, er det i tabell 1 nedenfor oppført en lagkonfigurasjon som illustrert på fig. 74 med responsverdier:

Utførelsesformen på fig. 74 omfatter to tilfeller med trelagdelte media, merket tilfelle 1 og tilfelle 2.1 begge tilfeller har de midterste lagene 1213 og 1223 en tykkelse på 1 m, og har en horisontal resistivitet (Rh) på 4 ohmmeter og en vertikal resistivitet (Rv) på 10 ohmmeter. I tilfelle 1 er Rh og Rv begge 1 ohmmeter i det øvre laget 1211 og 2 ohmmeter i det nedre laget 1215.1 tilfelle 2 er resistivitetene ombyttet fra tilfelle 1, hvor Rh og Rv begge er lik 2 ohmmeter i det øvre laget 1221 og 1 ohmmeter i det nedre laget 1225. I begge tilfeller er borehullets relative fall 90 grader (horisontalt borehull) og asimutvinkelen er 30 grader. Utførelsen er vist på fig. 87, hvor Tzpeker ut av siden, Tx(1501) er innrettet med sin normal ved en vinkel på 30 grader i forhold til vertikalen, og Ty (1502) er innrettet med normalen ved en vinkel på 60 grader i forhold til vertikalen.

Tabell 1 viser magnetfeltenes responser på 3DEX-instrumentet tatt mens det er posisjonert ved midten av det midtre laget. Responsen er normalisert til et sender/mottaker-enhetsmoment og er for en effektiv frekvens på 20 kHz. De normaliserte felt-responsene er i enhetene A/m. Disse enkle resultatene viser at selv om Hxx, Hyy og Hzzer retningsufølsomme, er Hxy- og Hxz-komponentene (vist uthevet i tabell 1) retnings-følsomme i et horisontalt, vertikalt eller avvikende brønnhull. Med denne kunnskapen kan en fagmann på området skjelne om et lag er over eller under, eller på hvilken side den vertikale, horisontale eller avvikende borehullsbane er, og kan således bruke denne kunnskapen til geostyringsformål. Fig. 88 viser utformingen av den sonde som brukes for tilfellene 3 til 11 som er vist på fig. 75-83. Tzpeker ut av siden som på fig. 87. De transversale senderne er innrettet på nytt slik at Tx-senderen (1601) er innrettet med normalen til senderens plan langs vertikalen, mens Ty-senderen (1602) er innrettet med normalen til planet for senderen langs en horisontal retning. Fig. 75 viser et tilfelle (tilfelle 3) med en typisk anisotrop turbidittlag-sekvens. Litologisekvensen fra toppen til bunnen av modellen er skifer, tykk sand, fulgt av en overgang til en elektrisk anisotrop sand/skifer-sekvens med lav resistivitet. Resistivitetene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 2.

Det skal bemerkes at fig. 75-81 ikke viser sonderesponser mens en sonde blir beveget langs et brønnhull; på hver av figurene er borehullet horisontalt. Det som er vist er responsen til sonden i et horisontalt borehull ved en spesifikk posisjon i det lag-delte medium, gitt ved horisontalaksen i plottingene. Sekvensen inneholder totalt seks lag, idet resistiviteten til alle lagene er isotropisk, bortsett fra det femte lag. Det anisotrope, femte lag (mellom 15 og 25 fot i dybde) har Rh = 1,5 ohmmeter og Rv = 5 ohmmeter. Sonden opererer ved flere frekvenser. Bare responsen ved 20 kHz er vist her. I tykke lag, når grensene er mer enn 5 fot fra sonden, er Hxz-responsen lik null

(1301). Hxz-responsen starter med å vise følsomheten til en laggrense når laggrensene er mer enn 5 fot fra sonden. Hvis sonden er i bevegelse fra et område med lav resistivitet til et område med høy resistivitet, har Hxzen negativ respons (1303). Når sonden blir beveget fra et område med høy resistivitet til et område med lav resistivitet, er likeledes Hxz-responsen positiv (1305 og 1307). Hzzoppviser en positiv bøyning i det isoptrope (det femte) lag (1310), men oppviser en større avbøyning når sonden kommer inn i det sjette, isotrope lag (1312).

En sammenligning kan gjøres mellom tilfelle 3 på fig. 75 og tilfelle 4 på fig. 76.

Fig. 76 viser en lagstruktur med en resistivitet som er fullstendig isotrop ved alle lagene, innbefattende et isotropt, femte lag. Resistivitetene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 3.

I tilfelle 4, er Rv og Rh begge lik 1,5 ohmmeter ved det femte lag. Hxz-kompo-nenten på fig. 76 er ikke vesentlig forskjellig fra Hxz-responsen på fig. 3, selv langs overganger inn i og ut av det isotrope, femte lag. Det er imidlertid en merkbar inn-virkning på Hzz-komponenten når sonden krysser grensen mellom det fjerde og det femte lag. Sammenligning (1310) på fig. 3 med (1310) på fig. 3 viser den dempnings-effekt som anisotropien har på Hzz-komponenten.

Fig. 77 viser en lagsekvens med en enkelt variasjon i tilfelle 4 på fig. 76. De horisontale og vertikale resistivitetene ved den første dybde er lik 2 ohmmeter på fig. 5, mens de tilsvarende resistiviteter er lik 0,6 ohmmeter på fig. 76. Resistivitetene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 4.

I den nye formasjonen på fig. 77, svarende til den reduserte forskjell i resistivitetene mellom de første og andre lag, er det mindre avbøyning av Hxz-komponenten som krysser fra det første lag til det annet lag (503) sammenlignet med (403) på fig. 4. Størrelsen av den negative bøyningen til Hzz(511) er også redusert fra dens effektive avbøyning (411) på fig. 76.

Lagstrukturen på fig. 78 viser en annen enkeltvariasjon i forhold til sekvensen på fig. 76. På fig. 78 har det sjette dybdenivå Rh og Rv lik 2 ohmmeter, mens resistiviteten er 0,8 ohmmeter på fig. 76. Resistivitene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 5.

Mens det femte lag på fig. 76 er mer resistivt enn det sjette lag, er det sjette lag på fig. 78 mer resistivt i alle retninger enn det femte lag. Avbøyningen av Hxz(607) er følgelig motsatt av retningen til avbøyningen på fig. 76 (407) over denne grensen. Når sonden beveges fra det femte nivå til det sjette nivå, reverserer også responsen til Hzz-kompo-nenten (610) også sin avbøyningsretning i forhold til fig. 76 (410).

Fig. 79 viser et lineært gradert overgangsområde som ligger mellom 0 og 10 fot mellom et lag med forholdsvis lav resistivitet (1 ohmmeter) og et lag med forholdsvis høy resistivitet (11 ohmmeter). Resistiviteten til denne lagstrukturen er angitt i tabell 6.

Ved alle nivåer er resistiviteten anisotrop. Avbøyningen av Hxzer avhengig av konduktivitetsprofilen. I begynnelsen av overgangssonen er avbøyningen av Hxz

(1703) stor, fordi helningen av konduktivitetsprofilen (den resiproke verdi av resistiviteten) er stor. Ved enden av sonen er konduktivitetshelningen mindre, og derfor avbøyes H^ (1705) ikke overgangen inn i det tredje lag. Igjen er avbøyningen i hele området negativ, fordi resistiviteten er økende. Fig. 80 viser et tilfelle med et tykt, resistivt lag mellom to ledende lag. Sekvensen svarer til et øvre lag med skifer, et midtre tykt lag med resistiv sand og et bunnlag med skifer. Resistivitene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 7.

Avbøyningen av H^ (801) er negativ ved grensen ved en dybde lik 0 fot, og har den samme størrelsesorden som den tilsvarende avbøyning på fig. 75. Ved grensen mellom lagene ved 25 fot, er likeledes avbøyningen av H^ (803) positiv når sonden krysser inn i laget med lavere resistivitet. Hzz-responsen er også i overensstemmelse med resultatene på fig. 76.

Fig. 81 viser den omvendte situasjon i forhold til den på fig. 80, hvor et ledende lag befinner seg mellom to resistive lag. Resistivitetene til denne lagstrukturen er angitt i tabell 8.

Hxz-signalet har en positiv avbøyning (1901) for den grense der resistiviteten avtar med dybden, og en negativ avbøyning (1903) der hvor resistiviteten øker med dybden.

Fig. 82 og 83 viser diagrammer av responskurver for et horisontalt borehull sentrert ved midtpunktet (en dybde på 5 fot) for det annet lag på fig. 76. I den horisontale posisjon har laget over andre resistiviteter enn laget under, noe som får konsekvenser for de magnetiske responser. Posisjonen til sonden er statisk, og sonden blir dreid 180 grader omkring sin akse. På fig. 82 blir sonden operert ved 200 kHz. Siden sonden er statisk og horisontal, er Hzz-komponenten (1001) konstant med rotasjonen. Hyy- og Hxx-komponentene (henholdsvis 1003 og 1005) oscillerer og veksler sine verdier omkring en middelverdi når sonden roterer. Det kan vises at middelverdien av H^ og Hyy er en konstant, uavhengig av rotasjonen. Sonde-helningen, posisjonen og formasjonstypen innvirker imidlertid ikke på verdiene til responsene. Den vinkelmessige oscillasjonsperioden til Hxxog Hyy er lik en halv rotasjon (1801). Likeledes oscillerer Hxz(1007) og Hyz(1009) også, men har lik en per fullstendig rotasjon (3601).

Diagrammet på 83 er et resultat av den samme fysiske utforming som på fig. 82, bortsett fra at sonden opererer ved 20 kHz. Oppførselen til alle komponentene er lik de i tilfelle 10. Vinkelperioden til oscillasjonen av Hyy (1103) og H^ (1105) er halvparten av rotasjonen (1801). Likeledes oscillerer Hxz(1107) og Hyz(1109) også, men har en periode lik en per fullstendig rotasjon (3601). Ved 20 kHz er størrelsen av signalresponsen mindre enn responsen ved 200 kHz. På fig. 84 er også størrelsene av Hxx- og Hyy-komponentene (henholdsvis 1105 og 1103) større enn størrelsen av Hzz-komponenten (1101).

Fig. 84 gir en skisse av en flerkomponent 3DEX-induksjonsutførelse i en vertikal brønn. Formasjonen omfatter en rekke horisontale lag som veksler mellom sand

(1220) med høy total resistivitet (høy Rt) skifer (1222) med lav total resistivitet (lav Rt). Brønnhullet inneholder to senderspoler som en illustrasjon. Den øvre spole (1201) frembringer en respons (1211) som strekker seg i et plan som inneholder en vertikal linje. Denne responsen vil bli merket Hxxeller Hyy, og vil være en funksjon av Rh og Rv. Den laveste (1203) spolen frembringer en respons (1213) som ligger fullstendig innenfor et horisontalplan. Denne responsen for Hzzvil kun være en funksjon av Rh-

På fig. 85a er det vist en resistivitetsmodell for et medium med horisontale og vertikale resistiviteter betegnet med 1301a og 1301b. Modellen har tre anisotrope intervaller indikert med 1303, 1305 og 1307, hvor den vertikale resistivitet Rv er større enn den horisontale resistivitet Rh. Fig. 85b viser de tilsynelatende konduktivitets-responserfor Hxx-komponenten (1311) i den anisotrope modellen på fig. 85a. Vist er også Hxx-komponenten (1313) for tilfelle med en resistivitetsmodell som er isotropisk ved alle dybder. Hzz-komponenten (1315) til responsen for en isotropisk modell, er den samme som for den anistropiske modell. Fra fig. 85b kan følgende observasjoner gjøres om resistivitetsresponsene for en vertikal brønn i en anisotrop formasjon: Hzz-responsen (1315) reagerer ikke på anisotropi i formasjonen, mens Hxx-kurvene (1311, 1313) reagerer. Hxx-responsen blir undertrykt av anisotropi. Hxx-responsene er ganske kompliserte og kan endog bytte fortegn nær betydelige resistivitetskontraster. Hxx-responsen kan ha spisse topper ved laggrenser. Fig. 86 viser en skisse av en horisontal konfigurasjon for en induksjonssonde med flere komponenter. Orienteringen av senderne og mottakerne forblir fast i forhold til sonden. Flerkomponentsonden i horisontal konfigurasjon er følsom for den anisotrope formasjon, sondeposisjonen så vel som rotasjonen av sonden omkring sin akse. Bare Hzz-komponenten er ufølsom for sonderotasjon. I den horisontale konfigurasjon er gjennomsnittet 0,5 (Hxx+Hyy), uavhengig av sonderotasjon. Hzzog 0,5 (Hxx+Hyy) -målingene er avhengige av formasjonen og sondeposisjonen og kan således brukes til å bestemme avstanden fra laggrensene og til geostyring i henhold til oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan brukes med data innsamlet med et loggeinstrument som transporteres ved hjelp av en kabel, og også med data innsamlet ved bruk av et apparat for måling under boring (MWD) transportert på et borerør, slik som en borestreng eller et oppkveilingsrør. Brukt i forbindelse med MWD-målinger kan spesielt denne retningsinformasjonen brukes til å styre bore-retningen og opprettholde borehullets posisjon i forhold til lag i nærheten av borehullet.

En MWD-sonde som transporteres inn i borehullet vil utføre målinger med de forskjellige sender/mottaker-gruppekombinasjoner og -konfigurasjoner. Disse målingene har asimutal følsomhet og kan være symmetriske eller asymmetriske i forhold til sondeaksen.

Disse målingene er dypere elektromagnetiske data enn de som oppnås ved hjelp av MWD-avbildningssonder eller andre asimutalt grunne sonder. For å forbedre signal/støy-forholdet og lette tolkningen, kan disse asimutale målingene organiseres etter dybdeintervall (ned til den ønskede dybdeoppløsning) og asimutsektor. Fig. 89 viser en MWD-sonde 1000 plassert i borehullet langs borebanen 2206. Denne sonden beveger seg langs borebanen med en vertikal hastighet Vz (t) og en akselerasjon Az(t). Sonden roterer også omkring sin langsgående akse som antydet ved pil 2204, med en vinkelhastighet w(t) og vinkelakselerasjon Aw(t). Alle disse dynamiske variabler kan representere de grunnleggende sondebevegelser og posisjonen i borehullet. Et tverrsnitt av MWD-sonden viser de asimutale vinkelposisjoner i borehullet inndelt i ti sektorer S(1), S(2), til S(10), for eksempel. En asimutal sektor 2202 er vist på denne figuren. Ekstra målinger som vanligvis foretas med denne type sonde, slik som inklinometer, gyroskop (fiber, mekanisk, osv.), akselerometere (1, 2 og 3 akser), magnetometere fremskaffer ytterligere data for å finne borebanen og også den relative posisjonen til sonden i forhold til formasjonen, mens disse målingene ble utført. Med disse dataene tilgjengelig, blir det mulig å inndele de målte rådata (RD) i to dimen-sjonsmessige grupper pluss brønnbane og sondeposisjonsdata i forhold til formasjonen. Rådataene kan organiseres i dybdeintervaller (n) og asimutsektorer (k) -klynger for å fremskaffe en rådatagruppe RD(n,k,ti). Rådata-tidsrekken som er tilordnet en asimutsektor, kan ikke ha lik tidsintervallsampling i forhold til senderkildens periodiske repetisjonsperiode, siden sonderotasjonen meget vel ikke behøver å være synkronisert med denne senderkildens periodiske repetisjonsperiode. Tidsmidling av disse reorganiserte rådata kan redusere signal/støy-forholdet og forbedre dets nøyaktighet ved å redusere standardavviket til rådataene som vist ved ligningene på fig. 93 for respektive tidsdomene- eller frekvensdomene-senderkilder. De målte rådata-tidsrekker blir gruppert i dybdeintervaller, asimutsektor, og tildelt et relativt tidspunkt innenfor senderkildens periodiske tidsperiodeintervall. I minst ett trinn kan eventuelt sonden eller en del av sonden være stasjonær og peke i en foretrukket asimutretning mens tidsrekkene for rådataene (RD) blir innsamlet. Dataene M(n,k) 2208 som er gruppert i intervaller og midlet for hvert dybdeintervall n og asimutsektor k, kan utgjøre en annen gruppe i den tabell som er illustrert på fig. 90. Under boring blir planleggingen av brønnbanen definert langs en geologisk reservoarmodell, hvor reservoarets fysiske parameterbeskrivelse innbefatter resistivitetsmålene i forbindelse med de formål som rettferdiggjør boringen av brønnen. Disse mål resistivitetene har en karakteristisk respons. Fig. 92 viser f.eks. forskjellige asimutale responser for visse flerkomponente induksjonsmålinger (Hxx, Hyy, Hxz, Hyz) i forbindelse med resistivitetslag. De gjennomsnittlige data i den tabell som er vist på fig. 90, kan brukes til å anslå denne forventede, asimutale responsen til målegruppen på et spesielt formasjonsmål med kjente karakteristikker, og så kan dette estimatet brukes til å tolke de geometriske parametere (avstand, retning, tykkelse) og materialegenskapene til dette målet. Alle eksemplene som er vist på fig. 92 følger en trigonometrisk sinusfunksjon. Hxxog Hyy har to identiske perioder per fullstendig sonderotasjon, og Hyzog Hxzhar en symmetrisk periode per sonderotasjon.

Forskjellige mål vil ha forskjellige funksjoner. Svikt med hensyn til riktig til-pasning av de forventede funksjoner for en gitt målegruppe og en spesifisert mål-formasjon, kan vises visuelt eller i en oppsummeringsrapport etter hvert som mistil-pasninger blir identifisert (forventede som funksjon av aktuelle) eller feil mellom gjennomsnittlige gruppedata (M(n,k)) og funksjonsestimatet 2210 av de forventede forhold i forbindelse med forventet formasjonsrespons (fig. 91). Aktuelle data for forskjellige asimutsektorer og forventede funksjoner er illustrert på diagrammer vist på fig. 92, som inneholder fire funksjoner (F1 til F4). Denne informasjonen kan brukes til beslutninger om geostyring, boring og brønnplassering under boring.

For at tidsmidling skal inntreffe, er senderkilden fortrinnsvis periodisk i forhold til både tidsdomene og frekvensdomene. Som vist på fig. 94, faller rådata som er tildelt et dybdeintervall og en asimutsektor, i forskjellige punkter av repetisjonsperioden, slik at tidsmidlingsalgoritmen i dette tilfelle vil midle en tidsrekke som eventuelt ikke har like tidsintervaller mellom samplede punkter. Sonderotasjonen er ikke synkronisert med en sender-repetisjonsperiode, men i en alternativ utførelsesform kan sonderotasjonen være synkronisert med sender-repetisjonsperioden. I en annen utførelses-form av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelsen, blir sonden holdt stasjonær mens rådata-tidene blir innsamlet. I dette tilfelle er måledelen av sonden ikke-roterende.

Dataene blir tolket for geostyringsanvendelse i forbindelse med andre innsamlede mikroresistivitets- og bilde-logger, slik som nukleære, resistivitets- og akustiske borehullsavbildninger. Senderen kan være på overflaten eller i en nær-liggende brønn. Fleksible kretser blir også brukt i andre ekstra og komplementære elektromagnetiske målinger til både geostyring og formasjonsevaluering.

Det ovenfor beskrevne eksempel på en foretrukket utførelsesform er blitt gitt kun for illustrasjonsformål og er ikke ment å begrense oppfinnelsens ramme, som blir bestemt av de vedføyde patentkrav.

Claims

1. Fremgangsmåte for å bestemme en parameter av interesse i en grunn-formasjon som har et antall lag, der fremgangsmåten omfatter følgende trinn: å transportere en flerkomponent resistivitetsloggesonde eller -verktøy inn i et borehull i nevnte formasjon; å bruke minst én sender/mottaker-kombinasjon og sørge for en måling som er indikativ for parameteren av interesse; å bruke en valgbar eller avstembar åpning på en skjerm i resistivitetsloggesonden for å sørge for en selektiv følsomhet for parameteren av interesse; der trinnet med å bruke den valgbare åpningen videre omfatter endring av minst én av: (i) en vertikal dimensjon for åpningen, (ii) en horisontal dimensjon for åpningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å bruke målingen for minst én av: geostyring, boringsassistanse og brønnplasseringsbeslutninger.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor målingen videre omfatter en måling som blir utført ved hjelp av en flerkomponentgruppe eller -array, og der trinnet med å bruke målingen videre omfatter bruk av en måling som blir utført av minst én av: (i) et gyroskop eller gyro, (ii) et akselerometer, (iii) et magnetometer, og (iv) et inklinometer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med: å utføre dobbeltkompensert måling av en flerkomponentgruppe for å forbedre minst én av: (i) signal/støy-forhold, (ii) målestabilitet, og (iii) signalinnhold med reservoar-, geologisk og geofysisk informasjon.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnet med å sørge for målingen videre omfatter følgende trinn: å sørge for målingen ved et flertall av frekvenser, og å bruke målingen ved flertallet av frekvenser for bestemmelse av parameteren av interesse.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnet med å bruke den valgbare åpningen videre omfatter trinnet med å utføre en måling ved minst én av: (i) en xy-orientering, (ii) en xz-orientering, (iii) en yz-orientering, (iv) en 20o<->40°-orientering, og (v) en 40°-90°-orientering.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnet med å sørge for målingen videre omfatter følgende trinn: å måle en tidsdomenerespons; og å konvertere eller omforme tidsdomeneresponsen til en frekvensdomenerespons.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å gruppere målinger utført av nevnte loggesonde eller -verktøy ved et flertall av rotasjonsvinkler.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, videre omfattende trinnet med å midle dybdeintervaller og asimutsektorer for de grupperte måledata.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende følgende trinn: å behandle de grupperte måledata; og å estimere eller invertere målparametere for formasjonsboring fra de behandlede, grupperte måledata fra en gitt sender/mottaker-gruppe.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor rotasjonen av sonden eller verktøyet ikke er synkronisert med en sender-repetisjonsperiode.