NO335978B1 - Fremgangsmåte og apparat for behandling av akustiske bølgeformer mottatt i et borehull. - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt fremgangsmåter og apparat for å detektere, fjerne og/eller isolere signaler fra akustiske bølgeformdata.

Oppfinnelsens bakgrunn

Akustiske verktøy er anvendbare når det gjelder å frembringe et stort område av informasjon med hensyn til formasjons- og borehullsparametere nær inntil verktøyene. Primær bruk av akustiske borehullsmålinger er estimering av formasjonslangsomhet med hensyn til trykk- og/eller skjærbølger. Forståelse av en registrert bølgeform i et borehull er ganske enkelt. Imidlertid forholder det seg slik at vanligvis vil virkningen av reflekterte bølger fra overflategrenser og støy forvrenge de registrerte data slik at det kreves en tolkningsprosess. Det er imidlertid blitt utviklet forskjellige fremgangsmåter for å tolke akustiske data, og da med varierende grad av vellykkethet i omgivelser med åpent hull.

I omgivelser med foret hull vil imidlertid de registrerte bølgeformer være mer kompliserte og derfor vanskeligere å tolke. Under mange vanskelige brønn-forhold vil imidlertid foringer være påkrevet. Nylige fremskritt i geofysikk medfører imidlertid behov for bestemmelse av hastigheter (eller langsomhetsmålinger) hele veien opp til overflaten av en brønnboring, mens i mange tilfeller vil grunne forma-sjoner bare kunne logges etter at foringen er satt inn. En fremgangsmåte for å måle langsomhet i forede borehull vil således være ønskelig.

Opptak av trykk- og/eller skjærlangsomhetsmålinger gjennom en foring er en stor utfordring på grunn av at foringens virkning avhenger av forskjellige bind-ingsforhold for foringen til formasjonen, og som derfor vil kunne maskere formasjonens langsomhet. Vanligvis vil foringssignalet forvrenge de registrerte bølge-former og innføre vanskeligheter når det gjelder å behandle vedkommende data for å utlede brukbare langsomhetsmålinger. I tillegg til disse vanskeligheter er det en utfordring å forutsi form og varighet for foringssignalet, da dette foringssignal vil være avhengig både av formasjonens langsomhet og av bindingsforholdene. Brønnforingen kan gi en dårlig koherens for langsomhetsmåleloggen og i blant resultere i tap av formasjonssignalet i sin helhet.

Foreliggende oppfinnelse er rettet på å overvinne eller i det minste å redu-sere virkningene av en eller flere av de problemer som er antydet ovenfor.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse oppfyller de ovenfor beskrevne behov og også andre. Spesielt frembringes i henhold til foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å isolere og/eller ta ut et signal av interesse inkludert generering av akustiske bølger ved hjelp av et verktøy som har minst en sender og minst en mottager, automatisk filtrering av signalet av interesse fra de akustiske data som mottas av minst en mottager, samt utseendebehandling av de automatisk utfiltrerte akustiske data. Den automatiske utfiltrering kan videre omfatte beregning av et første utseendeforhold som omfatter signalet av interesse, samt projisering av de akustiske bølgeformdata inn i et tidsdomene. Utseendeforholdet kan da projiseres inn på en tidsakse. Den automatiske filtrering kan videre omfatte definering av et vindu som inneholder signalet av interesse. Fastleggelse av dette vindu kan da omfatte definering av et optimalt filtreringsfrekvensbånd for å fjerne andre modi fra signalet av interesse. Dette signal av interesse kan da være et brønnforingssignal i et borehull.

Et annet aspekt frembringer en fremgangsmåte for å ta ut ett eller flere signaler av interesse fra akustiske data, inkludert projeksjon av de akustiske data

på en tidsakse, detektering av en tidsposisjon for vedkommende ett eller flere signaler av interesse, samt filtrering av disse ett eller flere signaler av interesse fra de akustiske data. Filtrering kan videre omfatte en vindusomramming av de angitte ett eller flere signaler av interesse samt automatisk bestemmelse av hvor mange komponenter som foreligger i et vindu ved bruk av statistiske kriterier.

Et annet aspekt frembringer en fremgangsmåte for å ta ut et foringssignal fra soniske data og som omfatter projisering av et tidslangsomhetskart av rådata på en tidsakse for bestemmelse av langsomhetsverdi tilsvarende en kjent langsomhetsverdi for en foring, detektering av en tidsposisjon for foringen, filtrering av denne tidsposisjon for foringen fra de soniske data. Filtreringen kan inkludere vindusplassering av foringssignalene og bestemmelse av hvor mange komponenter som foreligger i et vindu. I tillegg kan metoden omfatte fastleggelse av et antall egenverdier som er relatert til brønnforingssignalene og gjenoppbygning av foringssignalene. Denne gjenoppbygning av foringssignalene kan da være fjernet fra vedkommende rådata, og en utseendebehandling kan da anvendes på disse rådata med foringssignalene fjernet for å evaluere trykk- og skjærlangsomheten for en formasjon på baksiden av foringen.

Et annet aspekt frembringer en fremgangsmåte for å bestemme formasjonslangsomhet i et foret borehull og som inkluderer mottak av akustiske bølge-formdata fra en sender, beregning av et første utseende basert på soniske bølge-formdata projisert inn på et tidsdomene, samt filtrering av et signal av interesse fra de akustiske bølgeformdata ved bruk av automatiske egenverdianalyse og utvalg.

I visse aspekter utgjøres signalet av interesse av et foringsmottakssignal. Denne fremgangsmåte kan også omfatte beregning av et andre utseende på filtrerte data for å oppnå trykk- og skjærlangsomhet for en formasjon gjennom en brønnforing. Beregningen av det første utseendet omfatter videre definisjon av hvert nivå av en ankomsttid for foringssignalet. Filtreringen kan også inkludere definering av et vindu for uttrekk av signalet av interesse basert på et resultat av den første utseende-beregning projisert på et tidsdomene og påføring av vinduet på de akustiske eller soniske bølgeformsdata. Med et definert vindu kan filtreringen også inkludere definering av et antall av signaler av interesse i vinduet og definering av et antall egenverdier og egenvektorer som er relatert med foringssignalet. Disse egenvektorer kan oppnås ved beregning av en kovariansmatrise. Filtreringsmetoden kan også omfatte gjenoppbygning av signalet av interesse og subtrahering av dette fra de soniske bølgeformsdata. Filtreringen kan følgelig videre inkludere definering av et filterbånd for automatisk å fjerne alle andre mulige gjenværende modi av signalet av interesse fra de akustiske bølgeformsdata. Defineringen av filterbåndet kan da omfatte sammenligning av mulige modi av signalet av interesse med et signalspektrum fra senderen, og hvis det ikke foreligger noen interferens mellom disse modi av signalet av interesse og signalspekteret fra senderen, så påføres standardfrekvensfilter, men hvis det foreligger interferens mellom modi av signalet av interesse og signalspekteret fra senderen, så defineres og påføres et filterbånd for automatisk å fjerne alle andre mulige modi av det gjenværende signal av interesse fra de akustiske bølgeformdata. Definering av et filterbånd kan også inkludere oppbygning og/eller bruk av en oppslagstabell for forskjellige mulige modi av signalet av interesse, for eksempel en oppslagstabell for forskjellige dimensjonerte brønnforinger.

Et annet aspekt frembringer en fremgangsmåte for å bestemme formasjonslangsomhet i et foret borehull og som går ut på å generere akustiske bølger ved hjelp av en sender, mottak av de akustiske bølger ved bruk av minst en mottager og generering av akustiske rådata, beregning av utseendet ved ankomst av signalet av interesse i langsomhets/tidsdomene, projisering av utseendet inn på en tidsakse, definering av en vindusstørrelse for å trekke ut ankomst av signalet av interesse, påføring av vinduet på vedkommende rådata for å definere et vindusinn-rammet datasett, definering av et antall kilder i de vindusinnrammede data, definering av et antall egenverdier og egenvektorer som har sammenheng med ankomsten av signalet av interesse, gjenoppbygning av ankomsten av signalet av interesse, subtrahering av gjenoppbygningen av ankomsten av signalet av interesse fra vedkommende rådata for å skape et behandlet datasett, definering av et fre-kvensfilterbånd, samt utseendebehandling av det behandlede datasett ved bruk av frekvensfilterbåndet.

Et annet aspekt gjelder et apparat for å bestemme formasjonslangsomhet i et foret brønnhull og omfatter da minst en akustisk sender, minst en akustisk mottager, en prosessor koblet til den akustiske kilde, den akustiske mottager eller begge, samt programmert for å automatisk filtrere et mottakssignal av interesse fra de mottatte akustiske data ved hjelp av den minst ene akustiske mottager og på-føring av utseendebehandling og automatisk filtrerte akustiske data. Prosessoren kan også være programmert til å beregne et utseende av det ankommende signal av interesse i tid/langsomhetsdomenet, projisering av det første utseendet inn på en tidsakse, definering av en vindusstørrelse for å trekke ut ankomstsignalet av interesse, påføring av vinduet på de akustiske data for å definere et vindusomrammet datasett, definere et antall kilder i de vindusomrammede data, definering av et antall egenverdier og egenvektorer som er relatert til en komponent av interesse, gjenoppbygning av det ankommende signal av interesse, subtrahering av det gjenoppbygde ankomstsignal av interesse fra de akustiske data for å skape et behandlet datasett, definering av et sonisk signalfrekvensbånd, samt påføring av en utseendebehandling og det behandlede datasett ved bruk av frekvensfilterbåndet.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for å tilveiebringe en fremgangsmåte for å isolere og/eller ta ut et signal av interesse, slik som et brønnforingssignal der fremgangsmåten omfatter: generering av akustiske bølger ved hjelp av et verktøy som er utstyrt med minst én sender og minst én mottager; automatisk filtrering av signalet av interesse fra akustiske bølgeformdata som mottas av den minst ene mottager, ved å beregne et første utseende inkludert signalet av interesse og å projisere det første utseendet til et tidsdomene; og å utseendebehandle de automatiske utfiltrerte akustiske bølgeformdata.

Videre er foreliggende oppfinnelse særlig egnet for å tilveiebringe et apparat for å bestemme formasjonslangsomhet i et foret borehull, som omfatter: minst én akustisk sender; minst én akustisk mottager; en prosessor koblet til den akustiske kilde, den akustiske mottager eller begge, samt være programmert til automatisk å filtrere et ankomstsignal av interesse fra akustiske data som mottas av den minst ene akustiske mottager, delvis ved å projisere et første utseendekart på en tidsakse og å anvende utseendebehandling på de automatisk filtrerte akustiske data.

Ytterligere fordeler og nye særtrekk ved oppfinnelsen vil bli videre angitt i den følgende beskrivelse eller vil kunne læres av fagkyndige på området ved gjen-nomlesning av foreliggende materiale eller praktisering av oppfinnelsen. Fordelene ved oppfinnelsen kan oppnås ved de midler som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

De vedføyde tegninger anskueliggjør foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse og utgjør en del av fremstillingen. Sammen med den følgende beskrivelse viser og forklarer tegningene grunnprinsippene for foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er en representativ skisse av et sonisk verktøy i et foret borehull og som da er koblet til en datamaskinprosessor i samsvar med en viss utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser en projeksjon av en tid/langsomhetsopptegning inn på en tidsakse i samsvar med et aspekt av foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et flytskjema som anskueliggjør prinsipper for en automatisk filterbåndutvelgelse i samsvar med et aspekt ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser et flytskjema som anskueliggjør en fremgangsmåte for behandling av soniske data i henhold til et aspekt ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser et eksempel på soniske data i et foret borehull og som behandles i samsvar med prinsipper i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 angir et annet eksempel på soniske data i et foret borehull og som behandles i samsvar med grunnprinsippene for foreliggende oppfinnelse.

På alle tegninger er tilsvarende elementer angitt med samme henvisnings-tall.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer

Det skal nå henvises til figurene og først til fig. 1, hvor det er vist et akustisk verktøy 100 inntil en homogen formasjon 102. Denne homogene formasjon 102 er foret med en brønnforing 104. Det akustiske verktøy 100 omfatter minst en sender T og minst en mottager R. I den foreliggende utførelsesform foreligger det to mottagere R og en sender T. Mange flere mottagere R og sendere T kan imidlertid også anvendes. Den eneste mottager R i det viste arrangement utgjør imidlertid eksempel og det kan også være en fullstendig rekke av mottagere og/eller sendere, eller eventuelt en enkelt mottager R og en enkelt sender T. Mottagerne R og senderen T er koblet til en datamaskinprosessor 106 for å samle opp og behandle data fra det akustiske verktøy 100. Det er også vist en bølgestrålebane 108 som representerer en bane for en trykkbølge frembrakt ved aktivering av senderen T. Mottagerne R kan være av forskjellig type, innbefattet, men ikke begrenset til piezoelektriske og magnetoristriktive mottagere. Mottagerne R er da i stand til å detektere ankomst av soniske bølger.

Informasjon eller data som samles opp fra det akustiske verktøy 100, og som da kan omfatte bølgeformer som genereres av mottagerne R over tid, blir sendt til datamaskinprosessoren 106 via en kabel 110 hvorfra det akustiske verk-tøy 100 er opphengt. Data kan også sendes mellom datamaskinprosessoren 106 og mottagerne R ved hjelp av hvilken som helst annen hensiktsmessig kommuni-kasjonsteknikk. Datamaskinprosessoren 106 er kommersielt tilgjengelig fra mange forskjellige kilder. De akustiske data som tas opp av det akustiske verktøy 100 og som mottas av datamaskinprosessoren 106 kan behandles for implementering av en automatisk signalfjerningsprosess (slik som beskrevet ovenfor). Datamaskinprosessoren 106 kan være programmert til automatisk å detektere, isolere og/eller å ta ut et signal av interesse i samsvar med fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen og som er beskrevet nedenfor. Datamaskinprosessoren 106 kan for eksempel være programmert til automatisk å ta ut et brønnforingssignal fra akustiske eller soniske data for derved å bestemme formasjonslangsomhet for vedkommende formasjon 102 bakenfor brønnforingen 104 og da i samsvar med fremgangsmåter i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Et signal som kan være av interesse er et brønnforingssignal i et foret borehull. Som nevnt i bakgrunnen vil brønnforingsankomsten (signal som er relatert til brønnforingen) forvrenge de registrerte bølgeformer og derved påføre vanskelig heter for den planlagte databehandling ved å utlede trykk- og skjærlangsomhet for vedkommende formasjon 102. I henhold til foreliggende oppfinnelse innføres derfor en metodologi for å behandle akustiske og soniske bølgeformer gjennom foringen 104. Metodologien i henhold til foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset til deteksjon og uttak av et brønnforingssignal. Metodene i henhold til foreliggende oppfinnelse frembringer isolasjon og/eller uttak av et hvilket som helst innhold av interesse fra et akustisk datasett. Skjønt beskrivelsen nedenfor hen-viser til et brønnforingssignal og metodologien er beskrevet under henvisning til dette foringssignal, er derfor fremgangsmåten ikke så begrenset og kan like godt anvendes på andre signaler av interesse.

I henhold til grunnprinsippene for foreliggende oppfinnelse kan behand-lingsmetodologien påføres for å oppnå langsomhetsmålinger i en boret borebrønn og inkluderer da uttak av et brønnforingsankomstsignal fra de rå akustiske eller soniske data som mottas av mottagerne R. Disse rådata kan være monopol soniske bølgeformsdata i samsvar med en eller annen utførelsesform, men imidlertid vil behandlingsteknikken i henhold til foreliggende oppfinnelse kunne anvendes på hvilke som helst typer av akustiske data og er på ingen måte begrenset til monopoldata. Skjønt metodologien er omtalt her i samsvar med et utførelseseksempel (beregning av formasjonslangsomhet ut ifra soniske data i et foret borehull), er den på ingen måte begrenset til frekvensinnholdet i vedkommende data eller en viss datatype (seismisk, ultrasonisk, etc). Anvendelse av frem-gangsmåtene i henhold til foreliggende oppfinnelse utgjør en måte å detektere hvilke som helst signaler av interesse og å ta ut disse fra vedkommende datasett.

Foreløpig behandling av de akustiske data i henhold til et visst aspekt av oppfinnelsen er utformet for å detektere og/eller ta ut eller ekstrahere et signal av interesse (slik som et ankomstsignal for hovedbrønnforingen i et foret borehull) fra de akustiske data. Den midlertidige behandling i et foret borehull kan for eksempel først inkludere definisjon av hvert nivå av formasjonen 102, ankomsttid for brønn-boringssignalet. I henhold til andre implementeringer av foreliggende oppfinnelse kan ankomsten av hvilket som helst signal av interesse faktisk defineres. Det vil kunne erkjennes av fagkyndige på området som har tilgang til denne fremstilling at det vil være en forholdsvis enkel oppgave å forutsi når et signal, slik som et brønn-foringssignal, vil ankomme, på grunn av at de mekaniske egenskaper for foringen (eller annet medium) faktisk er kjent eller kan lett bestemmes. Vanskeligheten med å ta ut eller identifisere et signal av interesse er å fastlegge når vedkommende signal vil avsluttes. I henhold til grunnprinsipper for foreliggende oppfinnelse vil derfor et vindu være definert for å detektere så vel begynnelse som slutten av signalet av interesse (hvilket da er et grunnforingssignal i henhold til et visst aspekt ved oppfinnelsen). Påføring av et vindu kan imidlertid kreve menneskelig overvåkning og inngrep, hvilket da ikke er ønskelig i forbindelse med akustisk logging. Normalt utføres akustisk logging i sann tid. I henhold til et visst aspekt ved foreliggende oppfinnelse iverksettes derfor en forbehandlingsteknikk for å lette automatisk bestemmelse av signalet av interesse i de akustiske data. Den automatiske deteksjon av signaler av interesse i henhold til foreliggende oppfinnelse muliggjør for-delaktig signalbehandling uten menneskelig inngrep. En forbehandlingsteknikk i henhold til foreliggende oppfinnelse vil bli omtalt nedenfor.

Utseendebehandling vil være velkjent for fagkyndige på området og som har tilgang til denne fremstilling. Utseendebehandling letter bestemmelsen av langsomhet for forskjellige komponenter og som forplantes tvers over en rekke soniske bølgeformer. Resultatet av utseendebehandling blir normalt angitt på en todimensjonal tids/langsomhetsfremstilling (tid som funksjon av langsomhet). Resultatet av utseendebehandlingen er normalt angitt som funksjon av dybden ved projisering av tid/langsomhetskartet inn på langsomhetsaksen i samsvar med følg-ende ligning:

hvor Pi er langsomhetsprojeksjonen, og

Pi er det utseendet som beregnes for hvert nivå, og som da utgjør en funksjon av langsomheten S og tiden t.

Fremvisning av resultatene ovenfor er angitt i samsvar med standard nota-sjon slik den anvendes i kommersiell behandling.

Skjønt selv om normalt resultatet av utseendebehandling projiseres inn på langsomhetsaksen, så vil imidlertid i henhold til et visst aspekt ved foreliggende oppfinnelse tid/langsomhetskartet i stedet bli projisert inn på tidsaksen i samsvar med følgende:

hvor Ti er en projeksjon inn på tidsaksen.

Fig. 2 anskueliggjør prinsippet for denne fordelaktige tidsakseprojeksjons-teknikk. De forskjellige bølger som forplanter seg langs rekken er angitt i tidsdomenet i stedet for i det typiske langsomhetsdomenet. Denne tidsprojeksjon angir ankomst- eller begynnelsestiden for de forskjellige komponenter, for eksempel de tre komponentene (302/304/306) av den registrerte bølgeform som er vist i fig. 2. Det vil imidlertid forstås at fig. 2 bare er angitt som eksempel og det hele er ikke begrenset til noe bestemt antall komponenter eller noen bestemte typer data. Tidsakseprojeksjonsteknikken som er beskrevet her kan brukes for å detektere et hvilket som helst antall forskjellige komponenter av virksomhets datatyper. En tids-slutt 308/310/312 for komponentene 302/304/306 kan da finnes ved å detektere et lokalt minimum mellom forskjellige relative maksimalverdier tilsvarende forskjellige komponenter. Tidsslutten 308/310/312 for en av komponentene 302/304/306 kan

derfor oppnås på følgende måte:

På grunn av at det å finne minimum for en funksjon er et velkjent problem, vil det være mange fremgangsmåter kjent for fagkyndige på området og som har tilgang til denne fremstilling, for å oppnå dette. Med projeksjon av tids/langsomhetsfrem-stillingen inn på tidsaksen og å finne tidsslutten 308/310/312 for hver komponent 302/304/306 på hvert nivå av formasjonen, vil det være mulig å definere et vindu tidsdomenet og som tilsvarer en komponent av interesse.

I henhold til et visst aspekt av oppfinnelsen, vil komponenten av interesse være brønnforingen 104 i fig. 1. For å detektere brønnforingen blir derfor utse-endekartet projisert inn på tidsaksen for den langsomhetsverdi som tilsvarer den forventede verdi for brønnforingen (104 i fig. 1). Den forventede langsomhetsverdi for brønnforingen (104 i fig. 1) er kjent eller kan lett bestemmes ved fagkyndige på området og med tilgang til denne fremstilling. En bruker kan følgelig innstille den forventede foringslangsomhet. Det vil forstås at den vindusdannende prosess som er beskrevet her ikke er begrenset til brønnforingsdeteksjon, også kan brukes for å påføre et vindu på et hvilket som helst signal av interesse (stykksignal, skjærsignal eller andre signaler). I henhold til visse aspekter av foreliggende oppfinnelse blir imidlertid den vindusdannende prosess påført brønnforingssignalet.

Etter detektering av tidsposisjonen for brønnforingen (eller annen komponent av interesse) kan det i henhold til et visst aspekt ved oppfinnelsen bli filtrert fra de akustiske data. Det foreligger imidlertid en mulighet for at det vindu som defineres som angitt ovenfor vil kunne ha andre signaler innleiret med det som gjelder foringen. Før filtrering av boringsankomstsignalet (eller et hvilket som helst annet signal av interesse), kan det være ønskelig å bestemme hvor mange andre komponenter som vil foreligge i vindussonen.

For å bestemme antallet andre signaler (som angir andre komponenter) innenfor vinduet, kan en eller flere egenverdier og egenvektorer defineres. I henhold til et visst aspekt av oppfinnelsen, er observasjonsvektorer definert som y, med de data som registreres av verktøyet (100, fig. 1) i et nivå z. Denne defini-sjonen antar at observasjonsvektorene skal være uavhengige, med en null middelverdi samt Gaussisk tilfeldige vektorer som har en kovariansmatrise som er lik en korrelasjonsmatrise. Disse observasjonsvektorer kan da inkludere hvit støy og en uavhengig signalkomponent med en kovariansmatrise av grad Ns, hvor Ns er antallet signaler som foreligger på mottagerens (R, fig. 1) utgangssider. For-bindelsesfordelingen for de L kompleksverdisatte (virksomme i frekvensdomenet) observasjonsvektorer yl,..., yL er: hvor K angir estimatet for kovariansmatrisen og f angir de forskjellige parametere i modellen (egenverdier, egenvektorer og variansen). Antallet kilder (signalkompo-nenter) som foreligger i de data som beregnes under bruk av minimums beskrivelseslengde kriteriet (MDL) er da definert på følgende måte:

Den verdi Ns som minimaliserer kriteriet blir da estimatet av antallet signaler som foreligger i rommet for hvitt støy. På grunn av støyen vil det største antallet kilder som kan estimeres med denne teknikk være M- 1, nemlig antallet kilder minus én. Når koherente signaler foreligger, vil imidlertid dette maksimale antall være mindre.

På grunn av at antallet kilder vil være kjent, vil det være mulig å estimere variansen for støyen som:

Hvis det bare finnes ett signal i vinduet vil da i teorien samtlige egenverdier være null bortsett fra den ene som er relatert med det betraktede signal. I praksis vil imidlertid dette ikke normalt være tilfellet og kjennskap til antallet kilder vil da gi en anvisning om antallet foreliggende komponenter i de soniske data.

Etter å ha estimert antallet kilder som foreligger i et vindu, vil antallet egenverdier som har sammenheng med signalet av interesse lett kunne beregnes. Når dette signal av interesse er brønnforingssignalet, vil det antall kilder som gir det maksimale antall egenverdier som skal relateres bare til brønnforingssignalet, på grunn av at vindusdannelsen er blitt begrenset til den forventede ankomst av foringssignalet. Det første trinn i henhold til visse aspekter av oppfinnelsen er derfor å definere antallet egenverdier som er nødvendige for å gjenoppbygge ankomsten av foringssignaler (eller et annet signal av interesse). På grunn av vindusdannelsen vil hovedsignalet i vindussonen antas å være foringssignalet, slik at hovedegenverdien Åi vil bli relatert til hovedsignalet for brønnforingen. Kriteriet som er angitt nedenfor utgjør en måte å evaluere hvorledes energien av egenvektorene 0/varierer med hovedvektoren (det vil si relatert til Åi).

Når variasjonen er høyere enn 10% så antas egenverdien å være relatert til støyen og vil ikke bli brukt senere for å gjenoppbygge signalet av interesse. I tillegg og på grunn av at kildeanvisningen tidligere er blitt beregnet, vil antallet prøv- er som utføres deretter være ganske lite, hvilket da induserer et raskt valg av antallet egenverdier/egenvektorer som behøves for gjenoppbygningen. Ved slutten av denne prosess vil da antallet egenverdier/egenvektorer som er relatert til dette foringssignals ankomst være kjent. Foringssignalet kan derfor gjenoppbygges og tas ut fra vedkommende rå sonedata. Etter valg av antallet egenverdier som har sammenheng med foringssignalets ankomst y, vil foringssignalet y kunne gjenoppbygges som: med d definert på følgende måte:

hvor øi representerer de egenvektorer som er oppnådd ut ifra beregning av kovariansmatrisen. Når foringssignalet blir oppbygget på nytt, kan det subtraheres fra vedkommende rådata. Det vil da forventes at et hvilket som helst signal fra en hvilken som helst datakilde vil kunne detekteres, gjenoppbygges og tas ut fra et datasatt i samsvar med de angitte fremgangsmåter ovenfor og at brønnforings-signalet bare er angitt som et eksempel.

I henhold til visse aspekter ved oppfinnelsen, kan filtrering av det gjenopp-rettede foringssignal (eller annet signal) fra rådata, en annen utseendebehand-lende teknikk utføres for å evaluere trykk- og/eller skjærprosessen av formasjonen bak brønnforingen (104, fig. 1). Under denne andre utseendeprosess blir et filterbånd som brukes for behandlingen valgt automatisk for å fjerne alle andre mulige gjenværende foringsmodi fra de soniske data. Dette filterbånd kan velges ved bruk av to forskjellige typer informasjon, slik som det vil bli omtalt nedenfor.

I henhold til et visst aspekt ved oppfinnelsen kan brønnforingsmodi modelleres som en funksjon av foringsomfanget, fluidlangsomhet og formasjonslangsomhet. Denne modellering frembringer et estimat av frekvensen for de foreliggende foringssignalmodi for forskjellige mulige konfigurasjoner. De forskjellige foringssignalmodi vil imidlertid bli eksitert i avhengighet av det kildesignal som sendes ut av senderen inn i formasjonen, hvilket vil si at hvis kildesignalet ikke eksiterer en spesifikk modus, vil det ikke være noe behov for å filtrere signalet. Valg av et hensiktsmessig filterbånd kan derfor inkludere betraktning av kildesignaturinformasjon. Prinsippet for kildesignalet og modusmodelleringen samt den angitte betraktning er å finne et filterbånd som nedsetter til et minimum energien i modi for den komponent som er av interesse og som da vil bli funnet i de akustiske data, samtidig som det bibeholdes tilstrekkelig energi til å sikre at det ønskede signal (i et foret borehull, formasjonssignalet) kan utledes fra vedkommende data.

For det formål å velge et korrekt filterbånd, kreves derfor analyse av soniske eller akustiske signaler. Et sonisk signal som registreres i en sensor kan da uttrykkes som: hvor R( t), S( t), F( t) og P( t) henholdsvis angir det registrerte signal, kildesignalet samt formasjons- og forings- eksiteringsfunksjonen. For å forenkle problemet kan det antas at overføringsfunksjonen for formasjonen er en deltafunksjon. Etter transformasjonen til frekvensdomenet får uttrykket følgende form:

I henhold til et visst aspekt ved oppfinnelsen er det som omtalt ovenfor ønskelig å nedsette til et minimum energien i foringsmodiene (eller andre kom-ponentmodi), hvilket kan oppnås ved filtrering av produktet E=S( cj) P( u)). De signaler som har sammenheng med selve formasjonen eller andre ønskede signaler må imidlertid bibeholdes og fortrinnsvis minimalt forminskes av et filterbånd. To tilfeller kan derfor betraktes. Den første og enkleste situasjon er når vedkommende brønnforingsmodi ikke har vekselvirkning med det forventede frekvensbånd for formasjonen. I en slik situasjon kan standard frekvensbånd brukes. Hvis imidlertid brønnforingens modus faktisk har vekselvirkning med frekvensbåndet for formasjonen, blir problemet mer komplisert, da et kompromiss mellom filtrering av brønnforingssignalet i et visst frekvensbånd og bibehold av formasjonssignalene må finne sted. Et kriterium som kan brukes er da basert på foringsmodussignalets energi ved å beregne størrelsen Ebandsom er definert på følgende måte:

hvor u) i og cu2er frekvensbånd som velges for filtrering, og S er det soniske kildesignal som sendes inn i formasjonen av senderen (T, fig. 1). Hvis foringsmodiene faktisk ikke har vekselvirkning med det forventede formasjonssignal, er dette forhold lik 1 og et standard filterbånd blir benyttet. Når vedkommende foringsmodi har vekselvirkning med de forventede formasjonssignaler, for å nedsette virkningen av foringssignalet og opprettholdelse av tilstrekkelig energi for behandlingen av formasjonsdata, kan uji og102velges slik at Ebander større enn omkring 0,3, fortrinnsvis større enn ca. 0,5. Ved et Ebandforhold på omkring 0,5, vil de to formål som går ut på å filtrere foringsmodiene samtidig som formasjonssignalet bibeholdes bli tilfredsstilt. Frekvensbåndet for filteret vil følgelig være definert ved verdiene av æi og u) 2. Disse verdier æi og cu2vil da kunne beregnes for forskjellige konfigurasjoner for å bygge opp en oppslagstabell i samsvar med visse aspekter ved foreliggende oppfinnelse. En slik oppslagstabell vil lett kunne bygges opp av fagkyndige på området og som har tilgang til denne fremstilling. I den foreliggende situasjon for en brønnforing vil oppslagstabellen kunne inkludere mange av eller alle de forskjellige mulige brønnforingsscenarier (forskjellige formasjonskombinasjoner, slamhastighet og foringsstørrelse, etc.) for det formål å unngå beregning av cj kriteriet under logging, samt for å nedsette til et minimum antallet brukerinnganger som er påkrevet for en loggeoperasjon. Andre oppslagstabeller for andre signaler av interesse kan likeledes bygges opp alt etter den foreliggende anvendelse. Fig. 3 anskueliggjør ved hjelp av det angitte flytskjema prinsippet for det automatiske filterbåndvalg ved den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor. I tillegg anskueliggjør fig. 4 ved den angitte flytskjema prosesstrinnene i en fremgangsmåte for å beregne formasjonslangsomhet gjennom en foret borebrønn og/eller for uttak av foringssignaler fra soniske data. Det vil imidlertid erkjennes at flytskjemaene i fig. 3 og fig. 4 er angitt som

eksempler, og at i henhold til visse aspekter ved oppfinnelsen også færre og/eller ytterligere prosesstrinn vil kunne brukes og at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset til de fremstillinger som er angitt i fig. 3 og 4. Som angitt tidligere, er fremgangsmåten ikke begrenset til soniske data, og heller ikke begrenset til filtrering av brønnforingssignaler. Hvilke som helst signaler fra hvilke som helst datasett vil kunne filtreres i samsvar med fremgangsmåter i henhold til foreliggende oppfinnelse. Det er tilsiktet at oppfinnelsens omfangsramme skal være definert ved de etterfølgende patentkrav.

Eksempler

De fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor er blitt iverksatt på aktuelle akustiske data, og noen av de oppnådde resultater vil da bli angitt nedenfor. Et eksempel på de fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor blir anvendt på fakt-iske data registrert med en sonisk dipol avbilder i et foret borehull. Det skal nå henvises til fig. 5, hvor et første opptegningsbord 600 angir en koherent stiplet kurve. Et andre opptegningsbord 602 er også vist nær inntil det første opptegningsbord 600. Det første og det andre opptegningsbord, henholdsvis 600 og 602, representerer i kombinasjon med spekteret for koherenstoppene 605 for henholdsvis skjær- og trykkankomstsignalene angitt i en loggfremstilling 608. Et tredje opptegningsbord 64 angir langsomhetsprojeksjon før foringssignalet er blitt tatt ut fra vedkommende data, og et fjerde opptegningsbord 606 viser resultatet for langsomhetsprojeksjon etter uttak av foringssignalet, slik som forklart ovenfor.

Som vist i fig. 5, foreligger det en sterk og koherent ankomst 610 på loggen 608 når trykksignalet fra formasjonen ikke er kontinuerlig og nærværende ved bare lav koherens. Etter behandling av de soniske data i samsvar med fremgangsmåter for foreliggende oppfinnelse vil imidlertid foringsankomstsignalene 610 ha blitt fjernet med hell. Videre vil koherensen for trykkankomstsignalene 612 ha øket betraktelig, hvilket da vil gjøre tolkningen av loggen 608 meget enklere enn tidligere behandlingsteknikker har kunnet tillate.

Det skal nå henvises til fig. 6, hvor det er angitt et annet eksempel på å anvende fremgangsmåter for å bestemme formasjonslangsomhet bak en brønn-foring, slik som beskrevet ovenfor, er vist. Som ved fig. 5 anskueliggjør en logg 708 en enpolet B-bølge og S-bølge (henholdsvis trykk- og skjærbølger) data som registreres gjennom en brønnforing. Det vil erkjennes ut ifra et andre opptegnings- spor 704 i dette eksempel at et foringsankomstsignal 703 og et trykkankomstsignal 712, med lav koherens og en diskontinuerlig logg 708, gjør evaluering av trykk-langsomheten 712 gjennom foringen umulig. Etter behandling av de soniske data i samsvar med metoder som er beskrevet ovenfor, vil imidlertid foringsankomst-signalet 710 forsvinne samtidig som koherensen og kontinuiteten for trykklang-somheten 712 på en tredje opptegningsbane 706 vil være vesentlig forbedret og anvendbar. Lignende resultater kan oppnås for andre datatyper og andre komponenter av interesse.

Beskrivelsen og de angitte figurer ovenfor utgjør en viss metodologi og angir apparater for automatisk behandling av akustiske bølgeformer. Denne behand-lingsmetode kan omfatte automatisk soneoppdeling av komponentsignalet av interesse (et foringsankomstsignal i de angitte eksempler), beregning av et utseende, samt projeksjon av de akustiske bølgeformdata inn på et tidsdomene. Denne projeksjon gir da et estimat av komponentsignalets ankomst i tidsdomenet sammen med tidsavslutning. I tillegg vil komponentsignalets ankomst kunne filtreres ved bruk av automatisk egenverdianalyse og utvalg. Egenverdiene/egenvektorene som har sammenheng med komponentankomsten blir automatisk valgt, hvilket gjør det mulig å rekonstruere komponentsignalet. Etter rekonstruksjon av komponentsignalet vil det være enkelt å ta ut dette fra vedkommende data. Når komponentsignalet er fjernet fra disse data, vil en andre utseendebehandling kunne på-føres ved bruk av et automatisk filterbånd som er definert ved bruk av modellering og informasjon på kildesignaturen. Det endelige resultat av denne prosessbehand-ling er da klarere evaluering av vedkommende data (i eksemplene ovenfor trykk-langsomhet og skjærlangsomhet (når mulig) av formasjonen automatisk bak foringen).

Beskrivelsen ovenfor er blitt angitt bare for å anskueliggjøre og beskrive oppfinnelsen. Den er ikke tilsiktet å være utfyllende eller å begrense oppfinnelsen til noen angitt bestemt utførelsesform. Mange modifikasjoner og variasjoner er mulige i lyset av den lære som er angitt ovenfor.

Den foretrukne utførelsesform er blitt valgt og beskrevet for det formål å best kunne forklare oppfinnelsens grunnprinsipper og dens praktiske anvendelse. Beskrivelsen ovenfor er ment å gjøre andre fagkyndige på området best mulig i stand til å utnytte foreliggende oppfinnelse i forskjellige utførelsesformer og med forskjellige modifikasjoner slik det best vil være egnet for den spesielle anvendelse som er tiltenkt. Det er tilsiktet at omfanget av oppfinnelsen skal være fastlagt ved de etterfølgende patentkrav.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for å isolere og/eller ta ut et signal av interesse, slik som et brønnforingssignal, karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: generering av akustiske bølger ved hjelp av et verktøy (100) som er utstyrt med minst én sender (T) og minst én mottager (R); automatisk filtrering av signalet av interesse fra akustiske bølgeformdata som mottas av den minst ene mottager, ved å beregne et første utseende inkludert signalet av interesse og å projisere det første utseendet til et tidsdomene; og å utseendebehandle de automatiske utfiltrerte akustiske bølgeformdata.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert vedat tidsavslutningen av utseendebehandlingen oppnås ved bruk av lokale minimumsverdier.

3. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 2, karakterisert vedat projeksjonen av de akustiske bølgeformdata på et tidsdomene omfatter å angi ankomsttid for forskjellige komponenter av den registrerte bølgeform.

4. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 3, karakterisert vedat den videre omfatter evaluering av en tidsavslutning av en komponent ved å detektere et lokalt minimum mellom relative maksimalverdier tilsvarende andre komponenter.

5. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 4, karakterisert vedat den automatiske filtrering videre omfatter fastleggelse av et vindu som inneholder signalet av interesse.

6. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 5, karakterisert vedat fastleggelsen av et vindu videre omfatter definisjon av et optimalt filtreringsfrekvensbånd for å ta ut andre modi av signalet av interesse.

7. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 6, karakterisert vedat den videre går ut på å anvende vinduet på de akustiske bølgeformdata og å fastlegge et antall signaler i vinduet.

8. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 7, karakterisert vedat den videre omfatter definering av et antall egenverdier og egenvektorer relatert til signalet av interesse samt gjenoppbygning av signalet av interesse.

9. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 8, karakterisert vedat den videre går ut på å subtrahere et gjenoppbygget signal av interesse fra de akustiske bølgeformdata.

10. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 9, karakterisert vedat de akustiske bølgeformdata er soniske data.

11. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 10, karakterisert vedat signalet av interesse er et brønnforingssignal i et borehull.

12. Fremgangsmåte som angitt i henhold til hvilket som helst krav 1 til 11, karakterisert vedat signalet av interesse er et trykksignal for en formasjon som gjennombores av et borehull.

13. Apparat for å bestemme formasjonslangsomhet i et foret borehull,karakterisert vedat det omfatter: minst én akustisk sender (T); minst én akustisk mottager (R); en prosessor (106) koblet til den akustiske kilde, den akustiske mottager eller begge, samt være programmert til automatisk å filtrere et ankomstsignal av interesse fra akustiske data som mottas av den minst ene akustiske mottager, delvis ved å projisere et første utseendekart på en tidsakse og å anvende utseendebehandling på de automatisk filtrerte akustiske data.

14. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert vedat ankomstsignalet av interesse omfatter et brønnforingssignal.

15. Apparat som angitt i henhold til hvilket som helst krav 13 til 14,karakterisert vedat prosessoren er programmert til: å beregne et første utseende av ankomstsignalet av interesse i langsomhet/tidsdomenet; å definere en vindusstørrelse for å trekke ankomstsignalet av interesse; anvending av dette vindu på de akustiske data for å definere et vindusomrammet datasett; definering av et antall kilder i de vindusomrammede data ved bruk av en statistisk fremgangsmåte; definering av et antall egenverdier og egenvektorer som har sammenheng med en komponent av interesse; gjenoppbygning av ankomstsignalet av interesse; subtrahering av det gjenoppbygde mottakssignal av interesse fra de akustiske data for å frembringe et behandlet datasett; definering av et akustisk signalfrekvensfilterbånd; og anvending av utseendebehandling på det behandlede datasett ved bruk av frekvensfilterbåndet.