NO336659B1 - Fremgangsmåte for å eliminere ledende boreparasittisk påvirkning på målingen av transiente elektromagnetiske komponenter i MWD verktøy - Google Patents

Abstract

En sender i en bunnhullsanordning (BHA) blir brukt til å generere et transient elektromagnetisk signal i en grunnformasjon. En mottaker på BHA mottar signaler som indikerer formasjonsresistivitet og avstander til laggrenser. Senderen og mottakeren kan ha akser som er parallelle med eller skråstilt i forhold til aksen for BHA. Senderen og mottakeren er på et rør på et dempningsparti for bunnhullsanordningen, som innbefatter kutt for å dempe virvelstrømmer. Dempningspartiet kan innbefatte ikke-ledende materiale slik som en ferritt på den ytre overflaten.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Teknisk område

[0001]Oppfinnelsen vedrører elektromagnetisk induksjonsbrønnlogging. Mer spesielt vedrører den foreliggende oppfinnelsen en anordning og en fremgangsmåte for å redusere virkninger av ledende borerør på resistivitetssignaler i transiente elektromagnetiske fenomener.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002]Elektromagnetiske induksjonsresistivitetsinstrumenter kan brukes til å bestemme den elektriske konduktiviteten til grunnformasjoner som omgir et brønnhull. Et elektromagnetisk induksjonsbrønnloggingsinstrument er beskrevet i f.eks. US-patent nr. 5,452,761 utstedt til Beard mfl. Instrumentet som er beskrevet i Beard ' 761- patentet, innbefatter en senderspole og et antall mottakerspoler posisjonert ved aksialt atskilte posisjoner langs instrumenthuset. En vekselstrøm blir ført gjennom senderspolen. Spenninger som induseres i mottakerspolene som et resultat av magnetiske vekselsfelter indusert i grunnformasjonene, blir så målt. Størrelsen av visse fasekomponenter i de induserte mottakerspenningene er relatert til konduktiviteten til de media som omgir instrumentet. US 2003/0076107 A1 vedrører en fremgangsmåte og et apparat for et flerkomponent-induksjonsinstrument-målesystem for geostyring og tolking av formasjonsresistivitetsdata i horisontale, vertikale og avvikende brønner.

[0003]Utviklingen av dyptseende elektromagnetiske verktøy har en lang historie. Slike verktøy blir brukt til å oppnå en rekke forskjellige formål. Dyptseende verktøy forsøker å måle reservoaregenskapene mellom brønner i avstander som ligger i området fra titalls til hundretalls meter (ultradyp skala). Det er enkeltbrønn- og kryss-brønn-løsninger hvor de fleste har grunnlag i teknologiene for radar- / seismikkbølge-forplantningsfysikk. Denne gruppen med verktøy er naturligvis begrenset av blant annet anvendbarheten til bare formasjoner med høy resistivitet og den effekt som er tilgjengelig i brønnhullet.

[0004]Ved den ultradype skalaen kan det anvendes teknologi basert på transient-feltoppførsel. Fremgangsmåten med det transiente elektromagnetiske feltet er mye brukt i forbindelse med overflategeofysikk. Eksempler på transientteknologi kan f.eks. finnes i Kaufman mfl., 1983, "Freequency and transient soundings", Elsevier Science; Sidorov mfl., 1969, "Geophysical surveys with near zone transient EM," publisert av NVIGG, Saratov, Russland; og Rabinovich mfl., 1981, "Formation of an immersed vertical magnetic dipole field"; J. Geologiya I Geofizika, N 3. Spennings- eller strøm-pulser som eksiteres i en sender, innleder typisk forplantningen av et elektromagnetisk signal i grunnformasjonen. Elektriske strømmer sprer seg utover fra senderen inn i den omgivende formasjonen. Til forskjellige tider ankommer informasjon ved målesensoren fra forskjellige undersøkelsesdybder. Ved et tilstrekkelig sent tidspunkt er spesielt det transiente, elektromagnetiske feltet bare følsomt for fjerntliggende formasjonssoner og er ikke avhengig av resistivitetsfordelingen i nærheten av senderen (se Kaufman mfl., 1983). Dette transiente feltet er spesielt viktig for logging. Bruk av et symmetrisk loggeverktøy ved å benytte transiente feltmålinger for formasjonsdeteksjon er f.eks. diskutert i US-patent nr. 5,530,359, utstedt til Habashy mfl.

[0005]US-patent nr. 5,955,844 utstedt til Payton mfl., beskriver fremgangsmåter for å måle transiente elektromagnetiske felter i bergformasjoner. Elektromagnetisk energi blir tilført formasjonen ved valgte frekvenser og bølgeformer som maksimaliserer den radiale inntregningsdybden til den magnetiske og elektriske energien. Payton omfatter minst én elektromagnetisk sender og minst én elektrisk sender for tilførsel av elektrisk energi. Senderen kan være enten en elektromagnetisk og/eller elektrisk enkeltakse- eller fleraksesender. I én utførelsesform er TEM-senderne og TEM-mottakerne separate motduler som er atskilt fra hverandre og forbundet ved hjelp av kabellengder, hvor TEM-senderen og TEM-mottakermodulene er separert med et mellomrom fra én meter opp til 200 meter, etter valg. Radial undersøkelsesdybde er relatert til skinndybden 8 = ^ 2/ g\ ko som igjen er relatert til frekvensen. Signaler med lavest frekvens kan øke skinndybden. Konduktiviteten til det omgivende materiale påvirker likeledes skinndybden inverst. Når konduktiviteten øker, avtar undersøkelses-dybden. Sluttkonduktivitet for foringsrør i apparatet kan derfor redusere under-søkelsesdybden.

[0006]Teknologi for måling-under-boring (MWD) som utvikles hurtig, innfører en ny, meso-dyp (3-10 meter) skala for en elektromagnetisk loggingsanvendelse relatert til brønn-navigasjon i tykke reservoarer. Hovedproblemet i forbindelse med MWD-miljøet, er innføringen av et metallborerør nær det område som måles. Dette røret frembringer en meget sterk respons og reduserer i betydelig grad sensitiviteten til det målte EM-feltet på virkningene av formasjonsresistiviteter og fjerntliggende grense-flater. Tidligere løsninger på dette problemet omfatter typisk å frembringe stor avstand (opp til 20 meter) mellom senderen og mottakeren (som diskutert i US-patent nr. 6,188,222 B1, utstedt til Seydoux mfl.). Sensitiviteten til et slikt verktøy overfor fjerntliggende grenser er lav. I den siste tiden har Stolar Horizon, Inc. utviklet en bore-strengradar, DSR, for CBM-brønner (Coal Bed Methane, kull/metan-lag). DSR tilveiebringer 3D avbildning i et nærområde til brønnhullet.

[0007]For tiden opererer induksjonsverktøy for å fremskaffe målinger i nærvær av et primærfelt. Ved fremgangsmåten med måling-under-boring er eksempler på slike teknikker den multiple forplantningsresistivitetsanordningen (MPR-anordningen), og høydefinisjonsinduksjonsloggings-anordningen (HDIL-anordningen) for åpne hull. Én eller flere sendere anordnet langs et boreverktøy virker som en primærkilde for induksjon, og signaler blir mottatt fra formasjonen ved mottakerspoler plassert i en aksial avstand fra senderne langs boreverktøyet. En ulempe ved både MPR- og HDIL-metodene er at primærkilden for induksjon fra senderen alltid er tilstede i løpet av den tidsrammen hvor mottakerne tilveiebringer målinger fra formasjonen, for derved å forvrenge det tilsiktede signalet. Dette kan løses ved å bruke pulseksiteringer slik som det blir gjort i et transient induksjonsverktøy hvor signaler blir målt under tidsinter-valler mellom eksiteringspulser.

[0008]I et typisk transient induksjonsverktøy faller strøm i senderspolen fra sin opprinnelige verdi l0til 0 ved tidspunket t=0. Etterfølgende målinger blir tatt mens det roterende verktøyet beveger seg langs borehullsbanen. De strømmene som induseres i borerøret og i formasjonen (dvs. virvelstrømmer) begynner å spre seg fra området nær senderspolen i alle retninger som omgir senderen. Disse strømmene induserer elektromagnetiske feltkomponenter som kan måles ved hjelp av induksjons-spoler plassert langs det ledende røret. Signalbidrag som skyldes virvelstrømmer i røret, blir ansett å være parasittiske siden signalet som skyldes disse strømmene er meget sterkere enn signalet fra formasjonen. For å motta et signal som er hoved-sakelig upåvirket av virvelstrømmene i røret, kan man måle signalet ved det aller siste trinn, ved et tidspunkt hvor signalene fra formasjonen er dominerende i forhold til parasittiske signaler som skyldes røret. Selv om formasjonssignalet dominerer ved det siste trinnet, er det også meget lite, og pålitelige målinger kan være vanskelige. Ved tidligere kjente fremgangsmåter reduserer en økning i avstanden mellom senderen og mottakeren innvirkningen av røret og forskyver dominerende bidrag fra formasjonen til det tidligere tidsområdet. Foruten å ha begrenset oppløsning med hensyn til en olje/vann-grense, er et slikt system meget langt (opp til 10-15 meter) som ikke er ønskelig og hensiktsmessig for et MWD-verktøy. US 5,710,511 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for undertrykkelse av virvelstrøm.

[0009]Det er behov for å redusere de parasittiske signalene som er forårsaket av virvelstrømmer i fremgangsmåter med deteksjon av feltsignaler uten å øke avstanden mellom senderen og mottakeren. Foreliggende oppfinnelse imøtekommer dette behovet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0010]Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for bruk i et borehull i en grunnformasjon, slik som angitt i det selvstendige krav 1, og en fremgangsmåte for boring av et borehull i en grunnformasjon, slik som angitt i det selvstendige krav 14. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav. En rørformet del av anordningen innbefatter en dempningsdel for å avbryte en flyt av virvelstrømmer. En sender plassert inn i dempningsdelen utsender et elektromagnetisk signal i grunnformasjonen. En mottaker posisjonert inne i dempningsdelen, aksialt separert fra senderen, mottar et transient signal som indikerer resistivitetsegenskaper ved formasjonen. En prosessor bestemmer fra de første og andre signalene resistiviteten til grunnformasjonen. Dempningsdelen innbefatter minst én sliss som kan være longitudinal eller asimutal. Et ikke-ledende materiale kan være anordnet i slissen. Alternativt kan dempningsdelen innbefatte segmenter med slisser og segmenter som har et ikke-ledende materiale på den ytre overflaten.

[0011]Senderen og mottakerne kan være i grupper og kan ha en spole orientert med en akse som er parallell med en langsgående akse for bunnhullsanordningen (BHA), eller som kan helle i forhold til den langsgående aksen.

[0012]Fremgangsmåten kan videre bestemme avstanden til en laggrense i grunnformasjonen ut fra målingene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0013]Foreliggende oppfinnelse blir best forstått under henvisning til de vedføyde tegningene hvor like henvisningstall refererer til like elementer, og hvor: Fig. 1 viser et verktøy for måling-under-boring som er egnet for bruk i forbindelse med foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 viser et skjema over verktøyet og dets bane i en horisontal brønn; Fig. 3 viser et tverrsnitt av røret med langsgående skår; Fig. 4 viser et sideriss av røret med langsgående skår; Fig. 5 viser et tverrsnitt av verktøyet med langsgående skår; Fig. 6A-B, viser modelleringsresultater som representerer transientresponser for Z- og X-orienterte mottakere ved en avstand på 0,2 m fra en sender; Fig. 7A-B viser modelleringsresultater som representerer transiente responser for Z- og X-orienterte mottakere ved en avstand på 2 m fra en sender; Fig. 8A-B viser modelleringsresultater som representerer transiente responser for Z- og X-orienterte mottakere i en avstand på 6 m fra en sender; Fig. 9A-B viser modelleringsresultater som representerer transiente responser for Z- og X-orienterte mottakere i en avstand på 12 m fra en sender; Fig. 10A-B viser et eksempel på bruk av et kalibreringssignal for å forbedre oppløsningen av signaler for en Z- orientert sender; Fig. 11 illustrerer virkningen av skårene på den transiente responsen fra røret; Fig. 12 viser transiente signaler for to forskjellige avstander til en grenseflate i en grunnformasjon; Fig. 13 viser det transiente signalene for eksempelet på fig. 12 med et ferrittlag med lengde 2 m; og Fig. 14 viser transiente signaler for eksempelet på fig. 12 med et ferrittlag med lengde 4 m.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0014]Fig. 1 viser et skjematisk diagram over et boresystem 10 med en borestreng 20 som bærer en boringsenhet 90 (også kalt en bunnhullsanordning eller BHA) trans-portert i et "brønnhuN" eller et "borehull" 26 for boring av brønnhullet. Boresystemet

10 innbefatter et konvensjonelt boretårn 11 som er reist på et dekk 12 som under-støtter et rotasjonsbord 14 som roteres av en primærdrivanordning slik som en elektrisk motor (ikke vist) med en ønsket rotasjonshastighet. Borestrengen 20 innbefatter en rørledning slik som et borerør 22 eller et oppkveilingsrør som strekker seg nedover fra overflaten inn i borehullet 26. Borestrengen 20 blir skjøvet inn i brønn-hullet 26 når et borerør 22 blir brukt som rørledning. For anvendelser med opp-kveilingsrør blir imidlertid en rørledningsinjektor, slik som en injektor (ikke vist) brukt til å bevege rørledningen fra en kilde slik som en spole (ikke vist) til brønnhullet 26. Borkronen 50 som er festet til enden av borestrengen, bryter opp de geologiske formasjonene når den roteres for å bore borehullet 26. Hvis et borerør 22 blir brukt, er borestrengen 20 koplet til et heiseverk 30 via en drivrørskjøt 21, en svivel 28 og en line 29 gjennom en skive 23. Under boringsoperasjoner blir heiseverket 30 operert for å styre vekten på borkronen, som er en viktig parameter som påvirker inntrengningshastigheten. Operasjonen av heisverket er velkjent på området og blir derfor ikke beskrevet i detalj her.

[0015]Under boringsoperasjoner blir et egnet borefluid 31 fra en slamgrop (kilde) 32 sirkulert under trykk gjennom en kanal i borestrengen 20 ved hjelp av en slampumpe 34. Borefluidet passerer fra slampumpen 34 inn i borestrengen 20 via trykkutjevnings-anordning (ikke vist), en fluidledning 28 og en drivrørskjøt 21. Borefluidet 31 kommer ut ved borehullsbunnen 51 gjennom en åpning i borkronen 50. Borefluidet 31 sirkuleres opp gjennom hullet gjennom ringrommet 27 mellom borestrengen 20 og borehullet 26 og returneres til slamgropen 32 via en returledning 35. Borefluidet virker til å smøre borkronen 50 og til å føre borkutt bort fra borkronen 50. En sensor Si som fortrinnsvis er plassert i ledningen 38, tilveiebringer informasjon om fluidstrøm-ningshastigheten. En dreiemomentsensor S2på overflaten og en sensor S3forbundet med borestrengen 20 tilveiebringer henholdsvis informasjon om dreiemomentet og rotasjonshastigheten til borestrengen. En sensor (ikke vist) tilknyttet ledningen 29,

blir i tillegg brukt til å tilveiebringe kroklasten til borestrengen 20.

[0016]I en utførelsesform av oppfinnelsen blir borkronen 50 rotert ved bare å rotere borerøret 22. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er en brønnhullsmotor 55 (en slammotor) anordnet i boringsenheten 90, og borerøret 22 blir vanligvis rotert for å supplementere rotasjonseffekten om nødvendig, og for å bevirke endringer i bore-retningen.

[0017]I en utførelsesform på fig. 1, er slammotoren 55 koplet til borkronen 50 via en drivaksel (ikke vist) anordnet i en lagerenhet 57. Slammotoren roterer borkronen 50 når borefluidet 31 passerer gjennom slammotoren 55 undertrykk. Lagerenheten 57 understøtter radiale og aksiale krefter på borkronen. En stabilisator 58 koplet til lagerenheten 57 virker som en sentreringsanordning for den nedre del av slammotor-enheten.

[0018]I en utførelsesform av oppfinnelsen er en boresensormodul 59 plassert nær borkronen 50. Boresensormodulen inneholder sensorer, kretser og behandlings-programvare og algoritmer vedrørende de dynamiske boringsparameterne. Slike parametere innbefatter fortrinnsvis borkronespredt lugging av boreenheten, bakover-rotasjon, dreiemoment, støt, borehulls- og ringromstrykk, akselerasjonsmålinger og andre målinger av borkronetilstanden. En egnet telemetri- eller kommunikasjonsdel-enhet 72 som f.eks. bruker toveis telemetri, er også anordnet som illustrert i boringsenheten 90. Boresensormodulen behandler sensorinformasjonen og overfører den til overflatestyringsenheten 40 via telemetrisystemet 72.

[0019]Kommunikasjonsanordningen 72, en kraftenhet 78 og et MWD-verktøy 79 er alle koplet i tandem med borestrengen 20. Fleksible delanordninger er f.eks. brukt i innkoplingen av MWD-verktøyet 79 i boringsenheten 90. Slike delenheter og verktøy utgjør bunnhullsanordningen 90 mellom borestrengen 20 og borkronen 50. Boringsenheten 90 tar forskjellige målinger innbefattende de pulsede, kjernemagnetiske resonansmålingene mens borehullet 26 blir boret. Kommunikasjonsdelenheten 72 fremskaffer signalene og målingene og overfører signalene, ved å bruke toveis telemetri, for behandling f.eks. på overflaten. Alternativt kan signalene behandles ved å bruke en brønnhullsprosessor i boringsenheten 90.

[0020]Overflatestyringsenheten eller prosessoren 40 mottar også signaler fra andre brønnhullssensorer og anordninger, og signaler fra sensorer S1-S3og andre sensorer som brukes i systemet 10, og behandler disse signalene i henhold til programmerte instruksjoner levert til overflatestyringsenheten 40. Overflatestyringsenheten 40 fremviser ønskede boreparametere og annen informasjon på en fremvisnings-anordning/monitor 42 som benyttes av en operatør til å styre boringsoperasjonene. Overflatestyringsenheten 40 innbefatter fortrinnsvis en datamaskin eller et mikro-prosessorbasert behandlingssystem, et lager for lagring av programmer eller modeller og data, en registreringsanordning for registrering av data og andre periferi-enheter. Styringsenheten 40 er fortrinnsvis innrettet for å aktivere alarmer 44 når visse utrygge eller uønskede driftsbetingelser inntreffer.

[0021]Fig. 2 viser en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse. En senderspole 201 og en mottakerspoleenhet er anordnet langs en dempningsdel 200 av borerøret for å undertrykke en virvelstrøm. Den langsgående aksen til boreverktøyet definerer en Z-retning for et koordinatsystem. En X-retning er definert til å være perpendikulær til boreverktøyets langsgående akse. Dempningsdelen 200 av borerøret har en lengde som er tilstrekkelig til å avbryte en flyt av virvelstrømmer. Senderspolen 201 induserer et magnetisk moment. I illustrasjonen på fig. 2 er f.eks. senderspolen 201 orientert for å indusere et magnetisk moment langs Z-retningen. Mottakerspole-enheten omfatter en gruppe med Z-orienterte 204 og X-orienterte 205 spoler med magnetiske momenter orientert for å detektere induserte magnetiske momenter langs ortogonale retninger (dvs. Mx, Mz). Med et ledende rør uten et dempningsparti kan virvelstrømmer frembrakt i transiente feltmålinger gjøre at omkretsmessige kretser faller sammen med røroverflaten. Virvelstrømmene som produseres fra en Z-sender, kan være tilstede i lang tid og typisk ha den lengst mulige dempningshastig-heten av alle signalene. Langsgående innsnitt tvinger virvelstrømmene til å følge en bane med høy resistivitet i stedet for omkretsmessige baner for derved å indusere en hurtigere dempning av virvelstrømmene. Indusering av en hurtig demning av virvel-strømmene i røret, muliggjør forbedrede målinger av de transiente elektromagnetiske komponentene. Slike forbedringer muliggjør forbedret bestemmelse av informasjon, f.eks. om posisjonene til olje/vann-grenser og resistiviteten til den omgivende formasjonen.

[0022]Selv om fig. 2 illustrerer en utforming av senderen og mottakeren, kan en rekke sender/mottaker-konfigurasjoner brukes i foreliggende oppfinnelse. I en første utførelsesform av MWD-transientverktøyet kan en Z-rettet senderspole være anordnet langs dempningspartiet, og et mottakerspolepar som omfatter en X-rettet og et Z-rettet mottakerspolepar, aksialt forskjøvet fra den Z-rettede senderspolen. Mottakerparet er typisk plassert i en avstand på fra 0 m til 10 m fra senderen, også på dempningspartiet. En sender/mottaker-avstand mindre enn omkring 2 m fra senderen, muliggjør videre geostyring. Uttrykket geostyring refererer til styring av boringsretningen til BHA basert på bestemte avstander fra en grenseflate i grunnformasjonen. Ved geostyring er det vanligvis ønskelig å opprettholde boringen av borehullet ved en ønsket dybde under en fluidgrenseflate, slik som en olje/vann-, gass/olje- eller gass/vann-grenseflate. Alternativt kan geostyring brukes til å holde brønnhullet innenfor en reservoarbergart i en ønsket avstand fra takbergarten.

[0023]Dempningspartiet i røret ifølge oppfinnelsen har langsgående kutt med tilstrekkelig lengde til å avbryte flyten av strøm, i dette tilfelle en lengde på omkring 10 m. Sender/mottaker-paret er plassert sentralt i dempningspartiet i røret.

[0024]I en annen utførelsesform omfatter MWD-transientverktøyet en X-rettet senderspole hvor den samme X-rettede spolen blir brukt som mottaker, og en Z-rettet mot-takerspole aksialt forskjøvet ved en avstand mindre enn 2 m fra den X-rettede senderspolen som også blir brukt som mottaker. Langsgående kutt kan typisk strekke seg omkring 10 m langs kuttpartiet i røret. En sender/mottaker-avstand på mindre enn omtrent 2 m fra senderen muliggjør videre geostyring. Sender/mottakerparet er plassert sentralt i dempningspartiet i røret. I en tredje utførelsesform av MWD-transientverktøyet kan en Z-rettet senderspole være plassert langs røret, og en gruppe med X-rettede- og Z-rettede spoler kan være aksialt forskjøvet langs dempningspartiet i røret med en avstand på fra 0 m til 10 m fra senderspolen. Kuttpartiet omfatter typisk langsgående og asimutale kutt og strekker seg omkring fra 10 m til 20 m i lengde. Kuttene er fylt med et ikke-ledende materiale for videre å undertrykke virvelstrømmer. Gruppen kan f.eks. strekke seg opp til en avstand på 10 m fra senderen.

[0025]I en fjerde utførelsesform av MWD-transientverktøyet kan en Z-rettet senderspole og en gruppe med X- og Z-rettede spoler være plassert langs dempningspartiet av røret ved en avstand på fra 0 m til 10 m fra senderspolen. Dempningspartiet kan typisk strekke seg fra 10 til 20 m i lengde, mens mottakergruppen strekker seg over en avstand opp til omkring 10 m fra senderen.

[0026]Dempningspartiet i røret kan videre omfatte en kombinasjon av kutt i røret og magnetisk materiale med høy magnetisk permeabilitet som dekker røret. En periodisk sekvens med rørelementer kan f.eks. være laget der en første del av røret på 1 m har kutt og den neste meteren av røret er dekket av magnetisk materiale. Dette 2 m lange rørelementet kan være gjentatt. Et typisk antall repetisjoner kan f.eks. være 10 ganger. Dempningspartiet kan også omfatte bare et magnetisk belegg for å muliggjøre undertrykkelse av et virvelstrømsignal.

[0027]Boreverktøyet 200 i fig. 2 ligger horisontalt i en formasjon 230 som har en resistivitet p^og er plassert med en avstan L fra en grense mellom formasjonen 230 og formasjonen 240 som har en resistivitet p^. I en homogen full-space horisontal brønn er X-komponenten den eneste komponenten som er ulik null. I den horisontal anordnede strukturen som fist i fig. 2 er både X- og Z-komponenten ulik null.

[0028]Fig. 3 viser et tverrsnitt av dempningspartiet 200 i borerøret med langsgående kutt i det utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse. Det ledende røret 301 er segmentert ved hjelp av et antall kutt 305. Kuttene 305 er typisk fylt med et ikke-ledende materiale. Fig. 4 viser et sideriss av røret 301' med langsgående kutt 305' vist tydeligere. Selv om en undertrykkelse av omkretsmessige virvelstrømmer kan oppnås med et langsgående kutt, blir et antall langsgående kutt 305' typisk anvendt for ytterligere å undertrykke virvelstrømmer. Alternativt kan retningen av kuttene være valgt for å svare til geometrien til virvelstrømmene i røret. Med en utførelses-form som benytter en Z-sender, tilveiebringer f.eks. langsgående kutt maksimal undertrykkelse. Slike langsgående kutt kan f.eks. strekke seg over en lengde på fra omkring 10 til 20 m. I en utførelsesform som benytter en X-sender, kan en kombinasjon av langsgående og asimutale kutt brukes for å tilveiebringe maksimal undertrykkelse.

[0029]Fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom verktøyet med dempningspartiet til røret på fig. 3 innesluttet. Røret 301" med kutt 305" er på sin ytre diameter omgitt av et ikke-ledende materiale 510. Det ikke-ledende materiale 510 kan f.eks. være magnetisk. En Z-rettet sender 501 er anordnet omkring det ikke-ledende materiale 510 og et annet ikke-ledende materiallag 512 finnes ved den ytre diameteren til senderspolen 501. Innsatsen av magnetisk materiale mellom kilden for magnetisk induksjon og området av interesse, kan redusere den magnetiske induksjonen og følgelig virvel-strømmene i området av interesse.

[0030]Fig. 6A-B, 7A-B, 8A-B og 9A-B illustrerer de høye oppløsningsegenskapene til det transiente MWD-verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse. Matematiske modelleringsresultater er vist fra en to-lags formasjon slik som vist på fig. 2. En Z-rettet sender og Z- og X-rettede mottakere blir brukt til å fremskaffe kurvene på disse figurene. En X-orientering av senderen kan gi en oppløsning maken til den for en Z-orientert sender når det gjelder deteksjon av en olje/vann-grense. En rekke langsgående og asimutale kutt i røret er foretatt for å undertrykke virvelstrømmer. Modelleringsresultatene forutsetter at røret er ikke-ledende. Verktøyet er som på fig. 2, plassert i et første lag 230 med høy resistivitet pi = 50 ohm-m. Det andre laget 240 er lokalisert i en avstand på fra 1 til 11 m fra verktøyet. Resistiviteten til det andre laget er p2= 2 ohm-m. Målinger blir typisk foretatt under tidsintervallet på fra 1 -100usek etter påtrykningen av signalet fra primærkilden. Når en X-sender blir brukt, blir typisk målingene fra Z-retningsmottakerkomponentene brukt for asimutal oppløsning, mens avstanden til grenseflaten og resistiviteten til formasjonen blir fremskaffet fra X-komponentmålingene. Når en Z-sender blir brukt, blir typisk målingene fra X-retnings-mottakerne brukt for asimutal oppløsning mens avstanden til grenseflaten og

resistiviteten til formasjonen blir fremskaffet fra Z-komponentmålingene.

[0031]Fig. 6A og 6B viser både Z- og X-komponenter, henholdsvis fremskaffet ved en sender/mottaker-avstand på 0,2 m. Kurve 601a representerer verktøyets respons plassert ved en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 603a, 605a, 607a, 609a og 611a representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBz/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>). På fig. 6B representerer kurve 601b responsen til et verktøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 603b, 605b, 607b, 609b og 611b representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBx/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>).

[0032]X-komponenten på fig. 6B har overlegen oppløsning sammenliknet med Z-komponenten (fig. 6A). Maksimal følsomhet for laggrensen blir funnet ved de tidlige tidspunktene (tidspunkter mindre enn 5usek). Ved en sender/mottaker-avstand på 0,2 m for den modellen hvor dybden til grensen er mer enn 5 m, er signalverdien til X-komponenten flere størrelsesordener mindre enn signalverdien til Z-komponenten, og reduserer derved målingspåliteligheten i Z-retningen. Økning av avstanden mellom mottakeren og senderen forbedrer forholdet mellom X- og Z-rettede komponenter av signalet. Figurene 7A-B, fig. 8A-B og figurene 9A-B presenterer modelleringsresultater for sender/mottaker-avstander på henholdsvis 2 m, 6 m og 12 m.

[0033]Fig. 7 viser både Z- og X-komponenter, henholdsvis fremskaffet ved en sender/mottaker-avstand på 2 m. Kurver 701a representerer en respons for et verk-tøy ved en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 703a, 705a, 707a, 709a og 711a representerer videre responsen ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Tiden er plottet i sekunder langs abscissen, og dBz/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>). På fig. 7b, representerer kurve 701 b en respons for et verktøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 703b, 705b, 707b, 709b og 711 b representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Kurve 720b representerer en respons fremskaffet ved en uendelig avstand fra formasjonsgrensen. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBx/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>).

[0034]Fig. 8 viser både Z- og X-komponenter, henholdsvis fremskaffet ved en sender/mottaker-avstand på 6 m. Kurve 801a representerer en respons for et verktøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 803a, 805a, 807a, 809a og 811a representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Kurve 820a representerer en respons fremskaffet ved en uendelig avstand fra formasjonsgrensen. Tiden er plotter i enheter på sekunder langs abscissen, og dBz/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>). På fig. 8b, representerer kurve 801 b en respons for et verktøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 803b, 805b, 807b, 809b og 811b representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBx/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>).

[0035]Fig. 9 viser både Z- og X-komponenter, henholdsvis fremskaffet ved en sender/mottaker-avstand på 12 m. Kurve 901a representerer en respons for et verk-tøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 903a, 905a, 907a, 909a og 911a representerer videre responser ved en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Kurve 920a representerer en respons fremskaffet ved en uendelig avstand fra formasjonsgrensen. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBz/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>). På fig. 9b, representerer kurven 901b en respons fra et verktøy i en avstand på 1 m fra formasjonsgrensen. Kurvene 903b, 905b, 907b, 909b og 911b representerer videre en avstand på henholdsvis 3 m, 5 m, 7 m, 9 m og 11 m. Tiden er plottet i enheter på sekunder langs abscissen, og dBx/dt er plottet langs ordinaten i enheter på V/(Am<4>).

[0036]Fremgangsmåter som beskrevet ovenfor, blir analysert for å definere hvilke X-komponentmålinger som bør elimineres fra den kvantitative tolkningen. De målingene som tilfredsstiller relasjonen |HX/HZ| > 0,1 (for et Z-orientert sendersystem) er optimale for tolkning. For et X-orientert sendersystem er likeledes den optimale relasjonen |HZ/HX| > 0,1. I en gruppe med Z-rettede- og X-rettede mottakere er Hx- og Hz-komponentene i dette forholdet de målingene som er tatt av de X- og Z-orienterte mottakerne som er nærmest hverandre i gruppen. En inverteringsmetode kan brukes til å tolke data med hensyn til formasjonsparametere.

[0037]En øket sender/mottaker-avstand øker signalet for X-komponenten med høy oppløsning. En øket avstand forbedrer også forholdet mellom to komponenter for derved å muliggjøre mer praktiske målinger. Økning av avstanden er diktert av for-målet for asimutalt å oppløse og bestemme dype formasjonsparametere (dypere enn 5 m). I en formasjonsmodell med en avstand mellom dybde og grense mindre enn 5 m, er settet med Z-komponentmålinger (senderen er Z-orientert) tatt i avstands-området fra 0-2 m under tidsintervallet 1-100usek., tilstrekkelig å løse oppgaven med geostyring. Fortegnet til X-komponenten kan brukes til å bestemme om grensen befinner seg over eller under verktøyet. I en annen utførelsesform med en X-sender-og Z, X-mottakere er en sender/mottaker-avstand på mindre enn 2 m tilstrekkelig for formasjonsoppløsningen.

[0038]Som angitt i US-patentsøknad nr. 10/746,071 inngitt 24. desember, 2003, er én metode for å ta i betraktning metallhuset, å bruke et referansesignal. På fig. 10A, blir signaler fremskaffet ved en dybde til grensen på 4 m, 6 m, 8 m og 10 m ved å bruke en sender/mottaker-avstand på 0,5 m. Som vist på fig. 10A er signalene ved disse avstandene tidlig ikke skjelnbare fra hverandre. Disse kurvene er kollektivt merket som 1000. Et oppnådd signal som skyldes et rør utenfor en formasjon, er vist i kurve 1020. Differensialsignaler fremskaffet ved å subtrahere rørsignalet 1020 er vist på fig. 10B. Kurvene for en dybde til grensen på 4 m, 6 m, 8 m og 10 m er vist som henholdsvis 1004,1006, 1008, 1010. Oppløsningen til differensialsignalene er tydelige bedre enn oppløsningen til det opprinnelige signalet.

[0039]Effekten av kuttene som brukes i foreliggende oppfinnelse skal kvalitativ sees i sammenheng med fig. 11. Kurven 1101 viser rørets svar på et transient signal ved fravær av kuttene. Kurve 1103 viser svaret til et rør med kutt på et transient signal. Slike resultater er oppnådd for ulike sender- og mottakerorienteringer ulike orienteringer av kuttene.

[0040]Virkningene av å bruke et ikke-ledende ferrittlag blir diskutert. I modellerings-eksempelet bruker vi et sylindrisk ferrittdeksel med en magnetisk permeabilitet på 100 og tykkelse 0,5 cm. Permeabiliteten bør fortrinnsvis være større en 100, men noe lavere verdier kan brukes med mindre effektivitet. Ferritten er sentrert i forhold til tile sender/mottaker-paret. Sender/mottakeravstand er 0,5 m. Vi presenterer modelleringsresultater for to tilfeller av plassering av vann/olje-grensen, fire og åtte meter. Oppløsningskriteriet er avstanden mellom to tilsvarende kurver. Fig. 12 viser et eksempel på modelleringsresultater når ikke noe ferrittdeksel blir brukt til å undertrykke virvelstrømmen i det ledende røret. 1121 er for det tilfelle hvor avstanden er 8 m, mens 1123 viser signalet når avstanden er4m. Som vi ser fra denne figuren er avstanden mellom signalene meget liten og er praktisk talt ikke oppløsbar. Ved å bruke et 2 m ferrittdeksel blir det oppnådd resultater som vist på fig. 13. Responsen for avstanden på 8 m er gitt ved 1151, mens responsen for avstanden på 4 m er vist ved 1153. Som man kan se, blir oppløsningen forbedret i forhold til resultatene på fig. 12. Med et ferrittdeksel på 3 m blir oppløsningen forbedret enda mer som vist ved kurvene 1171 (8 m avstand) og 1173 (4 m avstand).

[0041]Dekslet kan være laget av pulverformet, mykt magnetisk materiale slik som

kommersielt tilgjengelig FLUXTROL™ fra pulvermaterialer, og omfatter fortrinnsvis et ferromagnetisk metallpulver kombinert med et organisk ikke-ledende bindemiddel slik som epoksyharpiks. Partikkelstørrelsen til pulveret er liten nok til å opptre transparent for RF-magnetfeltet. I frekvensområdet fra 0,5-1,0 MHz oppviser det foretrukne myke magnetiske ikke-ferrittmateriale akseptable RF-tap, og forårsaker neglisjerbar øde-leggelse av antennens Q-faktor. Selv om FLUXTROL™ som er kommersielt tilgjengelig, har en permeabilitet på omkring 50, har den den fordel at den oppviser lav magnetostriksjon og dermed lavere støynivå. Slike materialer er diskutert i US-patent-søknad nr. 10/177,618 fra Kruspe mfl., som har samme søker som foreliggende søknad. Metallpulvermaterialer slik som MPP (Molypermalloy pulver) som benytter et keramisk bindemiddel og oppviser permeabiliteter i overkant av 100, kan også brukes.

[0042]Selv om den foregående beskrivelse er rettet mot de foretrukne utførelses-formene av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være opplagte for fagkyndige på området. Det er ment at alle slike varianter innenfor rammen av de vedføyde patentkrav skal omfattes av den foregående beskrivelsen.

Claims (30)

1. Anordning for bruk i et borehull (26) i en grunnformasjon (230, 240), omfattende: et ledende rør (301, 301301"); minst én sender (201, 501) på det ledende røret (301, 301', 301"), som er innrettet til å sende ut et elektromagnetisk felt i grunnformasjonen (230, 240); minst én mottaker (204, 205) på det ledende røret (301, 301', 301") som er innrettet til å motta et tidsmessig signal som et resultat av vekselvirkningen mellom det elektromagnetiske feltet og grunnformasjonen (230, 240); og en prosessor (40) som er egnet for å bestemme, fra det tidsmessige signalet, en resistivitet for grunnformasjonen (230, 240),karakterisert vedat: det ledende røret (301, 301', 301") håret dempningsparti for å redusere flyt av virvelstrømmer, hvor dempningspartiet til det ledende røret (301, 301', 301") omfatter minst ett kutt (305, 305', 305").

2. Anordning ifølge krav 1, hvor et ikke-ledende materiale er anordnet inne i kuttet (305, 305', 305").

3. Anordning ifølge krav 1, hvor dempningspartiet videre omfatter: (i) et første segment som har et kutt (305, 305', 305"), og (ii) et andre segment med ikke-ledende materiale anordnet på en ytre flate av segmentet.

4. Anordning ifølge krav 1, hvor dempningspartiet videre omfatter et segment av røret med et ikke-ledende materiale (510) anordnet på en ytre flate av segmentet.

5. Anordning ifølge krav 1, hvor dempningspartiet omfatter en ferritt.

6. Anordning ifølge krav 1, hvor dempningspartiet omfatter et materiale med lav magnetostriksjon.

7. Anordning ifølge krav 1, hvor den minst ene senderen videre omfatter minst én spole (201, 501) orientert for å indusere et magnetisk moment i én av: (i) en langsgående retning parallell til en akse for røret (301, 301', 301"), og (ii) en retning som heller i forhold til den langsgående aksen.

8. Anordning ifølge krav 1, hvor den minst ene mottakeren videre omfatter minst én spole (204, 205) som har en orientering valgt fra: (i) parallell med en akse for røret (301, 301', 301"), og (ii) skråstilt til en akse for røret (301, 301', 301").

9. Anordning ifølge krav 1, hvor kuttet omfatter et langsgående kutt (305, 305', 305").

10. Anordning ifølge krav 1, hvor kuttet omfatter et transversalt kutt.

11. Anordning ifølge krav 1, videre omfattende en anordning for å utvide borehullet (26).

12. Anordning ifølge krav 1, hvor prosessoren (40) videre bestemmer en avstand til en grenseflate i grunnformasjonen (230, 240).

13. Anordning ifølge krav 1, hvor den minst ene senderen (201, 501) og den minst ene mottakeren (204, 205) er posisjonert på det ledende røret (301, 301', 301") på motsatte sider av demningspartiet.

14. Fremgangsmåte for boring av et borehull (26) i en grunnformasjon (230, 240), omfattende følgende trinn: (a) å transportere en bunnhullsanordning (BHA) med et ledende rør (301, 301', 301") inn i grunnformasjonen (230, 240); (b) å bruke minst én sender (201, 501) på røret (301, 301', 301") til å produsere et elektromagnetisk felt i grunnformasjonen (230, 240); (c) å bruke minst én mottaker (204, 205) på det ledende røret (301, 301', 301") til å motta et tidsmessig signal som et resultat fra vekselvirkning mellom det første signalet og grunnformasjonen (230, 240); og (d) å bestemme, fra det tidsmessige signalet, resistiviteten til grunnformasjonen (230, 240), karakterisert ved: å bruke det ledende røret (301, 301', 301") som har et dempningsparti med minst ett kutt (305, 305', 305") for å redusere en flyt av virvelstrømmer.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor et ikke-ledende materiale er anordnet inne i kuttet (305, 305', 305").

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor dempningspartiet videre omfatter: (i) et første segment med et kutt (305, 305', 305"), og (ii) et andre segment med ikke-ledende materiale posisjonert på en ytre flate av segmentet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor dempningspartiet videre omfatter et rørsegment med et ikke-ledende materiale posisjonert på en ytre flate av segmentet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17, videre omfattende bruk av en ferritt som det ikke-ledende materiale.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17, videre omfattende bruk av et materiale med lav magnetostriksjon som det ikke-ledende materiale.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor den minst ene senderen videre omfatter minst én spole (201) orientert for å indusere et magnetisk moment i én av: (i) en langsgående retning parallell til en akse for røret (301, 301', 301"), og (ii) en retning skråstilt i forhold til den langsgående aksen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor den minst ene mottakeren videre omfatter minst én spole (204, 205) med en orientering valgt fra: (i) parallell med en akse for røret (301, 301', 301"), og (ii) skrånende til en akse for røret (301, 301', 301").

22. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor kuttet (305, 305', 305") omfatter et langsgående kutt.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor kuttet omfatter et transversalt kutt.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende bruk av en anordning på bunnhullsanordningen (BHA) for å utvide borehullet (26).

25. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende bestemmelse av en avstand til en grenseflate i grunnformasjonen (230, 240).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 24, hvor trinn (a)-(d) blir utført under kontinuerlig rotasjon av bunnhullsanordningen (BHA).

27. Fremgangsmåte ifølge krav 25, videre omfattende bruk av den bestemte avstanden til å styre en boredybde for bunnhullsanordningen (BHA).

28. Fremgangsmåte ifølge krav 25, hvor grenseflaten omfatter en laggrense.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 25, hvor grenseflaten omfatter en fluidgrenseflate.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende posisjonering va den minst ene senderen (201) og den minst ene mottakeren (204, 205) på motsatte sider av dempningspartiet.