NO337183B1

NO337183B1 - Antisymmetrerte elektromagnetiske målinger i en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull

Info

Publication number: NO337183B1
Application number: NO20061765A
Authority: NO
Inventors: Gerald Nelson Minerbo; Richard A Rosthal; Dzevat Omeragic
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2016-02-01
Also published as: US7536261B2; RU2431871C2; GB0607797D0; US20060253255A1; RU2006113577A; CA2544111A1; CN1912656B; CN1912656A; NO20061765L; BRPI0602431A; GB2425357B; GB2425357A; CA2544111C

Description

Teknisk område

[0001 ] Implementeringer av forskjellige teknologier beskrevet her, angår generelt brønnloggingsområdet, og mer spesielt teknikker hvor verktøy utstyrt med antennesystemer med transversale eller skråstilte magnetiske dipoler kan brukes til forbedrede elektromagnetiske målinger av undergrunnsformasjoner.

[0002] Mer spesifikt angår den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å bestemme en parameter for en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull.

Beskrivelse av beslektet teknikk

[0003] For å sette den foreliggende oppfinnelse inn i sin rette sammenheng følger en omtale av den kjente teknikk.

[0004] Forskjellige brønnloggingsteknikker er kjent på det område som gjel-der leting etter og produksjon av hydrokarboner. Disse teknikkene benytter verktøy eller verktøy utstyrt med kilder innrettet for å utsende energi inn i en undergrunnsformasjon som er blitt gjennomtrengt av et borehull. Den utsendte energien kan vekselvirke med den omgivende formasjon for å frembringe signaler som så kan detekteres og måles ved hjelp av én eller flere sensorer. Ved å behandle de detekterte signaldataene kan en profil over formasjonsegenskapene fremskaffes.

[0005] Eksempler på brønnloggingsverktøy kan innbefatte elektromagnetisk (EM) resistivitetsverktøy slik som induksjons- og forplantningsverktøy. EM-resistivitetsverktøyene kan være anbrakt inne i et borehull for å måle den elektriske konduktiviteten (eller dens inverse, resistiviteten) til grunnformasjoner som omgir borehullet. Et typisk elektromagnetisk resistivitetsverktøy innbefatter en senderantenne og én eller flere (typisk et par) mottakerantenner anordnet i avstand fra senderantennen langs verktøyets akse.

[0006] EM-induksjonsverktøy måler resistiviteten (eller konduktiviteten) til formasjonen ved å måle den spenning som induseres i mottakerantennene som et resultat av magnetfluks indusert av strømmer som flyter gjennom formasjonen som reaksjon på et EM-signal fra den utsendende antennen (eller senderen). EM-for-plantningsverktøy opererer på lignende måte, men vanligvis ved høyere frek- venser enn hva EM-induksjonsverktøy gjør, for sammenliknbare antenneavstan-der. Forplantningsverktøy opererer typisk i et frekvensområde fra 1 kHz-2 MHz, men kan også operere i gigahertz-området, slik som i dielektriske loggeverktøy.

[0007] Konvensjonelle sendere og mottakere er antenner dannet av spoler med én eller flere viklinger med isolert ledningstråd viklet omkring en bærer. Disse antennene er vanligvis opererbare som sendere og/eller mottakere.

[0008] En spole som fører en strøm (f.eks. en senderspole) er utformet for å generere et magnetfelt. Den elektromagnetiske energien fra senderantennen kan sendes inn i den omgivende formasjonen og induserer en strøm (virvelstrøm) som flyter i formasjonen omkring senderen. Virvelstrømmen i formasjonen kan igjen generere et magnetfelt som induserer en elektrisk spenning i mottakerantennene. Hvis et par atskilte mottakere blir brukt, vil de induserte spenningene i de to mottakerantennene ha forskjellige faser og amplituder på grunn av geometrisk spred-ning og absorpsjon i den omgivende formasjonen. For konvensjonelle induksjons-verktøy er spolene viklet i motsatte retninger og forbundet med hverandre i serie. Antallet viklinger og posisjonen til spolene blir justert slik at den kombinerte spenningen blir nesten null i luft. Eldre induksjonsverktøykonstruksjoner hadde ofte mer enn én sender og mer enn to mottakere. For forplantningsverktøy kan fasedreiningen, I, og dempningen, A, mellom spolene måles. Fasedreiningen og dempningen fra de to mottakerne kan brukes til å utlede elektriske egenskaper ved formasjonen. Den detekterte fasedreiningen (c|>) og dempningen (A) behøver ikke å være avhengige bare av avstanden mellom de to mottakerne og avstanden mellom senderen og mottakerne, men også av frekvensen til EM-bølger som genereres av senderen.

[0009] I konvensjonelle EM-induksjons- og forplantningsloggerverktøy er senderantennen og mottakerantennene montert med sine akser langs verktøyets langsgående akse. Disse verktøyene er implementert med antenner som har langsgående magnetiske dipoler (LMD). En kommende teknikk på brønnloggings-området er bruken av verktøy som innbefatter antenner med skråstilte eller transversale spoler, dvs. hvor spolens akse ikke er parallell med bærerens eller bore-hullets langsgående akse. Disse antennene genererer et transversalt eller skråstilt magnetisk dipol-moment (TMD-moment). Eksempler på andre kjente løsninger for å bestemme en egenskap ved en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull finnes i US 6969994 B2. I denne så bestemmes estimater for avstanden mellom et loggeverktøy til en laggrense oppnås ved å bruke «oppned»-målinger (up-down measurements) med antennekonfigurasjoner som har tiltede magnetiske dipoler. Fremgangsmåten inkluderer å aktivere en første senderantenne for å sende elektromagnetisk energi, å måle er signal assosiert med den utsende signalenergien ved en andre mottaker antenne og å deaktivere den første senderantenna. Fremgangsmåten inkluderer videre å aktivere en andre senderantenne for å sende elektromagnetisk energi og å måle et signal assosiert med den utsendte energi ved den første mottakerantenna. Fremgangsmåten inkluderer videre å beregne forskjellen mellom de målte signalene for å bestemme formasjonsegenskapene. Mer spesifikt, så beregnes forskjellen mellom de målte signalene ved å subtrahere det målte signalet assosiert med den utsendte energien ved en andre mottaker antenne fra det målte signalet assosiert med den utsendte energien ved den første mottakerantenna. Annen relatert teknikk kan finnes i GB 2396018A.

[0010] Elektromagnetiske målinger tatt av verktøy slik som forplantnings- og induksjonsverktøy, kan inneholde informasjon vedrørende elektromagnetiske egenskaper ved media som signalet passerer gjennom. Informasjon, slik som avstand til lagdelingsgrenser, formasjonsfall og anisotropi, kan ekstraheres fra de mottatte signalene.

OPPSUMMERING

[0011 ] En fremgangsmåte for å bestemme en parameter for en undergrunnsformasjon, slik som anisotropi og fall, omfatter å ta minst to kryssdipolmålinger og danne en antisymmetrisert kombinasjon fra de minst to kryssdipolmålingene.

[0012] For utførelser i henhold til den foreliggende oppfinnelse vises det til det selvstendige patentkrav 1, ytterligere trekk og fordeler fremkommer av de tilhørende uselvstendige patentkravene,

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0013] Implementeringer av forskjellige teknologier vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegningene. Det skal imidlertid bemerkes at de vedføyde tegningene bare illustrerer de forskjellige implementeringene som er beskrevet her, og ikke er ment å begrense rekkevidden av forskjellige teknologier som blir beskrevet her.

[0014] Fig. 1 illustrerer et skjematisk diagram av en symmetrisk, retningsmessig kryssdipolmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0015] Fig. 2 illustrerer et skjematisk diagram over en symmetrisk, retningsmessig induksjonsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0016] Fig. 3A og 3B illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0017] Fig. 4A og 4B illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0018] Fig. 5 illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0019] Fig. 6 illustrerer følsomheten til aksialskråstilte, antisymmetriserte 84" 400 kHz fasedreining til anisotropi for varierte relative fallvinkler og horisontale resistiviteter i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0020] Fig. 7 illustrerer en parametrisk plotting for 84" 400 kHz aksialskråstilte, antisymmetriserte målinger ved en relativ fallvinkel på 75° i henhold til en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0021] Fig. 8 illustrerer parametriske plottinger for 84" 400 kHz aksialskråstilte, antisymmetriserte målinger for faste horisontale resistiviteter på 0,5 Qm, 1 Qm, 2 Qm og 3 Qm i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0022] Fig. 9 illustrerer en normalisert symmetrisert og antisymmetrisert 84" 100 kHz dempningsrespons for aksialskråstilte retningsmålinger i et 20" lag, Rh=5 Qm, Rv=10 Qm med sidebergartslag på 2 Qm og 1 Qm, i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0023] Fig. 10 illustrerer en normalisert symmetrisert og antisymmetrisert 84" 100 kHz fasedreiningsrespons for aksialskråstilte retningsmålinger i et 20 fots lag, Rh=5 Qm, Rv=10 Qm, med sidebergartslag på 2 Qm og 1 Qm, i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0024] Uttrykkene "opp" og "ned", "øvre" og "nedre"; "oppover" og "nedover"; "under" og "over"; og andre lignende uttrykk indikerer, slik de brukes her, relative posisjoner over eller under et gitt punkt eller element som kan brukes i forbindelse med visse implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her. Når de anvendes på utstyr og fremgangsmåter for bruk i brønner som er avbøyde eller horisontale, eller anvendt i forbindelse med utstyr og fremgangsmåter som når de er anordnet i en brønn, er i en avbøyd eller horisontal orientering, kan slike uttrykk referere til fra venstre til høyre, fra høyre til venstre eller andre relasjoner som passer. Anvendt på målinger ved logging-under-boring, anvendelse av transversale eller triaksiale spoler på et roterende verktøy i en avbøyd eller horisontal brønn, kan "opp" og "ned" referere til oppover eller nedover-orientering av verk-tøyet når det blir rotert omkring sin akse.

[0025] Uttrykket "verktøy" kan slik det benyttes her, brukes om hverandre for å indikere f.eks. et elektromagnetisk verktøy, et kabelverktøy eller et verktøy for logging-under-boring. Selv om implementeringer av forskjellige teknologier som er beskrevet her, er under henvisning til et induksjonsverktøy og et forplantningsverk-tøy, vil man forstå at noen implementeringer kan brukes i andre operasjoner, slik som logging-under-ut- og inn-kjøring, permanent overvåkning, dielektrisitetskon-stantlogging og lignende. Som brukt her kan videre enhver referanse til konduktivitet være ment å omfatte dennes inverse verdi, resistiviteten, eller omvendt.

[0026] Implementeringer av forskjellige teknologier beskrevet her, foreslår antisymmetriserte retningsmålinger for å bestemme anisotropi i ikke-horisontale og ikke-vertikale brønner. I én implementering kan bruk av disse målingene gjøre det mulig å bestemme anisotropi og fall-effekt for fall over 35°.

[0027] Følgende ligninger gir den matematiske teorien som ligger bak de forskjellige implementeringene som beskrives i det følgende. Senderspolen har et magnetisk moment beskrevet av vektoren M. Magnetfeltet ved mottakerspolen blir betegnet med vektoren H. I et verktøykoordinatsystem, startende med formasjoner som beskrevet av Moran og Gianzero ("Effect of formation anisotropy on resistivity-logging measurements", Geophysics, V. 44, nr. 7, juli 1979, sidene 1266-1286), etter fallasimutrotasjonen (fallvinkelen a (strøkvinkelen p), kan magnetfeltet og de magnetiske dipolkildene være relatert som: hvor, i formasjonskoordinatene, T, for et uendelig, homogent medium med trans-versal isotropisk (Tl) anisotropi kan uttrykkes som:

[0028] Avstander p og s og koordinater x, y og z kan skrives uttrykt ved sender/mottaker-avstand r og relativ fallvinkel a, på følgende måte:

[0029] Lhog Th er elementfunksjoner som svarer til koplingen mellom longi-tudinale og transversale spolepar atskilt med avstand r i homogene isotropiske media med horisontal konduktivitet ah og vertikal konduktivitet av som kan uttrykkes på følgende måte:

[0030] XZ-koplingen kan uttrykkes som:

[0031] Fra ligningene (1) til (5) kan det utledes at konvensjonell (ZZ) måling er ufølsom for å separere relative fallvinkel fra anisotropi. I stedet er konvensjonell (ZZ)-måling følsom for en parameter kvs som kopler relativ fallvinkel med anisotropi. Anisotropikoeffisienten X<2>kan defineres som et forhold mellom den horisontale konduktiviteten ah dividert med den vertikale konduktiviteten av:X<2>=ah/av. Den relative fallvinkelen kan defineres som vinkelen mellom borehullsaksen (eller verk-tøyaksen) og normalen til forpasjonsplanet.

[0032] Kryssdipolmålinger (ZX og XZ) er derimot følsomme for anisotropi og relative fallvinkel. Uttrykket "kryssdipol", slik det brukes her, betyr et kryssledd eller ledd som ligger utenfor diagonalen i en matrise. Separasjonen mellom den relative fallvinkelen og anisotropien ved lave vinkler, kan uttrykkes som:

XZ- og ZX-koplinger er derfor proporsjonale med (k^ - k^)sin(a) for små vinkler (a).

[0033] Dannelse av symmetriserte kombinasjoner ved å bruke kryssdipolmålinger (f.eks. subtraksjon av kryssdipolmålinger for å fjerne eller nesten fjerne anisotropi- og fall-effekten, og for å fremheve laggrenser) er beskrevet i US-patent nr. 6,969,994, som herved inkorporeres ved referanse. Her har vi vist at dannelse av antisymmetriserte kombinasjoner av kryssdipolmålinger vil forsterke følsomhe-ten for anisotropi og fall, og redusere følsomheten for laggrenser.

[0034] Forskjellige verktøy kan kreve forskjellige kombinasjoner av antisymmetriserte målinger. Et forplantningsverktøy kan f.eks. bruke et forhold mellom målinger, mens et induksjonsverktøy kan bruke en sum av målingene. Et roterende verktøy, uansett om det er forplantningsverktøy eller et induksjonsverktøy, kan også bruke visse kombinasjoner av "opp/ned"-målinger (se nedenfor).

[0035] I én implementering kan en kryssdipolmåling utført ved hjelp av et induksjonsverktøy være representert som M^, 02) + M<*>(02, 00 eller M(0-i, 02) - M<*>(02, M3QP- Qi), hvor M(0-i, 02) er induksjonsmålingen med én eller flere skråstilte antenner, 0!er senderens skråvinkel og 02er skråvinkelen til mottakerantennen, og M<*>(02, 00 er målingen med senderen og mottakeren ombyttet (dvs. at M<*>er speilbildet av M med hensyn til det sentrale plan perpendikulært til verktøyaksen, med alle antenneorienteringer bevart).

[0036] I en annen implementering, kan en kryssdipolmåling utført av et for-plantningsverktøy, representeres som: (M^, 02) + M*^, 02))opp/ned ©Her (M^, 02) - M*^, 180°-02)) opp/ned, hvor M(G-i, 02) opp/ned er forholdet mellom forplantningsmålingen tatt med én eller flere skråstilte antenner når verktøyet først er orientert oppover, og så nedover, og M<*>er et lignende forhold når senderne og mottakerne er byttet om (dvs. at M<*>er speilbildet av M i forhold til det sentrale planet perpendikulært til verktøyaksen, med alle antenneorienteringer bevart). 0!er senderens skråvinkel og 02er skråvinkelen til mottakerantennene.

[0037] Fig. 1 illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig kryssdipolmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her. Senderne og mottakerne er tilnærmet som magnetiske punktdipoler. Antenner merket Z har et dipolmoment langs verktøyaksen 100, mens antenner merket X har et dipolmoment perpendikulært til verktøyaksen 100. For tydelighets skyld er verktøyaksen representert som en stiplet linje. Under drift blir først den aksialt orienterte senderen Tzaktivert, og spenningen Vxzpå den transversalt orienterte mottakeren Rx blir målt. Den transversalt orienterte senderen Txblir så aktivert, og spenningen Vzxpå den aksialt orienterte mottakeren Rzblir målt. Spenningen Vxzkan adderes til spenningen V^ for å generere Vxz+ Vzx, som kan være følsom for anisotropi og relativ fallvinkel.

[0038] Fig. 2 illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig induksjonsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier beskrevet her. I én implementering kan den antisymmetriserte, retningsmessige induksjonsmålingen utføres ved hjelp av et induksjonsverktøy posisjonert inne i et formasjonslag. Induksjonsverktøyet kan innbefatte antenner merket 1 som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel Q^fra verktøyaksen 200, og antenner merket 2 som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02. I én implementering kan vinkelen 0!være mindre enn 90°, mens vinkelen 02kan være større enn 90°. I en annen implementering kan dipolmomentene til begge antennene 1 og 2 være innrettet på det samme plan.

[0039] Under drift kan senderen T : som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 0!fra verktøyaksen 200, aktiveres, og spenningen V21på mottakeren R2som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02fra verktøyaksen 200, kan måles. Senderen T2som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02fra verktøy-aksen 200, kan så aktiveres, og spenningen V12på mottakeren R^som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 0!fra verktøyaksen 200, kan måles. Spenningen V12kan så adderes til spenningen V21for å oppnå informasjon om anisotropi og relativ fallvinkel. Selv om den antisymmetriserte, retningsmessig induksjonsmålingen er beskrevet ovenfor som bruk av to mottakerantenner, R^ R2, er det klart at i visse implementeringer kan hver mottakerantenne være innbyrdes balan-sert med en motspole.

[0040] Det skal bemerkes at én antenne kan brukes som en sender på et tidspunkt og som en mottaker på et annet tidspunkt. Det vil også bli forstått at sender/mottaker-konfigurasjonene som er beskrevet her, kan byttes om på bak-grunn av resiprositetsprinsippet, dvs. at "senderen" kan brukes som en "mottaker", og vice versa. For eksempel kan posisjonene til senderen T : og mottakeren R^byttes om, og posisjonene til senderen T2og mottakeren R2kan byttes om. Det skal videre bemerkes at forskjellige målingsimplementeringer som er beskrevet her, kan utføres ved en hvilken som helst frekvens, f.eks. fra området omkring 1 kHz til GHz-området.

[0041] Figurene 3A og 3B illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsmessig forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier beskrevet her. I én implementering kan den antisymmetriserte, retningsmessige forplantningsmålingen utføres ved hjelp av et forplantnings-verktøy posisjonert inne i et formasjonslag. Forplantningsverktøyet kan innbefatte en sender T med et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 9^fra verktøyaksen 300, og en mottaker R som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02fra verktøy-aksen 300, som vist på fig. 3A. I én implementering kan både vinkelen 0!og vinkelen 02være forskjellige fra 90 grader. I en annen implementering kan dipolmomentet til senderen T og dipolmomentet til mottakeren R være innrettet på det samme plan.

[0042] Under drift kan senderen T aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles som Vopp, siden spenningen Vopp blir målt (i henhold til en konven-sjon) mens senderen T er rettet mot den øvre grensen. Forplantningsverktøyet kan så roteres 180° omkring den langsgående aksen fra dens oppadrettede posisjon. Ved den nedadrettede posisjonen er dipolmomentene til senderen T og mottakeren R representert ved stiplede linjer. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles som Vned, siden spenningen Vnedblir målt mens senderen T er rettet mot den nedre grensen. Den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vneci kan så beregnes for å generere en første forplantningsmåling som kan være ekvivalent med konvensjonelle forplantningsmålinger ved å bruke to mottakere. I én implementering kan det logaritmiske forholdet til for-

holdet mellom Vopp og Vneci uttrykkes som In—<V>^ = Ae<1*>, hvor dempningen Att, og

''ned

fasedreiningen, PS, er definert som

Att(db) = 20 * A / ln(10) og PS(grader) = (180/pi) * $.

[0043] Etter den første forplantningsmålingen kan posisjonene til senderen T og mottakeren R byttes om som vist på fig. 3B. Senderen T kan aktiveres, og spenningen Vopp på mottakeren R kan måles. Forplantningsverktøyet kan så roteres 180 grader omkring sin langsgående akse fra sin oppadvendte posisjon. Ved den nedadvendte posisjonen blir dipolmomentene til senderen T og mottakeren R representert av stiplede linjer. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen Vnedpå mottakeren R kan måles. Den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vnedkan så beregnes for å generere en annen forplantningsmåling. Som nevnt ovenfor, kan den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vneduttryk-

kes som In—V— = Ae<1*>, hvor dempningen og fasedreiningen kan defineres som

^ned

Att(db) = 20<*>A/ln(10) og PS(grader)=(180/pi)<*>f Den første forplantningsmålingen kan så adderes til den andre forplantningsmålingen for å fremskaffe informasjon vedrørende anisotropi og relativ fallvinkel for formasjonslaget.

[0044] Figurene 4A og 4B illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsbestemt forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier beskrevet her. I én implementering kan et forplantningsverk-tøy innbefatte en sender T som har et aksialt orientert dipolmoment, og en mottaker R som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 0 fra verktøyaksen 400, som vist på fig. 4A. I én implementering kan vinkelen 0 være mindre enn 90 grader.

[0045] Under drift kan senderen T aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles som Vopp, siden spenningen Vopp blir målt mens mottakeren R er rettet mot den øvre grensen. Forplantningsverktøyet kan så roteres 180 grader omkring sin langsgående akse. Ved denne posisjonen forblir dipolmomentet til senderen T det samme siden det er sammenfallende med verktøyaksen 400; imidlertid blir dipolmomentet til mottakeren R representert ved hjelp av stiplede linjer. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles om Vned, siden spenningen Vneder målt mens mottakeren R er rettet mot den nedre grensen. Den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vnedkan så beregnes for å generere en første forplantningsmåling. I én implementering kan den logaritmiske

funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vneduttrykkes som In—<V>^ = Ae1*, hvor

^ned

dempningen og fasedreiningen kan defineres som Att(db) = 20<*>A/ln(10) og PS(grader)=(180/pi)<*>f

[0046] Etter den første forplantningsmålingen kan senderen T justeres slik at dens dipolmoment blir skråstilt ved en vinkel 0 fra verktøyaksen 400, og mottakeren R kan justeres slik at dens dipolmoment blir sammenfallende med verktøy- aksen 400, som vist på fig. 4B. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen Vopp på mottakeren R kan måles. Forplantningsverktøyet kan så roteres 180 grader omkring sin langsgående akse fra sin oppadvendte posisjon. Ved den nedadvendte posisjonen er dipolmomentet til senderen T representert ved stiplede linjer, mens dipolmomentet til mottakeren R forblir det samme. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen Vnedpå mottakeren R kan måles. Den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vnedkan så beregnes for å generere en annen forplantningsmåling. Som nevnt ovenfor, kan den logaritmiske funksjonen til forholdet

mellom Vopp og Vneduttrykkes som In—V— = Ae'*, hvor dempningen og fasedrein-^ned

ingen kan defineres som Att(db) = 20<*>A/ln(10) og PS(grader)=(180/pi)<*>fDen første forplantningsmålingen kan så adderes til den andre forplantningsmålingen for å fremskaffe informasjon om anisotropi og relativ fallvinkel for formasjonslaget.

[0047] Fig. 5 illustrerer et skjematisk diagram over en antisymmetrisert, retningsbestemt forplantningsmåling i henhold til implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her. I én implementering kan et forplantningsverktøy innbefatte en sender T med et dipolmoment skråstilt ved en enkel 0 fra verktøy-aksen 500, og en mottaker R med et dipolmoment skråstilt ved den samme vinkel 0 fra verktøyaksen 500. I én implementering kan vinkelen 0 være mindre enn 90 grader. I en annen implementering kan dipolmomentet til senderen T og dipolmomentet til mottakeren R være innrettet på det samme plan.

[0048] Under drift kan senderen T aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles som Vopp, siden spenningen Vopp blir målt mens senderen T er rettet mot den øvre grensen. Forplantningsverktøyet kan så roteres 180 grader omkring sin langsgående akse fra sin oppadvendte posisjon. Ved den nedadrettede posisjonen er dipolmomentene til senderen T og mottakeren R representert ved stiplede linjer. Senderen T kan så aktiveres, og spenningen på mottakeren R kan måles som Vned, siden spenningen Vnedblir målt mens senderen T er vendt mot den nedre grensen. Den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vnedkan så beregnes for å fremskaffe informasjon vedrørende anisotropi og relativ fallvinkel for formasjonslaget. I én implementering kan den logaritmiske funksjonen til forholdet mellom Vopp og Vneci uttrykkes som In—<v>— = Ae<1*>, hvor dempningen og

^ned

fasedreiningen kan defineres som Att(db) = 20<*>A/ln(10) og PS(grader)=(180/pi)<*>(|>.

[0049] På denne måten kan implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her, brukes til å estimere formasjonens resistivitetsanisotropi ved enhver vinkel uavhengig av slamtype.

[0050] Det følgende illustrerer ytelsen til antisymmetriserte målinger i samsvar med implementeringer av forskjellige teknologier som beskrevet her. Fig. 6 illustrerer sensitiviteten til aksialt skråstilte, antisymmetriserte 84" 400 kHz fasedreining for anisotropi for forskjellige relative fallvinkler og horisontal resistivitet i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her. Fig. 6 illustrerer at selv ved 5° eller 80°, er det en betydelig endring i signalet på grunn av anisotropi. Ved f.eks. 5°, for Rv/Rn=2, ved Rn=1 Qm, er den antisymmetriserte avlesningen omkring 15°. Ved en lav vinkel er signalet spesielt nesten pro-posjonalt med det tilsynelatende fall.

[0051] Fig. 7 illustrerer en parametrisk plotting for 84" 400 kHz, aksialt skråstilt, antisymmetrisert måling ved en relativ fallvinkel på 75° i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her.

[0052] Fig. 8 illustrerer parametrisk plottinger for 84" 400 kHz, aksialt skråstilte, antisymmetriserte målinger, forfaste horisontale resistiviteter på 0,5 Qm, 1 Qm, 2 Qm og 5 Qm i henhold til en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her. Den antisymmetriserte målingen oppviser enorm følsomhet for anisotropi og fall, i mange størrelsesordener høyere enn konvensjonelle resistivi-tetsmålinger. Den antisymmetriserte målingen er spesielt nyttig for å separere anisotropi fra relativ fallvinkel, spesielt for relative fallvinkler over 35°. Ved lavere relative fallvinkler kan den antisymmetriserte målingen være følsom for produktet av anisotropi og relativ fallvinkel.

[0053] Fig. 9 illustrerer en normalisert, symmetrisert og anti-symmetrisert 84" 100 kHz dempningsrespons for aksialt skråstilte, retningsbestemte målinger hvor laggrensene er lokalisert ved null og 20 fot sann vertikal dybde (TVD). Rn=5 Qm, Rn=10 Qm, med sidelag på 2 Qm og 1 Qm i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her. Det antisymmetriserte tilfelle viser dårlig følsomhet overfor laggrensedeteksjon, spesielt sammenliknet med det symmetriserte tilfelle. Når det elektromagnetiske verktøyet (EM-verktøyet) er inne i laget, kan antisymmetriserte responser skaleres lineært i forhold til fallvinkel.

[0054] Fig. 10 illustrerer en normalisert, symmetrisert og antisymmetrisert 84" 100 kHz fasedreiningsrespons for aksialt skråstilte, retningsbestemte målinger i et lag på 20", Rn=5 Qm, Rv=10 Qm, med sidebergartslag ved 2 Qm og 1 Qm i samsvar med en implementering av forskjellige teknologier som beskrevet her. Når det elektromagnetiske verktøyet er inne i laget, kan antisymmetriserte responser være ufølsomme for laggrense og være skalert lineært med den relative fallvinkelen. Når det elektromagnetiske verktøyet krysser laggrensen, dvs. at spoler er på motsatt side av laggrensen, kan de symmetriserte, retningsbestemte respon-sene være følsomme for grensefall. Uansett kan både symmetriserte og antisymmetriserte målinger skaleres lineært med relative fallvinkler. Symmetriserte målinger kan være proporsjonale med relativ fallvinkel når antennene er på motsatte sider av laggrensen. Antisymmetriserte målinger kan ha lineær avhengighet av relativ fallvinkel når det elektromagnetiske verktøyet ikke krysser laggrensen. Figurene 9 og 10 kan derfor brukes til å illustrere ufølsom heten til symmetriserte retningsmålinger overfor relativ fallvinkel når det elektromagnetiske verktøyet ikke krysser grensen, og ufølsomheten til de antisymmetriserte, retningsbestemte målingene overfor nærliggende sidebergarter.

[0055] Forskjellige teknologier som er beskrevet her, kan implementeres i program instruksjoner som kan være lagret på et datamaskinlesbart medium, slik som et hvilket som helst lager tilknyttet et overflatesystem, en bunnhullsanordning, en prosessor, og/eller et brønnhullskommunikasjonssystem. Slike program instruksjoner kan utføres av en dataprosessor. Program instruksjonene kan være skrevet i et datamaskinprogrammeringsspråk, slik som C++, Java, Fortran og lignende. Program instruksjonene kan være "objektkode", dvs. i binær form som hovedsakelig kan utføres direkte av datamaskinen; i "kildekode" som krever kompilering eller tolkning før utførelse, eller på en mellomliggende form slik som delvis kompilert kode.

[0056] Det datamaskinlesbare mediet som lagrer program instruksjonene, kan innbefatte datalagringsmedia og kommunikasjonsmedia. Datamaskinlagrings-media kan innbefatte flyktige og ikke-flyktige, og fjernbare og ikke-fjernbare media implementert i en hvilken som helst fremgangsmåte eller teknologi for lagring av in formasjon, slik som datamaskinlesbare instruksjoner, datastrukturer, programmoduler eller andre data. Datamaskinlesbare media kan videre innbefatte RAM, ROM, slettbare programmerbare leselagre (EPROM), elektrisk slettbare programmerbare leselagre (EEPROM), flash-lagre eller annen faststofflagringsteknologi, CD-ROM, digitale versatile disker (DVD), eller andre optiske lagre, magnetkasset-ter, magnetbånd, magnetplater eller andre magnetiske lagringsanordninger, eller et hvilket som helst annet medium som kan brukes til å lagre den ønskede informasjon, og som kan aksesseres av en prosessor. Kommunikasjonsmedia kan omfatte datamaskinlesbare instruksjoner, datastrukturer, programmoduler eller andre data i et modulert datasignal, slik som en bærebølge eller en annen transportmeka-nisme, og kan innbefatte et hvilket som helst informasjonsleveringsmedium. Uttrykket "modulert datasignal" kan bety et signal som har én eller flere av sine karak-teristikker fastsatt eller endret på en måte for å kode informasjon inn i signalet. Som et eksempel, og ikke som noen begrensning, kan kommunikasjonsmedia innbefatte ledningsførte media slik som et ledningsnett eller en direkte ledningsført forbindelse, og trådløse media slik som akustiske, radiofrekvente, infrarøde og andre trådløse media. Kombinasjoner av noe av det ovennevnte kan også være innbefat-tet innenfor omfanget av datamaskinlesbare media.

[0057] Selv om det foregående er rettet mot implementeringer av forskjellige teknologier som er beskrevet her, kan andre og ytterligere implementeringer ten-kes uten å avvike fra det grunnleggende omfang som kan bestemmes i henhold til de vedføyde patentkrav. Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i et språk som er spesifikt for strukturelle egenskaper og/eller metodologiske handlinger, vil man forstå at oppfinnelsen som er definert i de vedføyde patentkrav, ikke nødvendigvis er begrenset til de spesielle trekkene eller handlingene som er beskrevet ovenfor. De spesielle trekkene og handlingene som er beskrevet ovenfor, er i stedet beskrevet som eksempler som utgjør oppfinnelsen i henhold til kravene.

Claims

1. Fremgangsmåte for å bestemme en parameter, slik som anisotropi og fallvinkel, for en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull,karakterisert ved: å ta minst to kryssdipolmålinger, og å danne en antisymmetrisert kombinasjon fra de minst to kryssdipolmålingene, der den antisymmetriserte kombinasjonen har forbedret følsomhet overfor anisotropi og relativ fallvinkel for undergrunnsformasjonen, og der dannelsen innbefatter å addere, kryssdipolmålingene for å frembringe en antisymmetrisert kombinasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat de minst to kryssdipolmålingene omfatter XZ- og ZX-spenningsmålinger.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat kryssdipolmålingene er tatt med antenner hvor minst én av antennene har et skråstilt dipolmoment i forhold til en verktøyakse (300, 400, 500).

4. Fremgangmåte ifølge krav 1, videre omfattende: (a) å anbringe et loggeverktøy som omfatter: et første par med sender/mottaker-antenner med en første antenne som har et dipolmoment skråstilt med en vinkel 0!i forhold til en langsgående akse (300, 400, 500) for loggerverktøyet, og en annen antenne som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), et annet par med sender/mottaker-antenner med en første antenne anordnet nær den andre antennen i det første paret, og som har et dipol-moment skråstilt ved vinkelen 0!i forhold til loggesondens langsgående akse (300, 400, 500), og en annen antenne anordnet nær den første antennen i det første paret, som har et dipolmoment skråstilt ved vinkelen 02i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), (b) å måle et første signal ved én av antennene i det første sender/ mottaker-paret, utsendt av den andre antennen i det første sender/ mottaker-paret, (c) å måle et annet signal ved én av antennene i det andre sender/ mottaker-paret utsendt av den andre antennen i det andre sender/mottaker-paret.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat vinkelen 0!og vinkelen 02er forskjellige.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat vinkelen 0! og vinkelen 02 er den samme.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat vinkelen 0!og vinkelen 02er forskjellige fra 90 grader.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat loggeverktøyet er et induksjonsverktøy, et forplant-ningsverktøy eller et dielektrisitetskonstant-verktøy.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1 videre omfattende: (a) å anbringe et loggeverktøy inne i et formasjonslag som har en øvre grense og en nedre grense, hvor loggeverktøyet omfatter et første par med sender/mottaker-antenner med en første antenne som har et første dipolmoment skråstilt ved en vinkel 0!i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500) og en annen antenne som har et annet dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), og et annet par med sender/mottaker-antenner med en første antenne anordnet nær den andre antennen i det første paret, som har et første dipolmoment skråstilt ved vinkelen Q^i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), og en annen antenne anordnet nær den første antennen i det første paret som har et annet dipolmoment skråstilt ved vinkelen 92i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), (b) å måle et første signal ved én av de første eller andre antennene i det første sender/mottaker-paret utsendt av den andre av de første og andre antennene i det første sender/mottaker-paret, mens minst én komponent av de første og andre dipolmomentene hovedsakelig er rettet mot den øvre grensen, (c) å rotere loggesonden med omkring 180 grader om den langsgående aksen (300, 400, 500), (d) å måle et annet signal ved å gjenta trinn (b) mens dipolmomentkom-ponenten som er identifisert i trinn (b) er rettet mot den nedre grensen, som et resultat av rotasjonen på 180 grader, der dannelsen videre omfatter: (e) å beregne en logaritmisk funksjon for forholdet mellom de første og andre målte signalene, (f) å gjenta trinnene (b) til (d) ved å bruke det andre sender/mottaker-paret, (g) å beregne en logaritmisk funksjon for forholdet mellom de første og andre målte signalene i forhold til det andre sender/mottaker-paret, og (h) addere den logaritmiske funksjonen for trinn (e) og den logaritmiske funksjonen i trinn (g) for å bestemme undergrunnsformasjonens parameter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert vedat loggeverktøyet er et forplantningsverktøy.

11. Fremgangsmåte i følge krav 1 videre omfattende, (a) å anordne et loggeverktøy inne i et formasjonslag som har en øvre grense og en nedre grense, hvor loggeverktøyet omfatter et par sender/mottakerantenner med en første antenne som har et første dipolmoment skråstilt ved en vinkel 9 i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500) og en annen antenne med et annet dipolmoment ved hovedsakelig samme vinkel 0 i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), (b) å måle et første signal ved én av de første eller andre antennene i sender/mottaker-paret utsendt av den andre av de først og andre antennene i sender/mottaker-paret mens minst én komponent av det første eller andre dipolmomentet er hovedsakelig rettet mot den øvre grensen, (c) å rotere loggeverktøyet hovedsakelig 180 grader omkring dets langsgående akse (300, 400, 500), (d) å måle et annet signal ved å gjenta trinn (b) mens dipolmoment-komponenten som er identifisert i trinn (b) er rettet mot den nedre grensen, som et resultat av rotasjonen på 180 grader, der dannelsen videre omfatter: (e) å addere en logaritmisk funksjon for forholdet mellom de målte første og andre signalene.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat vinkelen 9 er mindre enn 90 grader.

13. Fremgangmåte ifølge krav 1 videre omfattende: (a) å anordne et loggeverktøy som omfatter: et første par med sender/mottaker-antenner med en første antenne som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 0!i forhold til en langsgående akse (300, 400, 500) for loggeverktøyet, og hvor 0!er mellom 90 og 180 grader, og en annen antenne som har et dipolmoment skråstilt ved en vinkel 02i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), og hvor 02er mellom 0 og 90 grader, et annet par med sender/mottaker-antenner med en første antenne anordnet nær den andre antennen i det første paret, og som har et dipolmoment skråstilt ved vinkelen 0!i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), og hvor 0!er mellom 90 og 180 grader, og en annen antenne anordnet nær den første antennen i det første paret, som har et dipolmoment skråstilt ved vinkelen 02i forhold til loggeverktøyets langsgående akse (300, 400, 500), og hvor 02er mellom 0 og 90 grader, (b) å måle et første signal ved én av antennene i det første sender/ mottaker-paret, utsendt av den andre antennen i det første sender/ mottaker-paret, (c) å måle et annet signal ved én av antennene i det andre sender/ mottaker-paret utsendt av den andre antennen i det andre sender/mottaker-paret, og der dannelsen videre omfatter: (d) å addere de målte signalene i trinnene (b) og (c) for å bestemme pa-rameteren for undergrunnsformasjonen.