NO337386B1

NO337386B1 - Samordnet plasserte dipolantenner for brønnloggingsverktøy

Info

Publication number: NO337386B1
Application number: NO20033367A
Authority: NO
Inventors: Thomas D Barber; Kuo-Chiang Chen
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2016-04-04
Also published as: US20040017197A1; US7038457B2; MXPA03006172A; GB2391392A; NO20033367L; NO339261B1; GB0315341D0; GB2391392B; NO20033367D0; CA2434435A1; NO20151249L; CA2434435C

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse gjelder generelt elektromagnetiske brønnloggingsinstru-menter. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen antenner for elektromagnetiske brønnloggingsinstrumenter.

Bakgrunnsteknikk

Forskjellige brønnloggingsteknikker er kjent innenfor det område som gjelder olje- og gass-leting og -fremstilling. Disse teknikker omfatter typisk loggeverktøyer eller" sonder" utstyrt med kilder innrettet for å sende ut energi inn i underjordiske formasjoner fra et borehull som forløper gjennom vedkommende underjordiske formasjoner. Den utsendte energi samvirker med de omgivende formasjoner for å frembringe signaler som så detekteres av en eller flere sensorer på loggeverktøyene. Ved behandling av de detekterte signaler, kan det utledes en profil av vedkommende formasjons egenskaper.

Elektrisk ledningsevne (eller dens inverse verdi, nemlig resistivitet) er en vik-tig egenskap ved underjordiske formasjoner i forbindelse med geologiske under-søkelser og leting etter olje, gass og vann, fordi mange mineraler, og spesielt hydrokarboner, er mindre ledende enn vanlige sedimentære berggrunner. Måling av formasjonens ledningsevne (eller resistivitet) utgjør således en nyttig ledetråd til steder hvor det finnes visse mengder av olje, gass eller vann.

Formasjonsresistivitetsegenskaper blir typisk målt ved hjelp av loggeverktøyer som detekterer elektromagnetisk (EM) induksjon eller forplantning. Disse verktøyer betegnes generelt som EM-loggeverktøyer i denne beskrivelse, uavhengig av om vedkommende verktøy er et induksjonsverktøy eller et forplantningsverktøy. EM-loggemetoder er basert på det prinsipp at tidsvarierende elektriske strømmer i en spole (eller antenne) frembringer tidsvarierende magnetiske felter, som da i sin tur induserer elektriske strømmer (virvelstrømmer) i de ledende omgivelser. Disse virvelstrømmer induserer i sin tur elektromagnetiske felter som kan indusere spenninger i detektorspolene.

Vanlige EM-loggeinstrumenter/verktøyer anvender typisk en eller flere innbyrdes adskilte antenner i lengderetningen og som arbeider ved en eller flere frekvenser for å indusere virvelstrømmer i forskjellige undersøkelsesdybder

(hvilket vil si forskjellige avstander innover i formasjonen fra borehullet). Disse verktøyer omfatter typisk også flere mottakerantenner som er anordnet i avstand fra senderantennen langs verktøyets akser. Som angitt ovenfor, er mottakerantennen i stand til å detektere de sekundære magnetfelter som induseres av virvelstrømmer i formasjonen. Størrelsene av disse induserte signaler i mottakerantennene varierer i samsvar med formasjonens ledningsevneverdier eller resistivitetsverdier. De signaler som detekteres av mottakerantennen, trykkes typisk som et komplekst tall (fase og spenning). Formasjonsresistiviteter kan da utledes fra den faseforskyvning (((>) og amplitudeforskjell (A) som måles ved hjelp av forskjellige mottakerantenner som er plassert i forskjellige avstander fra senderantennen.

Det magnetiske moment m av en spole eller antenne kan angis som en vek-tor, som er orientert i en retning parallelt med den induserte magnetiske dipol. Dette magnetiske moment har da en størrelse som er proporsjonal med den magnetiske fluks, som i sin tur er en funksjon av spolens omsluttede areal, antallet vindinger i spolen og amplituden av den strøm som passerer gjennom spolen. Vanlige EM-instrumenter har antenner som består av spoler montert på instrumenter med sine magnetiske dipoler parallelle med instrumentets lengdeakse. Disse instrumenter har således magnetiske dipolmomenter (LMD) som er rettet i lengderetningen. Disse LMD induserer virvelstrømmer i ledersløyfer som ligger i plan vinkelrett på verktøyaksen eller brønnaksen.

Når lagdelte jordformasjoner analyseres, vil EM-loggeinstrumentenes res-pons være sterkt påvirket av de ledende lag parallelt med virvelstrøm lagene. I mot-setning til dette, vil de ikke-ledende lag som er inneklemt mellom de ledende lag, ikke bidra noe vesentlig til de detekterte signaler. Det forhold at det eksisterer ikke-ledende lag blir ofte derfor maskert av de ledende lag og vil ikke bli detektert av vanlige EM-loggeinstrumenter. Dette utgjør et vesentlig problem på grunn av at slike ikke-ledende lag ofte er rike på hydrokarboner og identifisering av slike forekomster ofte er formålet for loggeoperasjoner.

Det er blitt foreslått metoder for å detektere ikke-ledende lag som befinner seg inne blant de ledende lag. US-patent nr. 5.781.436, som er gitt til Forgang et al. beskriver f.eks. en fremgangsmåte for bruk av EM-loggeinstrumenter med minst én spole og med sin magnetiske dipolakse orientert bort fra verktøyets lengdeakse. Slike antenner betegnes som skråstilte, tverrstilte magnetiske dipolantenner (TMD). Andre EM-loggeverktøy utstyrt med TMD-antenner kan finnes omtalt i US-patentskrifter nr. 4.319.191, 5.508.616, 5.757.191, 5.781.436, 6.044.325 og 6.147.496. Et TMD-verktøy kan indusere og/eller detektere virvelstrømmer som flyter i sløyfebaner på plan som ikke forløper vinkelrett på verktøyaksen eller brønnaksen. Hvis et ikke-ledende lag skjærer gjennom slike strømsløyfer (f.eks. det ikke-ledende lag skjærer gjennom virvelstrømsløyfene i en viss vinkel), vil de detekterte signaler bli påvirket i vesentlig grad, slik at det blir mulig å detektere forekomst eller plassering av ikke-ledende lag.

US 5699048 beskriver en passiv markør som er plassert i tilknytning til en struktur for å lokalisere denne strukturen etter at markøren er gravet ned. Markøren har en avstemt kretsanordning som er inne i et hus. Den avstemte kretsen har en flerhet av avstemte kretser som er orientert hovedsakelig vinkelrett på hverandre. Et flerveis reaksjonsmønster frembringes av det avstemte kretsarrangementet, der mønsteret er bredere enn retningsresponsmønsteret til en enkelt avstemt krets. Huset er delt i to halvkuler for å forenkle monteringen. Hver halvkule har kanaler for å ta imot av de respektive avstemte kretsene.

Vanlige EM-loggeverktøyer er utført med antenner som kan drives som kild-er/sendere og/eller detektorer (mottakere). En vanlig fagkyndig innenfor området vil erkjenne at sender- og mottaker-spolene (antennene) har innbyrdes samme egenskaper og en spole eller antenne kan da brukes som sender ved et visst tidspunkt og som en mottaker ved et annet. I disse vanlige EM-loggeverktøyer, enten de er TMD- eller LMD-verktøyer, er antennene vanligvis montert på vedkommende dor- eller bære-legeme og anordnet i avstand fra verktøyets lengdeakse. Denne konfigurasjon er nødvendig på grunn av at konstruksjon av solenoidspoler med sine akser vinkelrett på verktøyaksen (f.eks. TMD) krever en betraktelig plass inne i loggeinstrumentet.

Fig. 1 viser et vanlig treakset EM-loggeverktøy med magnetiske dipolantenner orientert i retninger som står vinkelrett på hverandre. Som vist i fig. 1, har det treaksede EM-loggeverktøy tre sendeantenner, nemlig Tx, Ty og Tz, anordnet i innbyrdes avstand langs verktøyets akse, samt tre mottakerantenner, nemlig Rx, Ry og Rz, anordnet i avstand fra senderantennene. Mottakerantennene er også anordnet i avstand fra hverandre langs verktøyaksen. På grunn av at disse antenner er anordnet i innbyrdes avstand langs verktøyaksen, vil de reagere på forskjellige volumer i formasjonen. Følgelig vil vanlige resistivitetsmåledata omfatte iboende målefeil.

For å overvinne dette problem, er det ønskelig å ha et EM-loggeverktøy med flere antenner med sine magnetiske dipoler samordnet plassert på et felles sted, slik at de vil reagere på samme volum i formasjonen. US-patent nr. 3.808.520, gitt til Runge, angir en trippelsammenstilling av spoleantenner hvor tre antenner er anordnet i retninger som står vinkelrett på hverandre på en kuleformet bærer. Denne kuleformede bærer og antenner må kunne rommes inne i nevnte mandrels hulrom. På grunn av at det indre rom i doren er meget begrenset, vil også diameteren av den kuleformede bærer være begrenset. Dette begrenser i sin tur spolenes dekningsarealer, og da også størrelsen av de oppnåelige magnetiske momenter.

Det er således fremdeles behov for bedre teknikker for å frembringe EM-loggeverktøyer med antenner som har felles plassering, men forskjellige magnetiske dipolorienteringer.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Et aspekt ved oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for å konstruere samlokaliserte antenner. Denne fremgangsmåte omfatter vikling av en første antenne på en mandrel, hvor da den første antenne har en første magnetisk dipol med en første orientering, og vikling av en andre antenne på bæreren gjennom et første sett av åpninger på denne bærer, hvor den andre antenne har en andre magnetisk dipol med en andre orientering, og da den første orientering er forskjellig fra den andre orientering, samt hvor et midtpunkt for den første magnetiske dipol hovedsakelig sammenfaller med et midtpunkt for den andre magnetiske dipol.

Et andre aspekt ved oppfinnelsen gjelder en antennesammenstilling. Denne sammenstilling omfatter da flere antenner utformet på en bærer, hvor disse flere antenner har midtpunkter for sine magnetiske dipoler hovedsakelig med samme plassering, og hvor minst én av de flere antenner er frembrakt ved å vikle en ledningstråd gjennom en åpning i nevnt mandrel.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen gjelder et loggeverktøy. Dette verktøy omfatter et verktøylegeme, en første antennesammenstilling utformet på verktøylegemet, samt en andre antennesammenstilling utformet på verktøy legemet og i avstand fra den første antennesammenstilling, langs en lengdeakse for loggeverktøyet, idet den første antennesammenstilling omfatter flere antenner med midtpunkter for sine magnetiske dipoler hovedsakelig med samme plassering, og hvor minst én av de flere antenner er opprettet på verktøy legemet ved å vikle en ledningstråd gjennom åpninger i verktøylegemet.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe en fremgangsmåte for å konstruere samordnet plasserte antenner på et elektromagnetisk loggeverktøy for å undersøke en jordformasjon via et borehull og som omfatter: vikling av en første antenne på en langstrakt mandrel av et verktøylegeme til det elektromagnetiske loggeverktøyet, hvor denne første antennen har en første magnetisk dipol ved en første orientering, og at det vikles en andre antenne på den nevnte langstrakte mandrel ved trådføring gjennom et første sett av åpninger gjennom et første sett av åpninger gjennom verktøylegemet, hvorved antennen strekker seg innover og utover i verktøylegemet, slik at den andre antennen får en andre magnetisk dipol ved en annen orientering, hvor den første orienteringen er forskjellig fra den andre orienteringen, og hvor et midtpunkt av den første magnetiske dipolen hovedsakelig ko-lokaliseres med et midtpunkt av den andre magnetiske dipolen.

Foreliggende oppfinnelse er også egnet til å tilveiebringe et loggeverktøy som omfatter: et verktøylegeme, en første antennesammenstilling anordnet på verktøylegemet, og en andre antennesammenstilling utformet på verktøylegemet og i avstand fra den første antennesammenstillingen langs en lengdeakse av loggeverktøyet, og hvor den første antennesammenstillingen omfatter en flerhet av antenner, der flerheten av antennene har midtpunktene av sine magnetiske dipoler hovedsakelig ko-lokalisert, og hvor i det minste én av flerheten av antennene er utformet på verktøylegemet ved trådført vikling av en ledningstråd gjennom åpninger i verktøylegemet.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsesgjenstanden vil fremgå av den følgende beskrivelse og de etterfølgende patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser et tidligere kjent treakset EM-loggeverktøy,

fig. 2 angir en fremgangsmåte for å konstruere samlokaliserte antenner i samsvar med en viss utførelse av oppfinnelsen,

fig. 3 viser en konfigurasjon av en z-spole i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen,

fig. 4 viser en isolator anordnet over z-spolen i samsvar med en viss utfør-else av oppfinnelsen,

fig. 5 viser en konfigurasjon av en x-spole i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen,

fig. 6 viser en andre isolator anordnet over x-spolen i samsvar med en utfør-else av oppfinnelsen,

fig. 7 viser en konfigurasjon av en y-spole i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen,

fig. 8 viser en skråstilt antenne i henhold til en viss utførelse av oppfinnelsen, og

fig. 9 viser et EM-loggeverktøy i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Disse utførelser av oppfinnelsen gjelder fremgangsmåter for å sammenstille antenner på et loggeinstrument innrettet for underjordiske målinger. Andre utførelser av oppfinnelsen gjelder EM-loggeverktøyer med antennesammenstillinger som omfatter flere spoler med samordnede plasserte magnetiske dipoler. Utførelsene av oppfinnelsen har generelle anvendelser innenfor oljefeltindustrien og virksomheter som gjelder underjordisk oppsøkning, men deres anvendelse er ikke begrenset til noen spesiell disiplin eller industri.

EM-loggeverktøyer er velkjent innenfor vedkommende fagområde. Fig. 1 viser et tidligere kjent treakset EM-loggeverktøy 23 nedsenket i en brønn 25 på en ledningskabel 27. Dette EM-loggeverktøy 23 omfatter treaksede senderantenner Tx, Ty og Tzanordnet på forskjellige steder langs lengdeaksen for EM-logge-verk-tøyet 23. Disse treaksede senderantenner Tx, Ty og Tzhar sine magnetiske dipoler orientert i retninger som står vinkelrett på hverandre. EM-loggeverktøyet 23 omfatter også mottakerantenner Rx, Ry og Rzmed tre forskjellige akser og anordnet på forskjellige steder langs lengdeaksen for EM-loggeverktøyet 23. Disse treaksede mottakerantenner Rx, Ry og Rzhar også sine magnetiske dipoler orientert vinkelrett på hverandre og typisk med samme ortogonale orienteringer som senderantennene. Som angitt ovenfor, er senderantennene Tx, Ty og Tzsamt mottakerantennene Rx, Ry og Rzanordnet i innbyrdes avstand langs verktøyets akse. Denne konfigurasjon innebærer nødvendigvis at de forskjellige antenner vil forholde seg til forskjellige volumområder i formasjonen. Som en følge av dette vil formasjonens resistivitet (eller konduktivitet) bli utledet fra signaler som detekteres av forskjellige mottakerantenner på et vanlig treakset EM-loggeverktøy, og vil da in-kludere iboende feil.

Utførelser av oppfinnelsen gjelder fremgangsmåter for å konstruere EM-log-geverktøy med samordnet plasserte antennesammenstillinger. Fig. 2 angir en fremgangsmåte for å danne en samordnet plassert treakset antennesammenstilling i samsvar med utførelser av oppfinnelsen. Først blir spolen for z-retningen (z-spolen) trådført/viklet omkring nevnte mandrel (verktøylegemet) (i trinn 21). Spolen for z-retningen eller" z-spolen" slik den er betegnet her, er en spole med en orientering av sin magnetiske dipol i z-retningen. Et eventuelt isolatormateriale kan så plasseres over z-spolen (trinn 22). Deretter blir spolen for x-retningen trådført (viklet) ovenpå z-spolen eller den angitte isolator på en slik måte at midtpunktet for x-spolen hovedsakelig sammenfaller med midtpunktet for z-spolen (trinn 23). For å retningsføre x-spolen blir spolens ledningstråder ført gjennom et sett av slisser (eller hull) i instrumentets vegg. Atter kan et eventuelt isolatormateriale plasseres over x-spolen (trinn 24). Derpå blir y-spolen viklet på lignende måte, hvilket vil si at ledningstrådene i y-spolen føres gjennom et andre sett av slisser (eller hull) (trinn 25). Atter anbringes midtpunktet for y-spolen fortrinnsvis hovedsakelig ved samme plassering som midtpunktene for z- og x-spolen. Dette vil da frembringe en samordnet plassert treakset antennesammenstilling. De ovenfor angitte prosedyrer er bare angitt for å anskueliggjøre fremgangsmåten. En vanlig fagkyndig innenfor dette område vil erkjenne at rekkefølgen for vikling av x-, y- og z-spolene kan forandres uten at man derved avviker fra oppfinnelsens omfangsramme. Disse prosesstrinn vil nå bli beskrevet mer detaljert under henvisning til de tilhørende figurer.

Fig. 3 viser z-spolen 31 viklet på nevnte mandrel (verktøylegemet) 33 for et EM-loggeverktøy i henhold til utførelser av oppfinnelsen. Z-spolen 31 kan utgjøres av viklinger av en isolert ledningstråd kjent innenfor fagområdet. Antallet trådvindinger vil avhenge av den ønskede størrelse av det frembrakte magnetiske moment. Som vist, er den magnetiske dipol 35 som dannes av z-spolen rettet inn i samme retning som verktøyaksen 37 (z-retningen), mens midtpunktet 36 for den magnetiske dipol 35 befinner seg hovedsakelig i sentrum for det sylinderformede område som omsluttes av z-spolen 31.

Så snart z-spolen er på plass, vil så enten x-spolen eller y-spolen bli viklet på verktøyet. For å forbedre strukturintegriteten og sikre isolasjon mellom spolene, kan en isolator eller stabiliseringsinnsats være plassert over z-spolen før viklingen av x- eller y-spolen utføres. Fig. 4 viser en utførelse av en stabiliseringsinnsats (isolator) 41 anordnet over z-spolen (ikke vist) for å gi stabilitet til den x-spole som så skal vikles, samt for å hindre påvirkning mellom de inntilliggende spoler. Det bør bemerkes at stabiliseringsinnsatsen 41 ikke er absolutt nødvendig, da de ledningstråder som anvendes for å danne spolene, vanligvis er isolerte ledningstråder, og således ingen ytterligere isolator vil være nødvendig. Stabiliseringsinnsatsen 41 kan være utformet i et hvilket som helst egnet materiale med egnede isolasjonsegenskaper for å forhindre kortslutning mellom spolene, men som likevel muliggjør passasje av elektromagnetisk energi gjennom disse. Disse innsatser er fortrinnsvis ikke-magnetiske og bør kunne gi god termisk stabilitet. Egnede materialer for en slik innsats kan f.eks. omfatte keramikk, plastmaterialer, harpiksmaterialer, fiberglass og lignende. Andre utførelser kan opprettes med magnetiske materialer (f.eks. ferritt) anordnet nær inntil eller inne i innsatsene 41 for å forandre spolenes momentstyrke, slik det vil være kjent innenfor fagområdet (ikke vist). Hvis en innsats i et stykke anvendes, kan det bringes til å gli innpå nevnte mandrel 33 samt over den ønskede antenne.

Fig. 5 viser at x-spolen 51 blir så viklet ovenpå den første stabiliseringsinnsats (isolator) 41. Spolens trådvikling finner sted gjennom et første sett av slisser (hull) 53 på nevnte mandrel 33. Avstanden mellom slissene 53 vil påvirke spolearealet. På grunn av at spolearealene og antallet trådvindinger bestemmer størrelsen av de magnetiske dipoler, kan man omhyggelig velge avstanden mellom slissene og antall vindinger i spolen for å oppnå den ønskede størrelse av vedkommende magnetiske dipol. I en foretrukket utførelse kan f.eks. det magnetiske moment for x-spolen tilpasses det tilsvarende moment for z-spolen. Midtpunktet 56 for x-spolens magnetiske dipol 55 plasseres da fortrinnsvis slik at det hovedsakelig faller sammen med midtpunktet for z-spolen. For å bringe midtpunktet 56 for den magnetiske dipol 55 for x-spolen til å sammenfalle med midtpunktet for z-spolen, er det i henhold til utførelser av oppfinnelsen bare nødvendig å bringe slissene 53 til å være anordnet i samme avstand d fra midtpunktet for z-spolen. Fig. 6 viser en andre stabiliseringsinnsats (isolator) 61 anordnet over x-spolen (ikke vist) for å frembringe stabilitet for den y-spole som derpå skal vikles og for å hindre innbyrdes påvirkning mellom de tilstøtende spoler. Det bør bemerkes at den andre stabiliseringsinnsats 61 ikke er absolutt nødvendig. I visse utførelser kan denne andre stabiliseringsinnsats 61 utelates på grunn av at de tråder som anvendes for å danne antenne er isolert, og ingen ytterligere isolasjon er påkrevet. Atter kan den andre stabiliseringsinnsats 61 foreligge i form av en enkelt konstruk-sjonsdel som kan bringes til å gli over nevnte mandrel 33 eller utgjøres av en konstruksjon i flere deler (ikke vist). Fig. 7 viser den y-spole 71 som er viklet ovenpå den andre stabiliseringsinnsats 61 samt gjennom et andre sett av slisser (hull) 73 på nevnte mandrel 33. Atter kan avstanden mellom slissene 73 og antallet vindinger i spolen omsorgsfullt velges for å oppnå den ønskede størrelse av den magnetiske dipol. Midtpunktet 76 for y-spolens magnetiske dipol 75, er fortrinnsvis plassert slik at den hovedsakelig sammenfaller med midtpunktene for henholdsvis z-spolen og x-spolen. For å bringe midtpunktet 76 for y-spolens magnetiske dipol 75 til å sammenfalle med midtpunktene for z-spolen og x-spolen, vil det igjen bare være nødvendig å bringe slissene 73 til å være anordnet i samme avstand d' fra midtpunktet av z-spolen.

Beskrivelsen ovenfor anskueliggjør en fremgangsmåte i henhold til utførelser av oppfinnelsen. En vanlig fagkyndig innenfor området vil erkjenne at andre modifikasjoner er mulig, uten at man derfor avviker fra oppfinnelsens omfangsramme. Viklingsrekkefølgen for z-, x- og y-spolen kan f.eks. forandres, samt også x-spolen og y-spolens magnetiske dipolorienteringer kan, slik som vist ved beskrivelsen ovenfor, danne en vinkel som er større eller mindre enn 90 grader. I tillegg kan fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen anvendes for å konstruere andre antenner enn de angitte treaksede antenner.

Utførelser av oppfinnelsen kan også anvendes for å konstruere skråstilte antenner. Fig. 8 viser en skråstilt antenne med en spole 81 viklet gjennom et sett av slisser 83 i skråstilt orientering i forhold til aksen 37 for nevnte mandrel 33. De antenner som er vist i fig. 8 vil da ha en magnetisk dipol 85 som er orientert i XZ- eller YZ-retningen, mens midtpunktet 86 for den magnetiske dipol 85 er bibeholdt hovedsakelig med samme plassering som midtpunktet for z-spolen.

Skjønt eksemplet ovenfor angir en fremgangsmåte for konstruksjon av antenner av solenoidtypen, kan fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen også anvendes for å frembringe sløyfeantenner. Videre viser eksemplet ovenfor at så vel x-spolen som y-spolen og z-spolen er viklet på nevnte mandrels overflate. En vanlig fagkyndig innenfor området vil erkjenne at disse spoler også kan vikles i forsenkninger eller spor som er skåret inn i verktøyveggen, slik at de ferdig fremstilte antenner ligger i flukt med verktøy legemets utside.

Visse utførelser av oppfinnelsen gjelder apparater med antennesammenstillinger som har samordnet plasserte magnetiske dipoler. Begrepet" samordnet plassert" slik det anvendes i denne beskrivelse, gjelder en konfigurasjon hvor midtpunktene for antennenes magnetiske dipoler befinner seg hovedsakelig på samme sted. En antennesammenstilling i samsvar med oppfinnelsen omfatter antenner med innbyrdes tilpassede (samlokaliserte) midtpunkter for deres magnetiske dipoler. En slik konfigurasjon, f.eks. en treakset antenne, omfatter spoler med magnetiske dipoler orientert i tre innbyrdes ortogonale retninger (x, y, z). Utførelser av oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til slike vanlige treaksede antenner. I stedet kan et EM-loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen kunne omfatte tverrstilte eller skråstilte antenner som ikke nødvendigvis er anordnet vinkelrett i forhold til hverandre. De således samordnet plasserte antenner i henhold til oppfinnelsen kan således inngå i et EM-induksjons- eller forplantnings-verktøy, som da kan være et ledningskabelverktøy, et verktøy for logging under utboring (LWD), et verktøy for måling under utboring (MWD) eller et verktøy for logging under tripping (LWT).

Fig. 9 viser et EM-induksjons-eller forplantnings-loggingsverktøy 101 i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen, og som senkes ned i en brønn 102 på en ledningskabel 103. EM-loggeverktøyet 101 omfatteren senderantenne-sammenstilling 105 og en mottakerantenne-sammenstilling 109, som hver omfatter et sett av samordnet plasserte treaksede spoler (antenner). EM-loggeverktøyet 101 kan eventuelt omfatte en kompensasjonsspole/antenne 107 for å redusere uønsket kommunikasjon mellom senderantenne-sammenstillingen 105 og mottakerantenne-sammenstillingen 109. Sender-elektronikk kretser 111 er koplet til senderantenne-sammenstillingen 105 for å frembringe tidsvarierende elektriske strømmer til å indusere tidsvarierende magnetfelter. En mottakerkrets 115 er koplet til mottakerantenne-sammenstillingen 109 for å detektere induserte spenninger. En effektforsyning 113 avgir effekt til de elektroniske kretser 111 og mottakerkretsene 115. Det bør bemerkes at beskrivelsen av sender og mottaker er gitt for å klargjøre forholdene. En vanlig fagkyndig på området vil erkjenne at arbeidsfunksjonene for disse antenner kan vendes om. Skjønt et EM-loggeverktøy på ledningskabel er vist i fig. 9, kan utførelser av oppfinnelsen videre også anvendes på et LWD-, MWD- eller LWT-elektromagnetisk loggeverktøy.

Fig. 9 viser et EM-loggeverktøy med bare én senderantenne-sammenstilling og én mottakerantenne-sammenstilling. Utførelser i henhold til oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til disse utførelser. I praksis har således de fleste EM-log-geverktøyer minst to sett mottakere eller mottakersammenstillinger. I dette tilfelle er de to sett av mottakersammenstillinger plassert i innbyrdes avstand fra hverandre langs verktøyaksen, slik at de befinner seg i forskjellig avstand fra sendersam-menstillingen. I visse utførelser kan EM-loggeverktøyene også omfatte to eller flere sett av sendersammenstillinger.

Fordeler ved foreliggende oppfinnelse kan omfatte følgende. Utførelser av oppfinnelsen av den art som er vist ovenfor, kan generelt anvendes på utførelser av samordnet plasserte antenner for både EM- induksjons- og forplantnings-verk-tøyer. De samordnet plasserte antenner tillater undersøkelse av ett og samme for-masjonsvolum. Utførelser i henhold til oppfinnelsen gjelder hensiktsmessige fremgangsmåter for å konstruere samordnet plasserte antenner, hvilket vil si korrekt plassering av første og andre sett av slisser i samme avstand vil danne midtpunktet for z-spolen. Fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for å konstruere antenner på et verktøy av en hvilken som helst størrelse og form, og som ikke er begrenset til nevnte mandrels indre dimensjon.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med et begrenset antall utførelser, vil fagkyndige på området som har tilgang til denne fremstilling, kunne erkjenne at det også kan angis andre utførelser som på ingen måte avviker fra om-fanget av den oppfinnelse som er angitt her. De angitte antennekonfigurasjoner kan f.eks. være fremstilt ved praktisk talt en hvilken som helst loggingsteknikk på markedet, innbefattet kveilet rørledning, samt utførelser under utboring og under tripping.

Claims

1. Fremgangsmåte for å konstruere samordnet plasserte antenner på et elektromagnetisk loggeverktøy for å undersøke en jordformasjon via et borehull og som omfatter: vikling av en første antenne (31) på en langstrakt mandrel (33) av et verktøylegeme til det elektromagnetiske loggeverktøyet, hvor denne første antennen har en første magnetisk dipol (35) ved en første orientering,karakterisert vedat det vikles en andre antenne (51) på den nevnte langstrakte mandrel ved trådføring gjennom et første sett av åpninger (53) gjennom et første sett av åpninger gjennom verktøylegemet, hvorved antennen strekker seg innover og utover i verktøylegemet, slik at den andre antennen får en andre magnetisk dipol (55) ved en annen orientering, hvor den første orienteringen er forskjellig fra den andre orienteringen, og hvor et midtpunkt av den første magnetiske dipolen hovedsakelig ko-lokaliseres med et midtpunkt av den andre magnetiske dipolen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og videre karakterisert vedat en første isolator (41) plasseres mellom den før-ste antennen og den andre antennen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og videre karakterisert vedat den første orienteringen er vinkelrett på den andre orienteringen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert vedat det vikles en tredje antenne (71) på verktøylegemet ved trådføring gjennom et andre sett av åpninger (73) på verktøylegemet, slik at det frembringes en tredje antenne med en tredje magnetisk dipol (75) ved en tredje orientering, hvor da denne tredje orienteringen gjøres forskjellig fra den første orienteringen og den andre orienteringen, og hvor et midtpunkt av den tredje magnetiske dipolen hovedsakelig ko-lokaliseres med midtpunktet av den første magnetiske dipolen og midtpunktet av den andre magnetiske dipolen.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert vedat den første orienteringen, den andre orienteringen og den tredje orienteringen er gjensidig vinkelrett på hverandre.

6. Loggeverktøy som omfatter: et verktøylegeme (33), en første antennesammenstilling (31) anordnet på verktøylegemet, og en andre antennesammenstilling (51) utformet på verktøylegemet og i avstand fra den første antennesammenstillingen langs en lengdeakse av loggeverktøyet, og hvor den første antennesammenstillingen omfatter en flerhet av antenner, karakterisert vedat flerheten av antennene har midtpunktene av sine magnetiske dipoler hovedsakelig ko-lokalisert, og hvor i det minste én av flerheten av antennene er utformet på verktøylegemet ved trådført vikling av en ledningstråd gjennom åpninger (53) i verktøylegemet.

7. Loggeverktøy som angitt i krav 6, karakterisert vedat flerheten av antennene i den første antennesammenstillingen omfatter tre antenner med sine magnetiske dipoler anordnet innbyrdes vinkelrett i forhold til hverandre.

8. Loggeverktøy som angitt i krav 7, karakterisert vedat den andre antennesammenstilling omfatter flere antenner med midtpunkter for sine magnetiske dipoler hovedsakelig på samme sted.

9. Loggeverktøy som angitt i krav 8, karakterisert vedat flerheten av antennene i den andre antennesammenstillingen omfatter tre antenner med sine magnetiske dipoler innbyrdes vinkelrett på hverandre.

10. Loggeverktøy som angitt i krav 9, karakterisert veden tredje antennesammenstilling (71) som er utformet på verktøylegemet, og som er anordnet i avstand fra den første antennesammenstillingen og den andre antennesammenstillingen langs en lengdeakse av loggeverktøyet.

11. Loggeverktøy som angitt i krav 10, karakterisert vedat den tredje antennesammenstillingen omfatter flere antenner med midtpunktene av sine magnetiske dipoler hovedsakelig på samme sted.