NO339890B1 - Fremgangsmåte og apparat for evaluering av en anisotropisk jordformasjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse vedrører generelt boring av laterale brønner inn i jordformasjoner, og mer spesielt til evaluering av en anisotropisk jordformasjon som har en grenseflate.

Beskrivelse av relatert kjent teknikk

For å utvinne hydrokarboner, slik som olje og gass, bores brønnhull ved hjelp av en roterende borekrone festet til enden av en borestreng. Borestrengen kan være satt sammen av roterbare rørseksjoner eller kan bestå av et oppkveilet rør. Borehullene kan være boret vertikalt, men retnings-boringssystemer benyttes ofte ved boring av borehull som avviker fra vertikalen og/eller horisontale borehull for å øke produksjonen av hydrokarboner. Moderne systemer for retningsboring anvender generelt en borestreng som har en bunnhullsenhet (BHA - bottomhole assembly) og en borekrone ved en ende av denne, idet borekronen roteres av en boremotor (slammotor) og/eller en borestreng. Et antall nedhulls innretninger, som er plassert nært opp til en borekrone, måler visse nedhulls operasjonsparametere tilknyttet borestrengen. Slike innretninger inkluderer typisk sensorer for å måle nedhulls temperatur og trykk, verktøyets asimut, hellingen på verktøyet. Også brukt er måleinnretninger, slik som en måle-innretning for måling av spesifikk motstand for å fastlegge tilstedeværelsen av hydrokarboner og vann. Tilleggsinstru-menter nedhulls, kjent som verktøy for måling-under-boring (MWD) eller verktøyer for datainnsamling-under-boring (LWD), er ofte innfestet i borestrengen for å fastlegge formasjons-geologien og formasjonsfluidets beskaffenheter under boreoperasjonene.

Borehull er vanligvis boret langs på forhånd fastlagte ruter og passerer gjennom forskjellige formasjonen. Typisk styrer en boreoperatør de overflatestyrte boreparametrene under boreoperasjonene. Disse parametrene inkluderer vekten på borekronen, borefluidets strøm gjennom boreledningen, borestrengens rotasjonshastighet (r.p.m. til overflatemotoren koplet til boreledningen), og tettheten og viskositeten til borefluidet. Operasjonsforholdene nedhulls endres kontinuer-lig og operatøren må reagere på slike endringer og justere de overflatestyrte parametere for på egnet måte å styre boreoperasjonene. For boring i et jomfruelig område, baserer operatøren seg typisk på seismiske kartleggingsregistrer-inger, hvilke gir et makrobilde av formasjonene under jord-flaten og en på forhånd planlagt rute for borehullet. For drilling av multiple borehull i den samme formasjonen, kan operatøren også ha informasjon om tidligere borede borehull i den samme formasjonen.

Ved utvikling av reservoarer, er det vanlig å bore borehull i en spesifisert avstand fra fluidkontaktene nede i reservoaret. Et eksempel på dette er vist i figur 2 der en porøs formasjon, benevnt med 105a,105b, har en olje/vannkontakt benevnt 113. Den porøse formasjonen er typisk dekket av et dekkende dekklag, slik som 103, som er impermeabelt og som videre kan ha et ikke-porøst intervall under, benevnt 109. 01je-vannkontakten er benevnt 113 med olje over kontakten og vann under kontakten. Denne relative plassering skjer på bakgrunn av det faktum at olje har en lavere egen-vekt enn vann. I realiteten er det ikke en skarp demarkasjon som definerer olje-vannkontakten. I stedet kan det være en overgangssone med en endring fra høy oljemetning ved toppen til en høy vannmetning ved bunnen. I andre situasjoner kan det være ønskelig å opprettholde en ønsket avstand fra en gass-olje. Dette er avbildet ved 114 i figur 2. Det skal også anføres at en grense, slik som 114, i andre situasjoner kan være en gass-vannkontakt.

For å maksimere mengden av utvunnet olje fra slike borehull, blir borehullene vanligvis boret i en horisontal orientering i tett nærhet til olje-vannkontakten, men fortsatt inne i oljesonen. US patentskrift RE35386 (Wu et al) har den samme patentinnehaver som innehaveren av foreliggende søknad og innholdet i denne publikasjon er følgelig helt inkorporert ved referansen, idet denne publikasjon beskriver en fremgangsmåte for detektering og sensing av grensene i formasjonen under retningsboring, slik at boreoperasjonen kan justeres for å holde borestrengen inne i en selektert stratum. Fremgangsmåten omfatter den innledende boringen av en sideforskjøvet brønn, fra hvilken formasjonens resistivi-tet med dybden er fastlagt. Resistivitetsinformasjonen er deretter modellert for å skaffe fram en modellert logg som er indikativ for responsen til et resistivitetsverktøy inne i et selektert stratum i en i det vesentlige horisontal retning. En retningsbrønn, for eksempel en horisontal brønn, bores deretter, der resistiviteten loggføres i sann tid og sammen-lignes med den modellerte horisontale resistivitet for å fastlegge plasseringen av borestrengen og derved borehullet i det i det vesentlige horisontale stratum. Fra dette kan retningen til boringen korrigeres eller justeres slik at borehullet holdes inne i den ønskede stratum. Resistivitets-sensoren omfatter typisk en sender og et flertall sensorer. Målingene kan gjøres med propageringssensorer som opererer med frekvenser i området 400 kHz eller høyere.

En begrensning ved fremgangsmåten og apparaturen som benyttes av Wu, er at resistivitetssensorene er følsomme for olje/vannkontakt ved relativt små avstander, typisk ikke mer enn 5 m. Ved større distanser er ikke konvensjonelle propageringsverktøy følsomme for resistivitetskontraster mellom olje og vann. En løsning som kan benyttes i slike tilfeller er å bruke induksjonslogging som typisk opererer med frekvenser mellom 10 kHz og 50 kHz. US patent 6,308,136 (Tabarovsky et al) har samme patentinnehaver som foreliggende søker og innholdet i denne publikasjon er herved inntatt ved referansen. Denne publikasjon beskriver en fremgangsmåte for å tolke induksjonslogger i nær horisontale borehull og for fastlegging av grensene i nærheten av borehullet.

EP 0715188 A2 beskriver en anordning med et resistivitetsverktøy som er ført inn i et borehull. Verktøyet har minst en mottakerspole og senderspoler på motsatte sider av mottaker. Anordningen har en prosessor som beregner avstand til en grenseflate.

En alternativ tilnærming for å fastlegge distansene til bunngrensene er beskrevet i US patentsøknad nr. 10/373,365 (Merchant et al). Fra denne publikasjon fremgår bruk av multikomponent verktøy for induksjonslogging og måling som en indikator på avstanden til en bunngrense og for endring av boreretningen, basert på slike målinger. Ved konvensjonelle verktøy for induksjonslogging har senderen og mottakeren antennespoler med akser som i det vesentlige er parallelle med verktøyets akse (og borehullet). Antennekonfigurasjonen til multikomponentverktøyet beskrevet av Merchant et al er illustrert i figur 3.

Figur 3 (kjent teknikk) viser konfigurasjonen av sender-og mottakerspoler i 3DExplorer™ (3DEX) induksjonsloggings-instrumenter fra Baker Hughes. Tre ortogonale sendere 201,203,205, som er benevnt som Tx-, Tz- og Ty-senderne, er plassert i den viste rekkefølge. De tre senderne induserer magnetiske felt i tre romretninger. Suffiksene (x,y,z) indikerer et ortogonalt system i det vesentlige definert av retningene til normalen på sendernes spoler. Z-aksen er valgt til å ligge langs verktøyets lengdeakse, mens x-aksen og y-aksen er innbyrdes perpendikulære retninger i planet på tvers av aksen. Tilsvarende som for senderne 210, 203 og 205, er tilhørende mottakere 211, 213 og 215, benevnt som Rx-, Rz- og Ry-mottakerne, innrettet langs det ortogonale system definert av sendernes normaler, plassert i den rekkefølge som er vist i figur 1. Rx, Rzog Ry er benyttet for å måle tilsvarende magnetiske felt Hxx, Hzzog Hyy. Innenfor dette systemet for benevning av magnetfeltene, indikerer det første suffikset retningen til senderen og det andre suffikset indikerer retningen til mottakeren. I tillegg måler mottakerne Ry og Rzto tverrkomponenter, Hxy og Hxz, til magnetfeltet produsert av Tx-senderen 201. Denne utførelsesform av oppfinnelsen er anvendbar for singel frekvens- eller multiple frekvens-moduser. Det skal videre anføres at hensikten her med beskrivelsen av ortogonale spoler og en akse parallell med verktøyaksen er kun for å illustrasjon. Tilleggskomponenter kan måles og særlig spolene kan være skråstilt med en annen vinkel enn 0° eller 90° i forhold til verktøyaksen. Videre trenger vinklene heller ikke å være ortogonale for at metodelæren beskrevet her skal være anvendbar, så lenge målingene kan «roteres» eller «projiseres» på tre ortogonale akser. Målingene kan også gjøres ved et flertall frekvenser, og/eller ved et flertall avstander mellom sender og mottaker.

Mens læringen fra Merchant har vist at 3DEX™-målingene er svært nyttige for fastlegging av avstandene til bunn-grensene (og for reservoarnavigering), diskuterer Merchant problemer ved reservoarnavigering i form av målinger gjort med borehullet i en i det vesentlige horisontal konfigurasjon (parallell til bunngrensen). Dette er ikke alltid tilfelle med feltanvendelser der borehullet nærmer seg bunngrensen med en vinkel. I en situasjon hvor borehullet er skråstilt, så er multikomponentmålingene, særlig tverrkomponentmålingene, ømfintlig for både avstanden til bunngrensen og anisotropien i formasj onen.

Det vil være ønskelig å ha en fremgangsmåte for å fastlegge avstanden til en bunngrense i en avvikende brønn i anisotropiske jordformasjoner. Foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller dette behovet.

Oppsummering av oppfinnelsen

En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for evaluering av anisotropisk jordformasjon med en grenseflate. Målingene gjøres med minst en mottaker på et instrument som er ført inn i et borehull i en jordforma-sjon tilsvarende eksiteringen fra motsatte sider av mot-takeren. En avstand til en grenseflate i jordformasjonen er fastlagt fra prinsipale krysskomponentmålinger (cross component measurements), resulterende fra eksitasjon i motsatte retninger. Grenseflaten kan være en bunngrense eller den kan være en fluidkontakt. De prinsipale krysskomponentmålingene kan være zx-målinger. Resistivitets-målingsinstrumentet kan være et induksjonsinstrument. De prinsipale krysskomponentmålingene kan være direkte målinger eller målinger oppnådd ved koordinatrotasjon. To mottakere kan benyttes, i hvilket tilfelle en vektet forskjell i målinger kan gjøres ved at to mottakere benyttes. Estimering av avstanden kan være basert på minst en av (i) en forskjell i fellesmodus av fasekomponenter til de prinsipale krysskomponentene, og (ii) en forskjell av kvadraturkomponentene til de prinsipale krysskomponentene.

Instrumentet kan føres ned i hullet på en vaierstreng eller kan utgjøre den del av bunnhullsenheten (BHA). I det sistnevnte tilfellet kan den fastlagte avstand benyttes for å styre boreretningen og for reservoarnavigering for å opprettholde en ønsket avstand på BHA fra grenseflaten.

En annen utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er et apparat for evaluering av en anisotropisk jordformasjon som har en grenseflate. Målingene gjøres ved hjelp av et senderpar plassert på hver side av minst en mottaker på et instrument som er ført ned i et borehull i jordformasjonen. Målingene kan være prinsipale komponentmålinger eller de kan bli rotert for å gi prinsipalkomponentmålinger. Ut fra de prinsipale komponentmålinger, fastlegger en prosessor en avstand til en grenseflate i jordformasjonen. Grenseflaten kan være en bunngrense eller den kan være en fluidkontakt. De prinsipale tverrkomponentene kan være zx-målinger. Resistivi-tetsmålingsinstrumentet kan være et induksjonsinstrument. To mottakere kan anvendes, i hvilket tilfelle en vektet forskjell av målingene gjøres av de to benyttede mottakerne. Prosessoren kan estimere avstanden ved å benytte minst en av (i) en forskjell i fellemodusfasekomponenter av de prinsipale krysskomponentene, og (ii) en forskjell i kvadraturkompo-nentene til de prinsipale krysskomponentene.

Instrumentet kan føres ned i brønnhullet på en vaierstreng eller kan utgjøre den del av bunnhullsenheten (BHA). I det sistnevnte tilfellet kan den fastlagte avstand benyttes for å styre boreretningen og for reservoarnavigering, for opprettholdelse av en ønsket avstand på BHA fra grenseflaten.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et maskinlesbart medium som inkluderer instruksjoner for en fremgangsmåte for å evaluere en anisotropisk jordformasjon med en grenseflate. For å fastlegge en avstand til en grenseflate i jordformasjonen, prosesseres målingene gjort med minst en mottaker på et instrument nedført i et borehull i jordformasjonen tilsvarende eksitering fra motsatte sider av mot-takeren. Prosesseringen er basert på nevnte instruksjoner. Instrumentet kan være ført ned i borehullet på en vaierstreng eller kan utgjøre en del av en bunnhullsenhet (BHA). I det sistnevnte tilfellet kan instruksjonene gjøre det mulig å benytte den fastlagte avstand for å styre boreretningen og/eller å opprettholde en ønsket avstand av BHA fra grenseflaten. Det maskinlesbare medium kan inkludere ROMer, EAROMer, EPROMer, EEPROMer, flashminner og optiske platelagere.

Kort beskrivelse av tegningene

For detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises det til den følgende detaljerte beskrivelse av utførelsesformer, lest i tilknytning til de medfølgende tegninger, i hvilke like henvisningstall er benyttet for like elementer, og der: figur 1 viser kjent teknikk og viser et skjematisk diagram av et boresystem med en borestreng som inkluderer et sensorsystem ifølge foreliggende oppfinnelse;

figur 2 er en illustrasjon av et i det vesentlige horisontalt borehull i nærheten av en olje/vannkontakt i et reservoar;

figur 3 beskriver kjent teknikk og illustrerer 3DEX™ flerkomponentinduksjonsverktøy utviklet av Baker Hughes Incorporated;

figur 4 illustrerer sender- og mottakerkonfigurasjonen til AZMRES-verktøyet, egnet for bruk i tilknytning til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse;

figurene 5a,5b viser eksempler på responser til en modell i hvilken et lag med resistivitet 2Q-m er plassert mellom to lag med resistivitet 20 Q-m;

figurene 5c,5d viser fellesmodus- og

kvadraturkomponentene til to sendere plassert på motsatte sider av en mottaker;

figurene 6a,6b viser effekten av anisotropi på en enkel senderrespons i et horisontalt borehull;

figurene 7a,7b viser effekten av anisotropi på en enkel senderrespons i et avvikende borehull;

figurene 7c,7d viser effekten av anisotropi på responsen til en singel mottaker plassert på motsatte sider av senderen vist på figurene 7a,7b i et avviks borehull;

figurene 8a,8b,8c,8d viser dobbeltsenderresponsen i et avbøyd borehull for et antall forskjellige anisotropifaktorer; og

figurene 9a,9b,9c,9d viser dobbeltsenderresponsen i et avbøyd borehull for en fastsatt anisotropifaktor og et antall forskjellige resistiviteter.

Detalj ert beskrivelse av oppfinnelsen

Figur 1 viser et skjematisk diagram av et boresystem 10 med en borestreng 20 som bærer en boreenhet 90, også benevnt som bunnhullsenheten, eller BHA, ført inn i et brønnhull eller borehull 26 for utboring av brønnhullet. Boresystemet 10 inkluderer et konvensjonelt boretårn 11 som står på et gulv 12 som understøtter et dreiebord 14 som roteres av en hoveddrivenhet, så som en elektromotor (ikke vist) ved en ønsket rotasjonshastighet. Borestrengen 20 inkluderer en rørstreng, slik som et borerør 22 eller et opptromlet rør som strekker seg nedover fra overflaten ned i borehullet 26. Borestrengen 20 drives ned i brønnhullet 26 når et borerør 22 anvendes som rørstreng. For oppkveilede borestrenger er en borestrenginjektor, slik som en injektor (ikke vist), imidlertid benyttet for å bevege rørstrengen fra en kilde, slik en som en spole, ned i brønnhullet 26. Borekronen 50, som er festet til enden på borestrengen, bryter opp den geologiske formasjonen når kronen 50 roteres, for å bore ut borehullet 26. Om et borerør 22 benyttes, koples borestrengen 10 til et trekkverk 30 via en Kelly-kopling 21, en svivel og en line 29 gjennom en blokk 23. Under boreoperasjonene opereres drivverket 20 for å styre vekten på borekronen, noe som er en viktig parameter som påvirker graden av penetrasjon. Driften av drivverket er vel kjent innen teknikkens stand og vil følgelig ikke bli beskrevet i detalj her.

Under boreoperasjonene sirkuleres en egnet borevæske 31 fra et slamkar (slamkilde) 32 under trykk gjennom en kanal i borestrengen 20 ved hjelp av en slampumpe 34. Borefluidet passerer fra slampumpen 34 inn i borestrengen 20 via en akkumulator (ikke vist), fluidledningen 38 og Kelly-koplingen 21. Borefluidet 31 strømmer ut ved borehullets bunn 51 gjennom en åpning i borekronen 50. Borefluidet 31 sirkuleres opp gjennom det ringformede rom 27 mellom borestrengen 2 0 og borehullet 26 og returneres til slamkaret 31 via en retur-ledning 35. Borefluidet fungerer som smøring for borekronen 50 og fører borekaks eller spon vekk fra borekronen 50. En sensor Si er typisk plassert i ledningen 38 for å fremskaffe informasjon om fluidets strømningsrate. En momentsensor S2på overflaten og en sensor S3tilknyttet borestrengen 20 skaffer fram informasjon om dreiemoment og rotasjonshastigheten til borestrengen. I tillegg anvendes en sensor (ikke vist) tilknyttet ledningen 29 for å skaffe frem kroklasten til borestrengen 20.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen roteres borekronen 50 bare ved å rotere borerøret 22. Ifølge en annen ut-førelsesform av oppfinnelsen er en nedhulls motor 55 (slammotor) anordnet i boringsenheten 90 for å rotere borekronen 50, og borerøret 22 roteres på vanlig måte for å supplemen-tere rotasjonskraften, om nødvendig, og for å effektuere endringer i borerretningen.

Ifølge et eksempel på en utførelsesform vist i figur 1, er slammotoren 55 koplet til borekronen 50 via en drivaksel (ikke vist) anordnet i en lagerenhet 57. Slammotoren roterer borekronen 50 når borefluidet 31 under trykk passerer gjennom slammotoren 55. Lagerenheten 58 understøtter de radiale og aksiale kreftene på borekronen. En stabilisator 58, som er koplet til lagerenheten 57, tjener som en sentrerer for den nederste delen av slammotorenheten.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen er en boresen-sormodul 59 plassert nær borekronen 50. Boresensormodulen inneholder sensorer, kretser og programvare samt algoritmer som relaterer seg til dynamiske boreparametere. Slike parametere inkluderer typisk kronespretting, låsing-slipping av boreenheten, returrotasjon, dreiemoment, støt, borehullstrykk og trykk i ringrommet, akselerasjonsmålinger og andre målinger av forholdene i borekronen. En egnet telemetri eller kommunikasjonssystem 72, som benytter for eksempel toveis telemetri, er også anordnet som illustrert i boreenheten 90. Boresensormodulen prosesserer sensorinformasjonen og overfører denne til en styringsenhet 40 på overflaten via telemetrisystemet 72.

Kommunikasjonssystemet 72, en energienhet 78 og et MWD-verktøy 79 er alle koplet i tandem med borestrengen 20. Flex-systemer kan for eksempel benyttes i tilknytning til MWD-verktøyet 79 i boringsenheten 90. Slike systemer og verktøy danner bunnhullets boringsenhet 90 mellom borestreng 20 og borekrone 50. Boringsenheten 90 gjør en rekke målinger, slik som impulsformede nukleære magnetiske resonansmålinger mens borehullet 2 6 bores. Kommunikasjonssystemet 72 mottar signalene og målingene og overfører signalene ved bruk av toveis telemetri, for eksempel for å bli prosessert på overflaten. Alternativt kan signalene prosesseres ved å benytte en nedhulls prosessor i boringsenheten 90.

Styringsenheten eller prosessoren 40 på overflaten mottar signaler fra andre nedhulls sensorer og innretninger, og signalene fra sensorene S1-S3og andre sensorer benyttet i systemet 10, og prosesserer slike signaler i overensstemmelse med programmerte instruksjoner fremskaffet av styringsenheten 10 på overflaten. Styringsenheten 40 på overflaten viser ønskede boreparametere og annen informasjon på en skjerm eller monitor 42, benyttet av en operatør, for å styre boreoperasjonen. Styringsenheten 40 på overflaten kan typisk inkludere en datamaskin eller et mikroprosessorbasert prosesseringssystem, minne for lagring av programmer eller modeller og data, en recorder for registrering av data og andre periferienheter. Styringsenheten 40 er typisk utstyrt med aktiv alarmer 44 når visse usikre eller uønskede operasjonsbetingelser oppstår.

Figur 4 viser en konfigurasjon av asimutal resistivi-tetsverktøy for bruk i tilknytning til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Dette er en modifikasjon av grunnelementene i 3DEX-verktøyet vist i figur 3 og omfatter to sendere 251,251', hvis dipolmomenter er parallelle med verktøyets akseretning og to mottakere 253,253' som er vinklerette på senderretningen. Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen opererer verktøyet med en frekvens på 400 kHz. Når den første sender fyrer, vil de to mottakerne måle det magnetiske feltet som produseres av den induserte strøm i formasjonen. Dette gjentas for den andre sender. Signalene er kombinert på følgende måte:

Her er Hi og H2målingene fra den første og den andre mottaker, og avstandene di og d2er som indikert i figur 4. Verktøyet roterer med BHA og ifølge et eksempel på en operasjonsmodus gjøres målingene med 16 vinkelorienteringer 22,5° fra hverandre. Målepunktene er ved senteret av to mottakere. In en uniform, isotropisk formasjon vil ingen signaler detekteres i noen av de to mottakerne. Oppfinnelsen gjør det følgelig mulig å benytte krysskomponentmålinger, kalt prinsipale krysskomponenter, mottatt fra et par med sendere anordnet på hver side av minst en mottaker. Det skal videre anføres at ved å anvende velkjent rotasjon av koordi-natene, fungere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også med forskjellige kombinasjoner av målinger så lenge de (i) samsvarer med signaler generert fra motsatte sider av en mottaker, og (ii) kan roteres for å gi de prinsipale tverrkomponenter.

Den dobbelte mottakerkonfigurasjonen var opprinnelig utviklet for å redusere elektroniske feil i instrumentene og for å øke signalet til støykvotienten. De vises til US patentskrift 6,589,939 (Fanini et al). Ved foreliggende oppfinnelse benyttes en dual senderkonfigurasjon for en ny anvendelse.

Figurene 5a, 5b viser en mønstergyldig respons til en modell i hvilken et lag med resistivitet 2 Q-m er posisjo-nert mellom to lag med resistivitet 20 Q-m. Bunngrensene er 20 ft (6,096 m) fra hverandre og er indikert av 311, 313 i figur 5a og av 311', 313' i figur 5. 301,303 er amplitudene til Ti-og T2~responser (gitt av ligning nr. 1) når mottakerne er orientert vertikalt, mens 305,307 er fasene til Ti- og T2-responsene. Igjen skal det understrekes at responsene samsvarer med målingene gjort med verktøyet parallelt med bunngrensene. Dette er konsistent med resultatene til Merchant (som var for en singel transversal mottaker). Figur 5c gir fellesmodus- og kvadraturkomponentene i T2-responsen.

Det henvises nå til figur 6a. Fellesmodus- og kvadraturkomponenten til Ti-responsen er vist for et horisontalt borehull ved forskjellige avstander fra bunngrensene. Modellen har et 2 Q-m lag mellom to lag med 8 Q-m vertikal resistivi-tet. For figur 6a er lagene isotropiske, det vil si den vertikale resistiviteten er den samme som den horisontale resistiviteten. Figur 6b viser fellesmodus- og kvadraturkomponentene til Ti-responsen er vist for et horisontalt borehull ved forskjellige avstander fra bunngrensene for en modell med en anisotropifaktor på 4,0, det vil si at den vertikale resistiviteten er fire ganger den horisontale resistiviteten. Sammenligning mellom figur 6a og figur 6b viser at responsen er upåvirket av den vertikale resistivitet og avhenger av den horisontale resistivitet.

Det vises nå til figur 7a og 7b. Fellesmodus- og kvadraturkomponentene 401,403 til Ti-responsen er vist for et borehull med en 60° helling mot bunngrensen. I figur 7a er anisotropifaktoren 1,0, mens i figur 7b er anisotropifaktoren 2,0. Fellesmodus- og kvadraturkomponentene er vist ved henholdsvis 405, respektive 407. Flere observasjoner er gjort rundt figurene 7a, 7b.

For det første er «hornene» på kurvene ikke ved bunngrensen. Av større viktighet er at fellesmodus- og kvadraturkomponentene i figur 7a begge er tilnærmet null ved noen av avstandene fra bunngrensen. Siden 7a er for en isotropisk modell, viser dette at krysskomponentresponsen til verktøyet for en isotropisk jordformasjon kan benyttes som en avstands-indikator for reservoarnavigasjon. Det samme er ikke sant for figur 7b (anisotropisk jordformasjon). Selv ved noen avstander vekk fra bunngrensen, er det ikke-null verdier for fellesmodus- og kvadraturkomponentene. Dette betyr at i et avbøyd borehull avhenger responsen både av avstanden til bunngrensen, så vel som av den anisotropiske verdi. Basis-linjen er forskjellig fra null og forårsakes av anisotropi.

Lignende konklusjoner følger av figurene 7c og 7d, som er responsene til T2-senderen svarende til figurene 7a og 7b. Her er 411,413 fellesmoduskomponentene og kvadraturkompo-nentene for isotropiske formasjoner, mens 415,417 er felles-modus- og kvadraturkomponentene for anisotropisk formasjon. I tillegg viser sammenligning av figur 7a med 7c og av figur 7b med 7d at forskyvningen av «hornene» fra bunngrensene er i motsatte retninger for de to sendersignalene, noe som kunne ha vært ventet ettersom det nominelle målepunkt er midtveis mellom de to mottakerne. I tillegg skal det anføres at

basislinjeresponsen for de to senderne har samme fortegn.

Basert på disse observasjonene er ifølge en utførelses-form av oppfinnelsen fortegnet for T2~responsen reversert og deretter addert til Ti-responsen. Resultatene er vist i figurene 8a-8d for fire forskjellige anisotropifaktorer: henholdsvis 1,0, 2,0, 3,0, respektive 4,0. De andre modellpara-metrene er uendret fra figurene 7a-7d. I hver av figurene er 451 fellesmoduskomponenten til dualsenderresponsen, mens 453 er kvadraturkomponenten til dualsenderresponsen.

For å teste robustheten til fremgangsmåten, er ytter-ligere eksempler vist. I figurene 9a-9d er anisotropifaktoren fast på 3,0, resistivitetskontrasten er fast på 4,0 og de aktuelle verdier på horisontale resistiviteter i det midlere laget er henholdsvis 0,5 Q-m, 1,0 Q-m, 2,0 Q-m, respektivt 4,0 Q-m. Kvadraturkomponenten er spesielt diagnostisk for posisjonen til bunngrensene.

Oppfinnelsen har vært beskrevet ovenfor med henvisning til en boreenhet ført med en borestreng. Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes med en boreenhet ført på en opptromlet rørledning. Når målingene gjøres med en sensorenhet montert på en BHA under boreoperasjonen, kan den fastlagte avstand anvendes av en nedhulls prosessor for å forandre boreretningen av borehullet. Alternativt eller i tillegg kan avstandsinformasjonen ble sendt med telemetri til overflaten hvor en overflateprosessor eller en boreoperatør kan styre boreretningen. Fremgangsmåten kan også anvendes i en vaierstrengapplikasjon for å bestemme avstandene til bunngrensene vekk fra borehullet. Dette kan være nyttig ved ferdigstillelse av brønnen, for eksempel ved utforming av fraktureringsopera- sjonene, for å unngå propagering av frakturer ut over en spesifisert avstand.

Det skal videre anføres at mens oppfinnelsen har vært beskrevet med en konfigurasjon av dualsender - dualmottaker, er fremgangsmåten tilsvarende anvendbar med et arrangement med dual sender - singel mottaker. I en slik situasjon kan råsignalene i den single senderen benyttes i stedet for forskjellssignalene gitt ved ligning, nr. 1.

Prosesseringen av dataene kan gjøres av en nedhulls prosessor for å gi korrekte målinger i alt vesentlig i sanntid. Alternativt kan målingene registreres nedhulls, lastet tilbake når borestrengen er frigjort og prosessert ved å benytte en overflateprosessor. Implisitt i styringen og prosesseringen av data er bruken av et dataprogram på et egnet maskinlesbart medium som gjør det mulig for prosessoren å utføre styring og prosessering. Det maskinlesbare medium kan inkludere ROMs, EAROMs, EPROMs, EEPROMs, flashminne og platelager.

Omfanget av oppfinnelsen vil forstås bedre med referanse til følgende definisjoner:

anisotropi:

Fremviste egenskaper med forskjellige verdier når målt i forskjellige retninger;

coil:

En eller flere viklinger, gjerne sirkulær eller sylindrisk, av en strømførende leder som er i stand til å frembringe et magnetisk felt;

EAROM:

Elektrisk foranderlig ROM;

EEPROM:

EEPROM er en spesiell type PROM som kan bli slettet ved å eksponere den for en elektrisk ladning;

EPROM:

Slettbar programmerbar ROM;

Flashminne:

Et ikke-flyktig minne som kan skrives inn igjen Horisontal resistivitet: Resistivitet i en retning som er vinkelrett på en anisotropiakse, vanligvis i en retning parallell med forkastningsspalten til en jordformasjon;

Induksjon:

Induksjonen av en elektromotorisk kraft i en krets ved å variere den magnetiske fluks knyttet til kretsen tilknyttet kretsen.

Maskinleselig databærer:

Noe på hvilken informasjon kan lagres i en form som kan bli forstått av en datamaskin eller en prosessor.

Optisk disk:

Et diskformet medium, i hvilket optiske metoder er benyttet for lagring og gjenvinning av informasjon. Prinsipal krysskomponent: Et signal fremskaffet ved eksitasjon med en langsgående senderspole i en travers mottakerspole, eller ved eksitasjon med en travers senderspole i en langsgående mottakerspole. Kvadratur:

90 ° ute av fase

ROM: Leselager

Vertikal resistivitet:

Resistivitet i en retning parallell med en anisotropisk akse, vanligvis en retning vinkelrett på et lagdelingsplan i en jordformasjon.

Omfanget av oppfinnelsen er definert i de tilhørende patentkravene.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å evaluere en anisotropisk jordformasjon som har en grenseflate, hvilken fremgangsmåte omfatter å føre et resistivitetsmålende verktøy, som har to mottakerspoler (253, 253'), inn i et borehull i j ordformasjonen karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter: (a) å skaffe til veie prinsipale krysskomponentmålinger av formasjonen ved nevnte to mottakerspoler (253, 253'), resulterende fra eksitasjon på motsatte sider av nevnte to mottakere; og (b) å estimere fra de prinsipale krysskomponentmålingene, en avstand til grenseflaten (311, 313) ved anvendelse av minst en av (i) en differanse mellom fellesfasekomponenter til nevnte prinsipale krysskomponenter, (ii) en differanse mellom kvadraturkomponenter til nevnte prinsipale krysskomponenter, og (iii) en vektet differanse mellom målinger som er gjort ved hver av de to mottakerspolene (253, 253').

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der nevnte prinsipale krysskomponentmålinger omfatter zx-målinger.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der resistivitetsmålings-instrumentet omfatter et induksjonsinstrument.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der fremskaffelse av nevnte prinsipale krysskomponentmålinger videre omfatter eksitasjon av et par med senderspoler anordnet på nevnte resistivitets målingsinstrument på motsatte sider av nevnte to mottakerspoler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der resistivitetsmålings-instrumentet er en del av bunnhullsenheten (BHA) ført inn på en borestreng, idet fremgangsmåten videre omfatter styring av boreretningen basert på den fastlagte avstand.

6. Et apparat for evaluering av en anisotropisk jordformasjon som har en grenseflate, der apparatet omfatter et resistivitetsmålingsinstrument som har to mottakerspoler (253, 253'), idet instrumentet er innrettet til å føres inn i et borehull i jordformasjonen karakterisert vedat apparatet videre omfatter: (a) et par med senderspoler (251, 251') anordnet på motsatte sider av nevnte to mottakerspoler (253, 253'), der nevnte to mottakerspoler (253, 253') tilveiebringer signaler som respons på en eksitasjon av hver av senderspolene (251, 251'); og (b) en prosessor som estimerer en avstand (311, 313) til grenseflaten ved bruk av minst en av (i) en avstand mellom fellesmoduskomponentene til nevnte prinsipale krysskomponenter, (ii) en forskjell mellom kvadraturkomponentene til nevnte prinsipale krysskomponenter, og (iii) en vektet differanse mellom målingene gjort av de to mottakerne (253, 253').

7. Apparat ifølge krav 6, der signalene omfatter prinsipale krysskomponentmålinger.

8. Apparat ifølge krav 7, der de prinsipale krysskomponentene omfatter zx-målinger.

9. Apparat ifølge krav 6, der resistivitetsmålingsinstru-mentet omfatter et induksjonsinstrument.

10. Apparat ifølge krav 6, der prosessoren estimerer avstanden basert på i det minste delvis ved å gjennomføre en koordinattransformering av signalene.

11. Apparat ifølge krav 6, der resistivitetsmålings-instrumentet er en del av en bunnhullsenhet (BHA) ført på en borestreng, og der prosessoren videre styrer en boreretning basert på den beregnede avstand.