NO344435B1 - Apparat og fremgangsmåte for pulsert nøytronmåling for å estimere egenskaper ved en undergrunnssone - Google Patents

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER

Denne søknad krever prioritet fra en tidligere innleveringsdato fra US foreløpig søknad med serienummer 61 /293290, innlevert 8 januar 2010, idet hele offentliggjøringen av dette innlemmes heri som referanse.

BAKGRUNN

[0001] Pulsede nøytronkilder er nyttige innen et mangfold av applikasjoner, så som undergrunnsoperasjoner. Eksempler på undergrunnsoperasjoner inn befatter prosesser for evaluering av undergrunns soner. Pulset nøytronspektroskopi involverer bombardering av en sone med høyenergi-nøytroner og måling av spekteret av gammastraler emittert fra sonen. Forskjellige kjerner i sonematerialer emitterer karakteristiske gammastråler, hvilket gir adgang til estimering av sonebestandeler og -egenskaper, så som porøsitet og olje/gass-metning.

[0002] Metningsberegning i hoen typer av soner, så som leirskifer-holdige soner, ved bruk av pulset nøytron-instrumenter, har alltid vært utfordrende på grunn av problemstillingen med håndtering av leirskifer. For eksempel er pulset nøytronlogganalyse i leirskifer-holdig sand komplisert fordi små variasjoner i leirskifervolum kan ha en stor innvirkning på målinger. Slike variasjoner kan således signifikant forringe nøyaktigheten av pulsede nøytren-målinger og den korresponderende analyse. Historisk har en enklere behandling vært å bruke effektiv porøsitet og en in-situ våt leirskifér-verdi for logganalyse. For eksempel har konvensjoneile teknikker, så som sigma- og C/O (karbon/oxygen (karbon/oksygen)) -teknikker brukt loggresponsen i leirskifere som en matrikseller kalibreringsverdi for analyseformål. Slike teknikker kan imidlertid være beheftet med problemer på grunn av databegrensning, siden effektiv porøsitet ofte ikke er tilgjengelig og leirskifer-karakteristika kan forandres fra sone til sone [0003] US 2009114807 A1 omtaler en fremgangsmåte for malinger som utføres ved hjelp av et pulserende nøytronverktøy med to eller flere gammastråledetektorér for å tilveiebringe et mineralogisk og/eller elementbilde av sonen. Dette kan benyttes i reservoarnavigering og for å øke forståelsen av geologien i prospéktét.

[0004] US 3930153 A omhandler måling av undergrunns litologi, inkludert sammensetning og væsker, ved bruk av gammaspektroskopi. Det beskrives videre bruk av en computer for å sammenlikne og beregne flere matriksfraksjoner eller bestanddelenes fraksjoner for undergrunnens litologi i forhold til gammastrålespekteret mottatt fra pulset nøytronmåling.

SAMMENFATNING

(0005) Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for estimering av en egenskap for en undergrunnssone,

kjennetegnet ved at den omfatter:

å motta målt pulserende nøytrondata generert av en bærer anbrakt i sonen hvori en nøytronkilde anbrakt ved bæreren er konfigurert for å bestråle sonen mod nøytroner, hvori maling av stråling emittert fra sonen i samsvar med bestråling av sonen med nøytroner, måles av i det minste en gammastråledetektor;

å konstruere ved hjelp av en prosessor i kommunikasjon med den i det minste ené gammastråledetektor, en prediktiv måtriksmodell av en sone, den prediktive matriksmodell innbefatter en antatt målerespons til en valgt mengde av et matriksmateriale, hvori konstruering innbefatter generering av flertall av hypotetiske matriksmodeller, hver hypotetiske matriksmodell har en forskjellig mengde av et matriksmateriale, sammenlikning av flertallet av hypotetiske matriksmodeller til de målte pulsede nøytrondata, og å velge en hypotetiske matriksmodell som nøyaktig korrelerer med de målte pulsede nøytrondata;

å konstruere ved hjelp av prosessoren en separat prediktiv leirskifermodell av sonen, den prediktive leirskifermodell innbefatter en antatt målerespons for en valgt mengde av et léirskifermateriale og en estimering av en konsentrasjon av i det minste ett sporelement, hvori konstruering av den prediktive leirskifermodell innbefatter generering av flertall av hypotetiske leirskifermodeller, hver hypotetisk leirskifermodell har en forskjellig blanding av i det minste ett leirskifermateriale, deretter sammenlikning av flertallet av hypotetiske (eirskifermodeller til de målte pulsede nøytrondata, og å velge en hypotetisk leirskifermodell som mest nøyaktig korrélerer méd dé målte pulsede nøytrondata;

å kombinere, ved hjelp av prosessoren, den første modell og den andre modell for å generere en sonemodell; og

å sammenligne målte pulsede nøytrondata med den blandende modell for å estimere den i det minste ene egénskap.

[0006] Den foretrukne utførelsesformen av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 2 til og med 12.

[0007] Videre oppnås målet med foreliggende oppfinnelse ved et apparat for estimering av minst en egenskap for en undergrunnssone, kjennetegnet ved at det omfatter:

en bærer konfigurert for å bli anordnet i sonen;

en nøytronkilde anordnet på bæreren og konfigurert til å bestråle sonen med nøytroner;

minst en detektor anordnet ved bæreren og konfigurert til å måle gammastråler emittert av sonen og generere gammastråle-måledata; og en prosessor i kommunikasjon med den minst ene detektor for å motta gammastråle-måledataene, idet prosessoren er konfigurert til å: konstruere en prediktiv matriksmodell av en sone, den prediktive matriksmodellen innbefatter en antatt målerespons til en valgt mengde av et matriksmateriale, den prediktive matriksmodell er konstruert ved generering av et flertall av hypotetiske matriksmodeller, hver hypotetisk matriksmodell har en forskjellig mengde av en matriksmateriale, sammenlikning av flertallet av hypotetiske matriksmodeller til de målte pulsede nøytrondata, og utvelgelse av en hypotetisk matriksmodell som mest nøyaktig korrelerer med de målte pulsede nøytrondata;

konstruere en separat prediktiv leirskifermodell av sonen, den prediktive leirskifermodell innbefatter en antatt måleréspons til en målt mengde av ett leirskifermateriale og en estimering av en konsentrasjon av i det minste ett sporelement, den prediktive leirskifermodell er konstruert ved å generere et flertall av hypotetisk leirskifermodeller, hver hypotetisk leirskifermodell har en forskjellig blanding av i det minste ett leirskifermateriale, deretter sammenlikne flertallet av hypotetiske leirskifermodeller til dé målte pulsede nøytrondata, og velge en hypotetisk leirskifermodell som mest nøyaktig korrelerer med de målte pulserende nøytrondata;

kombinere matfiksmodellen og leirskifermodellen for å generere en sonemodell; og

sammenlikne gammastråle-måledata med sonemodellen for å estimere den i det minste ene egenskap.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av apparatet er videre utdypet i kravene 14 til og med 20.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0009] Den gjenstand som anses som oppfinnelsen blir særlig påpekt og uttrykkelig krevd beskyttelse i kravene på slutten av patentskriftet. De foregående og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår klart fra den følgende detaljerte beskrivelse sett sammen med de ledsagende tegninger, hvor:

[0010] Figur 1 er et tverrsnittsriss fra siden av en utførelse av et system for undergrunns brønnboring, evaluering, leting og/eller produksjon;

[0011] Figur 2 er et sidériss av en utførelse av et nédihullsvérktøy for måling av karakteristika og sammensetning av et borehull og/eller en undergrunnssone;

[0012] Figur 3 er et flytskjema som tilveiebringer en eksemplifiserende fremgangsmåte for generering av en sonemodeli og/éller analysering av nedihulls verktøymålinger;

[0013] Figurene 4A dg 4B ér eksemplifiserende plott ifølge kjent teknikk av målte data og en sandstein-modell som bruker effektiv porøsitet;

[0014] Figur SA og 5B er eksemplifiserende plott av målte data og en sandsteinmodell som bruker total porøsitet;

[0015] Figurene 6A og 6B er eksemplifiserende plott av målte data og en flerhet av leirskifer-modeller;

[0016] Figur 7 er et eksemplifiserende plott av de målte data på fig. 6B og en flerhet av leirskifer-modeller som innbefatter valgte konsentrasjoner av sporelementer;

[0017] Figur S er et eksemplifiserende plott som viser målte sigma-verdier;

[0018] Figur 9 er et eksemplifiserende plott av de målte data på fig. 6B og en flerhet av matriksmodéllér som inkluderer valgte konsentrasjoner av spormineraler;

(0019] Figur 10 er et eksemplifiserende plott av de målte data på fig. 6B, så vel som valgte matriks- og leirskifer-modeller som inkluderer salinitetsdata;

[0020] Figur 11 er et eksemplifiserende plot av de målte data på fig. 6B og valgte matriks- og leirskifer-modeller som innbefatter sporelementér;

[0021] Figur 12A og 12B (i felleskap referert til som fig. 12) er en anskueliggjøring av en brønnlogg ifølge kjent teknikk frembrakt ved bruk av modeller ifølge kjent teknikk; og

[0022] Figur 13A og 13B (i fellesskap referert til som fig, 13), er én illustrasjon av en eksemplifiserende brønnlogg frembrakt ved bruk av modellene på fig. 11 ,

DETALJERT BESKRIVELSE

[0023] Apparater og fremgangsmåter for karakterisering av undergrunnssoner blir her beskrevet. Apparatene og fremgangsmåtene inkluderer frembringelse av modeller ved bruk av forskjellige måledata, så som pulset nøytron-verktøydata. Modellene karakteriserer både sand/matriks-regioner og leirskifér-régioner som en representativ blanding av forskjellige mineraler, som også kan inkludere estimeringer av sporelementer. Modellene frembringes ved bruk av valgte teknikker, så som Monte Carlo-basert modellering og andre algoritmer, simuleringer og modeller. Apparatene og fremgangsmåtene bruker en multimodellkode for å blande de representative sand/matriks- og leirskifer-modeller i henhold til sine respektive volumer for å fremskaffe måleresultater så som metning og konsentrasjoner av sonebestanddeler.

[0024] Det Vises til fig. 1 , hvor en eksemplifiserende utførelse av et system 10 for undergrunns brønnboring, evaluering, leting og/éller produksjon innbefatter en borehullsstreng 12 som er vist anordnet i et borehull 14 som penetrerer minst én undergrunnssone 16 under en undérgrunnsoperasjon. I én utførelse er borehullet 14 et foret borehull. I én utførelse innbefatter borehullsstrengen et nedihullsverktøy 18, så som et brønnloggeverktøy. I dette eksempel er nedihullsverktøyet 18 er vaierledningsverktøy, men er ikke begrenset til dette. Nedihullsverktøyet 18 kan for eksempel være inkorporert i en borestreng for applikasjoner med loggingunder-boring (logging-while-drilling (LWD)), så som når borehullet 14 ikke er komplettert med et foringsrør. Nedihullsverktøyet 18 er ikke begrenset til de utførelser som her er beskrevet, og kan være anordnet med enhver egnet bærer.

En "bærer" som her beskrevet betyr enhver innretning, innretningskornponent, kombinasjon av innretninger, media og/elter organ som kan brukes til å transportere, romme, bære eller på annen måte muliggjøre bruken av en annen innretning, innretriingskomponerit, kombinasjon av innretning er, media og/eller organ. Eksemplifiserende ikke-begrensende bærere inkluderer borestrenger av kveilrør-typen, av typen med skjøtt rør og enhver kombinasjon eller parti av disse, Andre bærereksempler inkluderer foringsrør, vaierledninger, vaierledningssonder, glattvaier-sonder, drop shots, nedihullsdeler, bunnhullssammenstillinger og boréstrenger.

[0025] Som her beskrevet refererer "sone" til de forskjellige trekk og materialer som kan påtreffes i et undergrunnsmiljø og som omgir borehullet. Soner inkluderer forskjellige bestanddeler så som sand, leirskifer, kull, karbonater og evaporitter. Bestanddelene inkluderer forskjellige mineraler så som sandstein , kvarts, kalifeltspat, albitt, kalsitt, dolomitt, sideritt, anhydritt, illit/bentonitt, kaolinitt, glaukonitt, kloritt, pyritt og andre. Soner inkluderer typisk dominerende matriksmateriaier hvor hydrokarbonreservoarer holdes på plass, her referert til som "sand"- eller "matriks"-materialer. Sandmaterialer innbefatter generelt partikler av sandkorn-størrelse som holdes sammen av silikater og/eller andre mineraler, Eksempler på sandmaterialer inkluderer den ene eller flere av sandstein, kvarts, kalkstein og dolomitt, Matriksmaterialer kan inkludere både sandmaterialer, så vel som forskjellige andre mineraler og materialer. I tillegg inkluderer sonene typisk leirskifer, et sedimentært eller annet bergartsmateriale som utgjøres av leirer og andre mineraler, og som generelt har små (eksempelvis nanometer) porestørrelser. Matriksmaterialer, sand og leirskifer kan innbefatte forskjellige sporelémenter, så som bor, gadolinium og samarium. Sporelementer innbefatter i én utførelse elémentér i sand- og/eller leirskifer-materialene som har et høyt termisk nøytroninnfangingstverrsnitt .

[0026] Nedihullsverktøyet 18 er i en utførelse konfigurert som et pulset nøytronverktøy. Verktøyet 18 inkluderer for eksempel minst én pulset nøytronkilde 20 og minst én gammastråle-detektor 22. I en utførelse er det også inkludert elektronikk 24 for lagring, overføring og/éller behandling av signaler og/éllér data générért av gammastråle-detektoren 22, Antallet av pulsede nøytronkilder 20 og gammastråledetektorer 22 er ikke begrenset. I én utførelse er minst én gammastråle-detektor 22 konfigurert til å detektere tilstedeværelsen av gammastråler og gammastråleattributter. Gammastråle-detektorer er generelt i stand til å frembringe signaler og/elter data som er representative for både inelåstiske gammastråler og innfangingsgammastråler ;

[0027] Verktøyet 18 kan i tillegg til å innbefatte et pulset nøytronverktøy innbefatte eller på annen måte benyttes i forbindelse med ethvert antall av ytterligere måleverktøy, så som verktøy for nukleær magnetisk resonans (NMR), verktøy for nukleær kvadrupol resonans (NQR), resistivitetsverktøy, seismiske verktøy, porøsitetssensorer og andre. I én utførelse er verktøyet 18 utstyrt med overføringsutstyr for til sist å kommunisere til en overflatebehandlingsenhet 26. Slikt overføringsutstyr kan anta enhver ønsket form, og forskjellige overføringsmedia og -metoder kan brukes. Eksempler på forbindelser inkluderer ledningsførte, fiberoptiske, trådløse forbindelser og minnebaserte systemer.

[0028] Det vises til fig. 2, hvor en eksemplifiserende utførelse av verktøyet 18 inkluderer den pulsede nøytronkilde 20 og én eller flere gammastråle-detektorer 22 koblet til elektronikken 24. To av hoved-interaksjonsmekanismene som detekteres av detektorene 22 er, blant andre, nøytroninnfanging og nøytron inelastisk spredning som kan generere nøytronfremkalte gammastråler

[0029] I én utførelse inkluderer gammastråle-detektorene 22 en første detektor 28 med en første avstand (D1) fra nøytronkilden 20. Den første detektor 28 er konfigurert til å detektere gammastråler som fotoner emittert av sonen 16 som et resultat av bestråling med de nøytroner som er emittert fra nøytronkilden 20.

Detektering av fotoner inkluderer telling av fotonene, måling av energiene i hvert detekterte foton og/eller måling av tiden for deteksjon i forhold til tiden for nøytron pulsen. Den første detektor 28 kan således samle inn data som kan brukes til å tilveiebringe et tidsspektrum og/eller et energispektrum.

[0030] En annen detektor 30 har en annen avstand (D2) fra nøytronkilden 20. Den annen detektor 30 ligner den første detektor 28 med hensyn på detektering av fotoner emittert av sonene 16. I én utførelse er den annen avstand D2 større enn den første avstand D1. Den første detektor 28 nærmest nøytronkilden 20 refereres til som én kort-avstand (short spaced (SS)) detektor 28, og den annen detektor 30 lengst fra nøytronkilden 20 refereres til som en ekstra lang-avstand (extra longspaced (XLS)) detektor 30. I noen utførelser er minst én ytterligere detektor, så som en lang-avstand (long spaced (LSj) detektor posisjonert mellom SS-detektoren 28 og XLS-detektoren 30.

(0031 j Et mangfold av indikatorer kan benyttes til å muliggjøre analyse av gammastråle-dataene, For eksempel brukes forskjellige indikatorer til å analysere gammastråle-deteksjonsdata fra verktøyet for å muliggjøre estimering av forskjellige soneegenskaper. En eksemplifiserende indikator er en “RIN13" indikator, som er forholdet mellom fotoner fra hurtig nøytron inelastisk spredningsinteraksjoner detektert av SS-detektoren 28 og fot on ene fra inelastiske spredningsinteraksjoher detektert av XLS-detektoren 30. En annen eksemplifisefende indikator er en "RATG13" indikator, som er forhofdet mellom fotoner fra termiske nøytrøn-innfangingsintersksjoner detektert av SS-detektoren 28 og innfangingsfotonene detektert av XLS-detektoren 30.

[0032] Figur 3 illustrerer en fremgangsmåte 40 for estimering av minst en egenskap ved en undergrunnssone. Fremgangsmåten 40 kan utføres i forbindelse med systemet 10 og/eller nedihullsverktøyet 18, men er ikke begrenset til dette.

Fremgangsmåten 40 kan brukes i forbindelse med ethvert apparat eller konfigurasjon som er i stand til å foreta pulsede nøytron-malinger. Fremgangsmåten 4Q inkluderer ett eller flere trinn 41 -46. i én utførelse inkluderer fremgangsmåten 40 utførelse av alle trinnene 41-46 i den beskrevne rekkefølge. Visse trinn kan imidlertid utelates, trinn kan tilføyes, eller rekkefølgen av trinnene forandres,

[0033] I det første trinn 41 er det pulsede nøytronverktøy 18 anordnet i borehullet 16, og det tas én eller flere malinger. Borehullet 16 kan være et foret borehull eller et åpent borehull. Målinger tas ved aktivering av nøytronkilden 30 og detektering av resulterende gammastraiefotoner. I én utførelse tas én eller flere målinger for hver av e n fl erhet av boreh ul Isdybder .

[0034] I én utførelse blir de målinger som tas fra verktøyet 18 registrert i forhold til dybden og/eller posisjonen til verktøyet 18, hvilket refereres til som ’'logging", og en registrering av slike målinger refereres til som en "logg". Eksempler på loggeprosesser som kan gjennomføres av systemet 10 og I forbindelse med de fremgångsmåter som her er beskrevet inkluderer prosesser med måling-Underboring (measurement-while-drilling (MWD)) og logging-under-boring (loggingwhile-drilling (LWD3⁄4, ytterligere eksempler på loggeprosesser inkluderer logging av målinger etter boring, vaierledningslogging, rørtransporterte loggeoperasjoner, drop shot-logging og minnelogging. De data som hentes frem under disse prosesser kan sendes til overflaten, og kan også lagres med nedihuilsverktøyet for senere fremhenting,

[0035] I det annet trinn 42 blirden totale porøsitet i sonen ved hvert datapunkt estimert, Porøsitet kan estimeres ved enhver egnet metode, inkludert metoder som bruker åpenhulls logger og nøytron baserte målinger.

[0036] I det tredje trinn 43 genereres en modell av leirskifer-regionen av sonen ("leirskifer-modell"). I én utførelse genereres leirskifer-modellen ved frembringelse og/eller velging av et antall av hypotetiske leirskifer-modeller. Hver av de hypotetiske leirskifer-modeller inkfuderér forskjellige blandinger av bestanddeler så som sandmineraler, leiremineraler og sporelementer. Måledata blir deretter sammenlignet med hver av de hypotetiske leirskifenmodeller for å bestemme den mest passende eller nærmeste leirskifer-modell. I én utførelse blir konsentrasjonen av sporelementer i modellen estimert basert på sigma-verdier beregnet fra målédataené,

[0037] I det fjerde trinn 44 genereres en modell av sand- eller matriks-regionen i sonen ("matriksmodell"). I én utførelse genereres matriksmodellen ved generering og/eller velging av et antall av hypotetiske matriksmodeller. Matriksmodellen velges basert på sammenligning av et antall av hypotetiske matriksmodeller (inkludert varierende mengder av sand og/ellér andre matriksmaterialer og Sporelementer) med måledata .

[0038] I det femte trinn 45 genereres en modell av sonen ("sone modell"). De valgte matriks- og leirskifer-modeller blandes eller kombineres på annen måte for å gi sonemodellen, i henhold til de relative volumer av matnks og leirskifer. For eksempel blir matriksmodellén og leirskifér-mddellen kombinert i henhold til deres relative volumer for å generere en endelig sonemodell. Matriks-, leirskifer- og/eller sonemodellene blir valgfritt justert basert på kjente og/eller målte størrelser, så som salinitet

[0039] I én utførelse blir matriks-, leirskifer- og sonemodellene generert ved bruk av målinger av total porøsitet for sonen i trinn 42. Modellen bygges basert på for eksempel informasjon som vedrører borehullet og nedihulls verktøykonfigurasjoner, og estimeringer av sonens sammensetning inkludert matriksen og leirskiferen, så vel som sporelementer.

[0040] Beregningene som brukes til å konstruere modellene kan utføres via deterministiske metode (eksempelvis Boltzman's transportligning) eller simuleringer så som Monte Carlo-basert modellering. I én utførelse er modellene Monte Carlo numeriske modeller designet til å predikere forventede måleverdier.

Modellene kan inkludere geometriske beskrivelser av verktøy- og kompletteringsgeometri, borehullsfluider, og sonemineraler og fluider.

[0041] I det sjette trinn 46 blir sonemodellen benyttet til å estimere forskjellige egenskaper ved sonen i forbindelse med de målte data. Ved å sammenligne de målte data med forventede data generert som del av sonemodellen, kan egenskaper véd sonen estimeres. For eksempel, ved å bruke modellen og total porøsitet, så vel som de pulsede nøytrondata, estimeres vann-, olje- og/eller gassmetning.

[0042] Figurene 4 og 5 illustrerer en sammenligning mellom modeller generert ved bruk av teknikker og modeller ifølge kjent teknikk generert ved hjelp av fremgangsmåten 40 som her er beskrevet. Denne sammenligningen demonstrerer fordelen ved sonemodejler basert på total porøsitet, som her beskrevet, i forhold til modeller ifølge kjent teknikk basert på effektiv porøsitet.

[0043] Figurene 4A og 4B illustrerer RIN13 henholdsvis RATO13-plott ί forhold til effektiv porøsitet slik dette praktiseres innen kjent teknikk. I dette eksempel vises en modell av en ren kvarts-sandstein, representert med vannlinje-kurver 50 og gasslinje-kurver 52. Kurvene representerer generelt forventede måleverdier, så som RIN13- og RATO13-verdier, for forskjellige bestanddeler i sonen, i forhold til porøsitet. For eksempel representerer en vannlinje de forventede måleverdier for vann i en sone og et borehull som har spesifikke egenskaper.

[0044] Kurvene for væske og gass for en valgt sandsteinsmodell er vist, som i dette eksempel antas a være en ren kvarts sandsteinsone, Figurene 4A og 4B demonstrerer målte RIN13 og RAT013 data 54 for en sandsteinssone i forhold til effektiv porøsitet. Som vist, de målte data 54 korrelerer ikke godt med modellen 50, 52. For eksempel tenderer de målte data 54 mot null mens vannlinjen 50 tenderer oppover.

[0045] Figurene 5A og 5B viser på den annén side RIN13-plott henholdsvis RATO13-plott i forhold til total porøsitet. En modell for ren kvarts-sandstein er representert med væskelinjer 56 og gasslinjer 58.

[0046] Figurene 6A, SB og 7-11 illustrerer et eksempel på fremgangsmåten 40, ved bruk av RlN13- og RATO13-plott for hypotetiske og valgte modeller, så vel som måledata basert på målinger av et borehull og en omgivende sone tatt med et pulset nøytronverktøy. Figurene 6A, 6B, 7 og 8 illustrérer valget eller géneréringen av en leirskifer-modell for en leirskifer-region av en sone. Figur 9 illustrerer valgét eller genereringen av en matriksmodell for en matriksregjon av sonen. Figur 10 illustrerer justeringen av leirskifer- og matriksmodellene basert på fluidegenskaper. Figur 11 illustrerer den fullførte sonemodell.

[0047] Eksempelet vist på fig. 6A, 6B og 7-11 representerer genereringen av en sonemodell for nøyaktig å beskrive en eksemplifiserende sone som inkluderer 50% kvarts og 50% leire. De modeller som her beskrives er illustrative for det eksemplifiserende borehull og målinger, og er således ikke begrenset til de typer av soner eller soneegénskaper som her er beskrevet. Modellene er beskrevet basert på valgte parametere, så som konsentrasjoner av matriks- og leirskiferbestanddeler. Modellene kan også genereres eller vélgés véd bruk av ytterligere kjent og/eller målt informasjon, så som kjente sonebestanddeler, størrelser og konfigurasjoner av borehullet og nedlhullsverktøy, så vel som borehullsfluider, foringsrørmaterialer og materialer i nedihullsverktøy.

[0048] I én utførelse er hver modell som her er beskrevet representert med et antall datapunktér, som hvert representerer eh pulset nøytronmåling ved en valgt borehullsdybde plottet mot den totale porøsitet av den omgivende sone ved denne dybde. Målingene i dette eksempel representeres av målte datapunkter 60.

Modelldatapunktene og de målte datapunkter representerer enten et RIN13- eller et RAT013-forhold for data fra SS- og XLS-sensorene. De målte datapunkter 60 er ikke begrenset til RIN13- eller RAT013-verdier, og kan representere hvilke som helst égnede verdier basert på gammastrålefotoner detektert i løpet av pulsede nøytronmålinger.

[0049] Med henvisning til fig. 6A og 6B vises et antall eksempler på hypotetiske leirskifer-modeller. I dette eksempel blir flere hypotetiske leirskifer-modeller generert eller valgt. Disse modeller inkluderer en vannlinje 62 og en gasslinje 64 for ren dolomitt, en vannlinje 66 og gasslinje 68 for ren kalkstein, en vannlinje 70 og gasslinje 72 for ren sandstein, en vannlinje 74 og en gasslinje 76 for en blanding av 50% sandstein og 50% illitt (sandstein-illitt-blanding), en vannlinje 78 og en gasslinje 80 for en blanding av 50% sandstein og 50% kaolinitt (sandsteinkaolinitt-blanding), og en vannlinje 82 og en gasslinje 84 for en blanding av 50% sandstein og 50% bentonitt (sandstein-bentonitt-blanding).

[0050] De målte datapunkter 60 plottes med teoretiske modeller for å bestemme den nærmeste hypotetiske leirskifer- modell. I dette eksempel er sandstein-illittmodellen 74, 76 valgt som å ha den nærmeste korrelasjon med dataene 60. Ved velging av den hypotetiske leirskifer-modell kan ytterligere informasjon betraktes, sa som kjent informasjon vedrørende sonens sammensetning.

[0051] Med henvisning til fig. 7 illustreres ytterligere leirskifer-modeller (vist ved bruk av RAT013-verdier) som representerersandstein-illitt-modellen 74, 76, så vel som ytterligere leirskifer-modeller som representerer sandstein-illitt-modellen inkludert forskjellige konsentrasjoner av sporelementer. I dette eksempel er bor valgt som det sporelement som er inkludert i sandstein-illitt-blandingen. De ytterligere leirskifer-modeller inkluderer en vannlinje 86 og en gasslinje 88 for sandstein-illitt-blandingen som inkluderer 100 ppm bor, en vannlinje 90 og en gasslinje 92 for sandstein-illitt-blandingen som inkluderer 200 ppm bor, og en vannlinje 94 og en gasslinje 96 for sandstein-illitt-blandingen som inkluderer 300 ppm bor. De målte datapunktér 60 sammenlignes med disse modeller for å bestemme den nærmeste hypotetiske modell. Koherensen mellom målte data og teoretiske modéllénngsrésultatér blir signifikant forbedret ved innføring av sporabsorber elementer i sonéblandingen, som er tydelig på disse figurer,

[0052] I én utførelse blir sigma-verdier 98 for hver av de pulsede nøytronmålinger beregnet og brukt til å bestemme den passende sporelement-konsentrasjon til bruk i leirskifer-modellen. Sigma-verdiene 98 analyseres for eksempel basert på kjente sigma-verdier for valgte elementer. I dette eksempel, som vist på fig. 8, blir sigma-verdiene 98 analysert og sohens sigma estimert ved cirka 40 innfangingsenheter (capture units (cu)). I dette tilfellet er det kjent at sonens sigma for en 50% ren-kvarts sandstein, 50% leireblanding er 11-12 cu, og at sonens sigma øker gradvis ettersom borkonsentrasjonen øker. Basert på denne kunnskap, og kunnskap om sonen (basert på tidligere léirskiftér-modeller og/eller andre målinger), bestemmes konsentrasjonen av bor i détté eksempel til å være cirka 300 ppm. Modellen 94, 98 velges således som leirskifer-modellen.

[0053] Med henvisning til fig. 9, vises et antall av hypotetiske matriksmodeller. I dette eksempel inkluderer de hypotetiske matriksmodeller en vannlinje 100 og en gasslinje 102 for ren sandstein, en vannlinje 104 og en gasslinje 106 før sandstein som inkluderer 100 ppm bor, og en vannlinje 108 og en gasslinje 110 for sandstein som inkluderer 200 ppm bor. På lignende vis som ovenfor, dataene 60 behandles for å bestemme den nærmeste hypotetiske modell.

[0054] Det kan for eksempel ses at den rene sandstein-modell 100, 102 ikke faller sammen med malte datapunkter 60, og sonen bør derfor estimeres til å ha et hevet matriks-innfangingstverrsnitt. Modeller av matriks og/eller sand som inneholder bor kan brukes, for eksempel tif å illustrere soner med høyere innfangingstverrsnitt. 100 ppm bor sandstein-modellen 104, 106 faller sammen med noen datapunkter 60 og omfatter det største antall av datapunkter i kombinasjon med leirskifer-modellen 94, 96. I dette eksempel velges således modellen 104, 106 som matriksmodellen.

[0055] Som vist på fig. 10, i én utførelse, inkorporeres ytterligere egenskaper ved sonen i de valgte matriks- og leirskifer-modeller. De ytterligere egenskaper kan bestemmes basert på kjent informasjon, pulsede nøytronmålinger og/eller andre borehullsmålinger. I dette eksempel er saliniteten til vann og olje- og gasstetthet i matriksen og leirskiferen inkorporert i hver modell. For eksempel blir matriksmodellens vannlinje 104 justert basert på en 100 kilo deler-per-million (kilo parts-per-million (kppm)) salinitet for å frembringe en justert vannlinje 112. I tillegg justeres leirskifer-modellens vannlinje 94 basert på en 54 kppm salinitet for å frembringe en justert vannlinje 114.

[0056] Ytterligere egenskaper inkluderer også oljetetthet, som kan være kjent basert på allerede eksisterende data . For eksempel vises en oljelinje 116 for matriksmodellen, og en oljelinje 118 for leirskifer-modellen,

[0057] Figur 11 er en annen illustrasjon av de valgte matriks- og leirskifermodeller, som danner de endelige sonemodeller. Sonemodellen kan brukes til å estimere egenskaper så som metning og bulkvolum. For eksempel brukes sonemodellen til å skifte eller på annen måte modifisere de pulsede nøytrondata (eksempelvis RIN13- og RAT013-data) for å produsere innfangingsanalysédata som reflekterer omfanget av gass-, olje-, vann- eller andre bestanddeler. Et eksempel på innfangingsanalysedataene som bruker sonemodellen på fig. 11 er vist på fig. 13, som inkluderer vann-, olje- og gasslinjer, og som er omtalt i nærmere detalj nedenfor.

[0058] I én utførelse bestemmes metningen, så som olje- eller gass-metning, ved produsering av tolkningsplott basert på innfangingsanalysedataene. Et eksemplifiserende tolkningsplott som viser estimert oljemetning er vist på fig. 13, som er omtalt i nærmere detalj nedenfor.

[0059] Apparatene og fremgangsmåtene som her beskrives har forskjellige fordeler i forhold til apparater og teknikker ifølge kjent teknikk. Apparatene og fremgangsmåtene gir adgang til frembringelsen av forbedrede modeller, hvilket resulterer i mer nøyaktige estimeringer av soneegenskaper og reduserer kompleksiteten ved soneegenskapsberegninger. For eksempel representerer de modeller som her er beskrevet total porøsitet og en mer detalj karakterisering av leirskifer, hvilket gir adgang til mer nøyaktige estimater av tørre og vate verdier. Modellene ér fordelaktige sammenlignet med modeller ifølge kjent teknikk ved at den totale porøsitet inkluderer porøsitetséffektér fra léirskifér-holdige regioner, så som effekten av leirebundet vann,

[0060] Videre, de apparater og fremgangsmåter som her er beskrevet forenkler analyse ved eliminering av behovet for et tørr leirskifer-kalibreringspunkt eller detaljert mineralogi og leiresammensetning som ikke lett er tilgjengelig fra loggdata. I tillegg forenkler apparatene og frémgangsmåténe analysen ved at de kuri krever et lineær skift for å forene de målte og modellerte data, i kontrast til analyser ifølge kjent teknikk som krever lineære og ikke-lineære uttrykk.

[0061] Noen fordeler ved de apparater og fremgangsmåter som her er beskrevet er illustrert ved sammenligningen av brønnlogg-analysedata i henhold til de metoder som her er beskrevet med brønnlogg-analysedata ifølge kjent teknikk. Figurene 12 og 13 illustrerer en sammenligning mellom brønnlogg-analysedata frembrakt ved bruk av de modeller som her er beskrevet og analysedata frembrakt ved bruk av modeller ifølge kjent teknikk.

[0062] Figur i 2 viser en brønnlogg 120 ifølge kjent teknikk som inkluderer gammastråledata 122 for en foret brønnboring. Brønnloggén 120 ifølge kjent teknikk inkluderer oljemetningsdata 124, og innfangingsanalysedata 134 som inkluderer relative konsentrasjoner av gass, vann og olje vist med gasslinje 126, våt linje 128 og oljelinje 130. Brønnioggén 120 ifølge kjent teknikk viser en forholdsvis svak korrelasjon mellom oljemetningsdataene 124 og åpenhullsdataene 132 for referanse, som er basert på åpenhullsmålinger av den samme brønnboring, I tillegg viser innfangingsanalysedataene 134 liten differensiering mellom relative konsentrasjoner av vann, gass og olje, som vist med vannlinjen 128, gasslinjen 126 og oljelinjen 130.

[0063] Figur 13 viser en eksemplifiserende brønn logg 140 som inkluderer analysedata generert i henhold til de apparater og fremgangsmåter som her er beskrevet. Brønnloggen innbefatter gammastråledata 122, som er de samme som de som brukes for brønnioggen 120 ifølge kjent teknikk. Oljemetningsdata 142 er klart nærmere korrelert til åpenhullsdataene 132 for referanse enn oljemetningsdataene 124 ifølge kjent teknikk. I tillegg viser innfangingsanalysedata for brønnloggen 140 en mye klarere differensiering mellom vannlinjen 144, gasslinjen 146 og oljelinjen 148, og tilveiebringer følgelig et mye mer nøyaktig bilde enn modellene ifølge kjent teknikk.

[0064] I forbindelse med den låere som her fremsettes kan det brukes forskjellige analyser og/eller analytiske komponenter, inkludert digitale og/eller analoge systemer. Systemet kan ha komponenter så som en prosessor, lagringsmedia, minne, inngang, utgang, kommunikasjonslink (ledningsført, trådløs, pulset slam, optisk eller annen), brukergrensesnitt, dataprogramvare, signalprosessorer (digitale eller anålogé) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og andre) for å sørge for operasjon og analyse av de apparater og fremgangsmåter som her er beskrevet på en hvilken som helst av flere måter som er velkjente innen teknikken. Det anses at denne lære kan, men ikke trenger å, implementeres i forbindelse med et sett av datamaskin-utførbare instruksjoner lagret på ét datamaskin-lesbart medium, inkludert minne (ROM-er, RAM-er), optisk (GD-ROM-ér), eller magnetiske (disker, harddisk-stasjonér), eller enhver annen type som når den utføres forårsaker at en datamaskin implementerer fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjoner kan sørge for utstyrets drift, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som anses relevante av en systemdesigner, eier, bruker eller annet slikt personell, i tillegg til de funksjoner som ér beskrevet i denne offentliggjøring.

[0065] Én med fagkunnskap innen teknikken vil erkjenne at de forskjellige komponenter eller teknologier kan tilveiebringe en viss nødvendig eller fordelaktig funksjonalitet eller trekk. Disse funksjoner og trekk slik de kan være nødvendige for å støtte de vedføyde krav og variasjoner av disse, erkjennes følgelig som å være iboende inkludert som en del av den lære som ber fremsettes og en del av den offentliggjorte oppfinnelse.

[0066] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med henvisning til eksemplifiserende utførelser, vil det av de som har fagkunnskap innen teknikken forstås at forskjellige forandringer kan gjøres og at ekvivalenter kan brukes isteden for elementer i denne uten å avvike fra oppfinnelsens omgang, I tillegg vil de som har fagkunnskap innen teknikken forstå at mange modifikasjoner kan foretas for å tilpasse et bestemt instrument, situasjon efler materiale til oppfinnelsens lære uten å avvike fra dens essensielle omgang. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til den bestemte utførelse som er offentliggjort som den best tenkelig modus for utførelse av denne oppfinnelse.

Claims (1)

1. PATENTKRAV

   1. Fremgangsmåte for estimering av en egenskap for en undergrunnssone (16).

   k a r a kt e r is e r t v e d a t den omfatter:

   å motta målt pulserende nøytrondata generert av en bærer anbrakt i sonen hvon en høytronkilde (20) anbrakt ved bæreren er konfigurert for å bestråle sonen (16) med nøytroner, hvori måling av stråling emittert fra sonen (16) i samsvar med bestråling av sonen (16) med nøytroner, måles av i det minste en gammastråledetektor (22);

   å konstruere ved hjelp av en prosessor i kommunikasjon med den i det minste ene gammastråledetektor (22) , en prediktiv rnatriksmodell av en sone, den prediktive matriksmodell innbefatter en antatt målerespons til en valgt mengde av et matriksmateriale, hvori konstruering innbefatter generering av flertall av hypotetiske matriksmodeller, hver hypotetiske matriksmodell har en forskjellig mengde av et matriksmateriale, sammenlikning av flertallet av hypotetiske matriksmodeller til de målte pulsede nøytrondata, og å velge en hypotetiske matriksmodell som nøyaktig korrelerer med de målte pulsede nøytrondata;

   å konstruere ved hjelp av prosessoren en separat prediktiv leirskifermodell av sonen, den prediktive leirskifermodell innbefatter en antatt målerespons for en valgt mengde av et leirskifermateriale og en estimering av en konsentrasjon av i det minste ett sporelement, hvori konstruering av den prediktive leirskifermodell innbefatter generering av flertall av hypotetiske leirskifermodéller, hver hypotetisk leirskifermodell har en forskjellig blanding av i det minste ett leirskifermateriale, deretter sammenlikning av flertallet av hypotetiske leirskifermodeller til de målte pulsede nøytrondata, og å velge en hypotetisk leirskifermodell som mest nøyaktig korrelerer med de målte pulsede nøytrondata;

   å kombinere, ved hjelp av prosessoren, den første modell og den andre modell for å generere en sonemodell; og

   å sammenligne målte pulsede nøytrondata med den blandende modell for å estimere den i det minste ene egenskap,

   2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a r a kt e r i s e r t v e d a t den prediktive matriksmodell og den prediktive leirskifermodell innbefatter forventede pulsede nøytron må ledet a og en total porøsitet for sonen.

   3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a r a kt e r i s e r t v e d a t den videre omfatter estimering av konsentrasjonen av det i det minste ene sporelement basert på sigma-verdier avledet fra de målte pulsede nøytrondata,

   4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   ka r a kte r i s e rt v e d a t det i det minste ene sporelement velges fra i det minste en av bor, gadolinium og samarium.

   5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a r a k t e r i s e r t v e d a t den i det minste ene egenskap er i det minste en av en hydrokarbonmetning og en vannmetning.

   6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a ra kt e r is e r t v e d a t den videre omfatter generering av de pulsede nøytrondata med et pulset nøytronverktøy anordnet i en borehull (16) i undergrunnssonen.

   7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a r a kt e r i s e r t v e d a t matriksmodellen innbefatter en valgt mengde av et sandmateriale, og leirskifermodellen innbefatter en valgt blanding av et sandmateriale og leirskifermateriale.

   8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   k a r a kt e r i s e r t v e d a t hver hypotetiske matriksmodell har en forskjellig konsentrasjon av i det minste ett sporelement.

   9. Fremgangsmåte sern angitt i krav 8,

   k a r a kt e r is e r t v e d a t hver av flertallet av hypotetiske matriksmodeller innbefatter valgte konsentrasjoner av sandmaterialet, leiremateriale og i det minste et spormineral.

   10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9,

   k a r a k t e r is e rt v e d a t sandmaterialet innbefatter i det minste en av sandstein, kalkstein og dolomitt.

   11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,

   ka r a kte r i s e rt v e d a t flertallet av hypotetiske matriksmodeller og flertallet av hypotetiske leirskifermodeller hver innbefatter antatte pulsede nøytronmåledata ved en valgt dybde, plottet mot totale porøsitetsverdter.

   12. Fremgangsmåte som avgitt i krav 11 ,

   ka r a kte r i s e rt v e d a t den videre omfatter justering av den valgte hypotetiske leirskiférmodell basert på en konsentrasjon av det i det minste ene sporelement, konsentrasjonen av det i det minste ene sporelement basert på sigma-verdier avledet fra de målte pulsede nøytrondata.

   13. Apparat for estimering av minst en egenskap for en undergrunnssone (16), k a r a k te r i s e rt v é d a t det omfatter:

   en bærer konfigurert for å bli anordnet i sonen (16);

   en nøytronkilde (20) anordnet på bæreren og konfigurert til å bestråle sonen (16) med nøytroner;

   minst en detektor (28, 30) anordnet véd bæreren og konfigurert til å måle gammastrålér emittert av sonen og generere gammastråle-målédata; og en prosessor i kommunikasjon med den minst ene detektor (28, 30) for å motta gammastråle- måledataene , idet prosessoren er konfigurert til å: konstruere en prediktiv matriksmodell av en sone, den prediktive matriksmodellen innbefatter en antatt målerespons til en valgt mengde av et matriksmateriale, den prediktive matriksmodell er konstruert ved generering av ét flertall av hypotetiske matriksmodeller, hver hypotetisk matriksmodell har en forskjellig mengde av en matriksmateriale, sammenlikning av flertallet av hypotetiske matriksmodeller til de målte pulsede nøytrondata, og utvelgelse av en hypotetisk matriksmodell som mest nøyaktig korrelerer med de målte pulsede nøytrondata;

   konstruere en separat prediktiv leirskifermodell av sonen (16), den prediktive leirskifermodell innbefatter en antatt målerespons til en målt mengde av ett leirskifermateriaie og en estimering av en konsentrasjon av i det minste ett sporelement, den prediktive leirskifermodell er konstruert ved å generere et flertall av hypotetisk leirskifermodeller, hver hypotetisk leirskifermodell har en forskjellig blanding av i det minste ett leirskifermateriale, deretter sammenlikne flertallet av hypotetiske leirskifermodeller til de målte pulsede nøytrondata, og velge en hypotetisk leirskifermodell som mest nøyaktig korrelerer med de målte pulserende nøytrondata;

   kombinere matriksmodellen og leirskifermodellen for å generere en sonemodell; og

   sammenlikne gammastråle-målédata med sonemodéllen for å estimere den i det minste ene egenskap.

   14. Apparat som angitt i krav 13,

   k a r a k t e r i s e r t v e d a t den prediktive matriksmodell og den prediktive leirskifermodell innbefatter forventede gammastråle-målingsdata og en total porøsitet av sonen.

   15. Apparat som angitt i krav 13,

   k a r a k t e r i s e r t v e d a t prosessoren er konfigurert til å estimere konsentrasjonen av det i det minste ene sporelémént basert på sigma-vérdier avledet fra gammastråle-måledataene.

   16. Apparat som angitt i krav 13,

   k a r a k t e r i s e r t v a d a t dan minst ane detektor (28, 30) innbefatter en første detektor (28) lokalisert ved en første avstand D1 fra nøytronkilden (20) og en andre detektor (30) lokalisert ved en andre distanse D2 fra nøytronkilden (20), den andre distanse D2 er større enn den første distanse D1,

   17. Apparat som angitt i krav 13,

   ka ra kt e f i s e rt v e d a t bæreren er konfigurert for å være anbrakt i et borehull (16) i undergrunnssonen,

   18. Apparat som angitt i krav 17,

   k a r a k t e r i s e r t v e d a t matriksmodellen innbefatter en valgt mengde av et sandmateriale, og leirskifermodellen innbefatter en valgt blanding av et sandmateriale og leirskifermatériale,

   10. Apparat som angitt i krav 13,

   k a r a k t e r i s e r f v e d a t hver hypotetiske matriksmodell har en forskjellig konsentrasjon av i det minste ett sporelement

   20. Apparat som angitt i krav 13,

   k a r a kt e r i s e r t v e d a t flertallet av hypotetiske matriksmodellér og flertallet av hypotetiske leirskifermodeller hver innbefatter antatte pulsede nøytronmåledata ved en valgt dybde, plottet mot totale porøsitetsverdier.