NO812051L - Fremgangsmaate og apparat for undersoekelse av permeabiliteten av grunnformasjoner - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og et apparat for undersøkelse av grunnformasjoner omfatter anbringelse av en åpning i et fluidumreservoar i kontakt med overflaten til en grunnformasjon som skal underskes, og injisering av fluidumet ved høyt trykk gjennom åpningen inn i formasjonen ved frekvenser innenfor et område opp til 1 kHz for å frembringe kvasi-statisk strømning i formasjonen. Strmningspotensialene som genereres i formasjonen av denne strømningen, blir detektert ved hjelp av passende elektroder og utgangen fra elektrodene som er representativ for de genererte potensialer, blir så bearbeidet for å bestemme en karakteristisk responstid for disse strømningspotensialene. Ut fra et kjennskap til den karakteristiske responstiden til de detekterte strømningspotensialer, blir det deretter utledet en måling av permeabiliteten i formasjonen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for undersøkelse av permeabiliteten av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, og mer spesielt en ny og forbedret fremgangsmåte og et apparat for å bestemme de relative eller virkelige permeabiliteter av formasjonene ved å tilveiebringe indikasjoner på en karakteristisk responstid for strøm-ningspotensialer som frembringes av trykkpulser i formasjonen. . I henhold til teknikkens stand har informasjonen vedrørende plasseringen og permeabiliteten av undergrunnsformasjoner noen ganger blitt tilveiebragt ved hjelp av elektriske loggemetoder som i det minste delvis er basert på det elektrokinetiske potensialfenomenet som opptrer hår relativ bevegelse blir frembragt mellom en formasjon og fluidet i formasjonsmaterialets grunnmasse (matriks) . I f.eks. US-patent nr. 2.8l'4.017 er det beskrevet en fremgangsmåte for undersøkelse av permeabilitetene av grunnformasjoner ved å måle faseforskjellen mellom periodiske trykkbølger som passerer gjennom formasjonene, og potensialer som genereres av den oscillerende bevegelse av formasjonsfluidet som frembringes av disse trykkbølgene. Omvendt er det blitt foreslått å bruke en periodisk varierende elektrisk strøm til å generere oscillerende bevegelse av formasjonsfluidet, som igjen genererer periodiske trykkbølger i formasjonen. Det foretas målinger av faseforskyvningen mellom de genererende og genererte .størrelser og det oppnås dermed en direkte indikasjon på den relative permeabiliteten av formasjonen.

I US-patent nr. 3.599.085 blir det foreslått å påføre en formasjon lavfrekvent sonisk energi for å skape store elektrokinetiske pulser, eller strømningspulser, i området i nærheten av den soniske generatoren. I henhold til dette patent genererer strømningspotensialpulsene periodiske bevegelser av formasgonsfluidet som frembringer detekterbare transiente elektrokinetiske potensialer av samme frekvens som den tilførte soniske energi og som ved enhver gitt posisjon har størrelser som er direkte proporsjonale med hastigheten til fluidbevegelsen ved vedkommende posisjon og omvendt proporsjonale med kvadratet på avstanden fra det geometriske stedet til strømningspotensial-pulsene. Siden fluidhastigheten ble funnet å avta fra sin opp-rinnelige verdi medøkende forplantningslengde gjennom formasjonene med en hastighet som delvis var avhengig av permeabili teten til formasjonsbergarten, ble det foreslått at størrelsen av det elektrokinetiske potensialet ved enhver gitt avstand fra strømningspulsen tilveiebragte en-indikasjon på formasjonspermeabiliteten.

Selv om de ovennevnte fremgangsmåter gir nyttige data vedrørende borehullslogging av undergrunnsformasjoner, er det ønskelig å tilveiebringe informasjon om permeabiliteten ved hjelp av andre fremgangsmåter som antas å gi mer nyttige resultater. I henhold til foreliggende oppfinnelse blir kvasi-statisk strømning frembragt i formasjonen ved hjelp av passende trykkpulseksitasjon og en måling av den karakteristiske responstiden av strømningspotensialer som blir generert i formasjonen av slik strømning, blir benyttet til å utlede mer nøyaktig informasjon vedrørende f ormas jonspermeabiliteten.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og et apparat til a bestemme den virkelige eller relative permeabiliteten av undergrunnsformasjoner.

Det foregående og andre formål blir i henhold til et aspekt av foreliggende oppfinnelse oppnådd ved hjelp av en fremgangsmåte som omfatter følgende trinn: anbringelse^av en kilde for periodisk mekanisk eksitasjon i kontakt med overflaten av borehullet i en formasjon som skal undersøkes, aktivering av kilden til periodisk å eksitere formasjonen ved kontaktområdet mellom formasjonen og eksiteringskilden slik at det frembringes en kvasi-statisk fluidstrømningstilstand og tilhørende, periodiske elektrokinetiske potensialer blir frembragt i formasjonene, og samtidig med eksiteringen av formasjonen måles størrelsen av de elektrokinetiske potensialene som er eksitert i formasjonen, og det bestemmes en karakteristisk responstid for de elektrokinetiske potensialene som er eksitert i formasjonen, hvilken responstid avhenger av formasjonens permeabilitet.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen vedrører et apparat for undersøkelse av permeabiliteten av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, omfattende en kilde for periodisk mekanisk eksitasjon, en anordning for å anbringe eksiteringskilden i kontakt med borehullsveggen ved en formasjon som skal under-søkes når apparatet er i borehullet, en anordning for å aktivere kilden slik at når kilden er ved en formasjon, kan den periodisk eksiterte formasjonen slik at det tilveiebringes en kvasi-statisk strømningstilstand og tilhørende periodiske elektrokinetiske potensialer blir frembragt i formasjonen, og anordninger i anbringelsesanordningen for å måle elektrokinetiske potensialer.

På de vedføyde tegninger viser:

Figur 1 et skjema over. et passende apparat for måling av permeabiliteten av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 2 et skjema av visse detaljer av sidevegg-putedelen av apparatet på fig. 1, og illustrerer de relative posisjoner, i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, mellom fluidreservoarer og elektroder; Figur 3 et skjema av visse detaljer ved putedelen av apparatet på fig. 1 i henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen; Figurene 4(a) til 4(c) er henholdsvis grafiske representa-sjoner av typiske strømningspotensialpulser sonr'detekteres av de respektive utførelsesformer av apparatet på figur 2 og 3; og

figur 4(d) fremstiller en idealisert fluidtrykkpuls

generert av apparatet på fig. 1. v

Det henvises nå til fig. 1 som viser et representativt apparat for undersøkelse av permeabiliteten av undergrunnsformasjoner i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor apparatet er vist anbragt i et utforet borehull 10 som gjennomtrenger en undergrunnsformasjon 11 og inneholder'en borehullsvæske 12. Mekanisk og elektrisk styring av borehullsverktøyet 13 kan utføres ved hjelp av en flerlederkabel 14 som strekker seg fra borehullsverktøyet 13 gjennom borehullet til et skivehjul 15 ved overflaten og derfra til en passende trommel- og vinsje-mekanisme 16. Elektriske forbindelser mellom forskjellige ledere i flerlederkabelen og forskjellige elektriske kretser på jordoverflaten blir istandbragt av en passende flerelement slepering- og børste-kontaktanordning 17. På denne måte blir signalene som stammer fra undersøkelsesverktøyet nede i borehullet levert til et kontrollpanel 18 som så leverer signaler til en prosessor 19 og en registreringsanordning 21. En passende signalgenerator (ikke vist) leverer strøm til borehullsverktøyet og til signalbehandlingskretsene som er en del av prosessoren 19 på overflaten.

Signaler fra innretningen nede i borehullet kan registreres grafisk av en plotter 22 pg anvises på et katodestrålerør 23.

I tillegg kan signalene behandles for å oppnå diskrete punkt-prøver som så kan registreres på digitalt bånd. En passende digital båndskriver er beskrevet i US-patent nr. 3.648.278. Signalene kan punktprøves (samples) ved hjelp av samplings-innretninger, slik som beskrevet i ovennevnte patent, drevet av kabelbevegelsen som målt på overflaten. For eksempel kan et målehjul som måler kabellengden, brukes til å styre signal-behandlings- samplings- og registreringsfunksjonene som indikert ved signallinjen 25. Derfor kan hver sampling av et målt signal svare til et dybdeinkrement og forskyvninger som bestemmes mellom slike samplingssignaler, ville indikere dybdeforskyvninger.

Målesignalene eller -samplingene kan derfor også overføres direkte til en datamaskin som er plassert ved borehullet. Alternativt kan signalene overføres via et overføringssystem til en datamaskin på et fjerntliggende sted. Et overførings-system som kan brukes, er beskrevet i US-patent -nr. 3 .-599. 156.

De registrerte eller overførte signalene kan behandles som digitale målinger av en universaldatamaskin som er programmert for å utføre de her beskrevne prosesser eller ved hjelp av en spesialdatamaskin sammensatt av moduler anordnet for å utføre de beskrevne trinn for å utføre, den samme prosessen. Signalene kan også behandles direkte på borestedet ved å bruke en konven-sjonell digital regneanordning som utgjør en del av prosessoren 19 når den er passende programmert og tilpasset ved hjelp av signalomformingsanordninger (ikke vist). En slik beregnings-anordning er Model PDP-11/4 5 fra Digital Equipment Corporation. Leverandører av slikt utstyr kan også levere signaltilpasnings-kretser og signalomformingsanordninger for tilpassing og om-forming av analoge signaler til digitale samplinger for etter-følgende digital lagring og behandling. Slike beregnings-anordninger omfatter videre vanligvis et lager for lagring av data og informasjon slik som' parametre, koeffisienter og styre-signaler som brukes og genereres av behandlingstrinnene.

Borehullsverktøyet 13 omfatter et langstrakt hus 26 med

en puteanordning 27 for anlegg mot overflaten av formasjonen 11, og anorninger, f.eks. den diametralt anordnede buefjæren 28 som er i kontakt med borehullsveggen, for fjærende å presse

huset 22 og puteanordningen 27 mot den motstående borehullsveggen for å holde puteanordningen 27 i fast kontakt med overflaten av formasjonen.

Puteanordningen 27 har fortrinnsvis en form som hovedsake-lig passer til konturen av borehullsveggen og er opplagret på huset 22 ved hjelp av utstrekkbare organer slik at den kan beveges mellom en ytre stilling i kontakt med veggen og en indre tilbaketrukket stilling. I den illustrerende utførelses-formen som er vist blir loggeanordningen holdt i den inntrukne stilling under bevegelse av verktøyet 13 i borehullet og blir bragt til å bevege seg ut fra huset i kontakt med en formasjon som skal testes, f.eks. ved aktivering av et hydraulisk system fra jordoverflaten.

Det vises nå til figurene 2 og 3 hvor puteanordningen 27 omfatter en trykkfrembringende anordning 29 som omfatter fluidreservoarer med begrensede åpninger. Når puteanordningen 27 som bare delvis er vist, er i kontakt med veggeh, blir åpningene bragt i kontakt med de tilstøtende overflater av formasjonen. Anordningen 29 kan energiseres ved hjelp av en passende kilde for elektrisk energi (ikke vist) som kan styres fra overflaten. Elektrokinetiske potensialer som resulterer fra fl.uidstrømningen som skapes i formasjonen av de påtrykte trykkpulsene,■blir.detektert av et system av elektroder som er montert på puteanordningen 27 og er koblet gjennom passende ledere i kabelen 14 til over-flateapparatet.

Under bruk blir borehullsverktøyet 13 anbragt overfor en formasjon som skal undersøkes, puteanordningen 27 blir strukket ut til kontakt' med formasjonsoverflaten og den trykkfrembringende anordningen 29 blir aktivert for å eksitere formasjonen med trykkpulser hvis frekvens er lav og typisk innenfor et område på opp til 1 kl-Iz. Deretter, og mens formasjonen blir eksitert, blir størrelsene av de resulterende elektrokinetiske potensialer detektert av elektrodene slik at pålitelige indikasjoner på de mange potensialene blir frembragt. Målingene kan foretas konti-nuerlig over en 4 til 5 perioders eksitasjonssyklus og så kan gjennomsnittet beregnes om ønskelig.

Det vises spesielt til fig. 2 hvor den trykkpulsfrem-bringende anordning 29 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen omfatter to fluidreservoarer 30 og 32 med respektive adskilte åpninger 34, 36 som kommuniserer med omgivelsene utenfor puteanordningen 27. Åpningene er anordnet i flukt med borehullsveggen, d.v.s. formasjonen, når loggeanordningen er i vegg-kontaktstillingen som beskrevet ovenfor. Reservoarene 30 og 32 omfatter belganordninger, henholdsvis 38 og 40 for å bevirke

utsprøytning av et fluidum som befinner seg i reservoarene, gjennom de respektive åpninger 34 og 36. I denne utførelses-form er belgene vist. drevet av en enkel felles motor 42 som ved tilførsel av passende drivstrøm til motoren,'driver belgene 38 og 40 motsatt hverandre og frembringer et differensial-

trykk med alternerende polaritet i den tilstøtende formasjonen. Ringelektroder 44 og 46 er anordnet omkring de respektive åpninger 34 og 36. Disse elektroder er isolert fra.hverandre og er hver koblet til en operasjonsforsterker 48 Kvis utgang Es er størrelsen av strømningspotensialforskjellen mellom elektrodene.

Selv om vann er et utmerket eksempel på et fluidum som kan benyttes i reservoarene, kan andre fluider, sli-k som vannholdige borehullsfluider, også benyttes. Volumet av reservoarene i

forhold til den mengde av fluidum som er nødvendig for å bevirke frembringelse av trykkpulsene, er stort nok til at sys-temet kan drives en betydelig tid før fluidene er uttømt eller forurenset i en grad som nødvendiggjør fornyelse av reservoarene. Hvis borehullsfluidene ikke egner seg, kan i alle fall ytterligere forsyninger av fluidum lagres i verktøyet for å bevirke automatisk etterfylling av de respektive reservoarer.

For bedre å forstå virkemåten av apparatet på fig. 2, blir noen av .de teoretiske betraktninger som ligger til grunn, diskutert nedenfor.

De elektrokinetisk variable, strømningspotensial (Es) og differensialtrykk (AP), er enkelt forbundet ved

forutsatt at: (a) strømningen er laminær, (b) alle poreradiene (de kapillære) er meget mindre enn den elektro-kjemiske doble lagtykkelsen, og (c) overflatekonduktansen ikke dominerer over konduktansen til det samlede fluidum. Her er c dielektrisi-tetskonstanten, a er konduktiviteten, y er viskositeten til

fluidumet, og £ er det zeta-potensial som karakteriserer faststoff/væske-overflaten. Ligning (1) er blitt utledet i litteraturen for porøse plugger og har vært vist å være en direkte konsekvens av Onsagers prinsipp for irreverserbare fenomener. For bakgrunnsinformasjon kan vises til følgende referanser: H.R. Kruyt, Colloid Science I, Elsevier Publishing, 1952; P. Sennett, J.P. Olivier, Colloidal Dispensions, Electrokinetic Effeets, and the Concept of the Zeta Potential, Chemistry and Physics of Interfaces (D.E. Gushee-, Editor),. American.Chemical Society Publications, 1965; og P. Mazur, J.Th.G. Overbeck, Ree.trav.chim. 70, 1951. Således kan det fastslås at den midlertidige oppførsel til strømningspotensi-alet følger dif f ere.nsialtrykket.

Betrakt en sfærisk fluidinnsprøytningskilde med radius "a" innbakt i et uendelig homogent porøst medium. Hvis fluidum blir injisert i mediet fra et fleksibelt reservoar med tverr-snitt A, lengde l og med elastisitetsmodul Y,'så er volum-•strømningshastigheten overalt: hastigheten er

Darcy's lov krever:

hvor k er mediets permeabilitet, og grense-betingelsen på trykket p er når PQ(t) er en påtrykket kraft på reservoaret. Løsningen på dette ligningssettet er, i en avstand R fra injeksjonsåpningen, hvor den karakteristiske responstiden avhenger enkelt av strømningspermeabiliteten:

Fordi A, l, a og y er kjente konstanter for reservoaret og viskositeten til vann er kjent, kan permeabiliteten beregnes direkte fra T, , som forklart nedenfor,

belger

Avvik fra sfærisk geometri påvirker dette resultatet bare gjennom en geometrisk faktor. Det enkle forhold mellom responstid og permeabilitet er uendret.

Det vises igjen til fig. 2 hvor målingene ved en bore-hullsdybde betraktes, da utgangspotensialet Es er differansen i størrelse mellom strømningspotensialene som er målt ved ring- • elektroden 46 og størrelsen av strømningspotensialene målt ved ringelektroden 44. Es'blir så bestemt for å oppnå indikasjoner på hastigheten av fallet i fluidumtrykk i formasjonen.<T>belger kan utledes fra helningen av den bakre flanken av denne hastigheten ved lineær regresjon. Når Tj-)elgerer utledet 'kan ligning (8) anvendes for å tilveiebringe en måling av formasjonspermeabiliteten.

Det vises nå til fig. 3 hvor en annen utførelsesform av puteanordningen 27 i apparatet i henhold til oppfinnelsen er vist. Denne utførelse omfatter et enkelt fluidumreservoar 48 og belganordninger for utsendelse av det fluidum som er i reservoaret på en måte som påvirker frembringelsen,, av kvasi-statisk strømning i formasjonene ved åpningen 52 når puten-er i en stilling, i kontakt med borehullsveggen som før beskrevet. En ringelektrode 54 omgir åpningen 52 og ytterligere elektroder-som ligger i avstand fra hverandre, 56, 57, 58 og 59, er anordnet på puteanordningen 27. Alle elektrodene er elektrisk isolert fra hverandre og kan være anordnet langs puteanordningen 27 på en og samme linje. Par av elektroder er koblet til respektive operasjonsforsterkere for å. utlede målinger av differensialpotensialet..

For å oppnå det formålet er elektroden 56 koblet til operasjonsforsterkere 60 og 61 som henholdsvis mottar utgangene fra elektrodene 58 og 54, og elektroden 57 er koblet til operasjonsforsterkere 62 og 63 som henholdsvis mottar utgangen fra elektrodene 59 og 54. Et annet par med operasjonsforsterkere 64 og 66 mottar henholdsvis utgangene fra operasjonsforsterkerne 60 og 62 og utgangene fra operasjonsforsterkerne 61 og 63. For

enkelhets skyld er utgangen fra operasjonsforsterker 64 betegnet V23 og er illustrert på fig. 4(c), og utgangen fra

operasjonsforsterker 66 er betegnet V13 og er illustrert på fig. 4(b).

Apparatet på fig. 3 oppviser visse fordeler i forhold til det som er illustrert på fig. 2. I tillegg til den forenklede

trykkpulsgenererende anordning, innser man hovedfordelene når antagelsen av formen på trykkpulsen, som er idealisert på

fig. 4 (d) , blir erstattet med en virkelig måling av den bølge-formen som oppnås ved å ta differensialpotensial-målinger mellom elektrodene 56, 54 og 57 for å oppnå målingen V13 som er illustrert på fig. 4(b). Differensialpotensial-målinger mellom elektrodene 56, 58, 57 og 59, som beskrevet ovenfor, gir målingen V23 vist på fig. 4(c), som er representativ for strøm-ningspotensialene som genereres i formasjonene nær det stedet hvor trykkpulsene blir påtrykket både for en kort stigetid<T>fluid °<9>^en ^ anc3e fall- eller sveknings-tiden Tk'eiger som forklart nærmere nedenfor.

Det essensielle trekk ved den teknikk som er diskutert under henvisning til utførelsesformen på fig. 2y er likevel gyldig for utførelsesformen på fig^3, derfor gjelder fortsatt konklusjonen om at strømningspermeabiliteten.og den karakteristiske responstiden for strømningsforbindelsene er enkelt relatert. Det vil nedenfor bli illustrert at både for den korte stigetiden Tf]_uicj°9den lange falltiden Tj-)eiger gjelder følgende forhold:

• For bedre å forstå virkemåten av utførelsesformen på fig. 3, blir noen av de teoretiske betraktninger som er grunnlaget-for dens virkemåte, diskutert nedenfor, hvor det er illustrert at en permeabilitetsmåling kan utledes fra den karakteristiske responstiden til strømningspotensialer for den korte stigetiden<T>fluid'

De grunnleggende relasjoner for en vannmettet jordgrunn kan utledes ved å generalisere Hooke<1>s lov og inkludere virk-ningen av poretrykk på bare faststoffets hovedpåkjenninger.

De følgende ligninger ble utledet for faststoffmassen av M.A. Biot. Det kan vises til en artikkel publisert i The Journal of Applied Physics, vol-. 12, s. 155-164 (1941) og skrevet av Biot. For ukompromerbart fluidum er det grunnleggende forhold:

hvor

G = skjærmodul

E = elastisitetsmodul

v = Pdissons tall

p = poretrykk

H = Biots eksperimentelle konstant ved måling av masse-utvidelse .ved en forandring i poretrykk.

aij = væsketrykk-tensor (total stress tensor)

e^j= faststoffdeformasjons-tensor (solid strain tensor) og alle materialparametere representerer massen ved uttørret (drenert) tilstand (konstant poretrykk); og

K =Bulk modul for faststoff rammen = fyfr^jy (H)

hvor Einstiens konvensjon for gjentatte indekser viser at summasjon er blitt antatt. Således er<a>kk det hydrostatiske trykket: (°kk = all<+>°22 + °33]•

For fluidet er den grunnleggende ligning:

hvor R er en annen eksperimentell konstant og <J> er porøsiteten. Geertsma og Smit, Geophysics, vol. XXVI, nr. Z AP12, 1961, gjør identifikasjonen: hvor Kg er faststoffkornenes Bulk modul. De grunnleggende relasjoner blir da:

Den lineariserte forandring i fluidmassen innenfor et volumelement av massen er:

hvor (I)&/P0 er de upåvirkede referanseverdier av henholdsvis porøsitet og fluidumdensitet. Tilstandsligningen for fluidumet. er:

hvor er fluidumets Bulk modul.

Massekonservering innenfor et enhetsvolumelement krever:

Porefluidumdiffus jon i et homogent medium blir bestemt av Darcy-ligningen: Endelig er ligningen for konservering av bevegelsesmengde, for null legemskrefter

Ved å kombinere disse ligninger oppnår man for tilfellene med tids-uavhengige grensebetingelser (innbefattet Heaviside-funksjoner) eller uendelig romutstrekning (d.v.s. endimensjonal strømning), en homogen diffusjonsligning i poretrykk alene: og Ke££= effektiv modul

hvis løsninger er vel dekket i litteraturen. Det kan vises til en publikasjon fra Claredon Press i 1959 av H.S. Carslaw og J.C. Jaeger med tittel "Conduction of Heat in Solids" ved-rørende slike løsninger. Fluidum-module.n og viskositeten er kjente konstanter, og det er også modulene til bergarts-kornene Kg. Porøsiteten og modulene Kfog G kan frembringes

ved hjelp av akustiske logger og kan med.meget god tilnærmelse oppnås fra den akustiske kompresjonshastigheten alene.

Man kan så ønske.å betrakte relevante tilfeller hvor heaviside-trykk^kilden ved z = 0, null trykk ved z = l, og null utgangstrykk overalt.

Den partielle differensial-ligningen (19) blir redusert

til en vanlig dif f erensial-ligning via Laplace-transf ormas.j on:

Den generelle løsning er:

Innsetting av grensebetingelser: gir

Transformasjonen er:

Poretrykket reduseres raskt til dominerende eksponensiell oppførsel med en karakteristisk tid:

hvor CD - k ut.fra den tidligere diskusjon. Fra den ovenfor skisserte analyse ble det funnet at for tilfellet med null legemskrefter, tids-uavhengige grensebetingelser, og ukoblet strømning og deformasjon blir kvasi-statisk strømning styrt av en homogen diffusjonsligning i poretrykket alene.. Ved løsning med hensyn på et tilfelle som medfører plutselig påtrykning av poretrykk, ble det oppdaget at en karakteristisk tid for trykk-diffusjon. og strømningspotensial avhenger av strømnings-

permeabilitet.

Det er blitt oppdaget at ved å bruke:

for en rekke naturlige bergarter oppnås det god overensstemmelse mellom målt permeabilitet, oppnådd ved å bruke teknikken i henhold til foreliggende oppfinnelse, og de kjente permeabilitetene til prøvene.

På en tidsskala som er lang sammenlignet med ^ oppviser strømningspotensialet en enkel eksponensiell dempningkarakterisert vedsvekningstiden Tj-,elger' li*?11 i" 9 (8), noe som er et resultat av,konkurransen mellom belgkompresjon og Darcy-strømningens trekk-krefter. ;Ved en teknikk for å utføre målingen blir de^to strømnings-potensialene V13<p>g V23 digitalisert og lagret. *Tf]_uj_cj ^an utledes ved å bruke V13 som inngangsbølgeform, V23 som utgang, og parametrisk tilpasning av en pulsrespons av formen:

utsatt for et kriterium for minimal feil ved minste kvadraters metode.<T>belger ^an f^nnes ve<^ lineær regresjonDet ér blitt observert at anslaget over permeabilitet oppnådd ved hver av disse målingene innenfor 10% stemmer med den verdien som blir oppnådd ved en statisk strømningsmåling.

Ved fravær av informasjon vedrørende grunnmassens kompre-sjonsegenskaper kan det være tilfredsstillende, ved en analyse av den karakteristiske responstiden for de tidlige deler Tjj^j^ av de respektive frembragte transiente strømningspotensialer,

å utlede en nedre grenseverdi for formasjonspermeabiliteten.

En øvre grenseverdi kan så utledes fra en analyse av senere deler T^g^gg^. av den karakteristiske responstiden til de frembragte transiente strømningspotensialer.

Man vil selvsagt forstå at ethvert ønsket antall av ytre elektroder kan tilveiebringes ved adskilte mellomrom langs overflaten av loggeinnretningen 27 og at de derved frembragte data hensiktsmessig kan anvendes til å utlede mer nøyaktig informasjon om de elektrokinetiske potensialer ved forskjellige, tettere mellomrom av formasjonene.

Tilstedeværelsen av slamkake på borehullsveggene, som er typisk for rotasjonsborede brønner, har ikke noen betydelig innflytelse på de resultater som oppnås ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, siden trykkpulsene likevel virker til å trykke sammen formasjonsoverflaten og derved forårsake frembringelse av de elektrokinetiske potensialer i formasjonen. Videre kan slamkaken gjennomtrenges for å frembringe direkte fluiduminjeksjon i formasjonen. Dessuten er slamkakene meget mindre permeable enn grunnformasjonene som er av kommersiell interesse, og derfor er transientresponsen tilknyttet bevegelsen av slamfiltratet. gjennom kaken meget liten sammenlignet med transientresponsen tilknyttet den formasjon som undersøkes-. Følgelig skyldes hovedkomponentene av de målte strømnings-potensial-pulsene bevegelsen av formasjonsfluidum gjennom formasjonsmaterialet.

Fagfolk på området vil forstå at den ovenfor beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen bare er ment som et eksempel,

og at det kan foretas modifikasjoner og variasjoner,uten å avvike fra oppfinnelsens ramme og ide. For eksempel kan det anvendes andre anordninger til å påføre formasjonsoverflaten sonisk energi, slik som f.eks. et elektro-akustisk transduser-apparat av den type som er beskrevet i US-patent nr. 3.138.219.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for undersøkelse av permeabiliteten av grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, karakterisert ved : anbringelse av en kilde for periodisk mekanisk eksitasjon i kontakt med overflaten av borehullet i en formasjon som skal undersøkes, aktivering av kilden til periodisk å eksitere formasjonen ved kontaktområdet mellom formasjonen og eksiteringskilden for å frembringe en kvasi-statisk fluidstrømningstilstand og til-hørende periodiske elektrokinetiske potensialer i formasjonene, måling av størrelsen av de eksiterte elektrokinetiske potensialer i formasjonen samtidig med eksiteringen av formasjonen, og . bestemmelse av en karakteristisk responstid for- de elektrokinetiske,potensialer som er eksitert i formasjonen, hvilken responstid står i forbindelse med formasjonens permeabilitet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved: sekvensiell eksitering av formasjonen ved to separate steder, måling av størrelsen av de elektrokinetiske potensialer ved de nevnte steder, og utledning av en differensiell måling av størrelsen av de elektrokinetiske potensialer ved hvert av stedene.

3.. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de frekvenser formasjonene blir eksitert ved, ligger i området opp til 1 kHz.

4. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1 til 3, ka -r akte 'r i- sert ved at nevnte mekaniske eksita-sjonskilde er en mekanisk transduser som bevirker injeksjon av et fluidum i formasjonen.

5. Apparat for undersøkelse av permeabiliteten til grunn-formas joner som gjennomtrenges' av et borehull, karakterisert ved : en kilde for periodisk mekanisk eksitasjon, anordninger for å anbringe eksitasjonskilden i kontakt med borehullsveggen ut for en formasjon som skal undersøkes når apparatet er i et borehull, anordninger for å aktivere kilden slik at når kilden er utenfor en formasjon, eksiterer den formasjonen periodisk for å tilveiebringe en kvasi-statisk strømningstilstand og til-hørende periodiske elektrokinetiske potensialer i formasjonen, og anordninger i anbringelsesanordningen for å måle elektrokinetiske potensialer.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved anordninger for å bestemme en karakteristisk responstid fra utgangen av måleanordningene.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved' at kilden for periodisk mekanisk eksitasjon omfatter en fluiduminjektor.

8. Apparat ifølge noen av kravene 5 til 7, karakterisert ved at aktiveringsanordningene er anordnet for å bevirke aktivering av eksitasjonsanordningen'innenfor et frekvensområde opp til 1 kHz.

9. Apparat ifølge noen av kravene 5 til 8, karakterisert ved et sondeorgan som er dimensjonert for å føres gjennom et borehull, .ved at anbringelsesanordningene omfatter en puteanordning båret av sondeorganet, ved anordninger på sondeorganet for å bringe puteanordningen i kontakt med den omgivende borehullsove.rflate når sondeorganet er i et borehull, og ved at anordningene for å måle elektrokinetiske potensialer er anordnet i puteanordningen.

10. Apparat ifølge noen av kravene 5 til 9, karakterisert ved at den periodiske mekaniske eksitasjon omfatter en fluiduminjektor.

11. Apparat ifølge noen av kravene 5 til 10, karakterisert ved at anordningene er tilpasset for å bevirke aktivering av eksitasjonsanordningen innenfor et frekvensområde opp til 1 kHz.

12.. Apparat ifølge noen av kravene 5 til 11, karakteri sert ved at måleanordningene for de elektrokinetiske potensialer omfatter en flerhet av elektroder anordnet i avstand fra hverandre omkring kilden.-