BRPI0711054A2

BRPI0711054A2 - métodos para analisar uma formação subterránea atravessada por um furo de poço e para produzir um fluido de hidrocarboneto mineral de um formação geológica, e, meio legìvel por computador

Info

Publication number: BRPI0711054A2
Application number: BRPI0711054-5A
Authority: BR
Inventors: Teruhiko Hagiwara; Erik Jan Banning-Geertsma; Richard Martin Ostermeier
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2011-08-23
Also published as: WO2007131007A2; EP2021835A2; NO20084967L; AU2007248114B2; WO2007131007A3; US20070256832A1; EA200870499A1; AU2007248114A1; CA2651275A1

Abstract

METODOS PARA ANALISAR UMA FORMAçãO SUBTERRANEA ATRAVESSADA POR UM FURO DE POçO E PARA PRODUZIR UM FLUIDO DE HIDROCARBONETO MINERAL DE UMA FORMAçãO GEOLóGICA, E, MEIO LEGìVEL POR COMPUTADOR Método para analisar uma formação subterrânea atravessada por um furo de poço. O método usa uma ferramenta compreendendo uma antena transmissora e uma antena receptora, a formação subterrânea compreendendo uma ou mais camadas de formação. A ferramenta é suspensa no interior do furo de poço, e um ou mais campos eletromagnéticos são induzidos na formação. Um ou mais sinais de resposta transientes dependentes de tempo são detectados e analisados. Anisotropia eletromagnética de pelo menos uma das camadas de formação é detectável. Indicações de geodirecionamento podem se derivadas dos sinais de resposta transientes dependentes de tempo, para a perfuração continuada do poço até que um reservatório de hidrocarboneto seja atingido. O hidrocarboneto pode, então, ser produzido.

Description

"MÉTODOS PARA ANALISAR UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEAATRAVESSADA POR UM FURO DE POÇO E PARA PRODUZIR UMFLUIDO DE I IIDROCARBONETO MINERAL DE UMA FORMAÇÃOGEOLÓGICA, E, MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR"

Campo técnico

Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um métodopara analisar uma formação subterrânea atravessada por um furo de poço. Emoutro aspecto, a invenção refere-se a um método para produzir um fluido dehidrocarboneto mineral de uma formação geológica. Em outro aspecto, ainvenção refere-se a um meio legível por computador que armazenainstruções legíveis por computador que analisam um ou mais sinais derespostas eletromagnéticos.

Fundamentos da invenção

Em aplicações de geodirecionáveis de 'registro durante aperfuração' (LWD), é vantajoso detectar a presença de uma anomalia deformação à frente ou ao redor de uma broca ou conjunto de fundo de furo. Hámuitos casos em que a capacidade de "antecipar" é desejada em ambientes deregistro por LWD. Alguns exemplos de antecipar incluem predizer uma zonasobrepressurizada em avanço, ou detectar uma falha à frente da broca deperfuração em poços horizontais, ou perfilar uma estrutura compacta de AL àfrente da broca de perfuração.

Na patente US 5.955.884, de Payton et ai., uma ferramenta emétodo são revelados para registro eletromagnético transiente, ondetransmissores elétricos e eletromagnéticos são utilizados para aplicar energiaeletromagnética a uma formação a freqüências w e formas de ondasselecionadas que maximizam a profundidade radial de penetração naformação alvo. Neste método EM transiente, a corrente aplicada a uma antenatransmissora é, geralmente, terminada e uma mudança temporal de voltageminduzida em uma antena receptora é monitorada ao longo do tempo.Quando medições de registro são usadas para a localização depoço, detecção ou identificação de anomalias pode ser crítica. Essasanomalias podem incluir, por exemplo, uma falha, um reservatório desviado,um domo de sal, ou uma camada adjacente ou contato óleo-água.

Os pedidos de patente US publicados US 2005/92.487,2205/93.546, 2006/38.571 descrevem métodos para localizar essas anomaliasem uma formação geológica subterrânea empregando leitura eletromagnéticatransiente (EM). Os métodos permitem, particularmente, encontrar a direção edistância para uma anomalia resistiva ou condutiva em uma formaçãocircundando um furo de poço, ou à frente do furo de poço, em aplicações deperfuração.

Dentre as publicações de pedidos de patente referidos, a da US2006/38.571 mostra que as respostas eletromagnéticas transientes podem seranalisadas para determinar valores de condutividade de uma formaçãogeológica homogênea (camada única), de duas ou três ou mais camadasterrestres, bem como, distâncias da ferramenta até as interfaces entre camadasterrestres.

Em princípio, a metodologia como apresentada em US2006/38.571 funcionaria para qualquer número de camadas. Entretanto,quanto maior o número de camadas, e particularmente quando as camadasforem finas, mais complicada é a análise. Por exemplo, uma seqüência dearenito/folhelho finamente laminados seria difícil de ser analisadaempregando-se a metodologia apresentada em US 2006/38.571.Sumário da invenção

De acordo com um modo de realização da invenção, é providoum método para analisar uma formação subterrânea atravessada por um furode poço, usando uma ferramenta compreendendo uma antena transmissora euma antena receptora, a formação subterrânea compreendendo uma ou maiscamadas de formação e o método compreendendo:Suspender a ferramenta no interior do furo de poço;

Induzir um ou mais campos eletromagnéticos na formação;

Detectar um ou mais sinais de resposta transientes dependentesde tempo;

Analisar o um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo considerando a anisotropia eletromagnética de pelomenos uma das camadas da formação.

As propriedades eletromagnéticas de uma camada de formaçãocompreendendo um número de camadas finas podem ser aproximadas poruma camada de formação compreendendo uma anisotropia eletromagnética.Desse modo, evita-se levar em consideração cada camada finaindividualmente ao inverter as respostas.

Dentre outras vantagens de levar em consideração anisotropiaeletromagnética, há o fato da informação sobre anisotropia ser útil nalocalização precisa de reservatórios contendo fluido de hidrocarbonetomineral, uma vez que tais reservatórios estão, freqüentemente, associados àanisotropia eletromagnética de camadas de formação.

O mencionado método para analisar uma formação subterrâneapode ser usado em uma aplicação geodirecionável onde uma indicação degeodirecionamento pode ser derivada de um ou mais sinais de respostatransientes dependentes de tempo, levando em consideração a anisotropiaeletromagnética, e onde uma operação de perfuração pode ser continuada deacordo com a indicação de geodirecionamento derivada de modo a posicionarprecisamente um poço.

Em outro aspecto, é provido um método para produzir umfluido de hidrocarboneto mineral de uma formação geológica, o métodocompreendendo as etapas de:

suspender uma coluna de perfuração na formação geológica, acoluna de perfuração compreendendo pelo menos uma broca de perfuração ejunção de medição compreendendo uma antena transmissora e uma antenareceptora;

perfurar um poço na formação geológica;induzir um campo eletromagnético na formação geológicaempregando a antena transmissora;

detectar um sinal de resposta eletromagnética transiente docampo eletromagnético, empregando a antena receptora;

derivar uma indicação de geodirecionamento a partir daresposta eletromagnética;

continuar a perfurar o poço de acordo com a indicação degeodirecionamento até que um reservatório contendo o fluido dehidrocarboneto seja alcançado;

produzir o fluido de hidrocarboneto.

Em outro aspecto ainda, a invenção provê um meio legível porcomputador armazenando instruções legíveis que analisam um ou mais sinaisde resposta eletromagnético transientes que tenham sido detectados por umaferramenta suspensa no interior de um furo de poço atravessando umaformação subterrânea após a indução de um ou mais campos eletromagnéticosna formação, onde as instruções legíveis por computador levam em conta aanisotropia eletromagnética de pelo menos uma camada de formação naformação subterrânea.

Descrição resumida dos desenhos

A presente invenção é descrita com mais detalhe a seguir pormeio de exemplos e com referência às figuras anexas, nas quais:

a fig. 1A é um diagrama de bloco mostrando um sistema deimplementação de modos de realização da invenção;

A fig. 1B ilustra esquematicamente um sistema alternativoimplementando modos de realização da invenção;

a fig. 2 é um fluxograma ilustrando um método de acordo comum modo de realização da invenção;

a fig. 3 é um gráfico ilustrando ângulos direcionais entrecoordenadas de ferramenta e de anomalia;

a fig. 4A é um gráfico mostrando uma anomalia de5 resistividade em um sistema de coordenadas de ferramenta;

a fig. 4B é um gráfico mostrando uma anomalia deresistividade em um sistema de coordenadas de anomalia;

a fig. 5 é um gráfico ilustrando uma rotação de ferramentadentro de um furo de poço;

a fig. 6 mostra esquematicamente componentes direcionaisenvolvendo ferramentas de indução eletromagnética em relação a umaanomalia de indução eletromagnética;

A fig. 7 é um gráfico mostrando a resposta de voltagem demedições coaxial Vzz(t), coplanar Vxx(t), e de componente cruzada Vzx(t) para L=Im, para θ = 30°, e uma distância D = IOm de uma camada de sal;

a fig. 8 é um gráfico mostrando a resposta de voltagem demedições coaxial Vzz(t), coplanar Vxx(t), e de componente cruzada Vzx(t) paraL=Im, para θ = 30°, e uma distância D = IOOm de uma camada de sal;

a fig. 9 é um gráfico mostrando mergulho aparente (Oapp(t))para um arranjo como na fig. 7;

a fig. 10 é um gráfico mostrando condutividade aparente(aappCt)) calculada tanto de respostas coaxial (Vzz(t)) e coplanar (Vxx(t)) paraas mesmas condições da fig. 9;

a fig. 11 é um gráfico mostrando mergulho aparente 0app(t)para conjunto de ferramenta de L=Im quando a face de sal estiver e D= IOm,para vários ângulos entre o eixo de ferramenta e o alvo;

a fig. 12 é um gráfico similar à fig. 11, por meio do que a facede sal está s D=50m da ferramenta;

a fig. 13 é um gráfico similar à fig. 11, por meio do que a facede sal está s D=100m da ferramenta;

a fig. 14 é uma ilustração esquemática mostrando umaferramenta coaxial com seu eixo de ferramenta paralelo a uma interface decamada;

a fig. 15 é um gráfico mostrando resposta de voltagemtransiente em função de t dada pela ferramenta coaxial da fig. 14 em umaformação de duas camadas a distâncias diferentes da camada;

a fig. 16 é um gráfico mostrando dados de resposta devoltagem da fig. 15 em termos da condutividade aparente (σapp(t));

a fig. 17 é similar à fig. 16, exceto pelo fato das resistividadesdas camadas 1 e 2 terem sido intercambiadas;

a fig. 18 mostra um gráfico da condutividade aparente aapp(t)para o caso de D=1m e L= 1m, para várias relações de resistividade enquantoa resistividade alvo é fixada em R2 = 1Ωm;

a fig. 19 mostra uma comparação de condutividade aparente amaiores valores de t, σapp(t->infinito), para respostas coaxiais onde D=1m eL=1m em função de condutividade σ2 da camada alvo enquanto acondutividade local O1 é fixada em 1/S/m;

a fig. 20 mostra graficamente os mesmos dados da fig. 19plotados como a reação de condutividade alvo sobre a condutividade decamada local σ1 versus a relação de condutividade aparente σapp(t->infinito)sobre a condutividade de camada local σ1

a fig. 21 mostra um gráfico contendo condutividade aparente(σapp(t)) versus tempo para várias combinações de D e L;

a fig. 22 mostra graficamente a relação entre o trajeto de raioRP e tempo de transição tc;

a fig. 23 é uma ilustração esquemática mostrando umaferramenta coaxial aproximando ou imediatamente passando de um limite decamada;a fig. 24 é um gráfico mostrando resposta de voltagemtransiente em função de t como dado pela ferramenta coaxial da fig. 23 ediferentes distâncias D da camada;

a fig. 25 é um gráfico mostrando os dados de resposta devoltagem da fig. 24 em termos da condutividade aparente (aapp(t));

a fig. 26 é similar à fig. 25, exceto pelo fato de resistividadesde camadas 1 e 2 terem sido intercambiadas;

a fig. 27 apresenta um gráfico comparando oapp(t) da fig. 25 efig. 26 relativa a D=Im;

a fig. 28 mostra um gráfico de aapp(t) em escala linear paravários espaçamentos de transmissor/receptor L no caso de D=50m;

a fig. 29 mostra graficamente distância até anomalia à frenteda ferramenta versus tempo de transição (tc) como determinada pelos dadosda fig. 25;

a fig. 30 mostra esquematicamente uma ferramenta coplanaraproximando ou imediatamente após um limite de camada;

a fig. 31 é um gráfico mostrando dados de resposta devoltagem transiente em termos da condutividade aparente (oapp(t)) em funçãode t como provida pela ferramenta coplanar da fig. 30 a diferentes distânciasD da camada;

a fig. 32 mostra uma comparação da condutividade aparente(oapp(t->infinito)) para respostas coplanares onde D-50m e L=Im em funçãoda condutividade G1 da camada local enquanto a condutividade alvo σ2 éfixada em 1 S/m;

a fig. 33 mostra graficamente os mesmos dados da fig. 32plotados como a relação de condutividade alvo σ2 sobre a condutividade decamada local σι versus relação da condutividade aparente (σapp(t->infinito))sobre condutividade de camada local

a fig. 34 mostra graficamente distância até anomalia à frenteda ferramenta versus tempo de transição (tc) como determinada pelos dadosda fig. 31;

a fig. 35 mostra esquematicamente um modelo de umaferramenta coaxial em uma camada local condutiva (1Ωm), uma camadamuito resistiva (100Ωm), e outra camada condutiva (1Ωm);

a fig. 36 é um gráfico mostrando resposta de resistividadeaparente versus tempo Rapp(t), para uma geômetra dada na fig. 35 para váriasespessuras Δ da camada muito resistiva;

a fig. 37 mostra esquematicamente um modelo de umaferramenta coaxial em uma camada local resistiva (10Ωm), uma camadacondutiva (1Ωm), e outra camada resistiva (1Ωm);

a fig. 38 é um gráfico similar à fig. 36, mostrando resposta deresistividade aparente versus tempo Rapp(X) para uma geometria como dada nafig. 37 para várias espessuras Δ da camada condutiva;

a fig. 39 mostra esquematicamente um modelo de umaferramenta coaxial em uma camada condutiva local (1Ωm) na vizinhança deuma camada altamente resistiva (100Ωm) com uma camada de separaçãotendo uma resistência intermediária (10Ωm) de espessura variável entre elas;

a fig. 40 é um gráfico similar à fig. 36, mostrando resposta deresistividade aparente versus tempo Rapp(t) para uma geometria como dada nafig. 37 para várias espessuras Δ da camada condutiva;

a fig. 40 é um gráfico similar à fig. 36, mostrando resposta deresistividade aparente versus tempo Rapp(t), para uma geometria dada na fig.39 para varias espessuras Δ da camada de separação;

a fig. 41 mostra respostas de voltagem transientes coaxiaispara uma ferramenta de L=1m em uma formação anisotrópica onde σΗ = 0,1S/m (RH=1Ωm) para vários valores de β ;

a fig. 42 mostra condutividade aparente baseada nas respostas

da fig. 41;a fig. 43 mostra condutividade aparente baseada nas respostascoaxiais para uma ferramenta de L=Im em uma formação na qual σΗ = 0,1S/m para vários valores de β ;

a fig. 44 mostra condutividade aparente baseada nas respostascoaxiais para uma ferramenta de L=Im em uma formação na qual σΗ = 0,01S/m para vários valores de β ;

a fig. 45 mostra um gráfico plotando valor assintótico detempo recente de condutividade aparente coaxial aapp(t->infinito)da fig. 44,normalizado por σκ, contra uma variável representando β ;

a fig. 46 mostra ângulo de mergulho aparente Өapp(t) em funçãode tempo baseado nas respostas transientes coaxiais, coplanares e decomponente cruzado calculadas de uma ferramenta de L=Im em umaformação de Rh= 10Ωm e Rv/Rh - 9;

a fig. 47 mostra uma ferramenta de indução eletromagnéticaem uma camada de formação compreendendo um pacote de conjuntosalternados de subcamadas;

a fig. 48 mostra um gráfico de resistividade aparente emmedição coaxial e coplanar da geômetra da fig. 47;

a fig. 49 mostra esquematicamente componentes direcionais deuma ferramenta de indução eletromagnética em relação a uma anomaliaanisotrópica;

a fig. 50 mostra uma plotagem da condutividade aparenteaapp(z;t) em ambas as coordenadas ζ e t para várias distancias D;

a fig. 51 mostra uma plotagem da condutividade aparenteaapp(z;t) em ambas as coordenadas ζ e t;

a fig. 52 mostra esquematicamente um modelo de umaestrutura envolvendo uma camada altamente resistiva (100Ωm) coberta poruma camada local condutiva (1Ωm) que é coberta por uma camada resistiva(10Qm), por meio do que uma ferramenta coaxial é ilustrada na camadaresistiva;

a fig. 53A mostra a resistividade aparente em ambas ascoordenadas z e t, por meio do que os pontos de inflexão são unidos usandolinhas de curvas ajustadas;

a fig. 53B mostra um Iog imagem derivado da fig. 53A;

a fig. 54A mostra esquematicamente uma ferramenta coaxialvista se aproximando de uma formação altamente resistiva a um ângulo demergulho de, aproximadamente, 30 graus;

a fig. 54B mostra a resposta de mergulho aparente em ambasas coordenadas z e t para localizações-z correspondentes às mostradas na fig.54A.

Descrição detalhada da invenção

A presente invenção será descrita agora em relação a modos derealização particulares, destinados a serem, sob todos os aspectos, ilustrativose não restritivos. Modos de realização alternativos se tornarão aparentes aalguém experiente na técnica à qual a presente invenção pertence sem seafastar de seu escopo.

Deve ser entendido que certas características esubcombinações são de utilidade e podem ser empregadas sem referência aoutras características e subcombinações especificamente apresentadas. Isto écontemplado e dentro do escopo das reivindicações.

Modos de realização da invenção se referem à análise de sinaisde indução eletromagnética (EM) e a um sistema e método para determinar adistância e/ou direção para uma anomalia em uma formação a partir de umalocalização dentro de um furo de poço. A análise é sensível a anomaliaseletromagnéticas, em particular a anomalias de indução eletromagnética.

Ambos as excitações no domínio de freqüência e no domíniode tempo foram usadas para excitar campos eletromagnéticos para uso emdetecção de anomalia. Na excitação no domínio de freqüência, um dispositivotransmite uma onda contínua de uma freqüência fixa ou misturada e mederespostas na mesma banda de freqüências. Na excitação no domínio de tempo,um dispositivo transmite um sinal de onda quadrada, sinal pulsado ouseqüência binária pseudoaleatória como uma fonte e mede a resposta terrestrede banda larga. Mudanças súbitas na corrente do transmissor fazem com queos sinais transientes apareçam em um receptor causados pelas correntes deindução na formação. Os sinais que aparecem no receptor são chamados derespostas transientes devido aos sinais no receptor partirem de um primeirovalor após uma mudança súbita na corrente do transmissor e, depois, elesdiminuem (ou aumentam) com o tempó até um novo nível constante a umsegundo valor. A técnica revelada aqui implementa a técnica de excitação nodomínio do tempo.

Conforme apresentado abaixo, modos de realização dainvenção propõem um método geral para determinar uma direção de umajunção de medição até uma anomalia resistiva ou condutiva, usando respostasEM transientes. Como será explicada em detalhe, a direção para a anomalia éespecificada por um ângulo de mergulho e um ângulo de azimute. Modos derealização da invenção propõem definir um mergulho aparente (Gapp(t)) e umazimute aparente (cpapp(t)) pelas combinações de medições transientesmultiaxiais, por exemplo, bi-axial ou triaxial. A direção verdadeira, emtermos de ângulos de mergulho e de azimute ({θ, φ}), pode ser determinadapela análise da direção aparente ({cpapp(t), (papp(t)}). Por exemplo, a direçãoaparente ({cpapp(t), φαρρ(Χ)}) aproxima-se da direção verdadeira ({θ, φ}) quandoo tempo t) aumenta, caso a anomalia tenha uma grande espessura como vista apartir da ferramenta.

Valores dependentes do tempo para condutividade aparentepodem ser obtidos de medições de indução eletromagnética coaxial ecoplanar, e podem ser denotados, respectivamente, como acoaxiai(t) e oC0pianar(t).Ambas lêem a condutividade na formação total presente ao redor daferramenta. (φapp(t) e (φapp(t) são lidas inicialmente como zero quando umacondutividade aparente σcoaxial(t) e σcoplanar(t) de medições coaxial e coplanarlêem, ambas, a condutividade da formação ao redor da ferramenta próxima. Acondutividade aparente será ainda mais explicada abaixo e também pode serusada para determinar a localização de uma anomalia em um furo de poço.

Sempre que na presente descrição for empregado o termo"condutividade", ele tem o significado de abranger seu equivalente inverso"resistividade", e vice versa. O Mesmo se aplica para os termos"condutividade aparente" e "resistividade aparente".

As figs. 1A e 1B ilustram sistemas que podem ser usados paraimplementar os modos de realização do método da invenção. Uma unidade decomputação à superfície 10 pode ser conectada a uma ferramenta de mediçõeseletromagnéticas 2 disposta em um furo de poço 4.

Na fig. 1A, a ferramenta 2 está suspensa por um cabo 12. Ocabo 12 pode ser constituído de qualquer tipicamente, conhecido de cabo paratransmitir sinais elétricos entre a ferramenta 2 e a unidade de computação àsuperfície 10.

Na fig. 1B, a ferramenta fica compreendida em uma junção demedição 11 e suspensa no furo de poço 4 por uma coluna de perfuração 15. Acoluna de perfuração 15 suporta ainda uma broca de perfuração 17, e podesuportar um sistema de direcionamento 15. O sistema de direcionamento podeser de um tipicamente, conhecido, incluindo um sistema de direcionamentogirável ou um sistema de direcionamento deslizável. O furo de poço 4atravessa a formação geológica 5, sendo um objetivo direcionar precisamentea broca de perfuração 17 para um reservatório contendo fluido dehidrocarboneto 6 para possibilitar a produção de fluido de hidrocarboneto viao furo de poço. Tal reservatório 6 pode se manifestar como uma anomaliaeletromagnética na formação 5.

Com referência novamente a ambas as figs. 1A e 1B, um oumais transmissores 16 e um ou mais receptores 18 podem ser providos paratransmitir e receber sinais eletromagnéticos para/de a formação ao redor dofuro de poço 4. Uma unidade de aquisição de dados 14 pode ser provida paratransmitir dados para/de os transmissores 16 e receptores 18 para a unidade decomputação à superfície 10.

Cada transmissor 16 e/ou receptor 18 pode compreender umabobinam enrolada ao redor de uma estrutura de suporte como um mandril. Aestrutura de suporte pode compreender uma seção não-condutora parasuprimir a geração de crentes parasitas. A seção não-cOndutora podecompreender um ou mais entalhes, opcionalmente carregados com ummaterial não-condutor, ou pode ser formada de um material não-condutor,como um plástico compósito. Alternativamente, a estrutura de suporte érevestida com uma camada de material altamente permeável a magnetismopara formar um escudo magnético entre a antena e a estrutura de suporte.

Cada transmissor 16 e cada receptor 18 pode ser bi-axial oumesmo triaxial e, desse modo, conter componentes para enviar e recebersinais ao longo de cada um dos três eixos. Conseqüentemente, cada módulode transmissor pode conter pelo menos uma antena de um só eixo ou demúltiplos eixos e pode ser um transmissor de componente triortogonal. Cadareceptor pode incluir pelo menos um componente de receptor eletromagnéticode eixo único ou mutiaxial e pode ser um receptor de componente tri-ortogonal.

Um sistema de coordenadas ferramenta/furo de poço édefinido como tendo eixos x, y e z. O eixo z define a direção do transmissor Tpara o receptor R. Será suposto adiante que a direção axial do furo de poço 4coincide com o eixo z, por meio do que os eixos x e z correspondem às duasdireções ortogonais em um plano normal à direção do transmissor T para oreceptor R e para o furo de poço 4.

A unidade de aquisição de dados 14 pode incluir umcontrolador para controlar a operação da ferramenta 2. A unidade de aquisiçãode dados 14 coleta, de preferência, dados de cada transmissor 16 e receptor 18e provê os dados á unidade de computação à superfície 10. A unidade deaquisição de dados 14 pode compreender um amplificador e/ou conversosanalógico/digital, para simplificar as respostas e/ou converter para umarepresentação digital das respostas antes de transmitir para a unidade decomputação à superfície 10 via cabo 12 e/ou uma unidade de telemetriaopcional 13.

A unidade de computação à superfície 10 pode incluircomponentes de computador incluindo uma unidade de processamento 30,uma interface de operador 32, e uma interface de ferramenta 34. A unidade decomputação à superfície 10 também pode incluir uma memória 40 incluindodados e assunções de transformação de sistema de coordenadas relevantes 42,um módulo de cálculo de direção opcional 44, um módulo de cálculo dedireção aparente opcional 46, e um módulo de cálculo de distância opcional48. Os módulos de cálculo de direção e direção aparente opcionais estãodescritos com mais detalhe no pedido de patente US 2005/92.487 e nãoprecisam ser descritos com mais detalhe, a menos de especificar que estesmódulos opcionais podem levar em conta a anisotropia de formação.

A unidade de computação à superfície 10 pode incluircomponentes de computador incluindo uma unidade de processamento 30,uma interface de operador 32 e uma interface de ferramenta 34. A unidade decomputação à superfície 10 pode incluir ainda uma memória 40 incluindodados e assunções de transformação de sistema de coordenadas relevantes 42,um módulo de cálculo de direção 44, um módulo de cálculo de direçãoaparente 46, e um módulo de cálculo de distância 48. A unidade decomputação à superfície 10 pode incluir ainda um bus 50 que acopla várioscomponentes de sistema incluindo a memória do sistema 40 à unidade deprocessamento 30. O ambiente de sistema de computação 10 é apenas umexemplo de tal ambiente de computação adequado e não tem a intenção desugerir nenhuma limitação quanto ao escopo de uso ou funcionalidade dainvenção. Além disso, embora o sistema de computação 10 esteja descritocomo uma unidade de computação à superfície, ele pode ser opcionalmentelocalizado abaixo da superfície, incorporado na ferramenta, posicionado emum local remoto, ou posicionado em qualquer outro local conveniente.

A memória 49 armazena, de preferência, um ou mais módulos48, 44 e 46 que podem ser descritos como módulos de programas contendoinstruções executáveis por computador, executáveis pela unidade decomputação à superfície 10. cada módulo pode compreender ou fazer uso deum meio legível por computador que armazena instruções legíveis porcomputador para analisar um ou mais sinais de resposta eletromagnéticatransiente dependente de tempo detectadas que tenham sido detectadas poruma ferramenta suspensa no interior de um furo de poço atravessando umaformação subterrânea após a indução de um ou mais campos eletromagnéticosna formação. AS instruções podem implementar qualquer parte da descriçãoabaixo.

Por exemplo, o módulo de programa 44 pode conter instruçõesexecutáveis por computador para calcular uma direção para uma anomaliadentro de um furo de poço. O módulo de programa 48 pode conter instruçõesexecutáveis por computador para calcular uma distância até uma anomalia ouuma espessura da anomalia. Os dados armazenados 42 podem incluir dadospertencentes ao sistema de coordenadas da ferramenta e ao sistema decoordenadas de anomalia e outros dados para us pelos módulos de programa44, 46 e 48. De preferência, as instruções legíveis por computador levam emconta a anisotropia eletromagnética de pelo menos uma camada da formaçãona formação subterrânea.

Para detalhes adicionais sobre o sistema computacional 10,incluindo média de armazenamento e dispositivos de entrada/saída, é feitareferência ao pedido de patente US 2005/92.487. Conseqüentemente, detalhesadicionais referentes á construção interna do computador 10 não precisam serrevelados para a presente invenção.

A fig. 2 é um fluxograma ilustrando os procedimentosenvolvidos em um método incorporando a invenção. Os procedimentosilustrativos podem começar em S. Geralmente, no procedimento "TransmitirSinais" (A), os transmissores 16 transmitem sinais eletromagnéticos. Noprocedimento "Receber Respostas" (B), os receptores 18 recebem respostastransientes. Os procedimentos podem, então, finalizar em E e/ou reiniciar em S.

O procedimento C pode compreender determinar umadistância e/ou uma direção para a anomalia pode ser determinada. Oprocedimento C pode compreender criar uma imagem de características deformação baseada nas respostas eletromagnéticas transientes. Anisotropiaeletromagnética de pelo menos uma das camadas da formação pode ser levadaem conta.

As figs. 3-6 ilustram a técnica de implementar o procedimentoC para determinar a distância e/ou direção para a anomalia. As figs. 6 e 41 a49 ilustram como a anisotropia eletromagnética pode ser levada em conta, porexemplo, na determinação da distancia e/ou direção para a anomalia.

Respostas EM transientes triaxiais

A fig. 3 ilustra ângulos direcionais entre coordenadas deferramenta e de anomalia. Uma bobina de transmissor T é localizada naorigem que serve de origem para cada sistema de coordenadas. UM receptorRé colocado a uma distância L do transmissor. Um sistema de coordenadasterrestres inclui um eixo Z, em uma direção vertical, e um eixo X e eixo Y nasdireções Este e Norte, respectivamente. O furo desviado é especificado emcoordenadas terrestres por um ângulo de desvio Ob e seu ângulo de azimute cpb.Uma anomalia de resistividade A é localizada a uma distância D dotransmissor na direção especificada por um ângulo de mergulho (Ga) e seuazimute (φa).

De modo a praticar modos de realização do método, a fig. 4Amostra a definição de um sistema de coordenadas de furo de poço tendo eixosx, y e z. O eixo z define a direção do transmissor T para o receptor R. Ascoordenadas de ferramenta na fig. 4A são especificadas pelo giro dascoordenadas terrestres (Χ, Υ, Z) na fig. 3 pelo ângulo de azimute ((φb) ao redordo eixo Z e, depois, girando por Gb ao redor do eixo y para chegar àscoordenadas de ferramenta (x, y, z). A direção da anomalia é especificadapelo ângulo de mergulho (υ) e o ângulo de azimute (φ), onde:

<formula>formula see original document page 18</formula>

Similarmente, a fig. 4B mostra a definição de um sistema decoordenadas de anomalia tendo eixos a, b c. O eixo c define a direção dotransmissor T para o centro da anomalia A. As coordenadas de anomalia nafig. 4B são especificadas girando-se as coordenadas terrestres (Χ, Υ, Z) nafig. 3 pelo ângulo de azimute (φa) ao redor do eixo Z e, subseqüentemente,girando-se por Ga ao redor do eixo b para chegar às coordenadas de anomalia(a, b, c). Neste sistema de coordenadas, a direção do furo de poço éespecificada em ordem inversa pelo ângulo de azimute (φ) e o ângulo demergulho (υ).

Respostas transientes em dois sistemas de coordenadas

O método se baseia adicionalmente na relação entre asrespostas transientes em dois sistemas de coordenadas. As respostastransientes de campo magnético nos receptores [Raios-X, Ry, Rz] que sãoorientados na direção dos eixos [x, y, z] das coordenadas de ferramenta,respectivamente, como referido como:<formula>formula see original document page 19</formula>

Onde o lado da mão direita da equação representa todas ascombinações de eixo de receptor e eixo de transmissor, por meio do que Vy =RiTj denota resposta de voltagem sensoriada pelo receptor Rj(i=x,y,z) do sinatransmitido pelo transmissor Tj(i-x, y, z). cada transmissor pode compreenderuma fonte de dipolo magnético, [Mx, My, Mz), em qualquer direção.

Quando a anomalia de resistividade está distante daferramenta, a formação próxima à ferramenta é vista como uma formaçãohomogênea. Por simplicidade, o método pode assumir que a formação éisotrópica. Apenas três respostas transientes não-zero existem em umaformação isotrópica homogênea. Estas incluem a resposta coaxial e duasrespostas coplanares. A resposta coaxial VzzCt) é a resposta quando ambos otransmissor e o receptor estão orientados na direção comum de eixo deferramenta. Respostas coplanares, VxxCt) e VyyCt), são as respostas quandoambos o transmissor Teo receptor R estão alinhados paralelo um ao outro,mas suas orientação sendo perpendiculares ao eixo de ferramenta. Todas asrespostas de componentes cruzados são de um receptor orientadolongitudinalmente com um transmissor transversal, ou vice versa. Outraresposta de componente cruzado é também zero entre um receptor e umtransmissor transversais mutuamente ortogonais.

O efeito da anomalia de resistividade é visto nas respostastransientes à medida que o tempo aumenta. Em adição às respostas coaxial ecoplanar, as respostas de componente cruzado Vy(t) i, j = x, y, z) setornam zero. As respostas transientes de campo magnético também podem serexaminadas no sistema de coordenadas de anomalia. As respostas transientesde campo magnético nos receptores (Ra, Rb, Rc) que são orientados na direçãodo eixo [a, b, c] das coordenadas de anomalia podem ser referidas como<formula>formula see original document page 20</formula>

onde ο lado da mão direita da equação representa todas ascombinações de orientação de receptor e orientação de transmissor, por meiodo que Vij - RiTj denota resposta de voltagem sensoriada pelo receptor Ri (naorientação i = a, b, c) do sinal transmitido pelo transmissor Tj (na orientação j= a, b, c). Cada transmissor pode compreender uma fonte de dipolomagnético, [Ma. Mb, Mc], ao longo da orientação a, b ou c.

Quando a anomalia é grande e distante comparada aoafastamento do transmissor-receptor, o efeito do afastamento pode serignorado e as respostas transientes podem ser quase idênticas àquelas dosreceptores próximos ao transmissor. Então, o método assume que existesimetria axial em relação ao eixo c que é a direção a partir do transmissor parao centro da anomalia. Nesta configuração axialmente simétrica, as respostasde componente cruzado nas coordenadas de anomalia são identicamente zeronas medições no domínio de tempo.

β<formula>formula see original document page 20</formula>

As respostas transientes de campo magnético nas coordenadasde ferramenta são relacionadas àquelas nas coordenadas de anomalia por umatransformação de coordenada simples

P(d, 0) especificada pelo ângulo de mergulho (S) e ângulo deazimute (0).<formula>formula see original document page 21</formula>

Determinação da direção

As assunções determinadas acima contribuem para adeterminação da direção de alvo, que é definida como a direção da anomalia apartir da origem. A ferramenta está na origem. Quando é assumida simetriaaxial nas coordenadas de anomalia, as medidas de resposta transiente nascoordenadas de ferramenta são restringidas e os dois ângulos direcionaispodem ser determinados por combinações de respostas triaxiais.

<formula>formula see original document page 21</formula>

Em termos de cada resposta triaxial

<formula>formula see original document page 21</formula>

As seguintes relações podem ser notadas:

<formula>formula see original document page 21</formula>Diversos casos distintos podem ser notados. No primeirodestes casos, quando nenhum dos componentes cruzados é zero, nem Vxy Φ 0,nem Vyz Φ 0, nem Vzx Φ 0, então, o ângulo de azimute 0 não é zero nem π/2(90°), e pode ser determinado por,

<formula>formula see original document page 22</formula>

Notando a relação,

<formula>formula see original document page 22</formula>

o ângulo de mergulho S (desvio) é determinado por,

<formula>formula see original document page 22</formula>

No Segundo caso, quando Vxy = 0 e Vyz = 0, então, $ = 0 ou 0= 0 ou π(180°) ou, 0 = ±π(90°) e ϑ = π/2 (90°), uma vez que as respostascoaxiais e coplanares devem diferir entre si (Vaa Φ Vcc).

Se 0 = 0, então, o ângulo de mergulho ϑ é determinado por,

<formula>formula see original document page 22</formula>

Se 0 = π(180°), então, o ângulo de mergulho ϑ édeterminado por,

<formula>formula see original document page 22</formula>

Igualmente, em relação ao segundo caso, se ϑ = 0, então Vxx =Vyy e Vzx = 0. Se 0 = ± π/2(90°) e ϑ = ± n/2 (90°), então, Fzz - Vxx e Vzx = 0.Estes exemplos serão adicionalmente discutidos abaixo em relação ao quintocaso.No terceiro caso, quando <formula>formula see original document page 23</formula>

Se 0 = π/2, então o ângulo de mergulho θ é determinado por,

<formula>formula see original document page 23</formula>

Se 0 = - π/2, então, o ângulo de mergulho é determinado por,

<formula>formula see original document page 23</formula>

Igualmente em relação ao terceiro caso, se S = 0, então Vxx =

Kjy e Vyz = 0. Se 0 = 0 e S = ± π/2(90°), F3y = Vzz e Fvz = 0. Estas situaçõesserão discutidas adicionalmente abaixo em relação ao quinto caso.

No quarto caso, Vxz = 0 e Vyz = 0, então $ = 0 ou π(180°) ou ±

<formula>formula see original document page 23</formula>

Se = $ ± π/2, então, o ângulo de azimute 0 é determinado por,

<formula>formula see original document page 23</formula>

Igualmente em relação ao quarto caso, se & = 0 ou π(180°),então Vxx - Vyy e Vyz — 0. Esta situação está igualmente mostrada abaixo emrelação ao quinto caso.

No quinto caso, todos os componentes cruzados desaparecem,

<formula>formula see original document page 23</formula>

Rotação da ferramenta ao redor do eixo de ferramenta/furo de poçoNa análise acima, todas as respostas transientes Vij, (t) (i,j = x,

y, z) são especificadas pelas direções dos eixos x-, y-, e z- das coordenadas deferramenta. Entretanto, a ferramenta gira dentro furo de sondagem e aorientação de azimute do transmissor e receptor já não coincide com a direçãodos eixos χ ou y como mostrado na FIG. 5. Se as respostas medidas foremV~(i J = χ,γ,ζ), onde os eixos xq y são as direções das antenas fixas para aferramenta de giro, e ψ é o ângulo de rotação da ferramenta, então,

<formula>formula see original document page 24</formula>

Então,

<formula>formula see original document page 24</formula>O ângulo de azimute 0 é medido a partir das respostas triaxiaisse o ângulo de rotação da ferramenta ψ é conhecido. Ao contrário, o ângulode mergulho $ (desvio) é determinado por,

<formula>formula see original document page 25</formula>

sem conhecer a orientação da ferramenta ψ.

Ângulos aparentes de mergulho e azimute e a distância à anomalia

Os ângulos de mergulho e azimute descritos acima indicam adireção de uma anomalia de resistividade determinada por uma combinaçãode respostas transientes triaxiais em um tempo (t) quando os ângulos sedesviaram de um valor zero. Quando t é pequeno ou perto de zero, o efeitodesta anomalia não é aparente nas respostas transientes uma vez que todas asrespostas de componente cruzado desapareceram. Para identificar a anomaliae estimar não apenas sua direção, como também a distância, é útil definir oângulo de azimute aparente 0app(t) por,

<formula>formula see original document page 25</formula>

e o ângulo efetivo de mergulho Sapp(t) por,

<formula>formula see original document page 25</formula>

para o intervalo de tempo onde nem 0app(t) 0 nem π/2(90°).

Para simplicidade, o caso examinado abaixo é um em que nenhuma dasmedidas de componente cruzado é idêntica a zero: Vyz(t) Φ 0, e V2X(t) Φ 0.

Para o intervalo de tempo onde 0app(t) ~ 0, Sapp(t) é definidopor,<formula>formula see original document page 26</formula>

Para o intervalo de tempo onde

<formula>formula see original document page 26</formula>

definido por,

Quando t é pequeno e as respostas transientes não consideramo efeito de uma anomalia de resistividade à distância, os ângulos efetivos sãoidênticos a zero, 0app(t) - $app(t) — 0. Quando t aumenta, quando as respostastransientes consideram o efeito da anomalia, 0app(t) e $app(t) começam amostrar os ângulos de azimute e mergulho verdadeiros. A distância àanomalia pode ser indicada no tempo quando 0app(t) e Sapp(t) começam a sedesviar dos valores zero iniciais. Como mostrado em um exemplo demodelagem abaixo, a presença de uma anomalia é detectada muito mais cedono tempo nos ângulos efetivos do que na condutividade aparente (σαρρ(ί)).Mesmo se a resistividade da anomalia não puder ser conhecida até que oapp(t)seja afetada pela anomalia, sua presença e direção podem ser medidas pelosângulos aparentes. Com limitação na medida do tempo, a anomalia distantepode não ser considerada na mudança de oapp(t), mas é visível em 0app(t) e

Primeiro exemplo de modelagem

A FIG. 6 representa um exemplo de modelagem simplificadoonde uma anomalia de resistividade A é descrita na forma de, por exemplo,um domo de sal maciço em uma formação 5. A interface de sal 55 pode serconsiderada como uma interface plana. A FIG. 6 indica, igualmente, arranjosde medição coaxial 60, coplanar 62, e de componente cruzado (64), onde umabobina de transmissor e uma bobina de receptor estão afastadas, uma da outra,espaçadas de uma distância L. Deve ser compreendido que em uma aplicaçãoprática, podem ser empregadas ferramentas separadas para cada um destesarranjos, ou uma ferramenta ortogonal múltipla. Para simplificação adicional,pode ser assumido que a direção de azimute da face de sal, como consideradoa partir da ferramenta, é conhecida. Conseqüentemente, restam desconhecidosa primeira distância Di da ferramenta à face de sal 55, a segunda distância D2do outro lado do sal até a ferramenta, a resistividade isotrópica ouanisotrópica da formação, e o ângulo de aproximação (ou ângulo demergulho) θ como mostrado na FIG. 6. A espessura Δ do domo de sal édefinida como Δ = D2 - D1. No caso da resistividade na anomalia A seranisotrópica, as propriedades eletromagnéticas da anomalia podem sercaracterizados pela resistividade normal R® na direção do eixo principal deanisotropia (ou condutividade normal σ©), e resistividade no plano R// (oucondutividade no plano σ//) em qualquer direção dentro de um planoperpendicular ao eixo principal. No caso de anisotropia, R//≠R©.

Antes de discutirmos a anisotropia mais detalhadamente, asformações isotrópicas serão primeiramente ilustradas com resistividade R (=R// = R®) (ou seu inverso σ = σ// = σ©).

A FIG. 7 e a FIG. 8 mostram a resposta calculada de voltagemtransiente (V) a partir de medições coaxial Vzz(t) (linha 65), coplanar, Vxx(t)(linha 66), e de componente cruzado Vzx(t) (linha 67) para uma ferramentatendo Z=Im, para θ = 30° e localizada a uma distância Dy = IOmrespectivamente, D} = IOOm afastada de uma face de sal 55. Nos cálculos, D2foi assumida como muito maior do que IOOm, de modo que, dentro da escalade tempo de cálculo (até ls) nenhuma influência do outro lado do sal A édetectável na resposta transiente. Além disso, quando a anomalia é grande edistante comparada ao afastamento L do transmissor-receptor, o efeito doafastamento L pode ser ignorado e as respostas transientes podem seraproximadas para aquelas dos receptores perto do transmissor.

O efeito da anomalia de resistividade A (como representado naFIG. 6) é considerado nas respostas calculadas transientes quando o tempoaumenta. Além das respostas coaxial e coplanar (65.66), as respostas decomponente cruzado Vij(t) (i≠j; I, j = x, y, z) tornam-se diferentes de zero.De modo a facilitar a análise das respostas, elas podem ser convertidas emmergulho aparente e/ou condutividade aparente.

O ângulo de mergulho aparente θaρρ(t), como calculado por

<formula>formula see original document page 28</formula>)

está mostrado na FIG. 9 para um conjunto da ferramenta de L= 1m quando a face de sal 55 está afastada de D1= IOm e no ângulo deaproximação de θ = 30°.

A condutividade aparente (σapp(t)) de ambas as respostas,coaxial (Vzz (t) da FIG. 7) e coplanar (Vxx(t) da FIG. 7), estão mostradas naFIG. 10 (linhas 68, 69, respectivamente), onde o ângulo de aproximação (θ =30°) e distância da face de sal (D1= 10 m) são os mesmos da FIG. 9. Detalhesde como as condutividades aparentes são calculadas serão providos abaixo.

Deve ser notado que a direção verdadeira da ferramenta à facede sal (por exemplo, 30°) está refletida no gráfico do mergulho aparenteQapp(t) da FIG. 9 já aos 10"4s, quando a presença de anomalias de resistividadeé dificilmente detectada no gráfico de condutividade aparente (σapp(t)) da FIG.10. Demora quase 10-3 s para que a condutividade aparente se aproxime de umvalor assintótico Oapp(t retardado).

A FIG. 11 mostra o mergulho aparente GappOO Para ° conjuntode ferramenta de L = Im quando a face de sal está afastada de D = 10m, masem ângulos diferentes entre o eixo de ferramenta e o alvo variando de 0 a 90°em incrementos de 15°. O ângulo de aproximação (Θ) pode ser refletido emqualquer ângulo em cerca de 10~4s.

A FIG. Ile FIGs. 12 e 13 comparam o mergulho aparenteσρρ(t) para distâncias diferentes da face de sal (D = 10m; 50m; e 100m) ediferentes ângulos entre o eixo da ferramenta e o alvo.A distância à face de sal pode igualmente ser determinada pelotempo de transição em que 6app(t) toma um valor assintótico. Mesmo se adistância da face de sal {D) for 100m ela pode ser identificada e a sua direçãopode ser medida pelo mergulho aparente 6app(t).

Em resumo, o método considera a transformação decoordenada de respostas transientes EM entre coordenadas de ferramenta fixae coordenadas de anomalia fixa. Quando a anomalia é grande e distantecomparada ao afastamento transmissor-receptor, alguém pode ignorar o efeitodo afastamento e aproximar as respostas transientes EM com aquelas dereceptores próximos ao transmissor. Então, alguém pode assumir que existesimetria axial em relação ao eixo c, que define a direção a partir dotransmissor à anomalia. Nesta configuração axialmente simétrica, as respostasde componente cruzado nas coordenadas de anomalia fixa são idênticas azero. Com esta assunção, é provido um método geral para determinar adireção à anomalia de resistividade usando-se respostas transientes EMtriaxiais.

O método define o mergulho aparente 6app(t) e o azimuteaparente φαρρ(0 por combinações de medições transientes triaxiais. A direçãoaparente {6aap(t), <paap(t)} lê a direção verdadeira {θ, φ) em um tempo maistarde. Os 0app(t) e φαρρ(0> ambos, lêem zero quando t é pequeno e o efeito daanomalia não é detectado nas respostas transientes ou condutividade aparente.As condutividades (ocoaxiai(t) e σcopianar(t)) das medições coaxial e coplanarindicam, ambas, a condutividade da formação próxima, em torno daferramenta.

O desvio da direção aparente {{Θ app(t), φαρρ(t)}) de zeroidentifica a anomalia. A distância à anomalia é medida pelo tempo quando adireção aparente {{6app(t), φαρρ(0}) começa a se desviar de zero ou pelo tempoquando a direção aparente {{θαρρ(t), φαρρ(t)}) começa a se aproximar dadireção verdadeira ({θ, φ}). A distância pode ser igualmente medida a partirda mudança na condutividade aparente. Entretanto, a anomalia é identificadae medida muito mais cedo no tempo, na direção aparente, do que nacondutividade aparente.Condutividade aparente

Como apresentado acima, a condutividade aparente pode serusada como uma técnica alternativa aos ângulos aparentes a fim de determinara localização de uma anomalia em um furo de poço. A condutividade aparentedependente do tempo pode ser definida em cada ponto de uma série detempos, em cada profundidade de registro. A condutividade aparente em umaprofundidade de registro z é definida como a condutividade de uma formaçãohomogênea que geraria a mesma resposta de ferramenta medida na posiçãoselecionada. No registro transiente EM, os dados transientes são coletados auma profundidade de registro, ou localização de ferramenta z, como uma sériede tempos de voltagens induzidas em um circuito receptor.Conseqüentemente, a condutividade aparente dependente do tempo (σ (z, t))pode ser definida em cada ponto da série de tempos, a cada profundidade deregistro, para uma faixa apropriada de intervalos de tempo, dependendo dacondutividade da formação e das especificações da ferramenta.

A voltagem induzida de uma ferramenta coaxial, comafastamento transmissor-receptor L, na formação homogênea decondutividade (σ) é dada por,

<formula>formula see original document page 30</formula>

onde u2 = μοθ/4 L2/It e C é uma constante.

A condutividade aparente variável no tempo depende daresposta de voltagem em uma ferramenta coaxial (VzZ(t)) a cada tempo demedição quando:<formula>formula see original document page 31</formula>

é a resposta de voltagem medida da ferramenta coaxial. Apartir de um único tipo de medição (coaxial, afastamento único), quantomaior o afastamento L, maior deveria ser o tempo de medição (t) para seaplicar o conceito de condutividade aparente. A oapp(t) deveria ser constante eigual à condutividade da formação em uma formação homogênea: oapp(t) = o.O desvio de uma constante (σ), no tempo (í), sugere uma anomalia decondutividade na região especificada pelo tempo (t).

A voltagem induzida da ferramenta coplanar, com afastamentotransmissor-receptor L, na formação homogênea de condutividade (σ) é dadapor,

<formula>formula see original document page 31</formula>

de t, a voltagem coplanar muda a polaridade dependendo do afastamento L eda condutividade da formação.

Similarmente à resposta de ferramenta coaxial, acondutividade aparente variável no tempo é definida da resposta daferramenta coplanar VxX(t) a cada tempo de medição quando,

<formula>formula see original document page 31</formula>

resposta de voltagem medida da ferramenta coplanar. Quanto mais longo oafastamento, maior deveria ser o valor de t para aplicar o conceito decondutividade aparente de um único tipo de medição (coplanar, afastamentoúnico). A σapp(t) deveria ser constante e igual à condutividade da formação emuma formação homogênea: σapp(t) = σ.

Quando há dois receptores coaxiais, a relação entre o par demedições de voltagem é dada por,

<formula>formula see original document page 32</formula>

onde L1 e L2 são afastamentos transmissor-receptor de duasferramentas coaxiais.

Inversamente, a condutividade aparente variável no tempo édefinida para um par de ferramentas coaxiais por,

<formula>formula see original document page 32</formula>

a cada tempo de medição. A σapp(t) deveria ser constante eigual à condutividade da formação em uma formação homogênea: σapp(t) = σ.

A condutividade aparente é definida similarmente para um parde ferramentas coplanares ou para um par de ferramentas coaxiais ecoplanares. A σapp(t) deveria ser constante e igual à condutividade daformação em uma formação homogênea: σapp(t) = σ. O desvio da constante(cr), no tempo (t), sugere uma anomalia de condutividade na regiãoespecificada pelo tempo (t).

Como será ilustrado abaixo, a condutividade aparente (σapp(t)),se coaxial ou coplanar, pode revelar três parâmetros em relação a umaformação de duas camadas, incluindo:

(1) a condutividade de uma primeira camada local na qual aferramenta está localizada;

(2) a condutividade de umas ou várias camadas ou estratosadjacentes; e

(3) a distância da ferramenta aos limites da camada.Análise da resposta transiente coaxial em modelos de duas camadas

Para ilustrar a utilidade do conceito de condutividade aparente,a resposta transiente de uma ferramenta em um modelo terrestre de duascamadas, como na FiG. 14, por exemplo, pode ser examinada.

A FIG. 14 ilustra uma ferramenta coaxial 80, na qual umabobina de transmissor (T) e uma bobina de receptor (R) são enroladas ao redordo eixo de ferramenta z, comum, e espaçadas de uma distância de afastamentoL. Os símbolos σι e o 2 podem representar as condutividades de duas camadasde formação. A ferramenta coaxial 80 está colocada em um poço horizontal88 atravessando uma camada de formação 5 e se estendendo paralela àinterface da camada 55.

No presente exemplo, um poço horizontal é representado demodo que a distância, a partir da ferramenta, ao limite da camada correspondaà distância do furo de poço horizontal ao limite da camada. Sob umacircunstância mais geral, a direção relativa de um furo de poço e ferramenta àinterface do estrato não é conhecida.

A resposta calculada de voltagem transiente V(t) para oafastamento transmissor-receptor L- Im da ferramenta coaxial nas váriasdistâncias D entre a ferramenta 80 e o limite de camada 55, está mostrado naFIG. 15, para £>=1,5,10, 25, e 50m. A formação pode ser analisada usando-se estas respostas, empregando-se a condutividade aparente como explicadoposteriormente em relação às FIGs. 16 e 17.

A FIG. 16 mostra os dados de voltagem da FIG. 15 plotadosem termos de condutividade aparente, para uma geometria onde σ1 =0,lS/m(Rj = 10Ωπι) e σ2 = lS/m(R2 = 1Ωm). Similarmente, a FIG. 17 ilustraa condutividade aparente em um modelo de duas camadas onde Oj = 7 S/m(R1= 7Ωmy) Qσ2 = 0,lS/m(R2 = 10Ωm).

Os gráficos de condutividade aparente revelam umacondutividade "constante" em t pequeno e em t grande, mas tendo um valordiferente, e um tempo de transição tc, que marca a transição entre os doisvalores de condutividade "constantes" e depende da distância D.

Como será explicado mais abaixo, em um perfil deresistividade de duas camadas, a condutividade aparente, quando t seaproxima de zero, pode identificar a condutividade da camada σι ao redor daferramenta, enquanto a condutividade aparente quando t se aproxima deinfinito pode ser usada para determinar a condutividade Q1, da camadaadjacente a uma distância. A distância até o limite do estrato 55 a partir daferramenta 80 pode ser igualmente medida a partir do tempo de transição tcobservado nos gráficos de condutividade aparente.

Em valores pequenos de t, a ferramenta lê a condutividadeaparente σ1, da primeira camada 5, ao redor da ferramenta 80. Supõe-se que acondutividade em valores pequenos de t corresponde à condutividade dacamada local 5 onde a ferramenta está localizada. Em valores pequenos de t, osinal alcança o receptor diretamente do transmissor, sem interferir com olimite do estrato. A saber, o sinal é afetado apenas pela condutividade στ aoredor da ferramenta.

Em valores de t grandes, a ferramenta lê 0,4S/m para ummodelo de duas camadas onde σ1 = lS/m(R1 = 7 Qm) e σ2 = 0,lS/m(R2 =10Ωm), ou σ1 = 0,1S/m(R1 = 10Ωm) e σ2 = 1S/m(R2 = Ωm). Acredita-seque o valor de 0,4 corresponde a alguma média entre as condutividades dasduas camadas, porque em valores de t grandes, quase metade dos sinais vemda formação abaixo da ferramenta e, os sinais restantes, vêm de cima, se otempo para que o sinal percorra a distância entre a ferramenta e o limite doestrato, for pequeno.

Isto é investigado adicionalmente na FIG. 18, que mostraexemplos de gráficos de oapp(t) para D=1mel =1 m, mas para relações deresistividade diferentes da camada alvo 2, enquanto a condutividade local (σ1)está fixada em 1S/m(R1 = 1Ωm). A condutividade aparente em valoresgrandes de t é determinada pela condutividade da camada alvo 2, comomostrado na linha 71, na FIG. 19, quando σ1 é fixado em 1S/m.

Numericamente, a condutividade retardada pode seraproximada pela média da raiz quadrada de condutividades de duas camadasquando:

<formula>formula see original document page 35</formula>

Isto está representado como a linha 72 na FIG. 19. Assim, a condutividade em grandes valores de t (quando t seaproxima de infinito) pode ser usada para estimar a condutividade (σ2) dacamada adjacente, quando a condutividade local (σ;), perto da ferramenta, éconhecida, por exemplo, a partir da condutividade quando t se aproxima zero,como ilustrado na FIG. 20.

Estimativa de D. A distância à anomalia eletromagnética

A distância D da ferramenta ao estrato é refletida no tempo detransição tc. O tempo de transição, no qual a condutividade aparente (oapp(t))começa a se desviar da condutividade local (σι) para a condutividade emvalores grandes de t, depende de D e L, como mostrado na FIG. 21.

Por conveniência, o tempo de transição (tc) pode ser definidocomo o tempo em que aapp(tc) utiliza uma condutividade de corte (σc). Nestecaso, a condutividade de corte é representada pela média aritmética entre acondutividade, quando t se aproxima de zero, e a condutividade, quando t seaproxima de infinito. O tempo de transição (tc) é ditado pelo caminho do raioRP:

<formula>formula see original document page 35</formula>

que é a distância mais curta para o sinal eletromagnéticopercorrer do transmissor ao limite do estrato, ao receptor, independente daresistividade das duas camadas. Inversamente, a distância (D) à anomaliapode ser estimada a partir do tempo de transição {tc), como mostrado na FIG.22.

Antecipar capacidades do método transiente EM

Analisando a condutividade aparente ou seu equivalenteinverso inerente (resistividade aparente), a presente invenção pode identificara localização de uma anomalia de resistividade (por exemplo, uma anomaliacondutora e uma anomalia resistiva). Além disso, resistividade oucondutividade podem ser determinadas das respostas transientes coaxiais e/oucoplanares. Como explicado acima, a direção da anomalia pode serdeterminada se os dados de componente cruzado estiverem igualmentedisponíveis. Para ilustrar ainda mais a utilidade destes conceitos, a análiseantecedente pode ser igualmente usada para detectar uma anomalia a umadistância antecipada da broca de perfuração.

A FIG. 23 mostra uma ferramenta coaxial 80, com afastamentotransmissor-receptor L, colocada dentro de, por exemplo, um poço vertical 88aproximando-se de, ou um pouco além de um estrato adjacente que é umaanomalia de resistividade. A ferramenta 80 inclui uma bobina de transmissorT e uma bobina do receptor R, que são enroladas ao redor de um eixo deferramenta, comum, e orientadas na direção do eixo de ferramenta. Ossímbolos σι e Q1 podem representar as condutividades de duas camadas deformação, e D a distância entre a ferramenta 80 (por exemplo, a antenatransmissora T) e o limite da camada 55.

A resposta calculada de voltagem transiente da ferramentacoaxial de L — Im (afastamento transmissor-receptor) a diferentes distâncias{D = 1, 5, 10, 25, e 5Om) como uma função de t, em um caso onde O1 =0,1 S/m (correspondendo a Ri = 10Qm), εσ2= lS/m (correspondendo a R2 =IQm), está mostrada na FIG. 24. Embora sejam observadas diferenças entrerespostas para distâncias diferentes, não é simples identificar a anomalia deresistividade diretamente destas respostas.Os mesmos dados de voltagem da FIG. 24 estão plotados emtermos de condutividade aparente (oapp(t)) na FIG. 25. Desta figura, é claroque a resposta coaxial pode identificar um estrato adjacente com umacondutividade mais alta, a uma distância. Mesmo uma ferramenta de L = Impode detectar o estrato distante 10, 25, e 50m, se a resposta de voltagem baixapuder ser medida em um intervalo de 0,1-1s

O gráfico de oapp(t) exibe no desenho, bem distintamente, pelomenos três parâmetros: condutividade ao início do tempo; condutividade aofinal do tempo; e o tempo de transição que se move quando a distância (D)muda. Na FIG. 25, deve-se notar que, no início do tempo, onde t está próximode zero, a ferramenta lê a condutividade aparente de 0,1 S/m, que érepresentativa da camada imediatamente ao redor da ferramenta. O sinal quealcança o receptor R ainda não contém informação sobre o limite 55. Ao finaldo tempo, a ferramenta lê perto de 0,55 S/m, representando uma médiaaritmética entre as condutividades das duas camadas. Ao final do tempo t ©quase metade dos sinais vem da formação abaixo da ferramenta e a outrametade de cima da ferramenta, se, o tempo de percorrer a distância (D), daferramenta ao limite do estrato, for pequeno. A distância D é refletida notempo de transição tc.

A FIG. 26 ilustra o gráfico aapp(t) da resposta transientecoaxial no modelo de duas camadas da FIG. 23, para uma ferramenta de L =lm, a distâncias diferentes (D), salvo que a condutividade da camada local(σΐ) é lS/m (RI = IQm) e a condutividade da camada alvo (σ2) é 0,lS/m (R2= IOQm). Novamente, a ferramenta lê no início do tempo a condutividadeaparente de l,0S/m que é da camada imediatamente ao redor da ferramenta.Ao final do tempo, a ferramenta lê aproximadamente 0,55 S/m, o mesmo valorda condutividade média da FIG. 25. A distância (D) é refletida no tempo detransição tc.

Por isso, o método de resposta transiente eletromagnético podeser usado como um método de registro de resistividade antecipada.

A FIG. 27 compara o gráfico aapp(t) da FIG. 25 e FIG. 26 paraL= ImeD = 5 Om. A condutividade retardada é determinada unicamentepelas condutividades das duas camadas (σι e O1), sozinha. Ela não é afetadapela localização da ferramenta nas duas camadas. Entretanto, devido à grandeprofundidade da investigação, a condutividade retardada não é prontamentealcançada mesmo em t = ls, como mostrado na FIG. 25. Na prática, acondutividade retardada pode ter que ser aproximada por aapp(t =Is) quedepende ligeiramente de D como ilustrado na FIG. 25.

Numericamente, a condutividade aparente retardada pode seraproximada pela média aritmética de condutividades de duas camadasquando: σαρρ(t —> 00; σλ, σ2) - σ1 + /2. Isto é razoável considerando-se que,com a ferramenta coaxial, o transmissor axial induz a corrente parasitaparalela ao limite do estrato. Ao final do tempo, o receptor axial recebe acorrente horizontal quase igualmente de ambas as camadas. Como resultado, acondutividade retardada deve considerar a condutividade de ambas asformações com peso quase igual.

A FIG. 28 compara os gráficos de oapp(t) para D = 50m, mascom afastamento L diferente. A oapp(t) alcança uma condutividade aparenteretardada quase constante em tempos posteriores quando L aumenta. Acondutividade aparente retardada (oapp(t © ) é quase independente de L.Entretanto, a condutividade retardada definida em t = ls, dependeligeiramente da distância (D).

Assim, a condutividade aparente retardada (σαρρ(1 © em t=1s pode ser usada para estimar a condutividade da camada adjacente (O1)quando a condutividade local perto da ferramenta {oi) é conhecida, porexemplo, a partir da condutividade aparente do início do (oapp(t © 0) = O1).

Estimativa da distância (D) à anomalia eletromagnética

O tempo de transição (tc), em que a condutividade aparentecomeça a se desviar da condutividade local (Oj) para a condutividaderetardada depende, claramente, de D, a distância da ferramenta ao limite doestrato, como mostrado na FIG. 25 para uma ferramenta dq L = lm.

Por conveniência, o tempo de transição(7c) é definido pelotempo em que oapp(tc) utiliza uma condutividade de corte (oc), isto é, nesteexemplo, a média aritmética entre as condutividades do início do tempo eretardada: <formula>formula see original document page 39</formula>. O tempo de transição (tc) éditado pelo caminho do raio RP, D menos Ll2, isto é, metade da distância parao sinal de EM percorrer do transmissor ao limite do estrato, ao receptor,independentemente da resistividade das duas camadas. Inversamente, adistância (D) pode ser estimada a partir do tempo de transição (tc), comomostrado na FIG. 29 quando L= lm.

Análise de respostas transientes coplanares em modelos de duas camadas

Embora os dados transientes coaxiais tenham sido examinadosacima, dados transientes coplanares são igualmente úteis como um método deregistro de resistividade antecipada.

A FIG. 30 mostra uma ferramenta coplanar 80, comafastamento transmissor-receptor L, colocada em um poço 88 e seaproximando (ou um pouco além) do limite da camada 55 de um estratoadjacente que é a anomalia de resistividade. Na ferramenta coplanar, ambos,um transmissor T e um receptor R são orientados perpendiculares ao eixo ζ daferramenta e paralelos um ao outro. Os símbolos OiQO2 podem representar ascondutividades de duas camadas da formação.

Correspondendo à FIG. 25 para as respostas de ferramentacoaxial onde L = lm, a condutividade aparente (oapp(t)) para respostascoplanares calculadas está plotada na FIG. 31 para diferentes distâncias daferramenta, a partir do limite do estrato 55. É claro que a resposta coplanarpode igualmente identificar um estrato adjacente com uma condutividademaior, a uma distância. Mesmo uma ferramenta de L = Im pode detectar oestrato a 10m, 25m, e 50m de distância, se as respostas de voltagem baixapuderem ser medidas por intervalos de 0,1-ls. O gráfico δapp(t) para asrespostas coplanares exibe igualmente três parâmetros, do mesmo modo quepara as respostas coaxiais.

Como para o caso na geometria coaxial, é igualmenteverdadeiro para as respostas coplanares que a condutividade aparente doinício do tempo.<formula>formula see original document page 40</formula>é a condutividade da camada local (d;), onde aferramenta está localizada. Inversamente, a condutividade da camada pode sermedida facilmente pela condutividade aparente em tempos mais cedo.

A condutividade aparente retardada<formula>formula see original document page 40</formula>uma médiadas condutividades de ambas as camadas. As conclusões derivadas para asrespostas coaxiais aplicam-se, igualmente bem, às respostas coplanares.Entretanto, o valor da condutividade retardada para as respostas coplanaresnão é o mesmo que para as respostas coaxiais. Para respostas coaxiais, acondutividade retardada está próxima da média aritmética de condutividadesde duas camadas em modelos de duas camadas.

A FIG. 32 mostra a condutividade retardada <formula>formula see original document page 40</formula>pararespostas coplanares como obtidas dos cálculos do modelo (linha 77) onde D= 50m e L = 1m, mas para condutividades diferentes da camada local, quandoa condutividade do alvo for fixada em 1S/m. A condutividade retardada édeterminada pela condutividade local da camada, e está numericamente pertoda média da raiz quadrada quando

<formula>formula see original document page 40</formula> como mostrado pelalinha 78, na FIG. 32.

Para resumir, a condutividade retardada<formula>formula see original document page 40</formula>pode serusada para estimar a condutividade da camada adjacente (σ2) quando acondutividade local (σ1), perto da ferramenta, é conhecida, por exemplo, apartir da condutividade do início do tempo<formula>formula see original document page 40</formula>.Isto estáilustrado na FIG. 33, onde a linha 79 foi obtida a partir de cálculos do modelo,e a linha 79a apresenta a aproximação média.Estimativa da distância (D) à anomalia eletromagnética

O tempo de transição tc, em que a condutividade aparentecomeça se desviar da condutividade local (σ1) para a condutividade retardadadepende claramente da distância (D), da ferramenta 80 (por exemplo, otransmissor T) até o limite do estrato 55, como mostrado na FIG. 30.

O tempo de transição (tc) pode ser definido pelo tempo em quea σ app(tc) utiliza a condutividade de corte (σc), isto é, neste exemplo, a médiaaritmética entre as condutividades do início do tempo e retardada:σc = {aσpp(t

<formula>formula see original document page 41</formula>

0) + oapp(t

<formula>formula see original document page 41</formula>

°°)}/2. O tempo de transição (tc) é ditado pelo caminho doraio, D menos L/2, isto é, metade da distância para o sinal de EM percorrer dotransmissor até o limite do estrato, ao receptor, independentemente daresistividade das duas camadas.

Inversamente, a distância (D) pode ser estimada a partir dotempo de transição (tc), como mostrado na FIG. 34 onde Z-=Im.Análise de dados de resposta transientes eletromagnéticos para três ou maiscamadas de formação

O modelo seguinte mostra uma camada condutora, próxima,uma camada muito resistiva, e uma camada ainda mais condutora. Aconfiguração geológica está descrita na FIG. 35, junto com uma ferramentacoaxial 80, em uma formação relativamente condutora 82, onde uma anomaliaestá localizada na forma de uma camada relativamente resistiva 83. Comomostrado, a formação, no outro lado da camada 83, como visualizada a partirda ferramenta 80 e identificada na FIG. 35 pelo numerai de referência 84, éidêntica à formação 82, no lado da ferramenta da camada 83. Entretanto, ométodo também funcionará se a formação 84, no outro lado da camada 83,constituir uma camada que tenha propriedades diferentes daquelas daformação 82, próxima.

Em um ou outro caso, a ferramenta "vê" a anomalia 83 comouma primeira camada, a uma primeira distância D1, afastada e tendo umaespessura Δ, e "vê" a formação no outro lado da anomalia 83, como umasegunda camada 84, afastada de uma segunda distância D2 = D1 + Δ e tendoespessura infinita.

A FIG. 36 é um gráfico mostrando a resposta de resistividadeaparente calculada Rapp versus tempo t para uma geometria como apresentadana FIG. 35. Para o cálculo da FIG. 36, assumiu-se que a anomalia é formadapor um estrato resistivo de sal, tendo uma resistividade de 100Ωm, e que aformação é formada, por exemplo, por uma formação saturada de salmoura,tendo uma resistividade de 1Ωm. A ferramenta foi modelada para serorientada com seu eixo principal paralelo à primeira interface 81 entre aformação saturada de salmoura 82 e, a distância entre o eixo principal e aprimeira camada 83, D1, foi considerada IOm. A espessura do estrato resistivoΔ foi variada de uma fração à 100m.

A primeira subida da Rapp(0 é a resposta ao sal e ocorre em10"4s com uma ferramenta de L=1m quando o sal está a D1- 10m dedistância. Se o sal for completamente resolvido (por sal infinitamente espessoalém de Dl=IO m), a resistividade aparente deveria ler 3Ωm assintoticamente.

O declínio subseqüente da Rapp(t) é a resposta a uma formação condutora atrásdo sal (estrato resistivo). Rapp(t retardado) é uma função da resistividade doestrato condutor e da espessura do sal. Se a medição de tempo é limitada a10" s, o declínio da Rapp(t) pode não ser detectado para o sal com mais de500m de espessura.

Em relação à resolução do estrato resistivo, a coaxial respondea um estrato fino (1-2m de espessura). O tempo em que a Rapp (t) atinge o picoou começa a declinar depende da distância ao estrato condutor atrás do sal.

Como notado previamente, quando plotado em termos de condutividadeaparente oapp(t), o tempo de transição pode ser usado para determinar adistância aos limites do estrato.Como mostrado na FIG. 37, outra formação de três camadastambém foi modelada. Neste caso, a camada intermediária 83 era uma camadamais condutora do que a formação circundante 82. Este estrato condutor 83pode ser considerado representativo de, por exemplo, uma camada defolhelho. A ferramenta coaxial 80, tendo um afastamento L=Im, estálocalizada em um furo de poço em uma formação 82 tendo uma resistividadede IOQm e está localizada a Di = 10 m da camada menos resistiva (maiscondutora) 83, que tem uma resistividade de IΩm. A terceira camada 84 estáalém do estrato condutor 83 e têm uma resistividade de 10Qm, assim como acamada 82. O estrato condutor 83 foi modelado para uma faixa de espessurasΔ variando de frações de metro até uma espessura infinita. A resistividadeaparente, como calculada, está apresentada na FIG. 38.

A redução na Rapp(t), que pode ser vista na FIG. 38, é atribuídaà presença da camada de folhelho (condutora) e aparece quando t —» 10"5s. Aresposta do folhelho é completamente resolvida por uma camada condutora deespessura infinita que se aproxima de 3Ωm. A subida subseqüente na Rapp(t) éem resposta à formação resistiva 84, além da camada de folhelho 83. O tempode transição é utilizado para determinar a distância D2, da ferramenta 80 àinterface 85, entre as segundas e terceiras camadas (83, 84, respectivamente).Rapp(t retardado) é uma função da resistividade do estrato condutor. Quando aespessura Δ do estrato condutor aumenta, a medição de tempo deve, domesmo modo, ser aumentada (> 10" s) a fim de medir a subida da Rapp(t) paraas camadas condutoras com mais de IOOm de espessura.

Ainda outro modelo de três camadas está apresentado na FIG.39, onde a ferramenta coaxial 80 está em uma formação condutora 82 (IΩm),e uma segunda camada altamente resistiva 84 (IOOΩm) como pôde serencontrado em, por exemplo, um domo de sal. A formação 82 e a segundacamada 84 são separadas por uma primeira camada 83 que tem umaresistência intermediária (10Ωm). A espessura Δ foi variada nos cálculos daresposta de resistividade aparente, como descrito na FIG. 40.

A resposta à camada resistiva intermediária é vista em 10-4s,onde Rapp(t) aumenta. Se a primeira camada 83 for completamente resolvidapor um estrato infinitamente espesso, a resistividade aparente se aproxima deuma assíntota de 2.6Ωm. Como notado na FIG. 40, a Rapp(t) é submetida auma segunda etapa de aumento em resposta à segunda camada altamenteresistiva 84, de 100Ωm. Baseado no tempo de transição, a distância àinterface é determinada como sendo 110m.

Embora complexo, a resistividade aparente ou condutividadeaparente, nos exemplos acima, delineiam a presença de camadas múltiplas. Asmudanças observadas na condutividade aparente (ou resistividade aparente)permitem a determinação das distâncias Di e D2.

Respostas transientes eletromagnéticos envolvendo anisotropia de formação

Como afirmado acima, uma anomalia eletromagnética podeapresentar propriedades eletromagnéticas anisotrópicas. Um exemplo estámostrado na FIG. 6, se R// Φ R®.

Vários mecanismos podem dar origem a um efeitomacroscópico de indução eletromagnética. Por exemplo, frações orientadaspodem gerar uma resposta anisotrópica. A anisotropia eletromagnética podeigualmente ocorrer intrinsecamente em determinados tipos de formações,como folhelhos, ou pode ocorrer como resultado de seqüências de camadasrelativamente finas.

Da maneira representada na FIG. 6, a direção principal deanisotropia corresponde ao ângulo de aproximação Θ. Esta correspondência éprincipalmente em razão da simplicidade para a apresentação dos modos derealização, e não precisa necessariamente ser o caso, em cada situação, dentrodo escopo da invenção.

A seguir será explicado como a anisotropia eletromagnética depelo menos uma das camadas da formação pode ser levada em consideraçãoao se analisar sinais de resposta transientes dependentes do tempo. Isto podecompreender a determinação de um ou mais parâmetros de anisotropia quecaracterizam as propriedades eletromagnéticas anisotrópicas. Entre osparâmetros de anisotropia estão a relação de anisotropia α2, o fatoranisotrópico β, condutividade ao longo de um eixo principal de anisotropia σ®(ou resistividade ao longo do eixo principal de anisotropia Re), condutividadeem um plano perpendicular ao eixo principal de anisotropia Q// (ouresistividade em um plano perpendicular ao eixo principal de anisotropia R//);ângulo do eixo de ferramenta em relação ao eixo principal de anisotropia.

Usando-se os conceitos de condutividade aparente ouresistividade aparente e/ou mergulho ou azimute aparentes, a distância e/oudireção para uma anomalia podem ser determinadas a partir de sinais deresposta transientes dependentes do tempo, mesmo quando a anomalia, e/ouuma camada de formação distante compreende(m) uma anisotropiaeletromagnética ou, quando as antenas do transmissor e/ou receptor estãoembutidas em uma camada de formação anisotrópica.

Usando-se os princípios estabelecidos acima, a análise queleva em consideração a anisotropia pode ser estendida às formações demúltiplos estratos, incluindo aquelas onde apenas uma camada de formaçãodistante, ou alvo de anomalia, dão respostas de indução eletromagnéticaanisotrópicas (como, por exemplo, na FIG. 6) ou, onde uma camada deformação local, na qual as antenas do transmissor e do receptor estãolocalizadas, apresente comportamento anisotrópico e uma ou várias outras,camadas isotrópicas ou anisotrópicas estejam presentes à distância. Adistância e a direção a partir da ferramenta para as camadas mais distantese/ou alvo de anomalia podem então ser determinadas, contanto que aanisotropia seja levada em consideração. Na explanação a seguir, em razão da simplicidade, seráassumido que a anisotropia tem um eixo principal alinhado verticalmente, demodo que, o ângulo entre o eixo ζ da ferramenta e o eixo principal deanisotropia corresponda ao ângulo de mergulho ou ângulo de desvio θ. Otermo resistividade horizontal Rh pode ser empregado, correspondendo,geralmente, à resistividade no plano de anisotropia perpendicular à direçãoprincipal de anisotropia. O termo resistividade vertical Rv refere-segeralmente à resistividade na direção principal de anisotropia ou direçãonormal.

Respostas transientes EM em uma formação anisotrópica homogênea

E considerada uma formação anisotrópica, na qual umaresistividade vertical Rv (ou seu inverso, a condutividade vertical σγ) édiferente da resistividade horizontal Rh (ou da condutividade horizontal σΗ).E assumido que a formação tenha azimute simétrico, na direção horizontal. Oeixo ζ da ferramenta está desviado da direção vertical pelo ângulo demergulho θ (desvio) no plano zx. A antena transmissora está colocada naorigem: A antena receptora está colocada em (x = L@sen6, y=0, z=L@cos9).Pode haver quatro combinações independentes de orientações do transmissore receptor que dão respostas diferentes de zero.

Além de uma resposta coaxial, VZz, há duas respostascoplanares, VXx e VYy, e uma resposta de componente cruzado VXz = VZx.Uma resposta coplanar, VXx, é de uma antena de transmissor transversal e daantena receptora que estão orientadas dentro do plano zx. Outra respostacoplanar, VYy, é de um transmissor e de um receptor transversais ambosorientados na direção do eixo y. A resposta de componente cruzado é de umaantena receptora transversal com a antena transmissora orientadalongitudinalmente, ou vice-versa. A antena receptora transversal estádirecionada dentro do plano zx. Qualquer componente cruzado que envolvaum transmissor ou um receptor orientado na direção do eixo y, isto é, VYx eVxy e VYz e Vzy desaparece.

O acima foi apresentado em coordenadas de ferramenta. Alémdisso, observa-se que qualquer antena sensível a um componente transversalde um campo magnético induzido satisfaz como uma antena transversal.

Os requerentes derivaram a resposta transiente no domínio dotempo expressa em termos de condutividade horizontal σΗ, e fatoranisotrópico β, e são dadas por,

<formula>formula see original document page 47</formula>

Nestas equações,

<formula>formula see original document page 47</formula>

constante. O fator.

anisotrópico β é definido como:

<formula>formula see original document page 47</formula>

Baseado nestas equações, as seguintes observações podem serfeitas:

1. A resposta coaxial depende apenas da resistividadehorizontal Rh(= 1/σH) e o fator anisotrópico β que é determinado pela relaçãode anisotropia α2 = σv/σH = R"H/R"V e o ângulo de mergulho θ. Inversamente,nem a anisotropia nem o ângulo de mergulho podem ser determinados apenasa partir das medições coaxiais.

2. Ambas as respostas coplanares dependem da resistividadehorizontal, do fator anisotrópico, e do ângulo de mergulho.

3. Em furos de poço verticais com θ=0, a resposta coaxialdepende apenas da resistividade horizontal, enquanto a resposta coplanar édeterminada por ambas, a resistividade horizontal e a resistividade vertical.

4. No registro horizontal com θ = π/2, a resposta coaxialdepende de ambas, a resistividade horizontal e a resistividade vertical, mas aresposta coplanar é determinada unicamente pela resistividade horizontal.

<formula>formula see original document page 48</formula> onde 0(u"2) denota um remanescente naordem de u2

Respostas retardadas em uma formação anisotrópica homogênea

Similar à investigação apresentada acima em relação amodelos de camada, os limites de retardamento podem ser derivados. Quandot © «χ», u2 © O e, conseqüentemente, estes limites convergem. Levando emconsideração a anisotropia, os limites de retardamento das equações (41) a(44) são:

(47) « {l+|(<r - l)sen" 0 L;

<formula>formula see original document page 48</formula>

O ângulo do mergulho (desvio) é determinado por:

<formula>formula see original document page 48</formula>

A relação de anisotropia α pode ser determinada de:

<formula>formula see original document page 48</formula>Quando o ângulo de mergulho θ é conhecido ou estimado, arelação de anisotropia pode ser determinada alternativamente de:

<formula>formula see original document page 49</formula>

Observa-se ainda que, a soma da resposta coaxial com aresposta coplanar Xx é independente do ângulo de aproximação.

Condutividade aparente para respostas coaxiais e coplanares em umaformação anisotrópica homogênea

Similar à investigação apresentada acima em relação amodelos de camada, a condutividade aparente é igualmente uma quantidadederivada da formação, útil no caso de uma camada de formação anisotrópica.

A condutividade aparente é definida para ambas as respostas,coaxial (σzz(t)) e coplanar (σΧχ(t), σYy(t)). A condutividade aparente é acondutividade variável no tempo que daria a resposta coaxial ou coplanarmedida no tempo t se a formação fosse homogênea e isotrópica.

Como antes, as condutividades aparentes variáveis no tempo,dependem da resposta de voltagem em uma ferramenta coaxial (VzZ(t)) ou emuma ferramenta coplanar (Vxx(t)) a cada tempo de medição como:

<formula>formula see original document page 49</formula>

onde

<formula>formula see original document page 49</formula>

Então, em t grande, a condutividade aparente se aproxima dovalor determinado pela condutividade anisotrópica e pelo ângulo de mergulhocomo segue:

<formula>formula see original document page 50</formula>

Em termos de condutividade aparente,

<formula>formula see original document page 50</formula>

A relação de anisotropia α pode ser estimada a partir da

relação das equações (61) e (60), e o θ estimado como:

<formula>formula see original document page 50</formula>

Exemplos de modelagem

As FIGs. 41 a 45 referem-se às medidas transientes de induçãoeletromagnética e análise das mesmas, em uma formação anisotrópicahomogênea para vários β (em ordem de anisotropia crescente: 1,0; 0,8;. 0,6;0,4; 0,3) para uma ferramenta coaxial de L = lm.

Destas figuras, a FIG. 41 mostra as respostas calculadas devoltagem coaxial para uma formação onde a condutividade na direçãohorizontal σΗ = lS/m(RH = IQm). As linhas mostram a resposta de voltagemem função do tempo t (variando de lE-08s a ΙΕ+OOs em uma escalalogarítmica) após comutação súbita do transmissor. A linha 101 corresponde auma formação isotrópica homogênea (β = 1,0) e deveria corresponderidealmente a uma solução de dipolo. As linhas 102, 103, 104, e 105representam anisotropia crescente e correspondem, respectivamente, a β =0,8, β2 = 0,6, β2 = 0,4, e β2 = 0,3.

A FIG. 42 mostra a condutividade aparente que foi calculada apartir das respostas como mostrado na FIG. 41. Os mesmos números de linhada FIG. 4 lforam usados.

A FIG. 43 é similar à FIG. 42, mas mostra a condutividadeaparente que foi derivada de respostas calculadas para formações com σΗ =0,lS/m(RH = IOQm). Foi encontrado o mesmo comportamento geral.

A FIG. 44 é similar às FIGs. 42 e 43, mas mostra acondutividade aparente que foi derivada de respostas calculadas paraformações com σΗ = 0,01S/m(RH = IOOQm). Novamente foi encontrado omesmo comportamento geral.

Em cada uma das FIGs. 42, 43, e 44, a condutividade aparenteretardada é constante para cada um dos fatores anisotrópicos, indicativo deuma formação macroscopicamente homogênea. A condutividade aparenteretardada diminui com o fator anisotrópico, como esperado, porque acondutividade vertical, ao longo do eixo principal de anisotropia, é menor doque a condutividade horizontal.

A FIG. 45 plota o valor assintótico retardado da condutividadeaparente coaxial oZz(t —> oo) sobre σΗ contra <formula>formula see original document page 51</formula>A linha reta

resultante demonstra a relação linear. Ao levarmos em consideração aanisotropia, o valor correto da resistividade horizontal da formação (oucondutividade) pode, então, ser extraído dos valores de condutividadesaparentes coaxiais assintóticos.

Mesmo para formações altamente anisotrópicas, acondutividade aparente é quase indistinguível da condutividade aparente deuma formação isotrópica homogênea com uma condutividade menor. Erros deinterpretação podem, então, ser facilmente cometidos se a anisotropia não élevada em consideração ao analisar.

Como segue do acima, a anisotropia pode ser levada emconsideração, por exemplo, combinando-se respostas coaxiais com respostascoplanares. O modo de realização preciso depende de quais parâmetros sãoconhecidos ou estimados. A soma da resposta coaxial com a resposta coplanarXx é independente do ângulo de aproximação. Se C e σκ são conhecidas ouestimadas, então, a relação de anisotropia α se segue do valor retardado dasoma Vzz + Vxx. Se, por outro lado, o ângulo de aproximação θ é conhecido,C e σκ não precisam ser conhecidas porque a relação de anisotropia α podeser derivada de Eq. (53). Se nenhum dos outros parâmetros for conhecido, aEq. (52) pode ser empregada exigindo a combinação da resposta coaxial comduas respostas coplanares independentes.Mergulho aparente em uma formação anisotrópica homogênea

Na FIG. 46, ângulos de mergulho aparente 0app(t) derivadosusando-se a Eq. (51) das respostas calculadas transientes de componentecruzado coaxiais, coplanares a partir de uma ferramenta de L = Im em umaformação de Rh = IOQm e Rv/Rh = 9, para vários ângulos de aproximação,ou ângulos de mergulho. A linha 106 corresponde a θ = 30°; linha 107 a θ =45°; linha 108 a θ = 60°; e linha 109 a θ = 75°.

O ângulo de mergulho é, então, refletido precisamente pelovalor assintótico do mergulho aparente. O valor assintótico é alcançado emaproximadamente lE-06s.

Resistividade aparente para respostas coaxiais e coplanares em uma camadade formação compreendendo múltiplas subcamadas

A FIG. 47 mostra uma ferramenta de indução eletromagnética80 em uma camada de formação 110 compreendendo uma seqüência oupacote de conjuntos alternados de subcamadas 112 e 114, o conjunto 112tendo propriedades eletromagnéticas, notavelmente condutividade, que édiferente do conjunto 114. O eixo de ferramenta está mostrado no plano dassubcamadas.

Embora cada subcamada, na estratificação das camadas finas,possa ter propriedades isotrópicas como condutividade isotrópica, o efeitocombinado das subcamadas pode ser a camada de formação, consistindo dassubcamadas, exibir uma indução eletromagnética anisotrópica. Se cadasubcamada 112, 114, na camada de formação 110, atuar como um resistorindividual, a resistividade macroscópica (inverso da condutividade) dacamada de formação em uma direção planar pode ser uma resultante de todosos resistores de camadas em paralelo, enquanto a resistividade macroscópicaem uma direção normal (isto é, perpendicular às camadas), pode ser umaresultante de todos os resistores de camada, em série.

Na forma da equação:

(63)

<formula>formula see original document page 53</formula>

para a resistividade na vertical, ou direção principal, e

<formula>formula see original document page 53</formula>

para condutividade na horizontal, ou noplano, direção perpendicular à direção principal. Naturalmente, σv pode serencontrado usando-se σv = 1/RV, e Rh pode ser encontrado usando-se Rh =1/σΗ· Por isso, a resistividade no plano é tipicamente menor do que aresistividade na direção principal. Estas equações também são válidas paracasos mais gerais onde as subcamadas não têm a mesma espessura e/ou assubcamadas não têm igual condutividade.

A FIG. 48 mostra a resistividade aparente calculada para aferramenta na geometria da FIG. 47, onde L= lm; a resistividade dassubcamadas 112 é 10Ωm; a resistividade da subcamadas 114 é 1Ωm e, cadasubcamada tem 10m de espessura. A linha 115 corresponde à resistividadeaparente para a geometria de medição coaxial enquanto a linha 116corresponde à resistividade aparente para a geometria de medição coplanar.

A resistividade aparente, representada pelas linhas 115 e 116,reflete a resistividade de 1Ωm da camada próxima, em curtos períodos detempo, após o transmissor ser desligado. Após uma extensão de tempo deaproximadamente 2E-5s, a resistividade aparente começa a aumentar devido àresistividade maior do que IOQm nas primeiras subcamadas adjacentes 112.Até então, a resistividade aparente reflete o que foi apresentado acima paraformações compreendendo duas ou três camadas de formação isotrópicas.

No entanto, para os tempos finais, as subcamadas já não sãoresolvidas individualmente nas respostas e, neste caso, acredita-se que aresistividade aparente reflita contribuições da subcamada onde a ferramenta80 está localizada, das camadas adjacentes e das camadas adjacentespróximas, e, assim por diante. Efetivamente, as respostas transientesmostrarão o comportamento anisotrópico macroscópico. No exemplo da Fig.48, a coleção de subcamadas isotrópicas que não estão resolvidasindividualmente nas respostas transientes é descrita assumindo-se umacamada anisotrópica com uma relação anisotrópica de α = RH/Rv = 1 (aHRv)= 1/(0,55 . 5,5) = 0,33, que pode ser encontrado usando-se as resistividadesaparentes retardadas como apresentado acima para a formação anisotrópicahomogênea. É melhor inverter as respostas assumindo-se uma anisotropiahomogênea do que tentar e determinar a estrutura individual da subcamada.

As linhas pontilhadas 117 e 118, na Fig. 48, que correspondemàs condutividades aparentes coaxial e coplanar calculadas para Rh = 1,82 (istoé,l/0,55)Qm e Rv = 5,5Ωm se casam bem com as linhas desenhadas 115 e116, em t grande.

O efeito anisotrópico "macroscópico," combinado, de umaanomalia sub-estratificada, como mostrado na FIG. 49, pode ser igualmenteobservado. Aqui, a anomalia A é formada de uma camada de formação tendouma espessura Δ, compreendendo uma seqüência finamente laminada de umprimeiro material de formação Al, e um segundo material de formação A2. AFIG. 49 indica, igualmente, arranjos de medição coaxial 60, coplanar 62, e decomponente cruzado 64, onde uma bobina de transmissor T e uma bobina dereceptor R estão espaçadas afastadas de uma distância L, entre si. A distânciaentre a bobina do transmissor Tea interface mais próxima 55, entre a camadade formação próxima e a anomalia A é indicada por D1.

Usando-se os princípios apresentados acima, a análise, levandoem consideração a anisotropia, pode ser estendida às formações de múltiplosestratos, incluindo aquelas onde apenas uma camada de formação distanteapresenta respostas de indução eletromagnética macroscópicas (como, porexemplo, na FIG. 49), ou onde uma camada de formação local, onde asantenas do transmissor e do receptor estão localizadas, apresentecomportamento anisotrópico, mas, onde uma ou várias outras camadasisotrópicas ou anisotrópicas estejam presentes, a distância.

Aplicações de geodirecionamento

Como afirmado anteriormente, nesta especificação, aanisotropia eletromagnética pode ocorrer intrinsecamente em determinadostipos de formações, como folhelhos. Um folhelho pode recobrir umreservatório de fluidos de hidrocarbonetos minerais. Seria assim benéficolocalizar com precisão um folhelho durante a perfuração de um poço eperfurar entre, por exemplo, IOm e IOOm abaixo do folhelho para permitirprodução ótima dos fluidos de hidrocarbonetos do reservatório. Isto pode serfeito atravessando-se o folhelho, ou por direcionamento, para baixo dofolhelho, em um poço desviado como uma seção horizontal.

Em outros casos, o reservatório contendo hidrocarboneto podeter sido materializado na forma de uma pilha de areias finas, que, elaspróprias, podem exibir propriedades eletromagnéticas anisotrópicas. Seriabenéfico identificar a presença destas areias e dirigir a broca de perfuraçãopara dentro destas areias.

Em cada um destes casos, o geodirecionamento pode serrealizado executando-se a análise transiente eletromagnética ao perfurar elevando-se em consideração a anisotropia da formação. Isto pode serimplementado usando-se o sistema como descrito esquematicamente na FIG.IA.

Mais geralmente, as decisões de geodirecionamento podem sertomadas baseadas na localização de qualquer tipo de anomaliaeletromagnética, usando-se respostas transientes eletromagnéticos. Estasaplicações de geodirecionamento permitem localizar mais precisamentereservatórios contendo fluidos de hidrocarbonetos e perfurar, com maiorprecisão, dentro destes reservatórios, permitindo a produção de fluidos dehidrocarbonetos dos reservatórios com um mínimo de água.

De modo a produzir fluido de hidrocarboneto mineral de umaformação geológica, um furo de poço pode ser perfurado com um métodocompreendendo as etapas de:

suspender uma coluna de perfuração na formação geológica, acoluna de perfuração compreendendo pelo menos uma broca de perfuração euma junção de medição compreendendo uma antena de transmissor e umaantena receptora;

perfurar um furo de poço na formação geológica;induzir um campo eletromagnético na formação geológicaempregando a antena transmissora;

detectar uma resposta transiente eletromagnético do campoeletromagnético, empregando a antena receptora;

derivar uma indicação de geodirecionamento da respostaeletromagnética.

A perfuração do furo de poço pode, então, prosseguir deacordo com a indicação de geodirecionamento até que um reservatóriocontendo o fluido de hidrocarboneto seja alcançado.

Uma vez que o furo de poço se estende para dentro doreservatório contendo fluido de hidrocarboneto mineral, o furo de poço podeser terminado de qualquer maneira convencional, e o fluido de hidrocarbonetomineral pode ser produzido via furo de poço.

O geodirecionamento pode ser baseado na localização de umaanomalia eletromagnética na formação geológica, analisando-se a respostatransiente de acordo com a presente especificação, e tomando-se uma decisãode perfuração baseada na localização em relação à junção de medição. Alocalização da anomalia pode ser expressa em termos da distância e/oudireção da junção de medição à anomalia.

Para facilitar a execução da decisão de perfuração, a coluna deperfuração pode compreender um sistema de perfuração que pode serdirecionado 19, como mostrado na FIG. IA. A decisão de perfurar podecompreender o controle da direção da perfuração, por exemplo, utilizando-seo sistema de direcionamento 19, se provido, e/ou estabelecendo-se a distânciarestante a ser perfurada.

Conseqüentemente, a indicação de geodirecionamento podecompreender informação refletindo a distância entre o alvo à frente da broca ea broca, e/ou a direção da broca ao alvo. A distância e a direção da broca aoalvo podem ser calculadas a partir da distância e direção da ferramenta até abroca, desde que a broca tenha uma posição conhecida em relação àferramenta de medição eletromagnética.

Os dados transientes de indução eletromagnética podem sercorrelacionados à presença de um reservatório contendo fluido dehidrocarboneto mineral, diretamente, estabelecendo-se valores decondutividade para o reservatório, ou indiretamente, estabelecendo-seinformação quantitativa das camadas de formação que tipicamente circundamum reservatório contendo fluido de hidrocarboneto mineral.

Em modos de realização preferidos, os dados transientes deindução eletromagnética, processados de acordo com o acima, são usadospara decidir onde perfurar o furo de poço e/ou qual seu caminho ou trajetóriapreferida. Por exemplo, alguém pode querer permanecer livre das falhas. Emvez disso, ou, além disso, pode ser desejável desviar-se a partir da perfuraçãovertical verdadeira e/ou direcionar para dentro do reservatório naprofundidade correta.

A distância da junção de medição até uma anomalia naformação pode ser determinada do tempo em que uma da condutividadeaparente e resistividade aparente começam a se desviar da uma dacondutividade e resistividade correspondente da formação na qual a junção demedição está localizada e/ou determinada o tempo em que um do mergulhoaparente, e azimute aparente e resposta de componente cruzado começam a seafastar de zero. A distância também pode ser determinada a partir de quandoum dentre mergulho aparente e azimute aparente alcança um valor assintótico.

A anomalia eletromagnética pode ser localizada usando-sepelo menos uma da condutividade aparente dependente do tempo, daresistividade aparente dependente do tempo, do ângulo de mergulhodependentes do tempo, e do ângulo de azimute dependente do tempo a partirda dependência do tempo da resposta transiente, de acordo com o apresentadoacima, em outra parte.

Qualquer das dependências de tempo acima mencionadas podeprover uma indicação útil de geodirecionamento.Formação de imagem rápida utilizando condutividade aparente e ânguloaparente

A condutividade aparente e o mergulho aparente podemtambém ser usados para criar uma "imagem" ou representação dascaracterísticas da formação. Isto é realizado coletando-se dados decondutividade aparente transientes em posições diferentes dentro do furo depoço.

A condutividade aparente deveria ser constante e igual àcondutividade da formação em uma formação homogênea. O desvio de umvalor constante de condutividade no tempo (t) sugere a presença de umaanomalia de condutividade na região especificada pelo tempo (t). Os dadoscoletados podem ser usados para criar uma imagem da formação em relação àferramenta.

Quando os gráficos de resistividade aparente (Rapp(z; t)), ougráficos da condutividade aparente ((o app(z; t)), em diferentes posições daferramenta, são mutuamente arranjados para formar um gráfico em ambas ascoordenadas zet,o gráfico, como um todo, pode ser usado como um registrode imagem para ver a geometria da formação, mesmo se a resistividade dacamada não puder ser determinada imediatamente com precisão.

Um exemplo desta representação de imagem de dadostransientes está mostrado na FIG. 50 para uma ferramenta coaxial de L =1. Acoordenada ζ provê a profundidade da ferramenta ao longo do furo de poço. Ográfico σαρρ (z; t) mostra a aproximação do limite do estrato quando aferramenta se move ao longo do furo de poço.

A FIG. 51 mostra outro exemplo. A coordenada ζ representa aprofundidade da ferramenta ao longo do furo de poço com o furo de poço,neste caso, interceptando o limite da camada. O gráfico Oapp (z, t) ajudaclaramente a visualizar a aproximação e a interceptação do limite do estrato,quando a ferramenta se move ao longo do furo de poço, por exemplo, durantea perfuração do furo de poço. Outro exemplo está mostrado na FIG. 52, ondeum modelo de três camadas é usado juntamente com uma ferramenta coaxialtendo um afastamento de lm, em duas posições diferentes na formação. Osresultados estão plotados na FIG. 53A, onde a resistividade aparente Rapp (t) éplotada em vários pontos, quando a ferramenta coaxial 80 se aproxima dacamada resistiva (ver FIG. 53B).

A FIG. 53A pode ser comparada à FIG. 53B para discernir ascaracterísticas da formação. Começando na camada 82 de IOQm, a queda naRapp(t) é atribuível à camada 83 de IQm e o aumento subseqüente na Rapp(t) éatribuível à camada 84 de IOOQm. As curvas (91, 92, 93) podem facilmenteser ajustadas aos pontos de inflexão para identificar as respostas aos váriosestratos, convertendo em imagem efetivamente a formação. A linha 91corresponde aos pontos de deflexão provocados pelo estrato 83 de 1Ωm, alinha 92 ao sal 84, e a linha 93 aos pontos de deflexão provocados pele estrato82 de 10Ωm. Além disso, a 1 curva de 1Ωm pode ser facilmente atribuível aosinal direto coletado entre o transmissor e o receptor, quando a ferramentaestá localizada no estrato de 1Ωm.

Em ainda outro exemplo, o mergulho aparente θαρρ(ί) pode serusado para gerar um registro de imagem. Na FIG. 54A uma ferramentacoaxial é vista como se aproximando de uma formação altamente resistiva emum ângulo de mergulho de aproximadamente 30 graus. A resposta demergulho aparente está mostrada na FIG. 54B. A seta 94 indica uma respostaao sal com a ferramenta em Z = 100. Como notado previamente, o tempo emque a resposta de mergulho aparente ocorre é indicativo da distância àformação. Quando as respostas para diferentes distâncias são plotadas entre si,pode ser desenhada uma curva indicativa de resposta quando a ferramenta seaproxima do estrato, como mostrado na FIG. 54B.

Resumindo, a formação subterrânea atravessada por um furode poço pode ser convertida em imagem usando-se uma ferramentacompreendendo um transmissor para transmitir sinais eletromagnéticosatravés da formação e um receptor para detectar sinais de resposta em umprocedimento que compreende etapas onde

- a ferramenta é levada a uma primeira posição dentro do furode poço;

- o transmissor é energizado para propagar um sinaleletromagnético dentro da formação;

- um sinal de resposta que tenha se propagado através daformação é detectado;

- uma quantidade derivada é calculada para a formaçãobaseada no sinal de resposta detectado para a formação;

- a quantidade derivada para a formação é plotada contra otempo.

A ferramenta é movida, então, para pelo menos uma outraposição dentro do furo de poço, onde após isso, as etapas apresentadas acimasão repetidas. Opcionalmente, isto pode ser feito outra vez. Então, umaimagem da formação, dentro da formação subterrânea, é criada baseada nosgráficos da quantidade derivada.

Opcionalmente, a ferramenta é, então, movida novamente parapelo menos uma a várias posições dentro do furo de poço, e todo oprocedimento pode ser repetido.

Criar a imagem das características da formação pode incluir aidentificação de um ou mais pontos de inflexão em cada quantidade derivadaplotada e o ajuste de uma curva a um ou mais pontos de inflexão.

Assim, uma imagem da formação pode ser criada usando-se acondutividade/resistividade aparente e o ângulo de mergulho aparente, sem oprocessamento adicional exigido para inversão e extração da informação. Estainformação é capaz de prover indicações de geodirecionamento, bem como, acapacidade de perfilar formações subterrâneas.

Claims

1. Método para analisar uma formação subterrânea atravessadapor um furo de poço, caracterizado pelo fato de usar uma ferramentacompreendendo uma antena transmissora e uma antena receptora, a formaçãosubterrânea compreendendo uma ou mais camadas de formação, e o métodocompreendendo:suspender a ferramenta no interior do furo de poço;induzir um ou mais campos eletromagnéticos na formação;detectar um ou mais sinais de resposta transientes dependentesde tempo;analisar o um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo levando em consideração anisotropia eletromagnéticade pelo menos uma das camadas de formação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos uma camada de formação compreender três ou maissubcamadas.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de uma das três ou mais subcamadas ter uma primeira resistividade oucondutividade diferente de uma segunda resistividade ou condutividade deoutra das três ou mais subcamadas.

4. Método de acordo com qualquer das reivindicações 2 ou 3,caracterizado pelo fato das subcamadas que não são individualmenteresolvidas nos sinais de resposta transientes em conjunto sejam aproximadascomo uma camada de formação anisotrópica.

5. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato da análise de um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo, levando em consideração a anisotropiaeletromagnética, incluir derivar um parâmetro de anisotropia da pelo menosuma camada de formação do um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo detectados.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato do parâmetro de anisotropia compreender pelo menos um de um grupo deparâmetros compreendendo índice de anisotropia, fator anisotrópico,condutividade ao longo de um eixo de anisotropia principal, resistividade aolongo do eixo de anisotropia principal, condutividade em um planoperpendicular ao eixo de anisotropia principal, resistividade em um planoperpendicular ao eixo de anisotropia principal; ângulo de eixo de ferramentarelativo ao eixo de anisotropia principal.

7. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6,caracterizado pelo fato da análise de um ou mais sinais de resposta transientescompreender a combinação de medições transientes multiaxiais, depreferência, medições transientes biaxiais ou triaxiais, para derivar umparâmetro de anisotropia.

8. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7,caracterizado pelo fato da análise de um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo, levando em consideração a anisotropiaeletromagnética, compreender derivar pelo menos uma condutividadeaparente dependente de tempo, resistividade aparente dependente de tempo,ângulo de mergulho dependente de tempo, e ângulo de azimute dependente detempo da dependência de tempo dos sinais de respostas transientes.

9. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8,caracterizado pelo fato de uma das camadas de formação compreender umaanomalia, e pelo fato da análise de um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo compreender a determinação de pelo menos umadentre distância e direção entre a ferramenta e a anomalia de um ou maissinais de resposta transientes dependentes de tempo.

10. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato da indução de um ou mais campos eletromagnéticosna formação compreender a geração de uma transmissão e terminar atransmissão, e a detecção de um ou mais sinais de resposta transientesdependentes de tempo compreender a medição de uma resposta de receptorem função do tempo em seguida ao término da transmissão.

11. Método para produzir um fluido de hidrocarboneto mineralde uma formação geológica, caracterizado pelo fato de compreender as etapasde:suspender uma coluna de perfuração na formação geológica, acoluna de perfuração compreendendo pelo menos uma broca de perfuração euma junção de medição compreendendo uma antena transmissora e umaantena receptora;perfurar um furo de poço na formação geológica;induzir um campo eletromagnético na formação geológicaempregando a antena transmissora;detectar um ou mais sinais de resposta eletromagnéticostransientes dependentes de tempo do campo eletromagnético, empregando aantena receptora;derivar uma indicação de geodirecionamento da respostaeletromagnética;continuar a perfurar o furo de poço de acordo com a indicaçãode geodirecionamento até que um reservatório contendo o fluido dehidrocarboneto seja atingido;produzir o fluido de hidrocarboneto;onde a derivação da indicação de geodirecionamentocompreende analisar o um ou mais sinais de resposta transientes dependentesde tempo levando em conta a anisotropia eletromagnética de pelo menos umadas camadas da formação.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato da perfuração do poço compreender operar um sistema deperfuração direcionável na formação geológica.

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12,caracterizado pelo fato da derivação de indicação de geodirecionamentocompreender localizar uma anomalia eletromagnética na formação geológicacom base em um ou mais dos sinais de resposta transientes dependentes de tempo.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato da localização da anomalia eletromagnética compreender determinarpelo menos uma dentre uma distância da junção de medição até a anomalia euma direção da junção de medição até a anomalia.

15. Meio legível por computador, caracterizado pelo fato deconter instruções legíveis por computador que analisam um ou mais sinais deresposta eletromagnéticos transientes dependentes de tempo que tenham sidodetectados por uma ferramenta suspensa no interior de um furo de poçoatravessando uma formação subterrânea após a indução de um ou maiscampos eletromagnéticos na formação, onde as instruções legíveis porcomputador levam em consideração a anisotropia eletromagnética de pelomenos uma camada de formação na formação subterrânea.