BRPI0822314B1

BRPI0822314B1 - Método e sistema para determinar um valor indicativo de saturação de gás de uma formação, e, meio de armazenagem legível por computador.

Info

Publication number: BRPI0822314B1
Application number: BRPI0822314-9A
Authority: BR
Inventors: Larry A. Jacobson; Weijun Guo; Jerome A. Truax; Daniel F. Dorffer
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2019-04-16
Also published as: CA2717079A1; CA2717079C; US8346481B2; BRPI0822314A2; WO2010071626A1; US20100292927A1; MX2010008343A

Abstract

método, sistema, e, meio de armazenagem legível por computador determinar um valor indicativo de saturação de gás de uma formação. no mínimo algo das modalidades ilustrativas são métodos que incluem obter uma taxa de contagem inelástica e capturar uma taxa de contagem de um detector gama para profundidade particular de furo de sondagem, calcular uma relação de uma taxa de contagem inelástica para uma taxa de contagem de captura para a profundidade particular de furo de sondagem, determinar um valor indicativo de saturação de gás com base na relação da taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura para a profundidade particular do furo de sondagem, repetir a obtenção de cálculo e determinação para uma pluralidade de profundidades de furo de sondagem e produzir uma plotagem do valor indicativo de saturação de gás da formação como uma função de profundidade de furo de sondagem.

Description

[001] Perfilagem de poço é uma técnica utilizada para identificar características de formações de terra que circundam um furo de sondagem. A interrogação de uma formação que circunda um furo de sondagem para identificar uma ou mais características pode ser por meio de som, corrente elétrica, ondas eletromagnéticas, ou partículas nucleares de alta energia (por exemplo, partículas gama e nêutrons). Receber as partículas de interrogação ou sinal, e determinar uma propriedade de formação a partir de tal partícula ou sinal é, em diversos casos, um esforço complicado que envolve algumas vezes detectar as partículas de interrogação ou sinais em diversos detectores, em uma ferramenta de perfilagem. Qualquer sistema ou método que simplifique a detecção de partículas ou sinais de interrogação, e assim simplifique a determinação de propriedades da formação, fornece uma vantagem competitiva no mercado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [002] Para uma descrição detalhada de modalidades tomadas como exemplo será feita referência agora aos desenhos que acompanham, nos quais:

A figura 1 mostra um sistema de acordo com, no mínimo, algumas modalidades;

A figura 2 mostra uma vista em seção transversal simplificada de uma ferramenta de perfilagem de acordo com, no mínimo, algumas modalidades;

A figura 3 mostra uma pluralidade de gráficos de taxa de contagem como uma função de tempo de acordo com, no mínimo, algumas modalidades;

A figura 4 mostra uma relação ilustrativa entre relação de taxa

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 7/31 / 18 de contagem inelástica para taxa de contagem de captura, porosidade e saturação de gás de uma formação de acordo com, no mínimo, algumas modalidades;

A figura 5 mostra um método de acordo com, no mínimo, algumas modalidades; e

A figura 6 mostra um sistema de computador de acordo com, no mínimo, algumas modalidades.

NOTAÇÃO E NOMENCLATURA [003] Certos termos são utilizados através de toda a descrição e reivindicações a seguir para se referirem a componentes particulares de sistema. Como alguém versado na técnica irá apreciar, companhias de serviços em campo de petróleo podem se referir a um componente por meio de nomes diferentes. Este documento não tem a intenção de distinguir entre componentes que diferem em nome, porém não em função.

[004] Na discussão e nas reivindicações a seguir os termos “incluindo” e “compreendendo” são utilizados em uma maneira de extremidade aberta, e assim deveriam ser interpretados para significar “incluindo, porém não limitado a...”. Também o termo “acoplam” ou “acopla” é projetado para significar uma conexão direta ou indireta. Assim, se um primeiro dispositivo acopla a um segundo dispositivo, esta conexão pode ser através de uma conexão direta ou através de uma conexão indireta por meio de outros dispositivos e conexões.

[005] “Gama” ou “gamas” devem significar energia criada e/ou liberada devido à interação de nêutron com átomos e, em particular, núcleos atômicos, e deve incluir tal energia se tal energia é considerada uma partícula (isto é, partícula gama) ou uma onda (isto é, um raio ou onda gama).

[006] “Curva de decaimento de taxa de contagem gama” deve significar, para um detector gama particular, uma pluralidade de valores de contagem, cada valor de contagem com base em gamas contados durante um

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 8/31 / 18 intervalo de tempo particular. Os valores de contagem podem ser ajustados para cima ou para baixo para levar em consideração diferenças no número de nêutrons que dão origem aos gamas ou ferramentas diferentes, e tal ajustamento não deve contradizer o estado como “uma curva de decaimento de taxa de contagem gama”.

[007] “Taxa de contagem inelástica” deve significar uma taxa de contagem gama durante períodos de tempo quando gamas criados por colisões inelásticas são os gamas predominantes criados e/ou contados (por exemplo, durante o período de rajada de nêutron). A presença minoritária de gamas de captura contados não deve eliminar um estado de taxa de contagem como uma taxa de contagem inelástica.

[008] “Taxa de contagem de captura” deve significar uma taxa de contagem gama durante períodos de tempo quando gamas criados por captura de nêutron térmico são os gamas predominantes criados e/ou contados (por exemplo, períodos de tempo depois do período de rajada de nêutron). A presença minoritária de gamas inelásticos contados não deve eliminar um estado de taxa de contagem como taxa de contagem de captura.

DESCRIÇÃO DETALHADA [009] A discussão a seguir é direcionada para diversas modalidades da invenção. Embora uma ou mais destas modalidades possa ser preferida, as modalidades divulgadas não deveriam ser interpretadas, ou de outra maneira utilizadas como limitantes do escopo da divulgação, inclusive as reivindicações. Em adição, alguém versado na técnica irá entender que a descrição a seguir tem ampla aplicação, e que a discussão de qualquer modalidade quer significar somente ser tomada como exemplo daquela modalidade, e não tem a intenção de insinuar que o escopo da divulgação, inclusive as reivindicações, está limitado àquela modalidade.

[0010] As diversas modalidades foram desenvolvidas no contexto de ferramentas de perfilagem de cabo de perfuração, e assim a descrição que

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 9/31 / 18 segue é baseada no contexto de desenvolvimento, contudo, os diversos sistemas e métodos encontram aplicação não somente em ferramentas de perfilagem de cabo de perfuração, mas também ferramentas de medir ao perfurar (MWD) e registrar ao perfurar (LWD). Ainda mais, as diversas modalidades também encontram aplicação em ferramentas de cabo liso, nas quais a ferramenta de perfilagem é colocada furo abaixo (por exemplo, como parte de uma coluna de perfuração ou como um dispositivo independente) e a ferramenta de perfilagem reúne dados que são armazenados em uma memória dentro do dispositivo (isto é, não enviada por telemetria para a superfície). Uma vez que a ferramenta seja trazida de volta para a superfície, os dados são descarregados, algo do ou todo o processamento tem lugar, e os dados de perfilagem são impressos ou apresentados de outra maneira. Assim, o contexto de desenvolvimento não deve ser imaginado como uma limitação à aplicabilidade das diversas modalidades.

[0011] A figura 1 ilustra um sistema de perfilagem nuclear 100 construído de acordo com, no mínimo, algumas modalidades. Em particular, o sistema 100 compreende uma ferramenta de perfilagem 10 colocada dentro de um furo de sondagem 12 próximo a uma formação de interesse 14. A ferramenta 10 compreende um vaso de pressão 16, dentro do qual residem diversos subsistemas da ferramenta 10 e, no caso ilustrativo da figura 1, o vaso de pressão 16 é suspenso dentro do furo de sondagem 12 por meio de um cabo 18. O cabo 18, em algumas modalidades, é um cabo armado multicondutor e não apenas fornece suporte para o vaso de pressão 16, mas também nestas modalidades acopla em comunicação a ferramenta 10 a um módulo de telemetria de superfície 20 e um computador de superfície 22. A ferramenta 10 pode ser levantada é abaixada dentro do furo de sondagem 12 por meio do cabo 18, e a profundidade da ferramenta 10 dentro do furo de sondagem 12 pode ser determinada por meio do sistema de medição de profundidade 24 ilustrado como uma roda de profundidade. Em algumas

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 10/31 / 18 modalidades o vaso de pressão 16 pode ser coberto com um material absorvedor de nêutron térmico 26, cuja espessura está exagerada para clareza da figura; contudo, em outras modalidades o material 26 pode estar apenas parcialmente presente ou completamente omitido.

[0012] A figura 2 mostra uma vista em seção transversal simplificada da ferramenta de perfilagem 10 para ilustrar os componentes internos de acordo com, no mínimo, algumas modalidades. Em particular a figura 2 ilustra que o vaso de pressão 16 abriga diversos componentes, tais como um módulo de telemetria 200, proteção de furo de sondagem 202, uma pluralidade de detectores gama 204 (neste caso ilustrativo três detectores gama rotulados 204A, 204B e 204C), sistema computador 206, uma proteção de nêutron 208 e uma fonte de nêutron 210. Embora os detectores de gama 204 estejam mostrados acima da fonte de nêutron 210, em outras modalidades os detectores gama podem estar abaixo da fonte de nêutron. O detector gama 204C pode estar da ordem de 12 polegadas (304,8 mm) desde a fonte de nêutron. O detector gama 204B pode estar da ordem de 24 polegadas (609,6 mm) da fonte de nêutron 210. O detector gama 204A pode estar da ordem de

32,5 até 36 polegadas (825,5 a 914,4 mm) da fonte de nêutron 210. Outro espaçamento pode ser utilizado de maneira equivalente. A proteção de nêutron 202 pode fazer os detectores gama 204 receberem mais favoravelmente gamas de fonte da formação (em oposição a gamas de fonte do furo de sondagem) e a proteção pode ser um material de alta densidade (por exemplo, HEVIMET® disponível de General Electric Company de Fairfield, Connecticut).

[0013] Em algumas modalidades a fonte de nêutron 210 é um gerador de nêutron de Deutério/Tritio. Contudo, qualquer fonte de nêutron capaz de produzir e/ou liberar nêutrons com energia suficiente (por exemplo, maior do que 8 mega-eletrovolt (MeV) pode ser utilizada de maneira equivalente. A fonte de nêutron 210 sob comando do computador de superfície 22 no caso de

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 11/31 / 18 ferramentas de cabo de perfuração, ou sistema de computador 206 dentro da ferramenta no caso de ferramentas MWD, LWD ou de cabo liso, gera e/ou libera nêutrons energéticos. Para reduzir a emissão de radiância de detectores gama 204 e outros dispositivos por meio de nêutrons energéticos da fonte de nêutron 210, a proteção de nêutron 208 (por exemplo, HEVIMET®) separa a fonte de nêutron 210 dos detectores de gama 204. Devido à velocidade dos nêutrons energéticos (por exemplo, 30.000 quilômetros por segundo, ou mais) e devido às colisões dos nêutrons com núcleos atômicos que mudam a direção de movimento dos nêutrons, um fluxo de nêutrons é criado ao redor da ferramenta de perfilagem 10 que se estende para o interior da formação 14. [0014] Nêutrons gerados e/ou liberados pela fonte 210 interagem com átomos por meio de colisões inelásticas e/ou captura térmica. No caso de colisões inelásticas, um nêutron colide de maneira inelástica com núcleos atômicos, um gama é criado (um gama inelástico), e a energia do nêutron é reduzida. O nêutron pode ter diversas colisões inelásticas com os núcleos atômicos, cada vez criando um gama inelástico e perdendo energia. No mínimo algo dos gamas criados pelas colisões inelásticas são incidentes sobre os detectores gama 204. Um ou ambos dentre o tempo de chegada de um gama particular e sua energia podem ser utilizados para determinar o estado como um gama inelástico.

[0015] Depois de uma ou mais colisões inelásticas (e correspondente perda de energia), um nêutron alcança uma energia conhecida como energia térmica (isto é, um nêutron térmico). Na energia térmica um nêutron pode ser capturado por núcleos atômicos. Em um evento captura o núcleo atômico de captura entra em um estado excitado e o núcleo mais tarde transiciona para um estado de energia mais baixo por meio de liberação de energia na forma de um gama (conhecido como um gama térmico). No mínimo algo dos gamas térmicos criados por captura térmica são também incidentes sobre os detectores gama 204. Um ou ambos dentre o tempo de chegada de um gama

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 12/31 / 18 particular e sua energia podem ser utilizados para determinar seu estado como um gama de captura. Contudo, somente interações de captura inelástica e térmica produzem gamas.

[0016] Ainda fazendo referência à figura 2, quando operacionais os detectores gama 204 detectam chegada e energia de gamas. Fazendo referência ao detector gama 204A como indicativo de todos os detectores gama 204, um detector gama compreende um recinto 212 e dentro do recinto 212 reside um cristal 216 (por exemplo, um cristal de cintilação de silicato de ítrio/gadolínio de 3 polegadas por 4 polegadas (76,2 por 101,6 mm); um tubo foto-multiplicador 218 em relação operacional com o cristal 216, e um processador 220 acoplado ao tubo foto-multiplicador 218. Os gamas são incidentes sobre/dentro do cristal 216, os gamas interagem com o cristal 216 e clarões de luz são emitidos. Cada clarão de luz, ele mesmo, é indicativo de uma chegada de um gama e a intensidade de luz é indicativa da energia do gama. A saída do tubo foto-multiplicador 218 é proporcional à intensidade da luz associada com cada chegada de gama e o processador 220 quantifica a saída como a energia gama e transfere a informação para o computador de superfície 22 (figura 1) por meio do módulo de telemetria 200 no caso de uma ferramenta de cabo de perfuração ou para o sistema de computador 206 dentro da ferramenta no caso de ferramentas MWD, LWD ou cabo liso.

[0017] A figura 3 mostra uma pluralidade de gráficos como uma função de tempo correspondente para descrever como as entradas gama são registradas e caracterizadas de acordo com, no mínimo, algumas modalidades. Em particular, a figura 3 mostra um gráfico que relaciona a ativação da fonte de nêutron 210 bem como taxas de contagem gama para o detector próximo 204C, o detector afastado 204B e o detector longo 204A. O gráfico com relação à fonte de nêutron 210 é Boleano no sentido que ele mostra quando a fonte de nêutron está gerando e/ou liberando nêutrons (isto é, o período de rajada), e quando a fonte de nêutron não está. Em particular, com relação ao

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 13/31 / 18 gráfico de fonte de nêutron a fonte de nêutron está gerando e/ou liberando nêutrons durante o estado declarado 300 e a fonte de nêutron está desligada durante o tempo restante. De acordo com as diversas modalidades, uma única interrogação (em uma profundidade particular do furo de sondagem) compreende ativar a fonte de nêutron por uma quantidade de tempo predeterminada (por exemplo, 80 microssegundos) e contar o número de entradas gama por meio de, no mínimo, um dos detectores durante o tempo de ativação da fonte de nêutron e por uma quantidade de tempo predeterminada depois que a fonte é desligada. Em no mínimo algumas modalidades, a quantidade total de tempo para uma única interrogação (isto é, um único disparo da fonte de nêutron e a quantidade predeterminada de tempo depois que a fonte de nêutron é desligada) pode se estender por aproximadamente 1250 microssegundos, porém outros tempos podem ser utilizados de maneira equivalente.

[0018] Ainda fazendo referência à figura 3, com relação à contagem de chegadas de gama pelos detectores gama 204, o tempo de interrogação é dividido em uma pluralidade de espaços de tempo ou intervalos de tempo. Com referência ao gráfico para o detector longo 204A como ilustrativo de todos os detectores gama, em algumas modalidades o tempo de congestionamento é dividido em 61 intervalos de tempos totais. De acordo com no mínimo algumas modalidades, os primeiros intervalos 32 de tempo, cada um se estende por 10 microssegundos, os próximos 16 intervalos de tempo se estendem cada um por 20 microssegundos e os intervalos de tempo restantes cada um se estende por 50 microssegundos. Outros números de intervalos de tempo e diferentes comprimentos de intervalo de tempo podem ser utilizados de maneira equivalente. Cada gama que chega dentro de um intervalo de tempo particular aumenta o valor de contagem de gamas dentro daquele intervalo de tempo. Embora em algumas modalidades o tempo de chegada real dos gamas dentro do intervalo de tempo possa ser descartado,

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 14/31 / 18 em outras modalidades a chegada real pode ser retida e utilizada para outras finalidades. Começando com o intervalo de tempo 0 (zero) o detector gama conta as entradas gama e aumenta o valor de contagem para o intervalo de tempo particular para cada chegada gama. Uma vez que o período de tempo para o intervalo de tempo expira, o sistema começa a contar de novo as chegadas de gamas dentro do próximo intervalo de tempo até que valores de contagem para todo os 61 intervalos de tempo ilustrativos tenham sido obtidos. Em alguns casos o sistema começa imediatamente novamente ativando a fonte de nêutron e contando mais intervalos de tempo, contudo, os valores de contagem dentro de cada intervalo de tempo para uma profundidade particular de furo de sondagem são registrados ou por meio do computador de superfície 22 no caso de ferramentas de cabo de perfuração, ou por meio do sistema de computador 206 dentro da ferramenta no caso de ferramentas MWD, LWD ou de cabo liso.

[0019] Valores de contagem ilustrativos para cada intervalo de tempo estão mostrados na figura 3 como pontos no centro de cada intervalo de tempo. O valor de contagem para cada intervalo de tempo está representado pela altura do ponto acima do eixo x (isto é, o valor do eixo y). Tomando em conjunto todos os valores de contagem para um detector particular, os pontos podem ser conectados por uma linha imaginária (mostrada em forma tracejada na figura 3) para formar uma curva matemática ilustrativa do número de entradas gama como uma função de tempo detectadas pelo detector gama particular. De acordo com as diversas modalidades, a pluralidade de valores de contagem é referida como uma curva de decaimento de taxa de contagem gama. Todas as curvas tomadas juntas (a curva para cada detector gama) podem ser referidas como conjunto completo de curvas de decaimento.

[0020] Devido à física da ferramenta de perfilagem combinada e formação circundante, dentro de certos períodos de tempo certos tipos de gama são mais prováveis de serem criados e assim mais prováveis de serem

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 15/31 / 18 contados pelo um ou mais detectores de gama ativos 204. Por exemplo, durante o período de tempo durante o qual a fonte de nêutron 210 está ativada (como indicado pela linha 300), a energia de nêutrons criados e/ou liberados conduz de maneira predominante à criação de gamas inelásticos. O período de tempo nas curvas de decaimento de taxa de contagem gama onde os gamas são predominantemente gamas inelásticos está ilustrado pelo período de tempo 304. Assim, gamas contados durante algo ou todo o período de tempo 304 podem ser considerados gamas inelásticos. Alguns gamas de captura podem ser detectados durante o período de tempo 304 e, em algumas modalidades, a presença minoritária de gamas de captura pode ser ignorada. Em ainda outras modalidades, uma vez que gamas de captura são distinguíveis de gamas inelásticos com base em energia, a porção da taxa de contagem durante o período de tempo 304 atribuível a gamas de captura pode ser removida de maneira algorítmica.

[0021] De maneira similar, depois que a fonte de nêutron 210 não está mais ativada, a energia média dos nêutrons que constituem o fluxo de nêutrons ao redor da ferramenta 10 diminui e a energia mais baixa dos nêutrons conduz de maneira predominante à criação de gamas de captura. O período de tempo nas curvas de decaimento de taxa de contagem gama onde os gamas são predominantemente gamas de captura está ilustrado pelo período de tempo 305. Assim, gamas contados durante algo do ou todo o período de tempo 306 podem ser considerados gamas de captura. Alguns gamas inelásticos podem ser detectados durante o período de tempo 306 e, em algumas modalidades, a presença minoritária de gamas inelásticos pode ser ignorada. Em ainda outras modalidades uma vez que gamas inelásticos são distinguíveis de gamas de captura com base em energia, a porção da taxa de contagem durante o período de tempo 306 atribuível a gamas inelásticos pode ser removida de maneira algorítmica.

[0022] Os inventores da presente especificação verificaram que uma

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 16/31 / 18 curva de decaimento de taxa de contagem gama a partir de um único detector gama pode ser utilizada para determinar um valor indicativo de saturação de gás da formação 14 na profundidade particular do furo de sondagem para a qual a curva de decaimento de taxa de contagem gama é determinada. Ainda mais particularmente, os inventores da presente especificação verificaram que uma relação entre a taxa de contagem inelástica e a taxa de contagem de captura de uma curva de decaimento de taxa de contagem gama é indicativa de saturação de gás. Considere, como um exemplo, uma única curva de decaimento de taxa de contagem gama tal como a curva de decaimento de taxa de contagem gama do longo detector 204A da figura 3. De acordo com as diversas modalidades, uma relação é tomada da taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura da curva de decaimento de taxa de contagem gama. A taxa de contagem inelástica pode ser a taxa de contagem somada a partir de um ou mais dos intervalos de tempo dentro do período de tempo 304. De acordo com algumas modalidades, as taxas de contagem de todos os intervalos de tempo dentro do período 304 são somadas e utilizadas como a taxa de contagem inelástica. A taxa de contagem de captura pode ser a taxa de contagem somada a partir de um ou mais dos intervalos de tempo dentro do período de tempo 306. De acordo com algumas modalidades, as taxas de contagem de intervalos de tempo dentro do período de tempo 306 se estendem 100 microssegundos até 1000 microssegundos depois da desativação da fonte de nêutron 210. Em algumas modalidades a relação é a taxa de contagem inelástica dividida pela taxa de contagem de captura e, em outras modalidades, a relação é a taxa de contagem de captura dividida pela taxa de contagem inelástica.

[0023] Utilizando a relação, um valor da saturação de gás da formação circundante pode ser determinado com base na dimensão do furo de sondagem, tipo de fluido de perfuração, dimensão do revestimento se presente, e porosidade da formação circundante. A figura 4 mostra uma

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 17/31 / 18 relação ilustrativa entre uma faixa de relações possíveis (na forma ilustrativa de taxa de contagem de captura dividida pela taxa de contagem inelástica), uma faixa de possíveis porosidades da formação e a saturação de gás. A linha cheia 402 é representativa de 100% de saturação de gás. A linha de traçoponto-traço 404 é representativa de 100% de saturação de petróleo (0% de gás). Da mesma maneira a linha tracejada 406 é representativa de 100% de saturação de água salgada (novamente 0% de gás). Em uma grande extensão as linhas 404 e 406 se superpõem na prática, porém são separadas ligeiramente na figura, de modo a serem distinguíveis. A relação da figura 4 muda com dimensão mutante do furo de sondagem, dimensão de revestimento e tipo de fluido de furo de sondagem, contudo, tais parâmetros serão conhecidos para cada situação na qual a ferramenta de perfilagem é operada. A figura ilustrativa 4 está baseada em um furo de sondagem de 6 polegadas (152,4 mm) revestimento de 4,5 polegadas (114,3 mm) e um furo de sondagem cheio de hidrocarbonetos.

[0024] Uma relação tal como aquela ilustrada pela figura 4 é utilizada para determinar um valor indicativo de saturação de gás que utiliza a relação de taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura, e a porosidade. Se um ponto plotado (plotado com base em uma relação particular em uma porosidade particular) cai sobre as linhas de 100% gás ou 0% gás, então o valor indicativo de saturação de gás é 100% ou 0%, respectivamente, para a relação particular. Se um ponto plotado cai entre as linhas de 100% gás e 0% gás, o valor indicativo de saturação de gás pode ser interpolado. Em alguns casos pode existir uma relação em linha reta, tal que uma distância entre as linhas de 100% gás e 0% gás indica diretamente o valor indicativo de saturação de gás. Em outros casos a relação pode ser diferente de uma relação em linha reta, caso em que o valor indicativo de saturação de gás pode ser determinado com base na relação particular. Para o caso de linha não reta a relação pode ser determinada em algumas

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 18/31 / 18 modalidades antecipadamente por qualquer método adequado, tal como modelagem. Em outras modalidades a saturação de gás determinada pode ser considerada com um valor de saturação de gás a partir de uma medição precedente de saturação de gás na profundidade particular de furo de sondagem (por exemplo, depois de esgotamento provocado por extração e/ou depois de um procedimento de injeção de dióxido de carbono), e assim o valor indicativo de saturação de gás pode ser um valor de uma mudança em saturação de gás tal como esgotamento de gás.

[0025] Considere, para finalidades de explicação, que para uma profundidade particular de furo de sondagem um valor de relação de aproximadamente 6,0 é calculado, e que a porosidade da formação na profundidade particular de furo de sondagem é 0,15. O ponto 408 é representativo de uma relação de 6,0 e porosidade 0,15. O ponto plotado 408 cai entre as linhas de 100% gás e 0% gás. Com base na relação da saturação real de gás quando a relação cai entre os extremos, o valor indicativo de saturação de gás pode ser determinado para a profundidade particular de furo de sondagem com base no ponto plotado 408. O processo de obter a curva de decaimento de taxa de contagem gama, calcular a relação e determinar o valor indicativo de saturação de gás, pode ser repetido para uma pluralidade de profundidades de furo de sondagem e os valores plotados. A plotagem pode ser em papel gráfico com outros parâmetros de interesse da formação ou a plotagem pode ser por meio de um monitor de computador.

[0026] As diversas modalidades discutidas até este ponto admitiram de maneira que as curvas de decaimento de taxa de contagem gama são obtidas por uma ferramenta de perfilagem ao mesmo tempo com o cálculo da relação e determinação do valor indicativo de saturação de gás. Contudo, em outras modalidades, calcular a relação e determinar o valor indicativo de saturação de gás pode ter lugar de maneira não contemporânea com uma ferramenta de perfilagem que obtém as curvas de decaimento de taxa de

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 19/31 / 18 contagem gama. Descrito de outra maneira, as modalidades de determinar um valor indicativo de saturação de gás podem ter lugar em relação a dados de perfilagem históricos reunidos horas, dias, semanas ou meses antecipadamente ao cálculo da relação de determinação do valor indicativo de saturação de gás, desde que valores de porosidade também estejam presentes ou possam ser calculados.

[0027] A ferramenta de perfilagem 10 da figura 2 ilustra três detectores gama 204. Contudo, as diversas modalidades de calcular a relação e determinar o valor indicativo de saturação de gás utilizam as curvas de decaimento de taxa de contagem gama a partir de um único detector gama. Em alguns casos, o longo detector 204A fornece melhores curvas de decaimento de taxa de contagem gama para determinar o valor indicativo de saturação de gás. Contudo, quando a porosidade da formação que circunda o furo de sondagem aumenta, melhores curvas de decaimento de taxa de contagem gama para determinar o valor indicativo de saturação de gás podem ser obtidas a partir dos detectores gama espaçado mais próximo 204. Assim, em algumas modalidades o detector gama 204 utilizado para ler a curva de decaimento de taxa de contagem gama para determinação do valor indicativo de saturação de gás é selecionada com base em um valor indicativo de porosidade. Por exemplo, se a porosidade da formação é conhecida antes da descida da ferramenta 10 dentro do furo de sondagem (isto é, a porosidade é determinada de maneira não contemporânea com a obtenção das curvas de decaimento de taxa de contagem gama e mantida em um banco de dados), então um detector gama 204 pode ser selecionado com base na porosidade determinada anteriormente. Em ainda outras modalidades embora somente um gama detectado 204 seja necessário para finalidades de determinar valores indicativos de saturação de gás, dois ou mais dos detectores gama 204 podem, não obstante, ser operacionais para medir outros parâmetros de interesse da formação, tal como um valor indicativo de porosidade. Em modalidades onde

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 20/31 / 18 o valor indicativo de porosidade (por exemplo, relação da taxa de contagem de captura para dois detectores) é medida de maneira contemporânea com a obtenção das curvas de decaimento de taxa de contagem gama, o detector gama 204 utilizado para determinar o valor indicativo de saturação de gás pode ser selecionado com base no valor indicativo de porosidade determinado de maneira contemporânea. Ainda mais, durante o curso de operação de perfilagem isolada, diversos detectores gama 204 podem ser utilizados, um de cada vez, para determinar o valor indicativo de saturação de gás com base nos valores indicativos de porosidade da formação em diferentes profundidades de furo de sondagem.

[0028] A figura 5 ilustra um método de acordo com no mínimo algumas modalidades, onde o método pode ser implementado, no mínimo em parte, pelo sistema de computador de superfície 22, o sistema de computador 206 dentro da ferramenta de perfilagem, ou qualquer outro sistema de computador de finalidade genérica ou finalidade especial. Em particular, o método começa (bloco 500) e prossegue para obter uma taxa de contagem inelástica e uma taxa de contagem de captura de um detector gama para uma profundidade de furo de sondagem particular (bloco 504). Em algumas modalidades a obtenção é por meio de operação da ferramenta de perfilagem nuclear de maneira contemporânea com as outras etapas do método ilustrativo, enquanto que em outras modalidades a obtenção é a partir de um banco de dados de taxas de contagem gama geradas com base em operação da ferramenta de perfilagem nuclear de maneira não contemporânea com as outras etapas do método ilustrativo. A despeito do mecanismo preciso de obter as taxas de contagem gama, o método ilustrativo então move para calcular uma relação da taxa de contagem inelástica para uma taxa de contagem de captura (bloco 508). Em algumas modalidades a relação é a relação de contagem inelástica dividida pela taxa de contagem de captura, porém em outras modalidades a relação é a taxa de contagem de captura

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 21/31 / 18 dividida pela contagem inelástica. Em seguida, o método move para uma determinação de um valor indicativo de saturação de gás com base na relação da taxa de contagem inelástica para taxa de contagem de captura para a profundidade particular do furo de sondagem (bloco 512). Em alguns casos a determinação do valor pode ser baseada na porosidade da formação que circunda o furo de sondagem na profundidade particular do furo de sondagem, tal como por meio de uma relação similar àquela mostrada na figura ilustrativa 4. Embora um valor indicativo de saturação de gás em uma profundidade particular de furo de sondagem possa ser útil em algumas circunstâncias, em alguns casos a obtenção (bloco 504), calculando a relação (bloco 508) e determinando o valor de saturação de gás (bloco 512) pode ser repetida para uma pluralidade de profundidades de furo de sondagem (bloco 516). Daí em diante uma plotagem do valor indicativo de saturação de gás é produzida (bloco 520) e o método ilustrativo termina (bloco 524). A plotagem pode assumir diversas formas. Em alguns casos uma plotagem em papel com valor indicativo de profundidade de furo de sondagem pode ser criada e, em ainda outros casos, a plotagem pode ser por meio de um dispositivo mostrador acoplado a um sistema de computador.

[0029] A figura 6 ilustra em maior detalhe um sistema de computador

600 que é ilustrativo de ambos, do sistema de computador de superfície 22 e do sistema de computador 206 dentro da ferramenta de perfilagem 10. Assim, o sistema de computador 600 descrito com relação à figura 6 poderia estar próximo do furo de sondagem durante o período de tempo dentro do qual a ferramenta 10 está dentro do furo de sondagem, o sistema de computador 600 poderia ser localizado no escritório central da companhia de serviços de campo de petróleo ou o sistema de computador 600 poderia estar dentro da ferramenta de perfilagem 10 (tal como para ferramentas LWD ou MWD). O sistema de computador 600 compreende um processador 602 e o processador acopla a uma memória principal 604 por meio de um dispositivo ponte 606.

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Além disto, o processador 602 pode acoplar a um dispositivo de armazenagem de longo prazo 610 (isto é, um disco rígido) por meio do dispositivo ponte 608. Programas executáveis pelo processador 602 podem ser armazenados no dispositivo de armazenagem 610 e acessados, quando necessário, pelo processador 602. O programa armazenado no dispositivo de armazenagem 610 pode compreender programas para implementar as diversas modalidades da presente especificação, inclusive programas para implementar selecionar um detector gama para utilizar na determinação de saturação de gás, calcular a relação da taxa de contagem gama inelástica para a taxa de contagem gama de captura, calcular o valor de indicativo de saturação de gás e produzir uma plotagem do valor indicativo de saturação de gás. Em alguns casos os programas são copiados do dispositivo de armazenagem 610 para a memória principal 604, e os programas são executados a partir da memória principal 604. Assim, ambos, a memória principal 604 e o dispositivo de armazenagem 610, são considerados meios de armazenagem legíveis por computador. As relações e valores indicativos de saturação de gás preditos pelo sistema de computador 610 podem ser enviados para um plotador que cria um papel log, ou os valores podem ser enviados para um dispositivo mostrador que pode fazer uma representação da perfilagem para observação por um geólogo ou outra pessoa versada na técnica de interpretar tais perfilagens.

[0030] A partir da descrição aqui fornecida, aqueles versados na técnica serão facilmente capazes de combinar software criado como descrito com hardware de computador apropriado de finalidade genérica ou de finalidade de especial, para criar um sistema de computador e/ou de subcomponentes de computador de acordo com as diversas modalidades, para criar um sistema de computador e/ou sub componentes de computador para realizar os métodos das diversas modalidades e/ou para criar um meio legível por computador que armazena um programa de software para implementar o

Petição 870190011517, de 04/02/2019, pág. 23/31 / 18 método e aspectos das diversas modalidades.

[0031] A discussão acima deseja ser ilustrativa dos princípios e diversas modalidades da presente invenção. Inúmeras variações e modificações se tornarão evidentes àqueles versados na técnica uma vez que a divulgação acima seja completamente apreciada. Por exemplo, em algumas modalidades as contagens associadas com gamas de captura são removidas da taxa de contagem inelástica e contagem associadas com gamas inelásticos são removidas da taxa de contagem de captura antes de calcular a relação. Em outros casos, contudo, a presença de contagens de gamas de captura na relação taxa de contagem inelástica e da mesma maneira a presença de gamas inelásticos na contagem de captura, é ignorada para finalidades de calcular a relação. Finalmente, pré-processamento dos dados pode ter lugar, tal como correção de tempo morto e correção ambiental, sem afetar o escopo desta especificação. É projetado que as reivindicações a seguir sejam interpretadas para abranger todas tais variações e modificações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para determinar um valor indicativo de saturação de gás de uma formação, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

obter (504) uma taxa de contagem inelástica e uma taxa de contagem de captura de um detector gama (204), para uma profundidade particular de furo de sondagem (12);

calcular (508) uma relação da taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura do detector gama (204), para a profundidade particular de furo de sondagem(12);

determinar (512) um valor indicativo de saturação de gás com base na relação da taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura do detector gama, para a profundidade particular de furo de sondagem; e produzir (520) uma plotagem do valor indicativo de saturação de gás da formação (14) como uma função da profundidade do furo de sondagem.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de obter compreende ainda obter uma curva de decaimento de taxa de contagem gama do detector gama de uma ferramenta de perfilagem nuclear, a curva de decaimento de taxa de contagem gama para a profundidade particular do furo de sondagem
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de obter compreende ainda obter a partir de um banco de dados de taxas de contagem com base em operação de uma ferramenta de perfilagem nuclear de maneira não contemporânea com o cálculo.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar um valor indicativo de saturação de gás compreende ainda determinar com base na porosidade da formação na profundidade particular do furo de sondagem.

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5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma ou mais etapas selecionadas dentre o grupo que consiste em: medir a porosidade de maneira contemporânea com operar uma ferramenta nuclear obtendo as taxas de contagem gama; e, determinar a porosidade a partir de um banco de dados de valores de porosidade com base em operação de uma ferramenta de perfilagem de maneira não contemporânea com a obtenção.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda, antes da etapa de obter, a etapa de selecionar o detector gama de uma pluralidade de possíveis detectores gama, a seleção baseada em um valor indicativo de porosidade da formação na profundidade particular do furo de sondagem.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma ou mais etapas selecionadas dentre o grupo que consiste em: medir a porosidade de maneira contemporânea com operação de uma ferramenta nuclear obtendo as taxas de contagem gama; e, determinar a porosidade a partir de um banco de dados de valores de porosidade baseados em operação de uma ferramenta de perfilagem de maneira não contemporânea com a obtenção.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular compreende ainda calcular a relação com base na taxa de contagem de captura no mínimo parcialmente entre 100 microssegundos e 1000 microssegundos depois de um período de rajada de nêutron.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de corrigir a taxa de contagem inelástica para gamas de captura contados entre a taxa de contagem inelástica.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de obter compreende ainda operar a ferramenta de

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3 / 6 perfilagem nuclear no furo de sondagem de maneira contemporânea com o cálculo.
11. Sistema para determinar um valor indicativo de saturação de gás de uma formação, caracterizado pelo fato de compreender:

uma ferramenta furo abaixo (10) que compreende uma fonte de nêutrons (210) e um detector gama (204), o detector gama contando entradas gama;

um processador (602) acoplado a uma memória (604) e o processador acoplado ao detector gama (204);

no qual a memória armazena um método que, quando executado pelo processador faz com que o processador:

calcule uma relação de taxa de contagem inelástica para uma taxa de contagem de captura do detector gama (204) para uma profundidade particular dentro de um furo de sondagem (12); e determine um valor indicativo de saturação de gás para a profundidade particular, com base na relação.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, quando o processador determinar o valor, o método ainda faz com que o processador determine com base na porosidade da formação (14) na profundidade particular do furo de sondagem.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, quando o processador determina, o método faz com que o processador realize no mínimo um selecionado dentre o grupo que consiste de: utilizar um valor de porosidade determinado utilizando uma ferramenta furo abaixo diferente; e utilizar um valor de porosidade determinado utilizando a ferramenta furo abaixo.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma pluralidade de detectores gama, estando cada detector gama em uma distância diferente a partir da fonte de nêutrons, e

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4 / 6 cada detector gama conta entradas gama, onde o método armazenado na memória, quando executado pelo processador, ainda faz com que o processador selecione um detector gama a partir da pluralidade de detectores gama cujas taxas de contagem gama são utilizadas para calcular a relação e determinar o valor.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que quando o processador seleciona um detector gama, o método armazenado na memória ainda faz com que o processador selecione no mínimo dois diferentes detectores gama durante o curso de uma operação de perfilagem.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processador é no mínimo um selecionado dentre o grupo que consiste de: um processador acoplado de maneira comunicativa com a ferramenta furo abaixo por meio de um cabo de perfuração; um processador que residente dentro da ferramenta furo abaixo.
17. Meio de armazenagem legível por computador, caracterizado pelo fato de armazenar um método como definido na reivindicação 1, que quando executado por um processador faz com que o processador:

obtenha (504) uma taxa de contagem inelástica e taxa de contagem de captura com relação a um primeiro detector gama (204) e para uma profundidade particular de furo de sondagem (12);

calcule (508) uma relação da taxa de contagem inelástica para a taxa de contagem de captura do primeiro detector gama (204), a profundidade particular dentro de um furo de sondagem; e determine (512) um valor indicativo de saturação de gás para a profundidade particular com base na relação.
18. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, quando o processador

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5 / 6 obtém, o método faz com que o processador obtenha uma pluralidade de curvas de decaimento de taxa de contagem gama com relação a um primeiro detector gama, cada curva de decaimento de taxa de contagem gama compreendendo uma pluralidade de valores de contagem para uma respectiva pluralidade de intervalos de tempo.
19. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, quando o processador obtém, o método faz com que o processador obtenha as taxas de contagem a partir de um repositório de taxas de contagem baseadas em operação da ferramenta de perfilagem nuclear de maneira não contemporânea com o cálculo.
20. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, quando o processador determina, o método faz com que o processador determine o valor indicativo de saturação de gás com base na porosidade da formação (14) na profundidade particular do furo de sondagem.
21. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o método ainda faz com que o processador utilize uma porosidade determinada de maneira contemporânea com a operação de uma ferramenta nuclear, obtendo as taxas de contagem gama; e utilize uma porosidade a partir de um banco de dados de valores de porosidade baseados em operação de uma ferramenta de perfilagem de maneira não contemporânea com a obtenção das taxas de contagem gama.
22. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o método ainda faz com que o processador antes de obter as taxas de contagem selecione o detector gama dentre uma pluralidade de possíveis detectores gama, a seleção baseada em um valor indicativo de porosidade da formação (14) na

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6 / 6 profundidade particular de furo de sondagem.
23. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o método ainda faz com que o processador utilize uma porosidade determinada de maneira contemporânea com a operação de uma ferramenta nuclear que obtém as taxas de contagem gama; e utilize uma porosidade a partir de um banco de dados de valores de porosidade com base em operação de uma ferramenta de perfilagem de maneira não contemporânea com a obtenção das taxas de contagem gama.
24. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, quando o processador calcula, o método faz com que o processador calcule a relação com base na taxa de contagem de captura no mínimo parcialmente entre 100 microssegundos e 1000 microssegundos depois de um período de rajada de nêutron.
25. Meio de armazenagem legível por computador de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, quando o processador obtém, o método ainda faz com que o processador opere uma ferramenta de perfilagem nuclear no furo de sondagem de maneira contemporânea com o cálculo da relação.