NO20140485L - Akustisk loggeapparat og fremgangsmåte - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for drift av et verktøy anordnet inne i et borehull som gjennomborer en jordformasjon, hvor da fremgangsmåten går ut på at det rettes akustisk energi inn i formasjonen, det genereres mottatte bølgeformer som respons på mottatt akustisk energi når denne forplanter seg i formasjonen, anslåtte kildebølgeformer utledes basert på de mottatte bølgeformer, og de anslåtte kildebølgeformer sammenlignes innbyrdes for å bestemme den akustiske hastighet for vedkommende jordformasjon.

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt akustisk brønnlogging. Nærmere bestemt gjelder foreliggende oppfinnelse bestemmelse av akustiske bølgers hastighet (langsomhet) i en jordformasjon.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Når det gjelder akustisk loggeteknikk så er de formasjonsegenskaper som er av interesse én av følgende nemlig trykkbølgehastigheten, skjærbølgehastighe-ten og Stonley-bølgehastigheten. Disse akustiske hastigheter angir da formasjonens evne til å holde på og produsere hydrokarboner. Drift av et typisk akustisk for-masjonsverktøy kan omfatte plassering av verktøyet i borebrønnen og avfyring av én eller flere akustiske sendere samtidig, slik at derved akustisk energi drives inn i formasjonen. Den således frembrakte akustiske energi forplanter seg langs formasjonsveggen i én eller flere forplantningsmodi, f.eks. trykkbølgemodus eller skjær-bølgemodus. Mottakere på verktøyet, som da ligger atskilt fra de angitte én eller flere sendere, mottar akustisk energi når de forskjellige bølger beveger seg langs formasjonsveggen forbi mottakerne. Amplituder og ankomsttider for de forskjellige akustiske signaler på mottakerne angir da hastigheten av de akustiske bølger (eller eventuelt langsomheten som er den inverse verdi av hastigheten) inne i formasjonen.

Bestemmelse av akustisk hastighet ved hjelp av tidlige akustiske loggeverk-tøyer på kabelline omfatter en tilpasning til databehandlingsteknikk som anvendes ved seismisk arbeide. Det anvendes da særlig en fremgangsmåte som kalles samsvar eller koherens. US-patent nr. 4,594,691 til Kimball et al. (heretter angitt som patentet '691) angir det akustiske loggeverktøy på kabelledning i henhold til beslektet teknikk og som bruker et slikt samsvar/koherens-mål for å bestemme akustiske hastigheter inne i formasjonen. Som angitt som eksempel i patentet '691 er bestemmelse av akustisk hastighet ved bruk av en koherensberegning bare en bestemmelse av hvor meget to eller flere mottatte bølgeformer er i samsvar med hverandre. Selve samsvar/koherens-bestemmelsen gjelder imidlertid ikke i det hele tatt de faktiske formasjonsegenskaper, i stedet går samsvar/koherens-målingen ut på å utføre beregning av de partier av hver mottatt bølgeform som skulle være i samsvar med hverandre, ut i fra kjennskap til bølgenes langsomhet i formasjonen. Da formasjonens hastighetsdemping eller langsomhet er den parameter som er av interesse, blir samsvar/koherens-målingen kjørt flere ganger med flere langsomhetsverdier, og de langsomhetsverdier hvor bølgeformene oppviser best samsvar/koherens antas å være de korrekte langsomhetsverdier for formasjonen.

Skjønt metoden for beregning av samsvar/koherens har vist seg å være forholdsvis vellykket, har likevel olje- og gassindustrien som helhet søkt etter andre, bedre og mer effektive måter å beregne akustisk hastighet på i jordformasjoner. US-patent nr. 5,541,990 til Tang (heretter kalt patentet '890) er et eksempel på et slikt forsøk. Spesielt angir patentet '890 at innenfor teknikken med akustisk logging kan ethvert mottatt signal syntetiseres ved bruk av andre mottatte signaler. Dette patent '890 angir syntetisering eller estimering av et mottatt signal, samt derpå sammenligning av det syntetiserte signal med det faktiske mottatte signal. For en rekke mulige langsomhetsverdier, angir patentet '890 frembringelse av en objekt-funksjon som angir forskjellen mellom det syntetiserte mottatte signal og det faktisk mottatte signal. I henhold til patentet '890 er det da slik at der hvor objektfunksjonen når en minimumsverdi, hvor forskjellen mellom det syntetiserte signal og det faktiske signal er liten) må verdiene av den antatte langsomhet tilsvare formasjonens faktiske langsomhet. Angitt på annen måte forholder det seg slik at patentet 890 registrerer en serie bølgeformer ved flere mottakere for hver avfyring av den akustiske sender. Patentet '890 angir da hvorledes man syntetiserer en mottatt bølgeform ut i fra de øvrige mottatte bølgeformer, og sammenligner så det syntetiserte mottatte signal med det faktiske mottatte signal.

En lignende teknikk er beskrevet i US-patent nr. 5,081,611 til Hornby (heretter kalt patentet '611). Dette patent '611 angir en fremgangsmåte for å bestemme langsomheten for en jordformasjon og som omfatter beregning eller estimering av pulsstrålebaner (strålesporing) samt også estimering av langsomhetsverdier. Dette patent '611 angir sammenligning mellom de første ankomsttider (tidspunkter for det første vesentlige amplitudeutslag for det mottatte signal) som forutsies for den anslåtte strålebane samt langsomhetsverdiene og de første faktiske ankomsttids-punkter for hvert mottatt signal. Dette patent angir "bakoverprojisering" av tabellen mellom de faktiske og beregnede første ankomsttider (er atter for de mottatte signaler) samt kjøring av en prosess som går ut på å anslå strålebaner og langsomhetsverdier gjentatte ganger inntil den observerte feil er liten, slik at man derved kommer frem til faktiske forplantningsbaner og formasjonens langsomhet. I stor likhet med patentet '890 som er beskrevet ovenfor, blir det i henhold til patent '611 effektivt anslått mottatte signaler, hvorpå disse anslåtte mottatte signaler sammenlignes med de faktisk mottatte signaler som en del av bestemmelsen av langsomhet.

Skjønt samsvar/koherens kan skape visuelt tilfredsstillende resultater, er bestemmelse av langsomhet i denne sammenheng ikke egnet når det gjelder å anslå feil. Teknikker som er beskrevet i patentet '611 og patentet '890 lider av de samme mangler. Følgelig er det ønskelig med en forbedret fremgangsmåte for å bestemme hastighet eller langsomhet for de forskjellige forplantningsmodi i en jordformasjon.

SAMMENFATNING AV NOEN AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER

De foretrukne utførelser i henhold til foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte for å bestemme akustisk hastighet for de forskjellige forplantningsmodi av akustiske bølger i en jordformasjon ved å anta en overføringsfunksjon for hver slik jordformasjon, idet denne antatte overføringsfunksjon brukes til å anslå et kildesignal basert på hvert mottatt signal. Fortrinnsvis blir de anslåtte kildesignaler sammenlignet for å frembringen en objektivfunksjon hvorfra så den akustiske langsomhet for jordformasjonen kan fastlegges. Fortrinnsvis blir dette utført for mange forskjellige antatte overføringsfunksjoner, og minima i denne objektivfunksjon angir da de formasjonsparametere som er av interesse.

En første utførelse for sammenligning av anslåtte kildesignaler omfatter bestemmelse av en varians for hver av de anslåtte kildesignaler i forhold til et midlere anslått kildesignal. Denne utførelse omfatter beregning av en middelverdi for de anslåtte kildesignaler, samt derpå beregning av en varians for de enkelte kildesignaler i forhold til middelverdi-kildesignaler. Disse variansverdier, som da utgjør den objektivfunksjon i dette tilfelle, kan da opptegnes på en slik måte at denne opptegning ser ut på lignende måte som den tid/langsomhets-opptegning som brukes i samsvar/koherens-behandlingen, men likevel har to klare fordeler. For det første har variansverdiene skarpere overganger ved funksjonens vendepunkter (minima i de foretrukne utførelser) enn samsvar/koherens-funksjonen i henhold til kjent teknikk, og en mer eksakt verdi for langsomheten kan da fastlegges. For det andre er både variansverdiene i seg selv og krumningen av objektivfunksjonen i dens mini ma et uttrykk for nøyaktigheten av langsomhetsbestemmelsen. Dette innebærer at en spesiell informasjonsopptegning kan fastlegge en langsomhetsverdi og i tillegg også angi den relative nøyaktighet av denne langsomhetsbestemmelse.

Den andre utførelse for bestemme formasjonens langsomhetsverdi i henhold til de foretrukne utførelser omfatter sammenligning av hvert anslått kildesignal med dets umiddelbare nabosignal for derved å bestemme en forskjell, hvorpå kvadratet av disse forskjeller summeres for å utlede en verdi for objektivfunksjonen. Verdiene av objektivfunksjonen kan likeledes opptegnes i en tids/langsomhets-funksjon for å frembringe en grafisk fremstilling av samme art som en samsvar/koherens-opptegning som vil være kjent for en vanlig fagkyndig på området. Forde-len ved denne andre utførelse er at den opptegnede objektivfunksjon har langsom-mere overganger fra maksima til minima, slik at bestemmelsen av minimumspunktene (fastleggelse av langsomhetsverdier) kan oppnås med indre beregningsinn-sats. Bestemmelse av vendepunkter i objektive funksjoner frembrakt ved differen-sialsammenligning er med andre ord like beregningsmessig rask som vanlig samsvar/koherens-behandling. Også verdiene av objektivfunksjonen i dens minima og/eller objektivfunksjonens krumning i disse minimumspunkter er da uttrykk for den foreliggende feil ved langsomhetsbestemmelsen.

Den beskrevne anordning omfatter en kombinasjon av særtrekk og fordeler som gjør det mulig å overvinne ulempene ved tidligere kjente anordninger. De forskjellige særtrekk som beskrevet ovenfor, så vel som andre spesielle trekk, vil umiddelbart kunne forstås av fagkyndige på området ut i fra gjennomlesning av den følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en mer detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser av foreliggende oppfinnelsen vil det nå bli henvist til de vedføyde tegninger, hvorpå: fig. 1 viser et loggeverktøy på kabelline i henhold til den foretrukne ut-førelse,

fig. 2 viser et eksempel på et sett mottatte signaler så vel som eksempel på sett av tidsluker som brukes i de foretrukne utførelser,

fig. 3 viser et eksempel på en fremgangsmåte for oppbygging av en grafisk fremstilling av objektivfunksjonen i de foretrukne utførelser,

fig. 4 viser et eksempel på en opptegning av en varians-objektivfunksjon med et enkelt starttidspunkt, og

fig. 5 viser et eksempel på en opptegning av en differensial-objektivfunksjon ved et enkelt starttidspunkt.

BETEGNELSER OG FAGUTTRYKK

Visse uttrykk vil bli brukt gjennom hele den følgende beskrivelse og patentkravene for å angi bestemte utstyrskomponenter. Dette dokument tar ikke sikte på å skjelne mellom komponenter som er forskjellig med hensyn til navn, men ikke når det gjelder arbeidsfunksjon.

I den følgende fremstilling samt i patentkravene anvendes uttrykkene "inklu-derende" og "omfattende" på en åpen måte, og må således tolkes til å bety "inklu-derende, men ikke begrenset til". Også uttrykkene "kopling" eller "koplinger" er tilsiktet og betyr enten en indirekte eller direkte elektrisk forbindelse. Hvis således en første innretning er koplet til en annen innretning, så kan denne forbindelse finne sted gjennom en direkte elektrisk forbindelse, eller eventuelt over en indirekte elektrisk forbindelse, nemlig via andre innretninger og forbindelser.

Skjønt det innenfor olje- og gassindustrien vil være en viss forskjell mellom logging-under-utboring (LWD) og måling-under-utboring (MWD), vil i denne fremstilling og patentkravene disse betegnelser bli betraktet som innbyrdes tilsvarende og da bety generelt en hvilken som helst innretning eller innretninger som utfører målinger nedhulls (enten det gjelder formasjonsegenskaper, borehullsegenskaper eller egenskaper ved borestrengen) så vel under utboring som under loggings- og overvåkningsprosesser.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKKET UTFØRELSE

Fig. 1 viser en akustisk loggeinnretning 10 utført i samsvar med de foretrukne utførelser. Spesielt viser figur 1 et verktøy 10 anordnet i et fluidfylt borehull 12 i en viss avstand under overflaten 14. Dette verktøy 10 er fortrinnsvis opphengt inne i borehullet ved hjelp av en armert flerlederkabel 16, og denne kabel er fortrinnsvis koplet til en datamaskin på overflaten (ikke vist). Verktøyet 10 omfatter fortrinnsvis en akustisk sender samt flere mottakere 20A-D i avstand fra senderen

18, samt også fra hverandre. Skjønt den foretrukne utførelse omfatter fire mottakere, kan et hvilket som helst antall mottakere anvendes uten at man derved avviker fra oppfinnelsens grunnprinsipper og omfangsramme.

Verktøyet 10, i den foretrukne utførelse, er således en kabelline-innretning, men de prinsipper som vil bli beskrevet her, vil like godt kunne praktiseres i måleutstyr for måling-under-utboring (MWD), logging-under-utboring (LWD) eller i hvilket som helst måleutstyr nede i borehullet. Det bør forstås at skjønt de foretrukne utførelser av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i forbindelse med en kabelline-innretning, må det ikke ut i fra en beskrivelse på denne måte sluttes at de generelle strukturer og behandlingsmetoder som er omtalt her er begrenset til kabel-lednings-innretninger.

Arbeidsfunksjonen for kabelline-verktøyet 10 omfatter plassering av verk-tøyet inne i et borehull 12, idet dette verktøy 10 tillates å falle ned eller på annen måte forflyttes til undersiden av en formasjon av interesse. Verktøyet 10 blir så langsomt hevet inne i borehullet, og mens det således heves, avfyres senderen 18 periodisk for derved å drive akustisk energi inn i formasjonen. Etter hvert som den akustiske energi forplanter seg gjennom formasjonen, vil hver av mottakerne 20A-D motta en del av denne akustiske energi og omvandle den mottatte energi til elektriske signaler. Amplitudene av mottatt akustisk energi så vel som den tid det tar for energien å forplante seg langs avstanden mellom senderen 18 og de forskjellige mottakere 20A-D, i dag kunne angi særtrekk ved formasjonen av interesse. Bestemmelse av disse særtrekk kan finne sted ved å analysere de mottatte signaler for å trekke ut informasjon fra disse, slik som den akustiske hastighet, (eller langsomhet, som er den inverse verdi av hastigheten) for forskjellige forplantningsmodi, slik som for trykkbølge, skjærbølge eller Stonley-bølge. I den ut-førelse hvor verktøyet 10 er en kabellineinnretning, vil da datamaskiner (ikke vist) på overflaten være ansvarlig for å trekke ut denne informasjon. I en utførelse hvor senderen 18 og mottakerne 20A-D er basert på en LWD- eller MWD-anordning og disse akustiske målinger utføres mens borkronen skjærer gjennom jordformasjoner, vil en del av eller hele den databehandling som kreves for å utlede den ønsk-ede informasjon bli utført nede i borehullet.

I grove trekk går signalbehandlingsmetoden i henhold til den foretrukne ut-førelse ut på å ta opp flere mottatte bølgeformer eller mottatte signaler ved hjelp av verktøyet 10, og beregne eller anslå de tilsvarende kildesignaler eller kildebøl- ger basert på hvert av de mottatte signaler ved å anta en overføringsfunksjon for formasjonen. Det anslåtte kildesignal for hver mottaker eller for hvert mottatt signal sammenlignet på en eller annen måte med de øvrige anslåtte kildesignaler for å frembringe en objektivfunksjon. For hvert sett av mottatte signaler, blir dette kilde-estimeringstrinn fortrinnsvis utført flere ganger, og hver gang med en forskjellig antatt overføringsfunksjon. Minimumspunkter i en kurveopptegning av objektivfunk-sjonsverdier angir da langsomheten av de akustiske bølger gjennom vedkommende funksjon, og beregningsfeilen kan da også bestemmes ut i fra opptegningen av objektivfunksjonen.

Hvorledes kildesignalene ble anslått vil nå bli beskrevet mer detaljert under henvisning til fig. 2. Fig. 2 viser da fire mottatte signaler 20A-D. Det bør legges merke til hvorledes amplituden av det signal som mottas av den nærmeste mottaker 20A er større enn det signal som mottas av de mer fjerntliggende mottakere, f.eks. 20D, hvilket da er et uttrykk for svekkingen av det akustiske signal etter hvert som det forplantes gjennom formasjonen. Det bør også legges merke til hvorledes bølgeformen forskyves fremover i tid fra den nærmeste til de mer fjerntliggende mottakere, hvilket da er et uttrykk for den endelige hastighet som de akustiske bølger har inne i formasjonen. Bestemmelse av formasjonens langsomhet i samsvar med de foretrukne utførelser omfatter at det anslås en overførings-funksjon for formasjonen. Ved bruk av den antatte overføringsfunksjon blir så et anslått kildesignal eller kilde-bølge for hvert mottatt signal beregnet. Det antas at hver kildebølge kan beskrives matematisk på følgende måte:

hvor Sesti er det anslåtte kildesignal beregnet for den i-te mottaker, fTF] er formasjonens antatte overføringsfunksjon for forplantning fra kilde til mottaker (og dens inverse verdi anvendes da for å anslå kildesignalet), Ri er det i-te mottakersignal og t er tiden. For hvert mottatt signal Ri opprettes det da et anslått kildesignal Sest ■

Som det fremgår av fremstillingen ovenfor, vil en primærkomponent i kilde-signalestimeringen være den antatte overføringsfunksjon [TF]. Denne antatte overføringsfunksjon kan være forholdsvis enkel, idet det bare tas i betraktning den endelige hastighet hvorved de akustiske signaler forplanter seg, eller være meget komplisert for å omfatte anslåtte verdier for svekking av det overførte signal i formasjonen, frekvenskomponentspredning, forplantningsbaner for de akustiske signaler, samt de mange forskjellige forplantningsmodi inne i formasjonen (f.eks. trykkbølger, skjærbølger, Stonely-bølger). Hvis så ønskes kan den overførings-funksjon som benyttes også modellere virkningene av de akustiske bølger som krysser grenser mellom de forskjellige lag i jordformasjoner. For å forenkle beregningen, tar imidlertid de foretrukkede anslåtte overføringsfunksjoner bare i betraktning forplantningshastigheten (langsomheten) av den akustiske energi i formasjonen.

For en spesiell starttid, f.eks. starttiden Ti i fig. 2, og for en første antatt overføringsfunksjon med antatt langsomhet, blir partier av hvert mottatt signal identifisert til å være sammenhengsbasert på overføringsfunksjonen. Angitt på en annen måtte, bør partiene av de mottatte signaler innenfor vinduet eller den rektangulære tidsluke 50 være tilsvarende basert på langsomheten av den antatte overføringsfunksjon. Tidsbredden av de uttatte punktprøver fra hvert av de mottatte signaler (grovt sett horisontalbredden av den rektangulære tidsluke 50) er da fortrinnsvis like lang som kildesignalet. På denne måte kan en hel kildebølgeform eller kildebølge anslås. Tidsbredden av de punktprøver som tas fra de mottatte signaler behøver imidlertid ikke nødvendigvis å være denne bredde, da kortere og lengre tidsavsnitt også vil kunne fungere. Skjønt den foretrukne utførelse går ut på å ta ut vinduspartier av hvert signal på den måte som er vist i fig. 3, må derpå anslå kildesignalene for disse partier av bølgeformen som ligger inne i vinduet, men vindusuttak av de mottatte signaler på denne måte behøver ikke nødvendigvis å finne sted. Det ville fungere å anslå kildesignaler ved bruk av et hvilket som helst parti av de mottatte signaler, og hver hel mottatt bølgeform kan også faktisk brukes for å anslå et kildesignal, og dette vil da fremdeles ligge innenfor oppfinnelsens idéområde.

Fortrinnsvis blir således partier av de mottatte signaler innenfor den rektangulære tidsluke 50 hvert brukt å frembringe et anslått kildesignal. Disse anslåtte kildesignaler blir så sammenlignet innbyrdes for å opprette en objektivfunksjon som angir deres samsvar. Den prosess som går ut på å anta en overføringsfunk-sjon, anslå kildesignaler eller kildebølger basert på mottatte signaler, samt oppret-telse av en objektivfunksjon blir da gjentatt mange ganger på hvert starttidspunkt. De rektangulære tidsluker 50, 52 og 54 er da eksempler på flere antatte overfør-ingsfunksjoner (som hver har en egen avvikende antatt langsomhet) som brukes i sammenheng med starttidspunktet TV Videre blir antatte kildebølgeavsnitt på denne måte (inkludert flere antatte overføringsfunksjoner) fortrinnsvis gjentatt for flere starttidspunkter innenfor de mottatte signaler, angitt i fig. 2 som tidspunktene Ti, T2... Tn.

Verdien av den objektivfunksjon som opprettes for hver antatt overførings-funksjon og hvert starttidspunkt blir fortrinnsvis tegnet inn på den grafiske fremstilling som en funksjon av starttiden for og langsomheten av den antatte overførings-funksjon. Som vist i fig. 3, utgjør da starttidspunktet for kildesignalestimeringene Ti, T2... Tnfortrinnsvis ordinaten eller X-akse koordinaten mens langsomheten fortrinnsvis utgjør abscisse eller Y-akse. Verdien av en beregnede objektivfunksjon ved bruk av partier av de mottatte signaler 20A-20D innenfor den rektangulære tidsluke 50 er da f.eks. opptegnet i punkt 60 i fig. 4. Likeledes er verdien av den beregnede objektivfunksjon ved bruk av partier av de mottatte signaler 20A-20D innenfor den rektangulære tidsluke 52 opptegnet i punkt 62, mens den verdi av objektivfunksjonen som har sammenheng med den rektangulære tidsluke 54 er angitt i punkt 64. For hver av de flere starttidspunkter samt for hvert starttidspunkt flere langsomhetsverdier i sammenheng med de antatte overføringsfunksjoner blir således en grafisk fremstilling av vedkommende objektivfunksjon opprettet. I de foretrukne utførelser blir den verdi av objektivfunksjonen som opptegnes på hvert sted angitt ved en viss farge, nemlig med kjøligere farger (blått, purpur) som angir mer samsvar, samt varmere farger (rødt, oransje) som viser mindre samsvar mellom de estimerte kildesignaler eller kildebølgeavsnitt. Disse fargeopplegg er imidlertid bare angitt som eksempel og andre opplegg kan anvendes uten at man derfor avviker fra oppfinnelsens omfangsramme og idéinnhold.

Skjønt sammenligningen av estimerte kildesignaler for å utlede objektivfunksjonen kan anta mange forskjellige former, vil likevel nå to utførelser bli beskrevet, nemlig bestemmelse av en varians for de estimerte kildesignaler, og sum-mering av kvadrater av forskjeller mellom påfølgende estimerte kildesignaler.

Beregning av objektivfunksjonen i den første utførelse omfatter bestemmelse av en varians for de antatte kildesignaler. Kort sagt omfatter denne utfør-else beregning av en middelverdi for de anslåtte kildesignaler og derpå en beregning av en varians ved bruk av denne middelverdi av de estimerte kildesignaler. Ut trykt mer matematisk forholder det seg slik at for hver anslått overføringsfunksjon blir det beregnet en rekke anslåtte kildebølgeformer eller signaler Sest ved bruk av ligningen (1) ovenfor. Ut i fra de anslåtte kildesignaler blir så et middelverdi-kildesignal bestemt fortrinnsvis ved følgende beregning:

hvor Sestavg er middelverdien av det anslåtte kildesignalet, N er antallet mottatte signaler Sest er de kildebølgeavsnitt som anslås for mottatt signal innenfor vedkommende tidsluke, og t er tiden.

Det anslåtte middelverdi-kildesignal brukes så for å beregne en verdi som representerer variansen for de anslåtte kildesignaler i forhold til denne middelverdi av de anslåtte signaler. Denne varians beregnes fortrinnsvis på følgende måte:

hvor 5<2>er variansen. I denne utførelse, er variansverdien den objektive funksjon inntegnet i den grafiske fremstilling av langsomheten som funksjon av starttiden (fig. 3). Store verdier av variansen angir at den antatte overføringsfunksjon (og dens tilordnede antatte langsomhet) ikke i vesentlig grad vil kunne tilpasses de

faktiske formasjonsegenskaper. Likeledes vil små verdier av variansen angi at den antatte overføringsfunksjon (og dens tilordnede antatte langsomhet) er nær tilpas-set de faktiske formasjonsegenskaper. Minimumspunkter i opptegningen av objektivfunksjonen angir således funksjonens langsomhet, og verdien av objektivfunksjonen i disse minimumspunkter er da proporsjonal med feilen i beregningene.

En andre utførelse for å beregne en objektivfunksjon er basert på bestemmelse av en forskjell mellom forskjellige anslåtte kildesignaler. Spesielt, og under henvisning til fig. 2, skal det betraktes de partier av de mottatte signaler som ligger innenfor den rektangulære tidsluke 50 i sammenheng med starttiden Ti. Som om talt ovenfor, vil det ved bruk av den antatte overføringsfunksjon opprettes et antatt kildesignal ved anvendelse av de partier av det mottatte signal som ligger innenfor tidsluken 50.1 denne utførelse blir differanser eller differensialer beregnet mellom de forskjellige anslåtte kildesignaler, f.eks. mellom det kildesignal som anslås ut fra et parti av 20A-signalet og det kildesignal som anslås ut i fra vedkommende parti av 20B-signalet. Denne forskjell blir fortrinnsvis beregnet mellom de forskjellige anslåtte kildesignaler, og objektivfunksjonen er da i denne utførelse summen av kvadratene av de forskjellige differanseberegninger. Meget likt opptegningen av varians-objektfunksjonen, blir denne differensial-objektivfunksjon fortrinnsvis tegnet opp som funksjon av langsomhet og starttid, slik som angitt i fig. 3. Den kurve som utledes ved bruk av differensial-langsomhetsberegningen har imidlertid lang-sommere overganger fra maksimumsverdier til minimumsverdier, hvilket derfor gjør bestemmelsen av minimumspunktene (som angir formasjonens faktiske langsomhet) lettere enn i tilfeller hvor den grafiske fremstilling har forholdsvis bratte helninger mellom minima og maksima. Mer matematisk uttrykt, blir objektivfunksjonen i henhold til denne utførelse beregnet på følgende måte:

hvor C, er objektivfunksjonen og N er antallet mottatte signaler. I stor likhet med bruk av variansen som objektivfunksjon, blir denne differensialobjektivfunksjon fortrinnsvis tegnet opp som en grafisk fremstilling med langsomhet som funksjon av starttid, hvor da kaldere farger representerer mindre forskjell mellom de mottatte signaler, og varmere farger angir større forskjeller. Kjente teknikker kan brukes for å bestemme minimumspunkter i denne grafiske fremstilling, og disse minima angir da den faktiske langsomhet for formasjonen.

Det skal nå henvises til fig. 4 og 5, hvor det er vist eksempel på opptegnin-ger av de to eksempelvis angitte objektivfunksjoner som er beskrevet i denne fremstilling. Fig. 4 viser spesielt et eksempel på en opptegning av varians-objektivfunksjonen som funksjon av langsomhet. Fig. 5 er et eksempel på en opptegning av differensial-objektivfunksjonen som funksjon av langsomhet. For anskuelighets-formål skal det antas at opptegningen av varians-objektivfunksjonen i fig. 4 og dif ferensial-objektivfunksjonen i fig. 5 er basert på samme sett av antatte kildebølge-former. Hver av opptegningene i henholdsvis fig. 4 og fig. 5 kan f.eks. og uten be-grensning angi verdier av en objektivfunksjon for flere antatte overføringsfunksjo-ner med én og samme starttid. Det skal nå kort henvises til fig. 3, ut i fra hvilken opptegningene i fig. 4 og 5 f.eks. kunne være punktene 60, 62 og 64 som har sammenheng med starttiden Ti for de to fremgangsmåter for beregning av objektivfunksjonen i de foretrukne utførelser.

Hver av de objektivfunksjonsutførelser som er representert ved de opptegn-inger som er angitt som eksempel i figurene 4 og 5, har spesielle fordeler. Det skal kort henvises til varians-objektivfunksjonen i fig. 4, hvor det er blitt beskrevet at formasjonens langsomhet kan bestemmes ved å finne minima i opptegningene av objektivfunksjonen. Dette søk for minimumspunkter blir vanligvis utført ved hjelp av datamaskinprogrammer. Slike datamaskinprogrammer har imidlertid ikke evne til å se generelle tendenser i den opptegnede informasjon på samme måte som et menneskelig øye. Spesielt kan et datamaskinprogram som søker etter minima i varians-objektivfunksjonen i den opptegning som er angitt i fig. 4 som eksempel, ikke slutte ut i fra sammenligning med punktene 60 og 62 hvor nær disse punkter befinner seg minimumspunkter i den opptegnede funksjon. Under henvisning til fig. 5 kan imidlertid et datamaskinprogram ved sammenligning mellom punktene 60 og 62 på opptegningen av differensial-objektivfunksjonen lett fastslå retning og relativ nærhet inntil vedkommende minimumspunkt. Bestemmelse av langsomhet i en utførelse som benytter en differensial-objektivfunksjon kan derfor gjøres raskere enn utførelse av sammen bestemmelse ut i fra opptegningen av en varians-objektivfunksjon. Bestemmelse av minimumspunkter i en differensial-objektivfunksjon er faktisk en rival med hensyn til beregningshastighet når det gjelder å bestemme standard samsvar/koherens. Videre har både verdien av objektivfunksjonen i minimumspunktet, f.eks. punktet 66 i fig. 5, og krumningen av objektivfunksjonen i dette punktet 66 sammenheng med den foreliggende feilmulighet ved bestemmelse av langsomheten.

Beregningsmessig er bestemmelse av minimumspunkter i varians-objektiv-verdisystemet, slik det er angitt som eksempel i fig. 4, være vanskeligere enn i ut-førelsen med differensial-objektivfunksjon. Utførelsen med varians-objektivverdi har imidlertid mange fordeler som oppveier eventuelle ekstra beregningsytelser som er påkrevet for å finne minimumspunktene (og derfor langsomheten ut i fra tids/langsomhets-opptegnelsen). Spesielt, og som angitt som eksempler i fig. 4 og 5, har utførelsen som angir varians-objektivverdien raskere overganger fra maksima til minima, hvilket da muliggjør en mer presis bestemmelse av vedkommende formasjons langsomhet enn det som vil være mulig ut i fra utførelsen med differensial-objektivfunksjonen, og derfor også på mer presis måte enn det som er mulig ved standard samsvar/koherens-bestemmelse. Videre vil både verdien av varians-objektivfunksjonen i minimumspunktet så vel som opptegningens krumning nær dette punkt ha direkte sammenheng med den foreliggende feilmulighet i bestemmelse av langsomheten. Dette innebærer at et minimumspunkt i varians-objektivfunksjonen ved sin plassering i opptegningen angir formasjonens langsomhet, men utover dette angir denne minimumsverdi i seg selv også den foreliggende feilmulighet. Denne feil kan også bestemmes ut i fra den andre deriverte av en funksjon som beskriver varians-objektivverdien nær minimumspunktet.

Tallrike variasjoner og modifikasjoner vil kunne fremgå klart for fagkyndige på området så snart fremstillingen ovenfor er fullt ut forstått. Den omtalte fremgangsmåte for å bestemme akustiske bølgers hastighet og orientering kan f.eks. utføres ved å bruke et hvilket som helst antall mottakernivåer og forskjellige mot-takertyper i vedkommende akustiske loggeverktøy. Gjennom hele denne omtale er forskjellige jordformasjonsegenskaper omtalt under henvisning til bestemmelse av minimumspunkt for den objektive funksjon, en vanlig fagkyndig kan imidlertid lett invertere de anvendte verdier, slik at prosessen går ut på å bestemme maksimumsverdier i opptegningen, og dette vil da også ligge innenfor oppfinnelsens prinsipielle idéinnhold. De to beskrevne utførelser for å finne vedkommende langsomhet behøver ikke gjensidig å utelukke hverandre, og bruk av begge beregn-ingsmetoder for et enkelt verktøy kan være fordelaktig. Videre er ingen av frem-gangsmåtene generelt å foretrekke fremfor den andre. Hvis signalbehandlingen finner sted nede i borehullet, slik som i MWD- eller LWD-utstyr, kan den metode som går ut på å bestemme differensial-objektiwerdien være mer fordelaktig. Hvis i motsetning til dette er et kabellineverktøy, så vil datamaskinhastigheter og data-lagerstørrelse være av liten betydning, og da kan varians-objektivfunksjonen vise seg å være mer fordelaktig. Det bør imidlertid beregnes at hver av disse metoder kan utføres enten ved hjelp av et kabelledningsverktøy eller et MWD/LWD-verk-tøy, og dette vil fremdeles ligge innenfor oppfinnelsens idéomfang. Når det gjelder den utførelse som benytter differensial-objektivfunksjonen, kan beregningen av objektivfunksjonen likeledes utføres ved å ta absoluttverdiene av de forskjellige differanser i stedet for kvadratet. Det er tilsiktet at de følgende patentkrav skal tolkes til å omfatte alle slike utførelsesvarianter og -modifikasjoner.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for drift av et verktøy anordnet inne i et borehull som gjennomborer en jordformasjon, hvor da fremgangsmåten går ut på at det rettes akustisk energi inn i formasjonen, det genereres mottatte bølgeformer som respons på mottatt akustisk energi når denne forplanter seg i formasjonen, anslåtte kildebølgeformer utledes basert på de mottatte bølgeformer, og de anslåtte kildebølgeformer sammenlignes innbyrdes for å bestemme den akustiske hastighet for vedkommende jordformasjon.

2. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som gjennomborer en jordformasjon, og slik som angitt i krav 1, karakterisert ved at sammenligningen mellom de forskjellige anslåtte kil-debølgeformer for å bestemme den akustiske hastighet i jordformasjonen videre omfatter: beregning av en objektiv funksjon ut i fra de anslåtte kildebølgeformer, og bestemmelse av jordformasjonens akustiske hastighet basert på en kurveopptegning av objektivfunksjonen.

3. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 2, karakterisert ved at det beregnes en objektivfunksjon ut i fra de anslåtte kildebølgeformer og fremgangsmåten videre omfatter: utledning av middelverdien av de anslåtte kildebølgeformer for derved å fastlegge en midlere anslått kildebølgeform, og bestemmelse av en variansverdi for de anslåtte kildebølgeformer ved bruk av denne middelverdi av de anslåtte kildebølgeformer, hvor da de utledede variansverdier utgjør objektivfunksjonen.

4. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 3, karakterisert ved at utledningen av en middelverdi for de anslåtte kilde-bølgeformer for derved å bestemme en middelverdi for de anslåtte kildebølgefor-mer videre går ut på å bestemme middelverdien av de anslåtte kildebølgeformer ved bruk av hovedsakelig følgende ligning:

hvor Sestav g er den utledede middelverdi av de anslåtte kildebølgeformere, N er antallet mottatte bølgeformer, Sest angir de kildebølgeformer som anslås for de forskjellige mottatte bølgeformer, og t er tiden.

5. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 4, karakterisert ved at bestemmelsen av en variansverdi for de anslåtte kil-debølgeformer ved bruk av en midlere verdi for de anslåtte kildebølgeformer videre omfatter det forhold at variansverdien beregnes hovedsakelig ved hjelp av føl-gende ligning:

hvor 62 er variansen, Sestav g er middelverdien av de anslåtte kildebølgeformer, N er antallet mottatte bølgeformer, Sest angir de anslåtte kildebølgeformer ut i fra de mottatte bølgeformer, og t er tiden.

6. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som forløper gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 3, idet fremgangsmåten videre går ut på at det opptegnes flere variansverdier beregnet for flere sett av anslåtte kilde-bølgeformer for å danne en kurveopptegning, og det bestemmes vendepunkter for variansverdiene i kurveopptegningen for å anvise den akustiske hastighet inne i jordformasjonen.

7. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 6, karakterisert ved at sammenligningen mellom de anslåtte kildebølgefor-mer for å utlede den akustiske hastighet videre går ut på å finne de steder i opptegningen hvor vendepunktene utgjør minimumspunkter.

8. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 7, karakterisert ved at sammenligningen mellom de anslåtte kildebølgefor-mer for å bestemme den akustiske hastighet videre går ut på at det bestemmes en mulig feil ved bestemmelse av den akustiske hastighet og som er proporsjonal med objektivfunksjonens verdi i minimumspunktene.

9. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som er anordnet inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 2, karakterisert ved at beregningen av en objektivfunksjon basert på de anslåtte kildebølgeformer videre omfatter beregning av en differensial-objektivfunksjon hovedsakelig ved bruk av følgende ligning:

hvor C, er differensial-objektivfunksjonen, N er antallet mottatte bølgeformer, og Sest er den anslåtte kildebølgeform for hver mottatt bølgeform.

10. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som er anordnet i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og slik som angitt i krav 9, karakterisert ved at sammenligningen mellom de anslåtte kildebølgeformer for å bestemme den akustiske hastighet videre går ut på at: det opptegnes flere verdier av differensial-objektivfunksjonen beregnet for flere sett av anslåtte kildebølgeformer for å utlede en kurveopptegning, og det bestemmes vendepunkter for verdiene av differensial-objektivfunksjonen innenfor kurveopptegningen som anvisning av den akustiske hastighet innenfor jordformasjonen.

11. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som er anordnet inne i et borehull som er ført gjennom en jordformasjon, og som angitt i krav 10, karakterisert ved at sammenligningen mellom de anslåtte kildebølgefor-mer for å bestemme den akustiske hastighet videre går ut på å finne de beliggen-heter på opptegningen hvor vendepunkter utgjør minimumsverdier.

12. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som er anordnet inne i et borehull som gjennomborer en jordformasjon, og slik som angitt i krav 1, karakterisert ved at den angitte retting av akustisk energi inn i formasjonen videre går ut å at denne akustiske energi settes inn i formasjonen fra et logge-verktøy på kabelline.

13. Fremgangsmåte for drift av et verktøy som anordnes inne i et borehull som gjennomborer en jordformasjon, og slik som angitt i krav 1, karakterisert ved at den angitte retting av akustisk energi inn i formasjonen videre går ut på at den akustiske energi rettes inn i formasjonen fra et verktøy for logging under utboring.