BR112019003016B1

BR112019003016B1 - Ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear, e, métodos de perfilagem de ressonância magnética nuclear

Info

Publication number: BR112019003016B1
Application number: BR112019003016-6A
Authority: BR
Inventors: Songhua Chen; Arcady Reiderman; Lilong Li
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2022-09-27
Also published as: EP3478933B1; WO2018056955A1; BR112019003016A2; US11150376B2; EP3478933A1; EP3478933A4; US20210286100A1

Abstract

São divulgados métodos de perfilagem de NMR e arranjos de antenas para ferramentas de perfilagem de NMR em movimento rápido. A ferramenta de perfilagem de NMR inclui um ímã permanente para induzir um campo magnético estático em uma formação dentro de um poço e uma antena transmissora para transmitir uma sequência de pulsos de RF para a formação. Duas antenas receptoras são configuradas para receber sinais de resposta de NMR da formação, as duas antenas receptoras incluindo uma primeira antena receptora disposta axialmente abaixo de uma segunda antena receptora. A primeira antena receptora e a segunda antena receptora estão dispostas dentro de uma área de superfície da antena transmissora, e o comprimento axial da transmissora é substancialmente o mesmo que o comprimento axial das duas antenas receptoras.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente tecnologia se refere a ferramentas de perfilagem de ressonância magnética nuclear (RMN) e, mais especificamente, a arranjos de antenas de RMN para ferramentas de perfilagem de RMN de movimento rápido.

FUNDAMENTOS

[0002] Operadores de campo de óleo modernos exigem acesso a uma grande quantidade de informações relativas aos parâmetros e às condições encontradas no fundo do poço. Tais informações incluem, tipicamente, características da litologia, mineralogia e fluidos de poros nas formações de terra atravessadas pelo poço e dados relativos ao tamanho e à configuração do próprio poço. A coleta de informações relacionadas às condições do poço, comumente referida como perfilagem, pode ser realizada por vários métodos, incluindo perfilagem de cabo fixo, perfilagem transportada por tubulação e perfuração durante a perfilagem (LWD).

[0003] Um instrumento que tem sido empregado através de cada um desses métodos é uma ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear (RMN). As ferramentas de RMN operam impondo um campo magnético estático, B0, para polarizar os núcleos dentro do poço e produzir uma magnetização em massa paralela ao campo imposto. Durante ou após o período de polarização, a ferramenta aplica um campo perturbador, geralmente na forma de pulso eletromagnético de radiofrequência (RF) cujo componente magnético, B1, é perpendicular ao campo estático B0. Este campo perturbador move a orientação da magnetização para o plano transversal (perpendicular).

[0004] À medida que os núcleos se repolarizam gradualmente para se alinharem com o campo estático, os pulsos de RF subsequentes podem ser aplicados para reformular os núcleos e criar uma série de sinais de RF induzidos, conhecidos como um trem de eco. Ao medir a constante de tempo associada ao decaimento da amplitude do trem de eco, o tempo de relaxamento transversal T2 pode ser determinado. Como é bem conhecido na técnica, o tempo de relaxamento T2, bem como outras informações de distribuição de tempo, como tempo de relaxamento T1, pode ser facilmente convertido em medições de porosidade (isto é, a quantidade relativa de espaço vazio na formação), distribuição do tamanho dos poros, saturação de hidrocarbonetos (isto é, a porcentagem relativa de hidrocarbonetos e água no fluido de formação), a permeabilidade (isto é, a capacidade do fluido de formação fluir da formação para o furo de poço) e semelhantes.

[005] Durante operações de perfilagem de poços, é frequentemente desejável utilizar ferramentas de perfilagem de NMR para determinar características de formações de terra em grandes extensões do poço. Portanto, é necessário mover a ferramenta de perfilagem de NMR em velocidades rápidas (por exemplo, velocidades maiores que 30 pés por minuto) para concluir a perfilagem em tempo hábil. No entanto, as atuais ferramentas de perfilagem de NMR têm uma baixa razão sinal para ruído (SNR) e são altamente sensíveis ao movimento axial dentro do poço, tornando impraticável mover as ferramentas a velocidades superiores a 20 pés por minuto. Algumas soluções propuseram o uso de duas ou mais antenas receptoras dentro da ferramenta de perfilagem de NMR para melhorar a resolução axial dentro do poço sem sacrificar a SNR, mas estes arranjos de antenas não abordam os problemas de sensibilidade motora associados às ferramentas de NMR atuais. Outras soluções propuseram a utilização de antenas transmissoras e receptoras separadas, com a antena transmissora tendo um comprimento axial maior que a antena receptora. No entanto, para manter a mesma SNR, a antena transmissora mais longa requer substancialmente mais energia. Alternativamente, usar a mesma potência para a antena transmissora mais longa resultará em uma SNR mais baixa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A fim de descrever a maneira na qual as vantagens acima citadas e outras vantagens e características da invenção podem ser obtidas, uma descrição mais particular dos princípios brevemente descritos acima será processada por referência a modalidades específicas dos mesmos, que são ilustradas nas figuras anexas. Com a compreensão de que estas figuras descrevem apenas modalidades exemplificativas da presente divulgação e portanto não devem ser consideradas limitativas do seu escopo, os princípios aqui são descritos e explicados com especificidade adicional e detalhe através da utilização das figuras anexas, nas quais: A FIG. 1A ilustra um diagrama esquemático de um ambiente de perfilagem durante a perfuração (LWD) de exemplo; A FIG. 1B ilustra um diagrama esquemático de um ambiente de perfilagem de cabo fixo de exemplo; A FIG. 2 ilustra uma ferramenta de perfilagem de NMR de acordo com uma modalidade da presente divulgação; A FIG. 3 ilustra uma representação gráfica de sinais de relaxamento de NMR para duas antenas receptoras na ferramenta de perfilagem de NMR; A FIG. 4 ilustra uma ferramenta de perfilagem de NMR tendo antenas receptoras desacopladas de acordo com outra modalidade da presente divulgação; A FIG. 5 ilustra um método de perfilagem de NMR exemplificativo; e As FIG. 6A e 6B ilustram diagramas esquemáticos de sistemas de computação exemplificativos para utilização com a presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[007] Várias modalidades da divulgação são discutidas em detalhes abaixo. Embora modalidades específicas sejam discutidas, deve ser entendido que isso é feito apenas para fins ilustrativos. Uma pessoa versada na técnica relevante reconhecerá que outros componentes e configurações podem ser utilizados sem se separar do espírito e âmbito da divulgação.

[008] Características e vantagens adicionais da divulgação serão apresentadas na descrição que se segue, e em parte serão óbvias a partir da descrição, ou podem ser aprendidas pela prática dos princípios aqui divulgados. As características e vantagens da divulgação podem ser realizadas e obtidas por meio dos instrumentos e combinações particularmente destacados nas reivindicações anexas. Estas e outras características da divulgação se tornarão mais evidentes a partir da descrição seguinte e reivindicações anexas, ou podem ser aprendidas pela prática dos princípios aqui estabelecidos.

[009] Será apreciado que para simplicidade e clareza de ilustração, quando apropriado, numerais de referência foram repetidos entre as diferentes figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos. Além disso, numerosos detalhes específicos são apresentados a fim de proporcionar um entendimento completo das modalidades descritas neste documento. No entanto, será compreendido por aqueles versados na técnica que as modalidades descritas neste documento podem ser praticadas sem estes detalhes específicos. Em outros casos, métodos, procedimentos e componentes não foram descritos em detalhes de modo a não obscurecer a característica relevante relativa sendo descrita. Os desenhos não estão necessariamente em escala e as proporções de certas partes podem ser exageradas para melhor ilustrar detalhes e características. A descrição não será considerada como limitativa do escopo das modalidades descritas neste documento.

[0010] As abordagens aqui descritas descrevem métodos de perfilagem de NMR e arranjos de antenas para ferramentas de perfilagem de NMR de movimento rápido. A ferramenta de perfilagem de NMR inclui um ímã permanente para induzir um campo magnético estático em uma formação dentro de um poço e uma antena transmissora para transmitir uma sequência de pulsos de RF para a formação. Duas antenas receptoras são configuradas para receber sinais de resposta de NMR da formação, as duas antenas receptoras incluindo uma primeira antena receptora disposta axialmente abaixo de uma segunda antena receptora. A primeira antena receptora e a segunda antena receptora estão dispostas dentro de uma área de superfície da antena transmissora, e o comprimento axial da transmissora (isto é, o comprimento na direção do movimento) é substancialmente o mesmo que o comprimento axial das duas antenas receptoras. Este arranjo permite um aumento de SNR ao medir a porosidade total da formação e permite a medição eficiente da distribuição do tamanho dos poros da formação sem distorção motora.

[0011] Os sistemas e métodos divulgados são mais bem compreendidos no contexto dos sistemas maiores nos quais eles operam. A FIG. 1A mostra um ambiente de perfilagem durante a perfuração (LWD) ilustrativo. A plataforma de perfuração 2 suporta uma torre 4 tendo uma catarina 6 para elevar e abaixar uma coluna de perfuração 8. Um kelly 10 suporta a coluna de perfuração 8 quando ela é abaixada através de uma mesa rotativa 12. Uma broca de perfuração 14 é acionada por um motor de fundo de poço e/ou pela rotação da coluna de perfuração 8. Quando a broca 14 gira, ela cria um poço 16 que passa através de várias formações 18. Uma bomba 20 circula fluido de perfuração através de um tubo de alimentação 22 para o kelly 10 para o fundo do poço através do interior da coluna de perfuração 8, através de orifícios na broca de perfuração 14, de volta para a superfície através do anular em torno da coluna de perfuração 8 e para um depósito de retenção 24. O fluido de perfuração transporta fragmentos e cascalhos do poço para o depósito 24 e ajuda a manter a integridade do poço.

[0012] Uma ferramenta de NMR LWD 26 pode ser integrada na composição de fundo perto da broca 14. À medida que a broca estende o furo através das formações, a composição de fundo coleta as medições de NMR relacionadas às distribuições de tempo de relaxamento (por exemplo, T1, T2, etc.) bem como várias outras propriedades de formação e informações sobre orientação da ferramenta e várias outras condições de perfuração. A ferramenta de perfilagem de NMR 26 pode assumir a forma de um comando (isto é, um tubular de parede espessa que fornece peso e rigidez para auxiliar o processo de perfuração). A ferramenta de perfilagem de NMR 26 pode também incluir um ou mais pacotes de navegação para determinar a posição, o ângulo de inclinação, o ângulo horizontal e o ângulo de rotação da ferramenta. Esses pacotes de navegação podem incluir, por exemplo, acelerômetros, magnetômetros e/ou sensores.

[0013] Para fins de comunicação, uma telemetria de fundo de poço 28 pode ser incluída na composição de fundo para transferir dados de medição para um receptor de superfície 30 e para receber comandos da superfície. Telemetria de pulso de lama é uma técnica de telemetria comum para transferir medições de ferramenta para receptores de superfície e receber comandos da superfície, mas outras técnicas de telemetria também podem ser usadas. Em algumas modalidades, o sub de telemetria 28 pode armazenar dados de perfilagem para recuperação posterior na superfície quando o conjunto de perfilagem é recuperado.

[0014] Na superfície, o receptor de superfície 30 pode receber o sinal de ligação ascendente a partir do sub de telemetria de fundo de poço 26 e pode comunicar o sinal para um módulo de aquisição de dados 32. O módulo 32 pode incluir um ou mais processadores, meios de armazenamento, dispositivos de entrada, dispositivos de saída, software e semelhantes, como descrito em detalhes nas FIGS. 6A e 6B. O módulo 32 pode coletar, armazenar e/ou processar os dados recebidos da ferramenta de perfilagem de NMR 26 para determinar características (por exemplo, porosidade, distribuição do tamanho dos poros, permeabilidade, saturação de hidrocarbonetos, etc.) das formações 18.

[0015] Em vários momentos durante o processo de perfuração, a coluna de perfuração 8 pode ser removida do poço, como mostrado na FIG. 1B. Uma vez que a coluna de perfuração foi removida, as operações de perfilagem podem ser realizadas utilizando uma ferramenta de perfilagem de cabo de aço 34 (isto é, uma sonda de instrumento de detecção suspensa por um cabo 42 tendo condutores para transportar energia para a ferramenta e telemetria da ferramenta para a superfície). A ferramenta de perfilagem de cabo fixo 34 pode ter almofadas e/ou molas de centralização para manter a ferramenta perto do eixo central do poço ou para pressionar a ferramenta na direção da parede do poço enquanto a ferramenta é movida para o fundo do poço ou furo acima. A ferramenta de perfilagem de cabo fixo 34 pode também incluir um ou mais pacotes de navegação para determinar a posição, o ângulo de inclinação, o ângulo horizontal e o ângulo de rotação da ferramenta. Esses pacotes de navegação podem incluir, por exemplo, acelerômetros, magnetômetros e/ou sensores. Em algumas modalidades, um sistema de medição de superfície (não mostrado) pode ser usado para determinar a profundidade da ferramenta de perfilagem de cabo fixo 34.

[0016] Como explicado mais abaixo, a ferramenta 34 pode incluir um instrumento de perfilagem de NMR que coleta as medições de distribuição do tempo de relaxamento associadas às formações 18 dentro do poço. Uma instalação de perfilagem 44 inclui um sistema de computador, tal como os descritos com referência às FIGS. 6A e 6B, para coletar, armazenar e/ou processar as medições coletadas pela ferramenta de perfilagem 34 (por exemplo, para determinar características, tais como porosidade, distribuição do tamanho dos poros, permeabilidade e/ou saturação de hidrocarbonetos das formações 18).

[0017] Embora as FIGS. 1A e 1B representem configurações específicas de poço, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que a presente divulgação é igualmente bem adequada para utilização em furos de poço com outras orientações incluindo furos de poços verticais, furos de poços horizontais, furos de poços inclinados, furos de poços multilaterais e semelhantes. Além disso, embora as FIGS. 1A e 1B representem uma operação offshore, deve ser entendido pelos versados na técnica que a presente divulgação é igualmente adequada para utilização em operações offshore. Além disso, deve ser entendido pelos versados na técnica que a presente divulgação não está limitada aos ambientes representados nas FIGS. 1A e 1B, e também pode ser utilizado, por exemplo, em outras operações bem como operações de tubulação de produção não condutiva, operações de tubulação articulada, as operações de tubulação espiralada, combinações dos mesmos, e semelhantes.

[0018] A FIG. 2 ilustra uma ferramenta de perfilagem de NMR 200 de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente divulgação; A ferramenta de perfilagem de NMR 200 inclui uma antena transmissora 202 disposta num conjunto magnético 204. O conjunto magnético 204 pode se estender axialmente (isto é, ao longo do eixo Z) dentro da ferramenta 200 e pode ser de forma substancialmente cilíndrica, embora outras configurações sejam contempladas (por exemplo, uma forma em U, uma forma retangular, uma forma cilíndrica oca para permitir passagem de fluido, etc.). O conjunto magnético 204 pode incluir um núcleo magnético macio para concentrar o fluxo magnético e aumentar a eficiência das antenas nele colocadas (por exemplo, a antena transmissora 202 e as antenas receptoras 206, 208).

[0019] O conjunto magnético 204 pode também incluir um ou mais antenas permanentes (não mostradas) para gerar um campo magnético estático B0. O(s) ímã(s) permanente(s) pode(m) ser disposto(s) de tal forma que o campo magnético estático forneça polarização rotativa completa aos núcleos dentro da formação antes da excitação dos núcleos pela antena transmissora 202 ao perfilar em altas velocidades (por exemplo, velocidades maiores que 30 pés (~ 9 metros) por minuto). Por exemplo, o(s) ímã(s) permanente(s) pode(m) se estender uma distância axial suficiente acima e/ou abaixo da antena transmissora 202 para garantir a polarização completa dos núcleos de formação ao perfilar em altas velocidades. Tal distância pode ser determinada com base na velocidade de perfilagem desejada da ferramenta 200. Alternativamente ou adicionalmente, um campo magnético estático mais forte pode ser criado (por exemplo, por ímã(s) permanente(s) mais forte e/ou maior) para assegurar a polarização completa dos núcleos de formação ao perfilar em altas velocidades.

[0020] Dispostas na antena transmissora 202 estão duas antenas receptoras 206, 208. Como ilustrado na FIG. 2, cada antena receptora 206, 208 pode ser paralela à antena transmissora 202. Contudo, em outras modalidades, uma ou mais das antenas receptoras 206, 208 podem ser ortogonais à antena transmissora 202. Além disso, cada uma das antenas transmissoras 202 e antenas receptoras 206, 208 pode ser uma antena de bobina simples (circuito único), embora outras configurações de antena, tais como uma antena de múltiplas bobinas, uma antena de bobina circunferencial, uma antena de bobina helicoidal, e semelhantes podem ser utilizadas para uma ou mais das antenas 202, 206 e 208. Além disso, cada uma das antenas transmissoras 202 e a antena receptora 206, 208 pode estar dentro da ferramenta de perfilagem NMR 200 (isto é, dentro de um alojamento definido pela cobertura de proteção externa 216) em vez de se afastar da ferramenta 200 em direção à parede do poço. Desta maneira, a ferramenta 200 pode manter uma forma substancialmente cilíndrica ao longo do seu comprimento.

[0021] Para mitigar ou remover os efeitos do movimento axial ao realizar operações de perfilagem com a ferramenta de NMR 200, a antena transmissora 202 pode ser alongada na direção axial. De preferência, o comprimento axial 210 da antena transmissora 202 é aproximadamente o dobro do comprimento axial 212, 214 de cada uma das antenas receptoras 206, 208 de modo que a área fechada (isto é, área superficial) por cada uma das antenas receptoras 206, 208 é substancialmente metade da antena transmissora 202. No entanto, em geral, o alongamento axial

pode ser selecionado de forma que a equação (1) abaixo seja satisfeita, onde

é a velocidade de perfilagem e

é o tempo de aquisição do trem de eco.

[0022] A antena receptora 208 pode estar localizada a uma distância axial fixa por baixo da antena receptora 206, e cada uma das antenas receptoras 206, 208 pode ser disposta dentro de uma área de superfície da antena transmissora 202. Além disso, o comprimento axial das antenas receptoras 206, 208 (por exemplo, o comprimento axial abrangido pelas antenas receptoras 206, 208 ou a soma dos comprimentos axiais 212 e 214) pode ser substancialmente igual ao comprimento axial 210 da antena transmissora 202. Desta maneira, nenhum sinal induzido pelo transmissor 202 é desperdiçado (isto é, não recebido pelas antenas receptoras 206 e/ou 208), independentemente de o sinal estar distorcido ou não distorcido. No contexto da presente divulgação, o termo substancialmente pode significar que o comprimento axial das antenas receptoras é de cerca de ± 10% do comprimento axial das antenas transmissoras, o comprimento axial das antenas receptoras é de cerca de ± 5% do comprimento axial das antenas transmissoras, o comprimento axial das antenas receptoras é de cerca de ± 2% do comprimento axial das antenas transmissoras, ou o comprimento axial das antenas receptoras é de cerca de ± 1% do comprimento axial das antenas transmissoras.

[0023] Uma cobertura de proteção 216 pode envolver os vários componentes da ferramenta de perfilagem de NMR 200 para os proteger das condições adversas dentro do poço. Pelo menos uma parte da cobertura de proteção 216 pode ser feita de um material não condutivo para evitar interferir com o campo RF transmitido pela antena transmissora 202 e o sinal de NMR recebido pelas antenas receptoras 206, 208. Em algumas modalidades, uma parte da cobertura de proteção 216 pode incluir uma tela de RF condutiva para focalizar o campo de RF da antena transmissora 202 na formação.

[0024] Em operação, a ferramenta de perfilagem de NMR 200 pode ser levantada ou abaixada dentro do poço por, por exemplo, cabo fixo, tubular de furo de poço ou coluna de perfuração. À medida que a ferramenta de perfilagem de NMR 200 se move passando por várias formações que rodeiam o poço, os um ou mais ímãs permanentes dentro do conjunto magnético 204 podem induzir um campo magnético estático B0 que uniformemente polarizam os núcleos dentro de uma formação e cria uma magnetização em massa. Por exemplo, o(s) ímã(s) permanente(s) no conjunto magnético (204) podem criar uma magnetização em massa que é paralela ao eixo axial da ferramenta de perfilagem de NMR (200) (isto é, ao longo do eixo Z).

[0025] Durante ou após a polarização, a antena transmissora 202 pode transmitir uma série de pulsos de RF para a formação para induzir um campo magnético, B1, que é substancialmente perpendicular ao campo estático B0. Os pulsos de RF podem seguir uma sequência de pulsos Carr-Purcell- Meiboom-Gill (CPMG), e a frequência dos pulsos pode ser selecionada para atingir núcleos específicos (por exemplo, núcleos de hidrogênio). De modo a gerar e transmitir a sequência de pulsos, a antena transmissora 202 pode ser acoplada a vários componentes eletrônicos do transmissor (não mostrados), tais como fontes de alimentação, amplificadores, geradores de frequência, filtros, circuitos de correspondência e semelhantes.

[0026] Depois de transmitir a sequência de pulsos para a formação, o trem de eco resultante pode ser recebido por cada uma das antenas receptoras 206, 208 à medida que a ferramenta de perfilagem NMR 200 continua a se mover dentro do poço. Uma vez recebido, o trem de eco, conforme adquirido por cada uma das antenas 206, 208, pode ser processado para produzir duas curvas de relaxamento de NMR, como mostrado na FIG. 3 O processamento do trem de eco para cada uma das antenas 206, 208 pode ser feito localmente (por exemplo, por um processador dentro da ferramenta de perfilagem de NMR 200) ou remotamente (por exemplo, enviado para a superfície para processamento e/ou armazenado em um meio legível por computador dentro da ferramenta de perfilagem de NMR 200 para processamento posterior).

[0027] A FIG. 3 ilustra exemplos de curvas de relaxamento de NMR 300, 302 que correspondem às antenas receptoras 206, 208, respectivamente, para o movimento da ferramenta de perfilagem de NMR 200 na direção +Z (FIG. 2). Cada curva de relaxamento de NMR 300, 302 é uma função da amplitude do trem de eco medida ao longo do tempo. A distribuição do tempo de relaxamento T2 pode ser determinada a partir das curvas de relaxamento de NMR 300, 302.

[0028] Como é bem conhecido na técnica, a distribuição do tempo de relaxamento T2 pode ser utilizada para determinar várias características da formação medida incluindo porosidade, distribuição do tamanho dos poros, saturação de hidrocarbonetos, permeabilidade e semelhantes. Por exemplo, a amplitude da porção inicial (isto é, eco inicial) de cada curva de relaxamento de NMR 300, 302 está diretamente relacionada à porosidade total da formação medida. Assim, para melhorar a SNR, a porção inicial das curvas de relaxamento de NMR 300, 302 das antenas receptoras 206, 208 pode ser empilhada ou combinada. Utilizando o sinal empilhado ou combinado para determinar o tempo de relaxamento T2, a precisão da medição da porosidade total pode ser melhorada.

[0029] No entanto, à medida que a ferramenta de perfilagem NMR 200 se desloca, o sinal adquirido pela antena receptora dianteira decai rapidamente porque uma fração crescente do volume medido é um novo volume que não foi excitado pelo pulso de excitação da sequência de pulsos de RF. Por outro lado, o sinal adquirido pela antena receptora traseira permanece inalterado e não distorcido pelo movimento axial, já que o volume medido já foi excitado pela sequência de pulsos de RF devido à antena transmissora alongada. Por exemplo, pode ser visto na FIG. 3 que à medida que a ferramenta de perfilagem de NMR 200 se move na direção +Z, a curva de relaxamento de NMR 300 associada à antena receptora dianteira 206 decai a uma taxa maior do que a curva de relaxamento de NMR 302 associada à antena receptora traseira 208. Uma vez que a antena receptora traseira (por exemplo, antena receptora 208) permanece largamente inalterada e não distorcida pelo movimento, e porque os ecos posteriores no trem de eco podem tolerar ruídos mais altos (menor razão sinal-ruído), a curva de relaxamento NMR associada ao receptor posterior (por exemplo, a curva de relaxamento de NMR 302) pode ser usado para realizar a avaliação da distribuição do tamanho dos poros com alta fidelidade. As características da formação determinadas usando as curvas de relaxamento de NMR podem ser processadas adicionalmente e combinadas com outras informações, tais como informações de profundidade da ferramenta, para produzir perfis de NMR do poço.

[0030] Para assegurar que o sinal de relaxamento de NMR distorcido induzido na antena receptora dianteira não induza sinal parasitário na antena receptora traseira, em algumas modalidades as duas antenas receptoras podem ser desacopladas. A FIG. 4 ilustra uma modalidade exemplificativa de uma ferramenta de perfilagem de NMR 400 tendo antenas receptoras desacopladas. A ferramenta de perfilagem de NMR 400 é substancialmente semelhante à ferramenta 200 e, portanto, para evitar a repetição, apenas serão descritas as diferenças entre as duas. Como ilustrado, a ferramenta de perfilagem de NMR 400 inclui duas antenas receptoras 406, 408 tendo uma sobreposição parcial 418 de modo a desacoplar os dois receptores. Para garantir o acoplamento zero, a sobreposição 418 pode ser de cerca de 10% do comprimento axial de uma antena receptora. Embora a FIG. 4 ilustra um arranjo possível para desacoplar as duas antenas receptoras, outros arranjos, tais como antenas receptoras ortogonais são também contempladas.

[0031] Tendo divulgado alguns componentes e conceitos básicos do sistema, a divulgação agora se transforma na modalidade do método de exemplo mostrada na FIG. 5. Por uma questão de clareza, os métodos são descritos em termos da ferramenta de perfilagem de NMR 200, como mostrado na FIG. 2, bem como a ferramenta de perfilagem de NMR 400, como mostrado na FIG. 4, configurado para praticar os métodos. As etapas aqui destacadas podem ser implementadas em qualquer combinação das mesmas, incluindo combinações que excluam, adicionem ou modifiquem certas etapas.

[0032] A FIG. 5 ilustra um exemplo de método de perfilagem de NMR de acordo com a presente divulgação. À medida que as ferramentas de perfilagem de NMR 200 ou 400 são levantadas ou abaixadas dentro do poço, um ou mais ímãs permanentes estabelecem um campo magnético estático B0 numa formação em torno do poço (etapa 500). O campo magnético estático B0 polariza uniformemente os núcleos dentro da formação e cria uma magnetização em massa que é paralela ao eixo axial da ferramenta de NMR. Durante ou após a polarização, uma antena transmissora, tal como a antena transmissora 202, pode transmitir uma sequência de pulsos de RF (por exemplo, uma sequência de pulsos CPMG) para a formação para induzir um campo magnético, B1, que é substancialmente perpendicular ao campo estático B0 (etapa 502).

[0033] A seguir, na etapa 504, cada uma das antenas receptoras na ferramenta de perfilagem de NMR 200 ou ferramenta de perfilagem de NMR 400 (por exemplo, as antenas receptoras 206, 208 ou 406, 408, respectivamente) pode receber um sinal de resposta de NMR da formação na forma de um trem de eco. Uma vez recebido, o trem de eco adquirido por cada antena receptora pode ser processado para produzir duas curvas de relaxamento de NMR.

[0034] Na etapa 506, a porção inicial (por exemplo, eco inicial) das curvas de relaxamento de NMR que cada antena receptora 206, 208 ou 406, 408 pode ser empilhada ou combinada para melhorar a SNR. O sinal de SNR melhorado pode então ser usado para determinar a porosidade total do volume de formação medido. Em seguida, uma vez que a antena receptora traseira (por exemplo, antena receptora 208 ou antena receptora 408 para movimento +Z da ferramenta de perfilagem de NMR 200 ou ferramenta de perfilagem de NMR 400, respectivamente) permanece amplamente não afetada e não distorcida pelo movimento, e porque os ecos posteriores no trem de eco podem tolerar ruídos mais altos, o sinal de NMR associado ao receptor traseiro pode ser usado para conduzir uma avaliação de distribuição de tamanho de poro com alta fidelidade (etapa 508).

[0035] As FIG. 6A e FIG. 6B ilustram sistemas de computação de exemplo para uso com modalidades de sistema de exemplo. A modalidade mais apropriada será evidente para os versados na técnica quando praticarem a presente tecnologia. Pessoas versadas comuns na técnica também apreciarão prontamente que outras modalidades do sistema são possíveis.

[0036] A FIG. 6A ilustra uma arquitetura de sistema de computação de barramento de sistema convencional 600 em que os componentes do sistema estão em comunicação elétrica uns com os outros usando um barramento 605. O sistema 600 pode incluir uma unidade de processamento (CPU, ou processador) 610 e um barramento de sistema 605 que acopla vários componentes do sistema incluindo a memória do sistema 615, como memória de leitura única (ROM) 620 e memória de acesso aleatório (RAM) 625, para o processador 610. O sistema 600 pode incluir um cache de memória de alta velocidade conectado diretamente com, em estreita proximidade com ou integrado como parte do processador 610. O sistema 600 pode copiar dados da memória 615 e/ou do dispositivo de armazenamento 630 para o cache 612 para acesso rápido pelo processador 610. Dessa forma, o cache pode proporcionar um aumento de performance que evita que o processador 610 se atrase enquanto espera os dados. Esses e outros módulos podem controlar ou ser configurados para controlar o processador 610 para executar várias ações. Outro sistema de memória 615 pode estar disponível para uso também. A memória 615 pode incluir vários tipos diferentes de memória com diferentes características de desempenho. O processador 610 pode incluir qualquer processador de uso geral e um módulo de hardware ou módulo de software, tais como o módulo 1 (632), módulo de 2 (634) e módulo 3 (636) armazenados no dispositivo de armazenamento 630, configurado para controlar o processador 610, assim como um processador para fins especiais de instruções de software em que está incorporado na concepção do processador atual. O processador 610 pode ser essencialmente um sistema de computação completamente independente, contendo múltiplos núcleos ou processadores, um barramento, controlador de memória, cache, etc. Um processador de múltiplos núcleos pode ser simétrico ou assimétrico.

[0037] Para permitir a interação do usuário com o dispositivo de computação 600, um dispositivo de entrada 645 pode representar qualquer número de mecanismos de entrada, como um microfone para fala, uma tela sensível ao toque para gesto ou entrada gráfica, teclado, mouse, entrada de movimento, fala e assim por diante. Um dispositivo de saída 642 também pode ser um ou mais de vários mecanismos de saída conhecidos pelos versados na técnica. Em alguns casos, os sistemas multimodais podem permitir que um usuário forneça vários tipos de entrada para se comunicar com o dispositivo de computação 600. A interface de comunicações 640 geralmente pode governar e gerenciar a entrada do usuário e a saída do sistema. Não há restrição para operar em qualquer disposição de hardware em particular e, portanto, as características básicas descritas aqui podem ser facilmente substituídas por disposições de hardware ou de firmware melhorado como são desenvolvidos.

[0038] O dispositivo de armazenamento 630 é uma memória não volátil e pode ser um disco rígido ou outros tipos de meio legível por computador que podem armazenar dados acessíveis por um computador, como cassetes magnéticos, cartões de memória flash, dispositivos de memória de estado sólido, discos versáteis digitais, cartuchos, memórias de acesso aleatório (RAMs) 625, memória apenas de leitura (ROM) 620 e híbridos dos mesmos.

[0039] O dispositivo de armazenamento 630 pode incluir módulos de software 632, 634, 636 para controlar o processador 610. Outros módulos de hardware ou software são contemplados. O dispositivo de armazenamento 630 pode ser conectado ao barramento de sistema 605. Em um aspecto, um módulo de hardware que executa uma função específica pode incluir o componente de software armazenado em um meio legível por computador em conexão com os componentes de hardware necessários, como o processador 610, barramento 605, dispositivo de saída 642 e assim por diante, para transportar a função.

[0040] A FIG. 6B ilustra um sistema de computador de exemplo 650 tendo uma arquitetura de chipset que pode ser usada na execução do método descrito e gerando e exibindo uma interface gráfica de usuário (GUI). O sistema de computador 650 pode ser hardware, software e firmware de computador que podem ser utilizados para implementar a tecnologia divulgada. O sistema 650 pode incluir um processador 655, representativo de qualquer número de recursos fisicamente e/ou logicamente distintos capazes de executar software, firmware e hardware configurados para executar computações identificadas. O processador 655 pode comunicar com um chipset 660 que pode controlar a entrada e a saída do processador 655. O chipset 660 pode produzir informação para o dispositivo de saída 665, tal como um visor, e pode ler e escrever informação no dispositivo de armazenamento 670, o qual pode incluir meios magnéticos e meios de estado sólido. O chipset 660 também pode ler dados e gravar dados na RAM 675. Uma ponte 680 para interface com uma variedade de componentes de interface de usuário 685 pode ser fornecida para interface com o chipset 660. Tais componentes de interface de usuário 685 podem incluir um teclado, um microfone, circuitos de detecção e processamento de toque, um dispositivo apontador, como um mouse, e assim por diante. Em geral, as entradas para o sistema 650 podem vir de uma variedade de fontes, geradas por máquina e/ou geradas por humanos.

[0041] O chipset 660 também pode interagir com uma ou mais interfaces de comunicação 690 que podem ter diferentes interfaces físicas. Tais interfaces de comunicação podem incluir interfaces para redes locais com e sem fio, para redes sem fio de banda larga, bem como redes de área pessoal. Algumas aplicações dos métodos para gerar, exibir e usar a GUI divulgada aqui pode incluir o recebimento de conjuntos de dados ordenados através da interface física ou ser gerado pela própria máquina pelo processador 655 analisando os dados armazenados no armazenamento 670 ou 675. Além disso, a máquina pode receber entradas de um usuário via componentes de interface de usuário 685 e executar funções apropriadas, tais como funções de navegação, interpretando essas entradas usando o processador 655.

[0042] Pode ser apreciado que os sistemas 600 e 650 podem ter mais do que um processador 610 ou fazer parte de um grupo ou agrupamento de dispositivos de computação ligados em rede para proporcionar maior capacidade de processamento.

[0043] Os métodos de acordo com a descrição acima mencionada podem ser implementados utilizando instruções executáveis por computador que são armazenadas ou, de outro modo, disponíveis a partir de meios legíveis por computador. Tais instruções podem compreender instruções e dados que causam ou, de outro modo, configuram um computador de propósito geral, computador de propósito especial ou dispositivo de processamento de propósito especial a realizar uma determinada função ou grupo de funções. Porções dos recursos do computador usados podem ser acessíveis em uma rede. As instruções executáveis do computador podem ser binárias, instruções de formato intermediário, como linguagem de conjunto, firmware ou código- fonte. Os meios legíveis por computador que podem ser usados para armazenar instruções, informações usadas e/ou informações criadas durante os métodos de acordo com a descrição acima mencionada incluem discos magnéticos ou óticos, memória flash, dispositivos USB fornecidos com memória não volátil, dispositivos de armazenamento em rede e assim por diante.

[0044] Para clareza de explicação, em alguns casos, a presente tecnologia pode ser apresentada como incluindo blocos funcionais individuais, incluindo blocos funcionais compreendendo dispositivos, componentes de dispositivos, etapas ou rotinas, em um método incorporado em software ou combinações de hardware e software.

[0045] Os dispositivos de armazenamento legíveis por computador, meios e memórias podem incluir um cabo ou sinal sem fio contendo uma corrente de bits e semelhantes. No entanto, quando mencionado, meios de armazenamento não transitórios legíveis por computador excluem expressamente meios como energia, sinais transportadores, ondas eletromagnéticas e sinais per se.

[0046] Os dispositivos que implementam métodos de acordo com essas divulgações podem compreender hardware, firmware e/ou software e podem assumir vários fatores de forma. Esses fatores de forma podem incluir laptops, smartphones, computadores pessoais com fator de forma pequeno, assistentes digitais pessoais, dispositivos montados em rack, dispositivos autônomos e assim por diante. A funcionalidade aqui descrita também pode ser incorporada em cartões periféricos ou adicionais. Tal funcionalidade também pode ser implementada em uma placa de circuito entre diferentes chips ou diferentes processos executados em um único dispositivo.

[0047] As instruções, meios para transmitir tais instruções, recursos de computação para executá-las e outras estruturas para suportar tais recursos de computação são meios para fornecer as funções descritas nestas divulgações.

[0048] Embora tenha sido utilizada uma variedade de informações para explicar aspectos dentro do âmbito das reivindicações anexas, nenhuma limitação das reivindicações deve ser implícita com base em características ou disposições particulares, uma vez que um versado comum seria capaz de obter uma ampla variedade de implementações. Além disso, e embora alguma matéria possa ter sido descrita em linguagem específica para características estruturais e/ou etapas do método, deve ser entendido que a matéria definida nas reivindicações anexas não é necessariamente limitada a estas características ou atos descritos. Tal funcionalidade pode ser distribuída de maneira diferente ou executada em componentes diferentes daqueles aqui identificados. Pelo contrário, as características e as etapas descritas são divulgadas como possíveis componentes de sistemas e métodos dentro do âmbito das reivindicações anexas. Além disso, a linguagem de reivindicações recitando "pelo menos um de" um conjunto indica que um membro do conjunto ou vários membros do conjunto satisfazem a reivindicação.

[0049] AS DECLARAÇÕES DA DIVULGAÇÃO INCLUEM: Declaração 1: Uma ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear (NMR), compreendendo: um ímã permanente para induzir um campo magnético estático em uma formação dentro de um poço, uma antena transmissora para transmitir uma sequência de pulsos de RF para a formação e duas antenas receptoras para receber sinais de resposta de NMR da formação, a antena receptora incluindo uma primeira antena receptora disposta axialmente abaixo de uma segunda antena receptora, cada uma das antenas receptoras dispostas dentro de uma área de superfície da antena transmissora, em que um comprimento axial das duas antenas receptoras é substancialmente o mesmo que um comprimento axial da antena transmissora.

[0050] Declaração 2: A ferramenta de perfilagem, de acordo com a Declaração 1, em que as duas antenas receptoras estão dispostas de forma que um sinal de resposta de NMR recebido pela primeira antena receptora não seja distorcido durante o movimento axial ascendente da ferramenta de perfilagem de NMR dentro do poço e um sinal de resposta de NMR recebido pela segunda antena receptora não seja distorcido durante o movimento axial para baixo da ferramenta de perfilagem de NMR dentro do poço.

[0051] Declaração 3: A ferramenta de perfilagem, de acordo com a Declaração 1 ou 2, em que as duas antenas receptoras são desacopladas por uma sobreposição parcial do primeiro comprimento axial do receptor e do segundo comprimento axial do receptor.

[0052] Declaração 4: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-3, em que a primeira antena receptora é ortogonal à segunda antena receptora para desacoplar as duas antenas receptoras.

[0053] Declaração 5: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-4, em que cada um de um comprimento axial do primeiro receptor e um comprimento axial do segundo receptor é metade do comprimento axial da antena transmissora.

[0054] Declaração 6: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-5, em que o comprimento axial das duas antenas receptoras é de cerca de ± 10% do comprimento axial da antena transmissora.

[0055] Declaração 7: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-6, em que a antena transmissora e a antena receptora estão dispostas num núcleo magnético suave.

[0056] Declaração 8: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-7, em que a ferramenta é implantada dentro do poço por uma de um cabo fixo, uma coluna de perfuração ou um tubular de furo de poço.

[0057] Declaração 9: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-8, compreendendo ainda: uma cobertura de proteção que envolve a antena transmissora e as duas antenas receptoras, em que pelo menos uma parte da cobertura de proteção compreende um material não condutivo.

[0058] Declaração 10: A ferramenta de perfilagem, de acordo com qualquer uma das Declarações 1-9, em que cada uma das antenas transmissoras e as duas antenas receptoras compreendem uma bobina de circuito único ou uma bobina de múltiplos circuitos.

[0059] Declaração 11: Um método de perfilagem de ressonância magnética nuclear (NMR), compreendendo: estabelecer, por um ímã permanente dentro de uma ferramenta de NMR, um campo magnético estático em uma formação dentro de um poço, transmitir, por uma antena transmissora dentro da ferramenta, uma sequência de pulso de RF para produzir um campo magnético de RF dentro da formação, sendo o campo magnético de RF substancialmente perpendicular ao campo magnético estático, receber, em uma primeira antena receptora dentro da ferramenta, um primeiro sinal de resposta de NMR da formação, receber, em uma segunda antena receptora dentro da ferramenta, um segundo sinal de resposta de NMR da formação e empilhar pelo menos uma porção do primeiro e do segundo sinal de resposta de NMR para determinar uma ou mais características da formação.

[0060] Declaração 12: O método, de acordo com a Declaração 11, em que a primeira antena receptora e a segunda antena receptora são desacopladas.

[0061] Declaração 13: O método, de acordo com a Declaração 11 ou 12, em que a primeira e segunda antenas receptoras são desacopladas por uma sobreposição parcial da primeira antena receptora e da segunda antena receptora.

[0062] Declaração 14: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-13, em que a primeira antena receptora é ortogonal à segunda antena receptora para desacoplar a primeira e a segunda antenas.

[0063] Declaração 15: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-14, em que as duas antenas receptoras são paralelas a e dispostas dentro de uma antena transmissora, a primeira antena receptora localizada a uma distância axial fixa abaixo da segunda antena receptora.

[0064] Declaração 16: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-15, em que a primeira antena receptora tem um primeiro comprimento axial do receptor, a segunda antena receptora tem um segundo comprimento axial do receptor e a antena transmissora tem um comprimento axial do transmissor, o primeiro comprimento axial do receptor e o segundo comprimento axial do receptor são metade do comprimento axial.

[0065] Declaração 17: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-16, compreendendo ainda: empilhar uma porção inicial do primeiro sinal de NMR com uma porção inicial do segundo sinal de NRM para produzir um sinal de SNR aumentado, e determinar, com base no sinal de SNR aumentado, uma porosidade total da formação.

[0066] Declaração 18: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-17, em que a primeira antena receptora está arranjada a uma distância axial fixa abaixo da segunda antena receptora, de tal modo que o primeiro sinal de NMR não seja distorcido durante o movimento axial ascendente da ferramenta de NMR dentro do poço; e o segundo sinal de NMR não seja distorcido durante o movimento axial para baixo da ferramenta de perfilagem de NMR dentro do poço.

[0067] Declaração 19: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-18, compreendendo ainda: determinar uma direção de movimento da ferramenta dentro do poço, selecionar, com base na direção, um do primeiro sinal de NMR ou o segundo sinal de NMR e determinar, com base no sinal selecionado, uma distribuição do tamanho dos poros da formação.

[0068] Declaração 20: O método, de acordo com qualquer uma das Declarações 11-19, em que a ferramenta é implantada dentro do poço por uma de um cabo fixo, uma coluna de perfuração ou um tubular de furo de poço.

Claims

1. Ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear (RMN) (200), caracterizada pelo fato de que compreende: um ímã permanente para induzir um campo magnético estático numa formação dentro de um poço (16); uma antena transmissora (202) para transmitir uma sequência de pulsos de RF para dentro da formação (18); e, duas antenas receptoras (206, 208) para receber sinais de resposta de RMN a partir da formação, as antenas receptoras incluindo uma primeira antena receptora (208) disposta axialmente abaixo de uma segunda antena receptora (206), cada uma das antenas receptoras dispostas dentro de uma área de superfície da antena transmissora, em que a soma dos comprimentos axiais (212, 214) das duas antenas receptoras é ± 10% do comprimento axial da antena transmissora.

2. Ferramenta de perfilagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as duas antenas receptoras (206, 208) são desacopladas por uma sobreposição parcial do primeiro comprimento axial do receptor e do segundo comprimento axial do receptor (212).

3. Ferramenta de perfilagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira antena receptora (208) é ortogonal à segunda antena receptora (206) para desacoplar as duas antenas receptoras.

4. Ferramenta de perfilagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada um de um comprimento axial (212, 214) do primeiro receptor e um comprimento axial do segundo receptor é metade do comprimento axial (210) da antena transmissora.

5. Ferramenta de perfilagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a antena transmissora (202) e a antena receptora (206, 208) estão dispostas num núcleo magnético suave; a ferramenta (200) é implantada dentro do poço (16) por uma de um cabo fixo, uma coluna de perfuração (8) ou um tubular de furo de poço; e uma cobertura de proteção (216) envolve a antena transmissora e as duas antenas receptoras, em que pelo menos uma parte da cobertura de proteção compreende um material não condutivo.

6. Método de perfilagem de ressonância magnética nuclear (RMN) usando a ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear (RMN) (200) como definida na reivindicaçãol, caracterizado pelo fato de que compreende: estabelecer, por meio de um ímã permanente dentro de uma ferramenta de RMN, um campo magnético estático em uma formação dentro de um poço; transmitir, por uma antena transmissora dentro da ferramenta, uma sequência de pulso de RF para produzir um campo magnético de RF dentro da formação, sendo o campo magnético de RF perpendicular ao campo magnético estático; receber, numa primeira antena receptora dentro da ferramenta, um primeiro sinal de resposta de RMN da formação; receber, numa segunda antena receptora dentro da ferramenta, um segundo sinal de resposta de RMN da formação; e, empilhar pelo menos uma porção do primeiro e do segundo sinal de resposta de RMN para determinar uma ou mais características da formação, onde a primeira antena receptora tem um primeiro comprimento axial do receptor, a segunda antena receptora tem um segundo comprimento axial do receptor e a antena transmissora tem um comprimento axial do transmissor, em que cada um do primeiro comprimento axial do receptor e do segundo comprimento axial do receptor são metade do comprimento axial do transmissor.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira antena receptora e a segunda antena receptora são desacopladas.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda antenas receptoras são desacopladas por uma sobreposição parcial da primeira antena receptora e da segunda antena receptora.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira antena receptora é ortogonal à segunda antena receptora para desacoplar a primeira e a segunda antenas.

10. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: empilhar uma porção inicial do primeiro sinal de RMN com uma porção inicial do segundo sinal de RMN para produzir um sinal de SNR aumentado; e, determinar, com base no sinal de SNR aumentado, uma porosidade total da formação.

11. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: a primeira antena receptora está arranjada a uma distância axial fixa abaixo da segunda antena receptora, de tal modo que o primeiro sinal de RMN não seja distorcido durante o movimento axial ascendente da ferramenta de RMN dentro do poço; e, o segundo sinal de RMN não seja distorcido durante o movimento axial para baixo da ferramenta de perfilagem de RMN dentro do poço; compreendendo ainda: determinar uma direção de movimento da ferramenta dentro do poço; selecionar, com base na direção, um do primeiro sinal de RMN ou segundo sinal de RMN; e, determinar, com base no sinal selecionado, uma distribuição de tamanho de poro da formação.

12. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a ferramenta é implantada dentro do poço por uma de um cabo fixo, uma coluna de perfuração ou um tubular de furo de poço.