NO20131057A1

NO20131057A1 - Fremgangsmåte og apparat for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil

Info

Publication number: NO20131057A1
Application number: NO20131057A
Authority: NO
Inventors: Javier Alejandro Franquet; Ji Soo Lee; Terrence H Quinn; David A Curry; Christopher A Wolfe; Michael M Reese
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-08-29
Also published as: GB2503588A; WO2012125936A2; NO345158B1; BR112013023690A2; WO2012125936A3; US20120234600A1; GB201314276D0; BR112013023690B1; GB2503588B; US9291539B2

Abstract

Framgangsmåte og apparat for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil beskrives. Et verktøy som har en prøveoverflate føres inn i et borehull i formasjonen. Prøveoverflaten drives fram for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet. En måling av formasjonens hardhet oppnås ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder. Formasjonens bergartsstyrkeprofil estimeres ved bruk av de oppnådde målingene av hardhet ved mengden dybder. En parameter for boring av borehullet kan påvirkes ved bruk av estimert bergartsstyrke-profil.

Description

TILBAKESLAGSHARDHETSMÅLINGI BOREHULL UNDER BORING ELLER

WIRELINELOGGING

KRYSSHENVISNING TIL TILKNYTTEDE SØKNADER

Denne patentsøknaden krever nytten av U.S. Patentsøknad nr. 13/050660, inngitt den 17. mars 2011, som er innlemmet heri i sin helhet.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Denne oppfinnelsen er tilknyttet framgangsmåter og apparat for å estimere en bergartsstyrkeprofil i en borehullformasjon in-situ.

2. Beskrivelse av tilknyttet teknikk

[0002] I petroleumsleting, brukes det ved boring av et borehull eller en brønnboring i en jordformasjon en borestreng med en borekrone i en ende av borestrengen. Boringens hastighet og effektivitet fastsettes delvis av typen bergart som bores og dens hardhet eller styrke. Forskjellige typer bergarter som kan bores strekker seg fra harde bergarter slik som granitter og dolimitter til myke jordarter slik som sandstein og skifer. Forskjellige anordninger for å estimere bergartens hardhet er kjent innen teknikken. Men disse krever at det oppnås en kjerneprøve og hentes en prøve til overflatebeliggenheten for prøving, noe som kan være tidskrevende og kostbart. Derfor tilveiebringer denne oppfinnelsen en framgangsmåte og et apparat for å estimere en bergartsstyrkeprofil in-situ.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

[0003] I ett aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen en framgangsmåte for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil, der framgangsmåten omfatter: å føre et verktøy med en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen, å drive fram prøveoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet; å oppnå hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten til formasjonen ved mengden dybder; og å estimere bergartsstyrkeprofilen fra formasjonen ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder.

[0004] I et annet aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen en framgangsmåte for å bore et borehull, der framgangsmåten omfatter: å føre et verktøy som har en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen; å drive fram prøveoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet; å oppnå en hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten til formasjonen ved mengden dybder; og å estimere bergartsstyrkeprofilen til formasjonen ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder; og å påvirke en parameter for boring av borehullet ved bruk av den estimerte bergartsstyrkeprofilen.

[0005] I ett annet aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen et apparat for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil som omfatter: et verktøy konfigurert til å føres inn i borehullet; en prøveoverflate anbrakt på verktøyet konfigurert for å drives fram mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet og å støte tilbake fra formasjonen som et resultat av støtet; og en prosessor konfigurert til: å oppnå hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder; og å estimere bergartsstyrkeprofilen til formasjonen ut fra de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder.

[0006] Eksempler på visse funksjoner ved apparatet og fremgangsmåten beskrevet her er heller grovt oppsummert slik at den detaljerte beskrivelsen av disse som følger kan forstås bedre. Det er naturligvis tilleggsfunksjoner ved apparatet og fremgangsmåten beskrevet her som vil utgjøre gjenstanden i patentkravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] For detaljert forståelse av oppfinnelsen, skal henvisninger gjøres til følgende detaljerte beskrivelse, tatt i forbindelse med de vedlagte tegningene hvor like elementer angis med like tall og der: FIG. 1 er en skjematisk framstilling av et eksempelvist boresystem som omfatter en borestreng som har en boreenhet festet til dens bunnende som kan betjenes i samsvar med de eksempelvise framgangsmåtene og apparat beskrevet her: FIG. 2 viser en eksempelvis anordning for måling av bergartshardhet (RHMD) som er egnet for bruk i det eksempelvise systemet i denne oppfinnelsen;

FIG. 3 A viser en typisk stempeltopp brukt for å oppnå målinger av bergartshardhet.

FIG. 3B viser en eksempelvis stempeltopp som egner seg til bruk for å oppnå målinger av bargartshardhet i et borehull; FIG. 4A viser et snitt av et borehullsverktøy som har en eksempelvis borehulls-RHMD i samsvar med én utførelsesform i denne oppfinnelsen; FIG. 4B viser en annen eksempelvis utførelsesform av denne oppfinnelsen som omfatter en mengde RHMD-er perfiert spredt rundt verktøyet; FIG. 5 viser et eksempelvist diagram for å estimere en formasjons bergartsstyrke ved bruk av hardhetsmålinger oppnådd ved en borehullslokalitet.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0008] FIG. 1 er en skjematisk framstilling av et eksempelvist boresystem 100 som omfatter en borestreng som har en boreenhet festet til dens bunnende som kan betjenes i samsvar med de eksempelvise framgangsmåtene og apparat beskrevet her: FIG. 1 viser en borestreng 120 som omfatter en boreenhet eller en nedre del av borerøret ("BHA") 190 ført i et borehull 126. Boresystemet 100 omfatter et tradisjonelt boretårn 111 reist opp på en plattform eller bunn 112 som støtter et rotasjonsbord 114 som roteres av en drivmotor, slik som en el-motor (ikke vist), ved en ønsket rotasjonshastighet. En rørledning (slik som en et pakningsborerør) 122 som har boreenheten 190 festet til dets bunnende strekker seg fra overflaten til bunnen 151 av borehullet 126. En borekrone 150, festet til boreenheten 190, spalter de geologiske formasjonene når den roteres for å bore borehullet 126. Borestrengen 120 koples til et heiseverk 130 via en drivrørsammenføyning 121, svingtapp 128 og line 129 gjennom en talje. Heiseverket 130 betjenes for å styre vekten på borekronen ("WOB"). Borestrengen 120 kan roteres av et toppdrev (ikke vist) i stedet for drivmotoren og rotasjonsbordet 114. Driften av heiseverket 130 er kjent innen teknikken of følgelig ikke beskrevet detaljert her.

[0009] I ett aspekt, sirkuleres et egnet boreslam 131 (også kalt "slam") fra en kilde 132 til dette, slik som en slamtank, under trykk gjennom borestrengen 120 ved en slampumpe 134. Boreslammet 131 går fra slampumpen 134 inn i borestrengen 120 via en støtbølgebryter 136 og fluidrøret 138. Boreslammet 131a fra borerørkonstruksjonen avgis ved borehullbunnen 151 gjennom åpninger i borekronen 150. Returboreslammet 131b sirkulerer oppover i borehullet gjennom ringrommet 127 mellom borestrengen 120 og borehullet 126 og går tilbake til slamtanken 132 via en returledning 135 og boresponskjerm 185 som fjerner boresponene 186 fra returboreslammet 131b. En sensor Si i rør 138 tilveiebringer informasjon slammets strømningshastighet. En overflate-momentsensor S2og en sensor S3forbundet med borestrengen 120 tilveiebringer informasjon om dreiemomentet og rotasjonshastigheten til borestrengen 120. Penetrasjonshastighet til borestrengen 120 kan fastsettes fra sensoren S5, mens sensoren S6kan tilveiebringe kroklasten til borestrengen 120.

[0010] I enkelte anvendelsesområder, roteres borekronen 150 ved å rotere borerøret 122. Dessuten, i andre anvendelsesområder, roterer også en nedihullsmotor 155 (slammotor) anbrakt i boringsenheten 190 borekronen 150. Penetrasjonshastigheten ("ROP") for en gitt borekrone og BHA avhenger i stor grad av WOB-en eller normalkraften i borekronen 150 og dens rotasj onshastighet.

[0011] En overflatestyreenhet eller regulator 140 mottar signaler fra en borehullsensor via en sensor 143 plassert i fluidrøret 138 og signaler fra sensorer S1-S6og andre sensorer brukt i systemet 100 og behandler signaler i samsvar med programmerte instruksjoner tilveiebrakt fra et program til overflatestyreenheten 140. Overflatestyreenheten 140 viser ønskede boreparametrer og annen informasjon på et display/monitor 141 som brukes av en operatør for å styre boreoperasj onene. Overflatestyreenheten 140 kan være en dataassistert enhet som kan omfatte en prosessor 142 (slik som en mikroprosessor), en lagringsanordning 144, slik som et solid-state lager, bånd eller harddisk, og ett eller flere dataprogrammer 146 i lagringsanordningen 144 som er tilgjengelig for prosessoren 142 for å utføre instruksjoner inneholdt i slike programmer for å utføre framgangsmåtene beskrevet her. Overflatestyreenheten 140 kan ytterligere kommunisere med en fjernstyringsenhet 148. Overflatestyreenheten 140 kan behandla data tilknyttet boreoperasj onene, data fr sensorene og anordninger på overflaten, og data mottatt fra borehullet og kan styre én eller flere operasjoner for nedihulls og overflateanordninger. Alternativt kan framgangsmåtene beskrevet her utføres ved en borehullsprosessor 172.

[0012] Boreenheten 190 inneholder også formasjonsevalueringssensorer eller anordninger (også henvist til som måling under boring, "MWD," eller logging under boring, "LWD," -sensorer) som fastsetter resistivitet, densitet, porøsitet, permeabilitet, akustiske egenskaper, kjernemagnetisk resonans-egenskaper, korrosive egenskaper til fluider eller formasjonen i borehullet, salt eller saltholdig innhold, og andre valgte egenskaper til formasjonen 195 som omgir boreenheten 190. Slike sensorer er generelt kjent innen teknikken og er av praktiske årsaker generelt antydet her med sifferet 165. Boreenheten 190 omfatter også én eller flere RHMD-er 167 for å estimere en formasjons bergartsstyrke i samsvar med de eksempelvise framgangsmåtene beskrevet her. Boreenheten 190 kan ytterligere omfatte forskjellige andre sensor- og kommunikasjonsanordninger 159 for å styre og/eller fastsette én eller flere funksjoner og egenskaper til boreenheten (slik som hastighet, vibrasjon, bøyemoment, akseleratsjon, svingninger, virvelbevegelse, lugging, mv.) og boreoperasjonparametrer, slik som vekt på borekrone, fluid-strømningshastighet, trykk, temperatur, penetrasjonshastighet, asimut, verktøyflate, borekronerotasjon, mv. Dessuten kan boreenheten 190 også omfatte én eller flere akselerometre 169 eller liknende anordninger for å estimere en orientering for borestrengen og for én eller flere bergartshardhetsmålingsanordninger (RHMD) 167 i borehullet. En egnet telemetri-subb 180 som bruker, for eksempel, toveis telemetri, tilveiebringes også slik det illustreres i boreenheten 190 og tilveiebringer informasjon fra de forskjellige sensorene og til overflatestyreenheten 140.

[0013] Fremdeles med henvisning til FIG. 1, omfatter borestrengen 120 ytterligere energikonverteringsanordning 160. I ett aspekt, er energikonverteringsanordningen 160 plassert i BHA-en 190 for å tilveiebringe en elektrisk effekt eller energi, slik som strøm, til sensorer 165, RHMD 167 og/eller kommunikasjonsanordninger 159. Energikonverteringsanordning 160 kan omfatte et batteri eller en energikonverteringsanordning som for eksempel kan konvertere eller høste energi fra trykkbølger fra boreslam som mottas av og strømmer gjennom borestrengen 120 og BHA 190. Alternativt, kan en energikilde på overflaten brukes for å strømforsyne de forskjellige utstyrene nede i borehullet.

[0014] FIG. 2 viser en eksempelvis anordning for måling av bergartshardhet (RHMD) 167 som er egnet for bruk i det eksempelvise systemet i denne oppfinnelsen; I en eksempelvis utførelsesform, er RHMD et Schmidt Hammer verktøy kjent innen teknikken for ikke-destruktiv testing og for å måle styrke ved forskjellige strukturer slik som broer, demninger, fundamenter, mv. Den eksempelvise RHMD 167 omfatter et stempel 202 med en påsatt hammermasse 204. Stempelet er konfigurert til å skyves inn og ut av foringsrøret 206 gjennom åpning 210 i én ende av RHMD-en. Stempelet kan ligge i tilbaketrukket posisjon inne i foringsrøret 206 ved å presse trykkfjæren 208 mot enden 212 av RHMD-en motsatt for åpningen 210. Stempelet og trykkfjæren holdes i den tilbaketrukne stillingen ved en etløserskrue 218 i en første posisjon. Utløserskruen 218 beveger seg fra den første posisjonen til en andre posisjon for å løse ut trykkfjæren, som når den utløses driver fram stempelet 202 utover fra åpning 210. RHMD-en 167 i ett aspekt, driver fram stempelet 202 på en overflate på et prøvemateriale. Stempel 202 har en topp 214 som har en overflate som er konfigurert til å støte mot og støte tilbake fra prøvematerialet. Mengden tilbakeslag fra stempelet/toppen fra prøvematerialet måles for å oppnå hardheten i prøvematerialet. I ett aspekt, oppnår tilbakeslagsmålingsenheten 216 en måling av tilbakeslaget og danner et elektronisk eller digitalt signal som angir det målte tilbakeslaget og/eller materialets hardhet. Det opprettede signalet kan sendes til en prosessor koplet til RHMD-en 167. Prosessoren kan bruke den målte materialhardheten for å estimere bergartsstyrken til det utprøvde materialet. I forskjellige utførelsesformer, omfatter RHMD-en 167 anordninger for å tilbakestille stempelet i dets tilbaketrukne stilling og kan dermed brukes i en fjernlokalitet i borehullet fra en operatør.

[0015] I én utførelsesform, er toppen konfigurert til å oppnå hardhetsmåling i et borehull. FIG. 3 A viser en typisk stempeltopp 214a brukt i testing av bergartshardhet. Topp 214a er typisk en overflate til en halvkule som har en diameter på cirka 1 cm. Men borehullsoverflater kan være rue grunnet naturlige bergartsoverflater, utskyllinger og andre krefter. Derfor kan toppen 214a i FIG. 3A gli langs borehullsoverflaten eller ellers ha dårlig innvirkning på borehullsoverflaten. Denne oppfinnelsen tilveiebringer derfor et stempel som har en topp 214b (FIG. 3B) konfigurert til å støte mot borehullsoverflaten uten å gli. I én utførelsesform, er topp 214b en overflate av en kulesom har en krumningsradius på ca. 10 cm. Topp 214b er defor i stand til å støte mot en ru overflate og ikke gli mot den. Toppens geometri muliggjør ervervelse av tilbakeslagshardhetstallet i filterkakeområder, områder med høyt bruddinnhold og områder med mye uvær. Dessuten er topp 214b anvendelig på rue eller krummede borehullsoverflater som har bulkede eller konkave ujevnheter.

[0016] FIG. 4A viser et snitt av et borehullsverktøy 190 som har en eksempelvis borehulls-RHMD 402 i samsvar med én utførelsesform i denne oppfinnelsen, slik som RHMD-en i FIG. 2. RHMD-en 402 føres ned i borehullet med en nedre del av borerøret trykket mot en overflate i borehullet. RHMD-en aktiveres for å drive fram stempelet og toppen mot borehullsoverflaten for dermed å oppnå en bergartshardhetsmåling. RHMD 402 koples til prosessor 406, som kan motta de oppnådde bergartshardhetsmålingene fra RHMD-en og estimere formasjonens bergartsstyrke ved lokaliteten. Dessuten kan en bergartsstyrkeprofil estimeres ved prosessor 406. En orienteringsanordning 408 tilveiebringer orientering av borestrengen og/eller RHMD til prosessor 406. Orientering av RHMD påvirker målingene oppnådd for bergartshardhet. For eksempel er en horisontal plassering av RHMD-en der stempelet drives fram horisontalt vesentlig upåvirket av tyndekraften. Men hvis stempelet drives i en retning som har en vertikal komponent (dvs. vertikal retning), påvirker tyngdekraften stempelets akselerasjon og derfor det støtet et stempel har mot det materialet som skal utprøves. Hvis RHMD-en er orientert slik at stempelet drives nedover til prøveoverflaten, støter stempelet mot prøveoverflaten med mer energi. Hvis RHMD-en er orientert slik at stempelet drives oppover til prøveoverflaten, støter stempelet mot prøveoverflaten med mindre energi. Prosessor 406 beregner derfor bergartsstyrke ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene fra RHMD-en 402 og en orientering av RHMD-en 402, slik det omtales under med henvisning til FIG. 5. I én utførelsesform, kan beregnet bergartsstyrke sendes til en overflatelokalitet ved bruk av telemetrianordning 204 for beregninger i overflatestyreenheten 140.

[0017] FIG. 4B viser en annen eksempelvis utførelsesform av denne oppfinnelsen som omfatter en mengde RHMD-er 402a - 402f perfiert spredt rundt verktøyet 190. Selv om seks RHMD-er er vist med illustrerende formål, er antallet RHMD-er ikke ment som en begrensning av denne oppfinnelsen. Med henvisning til FIG. 2B, seks eksempelvise RHMD-er er spredt ved 60° langs periferien av verktøyet 190. De periferisk spredte RHMD-ene 402a - 402f gjør det mulig for en operatør å oppnå målinger av bergartshardhet ved forskjellige asimutale plasseringer rundt verktøyet. I en alternativ framgangsmåte for å oppnå målinger av bergartshardhet ved en mengde asimutale plasseringer, kan den enkeltstående RHMD-en 402 i FIG. 4A roteres til de perifere posisjonene til RHMD-er 402a - 402f og aktiveres for å oppnå målinger ved hver plassering. Både verktøyet i FIG. 2A og FIG. 2B kan beveges aksialt for å oppnå hardhetsmålinger ved en mengde dybder i borehullet. Hardhetsmålingene ved mengden dybder kan brukes for å oppnå profilens bergartsstyrkeprofil. Typiske hardhetsmålinger oppnås ved forskjellige dybder i borehullet. Bergartsstyrkeprofilen kan måles på en enkelt asimutal plassering eller kan måles ved en mengde asimutale plasseringer for å oppnå to- og tredimensj onale bergartsstyrkeprofiler.

[0018] I forskjellige urførelsesformer, oppnår de eksempelvise RHMD-ene målinger ved en særskilt lokalisering i borehullet ved å oppnå flere målinger ved lokaliteten og i nærheten av lokaliteter og gjennomsnittsverdier. En maksimums- og minimumsmåling ved den særskilte lokaliteten kan ignoreres og et gjennomsnitt kan tas av de gjenstående verdiene. Støt mot borehullformasjonen ved den særlige lokaliteten påvirker generelt vesentlig etterfølgende målinger av bergartshardhet. Derfor kan etterfølgende målinger tilknyttet den særlige lokaliteten oppnås ved å flytte RHMD-anordningen til en nærliggende lokalitet som kan være i en avstand fra 10 cm til 30 cm.

[0019] I én utførelsesform, føres RHMD-ene i FIG. 4A og 4B inn i et rom innei verktøyet 190 til borehullslokaliteten og utvides fra rommet for å oppnå målinger av bergartshardhet. I et annet aspekt, føres RHMD-ene på bufferter koplet til verktøy 190. Bufferne kan utvides fra verktøyet for å støte opp til RHMD-ene mot borehullet for å oppnå målinger av bergartshardhet. Selv om det ikke er vist i FIG. 4B, kan RHMD-er 402a - 402f koples til én eller flere orienteringsanordninger for å estimere orienteringer av RHMD-ene og til en prosessor for å estimere bergartsstyrke fra oppnådde målinger av bergartshardhet og orienteringsmålinger. Dessuten kan en telemetrianordning tilveiebringe estimerte verdier til en overflatelokalitet.

[0020] FIG. 5 viser et eksempelvist diagram 500 for å estimere en formasjons bergartsstyrke ved bruk av hardhetsmålinger oppnådd ved en borehullslokalitet. Flere bergartshardhetsskalaer 501, 503, 505, 507 og 509 vises langs en x-akse. Hver bergartshardhetsskala samsvarer med en orientering av en RHMD. Følgelig samsvarer skala 501 med en RHMD i en vertikal orientering med stempelet rettet slik at det drives nedover. Skala 503 samsvarer med RHMD-en orientert i 45° mot vertikal nedoverretning. Skala 505 samsvarer med RHMD-en med horisontal orientering. Skala 507 samsvarer med RHMD-en orientert i 45° mot vertikal oppoverretning. Skala 509 samsvarer med RHMD-en i en vertikal orientering med stempelet rettet slik at det drives oppover. Enakset trykkstyrke (bergartsstyrke) vises langs y-aksen i megapascal. En mengde bergartstetthetslinjer viser langs diagram 500. Hver bergartstetthetslinje er tilknyttet tettheten til forskjellige bergartstyper, slik som dolomitt, granitt, sandstein, skiferstein, for eksempel. Bergartsstyrke estimeres ved bruk av egnet bergartshardhetsskala og bergartstetthet. For eksempel, oppnås en bergartshardhet på 48 ved en RHMD som er orientert i horisontal retning og som har en bergartstetthet på 26 kN/m<3>. Bergartstetthet kan estimeres ved bruk av forskjellige framgangsmåter slik som akustiske målinger og/eller gammastrålemålinger. Derfor befinner tallet 48 seg i skala 505, som gjaldt et horisontalt rettet stempel. Ved å bruke linjen for bergartstetthet merket 26 i FIG. 5, er bergartsstyrken estimert til å være ca. 140 MPa.

[0021] I forskjellige aspekter, kan den oppnådde bergartsstyrkeprofilen brukes for å karakterisere in-situ borehullbelastningsforhold i sanntid. Framgangsmåten og apparatet kan brukes som en del av en måling under boring-anordning eller i wireline logging og boringsparametrer kan endres på grunnlag av bergartsstyrkeprofilen. Generelt viser sedimentære reservoarformasjoner høye anisotropiske virkninger på grunn av flere bruddnettverk slik som lagflater, sammenføyninger, lamineringer, mv. Derfor tilveiebringer flere orienteringer for tilbakeslagshardhetsmålinger en forbedret måling av borehullstyrke sammenlignet med en enkelt innstilling av en tilbakeslagshardhetsmåling.

[0022] Derfor, i ett aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen en framgangsmåte for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil, der framgangsmåten omfatter: å føre et verktøy med en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen, å drive fram prøveoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet; å oppnå hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten til formasjonen ved mengden dybder; og å estimere bergartsstyrkeprofilen til formasjonen ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder. En parameter for boring av borehullet kan påvirkes eller endres ved bruk av estimert bergartsstyrkeprofil. I én utførelsesform, er prøveoverflaten konfigurert til å støtes tilbake fra minst én av: (i) utskyllingssone i formasjonen; (ii) en ru flate i formasjonen; (iii) en filterkake i formasjonen. Hardhetsmålinger i formasjonen kan oppnås ved en mengde asimutale lokaliteter. I én utførelsesform, kan målingene oppnås ved én av: (i) å rotere verktøyet som har en enkelt prøveoverflate for å oppnå hardhetsmålinger ved mengden perifere lokaliteter; og (ii) å oppnå hardhetsmålinger ved en mengde prøveoverflater lokalisert ved valgte asimutale lokaliteter på verktøyet. Bertartshardhetsmålinger kan oppnås ved å bruke minst én av: (i) prøveoverflater med mellomrom ved separate aksiale plasseringer av verktøyet og (ii) prøveoverflater med radiale mellomrom. En orientering av prøveoverflaten i borehullet kan oppnås i forhold til én av en: (i) vertikal retning, og (ii) horisontal retning, og bergartsstyrken estimert ved bruk av de oppnådde målingene av bergartsshardhet og den estimerte orienteringen. Borehullsverktøyet kan brukes på en borestreng eller en wireline. Hardhetsmålingene kan oppnås ved aksialt atiskilte dybder i borehullet og en gjennomsnittlig hardhetsmåling kan oppnås ved bruk av de aksialt atskilte hardhetsmålingene.

[0023] I et annet aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen en framgangsmåte for å bore et borehull, der framgangsmåten omfatter: å føre et verktøy med en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen, å drive fram prøveoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet; å oppnå hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten til formasjonen ved mengden dybder; å estimere bergartsstyrkeprofilen til formasjonen ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder; og å påvirke en parameter for å bore borehullet ved bruk av den estimerte bergarthetsprofilen.

[0024] I ett annet aspekt, tilveiebringer denne oppfinnelsen et apparat for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil som omfatter: et verktøy konfigurert til å føres inn i borehullet; en prøveoverflate anbrakt på verktøyet konfigurert for å drives fram mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet og å støte tilbake fra formasjonen som et resultat av støtet; og en prosessor konfigurert til: å oppnå hardhetsmåling av formasjonen ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder; og å estimere bergartsstyrkeprofilen til formasjonen ut fra de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder. Prosessoren kan ytterligere konfigureres til å påvirke en parameter for boring av borehullet ved bruk av den estimerte bergartsstyrkeprofilen. Prøveoverflaten kan konfigureres til å påvirke minst én av: (i) en utskyllingssone i formasjonen; (ii) en ru flate i formasjonen; (iii) en filterkake i formasjonen. Apparatet kan i én utførelsesform omfatte en mengde prøveoverflater asimutalt spredt rundt verktøyet. Apparatet kan i en annen utførelsesform omfatte verktøyet som har en enkelt prøveoverflate konfigurert til å rotere til mengden asimutale plasseringer for å oppnå formasjonens hardhetsmåling ved mengden asimutale plasseringer. Prøveoverflaten kan være minst én av (i) prøveoverflatene ved atskilte plasseringer på verktøyet; og (ii) radially spredte prøveoverflater. I én utførelsesform, er en orienteringssensor konfigurert til å estimere en orientering av prøveoverflaten i borehullet og prosessoren er konfigurert til å estimere bergartsstyrken ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene og den estimerte orienteringen. Apparatet kan føres inn i borehullet i enten en borestreng eller en wireline. Prosessoren kan ytterligere konfigureres til å oppnå et gjennomsnitt av hardhetsmålinger oppnådd ved aksialt atskilte dybder.

[0025] Selv om den ovennevnte oppfinnelsen er rettet mot oppfinnelsens foretrukne utførelsesformer, vil forskjellige endringer være klare for fagkyndige på området. Det er ment at alle variasjoner innen de vedlagte patentkravenes område og ånd skal omfattes av den ovennevnte beskrivelsen.

Claims

Gjenstanden for patentet: 1. Framgangsmåte for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil, som omfatter: å føre et verktøy som har en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen; å drive fram prøveoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet; å oppnå en måling av formasjonens hardhet ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder; og å estimere formasjonens bergartsstyrkeprofil ved bruk av de oppnådde målingene av hardhet ved mengden dybder.
2. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å påvirke en parameter for boring av borehullet ved bruk av den estimerte bergartsstyrkeprofilen.
3. Framgangsmåte i henhold til krav 1, der prøveoverflaten er konfigurert til å støtes tilbake fra minst én av: (i) en utskyllingssone i formasjonen; (ii) en ru flate i formasjonen; (iii) en filterkakesone i formasjonen.
4. Framgangsmåte i henhold til krav 1 som ytterligere omfatter å oppnå målingen av hardhet i formasjonen ved en mengde asimutale plasseringer av verktøyet.
5. Framgangsmåte i henhold til krav 4 som videre omfatter én av: (i) å rotere verktøyet med en enkelt prøveoverflate for å oppnå hardhetsmålinger ved mengden asimutale plasseringer; og (ii) å oppnå hardhetsmålinger ved en mengde prøveoverflater som befinner seg ved valgte asimutale plasseringer av verktøyet.
6. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter hardhetsmålinger ved bruk av minst én av: (i) prøveoverflater med mellomrom ved separate aksiale plasseringer av verktøyet og (ii) prøveoverflater med radiale mellomrom.
7. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å estimere en orientering for prøveoverflaten i borehullet i forhold til én av en: (i) vertikal retning, og (ii) horisontal retning, og å estimere en bergartsstyrke ved bruk av de oppnådde målingene av bergartshardhet og den estimerte orienteringen.
8. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å føre verktøyet ned i borehullet ved å bruke én av: (i) en borestreng; og (ii) en wireline.
9. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å oppnå hardhetsmålinger ved aksialt atskilte dybder i borehullet.
10. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å oppnå en gjennomsnittlig hardhetsmåling fra de oppnådde målingene ved aksialt atskilte dybder.
11. Fremgangsmåte som består i å bore et borehull, som omfatter;

å føre et verktøy som har en prøveoverflate inn i et borehull i formasjonen;

å drive testoverflaten for å støte mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet;

å oppnå en måling av formasjonens hardhet ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder;

å estimere formasjonens bergartsstyrkeprofil ved bruk av de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder; og

å påvirke en parameter for å bore borehullet ved bruk av den estimerte bergartsstyrkeprofilen.
12. Apparat for å estimere en formasjons bergartsstyrkeprofil, som omfatter: et verktøy konfigurert til å bli ført inn i borehullet; en prøveoverflate anbrakt på verktøyet konfigurert til å drives fram mot formasjonen ved en mengde dybder i borehullet og å støte tilbake fra formasjonen som et resultat av støtet; og en prosessor konfigurert til: å oppnå en måling av formasjonens hardhet ut fra et tilbakeslag av prøveoverflaten fra formasjonen ved mengden dybder; og å estimere formasjonens bergartsstyrkeprofil ut fra de oppnådde hardhetsmålingene ved mengden dybder.
13. Apparat i henhold til krav 12, der prosessoren ytterligere er konfigurert til å påvirke en parameter for boring av borehullet ved bruk av den estimerte bergartsstyrkeprofilen.
14. Apparat i henhold til krav 12, der prøveoverflaten er konfigurert til å støtes tilbake fra minst én av: (i) en utskyllingssone i formasjonen; (ii) en ru flate i formasjonen; (iii) en filterkakesone i formasjonen.
15. Apparat i henhold til krav 12, som ytterligere omfatter en mengde prøveoverflater med asimutal avstand fra verktøyet.
16. Apparat i henhold til krav 12, som ytterligere omfatter verktøyet som har en enkelt prøveoverflate konfigurert til å rotere til en mengde asimutale plasseringer for å oppnå formasjonens hardhetsmåling ved mengden asimutale plasseringer.
17. Apparat i henhold til krav 12, der prøveoverflaten ytterligere omfatter minst én av: (i) prøveoverflater ved separate aksiale plasseringer av verktøyet og (ii) prøveoverflater med radiale mellomrom.
18. Apparat i henhold til krav 12, som ytterligere omfatter en orienteringssensor konfigurert til å estimere en orientering av prøveoverflaten i borehullet, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å estimere bergartsstyrkeprofilen ved bruk av de oppnådde målingene av bergartshardhet og den estimerte orienteringen.
19. Apparat i henhold til krav 12, der verktøyet ytterligere omfatter én av: (i) en borestreng; og (ii) en wireline.
20. Apparat i henhold til krav 12, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å oppnå et gjennomsnitt av hardhetsmålinger oppnådd ved aksialt atskilte dybder.