NO312120B1

NO312120B1 - Fremgangsmåte og apparat for optisk logging

Info

Publication number: NO312120B1
Application number: NO19964995A
Authority: NO
Inventors: Oliver C Mullins; Xu Wu; Philip Rabbito
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2002-03-18
Also published as: EP0760937A1; WO1995033217A1; NO964995L; AU2649995A; NO964995D0; US5517024A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for optisk logging av undergrunnsformasjoner omkring et borehull. Nærmere bestemt, vedrører oppfinnelsen anvendelse av fluorescenslogging for å detektere hydrokarboner i porefluider fra formasjonene.

Flere fremgangsmåter for optisk logging har vært foreslått tidligere for anvendelse ved kabellogging. Blandt disse er fluorescenslogging der borehullveggen belyses og fluorescensstråling, liggende typisk i synlig/ultrafiolett spektrumsområdet, detekteres slik som beskrevet i

US 2 206 922, US 2 346 481 og US 2 334 475. En annen fremgangsmåte for optisk kabellogging som har vært foreslått for å evaluere borehull omfatter bruk av et ned-i-hull kamera. Eksempler på slike fremgangsmåter er beskrevet i US 2 953 979, US 5 134 471, US 5 140 319 og WO 92/14033. Siden disse fremgangsmåter baserer seg på overføring av synlig lys, er det vesentlig å fylle borehullet med et transparent fluid, typisk vann eller lut, før bildene kan tas. En slik fremgangsmåte kan ikke benyttes ved logging under boring, siden man vanligvis anvender opakt boreslam, og selv om vann er bruket som borefluid, finnes det borkaks og annet partikkelmateriale i suspensjon i vannet som gjør visuelle fremgangsmåter ubrukelige. Det er dessuten nødvendig å holde kameraet relativt stille og stabilt, noe som heller ikke er mulig under boring. US 2 972 251 beskriver en fremgangsmåte for kabellogging som har som oppgave å detektere og analysere hydrokarboner ved å detektere deres infrarøde stråling. I dette tilfelle er det ikke gjort noe forsøk på å ta i betraktning fluider som fyller borehullet og som interfererer med en slik analyse.

Det er alminnelig kjent at flere organiske forbindelser slik som aromatiske hydrokarboner fluoriscerer når de blir bestrålt med elektromagnetisk stråling av bestemte bølgelengder. Denne fluorescensegenskap, nærmere bestemt som respons til ultrafiolett stråling, er blitt anvendt i mange år som basis for en kjemisk analysemetode. Fluorescensanalyser har også vært utført på borkaks eller kjerner fremskaffet under brønnboring for å fastslå tilstedeværelse av hydrokarboner i porefluider. Et eksempel på en slik fremgangsmåte er beskrevet i US patent nr. 4 690 821. I fremgangsmåter av denne type, renses borkakser eller kjernene for å fjerne borefluidprodukter som ellers kan forstyrre analysen, prøvene knuses og trekkes ut i et løsningsmiddel som deretter analyseres. Som et alternativ bestråles prøvene direkte og fluorescensen analyseres. Selv om denne fremgangsmåte kan tilveiebringe rimelig presise analyser av porefluider, finnes det noen ulemper ved den. Kjernene er relativt kostbare å fremskaffe og må returneres til overflaten for analyse. Dessuten, siden kjernen bare plukkes ved spesifikke steder, er det mulig at en hydrokarbonbærende formasjon ikke blir truffet. Borkaksen fremskaffes kontinuerlig under boring, men den har den ulempe at det er umulig å fastslå nøyaktig hvor i brønnhullet borkaksen opprinnelig kommer fra, noe som gjør identifisering av hydrokarbonbærende formasjoner vanskelig. Borkaksen gir dessuten ingen nøyaktig angivelse av utstrekningen til en hydrokarbonbærende formasjon.

Det har vært foreslått å anvende hydrokarbonfluorescens for ned-i-hull evaluering av porefluider ved hjelp av et kabelkjørt loggingverktøy. US patent nr. 2 206 922 angir et kabelkjørt verktøy som senkes ned i en brønn og som anvender fluorescens som respons på ultrafiolett stråling for å detektere hydrokarboner. I en utførelse er det foreslått å anvende verktøyet for å detektere tilstedeværelse av olje i brønnens borefluid som et tegn på tilstedeværelse av et oljeomfattende lag. I en annen utførelse er det foreslått å fjerne borefluid fra brønnen og å undersøke borehullveggen for olje. Ingen av disse utførelser er gjennomførbare. I det første tilfelle vil tilstedeværelse av et hvilket som helst fluorescent materiale, slik som olje, som tilføres borefluidet under drift, dekke fluorescensen fra oljen som kommer inn i borehullet fra formasjonen. I alle tilfelle vil bare små mengder olje komme inn i borehullet pga slamovertrykk. Dessuten vil oljen som kommer inn i borehullet fra formasjonen spre seg under boringen eller vil migrere opp brønnen pga tetthetsforskjeller mellom oljen og borefluidet. Denne fremgangsmåten vil derfor ikke tillate nøyaktig identifikasjon av oljebærende lag. I det andre tilfelle, er det vanligvis ikke mulig å fjerne borefluidet fra brønnen ved brønnboring og i alle tilfelle vil dette ikke fjerne slamkaken som vil dekke de underliggende formasjoner ved borehullveggen. US patent nr. 2 206 922 angir ingen fremgangsmåte eller apparat som vil sansynligvis virke på den ønskede måte i en oljebrønn som er boret ved hjelp av kjent teknologi. Spesielt er det ingen angivelse av en pålitelig fremgangsmåte for å logge brønnens lengde med den forventning å kunne identifisere hydrokarbonbærende formasjoner.

US patent nr. 2 346 481 foreslår et fluorescensloggeverktøy som kan senkes i en brønn og logges for å identifisere oljebærende lag. I dette tilfelle omfatter verktøyet en ultrafiolett lyskilde, en transparent stang av kvarts som projiserer lyset fra lysskilden og som plasseres i berøring ved borehullveggen. En ytterligere kvartsstang anordnes for å rette fluorescensen mot en filmopptaker mens verktøyet logges langs borehullet. Selv om ovennevnte patent tilsynelatende er rettet mot løsningen av noen av problemene tilknyttet tilnærmingsformen i US patent nr. 2 206 922, vil det beskrevne system fortsatt ikke fungere som beskrevet eller som ønsket. For å kunne undersøke borehullveggen, er det nødvendig at kvarts stengene penetrerer slamkaken. Imidlertid vil kraften som skal pålegges kvarts stengene for å sikre at dette hender være for høy og stengene vil svikte mekanisk. Logging av verktøyet langs borehullet vil også ignorere kreftene i kvartsstengene, noe som vil forårsake svikt selv om slamkaken ikke er av betydelig størrelse. Av denne grunn er fremgangsmåten beskrevet i US patent nr. 2 346 481 også inoperabel.

US patent nr. 2 338 475 beskriver også et fluorescerende loggeverktøy for å detektere petroleum på stedet. Verktøyet omfatter en ultrafiolett kilde som belyser fjellet gjennom et kvartsvindu og som detekterer fluorescens gjennom samme vindu. Vinduet er foreslått fremstilt i glass eller kvarts og er i det ene tilfelle anordnet i en innretning som omfatter anordninger for å skjære gjennom slamkaken på borehullveggen. Det foreslås bruk av kvarts som materiale pga av at det er tilstrekkelig bestandig til å tåle friksjonen ved borehullveggen under loggingen og at vinduet strekker ut av innredningen for å komme i direkte kontakt med borehull veggen. Kvarts er imidlertid ikke tilstrekkelig sterk til å tåle kreftene generert under logging og vil svikte ved brudd. Derfor er utførelsen beskrevet i US patent nr. 2 334 475 også inoperabel og vil i all sansynlighet ikke kreve mer enn noen få fot logging før verktøysvikt oppstår.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et apparat som tillater bruk av optisk deteksjon og/eller analysemetoder under boring.

Det er en annen hensikt ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat som kan anvendes for å identifisere hydrokarboner på stedet ved hjelp av fluorescens. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer blant annet en fremgangsmåte for å karakterisere undergrunnsformasjoner omkring et borehull, der fremgangsmåten omfatter:

a) å bevege et verktøy langs borehullet,

b) å belyse en vegg i borehullet med lys fra en kilde anordnet i verktøyet, c) å detektere lys som kommer tilbake fra veggen med en detektor anordnet i verktøyet, og

d) å analysere det detekterte lys for å karakterisere

formasjonen,

karakterisert ved at nevnte verktøy danner en del av en bunnhullsstreng som omfatter en borekrone, og som brukes for å bore borehullet og på denne måten bevirker bevegelsen i trinn a), og at trinn b) til d) er utført under boringen av borehullet, der belysning og detekteringstrinnet foregår gjennom et vindu som er plassert ved eller i nærheten av borekronen, og som er presset mot borehullveggen med tilstrekkelig kraft til at trykket pålagt vinduet: når det er i kontakt med borehullveggen er vesentlig høyere enn overtrykket i borehullfluidet.

I følge en annen side ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebragt et apparat for å karaterisere undergrunnsformasjoner omkring et borehull omfattende:

a) et verktøylegeme,

b) en lysskilde i legemet anordnet for å belyse en borehullvegg, og c) en detektor anordnet for å detektere lys som kommer tilbake fra

borehullveggen,

karakterisert ved at verktøylegemet ytterligere omfatter i det minste et vektrør for kobling til en borestreng omfattende en borekronesom blir koblet ved borestrengens ene ende, et vindu gjennom hvilket borehullveggen bestråles med lys og lyset som kommer tilbake fra borehullveggen detekteres og hvilket vindu er fremstilt av et slitebestandig materiale, og midler ved hvilke vinduet kan presses mot borehullveggen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte som kan anvendes for å lokalisere på stedet hydrokarboner i under grunnform asj oner der fremgangsmåten fortrinnsvis omfatter å detektere vilkårlig fluorescensstråling med en detektor i verktøyet og å analysere fluorescensstrålingen for å fastslå tilstedeværesle av hydrokarbon i formasjonen.

Vinduet er presset mot borehullveggen med tilstrekkelig kraft til å forskyve slamkaker i en betydelig tid mens verktøyet beveges langs borehullet. Det er også foretrukket at verkøyet presses mot borehullet med tilstrekkelig kraft til å skjære i fjellets overflate, til en dybde typisk i størrelsesorden millimeterbrøkdel i det interessante porøse fjell, med den hensikt å redusere effekten av rugositeten i kontakten mellom vinduet og fjellet.

Lyset kan være synlig, infrarødt eller ultrafiolett lys, eller kombinasjoner av disse. Det er å foretrekke at lyset er av type synlig/nær UV eller synlig/nær IR. Under bestemte forhold, kan det være ønskelig å unngå bruk av UV stråling.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et apparat for å lokalisere hydrokarboner på stedet i undergrunnsformasjoner, der apparatet omfatter et verktøylegeme, en lysskilde i legemet anordnet til å belyse borehullveggen og en detektor anordnet til å detektere fluorescensstråling fra borehullveggen.

I en utførelse omfatter verktøylegemet et vindu gjennom hvilket borehullveggen er belyst og fluorescensstrålingen er detektert. Vinduet er fortrinnsvis fremstilt av et slitebestandig materiale slik som safir eller diamant og er festet på passende måte til et slitebestandig hus, som kan være fremstilt av wolframkarbid, en polykrystallindiamantsammensetning, eller lignende. Vinduets ytre overflate er vesentlig i plan med husets ytre overflate. Lyset er overført fortrinnsvis fra kilden til vinduet og fluorescensstrålingen er overført fra vinduet til detektoren ved hjelp av optiske fibre, selv om andre midler kan også kan være egnet.

Apparatet kan også omfatte midler med hvilke vinduet kan presses mot borehullveggen. Slike midler kan omfatte legemer som støtter mot borehullveggen og som presser verktøylegemet mot den delen av borehullveggen som skal undersøkes. Som et alternativ kan vinduene monteres på en pute eller en innvendig passer som presses mot borehullveggen. Puten kan monteres i en arm som er festet til verktøylegemet.

Det optiske hodet kan utformes slik at det tillater forskyvning av slamkaken og slik at det tillater både forskyvning av slamkaken og skjæring i fjellets overflate eller alternativt kan et skjæreverktøy komme foran det optiske hodet for dette.

Lysskilden kan være en lampe slik som en wolframhalogenlampe, en LED eller en laserdiode.

En spesielt foretrukket utførelse omfatter et apparat for logging under boring. I dette tilfelle kan vinduet være anordnet på et stabilisatorblad eller i veggen av en bunnhullstrengs vektrør eller ved eller i nærheten av borekronen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til det som er illustrert ved hjelp av de vedlagte tegninger, hvor : Figur 1 viser et skjematisk riss av et kabelkjørt loggeverktøy ifølge en utførelse av oppfinnelsen;

figur 2 og 3 viser skjematiske riss av verktøy for logging under boring ifølge ytterligere utførelser av oppfinnelsen;

figur 3 viser en generell optisk anordning for verktøyene vist i fig. 1-3;

figur 5, 6 og 7 viser forskjellige trekk ved et optisk hode for bruk ved den foreliggende oppfinnelse; og

figur 8 viser et diagram for fluorescensintensitet når et optisk hode logges over en prøve av rugøst fjell.

Med henvisning til tegningene viser figur 1 et skjematisk riss av et kabelkjørt loggeverktøy ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Verktøyet omfatter et verktøylegeme 10 som henger fra en kabel 12 ved hjelp av hvilken det kan senkes i et borehull 14. Verktøylegemet omfatter en lysskilde 16 og en detektor 18. En rekke armer 20 (bare to av dem vises) er dreibart koblet til verktøylegemet 10 og er presset utover fra verktøylegemet 10 ved hjelp av fjærer eller hydraulisk trykk slik at enden av hver arm 20 berører borehullveggen. Hver arm 20 bærer ved den ytre ende en pute 22 som omfatter et optisk hode 24 som berører borehullveggen og som er koblet via et optisk system 26 til lysskilden 16 og detektoren 18.1 en alternativ utførelse er lyskilden 16 og detektoren 18 også plassert i puten 22. Ved bruk senkes verktøyet ned i borehullet 14 ved hjelp av kabelen 12 med armene 20 brettet mot verktøylegemet 10. Ved et bestemt punkt i borehullet, brettes armene ut for å presse de optiske hoder 24 mot borehullets 14 vegg, og verktøyet løftes tilbake til overflaten for å scanne veggen ved hjelp av hodene 24. Veggen belyses med lys fra kilden 16 og fluorescensen detekteres med detektoren 18 og overføres til overflaten via kabelen 12. Siden verktøyets stilling i brønnen kan fastslås ut fra kabellengden som trekkes tilbake når verktøyet føres tilbake til overflaten, kan dybden til de scannede formasjoner fastslås med høy nøyaktighetsgrad.

Alternative utførelser av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøy for logging under boring (LWD) vist i figurene 2 og 3.1 disse tilfeller er verktøyene en del av en bunnhullsstreng (BHA), som danner den nedre ende av en borestreng brukt for å bore et borehull. I figur 2 omfatter verktøylegemet en stabilisator 30 anordnet i BHA 32 i nærheten av borekronen 34. Stabilisatoren omfatter blader 36 (to av dem vises) som berører borehullets 38 vegg for å påvirke bevegelsen av 34 borekronens bevegelse under boringen. En lysskilde 40 og en detektor 42 er anordnet i BHA 32 og er koblet via et fiberoptisk system 46 til et eller flere optiske hoder 44 anordnet på stabilisatorbladene 36.1 den utførelse som vises i figur 3 er stabilisatoren fjernet og de optiske hoder 44 er anordnet på veggen i et vektrør 46 som er en del av BHA. Under boringen vil vektrøret 46 berøre borehullets 38 vegg fra tid til annen og presse derved det optiske hodet 44 mot borehullveggen. Ved drift blir borestrengen dreid under boringen slik at de optiske hoder også roterer. Således vil hodene scanne borehullveggen i omkretsen, i det minste i den perioden der vektrøret eller stabilisatorbladet er i berøring med veggen, og i aksial retning mens boringen foregår og borehullet blir dypere. Ved andre utførelser er det optiske hodet montert ved borekronen eller umiddelbart bak den. I alle disse tilfeller, blir den detekterte fluorescens brakt videre til overflaten på den måte som er vanlig ved LWD målinger .

Den generelle optiske anordning som kan anvendes ved utførelsene vist i figurene 1-3 er vist i figur 4. Lysskilden 50 kan omfatte en wolframhalogenlampe, f.eks. WI2 med en typisk effekt på 10W og som frembringer lys i UV-synlig-nær IR med filter for å velge det ønskede arbeidsområde, en blå LED med en fokusert kraftutgang på 3 mW og som frembringer lys med omtrent 450nm bølgelengde, eller en laserdiode med en effekt på omtrent 30 mW og som frembringer lys i bølgelengde omtrent 674nm. En wolfram halogenkilde vil bli beskrevet her og noen trekk ved det optiske systemet vil være annerledes ved bruk av en annen kilde. I alle tilfeller vil lysskilden omfatte midler for å bryte lyset. Disse kan være elektriske eller mekaniske avhengig av kilden. Lyset fra WI2 lampen 50 passerer inn i en optisk fiber 52 via et høyeffektivitets lavpassfilter 54 med et gjennomgangsbånd på 400-500nm. Den optiske fiber 52 er en del av en togrenet fiberbunt 56 som er koblet til et optisk hode 58. Det optiske hodet vises i større detalj i figurer 5, 6 og 7 og omfatter et slitebestandig hus 60 med et vindu 62 som er optisk koblet til fiberbunten 56. De optiske fibrer består typisk av høy OH-fibre med lav fluorescens. Det optiske hodet er presset mot borehullveggen med tilstrekkelig kraft (500-2000 psi) for å penetrere eventuelle slamkaker som befinner seg der og for å skjære inn i fjellets overflate for å redusere effekten av overflatens rugositet og. for å plassere vinduet 62 i berøring med formasjonen mens verktøyet beveger seg langs borehullet. Det er å bemerke at det er viktig å opprettholde kontakten mellom vinduet og fjellet bare i porøse formasjoner som sannsynsligvis omfatter olje og derfor er utformingen av det optiske hodet og den pålagte kraft valgt for å kunne skjære inn i slike bergart som er leirskifer og sandstein. Det er å foretrekke at hodet skjærer inn i overflaten på et typisk porøst fjell til en dybde som ikke overstiger lmm. En alternativ fremgangsmåte er å anordne en separat plog eller skjærende tenner foran vinduet og å anordne vinduet som skal berøre fjellet umiddelbart bak. Det spredde eller fluorescerende lys fra formasjonen kommer tilbake gjennom vinduet 62 og passerer langs en ytterligere optisk fiber 64 som er en del av bunten 56 til et høypassfilter 66 med et passbånd, på eksempelvis 550-750 nm og til en silisium fotodiodedetektor 68. Andre egnede detektorer omfatter GaAsP detektorer, fotomultiplikatorer, mikrokanalplater og GaP detektorer. Filteret 66 er anordnet for å fjerne spredt lys slik at bare fluorescenslys når detektoren 68. Detektoren 68 er koblet til egnede kretser (ikke vist) for å overføre informasjonen til overflaten på en passende måte. I en ytterligere utførelse er flere kilder anordnet for stråling av lys av forskjellige bølgelengder. Det kan også anordnes multikanaldetektorer for spektroskopiske målinger.

En utforming av det optiske hodet som egner seg spesielt for bruk ved et kabelkjørt loggeverktøy vises i figur 5. Hodet omfatter et slitebestandig hus 70 fremstilt av et materiale slik som wolframkarbid (10% kobolt) eller en polykrystallindiamantsammensetning som er utformet for å virke som en plog og for å fjerne slamkaken fra borehullveggen mens verktøyet logges langs borehullet. Et vindu 72 fremstilt av et slitebestandig og lysledende materiale slik som safir, diamant, polykrystallin diamant eller et diamant-lignende materiale er plassert i husets 70 midtpunkt. Som vist i figur 7, er vinduet 72 loddet eller limt på plass og anordnet slik at dets ytre overflate 74 ligger i flukt med husets 70 ytre overflate 76. Det er viktig at vinduet ikke rager frem i forhold til huset fordi skjærkreftene som møtes under loggingen er tilstrekkelige til å brekke vinduet 72. I dette tilfelle vil vinduets optiske yteevne reduseres i den grad at det ikke vil være mulig å anvende resultatene av loggeoperasjonen. Det er også viktig at vinduet ikke ligger tilbaketrukket i forhold til husets overflate fordi i dette tilfelle vil materialet samles i fordypningen og hindre at lyset når borehullveggen eller maskere fluorescensen. Imidlertid er det mulig, når det optiske hodet er montert ved borekronen eller rett bak borekronen i en LWD montasje, eller i en plogkanal i et kabelkjørt verktøy, å forsenke hodet noe for å tilveiebringe en mekanisk beskyttelse av vinduet uten å redusere enhetens yteevne eksessivt. Grunnen til dette er at strømningen av slam og borkaks nær borekronen eller plogen er tilstrekkelig stor til å hindre oppsamling ved vinduet og at mengden av materiale som passerer foran vinduet gjør det unødvendig å holde vinduet i berøring med formasjonen for å detektere olje. En alternativ utforming av et optisk hode, som er spesielt egnet for LWD-applikasjoner, vises i figurer 6 og 7. Under LWD skal hodet være i stand til å scanne borehullveggen i omkrets mens borestrengen roterer og langs en akse mens boringen foregår. Til dette er plogformen beskrevet med henvisning til figur 5 ikke egnet og en sirkelform som vist i figur 6 anvendes i stedet. Materialene er de samme som før og kravet at vinduet skal ligge i flukt med husets overflate opprettholdes. I det tilfelle som vises i figur 2, der det optiske hodet er montert i et stabilisatorblad, vil vinduet og hodet ligge i samme plan som bladets ytre overflate. Når det optiske hodet er montert i et vektrør, slik som vist i figur 3, kan det rage noenlunde (f.eks. 1 mm) ut fra overflaten uten at dette påvirker montasjens varighet på en urimelig måte. Figur 7 viser et tverrsnitt av hodet vist i figur 6, og hodet vist i figur 5 har et lignende tverrsnitt. Vinduet 72 omfatter en kjegleformet safirinnsats som er festet på plass i en tilsvarende utformet fordypning 80 i wolframkarbidhuset 70 ved liming, f.eks. ved bruk av Emerson & Cuming Inc, Uniset G-757 eller ved lodding. Fordypningen 80 er utformet slik at dens smale ende ligger innerst. Hensikten med dette er å redusere faren for at borehulltrykket og trykket som pålegges hodet for å opprettholde vinduet i berøring med formasjonen presser vinduet 72 inn i huset og på denne måten dannes det en fordypning i overflaten der materialet samles opp og maskerer borehullets fluorescens. Vinduet skal fortrinnsvis tåle et trykk på 1.406kg/cm<2> (20.000psi) ved 204°C (400°F) i flere timer. Fordypningens indre ende er koblet til et hull 82 i hvilket enden av den optiske fiberbunt ligger. Buntens fibre er optisk koblet til vinduet på vanlig måte. I en ytterligere utførelse av vinduet ertstattes safiren eller diamanten som beskrevet ovenfor med et silisiumfluid som sprøytes inn kontinuerlig gjennom husets vindu og som er i optisk kontakt med formasjonen. I dette tilfelle presses huset mot formasjonen og vinduet erstattes kontinuerlig under scanningen av fjellets overflate.

Figur 8 viser et diagram av fluorescensintensitet vs. plassering for et testhode i en prøve av rugøst fjell (sandstein). For å danne diagrammet plasseres en bergprøve i en trykkcelle, en slamkak legges derpå og systemet pålegges et overtrykk på 70,3kg/cm<2> (lOOOpsi). Et optisk hode utformet hovedsakelig som beskrevet ovenfor koblet til en optisk anordning tilsvarende den ovenfor beskrevne, presses på prøven med en nettokraft på omtrent 90,718 kg (200 pund), tilsvarende et trykk på 140,6kg/cm<2> (2000 psi). Bergprøven dreies deretter slik at hodet følger en sirkulær bane over prøvens overflate som i det minste delvis er mettet med olje og der resten er mettet med vann. Som man kan se på figur 8, mottas det en betraktelig intensitet av fluorescenslys når hodet ligger ved det oljemettede område, noe som ikke er tilfelle ved passering av det vannmettede område (det lave men ikke helt fraværende lysintensitet ved vannommrådet skyldes en ufullstendige forkastelse av spredd lys ved det optiske systemet og små fluorescenssignaler dannet ved de optiske komponenter og ved sandsteinen). Den målte fluorescensintensitet for prøven er en funksjon av den pålagte kraft for å opprettholde hodet mot prøven og av slamovertrykket, siden høyere overtrykk krever høyere pålagt kraft for å oppnå konsekvente resultater. På grunn av prøvens rugositet er det ikke mulig å oppnå kontinuerlig kontakt mellom hodet og prøven. Dette hindrer imidlertid ikke fmorescensdeteksjon av olje hvis trykket er tilstrekkelig til å penetrere slamkaken for å se det underliggende fjell mens hodet er i kontakt med veggen. Ved LWD vil hodet naturligvis tilbringe en betraktelig tid bort fra fjellets overflate. Trykket er imidlertid svært høyt mens hodet er i kontakt med veggen og det vil dessuten være anledning til å scanne samme del av borehullet flere ganger siden

gjennomføringshastigheten ikke er usedvanlig høy selv med optimale borehastigheter

Claims

1. Fremgangsmåte for å karakterisere undergrunnsformasjoner omkring et borehull, der fremgangsmåten omfatter: a) å bevege et verktøy langs borehullet, b) å belyse en vegg i borehullet med lys fra en kilde anordnet i verktøyet, c) å detektere lys som kommer tilbake fra veggen med en detektor anordnet i verktøyet, og d) å analysere det detekterte lys for å karakterisere formasjonen, karakterisert ved at nevnte verktøy danner en del av en bunnhullsstreng som omfatter en borekrone og som brukes for å bore borehullet, og på denne måten bevirker bevegelsen i trinn a), og at trinn b) til d) er utført under boringen av borehullet, der belysning og detekteringstrinnet foregår gjennom et vindu som er plassert ved eller i nærheten av borekronen, og som er presset mot borehullveggen med tilstrekkelig kraft til at trykket pålagt vinduet når det er i kontakt med borehullveggen er vesentlig høyere enn overtrykket i borehullfluidet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at trinnet med å detektere lys som kommer tilbake fra borehullveggen omfatter å detektere fluorescensstråling, idet formasjonen karakteriseres på grunnlag av den detekterte fluorescensstråling.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det detekterte lys benyttes for å fastslå tilstedeværelse av hydrokarboner på stedet.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at verktøyets del som omfatter vinduet presses mot borehullveggen med tilstrekkelig kraft til å forskyve eventuelle slamkaker.

5 Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at slamkake fjernes fra borehullveggen før belysning.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at verktøyets del omfattende vinduet presses mot borehullveggen med trilstrekkelig kraft til å danne et snitt i borehullveggen mens verktøyet beveges langs borehullet og vinduet presses mot snittet.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at veggen belyses med i det minste en av lystypene: synlig lys, infrarødt lys, ultrafiolett lys og kombinasjoner derav.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at veggen belyses med lys fra flere enn én kilde.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at en spektralrespons innhentes fra detektoren.

10. Apparat for å karaterisere undergrunnsformasjoner omkring et borehull omfattende: a) et verktøylegeme, b) en lysskilde i legemet anordnet for å belyse en borehullvegg, og c) en detektor anordnet for å detektere lys som kommer tilbake fra borehullveggen, karakterisert ved at verktøylegemet ytterligere omfatter i det minste et vektrør for kobling til en borestreng omfattende en borekrone koblet til borestrengens ene ende, et vindu gjennom hvilket borehullveggen bestråles med lys og lyset som kommer tilbake fra borehullveggen detekteres og hvilket vindu er fremstilt av et slitebestandig materiale, og midler ved hvilke vinduet kan presses mot borehullveggen.

11. Apparat som angitt i krav 10, karakterisert ved at det slitebestandige materiale er safir, diamant eller polykrystallin diamant.

12. Apparat som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at vinduet er festet til et hus fremstilt av et slitebestandig materiale.

13. Apparat som angitt i krav 12, karakterisert ved at det slitebestandige materiale er wolframkarbid eller en polykrystallindiamantsammenstilling.

14. Apparat som angitt i et av kravene 10-13, karakterisert ved at vinduet har en ytre overflate som ligger hovedsaklig i flukt med en tilsvarende ytre overflate i huset.

15. Apparat som angitt i et av kravene 10-14, karakterisert ved at detektoren detekterer fluorescensstråling som kommer tilbake til verktøyet fra borehullveggen.

16. Apparat som angitt i et av kravene 10-15, karakterisert ved at det sendte lyset passerer fra kilden til vinduet, og det returnerende lys passerer fra vinduet til detektoren ved hjelp av optiske fibre.

17. Apparat som angitt i et av kravene 10-16, karakterisert ved at det videre omfatter skjæremidler som er i stand til å danne et snitt i borehullveggen der vinduet er presset.

18. Apparat som angitt i krav 17, karakterisert ved at skjæremidlene omfatter en kutter som er montert ved verkøtylegemet separat fra vinduet og som ved bruk ligger foran vinduet.

19. Apparat som angitt i et av kravene 10-18, karakterisert ved at det tilveiebringes legemer som ved bruk presser mot borehullveggen og derved presser verktøylegemet mot den delen av borehullveggen som skal undersøkes.

20. Apparat som angitt i et av kravene 10-19, karakterisert ved at vinduet er montert i et legeme som presses mot borehullveggen.

21. Apparat som angitt i krav 20, karakterisert ved at legemet er montert på en arm som er festet til verktøylegemet.

22. Apparat som angitt i et av kravene 10-21, karakterisert ved at lysskilden omfatter en wolframhalogenlampe, en LED eller en laserdiode.

23. Apparat som angitt i krav 22, karakterisert ved at lysskilden omfatter en synlig/nær UV-lyskilde, en synlig/nær IR-kilde, eller flere kilder av forskjellige bølgelengder.

24. Apparat som angitt i et av kravene 10-23, karakterisert ved at detektoren er valgt fra gruppen silisiumdetektorer, GaAsP detektorer, fotomultiplikatorer, mikrokanalplater og GaP detektorer.

25. Apparat som angitt i et av kravene 10-24, karakterisert ved at detektoren omfatter en multikanaldetektor for å utføre spektrale målinger.

26. Apparat som angitt i et av kravene 10-25, karakterisert ved at vinduet omfatter et silisiumfluid som kontinuerlig sprøytes inn for å oppnå optisk kontakt mellom formasjonen og verktøylegemet.

27. Apparat som angitt i et av kravene 10-26, karakterisert ved at vinduet er plassert ved eller i nærheten av borekronen.

28. Apparat som angitt i krav 27, karakterisert ved at vinduet er montert på et stabilisatorblad som danner en del av en bunnhullsstreng.

29. Apparat som angitt i krav 27 eller 28, karakterisert ved at vinduet er montert i veggen på et vektrør som danner en del av en bunnhullsstreng.

30. Apparat som angitt i krav 27, 28 eller 29, karakterisert ved at detektoren reagerer ved fluorescens fra borkaksen i nærheten av borekronen.