Title:
Präzise Kalibrierung für galvanische Werkzeuge
Kind Code:
T5


Abstract:

Kalibrierungswerkzeuge und -vorgänge, die Kalibrierung für galvanische Werkzeuge bereitstellen, können das Verwenden von Messwerkzeugen zum Messen des spezifischen Widerstands eines Kalibrierungskastens beinhalten. Der spezifische Widerstand des Kalibrierungskastens kann auch durch ein interessierendes galvanisches Werkzeug gemessen werden. Die zwei Sätze von Messungen können zum Kalibrieren des galvanischen Werkzeugs verwendet werden. Offenbart werden auch weitere Geräte, Systeme und Verfahren.




Inventors:
Celepcikay, Ferhat Turker, Tex. (Houston, US)
Donderici, Burkay, Tex. (Houston, US)
San Martin, Luis Emilio, Tex. (Houston, US)
Application Number:
DE112015006313T
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
05/29/2015
Assignee:
Halliburton Energy Services, Inc. (Tex., Houston, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Fleuchaus & Gallo Partnerschaft mbB, 81369, München, DE
Claims:
1. Verfahren, umfassend:
Messen des spezifischen Widerstands eines Kalibrierungskastens unter Verwendung eines Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den Kalibrierungskasten gekoppelt ist;
Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung einer Stromquelle und eines Voltmessers; und
Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet:
Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage bei der Messung eines spezifischen Formationswiderstands;
Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den Kalibrierungskasten gekoppelt ist, nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog untertage; und
erneutes Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug nach dem Betreiben des Array-Laterolog-Werkzeugs untertage gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers Folgendes beinhaltet:
Messen von Differenzspannungen, Messen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz oder Messen sowohl von Differenzspannungen als auch absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz für mehrere Erzeugungen von Strom, wodurch ein Satz unfokussierter Spannungen und Ströme bereitgestellt wird;
Erzeugen eines Satzes fokussierter Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen; und
Berechnen von scheinbaren spezifischen Widerständen unter Verwendung der fokussierten Spannungen und Ströme.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Messen von Differenzspannungen Folgendes beinhaltet:
Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messen von Differenzspannung zwischen einem Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar einer Vielzahl von Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messen von Differenzspannung zwischen jedem Paar Anschlüsse, das jeweiligen Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Messen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz Folgendes beinhaltet:
Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messen von Spannung zwischen einem Anschluss, der einer Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs und der Referenz zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einer Überwachungselektrode einer Vielzahl von Überwachungselektroden des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für den generierten Strom zwischen dem Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, und dem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist;
Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messen von Spannung zwischen der Referenz und jedem Anschluss, der einer jeweiligen Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers das Messen des scheinbaren spezifischen Widerstands beinhaltet und das Verfahren ferner Folgendes beinhaltet:
Messen scheinbarer spezifischer Widerstände von zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers; und
Bestimmen eines Spannungs-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante aus den scheinbaren spezifischen Widerstände, die von dem Kalibrierungskasten und den zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen gemessen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren das Messen der scheinbaren spezifischen Widerstände der Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers für jede einer Anzahl von Betriebsmodi des Array-Laterolog-Werkzeugs und Berechnen eines Spannung-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante für jede der Anzahl von Betriebsmodi beinhaltet.

8. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung, auf der Anweisungen gespeichert sind, die bei Durchführung durch eine Maschine die Maschine veranlassen, Vorgänge auszuführen, wobei die Vorgänge Folgendes umfassen:
Messen des spezifischen Widerstands eines Kalibrierungskastens unter Verwendung eines Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den Kalibrierungskasten gekoppelt ist;
Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung einer Stromquelle und eines Voltmessers; und
Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde.

9. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorgänge Folgendes beinhalten:
Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage bei der Messung eines spezifischen Formationswiderstands;
Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den Kalibrierungskasten gekoppelt ist, nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog untertage; und
erneutes Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde.

10. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers Folgendes beinhaltet:
Messen von Differenzspannungen, Messen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz oder Messen sowohl von Differenzspannungen als auch absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz für mehrere Erzeugungen von Strom, wodurch ein Satz unfokussierter Spannungen und Ströme bereitgestellt wird;
Erzeugen eines Satzes fokussierter Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen; und
Berechnen von scheinbaren spezifischen Widerständen unter Verwendung der fokussierten Spannungen und Ströme.

11. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Messen von Differenzspannungen Folgendes beinhaltet:
Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messen von Differenzspannung zwischen einem Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar einer Vielzahl von Überwachungselektrodenpaare des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messen von Differenzspannung zwischen jedem Paar Anschlüsse, das jeweiligen Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Wiederholen der Erzeugung von Strom.

12. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Messen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz Folgendes beinhaltet:
Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messen von Spannung zwischen einem Anschluss, der einer Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs und der Referenz zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einer Überwachungselektrode einer Vielzahl von Überwachungselektroden des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für den generierten Strom zwischen dem Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, und dem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist;
Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messen von Spannung zwischen der Referenz und jedem Anschluss, der einer jeweiligen Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Wiederholen der Erzeugung von Strom.

13. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers das Messen des scheinbaren spezifischen Widerstands beinhaltet und das Verfahren ferner Folgendes beinhaltet:
Messen scheinbarer spezifischer Widerstände von zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers; und
Bestimmen eines Spannungs-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante aus den scheinbaren spezifischen Widerstände, die von dem Kalibrierungskasten und den zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen gemessen werden.

14. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorgänge das Messen der scheinbaren spezifischen Widerstände der Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers für jede einer Anzahl von Betriebsmodi des Array-Laterolog-Werkzeugs und Berechnen eines Spannung-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante für jede der Anzahl von Betriebsmodi beinhaltet.

15. System, umfassend:
eine Kalibrierungseinheit mit einem oder mehreren Kalibrierungskästen, die mit einem Array-Laterolog-Werkzeug korreliert sind, wobei das Array-Laterolog-Werkzeug untertage an einem Bohrstandort betriebsfähig ist und an den einen oder die mehreren Kalibrierungskästen gekoppelt werden kann, um Array-Laterolog-Werkzeugdaten zum Messen des spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskastens bereitzustellen, an den es gekoppelt ist;
eine Stromquelle;
einen Voltmesser, der in Verbindung mit der Stromquelle und dem Voltmesser betriebsfähig ist, um Messdaten zum Bestimmen des spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskastens bereitzustellen;
einen Speicher, der dazu vorgesehen ist, die Messdaten und die Array-Laterolog-Werkzeugdaten zu speichern, wobei der Speicher eine nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung ist, auf der Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch das System das System dazu veranlassen, Vorgänge auszuführen; und
einen Prozessor, der betriebsfähig an den Speicher gekoppelt ist, um die Anweisungen auszuführen, und dazu vorgesehen ist, die Kalibrierung des Array-Laterolog-Werkzeugs durch die Verwendung sowohl der Array-Laterolog-Werkzeugdaten als auch der Messdaten zu steuern.

16. System nach Anspruch 15, wobei die Vorgänge Folgendes beinhalten:
Betrieb des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage bei der Messung eines spezifischen Formationswiderstands;
Messung des spezifischen Widerstands eines ersten Kalibrierungskastens des einen oder der mehreren Kalibrierungskästen durch Verwendung des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den ersten Kalibrierungskasten gekoppelt ist, nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterologs untertage; und
erneute Kalibrierung des Array-Laterolog-Werkzeugs durch Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der durch Verwendung des Array-Laterolog-Werkzeugs nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterologs untertage gemessen wurde, und der Messdaten.

17. System nach Anspruch 15, wobei die Vorgänge die Messung des spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskastens durch die Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers beinhalten, die Folgendes beinhalten:
Messung von Differenzspannungen, Messungen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz oder Messungen sowohl von Differenzspannungen als auch absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz für mehrere Erzeugungen von Strom, derart, dass ein Satz unfokussierter Spannungen und Ströme bereitgestellt wird;
Erzeugung eines Satzes fokussierter Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen; und
Berechnung von scheinbaren spezifischen Widerständen aus den fokussierten Spannungen und Strömen.

18. System nach Anspruch 17, wobei Messungen von Differenzspannungen Folgendes beinhalten:
Erzeugung von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messung von Differenzspannung zwischen einem Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar einer Vielzahl von Überwachungselektrodenpaare des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Wiederholung der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messung von Differenzspannung zwischen jedem Paar Anschlüsse, das jeweiligen Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

19. System nach Anspruch 17, wobei die Messungen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz Folgendes beinhalten:
Erzeugung von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist;
Messung von Spannung zwischen einem Anschluss, der einer Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs und der Referenz zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einer Überwachungselektrode einer Vielzahl von Überwachungselektroden des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für den generierten Strom zwischen dem Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, und dem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist;
Wiederholung der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und
Messung von Spannung zwischen der Referenz und jedem Anschluss, der einer jeweiligen Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

20. System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Vorgänge den Betrieb des Voltmessers in Verbindung mit der Stromquelle beinhalten, um Messdaten zum Bestimmen des scheinbaren spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskastens bereitzustellen und um:
scheinbare spezifische Widerstände von zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen durch Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers zu messen; und
einen Spannungs-Offset, einen Strom-Offsets und eine Kalibrierungskonstante aus den scheinbaren spezifischen Widerständen zu bestimmen, die von dem jeweiligen Kalibrierungskasten und den zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen gemessen werden.

21. System nach Anspruch 20, wobei die Vorgänge die Messung der scheinbaren spezifischen Widerstände der Kalibrierungskästen durch Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers für jede einer Anzahl von Betriebsmodi des Array-Laterolog-Werkzeugs und Berechnung eines Spannung-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante für jede der Anzahl von Betriebsmodi beinhalten.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren im Zusammenhang mit Messungen und Messwerkzeugen.

Allgemeiner Stand der Technik

Beim Bohren von Bohrlöchern zur Öl- und Gasförderung stellen Erkenntnisse zu Struktur und Eigenschaften der zugehörigen geologischen Formation Informationen zum Unterstützen der Förderung bereit. Um diese Erkenntnisse zu gewinnen, werden in der Regel Messungen in einem Bohrloch durchgeführt. Die Nützlichkeit dieser Messungen kann mit der Präzision oder Qualität der aus diesen Messungen gewonnenen Informationen in Zusammenhang stehen.

Viele Messwerkzeuge benötigen Kalibrierung, darunter ein Array-Laterolog-Werkzeug (Array-Laterolog-Werkzeug, LAT). Die Kalibrierung des LAT kann durchgeführt werden, wenn das LAT mit einem Kalibrierungskasten (calibration box, CB) verbunden ist. Der Kalibrierungskasten besteht aus einem Netz aus Widerständen, das die elektrische Ladung des LAT simuliert, die verschiedenen Formationen entspricht. Die Widerstände simulieren elektrisch die entsprechende Bohrlochformationsimpedanz zwischen allen Elektrodenpaaren. Normalerweise sollten mehrere unterschiedliche Kalibrierungskästen für unterschiedliche Bohrlochformationsbedingungen konstruiert werden, um die Werkskalibrierung des LAT umzusetzen. Idealerweise sollten die Kalibrierungskästen im Wesentlichen gleiche Ergebnisse wie die anhand von Formationen erlangten Ergebnisse erzielen, wobei die Ergebnisse der scheinbare spezifische Widerstand sind. Der scheinbare spezifische Widerstand ist der spezifische Widerstand einer elektrisch isotropen und homogenen Region, die einer gemessenen Beziehung zwischen angelegtem Strom und Potenzialdifferenz für eine gegebene Konfiguration von Elektroden entspricht, derart, dass der scheinbare spezifische Widerstand als ein Produkt des gemessenen Widerstands und eines geometrischen Faktors bereitgestellt werden kann. Sobald das LAT mit dem Kalibrierungskasten verbunden wurde, werden unfokussierte Spannungen und Ströme (V(u) und I(u)) gemessen. Unfokussierte Messungen lassen sich mit einem Softwarefokussierungscode fokussieren, durch den fokussierte Messungen (V(f) und I(f)) erlangt werden. Die Kalibrierung wird mithilfe der fokussierten Messungen durchgeführt. Diese Präzision oder Qualität kann von der Kalibrierung der Messwerkzeuge abhängen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Array-Laterolog-Werkzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

2 ist eine schematische Darstellung einer Beispielkonfiguration eines Kalibrierungskastens für ein Array-Laterolog-Werkzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kalibrierungskastens mit Verbindungen zum Messen von Differenzspannungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

4 ist eine schematische Darstellung von Kalibrierungskastenverbindungen zum Messen absoluter Spannungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

5 ist ein Ablaufdiagramm von Merkmalen eines beispielhaften Verfahrens der Kalibrierung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

6 ist ein Ablauf eines beispielhaften Kalibrierungsprozesses für eine Messung mit einem kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

7 ist ein Blockdiagramm von Merkmalen eines Systems, das betriebsfähig ist, um ein galvanisches Werkzeug zu kalibrieren, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

8 ist eine Darstellung einer Überlagerung aller unfokussierten Modi für eine Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

9A–E sind Darstellungen fokussierter Modi gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Ausführliche Beschreibung

Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die in veranschaulichender und nicht einschränkender Weise verschiedene Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Diese Ausführungsformen werden ausführlich genug beschrieben, um es Fachleuten zu ermöglichen, diese und andere Ausführungsformen auszuüben. Es können andere Ausführungsformen verwendet werden, und es können strukturelle, logische und elektrische Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen einander nicht zwingend aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht als einschränkend aufzufassen.

1 ist eine schematische Darstellung eines LAT. LATs beinhalten in der Regel eine Zentralelektrode A0 um einen Werkzeugkörper mit Stromerregungselektroden A1, A2, ..., AN, A1', A2', ..., AN' und Spannungsüberwachungselektroden M1, ..., M2*(N-1), M1', ..., M2*(N-1)', die am Werkzeugkörper symmetrisch über und unter der Zentralelektrode angeordnet sind. (Das Symbol * ist ein Multiplikationszeichen.) Das in 1 gezeigte Beispiel ist ein LAT 110 mit N = 6, Das LAT 110 regelt Hilfsströme zwischen den Stromerregungselektroden A1, A2, ..., AN, A1', A2', ..., AN' und der Zentralelektrode A0, um den Strom von der Zentralelektrode A0 zu „fokussieren“, d. h. die Ausbreitung des Strom in der Richtung entlang der Werkzeugachse zu reduzieren, bis der Strom über eine gewisse Strecke in die Formation eingedrungen ist.

Gemäß den vorliegenden Lehren wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines LAT wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, des LAT 110, vorgestellt, das die Kalibrierungsausrüstung berücksichtigt. Dieses Verfahren kann für ein beliebiges galvanisches Werkzeug verwendet werden. Der Einfachheit halber wird das Kalibrierungsverfahren nur für ein LAT beschrieben.

2 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Kalibrierungskastens 225 für ein LAT-Werkzeug. Der Kalibrierungskasten 225 beinhaltet ein Widerstandsnetz 227. Dieses Beispiel eines Kalibrierungskastens kann mit dem LAT 110 aus 1 mit N = 6 verwendet werden. Es ist zu erkennen, dass der in diesem Beispiel vorgestellte Kalibrierungskasten 225 28 Anschlüsse aufweist. Bei einem Kalibrierungskasten, der ein LAT betrifft, kann die Anzahl Anschlüsse mit dem Wert von N für ein gegebenes LAT korreliert sein. Jeder Anschluss des Kalibrierungskastens kann mit einem von einer Panzerung, die eine Referenz ist, oder entsprechenden Elektrodenpaaren des LAT verbunden sein, das heißt, die Panzerung kann mit einem Anschluss des Kalibrierungskastens verbunden sein und jedes Elektrodenpaar kann mit einem anderen der Anschlüsse des Kalibrierungskastens verbunden sein.

Eine Beispielanschlusszuweisung des Kalibrierungskastens 225 ist in 2 gezeigt. Da alle Erregungselektroden des LAT in Paaren verbunden sind, während alle Überwachungselektroden getrennt sind, ist jedes der Erregungselektrodenpaare Ak–Ak’ (k = 1, 2, 3, 4, 5, 6) mit einem jeweiligen einzelnen Anschluss verbunden, während die symmetrischen Überwachungselektrodenpaare ML und ML’(L = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) jeweils mit zwei separaten Anschlüssen verbunden sind. A0 ist ebenfalls mit einem einzelnen Anschluss verbunden. Es ist zu erkennen, dass jeder Anschluss durch das Widerstandsnetz 227 mit allen anderen 27 Anschlüssen verbunden ist, woraus sich 378 Widerstände im Netz 227 ergeben. Wie hierin bezeichnet ist der Widerstand zwischen Anschluss i und j mit Ri,j bezeichnet. Die Widerstandswerte Ri,j hängen nur von dem Bohrloch und den Formationen ab und sollten bei der Konstruktion des Kalibrierungskastens 225 bestimmt werden. Der Strom, der durch den Widerstand Ri,j fließt, ist mit Ii,j bezeichnet und eine Referenzrichtung von Anschluss i zu Anschluss j (oder von der Oberseite zur Unterseite des Widerstands, wie durch den Pfeil in 2 gezeigt) aufweist. Um die Widerstandswerte der Widerstände für einen gegebenen Erregungsstrom zu bestimmen, werden die elektrischen Antworten des LAT auf das Netz 227 in einer Laborumgebung denjenigen des Werkzeugs auf die Formation beim Arbeiten in einer Untertageumgebung zugeordnet. Zu diesen Antworten können die absolute Spannung der Elektrode M1 in Bezug auf die Panzerung und die Differenzspannungen an unterschiedlichen Überwachungselektrodenpaaren M1 und M2; M3 und M4; M5 und M6; M7 und M8; und M9 und M10 beinhalten.

Ein Kalibrierungskasten kann zum Ermitteln scheinbarer spezifischer Widerstände simuliert werden. Das LAT-Werkzeug spielt eine wichtige Rolle dabei, eine Möglichkeit zum Simulieren des Kalibrierungskastens zu ermitteln. Dies lässt sich erreichen, indem erstens Schaltungsformulierungen erzeugt und zweitens ein Code zum Simulieren der Schaltungsformulierungen implementiert wird. Mithilfe des implementierten Codes können unfokussierte Spannungswerte erlangt werden. Mithilfe eines Fokussierungscodes können fokussierte Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungs- und Stromwerten bestimmt werden. Dann können mithilfe der fokussierten Spannungen und Ströme scheinbare spezifische Widerstände berechnet werden. Dieses Verfahren beruht auf idealen Bedingungen. Es nimmt weder Löteffekte noch Kopplungseffekte im Kalibrierungskasten an. Außerdem sind die Werte der Widerstände in den Kalibrierungskästen nicht genau. Diesen Widerstandswerten ist eine Fehlertoleranz zugeordnet.

In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren implementiert werden, um einen präziseren Mechanismus zum Ermitteln scheinbarer spezifischer Widerstände bereitzustellen, der die oben erörterten nicht idealen Effekte berücksichtigt. 3 ist eine schematische Darstellung eines Kalibrierungskasten 325 mit Verbindungen zum Messen von Differenzspannungen, die auch darstellt, wie eine Prüfung durchgeführt werden kann. Der Kalibrierungskasten 325 kann ähnlich oder identisch wie die Kalibrierung 225 aus 2 strukturiert sein. Dies ist eine grundlegende Gleichstromschaltungsanalyse. In dieser Prüfung wird der Kalibrierungskasten 325 von einer Stromquelle 315 und nicht von einem LAT-Werkzeug erregt, und Spannungsmessungen werden mithilfe eines Voltmessers anstelle eines LAT-Werkzeugs durchgeführt. In dieser Figur wird nur der Modus 0 vollständiger Softwarefokussierung präsentiert. Modi bezeichnen hier bestimmte erzeugte Strommuster.

8 ist eine Darstellung einer Überlagerung aller unfokussierten Modi für eine Struktur für N = 6, Jedes Paar Pfeile ist ein Modus, was in diesem Fall insgesamt 6 Modi ergibt. 9A–E sind Darstellungen fokussierter Modi. Jede Figur ist ein separater Modus. Für Modus 1 fließt Strom von Elektrode A0 zu den Elektroden A2 und A2’, von Elektrode A1 zu Elektrode A2, und von Elektrode A1’ zu A2’, ohne dass Strom zu den Elektroden A3, A3’, A4, A4’, A5, und A5’, A6 und A6’ geleitet wird. Für Modus 2 fließt Strom von Elektrode A0 zu den Elektroden A3 und A3’, von Elektrode A1 zu Elektrode A3, von Elektrode A1’ zu A3’, von Elektrode A2 zu Elektrode A3 und von Elektrode A2’ zu A3’, ohne dass Strom zu den Elektroden A4, A4’, A5, und A5’, A6 und A6’ geleitet wird. Für Modus 3 fließt Strom von Elektrode A0 zu den Elektroden A4 und A4’, von Elektrode A1 zu Elektrode A4, von Elektrode A1’ zu A4’, von Elektrode A2 zu Elektrode A4, von Elektrode A2’ zu A4’, von Elektrode A3 zu Elektrode A4 und von Elektrode A3’ zu A4’, ohne dass Strom zu den Elektroden A5, und A5’, A6 und A6’ geleitet wird. Für Modus 4 fließt Strom von Elektrode A0 zu den Elektroden A5 und A5’, von Elektrode A1 zu Elektrode A5, von Elektrode A1’ zu A5’, von Elektrode A2 zu Elektrode A5, von Elektrode A2’ to A5’, von Elektrode A3 zu Elektrode A5, von Elektrode A3’ zu A4’, von Elektrode A4 zu Elektrode A5 und von Elektrode A4’ zu A5’, ohne dass Strom zu den Elektroden A6 und A6’ geleitet wird. Für Modus 5 fließt Strom von Elektrode A0 zu den Elektroden A6 und A6’, von Elektrode A1 zu Elektrode A6, von Elektrode A1’ zu A6’, von Elektrode A2 zu Elektrode A6, von Elektrode A2’ zu A6’, von Elektrode A3 zu Elektrode A6, von Elektrode A3’ zu A6’, von Elektrode A4 zu Elektrode A6, und von Elektrode A4’ zu A6’, von Elektrode A5 zu Elektrode A6 und von Elektrode A5’ zu A6’. Bei einer Untertagemessung an einem Bohrstandort stellt Modus 1 den geringsten Messvorstoß in die Formation bereit, und so fort, derart, dass Modus 5 dieser Modi den tiefsten Messvorstoß in die Formation bereitstellt.

In 3 ist die Stromquelle 315 mit Anschluss 2 (A6 und A6’) und Anschluss 18 (A0) des Kalibrierungskastens 325 verbunden. Ein Voltmesser 320 ist mit den Anschlüssen verbunden, die M1 und M2 zugeordnet sind, um die Differenzspannung M1–M2 zu messen. Ebenso können alle anderen Differenzspannungen mithilfe des Voltmessers 320 gemessen werden. Für Modus 0 liegen 10 zu messende Differenzspannungen vor.

Alle Messungen können mit einer Stromerregung durchgeführt werden. Beispielsweise können alle Messungen auf Grundlage einer Erregung von 1 Ampere durchgeführt werden. Es wird erwartet, dass Erregung mit 1 Ampere zum Erzielen einer Messung bester Qualität verwendet werden kann. Es sei angemerkt, dass eine Stromreduzierung vorgenommen werden kann, wenn die verwendete Stromerregung eine Sättigung der Spannungspegel bewirkt. Wenn dagegen ein Spannungsmesswert niedriger als der Mindestwert der Voltmesserspezifikationen ist, kann der Strom erhöht werden. Die Leistungsaufnahme einzelner paralleler Widerstände lässt sich verfolgen, um eine Beschädigung der Widerstände durch übermäßige Temperaturwerte zu vermeiden.

Schritte für Differenzmessungen können in folgender Weise durchgeführt werden. Zunächst kann eine Stromquelle zwischen A0 und A6 des Kalibrierungskastens verbunden werden. Der Strom kann auf 1 A eingestellt werden, obwohl der Strom stärker oder schwächer sein kann, wie oben erläutert. Zweitens kann ein Voltmesser zwischen M1 und M2 des Kalibrierungskastens verbunden werden, und es kann eine Messung vorgenommen werden. Drittens kann der gemessene Wert in einer Tabelle gespeichert werden. Viertens können die ersten drei Schritte für alle Messelektrodenpaare wiederholt werden, wobei allerdings {M1, M2} jeweils mit {M3, M4}, {M5, M6}, ..., {M9, M10}, {M1’, M2’}, ..., {M9’, M10’} ersetzt werden kann. Die ersten drei Schritte und das Wiederholen der Schritte im vierten Schritt für den Kalibrierungskasten, der mit einem LAT mit N = 6 korreliert ist, ergibt insgesamt 10 Messungen. Fünftens können die Schritte eins bis vier für verschiedene Erregungselektroden wiederholt werden, indem A0 jeweils mit A1, A2, ..., A5 ersetzt wird. Die Gesamtzahl der Messungen beträgt insgesamt 10 × 6 = 60 Messungen.

4 ist eine schematische Darstellung von Kalibrierungskastenverbindungen zum Messen absoluter Spannungen. Wenn die Stromquelle 315 und der Voltmesser 320 wie in 4 gezeigt verbunden sind, ist der Messwert des Voltmessers 320 eine absolute Spannung an dem Anschluss, der M1 zugeordnet ist. Der Messwert ist in Bezug auf die Panzerung absolut, die eine Referenz ist. Ebenso können die absoluten Spannungen aller Anschlüsse für die anderen Messelektroden bestimmt werden.

Schritte für absolute Messungen können in folgender Weise durchgeführt werden. Zunächst kann eine Stromquelle zwischen A0 und A6 des Kalibrierungskastens verbunden werden. Der Strom kann auf 1 A eingestellt werden, obwohl der Strom stärker oder schwächer sein kann, wie oben erläutert. Zweitens kann ein Voltmesser zwischen M1 und der Panzerung des Kalibrierungskastens verbunden werden, und es kann eine Messung vorgenommen werden. Drittens kann der gemessene Wert in einer Tabelle gespeichert werden. Viertens können die ersten drei Schritte für alle Messelektroden wiederholt werden, indem M1 jeweils mit M2, M3, ..., M10, M1’, ..., M10’ ersetzt wird, woraus sich an dieser Stelle des Ablaufs insgesamt 20 Messungen ergeben. Fünftens können die Schritte eins bis vier für verschiedene Erregungselektroden wiederholt werden, indem A0 jeweils mit A1, A2, ..., A5 ersetzt wird. Die Gesamtzahl der Messungen beträgt insgesamt 20 × 6 = 120 Messungen.

Unter Berücksichtigung der Summe der Differenz- und absoluten Messungen liegen 60 + 120 = 180 Messungen vor. Diese Messungen erzeugen unfokussierte Spannungen und Ströme. Ähnlich wie beim Simulationsverfahren können mithilfe von Fokussierungscode fokussierte Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen bestimmt werden. Dann werden mithilfe der fokussierten Spannungen und Ströme die scheinbaren spezifischen Widerstände berechnet.

Jeder CB kann so konstruiert werden, dass er die Auswirkungen eines Bohrlochs mit einem Durchmesser, das mit einem Fluid mit einem spezifischen Widerstand gefüllt ist, und einer homogenen Formation außerhalb des Bohrlochs simuliert. Beispielsweise kann ein CB die Auswirkungen eines Bohrlochs mit einem Durchmesser von 8 Zoll (20,32 cm), gefüllt mit 0,1 [Ω-m] Fluid mit einer homogenen Formation außerhalb des Bohrlochs simulieren. Die unterschiedlichen CBs simulieren Formationen mit spezifischen Widerständen, das heißt, jeder CB kann für einen spezifischen Widerstand konstruiert werden. Das Laterolog liest die Kästen jedoch nicht bei ihren Nennwerten, sondern bei den scheinbaren Werten aus. Für alle fünf Modi können CBs jeweils für einen anderen spezifischen Widerstand als die anderen CBs verwendet werden. Tabelle 1 zeigt den scheinbaren spezifischen Widerstand von fünf CBs, der von der Voltmesserprüfung für die Modi 1–5 bestimmt wurde.

Kalibrierungskastenergebnisse Flachster Tiefster Modus 1 Modus 2 Modus 3 Modus 4 Modus 5 Kasten für RT = 100 Ω-m 0,820621 1,05023 1,243296 0,970032 0,795631 Kasten für RT = 101 Ω-m 8,793979 8,36109 8,127405 8,601088 9,431293 Kasten für RT = 102 Ω-m 53,78969 50,02404 54,69983 76,25556 116,9417 Kasten für RT = 103 Ω-m 71,80612 84,14414 10,0745 168,42 319,6817 Kasten für RT = 104 Ω-m 64,90152 76,64908 95,35073 154,6906 292,1281
Tabelle 1

Ein Kalibrierungsplan eines LAT, das in einem Untertagevorgang verwendet werden soll, kann wie folgt ausgeführt werden. Der Untertagevorgang kann realisiert werden, indem das LAT in einem Wireline-Vermessungswerkzeug oder einem Logging-while-drilling(LWD, Vermessung während des Bohrens)-Werkzeug wie etwa einem Measurement-while-drilling(MWD, Messung während des Bohrens)-Werkzeug betrieben wird. Ein Spannungs-Offset V0, ein Strom-Offset I0 und eine Kalibrierungskonstante C können aus einem Satz von drei Gleichungen errechnet werden, die auch die scheinbaren spezifischen Widerstände von drei CBs einbeziehen, wie sie etwa in der Herleitung der Kästen verwendet werden, gezeigt in Tabelle 1. Die drei Gleichungen ergeben sich aus der Verwendung von drei oder mehr CBs. Die für jeden Modus zu lösenden Gleichungen weisen die folgende Form auf:Der Vorgang kann für jeden der fünf Betriebsmodi des LAT wiederholt werden.

Schritte zur Koeffizientenberechnung können in folgender Weise durchgeführt werden. Zunächst können Spannungen und Ströme von Elektroden für drei Kalibrierungskästen für alle rohen unfokussierten Betriebsmodi des Werkzeugs gelesen werden. Zweitens können diese Messungen als Eingaben eines Softwarefokussierungsalgorithmus verwendet werden, um abschließende fokussierte Spannungen und fokussierte Ströme für jeden der fünf fokussierten Modi zu erzeugen. Für jeden Modus i sollten drei fokussierte Spannungen Vi1, Vi2, Vi3 und drei fokussierte Ströme Ii1, Ii2, Ii3 vorliegen. Drittens können die Kalibrierungskoeffizienten für jeden Modus der fünf fokussierten Modi berechnet werden. Die Berechnung kann durchgeführt werden, indem mit der Auswahl des Moduswiderstands aus Referenzwerten von drei CBs mithilfe von Tabelle 1 begonnen wird, die als R1, R2 und R3 bezeichnet werden. Vorläufige Werte Ci, Vi0 und Ii0 können wie folgt berechnet werden: Der erste bis dritte Vorgang können für die übrigen 5 Modi wiederholt werden.

Tabelle 2 ist ein Beispiel des scheinbaren spezifischen Widerstands der CBs vor und nach der Kalibrierung.

KastenwertOhne KalibrierungKalibriert% Fehler ohne Kalibrierung% Fehler mit Kalibrierung Ωm (Kalibrierungspunkt Nr. 1) Modus 1 0,8206211930,8168537980,8206211930,4590906810 Modus 2 1,050229921 1,045775122 1,050229921 0,424173696 0 Modus 31,2432957661,2363818041,2432957660,5560995430Modus 40,9700318550,9667167780,9700318550,34174930 Modus 5 0,7956312960,7927043640,7956312960,3678753891,25586E-13 10 Ωm (Prüfpunkt Nr. 1) Modus 1 8,793979182 8,665982575 8,537753401 1,455502732 2,91365008 Modus 28,361090398,36307328,2310390660,0237147291,555434973Modus 38,1274053898,1791249638,1970991610,6363602060,857515636Modus 48,6010884858,6116609318,5437101990,1229198560,667104939Modus 5 9,4312930489,4421127089,4299759720,1147208510,013964955100 Ωm (Kalibrierungspunkt Nr. 2) Modus 1 53,78969314 45,93968367 53,78969314 14,59389153 0 Modus 2 50,0240402450,5227049750,024040240,9968501741,98856E-13Modus 3 54,6998277354,1450026754,699827731,0143085990Modus 476,2555642476,8166507176,255564240,7357974170Modus 5 116,9416951 118,5351571 116,9416951 1,362612364 0 1.000 Ωm (Prüfpunkt Nr. 2) Modus 1 71,80612323 58,01013289 74,75949827 19,21283272 4,112984946 Modus 2 84,1441421987,0052148784,472557363,400204230,390300692Modus 3 104,0745134102,0141546102,14631011,97969581,852714165Modus 4 168,4200153168,564021166,49164890,0855038941,14497461Modus 5 319,6817061323,3901675321,19008891,1600480470,47183894610.000 Ωm (Kalibrierungspunkt Nr. 3) Modus 164,90151522 52,04600149 64,90151522 19,80772511 0 Modus 2 76,6490766379,3334457476,649076633,5021545271,29781E-13Modus 3 95,3507322995,395987495,350732290,0474617351,04326E-13Modus 4 154,6905757156,7830172154,69057571,3526625520Modus 5 292,128053293,538352292,1280530,4827673970

Die erste Spalte in Tabelle 2 ist der theoretische Wert, der aus Tabelle 1 stammt. Die zweite Spalte enthält scheinbare spezifische Widerstände, wenn keine Kalibrierung angewandt wird, während die dritte Spalte diejenigen mit angewandter Kalibrierung enthält. Die vierte Spalte ist der prozentuale relative Fehler ohne Kalibrierung in Bezug auf den theoretischen Wert. Die fünfte Spalte ist der prozentuale relative Fehler des kalibrierten scheinbare spezifische Widerstands in Bezug auf den theoretischen Wert. Drei der fünf Kalibrierungskästen werden als Kalibrierungspunkte verwendet, was in Tabelle 2 entsprechend angegeben ist. Diese Kalibrierungskästen sind Kalibrierungskästen mit 1 Ωm, 100 Ωm und 10.000 Ωm. Wie erwartet, sind für die Kalibrierungspunkte der kalibrierte Wert und der theoretische Wert gleich. Der prozentuale relative Fehler ist 0. Bei der Prüfung mit 1.000 Ωm, wie in Tabelle 2 angegeben, liefert die Kalibrierung für Modus 1 gute Ergebnisse. Der Fehler betrug 19,2 % vor der Kalibrierung. Durch Kalibrierung wird er auf 4,1 % reduziert. Die Kalibrierung verschlechtert sich bei der Prüfung mit 10 Ωm geringfügig, wie in Tabelle 2 angegeben.

5 ist ein Ablaufdiagramm von Merkmalen einer Ausführungsform eines beispielhaften Verfahrens 500 zur Kalibrierung. Bei 510 wird mithilfe eines Array-Laterolog-Werkzeugs, das an einen Kalibrierungskasten gekoppelt ist, der spezifische Widerstand des Kalibrierungskastens gemessen. Bei 520 wird der spezifische Widerstand des Kalibrierungskastens mithilfe einer Stromquelle und eines Voltmessers gemessen. Bei 530 wird das Array-Laterolog-Werkzeug unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde, kalibriert.

Das Verfahren 500 kann das Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage bei der Messung des spezifischen Formationswiderstands; Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den Kalibrierungskasten gekoppelt ist, nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterolog untertage; und erneutes Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs unter Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der mit dem Array-Laterolog-Werkzeug nach dem Betreiben des kalibrierten Array-Laterologs untertage gemessen wurde, als auch des spezifischen Widerstands, der mithilfe der Stromquelle und des Voltmessers gemessen wurde, beinhalten. Das Array-Laterolog-Werkzeug kann untertage an einem Bohrstandort in einem Wireline-Vermessungswerkzeug oder einem MWD-Werkzeug wie etwa einem LWD-Werkzeug betrieben werden.

Verfahren ähnlich wie oder identisch mit dem Verfahren 500 können beim Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers das Messen von Differenzspannungen, Messen absoluter Spannungen in Bezug auf eine Referenz, oder Messen sowohl von Differenzspannungen als auch absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz für mehrere Erzeugungen von Strom, wodurch ein Satz unfokussierter Spannungen und Ströme bereitgestellt wird; Erzeugen eines Satzes fokussierter Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen; und Berechnen scheinbarer spezifischer Widerstände unter Verwendung der fokussierten Spannungen und Ströme beinhalten. Das Messen von Differenzspannungen kann Folgendes beinhalten: Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Messen von Differenzspannung zwischen einem Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar einer Vielzahl von Überwachungselektrodenpaare des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, mit einem Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und Messen von Differenzspannung zwischen jedem Paar Anschlüsse, das jeweiligen Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Wiederholen der Erzeugung von Strom. Das Messen absoluter Spannungen hinsichtlich einer Referenz kann Folgendes beinhalten: Erzeugen von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Messen von Spannung zwischen einem Anschluss, der einer Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs und der Referenz zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einer Überwachungselektrode einer Vielzahl von Überwachungselektroden des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für den generierten Strom zwischen dem Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, und dem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist; Wiederholen der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und Messen von Spannung zwischen der Referenz und jedem Anschluss, der einer jeweiligen Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Wiederholen der Erzeugung von Strom.

Verfahren ähnlich wie oder identisch mit dem Verfahren 500 und Erweiterungen dieser Verfahren können beim Messen des spezifischen Widerstands des Kalibrierungskastens unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers das Messen des scheinbaren spezifischen Widerstands beinhalten. Diese Verfahren können ferner Folgendes beinhalten: Messen scheinbarer spezifischer Widerstände von zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers; und Bestimmen eines Spannungs-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante aus den scheinbaren spezifischen Widerstände beinhalten, die von dem Kalibrierungskasten und den zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen gemessen werden. Diese Verfahren können das Messen der scheinbaren spezifischen Widerstände der Kalibrierungskästen unter Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers für jeden einer Anzahl von Betriebsmodi des Array-Laterolog-Werkzeugs und Berechnen eines Spannung-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante für jeden der Anzahl von Betriebsmodi beinhalten.

6 ist ein Ablauf einer Ausführungsform eines beispielhaften Kalibrierungsprozesses für eine kalibrierte LAT-Messung. Bei 610 wird ein LAT mit einem Kalibrierungskasten verbunden. Bei 620 werden V(u) und I(u), die dem Kalibrierungskasten entsprechen, aus der Werkzeugmessung erlangt. Bei 630 wird eine Softwarefokussierung an V(u) und I(u) aus der Werkzeugmessung durchgeführt. Bei 640 werden V(f) und I(f) aus der Softwarefokussierung an der LAT-Messung zur Kalibrierung erlangt. Bei 605 wird eine Voltmesserprüfung durchgeführt. Beispielsweise wird eine Voltmesserprüfung wie oben beschrieben durchgeführt. Bei 615 werden V(u) und I(u), die dem Kalibrierungskasten entsprechen, aus der Voltmesserprüfung erlangt. Bei 625 wird eine Softwarefokussierung an V(u) und I(u) aus der Voltmesserprüfung durchgeführt. Bei 635 werden V(f) und I(f) aus der Softwarefokussierung an den Voltmesserprüfdaten erlangt. Die Aktionen bei 605, 615, 625, und 635 können in einer Weise ähnlich wie oder identisch mit den Vorgängen im Zusammenhang mit 3 und 4 gemäß den vorliegenden Lehren ausgeführt werden. Bei 645 wird eine Tabelle mit scheinbaren spezifischen Widerständen (Ra) zur Kalibrierung bestimmt. Bei 650 wird die Kalibrierung ausgeführt. Die Kalibrierung kann die Ergebnisse verwenden, die bei 645 und bei 640 erlangt wurden. Bei 655 werden kalibrierte Werkzeugmessungen an Untertagedaten bestimmt. Die Untertagedaten können aus dem Betrieb eines Wireline-Vermessungswerkzeugs oder eines MWD-Werkzeugs wie etwa eines LWD-Werkzeugs erlangt werden.

Die Kalibrierungsverfahren gemäß den vorliegenden Lehren sind robust und zuverlässig. Die Verfahren berücksichtigen alle nicht idealen Effekte, darunter Löteffekte, Kopplungseffekte und Fehlertoleranzen der Widerstände in den Kalibrierungskästen. Sie stellen präzisere Kalibrierung als übliche Kalibrierung bereit. Obwohl sich die vorstehende Erörterung mit LATs befassten, sind Ausführungsformen der Kalibrierungsverfahren auch auf andere galvanische Werkzeuge anwendbar.

Einer von mehreren Teilen der Merkmale im Zusammenhang mit 5 und/oder 6 kann kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zum Kalibrieren eines galvanischen Werkzeugs zu erzeugen. Außerdem können auf einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung Anweisungen gespeichert sein, die bei Durchführung durch eine Maschine die Maschine veranlassen, Vorgänge auszuführen, wobei die Vorgänge ein Verfahren im Zusammenhang mit einer der 16 oder Kombinationen davon umfassen. Bei einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung handelt es sich hier um eine physische Vorrichtung, die eine nicht transitorische Vorrichtung ist, die Daten speichert, die durch eine physische Struktur in der Vorrichtung dargestellt werden. Zu Beispielen von maschinenlesbaren Speichervorrichtungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Lesespeicher (ROM), Schreib-/Lesespeicher (RAM), eine Magnetdisk-Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, ein Flash-Speicher und andere elektronische, magnetische und/oder optische Speichervorrichtungen gehören.

In verschiedenen Ausführungsformen umfasst ein System eine Prozessoreinheit und eine Speichereinheit, die betriebsfähig an die Prozessoreinheit gekoppelt ist, wobei Anweisungen auf der Speichereinheit gespeichert sind, die bei Ausführung durch die Prozessoreinheit das System veranlassen, Vorgänge gemäß einem Verfahren im Zusammenhang mit einer der 16 oder Kombinationen davon durchzuführen. Das System kann ein galvanisches Werkzeug beinhalten. Das galvanische Werkzeug kann ein LAT sein. Verschiedenen Komponenten und/oder Merkmale im Zusammenhang mit dem System können eine Anzahl weiterer Strukturen oder Strukturen beinhalten, die dazu vorgesehen sind, weitere Aktionen in Bezug auf ein galvanisches Werkzeug und/oder eine Kalibrierung des galvanischen Werkzeugs auszuführen.

In verschiedenen Ausführungsformen kann ein System, das zu Zwecken dieser Erörterung als ein System 1 bezeichnet wird, Folgendes umfassen: eine Kalibrierungseinheit mit einem oder mehreren Kalibrierungskästen, die mit einem Array-Laterolog-Werkzeug korreliert sind, wobei das Array-Laterolog-Werkzeug untertage an einem Bohrstandort betriebsfähig ist und an den einen oder die mehreren Kalibrierungskästen gekoppelt werden kann, um Array-Laterolog-Werkzeugdaten bereitzustellen, um den spezifischen Widerstand des jeweiligen Kalibrierungskastens zu messen, an den es gekoppelt ist; eine Stromquelle; einen Voltmesser, der in Verbindung mit der Stromquelle und dem Voltmesser betriebsfähig ist, um Messdaten zum Bestimmen des spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskasten bereitzustellen; einen Speicher, der dazu vorgesehen ist, die Messdaten und die Array-Laterolog-Werkzeugdaten zu speichern, wobei der Speicher eine nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung ist, auf der Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch das System das System dazu veranlassen, Vorgänge auszuführen; und einen Prozessor, der betriebsfähig an den Speicher gekoppelt ist, um die Anweisungen auszuführen, und dazu vorgesehen ist, die Kalibrierung des Array-Laterolog-Werkzeugs durch die Verwendung sowohl der Array-Laterolog-Werkzeugdaten als auch der Messdaten zu steuern. Das Array-Laterolog-Werkzeug kann untertage an dem Bohrstandort in einem Wireline-Vermessungswerkzeug oder einem MWD-Werkzeug wie etwa einem LWD-Werkzeug betrieben werden.

Systeme ähnlich wie oder identisch mit den Systemen, die Prozesse gemäß den vorliegenden Lehren durchführen, können in einer Anzahl von Situationen unter Verwendung verschiedener Komponenten implementiert oder angewandt werden. Beispielsweise kann ein System, das als System 2 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit dem System 1 ist, Betriebsvorgänge aufweisen, wobei die Betriebsvorgänge Folgendes beinhalten: Betrieb des kalibrierten Array-Laterolog-Werkzeugs untertage bei der Messung des spezifischen Formationswiderstands; Messung des spezifischen Widerstands eines ersten Kalibrierungskasten des einen oder der mehreren Kalibrierungskästen durch Verwenden des kalibrierte Array-Laterolog-Werkzeugs, das an den ersten Kalibrierungskasten gekoppelt ist, nach dem Betreiben des kalibrierte Array-Laterologs untertage; und erneutes Kalibrieren des Array-Laterolog-Werkzeugs durch Verwendung sowohl des spezifischen Widerstands, der durch Verewndung des Array-Laterolog-Werkzeugs nach dem Betreiben des kalibrierte Array-Laterologs untertage gemessen wurde, als auch der Messdaten.

Ein System, das als System 3 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit dem System 1 ist, kann Betriebsvorgänge aufweisen, wobei die Betriebsvorgänge Folgendes beinhalten: Messung des spezifischen Widerstands des jeweiligen Kalibrierungskastens durch die Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers, die Folgendes beinhalten: Messungen von Differenzspannungen, Messungen von absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz oder Messungen sowohl von Differenzspannungen als auch absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz für mehrere Erzeugungen von Strom, derart, dass ein Satz unfokussierter Spannungen und Ströme bereitgestellt wird; Erzeugung eines Satzes fokussierter Spannungen und Ströme aus den unfokussierten Spannungen und Strömen; und Berechnung von scheinbaren spezifischen Widerständen aus den fokussierten Spannungen und Strömen.

Ein System, das als System 4 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit dem System 3 ist, kann vorgesehen sein, wobei Messungen von Differenzspannungen Folgendes beinhalten können: Erzeugung von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Messung von Differenzspannung zwischen einem Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jedes Paar Anschlüsse, das einem Überwachungselektrodenpaar einer Vielzahl von Überwachungselektrodenpaare des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Wiederholung der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, mit einem Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und Messung von Differenzspannung zwischen jedem Paar Anschlüsse, das jeweiligen Überwachungselektrodenpaaren des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

Ein System, das als System 5 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit dem System 3 ist, kann vorgesehen sein, wobei Messungen von absoluten Spannungen in Bezug auf eine Referenz Folgendes beinhalten können: Erzeugung von Strom zwischen einem Anschluss, der einer Zentralelektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, und einem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode einer Vielzahl von Erregungsanschlüssen des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist; Messung von Spannung zwischen einem Anschluss, der einer Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs und der Referenz zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einer Überwachungselektrode einer Vielzahl von Überwachungselektroden des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für den generierten Strom zwischen dem Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, und dem Anschluss, der einer ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist; Wiederholung der Erzeugung von Strom, wobei der Anschluss, der der Zentralelektrode zugeordnet ist, durch einen Anschluss ersetzt wird, der einer anderen Erregungselektrode zugeordnet ist als der Anschluss, der der ausgewählten Erregungselektrode zugeordnet ist, für jeden Anschluss, der einem Erregungsanschluss der Vielzahl von Erregungsanschlüssen zugeordnet ist; und Messung von Spannung zwischen der Referenz und jedem Anschluss, der einer jeweiligen Überwachungselektrode des Array-Laterolog-Werkzeugs zugeordnet ist, für jede Wiederholung der Erzeugung von Strom.

Ein System, das als System 6 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit einem der Systeme 1 bis 5 ist, kann vorgesehen sein, wobei Betriebsvorgänge den Betrieb des Voltmessers in Verbindung mit der Stromquelle beinhalten können, um Messdaten bereitzustellen, um den scheinbaren spezifischen Widerstand des jeweiligen Kalibrierungskastens zu bestimmen und scheinbare spezifische Widerstände von zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen durch Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers zu messen; und einen Spannungs-Offset, einen Strom-Offset und eine Kalibrierungskonstante aus den scheinbaren spezifischen Widerständen zu bestimmen, die von dem jeweiligen Kalibrierungskasten und den zwei oder mehr weiteren Kalibrierungskästen gemessen wurden.

Ein System, das als System 7 bezeichnet und ähnlich wie oder identisch mit dem System 6 ist, kann vorgesehen sein, wobei die Betriebsvorgänge Messung der scheinbaren spezifischen Widerstände der Kalibrierungskästen durch Verwendung der Stromquelle und des Voltmessers für jeden einer Anzahl von Betriebsmodi des Array-Laterolog-Werkzeugs und Berechnung eines Spannung-Offsets, eines Strom-Offsets und einer Kalibrierungskonstante für jeden der Anzahl von Betriebsmodi beinhalten. Merkmale beliebiger der mit 1–7 bezeichneten Systeme oder andere Kombinationen von Merkmalen gemäß den vorliegenden Lehren können in geeigneter Weise zu einem System gemäß den vorliegenden Lehren kombiniert werden.

7 ist ein Blockdiagramm von Merkmalen eines Ausführungsbeispiels eines Systems 700, das betriebsfähig ist, um ein galvanisches Werkzeug wie hier beschrieben oder in anderer Weise zu kalibrieren. Das System 700 kann das galvanische Werkzeug 710 beinhalten, das ein LAT wie in 7 gezeigt sein kann, das Erregungselektroden 712 und Überwachungselektroden 714 aufweist. Das System 700 kann dazu konfiguriert sein, gemäß den vorliegenden Lehren zu arbeiten.

Das System 700 kann einen Prozessor 702, einen Speicher 705, ein elektronisches Gerät 765 und eine Kommunikationseinheit 735 beinhalten. Der Prozessor 702 kann als ein Prozessor oder eine Gruppe von Prozessoren realisiert sein, die unabhängig in Abhängigkeit von einer zugewiesenen Funktion arbeiten können. Der Speicher 705 kann dazu strukturiert sein, eine Datenbank zu beinhalten. Ein oder mehrere von dem Prozessor 702, dem Speicher 705 und der Kommunikationseinheit 735 kann dazu vorgesehen sein, zu arbeiten, um den Betrieb der Erregungselektroden 712 zu steuern und Vorgänge an den Signalen durchzuführen, die von den Überwachungselektroden 714 erfasst werden, um das LAT 710 zu kalibrieren. Eine Verarbeitungseinheit 720, die wahlweise als eine dedizierte Einheit strukturiert ist, um die Kalibrierung des LAT 710 zu steuern, kann als eine einzelne Einheit implementiert oder auf die Komponenten des Systems 700 einschließlich des elektronischen Geräts 765 verteilt sein. Der Prozessor 702 und der Speicher 705 können arbeiten, um die Aktivierung einer ausgewählten Erregungselektrode der Erregungselektroden 712 zu steuern, um einen Strom zu erzeugen. Der Prozessor 702 und der Speicher 705 können arbeiten, um die Auswahl der Überwachungselektroden 714 im LAT 710 zu steuern und Verarbeitungspläne zu verwalten. Der Prozessor 702, der Speicher 705 und andere Komponenten des Systems 700 können beispielsweise strukturiert, um ähnlich wie oder identisch mit den hier erörterten Verarbeitungskomponenten oder ähnlich wie oder identisch mit beliebigen hier erörterten Verfahren zu arbeiten.

Das System 700 kann auch einen Bus 727 beinhalten, wobei der Bus 727 elektrische Leitfähigkeit unter den Komponenten des Systems 700 bereitstellt. Der Bus 727 kann einen Adressbus, einen Datenbus und einen Steuerbus beinhalten, die jeweils unabhängig in einem integrierten Format konfiguriert sind. Der Bus 727 kann unter Verwendung einer Anzahl unterschiedlicher Kommunikationsmedien realisiert sein, die die Verteilung von Komponenten des Systems 700 gestatten. Die Verwendung des Busses 727 kann von dem Prozessor 702 geregelt werden. Der Bus 727 kann ein Kommunikationsnetz beinhalten.

Das LAT 710 kann während eines Kalibrierungsvorgangs gemäß den vorliegenden Lehren direkt an den Kalibrierungskasten 725 gekoppelt sein. Das LAT 710 kann von dem Kalibrierungskasten 725 getrennt werden, derart, dass ein Strom 715 und ein Voltmesser 720 zu geeigneten Zeiten während des Kalibrierungsvorgangs an den Kalibrierungskasten 725 gekoppelt werden können. Alternativ kann ein Schalter verwendet werden, um den Kalibrierungskasten 725 zu geeigneten Zeiten mit dem LAT 710 oder der Stromquelle 715 und dem Voltmesser 720 zu verbinden. Andere Kalibrierungskästen können als der Kalibrierungskasten 725 in 700 angeordnet sein, die ein anderes Netz spezifischer Widerstände aufweisen, um andere spezifische Formationswiderstände zu simulieren. Die Kalibrierungskästen 725 können im System 700 mit einem Schalter angeordnet sein, um den zu verwendenden Kalibrierungskasten auszuwählen. Alternativ kann die Verbindung mit Kalibrierungskästen unter Verwendung des in geeigneter Weise kalibrierten Busses 737 implementiert werden.

In verschiedenen Ausführungsformen können die Peripherievorrichtungen 745 Anzeigen, weiteren Speicher und/oder andere Steuervorrichtungen wie etwa verschiedene Schalter beinhalten, die in Verbindung mit dem Prozessor 702 und dem Speicher 730 arbeiten können. Das System 700 kann Anzeigeeinheit(en) 755, die mit auf der Speichereinheit 730 gespeicherten Anweisungen verwendet werden können, um eine Benutzerschnittstelle zum Anzeigen von Ergebnissen eines Kalibrierungsvorgangs und/oder Überwachen des Betriebs des galvanischen Werkzeugs 710 und/oder von Komponenten zu implementieren, die in dem System 700 verteilt sind.

Obwohl vorliegend bestimmte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, werden Durchschnittsfachleute verstehen, dass die bestimmten dargestellten Ausführungsformen durch eine beliebige Anordnung ersetzt werden können, die dazu ausgelegt ist, denselben Zweck zu erfüllen. Verschiedene Ausführungsformen verwenden Abwandlungen und/oder Kombinationen von hier beschriebenen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend ist und dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient. Kombinationen der vorstehenden Ausführungsformen und anderer Ausführungsformen werden nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung für Fachleute auf der Hand liegen.