Fagstoff

De mest sentrale loggesondene

Publisert: 23.01.2017, Oppdatert: 09.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Borestreng. Illustrasjon.BHA med loggeverktøy 

I borestrengen eller på kabel kjøres loggeverktøy for å finne formasjonens densitet og porøsitet, og formasjonsvæskenes egenskaper. De mest interessante områdene som logges, er i reservoarsonene i brønnen. Det brukes flere ulike typer loggeverktøy som kombineres for å få fram brukbar informasjon.

Caliper-loggen

En Caliper Log måler diameteren i borehullet. Diameteren i hullet varierer med bergartstypene vi borer gjennom.

Noen bergarter er harde, som godt konsolidert sandstein, kalkstein eller skifer. Disse bergartene blir ikke vasket ut, mens løse bergarter, som ukonsoliderteEn godt konsolidert bergart har en sterk forbindelse eller binding av mineraler mellom sedimentene i bergarten. Bindingene i løse bergarter og avleiringer oppstår ved hjelp av trykkpåvirkning, sammenpressing, omkrystallisering og sementering av sedimentene med nydannede mineraler. Dersom bergarten er løs og faller fra hverandre ved lett belastning, er den dårlig konsolidert. sand- og leirelag, kan bli vasket ut av boreslammet. Da blir hulldiameteren større enn den borekronen lager. Leire kan også være plastisk eller reagere med brønnvæsken og flyte inn borehullet, slik at diameteren i borehullet reduseres.

I borehullet vises dette som ujevn overflate, noe som kan påvirke informasjonen som innhentes av loggeverktøyene. Også filterkaken fra borevæsken i brønnen kan være ujevn i tykkelsen og påvirke loggesignalene.

En Caliper Log måler den innvendige diameteren langs lengden av borehullet. Det finnes mange typer caliper-verktøy, de fleste er trearmet for å måle det meste av den indre diameteren i hullet. Caliper-loggen kan kjøres sammen med resten av loggestrengen, eller på et eget run.

Formation Micro Imager – FMI

Noen loggeverktøy krever direkte kontakt med borehullsveggen, og mange av disse bygges inn i en flerarmet caliper-logg, som for eksempel en FMI-logg (Formation Micro Imager). På den måten får vi både en caliper-logg og en bergartslogg fra samme loggeverktøy.

Formasjonsloggeverktøy. Illustrasjon.FMI logging tool 

Loggeverktøyet «Formation Micro Imager (FMI)» logger nærbrønninformasjon som brukes for å lage bilder av formasjonen. Bildene viser 3D-detaljer om blant annet helning på geologiske lag, fellestruktur, porøsitet og sandfordeling i reservoarbergarten.

Gamma Ray-logg

NGR (Natural Gamma Ray) brukes til å bestemme bergartstypene i formasjonen. Den er særlig egnet til å påvise skifervolum. Loggen er et passivt måleverktøy som måler den naturlige gammastrålingen fra bergartene. Sensoren i loggeverktøyet mottar radioaktive signaler (gammastråling) som bergarten/formasjonen sender ut.

Tre grunnstoffer, Uran (U), Thorium (Th) og Kalium (K), er kilden til nesten all naturlig gammastråling. Vi bruker en Spectral Gamma Ray Log (SGR) for å skille mellom de ulike grunnstoffene. Skifer som er omvandlet fra leirmineraler, inneholder vesentlig mer av uran og thorium enn sandstein. Intensiteten på strålingen forteller derfor om formasjonen består av sandstein eller skifer. Feltspat i sandstein kan vises som kaliumstråling på SGR-loggen.

Density-logg

Densitetsloggen brukes til å måle bergartenes tetthet. Porøse bergarter er fylt med væske eller gass og har derfor lavere tetthet enn bergarter som ikke er porøse. Loggen brukes til å beregne porøsitet i bergarten.

Density-sonden er en aktiv sonde som har en radioaktiv kilde som sender gammastråler inn i borehullsveggen. Sonden har også to mottakere som måler hvor mye av denne strålingen som blir sendt tilbake fra formasjonen. Sonden presses mot borehullsveggen av en hydraulisk arm som også virker som en én-armet Caliper Log. Gammastrålene treffer elektronene i bergartene og mister energi i kollisjonen. Jo tettere bergartene er, desto flere elektroner har de per volumenhet, og jo mer blir energien av den radioaktive strålingen redusert. Det beregnes hvor mye energi som er tapt i disse kollisjonene.

Gjennom borekaksanalyser kjenner vi tettheten til mineralene i bergartene og tettheten til formasjonsvannet. Det bruker vi til å beregne hvor mye som er mineraler og vann.

I en ren sandstein er bergartsvolumet - mineralvolumet = porevolumet, som er fylt med vann eller hydrokarboner eller begge deler. I en sandstein som har noe skifer innblandet (skifrig sandstein) må vi trekke fra volumet av vann i skiferen for å beregne det effektive porevolumet i sandsteinen.

Nøytronlogg

Nøytronloggene brukes til å bestemme porøsitet og litologi (bergartstype). Sammen med gamma- og densitetslogger kan den også påvise hydrokarboner og skiferformasjoner.

Nøytronsonden er en aktiv sonde. Den har en radioaktiv nøytronkilde som sender nøytroner inn i formasjonen, og to mottakere som registerer hvor mye av nøytronstrålingen som blir sendt tilbake.

Porene i formasjonen er enten fylt med vann (H2O) eller petroleum (hydrokarboner), som begge inneholder hydrogen. Protonene i hydrogenatomet bremser nøytroner. Dersom det er vann i porene vil det vises tydelig, fordi vann har høyere andel hydrogen i molekylene enn petroleum. Når vi måler hvor mye nøytroner som sendes tilbake, får vi et mål for mengden hydrogen i bergarten.

Nøytronloggen må ligge tett inntil borehullsveggen for å unngå at boreslam, som inneholder mye vann, skal påvirke loggen.

Nøytronene som kommer tilbake til mottakeren er et mål på hvor mange protoner nøytronene kolliderer med. Energitapet kan omregnes til antall protoner, som omregnes til mengde hydrogenatomer, som omregnes til mengde vann, som deretter omregnes til porøsitet.

Det finnes dessuten protoner i skifer og leirmineraler, også disse bremser nøytroner. Volumet av skifer og leire må beregnes og kompenseres for når vi regner ut bergartenes porøsiteter.

Resistivitetslogger

Resistivitetslogger brukes til å beregne vannmetning i en porøs bergart.

Resistivitetsloggen måler bergartenes elektriske lede-egenskaper. Ved å måle den elektriske motstanden eller ledningsevnen til en bergartsformasjon kan vi finne ut om bergarten inneholder saltvann eller petroleum. Loggemetoden gir et bilde av hvor det er høy ledningsevne, og hvor det er lav ledningsevne.

Verken bergarter, ferskt vann eller petroleum leder strøm. Det er saltvannet som leder strøm, og vannets elektriske ledningsevne er proporsjonal med saltkonsentrasjonen i formasjonsvannet.

Hvis det er leirmineraler til stede, vil også de lede litt strøm. Det må vi korrigere for når vi beregner vannets ledningsevne, og justerer for dette når vannmetningen beregnes.

Resistivitetsondene sender elektriske signaler og magnetiske felt inn i formasjonen og måler responsen. Både den elektriske motstanden (laterologg) og den elektriske ledningsevnen (induksjonslogg) måles og omgjøres til elektrisk motstand før de brukes.

Resistivitetsloggene påvirkes av slamfiltrat, væsken som lekker fra boreslammet inn i formasjonen. Det blir derfor brukt resistivitetsmålinger fra flere logger med forskjellig rekkevidde inn i formasjonen. Da kan  den sanne resistiviteten i ren bergart beregnes.

Sonic log (akustisk logg)

Sonic logg brukes til å beregne porøsitet, og til å generere en seismisk hastighetslogg langs brønnbanen. Loggen brukes til å beskrive bergartens porøsitet og naturlige sprekker i formasjonen.

En lydsonde sender lydsignaler ut i formasjonen. Lydsignalet går i formasjonen langs borehullet til det fanges opp av to mottakere som står med ulik avstand fra senderen i loggeverktøyet, en «nær» og en «fjern».

Sonic log. Illustrasjon.Akustisk loggestreng (sonic log) med to sendere og fire mottakere.

Vi måler tiden det tar for lydbølgen å forplante seg fra senderen til de to mottakerne. Det genererer en hastighetslogg langs brønnbanen. Lydens hastighet i borehullsveggen brukes til å lage et borehulls-seismogram som brukes til å kalibrere seismikken vi skjøt over prospektet før det ble boret.

Vi bruker lydens forplantningstid til å beregne hvor mye porevolum (porøsitet) det er i formasjonen. Porøse bergarter med væske i porene bærer lyden dårligere enn tette bergarter, derfor vil lang forplantningstid bety porøs bergart.

Signalet påvirkes av boreslammet i brønnen, filterkaken i brønnveggen og posisjonen på loggeverktøyet. Det gjør at analysen av responssignalet må kompensere for disse forholdene. Resultatet fra loggingen sammenlignes med tester som er utført på tilsvarende mineraler, boreslam og bergart i et laboratorium. Det justeres også for vinkelen på loggeverktøyet i forhold til brønnveggen, dersom de ikke står parallelt.

De beste loggeresultatene kommer fra loggeverktøy som kan logge i to retninger.

Oversikt, formasjonslogger

Tolking av loggeinformasjon

Formasjonsloggene blir satt sammen for å gi et totalbilde av reservoaret. Det er vanlig å kjøre gamma ray-, resistivitets-, densitets- og nøytronlogg i samme loggestreng. Ved å integrere informasjonen fra ROP-loggen (Rate of Penetration Log) og borekaksloggen med borehullsloggene kan man konstruere en meget god litologilogg fra brønnen.

Når man skal lese sammensatte logger, er det viktig å sjekke hvilken vei verdiene stiger. Skalaene i kolonnene stiger fra venstre mot høyre med unntak av skalaen for nøytronloggen som er motsatt.

Sammensatt logg. Tabell.  

I første kolonne vises Gamma Ray Log. Gamma ray-loggen har høye verdier for skifer (høyt innhold av radioaktive grunnstoff) og lave for sandstein (lavt innhold av radioaktive grunnstoff). Loggen viser et intervall med porøs sandstein der strålingen er lavest.

I andre kolonne vises dypet der loggene er gjennomført.

I tredje kolonne er resistivitetsloggen. Den gir høyt utslag når formasjonen inneholder hydrokarboner (høy resistivitet) og lavt utslag for saltvann (lav resisivitet / høy ledningsevne). Vi ser at øverste delen av sandsteinen inneholder hydrokarboner, nederste delen inneholder vann. Overgangen fra lav til høy resistivitet viser olje–vann-kontakten (OWC).

I fjerde kolonne er densitetsloggen og nøytronloggen vist sammen. De har motsatt skala for hverandre. Når både densitetloggen og nøytronloggen viser lavere verdier, krysses loggene (linjene) og viser hvor det er porøs bergart som inneholder hydrokarboner. Loggene skiller mellom gass og væske og viser at det er gass i øverste delen av hydrokarbon-intervallet. Det blir også synlig hvor gass–olje-kontakten er (GOC). På grunn av utslaget i resistivitetsloggen kan vi se at væsken nederst i sandsteinen er vann.

I øverste og nederste del av loggen ser vi at gamma ray-utslaget stiger til skifernivå. Det bekreftes i densitetsloggen og nøytronloggen som begge får høyt utslag i samme dyp, noe som betyr tett bergart uten vann.

Kvalitetskontroll av borehullslogger

Før loggejobben kjøres loggeverktøyene i et intervall i brønnen der bergarten er kjent og borehullet i god stand, eller i casing-området. Når loggejobben er ferdig, kjøres loggeverktøyet over det samme intervallet vi logget før loggejobben startet. Resultatene sammenlignes for å bekrefte at sondene er uendret i løpet av loggeoperasjonen.

Kalibrering av sondene

1. Loggeverktøyene kalibreres mot kontrollerte kalibreringskilder i selskapets verksted før de blir fraktet ut til riggen. Det sendes også en kalibreringskilde offshore sammen med loggeverktøyene.

2. På riggen blir alle loggeverktøyene kalibrerte mot kalibreringskildene før de blir senket ned i borehullet. Dette blir kalt før-logging-kalibrering.

3. Etter at loggene er kjørt, blir de igjen kalibrert mot kalibreringskildene. Dette kalles etter-logging-kalibrering. Det ideelle er at kalibreringsresultatene fra før- og etter-logging er identiske. Dette skjer nesten aldri, da det er en naturlig drift i alle instrumenter. En annen grunn til at før-logging-kalibreringen er forskjellig fra etter-logging-kalibreringen, er at det har oppstått elektriske og/eller mekaniske skader på loggeverktøyene eller annet loggeutstyr. Da kan man kjøre loggene om igjen.

4. Etter at loggejobben er ferdig på riggen, bringes loggeverktøyene og kalibreringskildene tilbake til verkstedet hvor de kalibreres mot originalkildene igjen. Ofte finner man også her at det må gjøres en korrigering for drift i instrumentene.

 

Relatert innhold

Generelt