Building a continuous velocity model from acoustic data and drilling measurements

Construction d’un modèle continu de vitesse à partir de données acoustiques et de paramètres de forage

¹ Sorbonne Université, Paris, France
² SpotLight, Massy, France
³ Association Pédagogique et Expérimentale du Cher, Vesdun, France

^* Corresponding author: jeanluc90.mari@gmail.com

Abstract

On an experimental site, situated in the Cher region (France), two boreholes have been drilled for field experiments. During the drilling, some parameters such as rate of penetration (ROP) and Torque have been continuously recorded. Full Waveform Acoustic logging (FWAL) and seismic experiments, such as refracted tomography, were conducted. A linear relationship between Torque-to-ROP ratio and acoustic velocity has been computed, in a root mean square sense, to obtain an estimated P-wave velocity log from drilling parameters. A specific procedure based on zoning process applied on acoustic data is used to force the torque to respect the trends of variation of the P-wave velocity. After calibration with acoustic velocity in the 30 – 192 m depth interval, and validation with tomographic velocity in the 0 – 12 m depth interval, drilling parameters allow a prediction of P-wave velocity from the surface up to the terminal depth of the borehole, with a 10% relative uncertainty. The acoustic velocity log from FWAL is by that way extended over the total heigh of the borehole.

Résumé

Sur un site expérimental, situé dans le Cher (France), deux puits ont été forés. Pendant le forage, certains paramètres tels que le taux de pénétration et le couple ont été mesurés en continu. Des diagraphies acoustiques en champ total ont été enregistrées dans les deux forages dans le but d’obtenir des logs de vitesse acoustiques. Des expérimentations de surface telles que de la tomographie de réfraction ont permis d’obtenir un modèle de vitesse des terrains traversés jusqu’à une profondeur de 12 m. Une relation linéaire entre la vitesse acoustique et le rapport couple sur taux de pénétration a été établie dans le but d’obtenir un modèle de vitesse continu des formations traversées à partir des paramètres de forage. La procédure mise en œuvre nécessite de contraindre le couple à suivre les variations à grande longueur d’onde du log de vitesse acoustique. Apres calibration sur les vitesses acoustiques dans l’intervalle 30-192 m et validation sur les vitesses sismiques dans l’intervalle 0-12 m, les paramètres de forage permettent de prédire la vitesse de compression des formations de la surface au fond de puits avec une incertitude relative de 10%. Réciproquement, le log de vitesse acoustique peut être étendu de la surface au fond de puits soit 200 m.