8/10/2019 Identification of Breakouts

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B r e a k o u t s C o n s t r a i n i n g S t r e s s T e n s o r s 5

e q u a t i o n ( 1 ) .

T h e d e n i t i o n o f a n g u l a r m e a s u r e m e n t s r e q u i r e s a

s p e c i a l n o t e f o r t h e t w o r e f e r e n c e f r a m e s . W e u s e t h e

t e r m \ a z i m u t h " t o r e f e r t o a d i r e c t i o n m e a s u r e d e a s t

f r o m n o r t h i n t h e g e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s y s t e m . W e

d o n o t u s e t h e t e r m \ a z i m u t h " i n t h e b o r e h o l e c o o r -

d i n a t e s y s t e m , s i n c e n o r t h i s n o t a s p e c i a l d i r e c t i o n i n

t h a t c o o r d i n a t e s y s t e m . R a t h e r , a l l a n g l e s a r e m e a s u r e d

c o u n t e r c l o c k w i s e f r o m t h e I a x i s w h e n o n e l o o k s d o w n

t h e K a x i s . W e u s e t h e w o r d \ a z i m u t h " t o r e f e r t o a n -

g l e s m e a s u r e d o n l y i n t h e g e o g r a p h i c c o o r d i n a t e s y s t e m

a n d t h e w o r d \ a n g l e " t o r e f e r t o a n g l e s m e a s u r e d i n t h e

b o r e h o l e c o o r d i n a t e s y s t e m . W h e n t h e t w o c o o r d i n a t e

s y s t e m s c o i n c i d e , t h e n t h e \ a z i m u t h " i s c a l c u l a t e d b y

s u b t r a c t i n g t h e \ a n g l e " f r o m 9 0

:

a z i m u t h = 9 0

; a n g l e : ( 2 )

I d e n t i c a t i o n o f B r e a k o u t s

H e r e w e d i s c u s s c r i t e r i a f o r i d e n t i c a t i o n o f b r e a k -

o u t s , a n d c a l c u l a t i o n o f b r e a k o u t a z i m u t h s , g i v e n e i -

t h e r o r i e n t e d f o u r - o r s i x - a r m c a l i p e r d a t a . O r i e n t e d

f o u r - o r s i x - a r m c a l i p e r d a t a a r e m e a s u r e d o n a v a -

r i e t y o f d i e r e n t w e l l - l o g g i n g t o o l s , s u c h a s l o w - a n g l e

d i p m e t e r s , h i g h - a n g l e d i p m e t e r s , f o r m a t i o n m i c r o s c a n -

n e r s / m i c r o i m a g e r s , a n d s t r a t i g r a p h i c h i g h - r e s o l u t i o n

d i p m e t e r t o o l s ( S H D T s ) .

P l u m b a n d H i c k m a n 1 9 8 5 ] e x a m i n e d t h e v a l i d i t y o f

u s i n g f o u r - a r m d i p m e t e r s t o i d e n t i f y b o r e h o l e b r e a k -

o u t s . T h e y l o g g e d a w e l l i n A u b u r n , N e w Y o r k , t w i c e

w i t h a f o u r - a r m d i p m e t e r a n d o n c e w i t h a b o r e h o l e t e l e -

v i e w e r . T h e b o r e h o l e t e l e v i e w e r i s a n a c o u s t i c l o g g i n g

t o o l t h a t p r o v i d e s h i g h - r e s o l u t i o n i n f o r m a t i o n a b o u t

b o r e h o l e e l o n g a t i o n a n d t h e d i s t r i b u t i o n o f n a t u r a l f r a c -

t u r e s i n w e l l s Z e m a n e k e t a l . , 1 9 7 0 ] . T h e a c o u s t i c t r a n -

s i t t i m e c a n b e u s e d t o c o n s t r u c t d e t a i l e d b o r e h o l e c r o s s

s e c t i o n s . B y c o m p a r i n g t h e o r i e n t a t i o n o f b r e a k o u t s

f r o m t h e f o u r - a r m d i p m e t e r w i t h b o r e h o l e c r o s s s e c t i o n s

c o n s t r u c t e d f r o m t h e t e l e v i e w e r d a t a t h e y f o u n d t h a t

t h e f o u r - a r m d i p m e t e r s g e n e r a l l y h a d t h e i r l o n g a x e s

a l i g n e d w i t h t h e b r e a k o u t s . T h i s i s a c r i t i c a l o b s e r v a -

t i o n , s i n c e b o r e h o l e t e l e v i e w e r l o g s a r e n o t c o m m o n l y

r u n i n m o s t d r i l l h o l e s , a n d m a n y w e l l s l o g g e d w i t h

f o u r - a r m d i p m e t e r s l a c k t h e m o r e d e t a i l e d t e l e v i e w e r

o b s e r v a t i o n s .

P l u m b a n d H i c k m a n 1 9 8 5 ] d e n e d v e c r i t e r i a t h e y

u s e d t o i d e n t i f y z o n e s o f b r e a k o u t s f r o m f o u r - a r m d i p -

m e t e r l o g s :

1 . T h e t o o l r o t a t i o n s t o p s i n t h e z o n e o f e l o n -

g a t i o n .

2 . T h e c a l i p e r a r m d i e r e n c e i s g r e a t e r t h a n

0 . 6 c m .

3 . T h e s m a l l e r o f t h e c a l i p e r r e a d i n g s i s c l o s e t o

b i t s i z e , o r i f t h e s m a l l e r c a l i p e r r e a d i n g i s g r e a t e r t h a n

b i t s i z e , i t s h o u l d e x h i b i t l e s s v a r i a t i o n t h a n t h e l a r g e r

c a l i p e r .

4 . T h e l e n g t h o f t h e b r e a k o u t z o n e i s g r e a t e r

t h a n 3 0 c m .

5 . T h e d i r e c t i o n o f e l o n g a t i o n s h o u l d n o t c o n -

s i s t e n t l y c o i n c i d e w i t h t h e a z i m u t h o f t h e h i g h s i d e o f

t h e b o r e h o l e w h e n t h e h o l e d e v i a t e s f r o m v e r t i c a l .

F r o m o u r e x p e r i e n c e w i t h e x a m i n i n g d e v i a t e d b o r e -

h o l e s w e h a v e s l i g h t l y m o d i e d P l u m b a n d H i c k m a n ' s

1 9 8 5 ] b r e a k o u t s e l e c t i o n c r i t e r i a . T h e n e w c r i t e r i a u s e d

a r e a s f o l l o w s :

1 . T h e t o o l r o t a t i o n s t o p s i n t h e z o n e o f e l o n g a -

t i o n . D i p m e t e r l o g s r e c o r d e i t h e r p a d 1 a z i m u t h o r t h e

r e l a t i v e b e a r i n g o f p a d 1 , o r b o t h . T h e p a d 1 a z i m u t h i s

t h e X Y Z a z i m u t h o f t h e n u m b e r 1 d i p m e t e r p a d . T h e

r e l a t i v e b e a r i n g i s t h e I J K a n g l e b e t w e e n t h e h i g h s i d e

o f t h e h o l e a n d p a d n u m b e r 1 . B o t h o f t h e s e m e a s u r e

t h e o r i e n t a t i o n o f t h e t o o l i n t h e h o l e . O u r s e l e c t i o n

c r i t e r i o n f o r n o n d i g i t a l d a t a s e t s i s t h a t t h e m a x i m u m

v a r i a t i o n o f e i t h e r m e a s u r e m e n t s h o u l d b e l e s s t h a n 1 0

.

W h e n d i g i t a l d a t a a r e a v a i l a b l e , t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n

o f e i t h e r d a t a t y p e m u s t b e l e s s t h a n 1 . 2 5

. W e u s e

M a r d i a ' s 1 9 7 2 ] w o r k i n t h e s t a t i s t i c s o f a n g u l a r d a t a

t o c a l c u l a t e t h e a v e r a g e b o r e h o l e e l o n g a t i o n d i r e c t i o n

a n d i t s s t a n d a r d d e v i a t i o n f o r a p a r t i c u l a r s e c t i o n o f

h o l e .

2 . T h e l a r g e s t a n d s m a l l e s t c a l i p e r a r m s s h o u l d

b e a t l e a s t 5 % d i e r e n t f r o m e a c h o t h e r .

3 . T h e s m a l l e s t c a l i p e r a r m s h o u l d b e l a r g e r

t h a n o r e q u a l t o t h e b i t s i z e a n d s m a l l e r t h a n 1 . 1 t i m e s

t h e b i t s i z e .

4 . T h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f e a c h c a l i p e r a r m

o v e r a b r e a k o u t i n t e r v a l s h o u l d b e l e s s t h a n 2 . 5 4 c m

( 1 i n c h ) .

5 . T h e l e n g t h o f t h e b r e a k o u t z o n e s h o u l d b e a t

l e a s t 3 m .

6 . T h e m a x i m u m d i e r e n c e b e t w e e n t h e b i t s i z e

a n d t h e l a r g e s t c a l i p e r a r m s h o u l d b e 7 . 6 2 c m ( 3 i n c h e s ) .

C r i t e r i o n 1 o f P l u m b a n d H i c k m a n 1 9 8 5 ] w a s t i g h t -

e n e d t o b e m o r e q u a n t i t a t i v e r e g a r d i n g t h e v a r i a t i o n i n

t h e q u a l i t y o f t h e b r e a k o u t d i r e c t i o n . C r i t e r i o n 2 w a s

c h a n g e d t o d e m a n d a 5 % d i e r e n c e b e t w e e n t h e c a l i p e r

a r m s i n s t e a d o f a 0 . 6 c m d i e r e n c e . T h i s c r i t e r i o n i s

m o r e e x i b l e f o r b o r e h o l e s o f d i e r e n t r a d i i . C r i t e r i o n

3 w a s s l i g h t l y c h a n g e d t o s t a t e t h a t t h e s m a l l e s t c a l i p e r