DE112017007817T5

DE112017007817T5 - Anwenden dreiachsiger Spannungen auf eine Kernprobe während Perforations- und Fliesstests

Info

Publication number: DE112017007817T5
Application number: DE112017007817.2T
Authority: DE
Inventors: John Douglas Manning
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2020-04-16
Also published as: GB2580234B; GB202002765D0; WO2019070252A1; SA520411469B1; US20200225137A1; US10983038B2; GB2580234A; FR3071926A1; BR112020004010A2

Abstract

Vorrichtungen und Verfahren zum Anwenden dreiachsiger Spannungen auf eine Kernprobe während Perforations- und Fließtests. Eine Gesteinskernprobe wird in einer Befestigungshülle einer Überlagerungsspannungsvorrichtung positioniert, die in einem Druckbehälter platziert ist. Der Druckbehälter wendet einen Behälterdruck auf die Überlagerungsspannungsvorrichtung an. Die Überlagerungsspannungsvorrichtung enthält eine Vielzahl von Spannungselementen, die entlang ihrer drei Hauptachsen Überlagerungsspannungen auf die Kernprobe anwenden. Den angewandten Überlagerungsspannungen wird durch eine Kombination der strukturellen Integrität der Überlagerungsspannungsvorrichtung und der auf die Überlagerungsspannungsvorrichtung angewandten Umfangsstütze durch den Behälterdruck widerstanden. Mit den angewandten Überlagerungsspannungen kann die Kernprobe Perforationstests, Produktionstests und Injektionstests unterzogen werden.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Technologie betrifft Perforations- und Fließtests von Gesteinskernproben und insbesondere die Anwendung dreiachsiger Überlagerungsspannungen, um während des Tests die tatsächlichen Bohrlochbedingungen zu simulieren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele Öl- und Gasbohrungen werden heute üblicherweise durch einen Prozess der Ummantelung und Perforation fertiggestellt, bei dem Teile eines Bohrlochs mit einem Rohr oder einer Ummantelung ausgekleidet werden. Häufig ist die Außenfläche der Ummantelung zementiert, wodurch die Ummantelung am Bohrloch befestigt wird. Während die Ummantelung Verstärkung und Stabilität bereitstellen kann, muss sie zusätzlich perforiert werden, um Produktionsflüssigkeit aus einer Formation abfließen zu lassen. Somit beinhaltet die letzte Phase einer solchen Fertigstellung das Hinablassen einer oder mehrerer Perforationskanonen zu der gewünschten Bohrlochtiefe und das Abfeuern der Perforationskanonen, um die Ummantelung zu perforieren. Obwohl Perforationskanonen Hohlladungen verwenden, die an vorhergesagte Bohrlochbedingungen und -parameter angepasst werden können, bleiben Perforationsvorgänge dennoch ein ungenauer Prozess.
Das American Petroleum Institute (API) hat in seiner empfohlenen Praxis für die Bewertung von Bohrlochperforatoren (API RP 19B, Abschnitte 2 und 4) eine Grundlage für die Bewertung von Perforatoren und Perforationskanonen durch die Anwendung von Tests unter Verwendung von Gesteinskernen bei vereinfachten in-situ-Bedingungen bereitgestellt. Die wichtigste nützliche Datenausgabe dieser Tests ist die Penetrationstiefe, die in Abhängigkeit der Zusammensetzung und dem Zustand des Ziels erzeugt wird. Bei einem Standardtest nach API RP 19B Abschnitt 2 oder Abschnitt 4 wird ein Zylinder aus Gestein (auch als „Kern“ bezeichnet) in eine Gummimanschette eingehüllt und gespannt, um verschiedene in einem Öl- oder Gasreservoir vorhandene Untergrundspannungen zu simulieren. Diese Spannung wird angewandt, indem der eingehüllte Kern in einem Druckbehälter platziert wird, der dann gegen den eingehüllten Kern gedrückt wird. Mit diesen vorhandenen Spannungen werden ein oder mehrere Perforationsvorgänge durchgeführt und gemessen.
Der Kern ist jedoch isostatisch oder hydrostatisch gespannt, was bedeutet, dass die angewandte Spannung in alle Richtungen um den Kern herum gleichmäßig ist. In der Realität ist der Spannungszustand unter der Oberfläche jedoch nicht gleichmäßig. Beispielsweise wirken im traditionellen 3-dimensionalen kartesischen Koordinatensystem drei Hauptspannungen entlang der X-, Y- und Z-Achse, wobei jede Hauptspannung ihre eigene Größe hat. Somit wäre es wünschenswert, einen dreiachsigen Spannungstest oder einen Test bereitzustellen, der in der Lage ist, drei verschiedene Spannungen auf eine Gesteinsprobe zur Verwendung bei Perforations- und Fließbewertungsvorgängen anzuwenden.
Figurenliste
Um die Art und Weise zu beschreiben, in der die oben genannten und andere Vorteile und Merkmale der Offenbarung erhalten werden können, wird eine genauere Beschreibung der oben kurz beschriebenen Grundsätze unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon gegeben, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Da es sich versteht, dass diese Zeichnungen lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung darstellen und daher nicht als ihren Umfang einschränkend zu betrachten sind, werden die Grundsätze hierin mit zusätzlicher Genauigkeit und in Einzelheiten durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erläutert, in denen:

1A eine vordere Querschnittsansicht einer beispielhaften dreiachsigen Spannungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
1B eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften dreiachsigen Spannungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
1C eine Querschnittsansicht von oben nach unten einer beispielhaften dreiachsigen Spannungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 eine erste seitliche Querschnittsansicht eines beispielhaften Testsystems veranschaulicht, das die dreiachsige Spannungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung verwendet;
3 eine zweite seitliche Querschnittsansicht des beispielhaften Testsystems aus 2 veranschaulicht, die mit Anmerkungen versehen ist, um beispielhafte Druckunterschiede im System anzugeben;und
4A und 4B schematische Diagramme beispielhafter Rechensysteme zur Verwendung mit beispielhaften Systemausführungsformen veranschaulichen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung werden nachstehend ausführlich erörtert. Während spezifische Implementierungen erörtert werden, versteht es sich, dass dies nur zu Veranschaulichungszwecken erfolgt. Ein Fachmann auf dem relevanten Gebiet wird erkennen, dass andere Komponenten und Konfigurationen verwendet werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die Ausübung der hierin offenbarten Grundsätze erlernt werden. Die Merkmale und Vorteile der Offenbarung können mittels der Instrumente und Kombinationen umgesetzt und erhalten werden, auf die in den beigefügten Ansprüchen besonders hingewiesen wird. Diese und andere Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen vollständiger ersichtlich oder können durch die Ausübung der hierin dargelegten Grundsätze erlernt werden.
Es versteht sich, dass zur Vereinfachung und Klarheit der Veranschaulichung gegebenenfalls die Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren wiederholt wurden, um entsprechende oder analoge Elemente anzuzeigen. Zusätzlich werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein genaues Verständnis der hierin beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen wurden Verfahren, Abläufe und Komponenten nicht im Detail beschrieben, um das betreffende relevante Merkmal, das beschrieben wird, nicht zu verschleiern. Die Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabsgetreu und die Proportionen bestimmter Teile können übertrieben sein, um Details und Merkmale besser zu veranschaulichen. Die Beschreibung soll nicht als den Umfang der hierin beschriebenen Ausführungsformen einschränkend angesehen werden.
Sofern nicht anders angegeben, soll die Verwendung einer beliebigen Form der Ausdrücke „verbinden“, „in Eingriff nehmen“, „koppeln“, „befestigen“ oder eines anderen Begriffs, der eine Wechselwirkung zwischen Elementen beschreibt, die Wechselwirkung nicht auf die direkte Wechselwirkung zwischen den Elementen beschränken und kann auch die indirekte Wechselwirkung zwischen den beschriebenen Elementen beinhalten. In der folgenden Erörterung und in den Ansprüchen werden die Ausdrücke „einschließlich“ und „umfassend“ auf offene Weise verwendet und sollten daher so interpretiert werden, dass sie „einschließlich, aber nicht beschränkt auf ...“ bedeuten. Zum Zwecke der Beschreibung wird auf oben oder unten verwiesen, wobei „oben“, „oberes“, „aufwärts“ oder „übertägig“ zur Oberfläche des Bohrlochs hin bedeutet und „unten“, „unteres“, „abwärts“, „stromabwärts“ oder „untertägig“ in Richtung des terminalen Endes des Bohrlochs bedeutet, unabhängig von der Ausrichtung des Bohrlochs. Die verschiedenen Eigenschaften, die nachfolgend ausführlicher beschrieben werden, sind dem Fachmann anhand dieser Offenbarung beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen und durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ohne Weiteres ersichtlich.
Die hierin dargelegten Ansätze beschreiben eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen eines dreiachsigen Spannungstests an einer Gesteins- oder Kernprobe, um die unterirdischen Spannungen eines Öl- oder Gasreservoirs zu simulieren. Insbesondere kann der Spannungstest gemäß verschiedenen Aspekten aus Abschnitt 2 und Abschnitt 4 von API RP 19B, der vom American Petroleum Institute empfohlenen Praxis zur Bewertung von Bohrlochperforatoren, durchgeführt werden. Die Vorrichtung umfasst eine längliche Befestigungshülle, die eine Kammer enthält, die ausgelegt ist, um mit einer zu testenden Gesteinskernprobe beladen zu werden, und einen Adapter für ein erstes und ein zweites Ende, um ein jeweiliges erstes und zweites Ende der Kernprobe aufzunehmen und die Kernprobe in der Kammer der Befestigungshülle abzudichten. Ein Kopplungselement koppelt die Vorrichtung im Innenvolumen eines externen Druckbehälters, wobei an diesem Punkt eine Vielzahl von Spannungselementen in einer Kammer der Befestigungshülle Überlagerungsdrücke (und daher Überlagerungsspannungsprofile) entlang der drei Hauptachsen (z. B. x, y und z in kartesischen Koordinaten) der Kernprobe anwendet. Da der externe Druckbehälter auf einen Behälterdruck unter Druck gesetzt wird, wird die Befestigungshülle durch den Behälterdruck umfänglich getragen. Daher kann die Befestigungshülle so dimensioniert werden, dass sie nur einem Teil des Behälterdrucks oder einem Teil von jedem der Überlagerungsdrücke standhält, je nachdem, welcher am größten ist. Das Verfahren umfasst das Laden einer Gesteinskernprobe in eine Befestigungshülle einer Überlagerungsspannungsvorrichtung und das Positionieren der Vorrichtung im Innenvolumen eines externen Druckbehälters. Der Druckbehälter wird dann auf einen gewünschten Behälterdruck unter Druck gesetzt, sodass der Behälterdruck eine umfängliche Stütze für die Befestigungshülle bereitstellt, und die Überlagerungsspannungsvorrichtung wird auf gewünschte Überlagerungsdrücke entlang der drei Hauptachsen (z. B. x, y und z in kartesischen Koordinaten) der Kernprobe unter Druck gesetzt.
Nun unter Bezugnahme auf die 1A-C ist eine beispielhafte dreiachsige Spannungsvorrichtung 100 (hierin auch als „Testvorrichtung“ bezeichnet) der vorliegenden Offenbarung aus verschiedenen Perspektiven gezeigt. 1A veranschaulicht eine vordere Querschnittsansicht der Testvorrichtung 100, 1B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Testvorrichtung 100 und 1C veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Testvorrichtung 100 von oben nach unten. Allgemein gesagt ist die Testvorrichtung 100 bereitgestellt, um sowohl eine Kernprobe 150 zu enthalten als auch an einen Druckbehälter (nicht gezeigt) zu koppeln, um einen oder mehrere Tests der vorliegenden Offenbarung durchzuführen. Wie in 1A zu sehen ist, ist die Testvorrichtung 100 mit einem oberen Adapter 110 (hierin alternativ als „erster Endadapter“ bezeichnet) zum Zwecke der Kopplung an einen Druckbehälter bereitgestellt. Ein Beispiel für eine solche Kopplung ist in 2 zu sehen, die die Testvorrichtung 100 gekoppelt an den Druckbehälter 205 zeigt.
Zurück zu 1A umfasst der obere Adapter 110 zusätzlich eine Perforationsöffnung 112, die ausgelegt ist, um einen Perforator oder eine Perforationskanone aufzunehmen, um einen Perforationstest an der Kernprobe 150 durchzuführen. Zusätzlich kann ein simulierter Ummantelungs- und Zementkupon in einer Ummantelungsaufnahme 114 platziert werden, sodass der simulierte Ummantelungs- und Zementkupon an der Fläche der Kernprobe 150 anliegt. Ein zwischen der Perforationsöffnung 112 und der Ummantelungsaufnahme 114 gebildeter Leerraum wird als Flüssigkeitsspalt bezeichnet. Die Schichtdicke des Flüssigkeitsspalts, der Ummantelung und des Zements wird jeweils eingestellt, um das getestete spezifische Bohrloch zu simulieren, wobei die Dicke jeder Schicht durch eines oder mehrere von Bohrlochdurchmesser, Ummantelungsdurchmesser und Gewicht und Durchmesser des Perforationskanonensystems bestimmt wird.
Während herkömmliche Test gemäß API RP 19B Abschnitt 2 und Abschnitt 4 eine zylindrische Kernprobe verwenden, sind die vorliegende Vorrichtung und das vorliegende Verfahren so konfiguriert, dass eine kubische Kernprobe verwendet wird, die in ihrem Querschnitt quadratisch oder rechteckig sein kann. Solche kubischen Kernproben werden leichter dreiachsigen Spannungen ausgesetzt, während dies bei zylindrischen Kernproben nicht der Fall ist. Während die Kernprobe 150 mit einem quadratischen Querschnitt dargestellt ist, versteht es sich dementsprechend, dass verschiedene andere Kernprobengeometrien verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Ausführungsformen könnte die Kernprobe 150 so dimensioniert sein, dass sie 7"x7"x24" (LxWxH) beträgt, was eine viel kleinere und wirtschaftlichere Alternative zu bestehenden dreiachsigen Spannungstests darstellt, die große Gesteinsblöcke erfordern, die in der Kante mindestens 3 Fuß oder mehr aufweisen.
Da die Kernprobe 150 kubisch ist, hat sie sechs Außenflächen - eine Oberseite, eine Unterseite und vier laterale oder Seitenflächen. Wie zuvor erwähnt, liegt die Oberseite an der Perforationsöffnung 114 an. Die fünf verbleibenden Flächen stehen jeweils mit einem Spannungselement in Kontakt, um das gewünschte Spannungsprofil auf die Kernprobe 150 anzuwenden. 1A stellt die x-Achsen-Spannungselemente 144a und 144b, die Spannung entlang der x-Achse anwenden, und das z-Achsen-Spannungselement 142 dar, das Spannung entlang der z-Achse anwendet. 1B stellt zusätzlich das y-Achsen-Spannungselement 146a dar, das Spannung entlang der y-Achse anwendet, wobei ein zweites y-Achsen-Spannungselement 146b nicht sichtbar ist. 1C stellt beide x-Achsen-Spannungselemente 144a und 144b und beide y-Achsen-Spannungselemente 146a und 146b dar.
Zusammen können diese fünf Spannungselemente betätigt werden, um ein dreiachsiges Spannungsprofil auf die Kernprobe 150 anzuwenden, wie es gewünscht wird. Aufgrund ihrer Kontaktanordnung mit den entsprechenden fünf Flächen der Kernprobe 150 sind die fünf Spannungselemente so angeordnet, dass sie einen rechteckigen prismenförmigen zentralen Aufnahmehohlraum 152 zum Aufnehmen der Kernprobe 150 bilden. Wie veranschaulicht, ist nur das obere Ende (in der Nähe des oberen Adapters 110) dieses zentralen Aufnahmehohlraums 152 nicht von einem Spannungselement bedeckt.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der Spannungselemente 142, 144a, 144b, 146a, 146b als flache Buchsen bereitgestellt sein, die aufgeblasen werden, um die gewünschte Spannung anzuwenden. Flache Buchsen können jedoch Schwankungen in der Spannungerfahren, die als Reaktion auf eine gegebene Aufblaseingabe angewandt wird, oder auf andere Weise unterschiedliche Druckreaktionen aufweisen, und somit kann eine Kalibrierung und Einstellung erforderlich sein, bevor ein Test durchgeführt werden kann. Somit können in einigen Ausführungsformen eines oder mehrere der Spannungselemente 142, 144a, 144b, 146a, 146b als Kolben vorgesehen sein, obwohl es sich versteht, dass verschiedene andere Spannungselemente über flache Buchsen und Kolben hinaus verwendet werden können, solange die gewünschte Druck- und Spannungsreaktion ausgelöst wird.
Wie veranschaulicht, sind die Spannungselemente in einer Kammer 132 einer länglichen Befestigungshülle 130 enthalten, die auch so wirken kann, dass sie eines oder mehrere der Spannungselemente teilweise oder vollständig trägt. In einigen Ausführungsformen kann die Hülle 130 so gestaltet sein, dass sie für die Abmessungen einer gegebenen Kernprobe 150 und die zugehörigen Spannungselemente einmalig ist. Beispielsweise könnte die Hülle 130 ein massives bearbeitetes Metallstück oder eine andere einheitliche Konstruktion sein. In einigen Ausführungsformen kann die Hülle 130 zwei oder mehr Teile umfassen, da eine mehrteilige Konstruktion die Bearbeitbarkeit und Modularität erhöhen und gleichzeitig die Kosten senken kann. In einigen Ausführungsformen kann die Hülle 130 so gestaltet sein, dass ihre Innenkammer 132 mit Kernproben unterschiedlicher Abmessungen und Spannungselementen unterschiedlicher Art oder Abmessungen kompatibel ist. Unabhängig davon, ob die Hülle 130 einstellbar ist oder nicht, enthält sie die Kernprobe 150 und die zugehörigen Spannungselemente, sodass sowohl die Kernprobe als auch die Spannungselemente von dem Druckbehälter, in dem die Testvorrichtung 100 letztendlich platziert wird, fluidisch isoliert sind. Zusätzlich ist die Hülle 130 so konstruiert, dass sie die von den verschiedenen Spannungselementen angewandten Spannungen sowie die Spannungen, die von einem externen Druckbehälter angewandt werden, in dem die Testvorrichtung 100 platziert wird, tragen und aushalten kann.
Zusätzlich ist die Hülle 130 so ausgelegt, dass sie Steuerleitungen enthält, wie beispielsweise hydraulische und elektrische Leitungen, die verwendet werden können, um die von den verschiedenen Spannungselementen angewandte Spannung zu steuern oder auf andere Weise einzustellen. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann die Hülle 130 ferner so gestaltet sein, dass sie verschiedene Druck-, Fluss-, Temperatur- und andere Sensoren enthält, die verwendet werden, um relevante Daten zu erhalten, die bei der Durchführung von Perforations- und Fließtests verwendet werden, wie diejenigen, die in API RP 19B Abschnitt 2 und 4 beschrieben sind. In einigen Ausführungsformen kann die Hülle 130 verwendet werden, um den oberen Adapter 110 an den unteren Adapter 120 zu koppeln. In einigen Ausführungsformen können All-Thread- oder verschiedene andere Verbindungsverfahren und - Vorrichtungen verwendet werden, die im Fachgebiet bekannt sind, um den oberen Adapter 110 an den unteren Adapter 120 zu koppeln, entweder in Verbindung mit oder ohne jegliche Stütze, die durch die Hülle 130 bereitgestellt werden kann.
Wie veranschaulicht, enthält und trägt der untere Adapter 120 das z-Achsen-Spannungselement 142. Wie die Hülle 130 ist der untere Adapter 120 so gestaltet, dass er sowohl den durch das z-Achsen-Spannungselement 142 angewandten Spannungen als auch den Spannungen standhält, die durch den externen Druckbehälter angewandt werden, in dem die Testvorrichtung 100 platziert wird. In einigen Ausführungsformen kann der untere Adapter 120 zusätzlich einen Aufnahmemechanismus zum Ergreifen und Zentrieren der Kernprobe 150 in der Testvorrichtung 100 enthalten. Eine solche zentrierte Anordnung ist im Querschnitt von oben nach unten zu sehen, der in 1C präsentiert ist. Der untere Adapter 120 kann zusätzlich konfiguriert sein, um eine fluidische Verbindung zu einer Porenflüssigkeitsquelle bereitzustellen, die verwendet wird, um eine Reservoirflüssigkeit zu simulieren, die nach dem Perforationsereignis des Tests fließt. Die Porenflüssigkeit kann an oder entlang der Unterseite der Kernprobe 150 eingeführt werden und die Kernprobe 150 durchdringen oder auf andere Weise penetrieren. In einigen Ausführungsformen ist diese Porenflüssigkeitsquelle so konfiguriert, dass sie der Zusammensetzung und dem Druck eines tatsächlichen Bohrlochs entspricht, das Gegenstand des vorliegenden Perforations- oder Fließtests ist. In einigen Ausführungsformen kann die fluidische Verbindung des unteren Adapters 120 als ein Flussverteiler bereitgestellt sein, der Porenflüssigkeit verteilen kann, die in flüssiger oder gasförmiger Form ist. Obwohl nicht veranschaulicht, können zusätzliche Flüssigkeitskopplungen bereitgestellt werden, um Porenflüssigkeit auf andere Flächen der Kernprobe 150 zu verteilen und einen Flüssigkeitsfluss in unterschiedliche Richtungen zu induzieren. Zum Beispiel können Flüssigkeitskopplungen bereitgestellt werden, um bidirektionalen axialen Fluss zu ermöglichen, also von unten nach oben oder von oben nach unten in Bezug auf den oberen Adapter 110 und den unteren Adapter 120. Flüssigkeitskopplungen können auch bereitgestellt werden, um radiale Strömung zu ermöglichen, sodass Flüssigkeit in den Kern und durch eine Perforation fließt, die während eines Perforationstests erzeugt wird. Zusätzlich wird in Betracht gezogen, dass Flüssigkeitsflusskonfigurationen aus einer beliebigen Kombination der oben beschriebenen axialen und radialen Flüsse bestehen können und dass ferner die Richtung des Flüssigkeitsflusses auch während des Tests umkehrbar sein kann.
In Anbetracht der obigen Beschreibung der Testvorrichtung 100 wendet sich die Offenbarung nun 2 zu, die ein Querschnittsdiagramm eines beispielhaften Systems 200 der vorliegenden Offenbarung präsentiert. Im Allgemeinen besteht das System 200 aus der Anordnung der Testvorrichtung 100 in einem externen Druckbehälter 205 mit verschiedenen gekoppelten Druckquellen. Es wird in Betracht gezogen, dass ein solches System und eine solche Anordnung verwendet werden, um einen oder mehrere der verschiedenen Tests durchzuführen, die von der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen werden.
In einigen Ausführungsformen ist der externe Druckbehälter 205 wasserbasiert, was bedeutet, dass das Innenvolumen 208 des externen Druckbehälters 205 mit Wasser gefüllt ist, das dann auf einen gewünschten Druck gebracht wird, obwohl das Innenvolumen 208 des externen Druckbehälters 205 nach Wunsch auch mit verschiedenen anderen Medien gefüllt werden kann, wie zum Beispiel geruchlosem Lösungsbenzin (Odorless Mineral Spirits - OMS). Der externe Druckbehälter 205 kann selbst eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung enthalten oder kann mit einer Druckquelle verbunden sein. Wie veranschaulicht, ist der Druckbehälter 205 über eine Leitung 206 an eine Behälterdruckquelle 207 gekoppelt. Dieser Behälterdruck wird relativ gleichmäßig entlang der Außenfläche der Testvorrichtung 100 angelegt, d. h. entlang der Außenfläche der Hülle 130, des oberen Adapters 110 und des unteren Adapters 120. Der Behälterdruck kann aus verschiedenen Stufen auswählbar sein und kann in einigen Ausführungsformen eine Obergrenze von 25 ksi (d. h. 25.000 psi) aufweisen, obwohl nach Wunsch andere Druckobergrenzen verwendet werden können. Außerdem versteht es sich ferner, dass verschiedene andere Druckbehälter und Druckbehälterflüssigkeiten verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor erwähnt, dient die Hülle 130 der Testvorrichtung dazu, die Testvorrichtung 100 fluidisch von jeglicher Druckbehälterflüssigkeit zu isolieren, sobald die Testvorrichtung 100 im Innenvolumen 208 des externen Druckbehälters 205 platziert ist.
Der Druckbehälter 205 umfasst zusätzlich eine Bohrlochtestkammer 215, die verwendet wird, um Bedingungen im Bohrloch oder das Bohrloch selbst zu simulieren. Eine Bohrlochdruckquelle 217 ist über eine Bohrlochleitung 216 an die Bohrlochtestkammer 215 gekoppelt und ist einstellbar, um einen Bohrlochdruck in der Bohrlochtestkammer 215 nach Wunsch bereitzustellen.
Zur Vorbereitung und Durchführung eines Perforationstests ist die Testvorrichtung 100 über den oberen Adapter 110 an den externen Druckbehälter 205 gekoppelt. Während des Zusammenbaus und der Vorbereitung der Testvorrichtung 100 kann ein gewünschter Zement- und Ummantelungskupon in der Ummantelungsaufnahme 114 installiert werden. Der obere Adapter 110 wird dann mit der Bohrlochtestkammer 215 verbunden, wobei zu diesem Zeitpunkt die zwei gekoppelten Komponenten in dem Druckbehälter 205 platziert werden. Eine Perforationstestanordnung 225, wie beispielsweise eine Laborperforationskanone, enthält eine Perforationsladung 227 und wird in der Perforationsöffnung 112 platziert oder anderweitig daran gekoppelt. Die Perforationsladung 227 kann gemäß den gewünschten Perforationseigenschaften oder -parametern geformt oder eingestellt werden, die mit dem mit der Testvorrichtung 100 durchzuführenden Perforationstest verbunden sind.
Mit der Perforationsladung 227 an Ort und Stelle wird die Bohrlochtestkammer 215 mit einer Bohrlochflüssigkeit gefüllt, die für den durchgeführten Perforationstest spezifisch ist, und wird verschlossen oder versiegelt. Zu diesem Zeitpunkt wird der externe Druckbehälter 205 einem Anfangsdruck von der Behälterdruckquelle 207 ausgesetzt. Anschließend wird ein Anfangsporendruck von einer Porendruckquelle 237 angewandt, und wird ein Anfagsbohrlochdruck von der Bohrlochdruckquelle 217 an die Bohrlochtestkammer 215 angewandt. Der Behälterdruck kann durch die Druckbehälterflüssigkeit übertragen werden, der Porendruck kann durch eine Porenflüssigkeit übertragen werden und der Bohrlochdruck kann durch eine Bohrlochflüssigkeit übertragen werden. Es wird auch angemerkt, dass diese Anfangsdruckwerte alle typischerweise weit unter den gewünschten Enddruckwerten liegen.
Mit diesen Anfangsdrücken an Ort und Stelle werden eines oder mehrere der Spannungselemente 142, 144a, 144b, 146a, 146c betätigt, um anfängliche dreiachsige Spannungen auf die Kernprobe 215 anzuwenden, z. B. entlang der X-, Y- und Z-Achse. Bei allen Anfangsdrücken und anfänglichen dreiachsigen Spannungen werden die Drücke und Spannungen langsam zusammen erhöht, bis die gewünschten Testbedingungen erreicht worden sind.
Nachdem die Testbedingungen erreicht worden sind, kann die Perforationsladung 227 detoniert werden, wodurch die Ladung in die Ausbogung der Perforationskanone, die Ummantelung und die Zementschichten in der Ummantelungsaufnahme 114 und schließlich in den Kern 250 selbst eindringt. An diesem Punkt kann mit einer erzeugten Perforation 234 der Fließtest entweder in einer Produktionskonfiguration (Flüssigkeit fließt aus der Perforation heraus) oder einer Injektionskonfiguration (Flüssigkeit fließt in die Perforation hinein) initialisiert werden.
Weitere Details und Aspekte der Verwendung der Testvorrichtung 100 zum Durchführen eines Perforationstests werden nachfolgend erörtert. Während eines Aufbaus, Testens oder beidem kann der untere Adapter 120 frei im Innenvolumen 208 des externen Druckbehälters 205 schweben, sodass die Testvorrichtung 100 von dem Verbindungspunkt, der an dem oberen Adapter 110 bereitgestellt ist, freitragend ist. In einigen Ausführungsformen kann der untere Adapter 120 so am Druckbehälter 205 getragen oder anderweitig angebracht sein, dass die Testvorrichtung 100 nicht freitragend ist. Wie zuvor erwähnt, kann der untere Adapter 120 einen Flüssigkeitsverteiler enthalten, der Porenflüssigkeit von der Porendruckquelle 237 verteilen kann, um einen gewünschten Porendruck zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann die Leitung 236 zum Bereitstellen dieser Kopplung ferner verwendet werden, um das untere Adapterende der Testvorrichtung 100 zu tragen.
Die Leitung 236 und die Porendruckquelle 237 können beide außerhalb des Druckbehälters 205 angeordnet sein, wobei in diesem Fall der Druckbehälter 205 abgedichtet sein kann, um sicherzustellen, dass an einer Eintrittsöffnung der Leitung 236 kein Leck aus seinem Innenvolumen 208 austritt. Wie zuvor erwähnt, kann die Ummantelungsaufnahme 114 mit beliebigen Ummantelungs- und Zementschichten beladen werden, die erforderlich sind, um das tatsächliche Bohrloch und die umgebende Formation, die Gegenstand des Tests sind, zu simulieren. In einigen Ausführungsformen kann jedoch mehr als eine Ummantelungskette erforderlich sein, um das Bohrloch von Interesse zu simulieren. In einem solchen Szenario könnte die Aufnahme 114 verwendet werden, um einen simulierten Innenschlauch und Ringraum (nicht gezeigt) aufzunehmen, während der Ummantelungs- und Zementkupon auf die Fläche der Kernprobe 250 verlagert werden könnte. Auf diese Weise werden sowohl der Innenschlauch als auch der Ringraum zusammen mit einer Außenummantelung und Zement simuliert, was der offenbarten Testvorrichtung und dem offenbarten Testverfahren zusätzliche Flexibilität verleiht.
Sobald die Testvorrichtung 100 geladen worden ist, kann sie in dem Innenvolumen 208 des Druckbehälters 205 platziert und über den oberen Adapter 110 an den Druckbehälter 205 gekoppelt werden. Der untere Adapter 120 der Testvorrichtung kann auch an die Leitung 236 gekoppelt werden, obwohl die Porendruckquelle 237 während dieses anfänglichen Ladevorgangs der Testvorrichtung 100 in den Druckbehälter 205 vorzugsweise getrennt oder ausgeschaltet bleibt. Ebenso bleibt die Bohrlochdruckquelle 217 während dieses anfänglichen Ladevorgangs vorzugsweise getrennt oder ausgeschaltet.
Zu diesem Zeitpunkt sollten die Testvorrichtung 100 und der externe Druckbehälter 205 geeignet konfiguriert und bereit sein, eine Druckbeaufschlagungsrampe auf die gewünschten Stufen für den Perforationstest zu starten. Der Druckbeaufschlagungsprozess beginnt, indem zuerst die Testvorrichtung 100 im Innenvolumen 208 des Druckbehälters 205 abgedichtet wird. Während der Druckbehälter 205 letztendlich auf einen Behälterdruck von beispielsweise 25 ksi unter Druck gesetzt werden kann, wird eine solche Druckbeaufschlagung nach und nach schrittweise durchgeführt, wobei Einstellungen der Reihe nach an dem Behälterdruck und dann an einem oder mehreren der Spannungselemente 142, 144a, 144b, 146a, 146c vorgenommen werden.
Unter Hinweis darauf, dass der Behälterdruck im Allgemeinen gleichmäßig auf die Testvorrichtung einwirkt, ist ersichtlich, dass herkömmliche Ansätze für Perforationstests, die den Behälterdruck selbst verwenden, um einen Formationsüberlagerungsdruck zu simulieren, somit keine dreiachsigen Spannungen auf eine Kernprobe ausüben können.
Bei dem hierin offenbarten Ansatz wird der Behälterdruck jedoch nicht verwendet, um den Formationsüberlagerungsdruck zu simulieren. Stattdessen werden die Überlagerungsdrücke oder insbesondere die resultierenden Überlagerungsspannungen, die auf die Kernprobe 250 einwirken, durch die Spannungselemente 142, 144a, 144b, 146a, 146b simuliert. Beispielsweise könnte das z-Achsen-Spannungselement 142 einen Überlagerungsdruck von 20 ksi entlang der z-Achse anwenden, könnten die x-Achsen-Spannungselemente 144a und 144b einen Überlagerungsdruck von 19 ksi entlang der x-Achse anwenden und könnten die y-Achsen-Spannungselemente 146a und 146b einen Überlagerungsdruck von 17 ksi entlang der y-Achse anwenden. Es versteht sich, dass diese Zahlen nur als Beispiel dienen und dass in der Praxis die von den Spannungselementen 142, 144a, 144b, 146a, 146b entwickelten Überlagerungsdrücke und Überlagerungsspannungsprofile so eingestellt werden können, dass sie das tatsächliche dreiachsige Überlagerungsspannungsprofil nachbilden, das in dem Bohrloch und in der Formation auftreten würde, die für den Perforationstest simuliert werden.
In diesem Sinne wird der Behälterdruck nicht zur Erzeugung des Formationsüberlagerungsdrucks herangezogen und wird daher nicht zur Erzeugung der Überlagerungsspannung in der Kernprobe 250 herangezogen. Der Behälterdruck wird jedoch vorteilhaft verwendet, um die Testvorrichtung 100 zu tragen und um dadurch die Festigkeitsanforderungen von einem oder mehreren von der Hülle 130, dem oberen Adapter 110 und dem unteren Adapter 120 zu verringern. Da die unter Druck gesetzte Flüssigkeit des Druckbehälters 205 dazu dient, die Testvorrichtung 100 zu tragen, muss die Testvorrichtung 100 nur den Druckunterschied zwischen dem Behälterdruck und dem von den Spannungselementen angewandten Überlagerungsdruck tragen.
Ein Beispiel für diese Stütze, die durch die Behälterflüssigkeit bereitgestellt wird, ist in 3 veranschaulicht, die eine weggeschnittene Ansicht des Systems aus 2 veranschaulicht. Es ist zu beachten, dass zu Veranschaulichungszwecken die Spannungselemente 144a, 144b, 146a, 146b in vereinfachter Form und nicht in Kontakt mit der Kernprobe 250 gezeigt sind, obwohl ein solcher Kontakt im Allgemeinen verwendet wird, um die Überlagerungsdrücke und Überlagerungsspannungsprofile anzuwenden. In diesem Beispiel wird der Druckbehälter 205 auf einen Behälterdruck von 25 ksi unter Druck gesetzt, der gleichmäßig entlang der Außenfläche der Hülle 130 der Testvorrichtung 100 wirkt. Das x-Achsen-Spannungselement 144a wendet entlang der x-Achse einen Überlagerungsdruck von 19 ksi auf die Kernprobe 250 an. Dies erzeugt einen Reaktionsdruck von 19 ksi, der auf das Innere der Hülle 130 auch entlang der x-Achse einwirkt. Bei einem Ansatz, bei dem nur die Spannungselemente und kein externer Druckbehälter 205 verwendet werden, müsste die Hülle 130 einen Druck von mindestens 19 ksi entlang der x-Achse tragen. Bei dem vorliegend offenbarten Ansatz, bei dem sowohl die Spannungselemente als auch der externe Druckbehälter 205 verwendet werden, muss die Hülle 130 stattdessen nur die Differenz zwischen dem Behälterdruck und dem von den Spannungselementen erzeugten Überlagerungsdruck tragen. In diesem Fall müsste die Hülle 130 einen Druck von mindestens 6 ksi entlang der x-Achse anstelle von 19 ksi tragen.
Das gleiche Prinzip gilt für die übrigen Spannungselemente. Wie gezeigt, wendet das y-Achsen-Spannungselement 146a einen Überlagerungsdruck von 17 ksi auf die Kernprobe 250 entlang der y-Achse an, was zu einem Reaktionsdruck von 17 ksi führt, der auf das Innere der Hülle 130 wirkt, ebenfalls entlang der y-Achse. Auch hier muss die Hülle 130 nur die Differenz zwischen dem Überlagerungsdruck und dem Behälterdruck tragen, was bedeutet, dass in diesem Fall die Hülle 130 anstelle von 17 ksi einen Druck von mindestens 8 ksi entlang der y-Achse tragen muss. Wenn das z-Achsen-Spannungselement 142 einen Überlagerungsdruck von 20 ksi anwendet, muss die Hülle 130 in ähnlicher Weise nur einen Druck von mindestens 5 ksi entlang der z-Achse anstelle von 20 ksi tragen.
Somit werden die technischen Anforderungen an die Hülle 130 und die Testvorrichtung 100 im Allgemeinen durch die Verwendung des Druckbehälters 205 und seiner unter Druck gesetzten Flüssigkeit stark verringert, um die Bereitstellung eines Widerstands gegen die von den Spannungselementen 142, 144a, 144b, 146a, 146b angewandten Überlagerungsdrücke zu unterstützen. Vorteilhafterweise können die Hülle 130, der obere Adapter 110 und der untere Adapter 120 alle viel dünner, leichter und kleiner gemacht werden, als es sonst erforderlich wäre, um die vollen Überlagerungsdrücke und Überlagerungsspannungen zu tragen, die von den verschiedenen Spannungselementen angewandt werden. Dies verringert sowohl die Kapital- als auch die Betriebskosten, die mit dem Durchführen eines solchen Tests verbunden sind, und verringert die Gesamtgröße der Testvorrichtung 100 und der Kernprobe 250 im Vergleich zu einem herkömmlichen dreiachsigen Spannungsrahmentest, dessen Durchführung ziemlich mühsam und teuer ist. Weiterhin kann das kombinierte System der Testvorrichtung 100 und des externen Druckbehälters 205 in einem weiteren Vorteil der vorliegenden Offenbarung höhere angelegte dreiachsige Überlagerungsspannungen als diejenigen erreichen, die durch den herkömmliche dreiachsige Spannungsrahmentest erreicht werden können.
In Anbetracht der obigen Erörterung, in der die Hülle 130 mindestens 6 ksi entlang der x-Achse, 8 ksi entlang der y-Achse und 5 ksi entlang der z-Achse tragen muss, ist ersichtlich, warum der Druckbeaufschlagungsprozess des Gesamtsystems aus 2 schrittweise oder synchron erfolgen muss. Unter der Annahme, dass die Hülle 130 mit Blick auf einen Sicherheitsspielraum konstruiert ist und 12 ksi in alle Richtungen tragen kann, würde dennoch ein Fehler auftreten, wenn der Druckbehälter 205 bei Umgebungsdruck auf einen relativen Druck von 25 ksi gegenüber der Testvorrichtung 100 gebracht würde - die resultierende Druckdifferenz von 25 ksi würde die Konstruktionsgrenze der Hülle 130 von 12 ksi bei weitem übertreffen.
Stattdessen sollten der Druckbehälter 205 und die Testvorrichtung 100 zusammen auf Druck gebracht werden, sodass die Druckgrenze der Testvorrichtung niemals überschritten wird. Ein derartiger Druckbeaufschlagungsprozess könnte darin bestehen, dass der Druckbehälter 205 langsam auf 25 ksi unter Druck gesetzt wird, während die Testvorrichtung 100 unter Verwendung der Spannungselemente gleichzeitig auf Überlagerungsdrücke von 19 ksi, 17 ksi und 20 ksi jeweils entlang der x-, y- und z-Achse gebracht wird. In einigen Ausführungsformen können Druckeinstellungen schrittweise vorgenommen werden, wobei die Größe einer Stufe eine Abhängigkeit der Gesamtdruckgrenze der Testvorrichtung 100 sein kann. Zum Beispiel könnte mit einer Schrittgröße von 1/4 der Gesamtdruckgrenze oder 3 ksi in dem vorliegenden Beispiel der Druckbehälter 205 zuerst auf 3 ksi über der Umgebung unter Druck gesetzt werden, wobei an diesem Punkt die Testvorrichtung 100 3 ksi trägt. Als nächstes könnte die Testvorrichtung 100 in jeder Richtung mit einem Druck von 3 ksi beaufschlagt werden, so dass kein Nettodruck darauf einwirkt. Alternativ könnte die Testvorrichtung 100 in jeder Richtung mit einem Druck von 6 ksi beaufschlagt werden, sodass ein Nettodruck von 3 ksi auf sie einwirkt. Die abwechselnde Druckbeaufschlagung des Druckbehälters 205 und der Spannungselemente der Testvorrichtung 100 kann auf beide Arten erfolgen, bis die endgültigen gewünschten Druckbeaufschlagungen erreicht sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Behälterdruck des externen Druckbehälters 205 zusammen mit den von den Spannungselementen 142, 144a, 144b, 146a, 146b angewandten Überlagerungsdrücken kontinuierlich überwacht und eingestellt werden, sodass das gewünschte Überlagerungsspannungsprofil über die gesamte Kernprobe 250 aufrechterhalten wird und sodass die Druckgrenze der Testvorrichtung 100 oder eines Teils davon niemals überschritten wird.
Abhängig von der Art des durchzuführenden Tests kann eine oder können beide von der Bohrlochdruckquelle 217 und der Porendruckquelle 237 auch während des Aufbaus und des Tests eingestellt werden. Beispielsweise kann die Bohrlochdruckquelle 217 mit Druck beaufschlagt werden, um einen erwarteten Bohrlochdruck in der simulierten Tiefe zu simulieren - typischerweise werden der Bohrlochdruck und der Überlastungsdruck für die gleiche Tiefe simuliert. Als ein anderes Beispiel könnte in einem Produktionstest die unter Druck stehende Porenflüssigkeitsquelle 237 aktiviert werden, um die Kernprobe 250 entweder vor, während oder nach der Druckbeaufschlagung des Druckbehälters 205 und der Testvorrichtung 100 mit der Porenflüssigkeit zu sättigen.
Wenn die gewünschten Enddrücke auf diese Weise aufrechterhalten und erreicht sind, kann ein Perforationstest durchgeführt werden. Die Perforationsladung 227 der Perforationsbaugruppe 225 (z. B. einer Perforationskanone) wird detoniert und erzeugt ein Loch, das durch die Ausbogung der Perforationskanone und die Ummantelungs- und Zementschichten in der Ummantelungsaufnahme 114 verläuft, wodurch ein Perforationstunnel 234 geöffnet wird, der die Kernprobe 250 penetriert. In einigen Ausführungsformen kann die Kernprobe 250 so dimensioniert sein, dass mindestens ein Kerndurchmesser unter der maximalen Tiefe bleibt, bis zu der der Perforationstunnel penetriert. Anders gesagt kann die minimale Höhe der Kernprobe 250 (wobei die Höhe zwischen dem oberen Adapter 110 und dem unteren Adapter 120 genommen wird) durch ‚maximale erwartete Tiefe des Perforationstunnels‘ + ‚Durchmesser der Kernprobe‘ gegeben sein.
In einigen Ausführungsformen können Akkumulatoren (nicht gezeigt) stromaufwärts und stromabwärts der Kernprobe 250 angeordnet sein, um den hydraulischen Schock des Perforationsereignisses zu absorbieren und die Druckstöße zu simulieren, die eine Bohrlochperforation begleiten. Wenn der Perforationstunnel 234 in der Kernprobe 250 geöffnet ist und die Überlagerungsdrücke und -spannungen noch von den Spannungselementen 142, 144a, 144b, 146a, 146b angewandt werden, kann die Injektion oder Produktion aus dem Perforationstunnel 234 gemessen werden. Im Falle einer Injektion würde unter Druck stehende Flüssigkeit über die Bohrlochdruckquelle 217 in den Perforationstunnel 234 getrieben, um eine Vielzahl verschiedener Stimulations- und Injektionsvorgänge zu simulieren. Der injizierte Flüssigkeitsfluss kann an dem oder nahe dem unteren Adapter 120 unter Verwendung verschiedener eingebetteter Sensoren, die in der Testvorrichtung 100 enthalten sind, um Flüssigkeitsflüsse zu analysieren, gemessen und gekennzeichnet werden. Im Falle der Produktion würde unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem umgebenden Gestein der Kernprobe 250 (d. h. radial) mit der von der Porendruckquelle 237 bereitgestellten Antriebskraft in den Perforationstunnel 234 getrieben.
In einigen Ausführungsformen können Eigenschaften und Charakteristika des Perforationstunnels 234 aus den verschiedenen Telemetrie- und Flussdaten abgeleitet werden, die von Sensoren gesammelt werden, die an und in der Testvorrichtung 100 bereitgestellt sind, sodass der Perforationstunnel 234 in einer oder mehreren seiner wahrscheinlichsten Formen modelliert wird. Diese Sensoren an oder in der Testvorrichtung 100 können zusätzlich zu Sensoren und Datenerfassungsmodulen verwendet werden, die an dem Druckbehälter 205 bereitgestellt oder in diesen integriert sind. In einigen Ausführungsformen können der Druckbehälter 205 und die Testvorrichtung 100 auf eine ähnliche synchrone oder schrittweise Weise wie die, in der sie ursprünglich unter Druck gesetzt wurden, drucklos gemacht werden, sodass die Testvorrichtung 100 entfernt werden kann. Nach dem Entfernen könnte die Kernprobe 250 beispielsweise unter Verwendung eines CT-Scanners gescannt werden oder könnte physisch geöffnet werden, sodass der Perforationstunnel 234 zur Inspektion und Analyse sichtbar ist.
4A und 4B veranschaulichen beispielhafte Rechensysteme zur Verwendung als Steuervorrichtung in den beispielhaften Systemausführungsformen. Die geeignetere Ausführungsform wird dem Durchschnittsfachmann beim Praktizieren der vorliegenden Technologie ersichtlich. Durchschnittsfachleute werden auch leicht erkennen, dass andere Systemausführungsformen möglich sind.
4A veranschaulicht eine herkömmliche Systembus-Rechensystemarchitektur 400, wobei die Komponenten des Systems unter Verwendung eines Busses 405 in elektrischer Kommunikation miteinander stehen. Das beispielhafte System 400 beinhaltet eine Verarbeitungseinheit (CPU oder Prozessor) 410 und einen Systembus 405, der verschiedene Systemkomponenten einschließlich des Systemspeichers 415, wie beispielsweise Nur-Lese-Speicher (ROM) 420 und Direktzugriffsspeicher (RAM) 425 an den Prozessor 410 koppelt. Das System 400 kann einen Cache eines Hochgeschwindigkeitsspeichers enthalten, der direkt mit dem Prozessor 410 verbunden, in dessen Nähe oder als Teil davon integriert ist. Das System 400 kann für einen schnellen Zugriff durch den Prozessor 410 Daten aus dem Speicher 415 und/oder der Speichervorrichtung 430 in den Cache 412 kopieren. Auf diese Weise kann der Cache eine Leistungssteigerung bereitstellen, die Verzögerungen des Prozessors 410 beim Warten auf Daten vermeidet. Diese und andere Module können steuern oder konfiguriert sein, um den Prozessor 410 zu steuern, um verschiedene Handlungen durchzuführen. Es kann auch ein anderer Systemspeicher 415 zur Verwendung verfügbar sein. Der Speicher 415 kann mehrere unterschiedliche Speichertypen mit unterschiedlichen Leistungseigenschaften beinhalten. Der Prozessor 410 kann einen beliebigen Allzweckprozessor und ein Hardwaremodul oder Softwaremodul beinhalten, wie zum Beispiel das Modul 1 432, das Modul 2 434 und das Modul 3 436, die in der Speichervorrichtung 430 gespeichert sind und konfiguriert sind, um den Prozessor 410 sowie einen Spezialprozessor zu steuern, bei dem Softwareanweisungen in das eigentliche Prozessordesign integriert sind. Der Prozessor 410 kann im Wesentlichen ein vollständig in sich geschlossenes Rechensystem sein, das mehrere Kerne oder Prozessoren, einen Bus, eine Speichersteuerung, einen Cache usw. enthält. Ein Mehrkernprozessor kann symmetrisch oder asymmetrisch sein.
Um eine Benutzerinteraktion mit der Rechenvorrichtung 400 zu ermöglichen, kann eine Eingabevorrichtung 445 eine beliebige Anzahl an Eingabemechanismen darstellen, beispielsweise ein Mikrofon für Sprache, einen berührungsempfindlichen Bildschirm für Gesten- oder grafische Eingaben, eine Tastatur, eine Maus, Bewegungseingabe, Sprache und so weiter. Eine Ausgabevorrichtung 435 kann auch eine oder mehrere von einer Anzahl an Ausgabemechanismen sein, die Fachleuten bekannt sind. In einigen Fällen können multimodale Systeme einem Benutzer ermöglichen, mehrere Arten von Eingaben bereitzustellen, um mit der Rechenvorrichtung 400 zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 440 kann im Allgemeinen die Benutzereingabe und die Systemausgabe steuern und verwalten. Es gibt keine Einschränkung für den Betrieb an einer bestimmten Hardware-Anordnung, und daher können die Grundmerkmale hier leicht durch verbesserte Hardware- oder Firmware-Anordnungen ersetzt werden, wenn sie entwickelt werden.
Die Speichervorrichtung 430 ist ein nichtflüchtiger Speicher und kann eine Festplatte oder ein anderer Typ eines computerlesbaren Mediums sein, auf dem Daten gespeichert werden können, auf die ein Computer zugreifen kann, beispielsweise Magnetkassetten, Flash-Speicherkarten, Festkörperspeichervorrichtungen, Digital Versatile Disks, Direktzugriffsspeicher (RAMs) 425, Nur-Lese-Speicher (ROM) 420 und Hybride davon.
Die Speichervorrichtung 430 kann Softwaremodule 432, 434, 436 zum Steuern des Prozessors 410 beinhalten. Andere Hardware- oder Softwaremodule werden in Betracht gezogen. Die Speichervorrichtung 430 kann mit dem Systembus 405 verbunden sein. In einem Aspekt kann ein Hardwaremodul, das eine bestimmte Funktion durchführt, die Softwarekomponente beinhalten, die in einem computerlesbaren Medium in Verbindung mit den erforderlichen Hardwarekomponenten gespeichert ist, wie z. B. dem Prozessor 410, dem Bus 405, der Anzeige 435 und so weiter, um die Funktion durchzuführen.
4B veranschaulicht ein beispielhaftes Computersystem 450 mit einer Chipsatzarchitektur, die zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens und zum Erzeugen und Anzeigen einer grafischen Benutzerschnittstelle (graphical user interface - GUI) verwendet werden kann. Das Computersystem 450 ist ein Beispiel für Computerhardware, -software und -firmware, die zum Implementieren der offenbarten Technologie verwendet werden können. Das System 450 kann einen Prozessor 455 beinhalten, der eine beliebige Anzahl von physisch und/oder logisch getrennten Ressourcen darstellt, die in der Lage sind, Software, Firmware und Hardware auszuführen, die zur Durchführung identifizierter Berechnungen konfiguriert sind. Der Prozessor 455 kann mit einem Chipsatz 460 kommunizieren, der die Eingabe in den und die Ausgabe aus dem Prozessor 455 steuern kann. In diesem Beispiel gibt der Chipsatz 460 Informationen an die Ausgabevorrichtung 465 aus, wie beispielsweise eine Anzeige, und kann Informationen an die Speichervorrichtung 470 lesen und schreiben, die beispielsweise magnetische Medien und Festkörpermedien beinhalten können. Der Chipsatz 460 kann auch Daten aus dem RAM 475 lesen und in diesen schreiben. Eine Brücke 460 zum Verbinden mit einer Vielzahl von Benutzerschnittstellenkomponenten 465 kann zum Verbinden mit dem Chipsatz 460 bereitgestellt werden. Solche Benutzerschnittstellenkomponenten 465 können eine Tastatur, ein Mikrofon, eine Berührungserkennungs- und -verarbeitungsschaltung, eine Zeigevorrichtung wie zum Beispiel eine Maus und so weiter beinhalten. Im Allgemeinen können Eingaben in das System 450 von einer Vielzahl von Quellen stammen, maschinell erzeugt und/oder vom Menschen erzeugt sein.
Der Chipsatz 460 kann sich auch mit einer oder mehreren Kommunikationsschnittstellen 490 verbinden, die unterschiedliche physische Schnittstellen aufweisen können. Solche Kommunikationsschnittstellen können Schnittstellen für drahtgebundene und drahtlose lokale Netzwerke, für drahtlose Breitbandnetzwerke sowie für persönliche Netzwerke beinhalten. Einige Anwendungen der Verfahren zum Erzeugen, Anzeigen und Verwenden der hierin offenbarten GUI können das Empfangen von geordneten Datensätzen über die physische Schnittstelle beinhalten oder durch die Maschine selbst durch den Prozessor 455 erzeugt werden, der die im Speicher 470 oder 475 gespeicherten Daten analysiert. Ferner kann die Maschine Eingaben von einem Benutzer über Benutzerschnittstellenkomponenten 465 empfangen und geeignete Funktionen ausführen, wie beispielsweise Suchfunktionen, indem diese Eingaben unter Verwendung des Prozessors 455 interpretiert werden.
Es versteht sich, dass die beispielhaften Systeme 400 und 450 mehr als einen Prozessor 410 aufweisen können oder Teil einer Gruppe oder eines Clusters von Rechenvorrichtungen sein können, die miteinander vernetzt sind, um eine größere Verarbeitungsfähigkeit bereitzustellen.
Zur Klarheit der Erläuterung kann in einigen Fällen die vorliegende Technologie so dargestellt werden, dass sie einzelne Funktionsblöcke beinhaltet, darunter Funktionsblöcke, die Vorrichtungen, Vorrichtungskomponenten, Schritte oder Routinen in einem in Software verkörperten Verfahren oder Kombinationen aus Hardware und Software beinhalten.
In einigen Ausführungsformen können die computerlesbaren Speichervorrichtungen, Medien und Speicher ein Kabel- oder drahtloses Signal beinhalten, das einen Bitstrom und dergleichen enthält. Wenn jedoch erwähnt, schließen nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien Medien wie Energie, Trägersignale, elektromagnetische Wellen und Signale an sich ausdrücklich aus.
Verfahren gemäß der vorgenannten Beschreibung können unter Verwendung von computerausführbaren Anweisungen implementiert werden, die von computerlesbaren Medien gespeichert oder anderweitig verfügbar sind. Solche Anweisungen können Anweisungen und Daten umfassen, die einen Universal computer, einen Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen oder auf andere Weise konfigurieren, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen durchzuführen. Auf Teile der verwendeten Computerressourcen kann über ein Netzwerk zugegriffen werden. Die computerausführbaren Anweisungen können beispielsweise Binärdateien, Zwischenformatanweisungen wie etwa Assemblersprache oder sogar Quellcode sein. Computerlesbare Medien, die zum Speichern von Anweisungen, verwendeten Informationen und/oder Informationen verwendet werden können, die während Verfahren gemäß der oben genannten Beschreibung erstellt wurden, beinhalten magnetische oder optische Platten, Flash-Speicher, USB-Geräte mit nichtflüchtigem Speicher, vernetzte Speichervorrichtungen und so weiter.
Zur Klarheit der Erläuterung kann in einigen Fällen die vorliegende Technologie so dargestellt werden, dass sie einzelne Funktionsblöcke beinhaltet, darunter Funktionsblöcke, die Vorrichtungen, Vorrichtungskomponenten, Schritte oder Routinen in einem in Software verkörperten Verfahren oder Kombinationen aus Hardware und Software beinhalten.
Die computerlesbaren Speichervorrichtungen, Medien und Speicher können ein Kabel- oder drahtloses Signal beinhalten, das einen Bitstrom und dergleichen enthält. Wenn jedoch erwähnt, schließen nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien Medien wie Energie, Trägersignale, elektromagnetische Wellen und Signale an sich ausdrücklich aus.
Vorrichtungen, die Verfahren gemäß diesen Offenbarungen implementieren, können Hardware, Firmware und/oder Software umfassen und können eine Vielzahl von Formfaktoren annehmen. Solche Formfaktoren können Laptops, Smartphones, Personal Computer mit kleinem Formfaktor, persönliche digitale Assistenten, Vorrichtungen zur Rackmontage, eigenständige Vorrichtungen und so weiter beinhalten. Die hierin beschriebene Funktionalität kann auch in Peripheriegeräten oder Zusatzkarten ausgeführt sein. Eine solche Funktionalität kann auch auf einer Leiterplatte zwischen verschiedenen Chips oder verschiedenen Prozessen implementiert werden, die in einer einzelnen Vorrichtung ausgeführt werden.
Die Anweisungen, Medien zum Übermitteln derartiger Anweisungen, Rechenressourcen zum Ausführen derselben und andere Strukturen zum Unterstützen derartiger Rechenressourcen sind Mittel zum Bereitstellen der in diesen Offenbarungen beschriebenen Funktionen.
Obwohl eine Vielzahl von Informationen verwendet wurde, um Aspekte innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche zu erläutern, sollte keine Einschränkung der Ansprüche auf der Grundlage bestimmter Merkmale oder Anordnungen impliziert werden, da ein Fachmann eine breite Vielzahl von Implementierungen ableiten könnte. Ferner und obwohl einige Gegenstände in einer Sprache beschrieben worden sind, die für Strukturmerkmale und/oder Verfahrensschritte spezifisch ist, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf diese beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Solche Funktionen können unterschiedlich verteilt oder in anderen als den hier angegebenen Komponenten durchgeführt werden. Vielmehr werden die beschriebenen Merkmale und Schritte als mögliche Komponenten von Systemen und Verfahren innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche offenbart. Darüber hinauszeigt die Anspruchssprache, in der „zumindest eines“ eines Satzes angegeben ist, an, dass ein Element des Satzes oder mehrere Elemente des Satzes den Anspruch erfüllen.
ANSPRÜCHE DER OFFENBARUNG BEINHALTEN:
Anspruch 1: Eine Überlagerungsspannungsvorrichtung, umfassend: eine längliche Befestigungshülle, die eine Kammer umschließt und isoliert; eine Vielzahl von Spannungselementen in der Kammer und angeordnet, um einen rechteckigen prismenförmigen zentralen Aufnahmehohlraum zum Aufnehmen einer zu testenden Gesteinskernprobe zu bilden, wobei die Vielzahl von Spannungselementen mindestens fünf Flächen des rechteckigen Aufnahmehohlraums bedecken, wobei der rechteckige prismenförmige Aufnahmehohlraum drei gegenüberliegende gepaarte Flächen aufweist und drei Achsen aufweist, die sich jeweils durch jede der drei gegenüberliegenden gepaarten Flächen erstrecken, wobei die Vielzahl von Spannungselementen unabhängig steuerbar ist, um Überlagerungsdruck auf die Kernprobe, wenn die Kernprobe in dem zentralen Aufnahmehohlraum enthalten ist, in der Richtung jeder der drei Achsen anzuwenden; einen ersten Endadapter, der an einem ersten Ende des zentralen Aufnahmehohlraums positioniert ist, um ein erstes Ende der Kernprobe aufzunehmen, wenn sie darin enthalten ist; und einen zweiten Endadapter, der an einem zweiten Ende des zentralen Aufnahmehohlraums gegenüber dem ersten Ende positioniert ist und mindestens eines aus der Vielzahl von Spannungselementen bedeckt.
Anspruch 2: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um einen externen Druck von einem externen Druckbehälter aufzunehmen, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um nur einen Teil der Überlagerungsdrücke zu tragen und der externe Druck einen verbleibenden Teil der Überlagerungssdrücke trägt.
Anspruch 3: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen externen Druckbehälter umfasst, wobei die Befestigungshülle in dem externen Druckbehälter enthalten ist und einen externen Druck von dem externen Druckbehälter aufnimmt, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um nur einen Teil der Überlagerungsdrücke zu tragen, wobei der externe Druck einen verbleibenden Teil der Überlagerungsdrücke trägt.
Anspruch 4: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Spannungselementen unabhängig steuerbar ist, um drei Überlagerungsspannungsprofile entlang der entsprechenden drei Achsen zu erzeugen.
Anspruch 5: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Spannungselementen durch eines oder mehrere von flachen Buchsen und Kolben bereitgestellt wird.
Anspruch 6: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kernprobe rechteckig im Querschnitt ist und weniger als 12 Zoll auf einer Seite im Querschnitt beträgt.
Anspruch 7: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen simulierten Bohrlochabschnitt, wobei der simulierte Bohrlochabschnitt zwischen dem ersten Endadapter und einer unter Druck gesetzten Flüssigkeitsquelle gekoppelt ist, um Bohrlochcharakteristika zu simulieren.
Anspruch 8: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Ende der Kernprobe in einem simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt des ersten Endadapters aufgenommen wird.
Anspruch 9: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Endadapter eine fluidische Kopplung zwischen einer unter Druck stehenden Porenflüssigkeitsquelle und der Kernprobe bereitstellt.
Anspruch 10: Die Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Perforator, der an den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt des ersten Endadapters gekoppelt ist, wobei der Perforator bedienbar ist, um einen Perforationstunnel durch den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt und in die Kernprobe zu erzeugen.
Anspruch 11: Ein Verfahren, umfassend: Positionieren einer Gesteinskernprobe in einer Befestigungshülle einer Überlagerungsspannungsvorrichtung; Positionieren der Überlagerungsspannungsvorrichtung in dem Innenvolumen eines externen Druckbehälters, der eine Behälterflüssigkeit enthält; Beaufschlagen des externen Druckbehälters mit Druck auf einen gewünschten Behälterdruck, sodass der Behälterdruck eine Umfangsunterstützung für die Befestigungshülle bereitstellt; und Beaufschlagen der Überlagerungsspannungsvorrichtung mit Druck auf gewünschte dreiachsige Überlagerungsdrücke entlang einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einer dritten Achse der Kernprobe, wobei die Befestigungshülle nur einen Teil der Überlagerungsdrücke trägt und der Behälterdruck den verbleibenden Teil der Überlagerungsdrücke trägt.
Anspruch 12: Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein maximaler Nenndruck der Befestigungshülle weniger als eines oder mehrere von dem Behälterdruck und den dreiachsigen Überlagerungsdrücken ist.
Anspruch 13: Das Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Einstellen der dreiachsigen Überlagerungsdrücke, um ein gewünschtes erstes Überlagerungsspannungsprofil entlang der ersten Achse der Kernprobe, ein gewünschtes zweites Überlagerungsspannungsprofil entlang der zweiten Achse der Kernprobe und ein gewünschtes drittes Überlagerungsspannungsprofil entlang der dritten Achse der Kernprobe zu erzeugen.
Anspruch 14: Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei der externe Druckbehälter und die Überlagerungsspannungsvorrichtung gleichzeitig unter Druck gesetzt werden, sodass eine Differenz zwischen dem Behälterdruck und einem beliebigen der dreiachsigen Überlagerungsdrücke niemals einen Schwellendruck überschreitet, wobei der Schwellendruck von einem maximalen Nenndruck der Befestigungshülle abhängig ist.
Anspruch 15: Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei der externe Druckbehälter und die Überlagerungsspannungsvorrichtung schrittweise unter Druck gesetzt werden, wobei der Behälterdruck und die dreiachsigen Überlagerungsdrücke abwechselnd um einen Betrag erhöht werden, der jeweils geringer als der gewünschte Behälterdruck und die gewünschten dreiachsigen Überlagerungsdrücke ist.
Anspruch 16: Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Druckbeaufschlagen der Überlagerungsspannungsvorrichtung das Einstellen einer Vielzahl von Spannungselementen umfasst, die im Inneren der Befestigungshülle positioniert sind und mit der Kernprobe in Kontakt stehen, wobei die Spannungselemente durch eines oder mehrere von flachen Buchsen und Kolben bereitgestellt werden.
Anspruch 17: Das Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Bereitstellen eines simulierten Bohrlochgehäuseabschnitts zwischen einer Fläche der Kernprobe und dem externen Druckbehälter.
Anspruch 18: Das Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Durchführen eines Perforationstests an der Kernprobe, wobei der Perforationstest einen Perforationstunnel durch den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt erzeugt und sich in die Kernprobe hinein erstreckt.
Anspruch 19: Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Perforationstunnel verwendet wird, um einen Produktionstest oder einen Injektionstest an der Kernprobe durchzuführen.
Anspruch 20: Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Kernprobe von der Behälterflüssigkeit fluidisch isoliert ist und eine oder mehrere externe Flüssigkeitszufuhren an die Überlagarungspannungsvorrichtung gekoppelt sind, um den Produktionstest oder den Injektionstest an der Kernprobe durchzuführen.

Claims

Überlagerungsspannungsvorrichtung, umfassend: eine längliche Befestigungshülle, die eine Kammer umschließt und isoliert; eine Vielzahl von Spannungselementen in der Kammer und angeordnet, um einen rechteckigen prismenförmigen zentralen Aufnahmehohlraum zum Aufnehmen einer zu testenden Gesteinskernprobe zu bilden, wobei die Vielzahl von Spannungselementen mindestens fünf Flächen des rechteckig geformten Aufnahmehohlraums bedeckt, wobei der rechteckige prismenförmige Aufnahmehohlraum drei gegenüberliegenden gepaarte Flächen aufweist und drei Achsen aufweist, die sich jeweils durch jede der drei gegenüberliegenden gepaarten Flächen erstrecken, wobei die Vielzahl von Spannungselementen unabhängig steuerbar ist, um Überlagerungsdrücke auf die Kernprobe, wenn die Kernprobe in dem zentralen Aufnahmehohlraum enthalten ist, in der Richtung von jeder der drei Achsen anzuwenden; einen ersten Endadapter, der an einem ersten Ende des zentralen Aufnahmehohlraums positioniert ist, um ein erstes Ende der Kernprobe aufzunehmen, wenn sie darin enthalten ist; und einen zweiten Endadapter, der an einem zweiten Ende des zentralen Aufnahmehohlraums gegenüber dem ersten Ende positioniert ist und mindestens eines aus der Vielzahl von Spannungselementen bedeckt.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um einen externen Druck von einem externen Druckbehälter aufzunehmen, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um nur einen Teil der Überlagerungsdrücke zu tragen und der externe Druck einen verbleibenden Teil der Überlagerungsdrücke trägt.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen externen Druckbehälter umfasst, wobei die Befestigungshülle in dem externen Druckbehälter enthalten ist und einen externen Druck von dem externen Druckbehälter aufnimmt, wobei die Befestigungshülle konfiguriert ist, um nur einen Teil der Überlagerungsdrücke zu tragen, wobei der externe Druck einen verbleibenden Teil der Überlagerungsdrücke trägt.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Spannungselementen unabhängig steuerbar ist, um drei Überlagerungsspannungsprofile entlang der entsprechenden drei Achsen zu erzeugen.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Spannungselementen durch eines oder mehrere von flachen Buchsen und Kolben bereitgestellt wird.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kernprobe rechteckig im Querschnitt ist und weniger als 12 Zoll auf einer Seite im Querschnitt beträgt.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen simulierten Bohrlochabschnitt, wobei der simulierte Bohrlochabschnitt zwischen dem ersten Endadapter und einer unter Druck gesetzten Flüssigkeitsquelle gekoppelt ist, um Bohrlochcharakteristika zu simulieren.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Ende der Kernprobe in einem simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt des ersten Endadapters aufgenommen wird.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Endadapter eine fluidische Kopplung zwischen einer unter Druck stehenden Porenflüssigkeitsquelle und der Kernprobe bereitstellt.
Überlagerungsspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Perforator, der an den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt des ersten Endadapters gekoppelt ist, wobei der Perforator bedienbar ist, um einen Perforationstunnel durch den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt und in die Kernprobe zu erzeugen.
Verfahren, umfassend: Positionieren einer Gesteinskernprobe in einer Befestigungshülle einer Überlagerungsspannungsvorrichtung; Positionieren der Überlagerungsspannungsvorrichtung im Innenvolumen eines externen Druckbehälters, der eine Behälterflüssigkeit enthält; Beaufschlagen des externen Druckbehälters mit Druck auf einen gewünschten Behälterdruck, sodass der Behälterdruck eine Umfangsunterstützung für die Befestigungshülle bereitstellt; und Beaufschlagen der Überlagerungsspannungsvorrichtung mit Druck auf gewünschte dreiachsige Überlagerungsdrücke entlang einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einer dritten Achse der Kernprobe, wobei die Befestigungshülle nur einen Teil der Überlagerungsdrücke trägt und der Behälterdruck den verbleibenden Teil der Überlagerungsdrücke trägt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein maximaler Nenndruck der Befestigungshülle weniger als eines oder mehrere von dem Behälterdruck und den dreiachsigen Überlagerungsdrücken ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Einstellen der dreiachsigen Überlagerungsdrücke, um ein gewünschtes erstes Überlagerungsspannungsprofil entlang der ersten Achse der Kernprobe, ein gewünschtes zweites Überlagerungsspannungsprofil entlang der zweiten Achse der Kernprobe und ein gewünschtes drittes Überlagerungsspannungsprofil entlang der dritten Achse der Kernprobe zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der externe Druckbehälter und die Überlagerungsspannungsvorrichtung gleichzeitig unter Druck gesetzt werden, sodass eine Differenz zwischen dem Behälterdruck und einem beliebigen der dreiachsigen Überlagerungsdrücke niemals einen Schwellendruck überschreitet, wobei der Schwellendruck von einem maximalen Nenndruck der Befestigungshülle abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der externe Druckbehälter und die Überlagerungsspannungsvorrichtung schrittweise unter Druck gesetzt werden, wobei der Behälterdruck und die dreiachsigen Überlagerungsdrücke abwechselnd um einen Betrag erhöht werden, der jeweils geringer als der gewünschte Behälterdruck und die gewünschten dreiachsigen Überlagerungsdrücke ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Beaufschlagen der Überlagerungsspannungsvorrichtung mit Druck das Einstellen einer Vielzahl von Spannungselementen umfasst, die im Inneren der Befestigungshülle positioniert sind und mit der Kernprobe in Kontakt stehen, wobei die Spannungselemente durch eines oder mehrere von flachen Buchsen und Kolben bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Bereitstellen eines simulierten Bohrlochgehäuseabschnitts zwischen einer Fläche der Kernprobe und dem externen Druckbehälter.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Durchführen eines Perforationstests an der Kernprobe, wobei der Perforationstest einen Perforationstunnel durch den simulierten Bohrlochgehäuseabschnitt erzeugt und sich in die Kernprobe hinein erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Perforationstunnel verwendet wird, um einen Produktionstest oder einen Injektionstest an der Kernprobe durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Kernprobe von der Behälterflüssigkeit fluidisch isoliert ist und eine oder mehrere externe Flüssigkeitszufuhren an die Überlagerungsspannungsvorrichtung gekoppelt sind, um den Produktionstest oder den Injektionstest an der Kernprobe durchzuführen.