DE60003077T2

DE60003077T2 - Verfahren zur leckerkennung

Info

Publication number: DE60003077T2
Application number: DE60003077T
Authority: DE
Inventors: Hubertus Heijnen
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: EP1234101A1; MXPA02005323A; WO2001040627A8; EP1234101B1; AU2164401A; US6513591B1; BR0015979A; NO20022543L; WO2001040627A1; CA2392064A1; CN1402811A; OA12114A; RU2002117301A; AU765898B2; EG22358A; NO20022543D0; DE60003077D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen eines Lecks in einem Bohrlochrohr eines Bohrloches. Das Bohrloch ist mit einem Bohrlochrohr ausgekleidet, das in das Bohrloch einzementiert wird. Das Bohrloch kann ein Fluidförderbohrloch oder ein Einspritzbohrloch sein.
Es ist häufig schwierig, das Vorhandensein eines Lecks in einem Bohrlochrohr festzustellen, und es ist noch schwieriger, die Stelle eines solchen Lecks zu bestimmen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Lösung dieses Problems zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen eines Lecks in einem Bohrlochrohr eines Bohrloches zur Förderung von Kohlenwasserstofffluiden aus einer Erdformation geschaffen, welches folgende Schritte aufweist:
a) Einführen eines Schallwerkzeuges, das mit einem Transducerpaket ausgestattet ist, welches befähigt ist, ein Schallsignal durch das Bohrlochrohr zu senden und aus diesem zu empfangen;
b) vor dem Beginn der Kohlenwasserstoff-Fluidförderung durch das Bohrloch Induzieren des Transducerpaketes zur Übertragung des Schallsignales durch das Bohrlochrohr und zum Empfang eines reflektierten Signales, und primäres Aufzeichnen des reflektierten Signales, welches ein leckfreies Bohrlochrohr anzeigt;
c) nach dem Beginn der Kohlenwasserstoff-Fluidförderung durch das Bohrloch Induzieren des Transducerpaketes zum Übertragen des Schallsignales durch das Bohrlochrohr und zum Empfang eines reflektierten Signales, und Vornahme einer zweiten Aufzeichnung des reflektierten Signales, welches ein in Betrieb befindliches Bohrlochrohr anzeigt;
d) Vergleichen der primären und der sekundären Aufzeichnungen und Feststellen eines Lecks in dem Bohrlochrohr aus einer Differenz der Aufzeichnungen.
Dadurch wird erreicht, daß die primäre Aufzeichnung als Referenz dient, welche die Situation des Nichtleckens von Fluiden durch das Rohr darstellt. Jede Differenz zwischen der späteren Aufzeichnung und der Referenz stellt ein Anzeichen dafür dar, daß ein Leck durch das Bohrlochrohr vorhanden ist.
Es wird auf die US-Patentschrift Nr. 5 031 467 Bezug genommen. Diese Veröffentlichung offenbart ein Verfahren zum Feststellen einer Fluidströmung hinter der Auskleidung, das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung angewendet werden kann. Zweckmäßig wird das Transducerpaket in einen Satz von Auflagern verpackt, die mit der Innenfläche des Bohrlochrohres in Berührung stehen.
Die US-A-2 361 458 offenbart die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruchs 1, und die US-A-4 744 416 offenbart den Schritt (b) dieses Anspruchs.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung detaillierter beschrieben, die schematisch einen Querschnitt eines Teiles eines Schachtes 1 zeigt, der ein Förderschacht oder ein Einspritzschicht sein kann. Der Schacht 1 weist ein Bohrloch 3 auf, das in eine Untergrundformation 6 gebohrt ist. Das Bohrloch 3 ist mit einem Bohrlochrohr in Form einer Auskleidung oder eines Futters 9 versehen, und der Ringraum zwischen der Außenfläche der Auskleidung 9 und der Innenfläche des Bohrloches 3 ist mit Zement 10 gefüllt.
Während des Normalbetriebes wird im Falle eines Förderschachtes Fluid durch die Auskleidung 9 zur Oberfläche (nicht gezeigt) oder im Falle eines Einspritzschachtes zu einer Untergrundstelle (nicht gezeigt) transportiert. Wenn in der Auskleidung 9 ein Leck vorhanden ist, wird das Fluid in den zementgefüllten Ringraum 10 austreten. Da der Zement porös ist, wird das Fluid durch den Zement wandern. In der Zeichnung ist das Leck in der Auskleidung 9 mit dem Bezugszeichen 12 versehen, und das wandernde Fluid ist durch Bläschen 13 dargestellt. Der Klarheit halber sind nicht alle Bläschen mit einem Bezugszeichen versehen.
Um das Vorhandensein eines Lecks in der Auskleidung 9 festzustellen, wird ein Schallwerkzeug 15, das von einem Kabel oder einem Rohr 16 herabhängt, in die Auskleidung 9 abgesenkt. Das Schallwerkzeug 15 weist zwei oder mehr Auflager auf, die jeweils ein Transducerpaket enthalten, das mit dem Bezugszeichen 17 bzw. 18 bezeichnet ist, wobei die Auflager während des Normalbetriebes in Kontakt mit der Innenfläche des Bohrlochrohres 9 stehen. Die Transducerpakete 17, 18 weisen separate Sende- und Empfangstransducer auf (nicht gezeigt). Während des Normalbetriebes erzeugt der Sendetransducer einen Hochfrequenz-Impulsstrahl akustischer Energie, und die Reflexionen werden von dem Empfangstransducer empfangen. Unterschiede zwischen einem Paar von empfangenen Reflexionen werden als Anzeichen für eine Fluidströmung hinter dem Bohrlochrohr 9 gewertet (sofern keine anderen Änderungen vorhanden sind). Das Schallwerkzeug 15 ist mittels eines elektrischen Kabels elektronisch mit einer Ausleseeinheit an der Oberfläche verbunden (nicht gezeigt), um eine Registrierung der Signale aus den Transducerpaketen 17 und 18 vorzunehmen, die eine Interpretation der Signale an der Oberfläche gestattet. Das Registrieren der empfangenen Signale ergibt eine akustische Signatur des Bohrlochrohres und kann dazu verwendet werden, eine Fluidströmung hinter dem Bohrlochrohr 9 festzustellen.
Das Fluid 13, das durch den Zement 10 wandert, wird von den Transducerpaketen festgestellt, wie dies im US-Patent 5 031 467 beschrieben ist. Sobald die Auskleidung 9 installiert und zementiert ist, wird das Schallwerkzeug 15 in Betrieb genommen, um eine Registrierung vorzunehmen, die eine leckfreie Bohrlochwand anzeigt, und wird als spätere Referenzregistrierung behalten, damit es in der späteren Lebensdauer des Schachtes zu keiner Mißinterpretation kommen kann. Die Registrierung ist eine akustische Signatur eines leckfreien Bohrlochrohres. Während der Lebensdauer des Schachtes werden nachfolgende Aufzeichnungen vorgenommen, um eine mögliche Strömung hinter dem Bohrlochrohr 9 infolge einer Kreuzströmung zwischen zwei Erdformationen festzustellen. Gemeinsam mit den anderen Registrierungen kann sie verwendet werden, um festzustellen, ob eine Kreuzströmung vorhanden ist und wie sich diese entwickelt.
Wann immer das Schallwerkzeug 15 zu einem späteren Zeitpunkt in Betrieb genommen wird, geschieht dies auf folgende Weise. Das Schallwerkzeug 15 wird zum Boden des Bohrloches 1 abgesenkt, und die Auflager 17 und 18 werden dann in Berührung mit der Innenseite der Auskleidung 9 gebracht. Das Schallwerkzeug 15 wird dann hochgezogen, und wann immer es eine Position passiert, an der sich ein Leck in der Auskleidung 9 entwickelt hat, wird das Auslesen an der Oberfläche ein Lecken der Bohrlochfluide in den Zement feststellen. Die Position des Lecks ist dann die Position des Schallwerkzeuges 15 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Leck festgestellt wurde. Die auf diese Weise erzielte Registrierung ist eine akustische Signatur eines leckeriden Bohrlochrohres.
Es ist nicht immer der Fall, daß die Förderung durch die Auskleidung 9 erfolgt. In vielen Fällen erfolgt die Förderung durch ein Bohrlochrohr, das von der Oberfläche zur fluidhältigen Formation abgesenkt wird. Der Ringraum zwischen der Außenfläche des Bohrlochrohres und der Innenfläche der Auskleidung ist mit einer Flüssigkeit gefüllt (entweder mit Bohrschlamm oder mit einem anderen Bohrfluid). Während des Normalbetriebes wird Fluid aus der fluidhältigen Formation gefördert. Das Fluid wird durch das Bohrlochrohr zur Oberfläche transportiert. Wenn ein Leck in dem Bohrlochrohr auftritt, wird das Fluid in die Flüssigkeit in dem Ringraum zwischen dem Bohrlochrohr und dem Gehäuse austreten, und das Fluid wird dadurch durch das ringförmige Fluid wandern. Um festzustellen, ob ein Leck in dem Bohrlochrohr vorhanden ist, wird ein Schallwerkzeug, wie das vorstehend beschriebene, in das Bohrlochrohr abgesenkt. An der Oberfläche erfolgt eine Registrierung der von dem Schalltransducer des Schallwerkzeuges empfangenen Signale, und die Registrierungen werden mit einer Registrierung verglichen, die ein leckfreies Bohrlochrohr anzeigt, um das Vorhandensein eines Lecks festzustellen. Die Stelle, an welcher das Leck auftritt, ist dann die Tiefe entlang des Bohrloches der Lage des Schallwerkzeuges.
Alternativ wird in regelmäßigen Zeitabständen das Schallwerkzeug in den fluidfördernden Schacht abgesenkt und jedes Mal die Aufzeichnung mit einer vorherigen Aufzeichnung verglichen. Die Aufzeichnung, welche ein leckfreies Bohrloch anzeigt, ist dann die vorhergehende Registrierung.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf ein Fluidlecken aus dem Inneren eines Bohrlochrohres in den dahinterliegenden Raum beschrieben worden, doch kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch im Falle des Fluidleckens von der Außenseite des Bohrlochrohres in dieses hinein angewendet werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch verwendet werden, um die Qualität der Zementbindung zwischen dem Bohrlochrohr und dem Zement sowie um Bewegungen der Erdformationen festzustellen.
Die Erfindung schafft ein einfaches Verfahren zum Ermitteln von Lecks in einem Fluidförderbohrloch, wobei ein Schallwerkzeug in einem aktiven Modus verwendet wird.

Claims

1. Verfahren zum Feststellen eines Lecks in einem Bohrlochrohr eines Bohrloches zur Förderung von Kohlenwasserstofffluid aus einer Erdformation, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:

a) Bewegen eines Schallwerkzeuges (15), das mit einem Transducerpaket (17, 18) ausgestattet ist, welches befähigt ist, ein Schallsignal durch das Bohrlochrohr zu senden und aus diesem zu empfangen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

b) vor dem Beginn der Kohlenwasserstoff-Fluidförderung durch das Bohrloch Induzieren des Transducerpaketes zur Übertragung eines Schallsignales durch das Bohrlochrohr (9) und zum Empfang eines reflektierten Signales, und Herstellen einer primären Aufzeichnung des reflektierten Signales, das ein leckfreies Bohrlochrohr anzeigt;

c) nach dem Beginn der Kohlenwasserstoff-Fluidförderung durch das Bohrloch Induzieren des Transducerpaketes zum Übertragen eines Schallsignales durch das Bohrlochrohr und zum Empfang eines reflektierten Signales, sowie zur Vornahme einer zweiten Registrierung des reflektierten Signales, das ein in Betrieb stehendes Bohrlochrohr anzeigt;

d) Vergleichen der primären und sekundären Registrierungen und Feststellen eines Lecks in dem Bohrlochrohr aus einer Differenz zwischen den Registrierungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schritte c) und d) in ausgewählten Zeitintervallen wiederholt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem eine Lokalisierung der Position des Lecks vorgenommen wird.