NL1006919C2 - Inrichting voor het koppelen van een ontvangstsysteem met de wand van een put. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het koppelen van een ontvangstsysteem met de wand van een put.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde inrichting voor het koppelen van een ontvangst-systeem met de wand van een produktieput voor aardolie. Het ontvangstsysteem omvat bij voorkeur sensors van het type 5 versnellingsmeter en/of geophoons.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verbeteren van de frequentieresponsie van het ontvangstsysteem. Wanneer de frequentieresponsie van het systeem en de door het ontvangstsysteem gemeten frequentie(s) gelijk zijn aan 10 of in de buurt komen van de f requentie (s) van het excita-tiesignaal dat van het gesteente komt, wordt gezegd dat het ontvangstsysteem op de juiste wijze gekoppeld is. Als dit niet het geval is, heeft het ontvangstsysteem zijn eigen resonantiemodi die als effect hebben dat, uitgaande van een 15 excitatie van het monofrequentietype, het systeem reageert met meerdere frequenties met amplitudes die vaak net zo groot zijn als die van het excitatiesignaal. Het door het systeem opgevangen signaal is dan onbruikbaar.

Het op deze wijze verbeterde systeem is in het bij-20 zonder geschikt voor het uitvoeren van metingen in nauwe putten waar het ontvangstsysteem derhalve een kleine diameter heeft en dus licht is.

De toepassingen van een dergelijk systeem zijn talrijk. Het kan worden gebruikt voor het waarnemen van tril-25 lingen die door de geologische rotsformaties in de nabijheid van de put in de audioband worden opgewekt, wanneer deze hydraulisch worden opengebroken, tijdens de pompperio-den in de put die op dit openbreken volgen, tijdens de periode van inspuitpompen of tijdens de produktie van de 3 0 put. Men kan dit systeem gebruiken voor het verrichten van seismisch bodemonderzoek dat het plaatsen van sensors in één of meerdere putten inhoudt. Een dergelijk ontvangstsysteem' vindt verder toepassing in de bewaking van terreinen, kunstwerken of opslagruimten, enz. en verder ook voor het 1006919 2 waarnemen van seismische activiteiten of aardbevingen. Meer in het algemeen kan het verbeterde ontvangstsysteem, dat onderwerp is van de onderhavige uitvinding, gebruikt worden in alle betreffende activiteiten waar men akoestische 5 signalen moet opvangen in een frequentiebereik tot aan meerdere duizenden hertz.

Uit het document US-A-5 259 452 is een sonde bekend die een ontvangstsysteem bevat, maar de koppeling van dit systeem met de wanden van.de put is niet geoptimaliseerd.

10 De onderhavige uitvinding heeft dus betrekking op een inrichting voor het koppelen van een ontvangstsysteem met de wand van een in de bodem geboorde put, waarbij het systeem ten minste een sensor omvat die gevoelig is voor trillingen, alsmede middelen voor het tegen de wand van de 15 put aanbrengen van het systeem die aan de twee uiteinden van het systeem zijn aangebracht. Een oppervlak van het systeem dat tegen de wand aanligt, tussen de bevestigingsmiddelen, heeft een kromtestraal die in hoofdzaak gelijk is aan de kromtestraal van een dwarsdoorsnede van de put 20 zodanig dat het contactoppervlak tussen het systeem en de wand zich uitstrekt over een deel van de cilinder dat zich bevindt in een boogdeel dat ten minste gelijk is aan 90°.

De inrichting kan aanbrengmiddelen omvatten die gevormd worden door magneten.

2 5 De magneten kunnen zodanig op het lichaam van het systeem bevestigd zijn, dat tussen de polen van de magneten en de wand van de put een luchtspleet van 1 tot 3 mm wordt gevormd.

De inrichting kan aanbrengmiddelen omvatten die 30 gevormd worden door elektromagneten.

De inrichting kan aanbrengmiddelen omvatten die gevormd worden door telescopische armen.

De hartlijn in de meetrichting van de sensor kan het contactoppervlak doorsnijden.

35 In eenzelfde doorsnede kunnen twee sensoren zijn aangebracht, waarvan de richtingen loodrecht op elkaar staan.

1006919 3

De sensoren kunnen van het type geophoon en/of versnel lingsme ter s zijn.

Het ontvangstsysteem kan een lengte hebben die ligt tussen 30 en 50 cm en een dwarsafmeting die ligt tussen 40 5 en 50 mm.

De onderhavige uitvinding zal beter begrepen worden en de voordelen zullen duidelijker naar voren komen bij het lezen van de beschrijving van voorbeelden, die geenszins beperkend zijn en zijn weergegeven in de bijgevoegde teke-10 ning, waarin: fig. 1 schematisch een meetsamenstel weergeeft omvattende een inrichting voor het koppelen van het ontvangst-systeem volgens de uitvinding; fig. 2a en 2b de koppel inrichting in doorsnede weer- 15 geven; fig. 3 een toepassing van de onderhavige uitvinding weergeeft; fig. 4 vergelijkende proeven tussen ontvangstsystemen weergeeft.

2 0 Fig. 1 is een schematische weergave van een meetson de, die kan worden neergelaten in een put 1, die al of niet bekleed is met een metalen buisvormige kolom. Deze sonde is, bijvoorbeeld, samengesteld uit drie delen: een elektronisch deel 2, een ontkoppel inricht ing 3 en een ontvangst-25 systeem 4 omvattende ten minste een samenstel van sensoren dat op de juiste wijze gekoppeld moet zijn met de geologische formatie waardoorheen de put is geboord. De onderhavige uitvinding heeft in hoofdzaak betrekking op het systeem voor het koppelen van het deel 4 met de wand van de put 1. 30 De andere delen komen overeen met delen die beschreven zijn in het document US-A-5 259 452, waarnaar hier wordt verwezen .

De elektronische eenheid 2 kan druk- en temperatuur-sensoren 5 bevatten, alsmede elektronische overbrengings-35 middelen 6 om de meetresultaten naar het bodemoppervlak te sturen via het geleiderkanaal dat in de "logging"-kabel 7 is opgenomen, en een motor 8 voor het in werking stellen 1006919 4 van een telescopische arm 9 die bestemd is om de elektronische eenheid 2 tegen de wand van de put te duwen. In het meest voorkomende geval, waarbij de put bekleed is met een metalen kolom (casing), kan aan de arm 9 een magneetsysteem 5 10, permanent of van het elektromagnetische type, worden toegevoegd. Op de bijzonderheden van de mechanische ontkop-pelinrichting 3, waarvan de functies en uitvoeringsvorm in het document US-A-5 259 452 zijn beschreven, zal niet worden ingegaan.

10 Het ontvangstsysteem 4 volgens de uitvinding omvat opneemmiddelen die zo nauwkeurig mogelijk met de formatie gekoppeld moeten worden. Er kan sprake zijn van drie rich-tingsgeophoons 11 waarvan de hartlijnen respectievelijk volgens drie orthogonale richtingen zijn georiënteerd, van 15 een triaxiale geophoon of ook van vier geophoons die op regelmatige wijze in de ruimte zijn georiënteerd. Er kunnen daar drie versnellingsmeters 12 aan toe worden gevoegd waarvan de hartlijnen eveneens volgens drie orthogonale richtingen zijn georiënteerd. In het algemeen omvat het 20 ontvangstsysteem als aanvulling een slinger 13 die het mogelijk maakt de helling van de put op de plaats van de meting te meten. In hoofdzaak aan twee uiteinden van het ontvangstsysteem zijn middelen 14 en 15 aangebracht om het systeem tegen de wand van de put aan te brengen.

25 Fig. 2a geeft een doorsnede volgens de lijn A-A (fig.

1) weer van het lichaam van het ontvangstsysteem tussen de aanbrengmiddelen 14 en 15. De lijn 16 geeft gedeeltelijk de wand van de put weer, met of zonder bekleding. In doorsnede gezien is het lichaam van het ontvangstsysteem 4 samen-30 gesteld uit een deel van een cilinder 17 dat verlengd is met twee raakvlakken 18 die bij M en N verbonden zijn met een oppervlak met dezelfde kromtestraal als die van de put 1, zodanig dat het contact van het ontvangstsysteem 4 met de wand van de put plaatsvindt over de gehele lengte van de 35 boog MN. De lengte van de koorde MN kan in hoofdzaak gelijk zijn aan de diameter van het cilindrische deel van het lichaam van het ontvangstsysteem, waarbij in dit geval de 1006919 5 vlakken 18 in hoofdzaak evenwijdig zijn, maar er wordt niet buiten het kader van de onderhavige uitvinding getreden als de genoemde lengte groter is dan de diameter teneinde de lengte van de boog MN te vergroten. Op deze wijze doorsnij-5 den de richtingen 19 en 20, die twee orthogonale richtingen van de richtingssensoren aanduiden, de wand van het lichaam 4 in het contactgebied (boog MN) van het lichaam en de wand van de put, waarbij zeer duidelijk de koppeling van de opnemers die volgens deze richtingen zijn geplaatst, wordt 10 verbeterd.

Fig. 2b geeft een uitvoeringsvorm weer van de aan-brengmiddelen 14 en 15 in het meest voorkomende geval dat de put 1 is bekleed met een buisvormige metalen kolom. De in fig. 2b weergegeven oplossing toont magnetische aan-15 brengmiddelen die gevormd worden door twee permanente magneten, bijvoorbeeld van samarium/kobalt, die zodanig geplaatst zijn dat de magnetische veldlijnen door de bekle-dingsbuis 23 lopen. Een stuk weekijzer 24 sluit de veldlijnen in het lichaam van het ontvangstsysteem en verlengstuk-2 0 ken 2 5 en 26, eveneens uit weekijzer, zorgen voor een luchtspleet van ongeveer 1 tot 3 mm ten opzichte van de buis 23. Op deze wijze ligt het lichaam van het ontvangst-systeem in hoofdzaak steeds aan tussen de twee aanbrengpun-ten 14 en 15, waarbij deze niet direct in contact zijn met 25 de wand van de buis, waarbij de door elke magneet uitgeoefende aanbrengkracht het aanliggen van het deel van het lichaam dat de opneemmiddelen omvat, bevordert.

Het is duidelijk dat de uitvinding kan worden toegepast met andere aanbrengmiddleen, bijvoorbeeld met elektro-30 magneten, of ook op afstand bestuurde armen volgens het principe dat beschreven is in het document US-A-4 898 237, waarnaar hier wordt verwezen.

Als voorbeeld kunnen de afmetingen van het ontvan-gstsysteem zijn: een lengte die ligt tussen 35 en 50 cm, 35 een dwarsafmeting die ligt tussen 42 mm en ongeveer 50 mm, en een kromtestraal voor het contactoppervlak die ligt tussen 85 en 90 mm. Een dergelijke sonde kan worden neerge- 1006919 6 laten in het inwendige van een produktiekolom met nominale afmeting 2 7/8 (73,025 mm).

Er zijn proeven uitgevoerd voor het vergelijken van de frequentieresponsie van een ontvangstsysteem volgens de 5 stand van de techniek (geheel cilindrisch) en volgens de onderhavige uitvinding.

De twee ontvangstsystemen zijn na elkaar aangebracht in het inwendige van een metalen buisdeel dat is opgehangen aan elementen die de trillingen filteren. Er is gebruik 10 gemaakt van een frequentieacquisitie- en analysesysteem omvattende een slaghamer vervaardigd door de onderneming Bruël en Kj aer (technisch blad 8202) . De buis zelf heeft een eigen resonantiefrequentie, die samenhangt met zijn geometrische kenmerken, van F=986 Hz.

15 De frequentieresponsies zijn weergegeven in fig. 4, met op de absis de frequentie in kilohertz en de amplitude op de ordinaat. De twee krommen A en B geven de frequentie-responsie van een richtingsgevoelige versnellingsmeter weer die geplaatst is volgens de richting die is aangegeven met 20 19 in fig. 2a, voor een ontvangstsysteem volgens de uitvin ding (doorsnede volgens fig. 2a) respectievelijk voor een ontvangstsysteem volgens de stand van de techniek (cilindrisch lichaam).

Het is duidelijk, dat de kromme A in hoofdzaak geen 25 responsie weergeeft voor de frequenties die lager zijn dan de resonantiefrequentie van de buis (ongeveer 986 Hz) , in tegenstelling tot de kromme B van het systeem volgens de stand van de techniek.

Fig. 3 geeft een toepassing weer van een sonde die 30 samengesteld is uit een elektronische eenheid 2 en een ontvangstsysteem volgens de uitvinding 4 die opgehangen is aan een elektrische draagkabel 7, die wordt bediend door middel van een toren 31 en een lier die elektrisch verbonden is met een meetsamenstel 32. De put 1 is uitgerust 35 met een produktiekolom 30 die op zijn onderste deel een ringvormig afdichtingsmiddel 33 van het type "packer" omvat. De sonde is neergelaten in de inwendige ruimte van 1006919 7 de kolom 30 om het gebied 34 te bereiken waar het ont-vangstsysteem 4 op de hierboven beschreven wijze wordt gekoppeld met de formatie. Bij voorkeur is de sonde voorzien van een gewicht in de vorm van ballaststaven, teneinde 5 door de werking van de zwaartekracht naar beneden te gaan. In bepaalde gevallen, in het bijzonder in putten die sterk afbuigen, wordt de elektrische draagkabel vervangen door een opgerolde buis (coiled tubing) die een kabel bevat die uitgerust is met geleiders, teneinde de sonde te duwen, 10 bijvoorbeeld in een horizontale afwateringskanaal. Er wordt niet buiten het kader van de onderhavige uitvinding getreden als andere bekende wijzen van voortstuwing van de sonde in de put worden gebruikt.

1006919

Claims (9)

1. Inrichting voor het koppelen van een ontvangstsysteem met de wand van een in de bodem geboorde put, waarbij het systeem ten minste een sensor omvat die gevoelig is voor 5 trillingen, alsmede middelen voor het tegen de wand van de put aanbrengen van het systeem, die aan de twee uiteinden van het systeem zijn aangebracht, met het kenmerk, dat een oppervlak van het systeem (4) dat tegen de wand aanligt, tussen de aanbrengmiddelen (14, 15), een kromtestraal heeft 10 die in hoofdzaak gelijk is aan de kromtestraal van een dwarsdoorsnede van de put, zodanig dat het contactoppervlak (MN) tussen het systeem en de wand zich uitstrekt over een deel van een cilinder dat zich uitstrekt over een boogdeel van ten minste 90°.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de inrichting aanbrengmiddelen omvat die gevormd worden door magneten (14, 15) .

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de magneten op zodanige wijze op het lichaam van het systeem zijn 20 bevestigd, dat tussen de polen (25, 26) van de magneten en de wand (23) van de put een luchtspleet van 1 tot 3 mm wordt gevormd.

4. Inrichting volgens één van de conclusies 2 of 3, waarbij de inrichting aanbrengmiddelen omvat die gevormd 25 worden door elektromagneten.

5. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inrichting aanbrengmiddelen omvat die gevormd worden door telescopische armen.

6. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, 3. waarbij de hartlijn (19, 20) in de meetrichting van de sensor het contactoppervlak doorsnijdt. 1 006919

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij in eenzelfde doorsnede twee sensoren zijn aangebracht waarvan de richtingen loodrecht op elkaar staan.

8. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, 5 waarbij de sensoren van het type geophoon en/of versnel- lingsmeter zijn.

9. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het ontvangstsysteem een lengte heeft die ligt tussen 30 en 50 cm en een dwarsafmeting die ligt tussen 40 10 en 50 mm. 1006919