NO159685B - Fremgangsmaate for magnetisering av broenn-foringsroer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for magnetisering av brønn-foringsrør.

Borehullet til produserende olje- og gassbrønner blir vanligvis foret ovenifra og ned med stålforingsrør forankret med en sement-kappe som blir sikkert heftet til både foringen og veggen i brønn-hullet rundt hele periferien. Offshore-brønner blir noen ganger forlatt uten at utstyr stikker opp over vannoverflaten. Titt og ofte bores det ekstremt dype brønner hvor brønnboringen avviker betydelig fra vertikalen. Derfor er det behov for pålitelige frem-gangsmåter for å fastslå hvor brønnhodet befinner seg i slike for-latte offshore-brønner eller for å finne bunnen av en avviksbrønn, og særlig i forbindelse med en brønnutblåsing når en avlastnings-brønn må bores for å krysse den avviksbrønnen i et punkt over eller i nærheten av utblåsingen.

Andre lignende situasjoner oppstår når det er nødvendig med

en nøyaktig posisjonsbestemmelse på brønnen, slik som pålite-

lig posisjonsbestemmelse av produksjonsbrønnen når en ny brønn skal bores i nærheten for å hindre at det bores inn i den produserende brønnen. Posisjonsbestemmelse av en brønn er også nødvendig, i tilfelle utblåsning i en produksjons-

brønn, der det er nødvendig å bore et kryssende avlastnings-

brønn fra en fjerntliggende overflateposisjon for å avlaste trykket og slukke eventuelle branner.

Ved en tradisjonell bore-fremgangsmåte blir retningen og posisjonsbestemmelsen av produksjonsbrønnboret bestemt under boringen ved å kjøre retningsundersøkelsen av hullet og be-arbeide retningsdataene for brønnboringens posisjon. Retningsmålingene blir vanligvis målt ved hjelp av magnet-, kompass-

og inklinasjonsmålere. Standardavviket på disse retningsmålingene er ikke nøyaktig kjent, men er antageligvis større enn oppløs-ningen på instrumentene. Det er andre tilfeldige feil på grunn av instrumentfriksjon og ustadigheter på grunn av montering, verk-tøyinnstilling i brønnborehullet, gravitasjonsavvik, magnetisk variasjonsusikkerhet, magnetisk forstyrrelse i borerøret og lignende. I tillegg til disse tilfeldige feilene er det stabili-seringsfeil.

Den største stabiliseringsfeilen er muligens i kompassavlesningen som for det meste skyldes dårlig kalibrering og magnetisk forstyrrelse i borerøret. Totalt kan retningsbestemt stabiliserings-feil være i et område opp til noen få grader eller til og med mer.

En annen fremgangsmåte som har blitt brukt for å bestemme posisjonen på slike brønner er å søke med et magnetometer,

i brønnen som bores, etter magnetisk avvik som fremkommer i foringsrøret i produksjonsbrønnen. Naturlig magnetisering av foringsrøret skyldes jordens magnetfelt som frembringer et avvik i det magnetiske feltet, hvilke kan oppspores, i avstander opp til ca. 100 m (opp til noen hundre fot), med et proton magnetometer.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for magnetisering av brønnforingsrør kjennetegnet ved at en magnetiseringsinnretning fremføres gjennom foringsrøret for å fremskaffe et magnetisk avvik langs foringen, og at retningen skiftes periodisk på det magnetiserte feltet i magnetiseringsinnretningen etterhvert som magnetiseringsinnretningen beveger seg langs foringen, slik at flere magnetiske fluks-lekkasjepunkter fremskaffes langs foringen. De magnetiske fluks-lekkasjepunktene kan plasseres ved slik avstand at en ønsket magnetisk feltstyrke fremkalles langs foringen i en ønsket radiell avstand ut fra foringen. Den ønskede magnetiske feltstyrken kan fremkalles i en radiell avstand ut fra foringen som er minst lik avstanden mellom de magnetiske fluks-lekkasjepunktene. Magnetiseringen av foringsrøret kan utføres etter at foringsrøret er satt ned i brønnborehullet eller utføres idet foringsrøret senkes ned i brønnborehullet.

Fig. 1 viser et brønn-foringsrør som magnetiseres i henhold

til den foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser det magnetiske avviket som fremkalles av det magnetiserte brønn-foringsrøret i fig. 1,

fig. 3 viser det magnetiske avviket i brønn-foringsrøret i fig. 1

som en funksjon av avstanden inn i formasjonen som omgir

brønn-foringsrøret,

fig. 4 viser en foringsrør-sonde som sender strøm til brønn-foringsrøret i henhold til foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 viser strømmens strømbane i brønn-foringsrøret i fig. 1, fig. 6 viser retningsboringen av et hull mot et annet, slik

som et avlastningshull som skal krysse et utblåsningshull.

Fig. 1 viser et typisk brønnborehull foret med stålforing 11 og forankret med en kappe av sement 12 som er omkretsmessig festet til både foringen 11 og veggen i brønnborehullet 13.

En innvendig magnetiseringsinnretning, som vist skjematisk

med 14, blir heist ned i foringen ved hjelp av passende stålkabler (ikke vist). Magnetiseringsinnretningens ledning kan fortrinnsvis være av mykt jern omspunnet med flere lag

med kobbertråd. Kraft sendes til magnetiseringsinnretningen

fra en kraftforsyning 15 som står på toppen av hullet.

Kraften kan tilføres magnetiseringsinnretningen kontinuerlig

som en D.C.strøm eller som enpolete strømstøt fra en lager-kondensator. Når polariteten på kraften til magnetiseringsinnretningen byttes om, vil det utvikles en magnetisk pol i foringen 11. Ved å frembringe slike ombyttinger ca. lm (mange fot) eller mere langs foringen 11, fremkalles et

magnetisk avvik i foringen som kan oppspores med et fluks magnetometer eller andre typer magnetometer i et nærliggende brønnborehull som bores eller er i et avlastningshull som bores for å krysse brønnborehullet 10 i tilfelle av en utblåsning. Med polariteten, som vist i figur 1, vil magnetiseringens siste felt være i foringens 11 i oppad-

gående retning ettersom magnetiseringsinnretningen 14 trekkes opp gjennom foringen.

Særlig kan avviket som er fremskaffet av magnetiseringen i foringen 11 være som vist i figur 2, der flere vekslende N og S magnetiske poler er fordelt langs foringen 11. Fordelingsavstanden L mellom polene bør være tilstrekkelig slik at oppsporingsområdet for foringen gjøres så stort som mulig fra et avlastningshull eller andre hull der magnetometre er plasse? t. Skjønt figur 2 ikke er i målestokk, er avstanden L mellom enkeltpolene mye større enn foringsradien r.

Det er å foretrekke at den ønskede magnetiske feltstyrken fremskaffes i en radiell avstand ut fra brønn-foringsrøret som er minst lik avstanden mellom de magnetiske fluks-lekkasje-stedene. Figur 3 viser magnetisk avvik som en funksjon av avstanden, for de jevnt fordelte magnetiske enkeltpolene med vekslende polaritet, fra det magnetiserte foringsrøret med 9,14 m, 18,29 m, 27,43 m, 36,58 m og 45,72 m. Ut ifra diagrammet kan det sees at når fordelingsavstanden L mellom enkeltpolene øker vil avstanden til påvisningen av avviket fra foringsrøret øke. Dette er på grunn av synkende magnetisk feltstyrke med en verdi l/R 2, hvor R er avstanden fra magne-tometeret i avlastningshullet eller andre borehull til f.eks. det magnetiserte foringsrøret 11 i brønnborehullet 10.

I et eksempel innbefatter den innvendige magnetiseringsinnretningen 14 en 457 mm "Armco" myk jernkjerne, 31,75 mm i diameter, med en tolags vikling av kobbertråd nr.16. En enkeltpols magnetiske polstyrke på 1,8 x 10 <5-> mikro-g 929 cm 2 ble produsert med en 30 volt D.C. puls sendt til magnetiseringsinnretningen fra kapasitetsutladeren på kraft-forsyningen utenfor hullet.

Istedenfor å magnetisere foringsrøret etter at det har

blitt oppsatt på plass og sementert i brønnborehullet, kan foringen magnetiseres på jordoverflaten samtidig som det kjøres ned i brønnborehullet. Også kraftpulsen kan benyttes til å magnetisere foringen istedenfor D.C.strøm.

Figur 4 viser en alternativ fremgangsmåte for magnetisering av foringsrøret i henhold til oppfinnelsen.

Når magnetiseringsinnretningen benyttes senkes en strøm-sonde 14 med utløsbare kontaktflater 15 og 16 ned gjennom foringen 1.1 til en ønsket dybde ved hjelp av isolerte kabler 17. Flatene 15 og 16 er utstyrt med strømutstrålingselek-troder som har kontakt med foringsrøret 11. Strøm som sendes fra strømforsyningen 22 utenfor hullet går gjennom sonden 14 og kontaktflatene 15 og 16, i den ønskede dybdeposisjonen, inn i foringsrøret 11. I denne dybdeposisjonen vil ca.halvparten av strømmen gå opp i foringen 11 mens ca. halvparten

av strømmen går ned i foringen 11, som vist i figur 2.

Det er også en liten strømlekkasje til formeringen pr. lengdeenhet i foringen. Som det videre kan sees i figur 2 vil den oppadgående strømmen i foring 11 trukket fra kabelstrømmen I danne et magnetisk felt H i en retning om foringen mens den nedoverrettede strømmen danner et magnetisk felt H' omtrentlig lik H i samme retning om foringen.

På denne måten kan slike magnetiske felt dannes om et pro-duks jonshull , i en ønsket dybde eller retningsavvik, og kan oppspores med et magnetometer plassert i en ikke-magnetisk del av borestrengen i et nytt hull som bores i nærheten.

Punktet som strømmen sendes inn i foringen bør være

så nær krysningspunktet mellom de to hullene som mulig.

Jo lengre punktet, der strømmen sendes inn i foringen, er

fra den ønskede dybdeposisjonen, jo svakere vil det magnetiske féltet være i den ønskede dybdeposisjonen. Hvis strømmen ble sendt inn i foringen i et punkt nær jordoverflaten ville strømmen hurtig svekkes med dybden på grunn av lekkasje gjennom de omliggende formasjonene. F.eks., med en amper strøm som sendes inn i foringen ved jordoverflaten vil ca. 10 amper gå ned til ca. 3048 m i foringen. Det magnetiske feltet som fremkommer i en dybde på 3048 m er derfor sterkt redusert. Likevel vil en strømstyrke på en amper som sendes inn i foringen, i en dybde på 10.000 m i henhold til foreliggende oppfinnelse medføre at ca. en halv ampér vil gå i hver retning av foringen, noe som medfører et mye større magnetisk felt.

Enten AC eller DC strøm kan anvendes i foringsrøret for å fremkalle det ønskede magnetfeltet. Når det bores et nytt hull i et område der det er flere produksjonshull i nærheten, kan f.eks. AC strøm med forskjellig frekvens sendes i hvert av produksjonshullene for å fremkalle forskjellige oppsporbare magnetiske felt.

Som tidligere sagt kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes til å fastslå posisjonen til et hull slik at et annet hull kan bores for å krysse dette. Dette er vist i fig. 6 som viser en utblåsningsbrønn 115 med brønnboringen 110 og en avlastningsbrønn 116 med brønnboringen 117 som har en bane som krysser brønnboringen 110 til utblåsnings-brønner, ved en posisjon nær bunnen av brønnboringen 110.

En slik kryssing i nærheten av bunnen i utblåsningsboringen 110 tillater at boreslam eller sement kan pumpes inn i utblåsningsboringen gjennom produksjonsformasjonen for å stanse utblåsningen.

Foringen i brønnboringen 110 har blitt magnetisert før utblåsningen oppstår. Et fluks magnetometer er plassert nær bunnen av avlastningsboringen som bores for å avføle det magnetiske avviket som dannes av den tidligere magnetiserte foringen i utblåsningsboringen mens retningsboringen av avlastningsboringen nærmer seg det ønskede krysningsstedet på utblåsningsboringen. Denne retningsboringen dirigeres så om nød-

vendig til det ønskede skjæringspunktet.

av strømmen går ned i foringen 11, som vist i figur 2.

Det er også en liten strømlekkasje til formeringen pr. lengdeenhet i foringen. Som det videre kan sees i figur 2 vil den oppadgående strømmen i foring 11 trukket fra kabelstrømmen I danne et magnetisk felt H i en retning om foringen mens den nedoverrettede strømmen danner et magnetisk felt H' omtrentlig lik H i samme retning om foringen.

På denne måten kan slike magnetiske felt dannes om et pro-duks jonshull, i en ønsket dybde eller retningsavvik, og kan oppspores med et magnetometer plassert i en ikke-magnetisk del av borestrengen i et nytt hull som bores i nærheten.

Punktet som strømmen sendes inn i foringen bør være

så nær krysningspunktet mellom de to hullene som mulig.

Jo lengre punktet, der strømmen sendes inn i foringen, er

fra den ønskede dybdeposisjonen, jo svakere vil det magnetiske féltet være i den ønskede dybdeposisjonen. Hvis strømmen ble sendt inn i foringen i et punkt nær jordoverflaten ville strømmen hurtig svekkes med dybden på grunn av lekkasje gjennom de omliggende formasjonene. F.eks., med en amper strøm som sendes inn i foringen ved jordoverflaten vil ca. 10 ampér gå ned til ca. 3048 m i foringen. Det magnetiske feltet som fremkommer i en dybde på 3048 m er derfor sterkt redusert. Likevel vil en strømstyrke på en ampér som sendes inn i foringen, i en dybde på 10.000 m i henhold til foreliggende oppfinnelse medføre at ca. en halv ampér vil gå i hver retning av foringen, noe som medfører et mye større magnetisk felt.

Enten AC eller DC strøm kan anvendes i foringsrøret for å fremkalle det ønskede magnetfeltet. Når det bores et nytt hull i et område der det er flere produksjonshull i nærheten, kan f.eks. AC strøm med forskjellig frekvens sendes i hvert av produksjonshullene for å fremkalle forskjellige oppsporbare magnetiske felt.

Som tidligere sagt kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes til å fastslå posisjonen til et hull slik at et annet hull kan bores for å krysse dette. Dette er vist i fig. 6 som viser en utblåsningsbrønn 115 med brønnboringen 110 og en avlastningsbrønn 116 med brønnboringen 117 som har en bane som krysser brønnboringen 110 til utblåsnings-brønner, ved en posisjon nær bunnen av brønnboringen 110.

En slik kryssing i nærheten av bunnen i utblåsningsboringen 110 tillater at boreslam eller sement kan pumpes inn i utblåsningsboringen gjennom produksjonsformasjonen for å stanse utblåsningen.

Foringen i brønnboringen 110 har blitt magnetisert før utblåsningen oppstår. Et fluks magnetometer er plassert nær bunnen av avlastningsboringen som bores for å avføle det magnetiske avviket som dannes av den tidligere magnetiserte foringen i utblåsningsboringen mens retningsboringen av avlastningsboringen nærmer seg det ønskede krysningsstedet på utblåsningsboringen. Denne retningsboringen dirigeres så om nød-

vendig til det ønskede skjæringspunktet.

Claims (5)

1. En fremgangsmåte for magnetisering av brønn-foringsrør,karakterisert ved: (a) fremføre en magnetiseringsinnretning gjennom forings-røret for å fremskaffe et magnetisk avvik langs foringen, og (b) periodisk skifte retning på det magnetiserte feltet i magnetiseringsinnretningen etter hvert som megnetiserings-innretningen beveger seg langs foringen, slik at flere magnetiske fluks-lekkasjepunkter fremskaffes langs foringen.
2. 2. Fremgangsmåten i krav 1, karakterisert ved at de magnetiske fluks-lekkasjepunktene plasseres med slik avstand at en ønsket megnetisk feltstyrke fremkalles langs foringen i en ønsket radiell avstand ut fra foringen.
3. 3. Fremgangsmåte i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ønskede magnetiske feltstyrken fremkalles i en radiell avstand ut fra foringen som er minst lik avstanden mellom de magnetiske fluks-lekkasjepunktene.
4. 4. Fremgangsmetode i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at magnetiseringen av foringsrøret utføres etter at foringsrøret er satt ned i brønnborehullet.
5. 5. Fremgangsmetode i krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at magnetiseringen av foringsrøret utføres idet foringsrøret senkes ned i brønn-borehullet.