NO179598B - System for mottaking og oppsamling av akustiske eller seismiske signaler i et borehull - Google Patents

Description

Formålet med oppfinnelsen er å produsere et signalmottakersystem som kan koples til veggen i en brønn eller borehull. Spesielt kan et slikt system bli brukt til å samle signaler fra et sett av sensorer som er i kontakt med veggene i en brønn, og digitalisere og lagre dem og å sende dem i kodet form til en kontroll- og registreringsstasjon på overflaten.

De mottatte signaler er f.eks. bølger som har forplantet seg fra en seismisk kilde anbragt på overflaten eller i en annen brønn, og som har vært reflektert av diskontinuiteter under overflaten.

Oppsamlingen av måledata i et borehull blir generelt utført ved å senke ned i borehullet et antall sensorer forbundet med en enkelt sonde, eller et sett av flere sonder opphengt fra en flerfunksjonskabel. Sonden eller hver sonde omfatter et langstrakt legeme og en forankringsanordning som gjør det mulig å koble den til veggene i brønnen. Sensorene kan være anbragt i meier som bringes i kontakt med veggene ved å aktivere forankringsanordningen. De kan også bli anbragt i sondens legeme, og forankringsanordningen er anbragt på en slik måte at den kan bevege legemet lateralt og bringe sensorene i kontakt med veggene. Forankringsanordningen omfatter f.eks. jekker som mates med komprimert væske ved et hydraulisk system inne i legemet og sonden, eller ved fjærer som utløses ved å utløse en bolt.

Flerfunksjonskabelen omfatter vanligvis et antall ledende linjer for overføring av elektriske strømmer for å mate motoren, samt alle typer av signaler. Dette omfatter f.eks. styringssignaler som sendes til sonden fra et laboratorium på overflaten, og respons-signaler som sendes fra sensorene. Respons- signalene består enten av styrings- og testsignaler eller av data som er målt av sensorene i sonden.

Forskjellige sonder er f.eks. beskrevet i franske patenter FR-2.501.380, 2.548.727 eller 2.564.599 eller US patent nr. 4 578 785.

Utførelsen av utvidede seismikkseksjoner som lett kan utnyttes krever bruk av mottakeranordninger som kan detektere seismiske signaler på et stort antall punkter ved forskjellige dybder. Mottakeranordningene må kunne forflyttes raskt langs veggen. Ved hvert forankringssted må koplingen av sensorene til veggen være så effektiv som mulig for å ta imot de seismiske signalene og ikke uønskede signaler som forplanter seg gjennom vannsøylen som vanligvis fyller brønnen. De forankringsanordninger som benyttes blir mer og mer kompli-serte og vanskelige å bruke. Fra russisk patent SU 681,401 er kjent en seismisk loggesonde til bruk i borehull eller brønner, hvilken sonde er utstyrt med piezoelektriske sensorer, og hvor hver av disse har tilknyttet en oppblåsbar beholder og en luftkompressor for oppblåsing av beholderne, for derved under drift å presse sensorene mot brønnveggen.

Mottakersystemet ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å forenkle oppsamlingen av signaler i en brønn eller borehull.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et system for mottaking og oppsamling av akustiske eller seismiske signaler i en brønn eller et borehull, hvilket system omfatter minst ett lukket, utvidbart kammer som er utstyrt med en utvendig, strekkbar vegg. Systemet kjennetegnes ved at det omfatter minst en akustisk eller seismisk mottaker i et hus integrert i kammerets strekkbare vegg, forbundet med elektriske ledere, et legeme nedsenket i en brønn ved enden av en bærekabel som innbefatter signaloverføringskabler forbundet med en styrings-og registreringsenhet på overflaten og elektriske forsyningskabler, hvilket legeme har et første hulrom som inneholder midler for på kommando å frembringe et trykksatt fluidum, samt midler for hele tiden å utligne det statiske trykk som hersker i brønnen på den aktuelle dybde, et andre hulrom for en styrings- og oppsamlingsenhet, idet kammeret befinner seg under legemet og er forbundet med dette ved hjelp av en fleksibel hydraulisk kabel som tilveiebringer kommunikasjon mellom kammerets indre og legemets første hulrom, idet de elektriske lederne er forbundet med hver av mottakerne som befinner seg inne i den hydrauliske kabelen og er forbundet med styrings- og oppsamlingsenheten i det andre hulrommet, ved hjelp av tettede kontaktstykker mellom det første og det andre

hulrom.

Ifølge en første utførelse omfatter systemet f.eks. en rekke av flere utvidbare kammere, som befinner seg under legemet og som henger under hverandre ved hjelp av hydrauliske kabelelementer som forbinder alle kamrene med midlene som frembringer trykksatt fluidum i legemets første hulrom, gjennom hvilket legeme de elektriske ledere som forbinder de forskjellige seismiske eller akustiske mottakere med styrings-og oppsamlingsenheten i legemet, passerer.flertall av utvidbare kamre som hvert er forbundet med minst ett mottakerelement og forbundet med hverandre med kabler.

Ifølge en annen utførelse omfatter systemet f.eks. minst et utvidbart, rørformet kammer som er forbundet hydraulisk med midlene som frembringer trykksatt fluidum i et første hulrom i legemet, hvilket kammer rommer flere akustiske eller seismiske mottakere integrert i den fleksible veggen på forskjellige steder langs kammerets lengde, idet lederne som er forbundet med de forskjellige mottakerne løper tilbake til styrings- og oppsamlingsenheten i det andre hulrom langs og inne i den hydrauliske kabelen som forbinder kammeret med legemet,

et rørformet utvidbart kammer og et flertall mottakerelementer festet til den strekkbare veggen på forskjellige steder langs kammeret.

Hver sensor kan være en geofon.

Hvert mottakerelement kan omfatte en treakset geofon.

Midlene for injisering av trykksatt fluidum omfatter en pumpe for de hydrauliske kretsene og en anordning for å holde det hydrauliske fluidum på et minimumstrykk som er det samme som trykket som hersker i brønnen.

Bruken av de utvidbare lukkede kamrene med fleksible vegger og signalsensorer festet til disse gjør det mulig å oppnå, for det første forankring av kammeret rundt hele veggen, uansett dennes form og overflatetilstand, og for det annet effektiv kopling av sensorelementene som blir presset tett mot underjordiske formasjoner. For utvidelse av hvert kammer er det ved bruk av en anordning som leverer komprimert fluidum lettere og raskere å utføre de mellomliggende faser for å forflytte mottakersystemet langs veggen, hvilket gjør det mulig å redusere den totale tid for å samle seismiske data i en brønn.

Andre egenskaper og fordeler med systemet ifølge oppfinnelsen vil lettere forstås ved å lese beskrivelsen av de to utførelser, gitt gjennom ikke-begrensende eksempel, under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et generelt diagrammatisk riss av en første utførelse av systemet og omfatter flere sammenkoplede kammere;

fig. 2 viser i mer detalj tilpasningen av et av disse kamrene;

fig. 3 viser diagrammatisk legemet for et verktøy som inneholder en anordning for å tilføre et komprimert fluidum til kamrene og å utvide, såvel som et rom for en elektronisk datasamlingsanordning; og

fig. 4 viser diagrammatisk en annen utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen, hvor det utvidbare kammeret er et langstrakt rør.

Fig. 1 viser et system ifølge oppfinnelsen, omfattende et brønnverktøy l som senkes ned i en brønn eller et borehull 2 på enden av en elektrisk- og bærekabel 3 forbundet med en støttekonstruksjon 4 på overflaten. Kabelen 3 er viklet rundt en kabeltrommel 5 som er anbragt på f.eks. en laboratoriebil 6. Under brønnverktøyet 1 er det hengt flere utvidbare kamre El, E2, E3 osv. Hvert kammer omfatter (fig. 2) en stiv armatur bestående av to avkortede koplingsstykker 7, 8 som vender mot hverandre og som er forbundet og holdt i en fast avstand fra hverandre ved en monteringsstang. Et strekkbart skjørt 10 er anbragt mellom de to avkortede koplingsstykkene 7 og 8, og utgjør sammen med disse et forseglet kammer. Det strekkbare skjørtet 10 består f.eks av et elastomer-rør hvis ender er festet ved dobbelt-støpeteknikk til to stive ringer 11. Hvert koplingsstykke 7 og 8 er utstyrt med en rund skulder 12 med en seksjon tilpasset innsiden av de to ringene og et sirkelrundt spor for en pakning 13. Festing av de to ringene 11 på de to runde skuldrene 12 sikrer

ugjennomtrengelig lukning av hvert kammer.

Forbundet med den strekkbare vegg i hvert kammer er det minst én signal-mottagerenhet R. Denne enheten omfatter et hus utstyrt med en base 14 og minst én hylse for hvert mottakerelement. Huset omfatter f.eks. tre hylser for tre sensorer Cl, C2, C3 anbragt på en slik måte de fanger inn signalkomponentene langs tre ortogonale akser. Hver base 14 er integrert med et rørformet skjørt 10 ved hjelp av dobbeltstøping.

Hvert ugjennomtrengelig kammer er forbundet med de tilstøtende kamre ved hjelp av en kabel eller et fleksibelt bære-rørelement 15. Ved hjelp av disse rørelementene 15 er alle de utvidbare kamre i forbindelse med et hydraulisk system inne i brønnverktøyet 1. Verktøylegemet omfatter et sylindrisk hulrom 16, delt i to kamre 17, 18 ved et fritt stempel 19 utstyrt med en pakning 20 langs periferien. I ett av de to kamrene 18 er det anbragt en hydraulisk pumpe 21 hvis innløp er i forbindelse med et filter 22, og hvis utløp, ved hjelp av en to-stillings elektroventil 23, er i forbindelse med det rørelementet som forbinder legemet 1 med det første utvidbare kammer El (fig. 1). Kammeret 18 som inneholder den hydrauliske pumpen 21 er fylt med olje. Det andre kammeret 17 er i direkte forbindelse med den ytre del av legemet.

Fri forskyvning av stemplet i hulrommet 16 gjør det mulig å holde den hydrauliske væsken på samme trykk som fluidet i brønnen.

Pumpen 21 genererer ved et overtrykk i forhold til det statiske trykk i brønnen, uansett mottakersystemets dybde. I en første stilling (hvilestilling), setter den elektriske ventil 23 en del av røret 15 i forbindelse med kammeret 18. I den andre posisjon plasserer den samme rørdelen i forbindelse med utløpet fra pumpen 21.

Med hver mottakerenhet 13 er tilkoblet én eller flere linjer 24 for å sende de innfangede signaler. Signalene som leveres av alle mottakerenhetene R blir samlet av en samling-og styringsanordning 25 anbragt i et øvre kammer 26 i verktøy-legemet 1 (fig. 3). Linjene (24) fra mottakerenheten R i hvilket som helst utvidbart kammer passerer langs de forskjellige seksjoner av røret 15, og går gjennom de øvrige kamrene mellom det nevnte kammer og brønnverktøyet 1. I sistnevnte går linjene 24 gjennom en tett krysskoblingskontakt 24 inn i et hulrom 28 som er isolert mot det utvendige trykk og i forbindelse med det øvre kammer 26 i legemet som inneholder oppsamlingsanordningen 25, og er forbundet med de forskjellige innganger.

På lignende måte går ledningstrådene 29 og 30 for aktivering av henholdsvis ventilen 23 og pumpen 21 inn i hulrommet via en tett krysskoplingskontakt og er forbundet med styrings- og oppsamlingsanordningen 25.

Kontroll- og oppsamlingsanordningen, som beskrevet i fransk patent søknad nr. 2 616 230 kan f.eks brukes til å samle signalene som er produsert av alle mottakerenhetene, til å sample og digitalisere dem og, etter ordre fra overflatelaboratoriet, å sende dem i kodet form.

Styringssignalene som kommer fra laboratoriet 6 og respons-signalene som sendes fra oppsamlings- og styringsanordningen 25 inne i verktøylegemet blir sendt ved hjelp av forskjellige ledninger i elektro- og bærekabelen 3.

Anordningen virker på følgende måte:

- med elektroventilen 23 i hvilestilling, er væskene inne i de forskjellige kamrene El, E2, E3 osv., de mellomliggende rørseksjoner og kammeret 18, på samme trykk som fluidet i væsken. Mottakersystemet kan derfor bli flyttet langs veggen ved hjelp av en vinsj, og bragt til en stilling hvor det er ønskelig å utføre seismiske avlesninger. - Starting av den hydrauliske pumpen og eksitering av elektroventilen 23 blir styrt fra laboratoriet på overflaten. Ved hjelp av de mellomliggende rørseksjoner blir overtrykket som genereres av pumpen overført til alle kamrene El, E2, E3 som utvider seg. De strekkbare skjørtene 10 blir presset mot veggen av brønnen, og mottakerenhetene R som er integrert i skjørtene blir presset mot de underjordiske formasjoner.

Ved hjelp av denne trykkøkning blir forankring av kamrene og kopling av sensorene utført i én enkelt operasjon. Skjørtenes fleksibilitet gjør det mulig å tilpasse dem lokalt til formen av veggen, og således utføre en nøyaktig forankring av kamrene og korrekt kopling av sensorene. Mottakning av signalene som skal oppfanges kan således utføres på en tilfredsstillende måte.

På fig. 4 er det vist et system ifølge oppfinnelsen som også omfatter et antall mottakerenheter R som er integrert i veggen og anbragt separat fra hverandre. Det hydrauliske oppblåsningssystem 21-23 og styringsanordningen 25 kan også være anbragt i verktøy-legemet 1 som er montert over det utvidbare kammer, eller kan utgjøre en egen enhet anbragt inne i kammeret 31.

Uten å avvike fra oppfinnelsens sammenheng er det mulig å erstatte rørelementene 15 hvor transmisjonslinjene passerer ved bruk av et flerfunksjons kabelelement som omfatter både kanaler for komprimert fluidum og et flertall transmisjonslinjer. I dette tilfelle må forbindelsen av kabelelementene til hvert utvidbart kammer utføres ved hjelp av forseglede elektriske og hydrauliske koblinger.

Claims (6)

1. System for mottaking og oppsamling av akustiske eller seismiske signaler i en brønn eller et borehull, omfattende minst ett lukket, utvidbart kammer (El) som er utstyrt med en utvendig, strekkbar vegg (10), karakterisert ved det omfatter minst en akustisk eller seismisk mottaker (C1-C3) i et hus (R) integrert i kammerets strekkbare vegg (10), forbundet med elektriske ledere (24), et legeme (1) nedsenket i en brønn ved enden av en bærekabel (3) som innbefatter signaloverførings-kabler forbundet med en styrings- og registreringsenhet på overflaten og elektriske forsyningskabler, hvilket legeme har et første hulrom (16) som inneholder midler (21-23) for på kommando å frembringe et trykksatt fluidum, samt midler (19) for hele tiden å utligne det statiske trykk som hersker i brønnen på den aktuelle dybde, et andre hulrom (26) for en styrings- og oppsamlingsenhet (25) , idet kammeret befinner seg under legemet og er forbundet med dette ved hjelp av en fleksibel hydraulisk kabel (15) som tilveiebringer kommunikasjon mellom kammerets indre og legemets første hulrom, idet de elektriske lederne (24) er forbundet med hver av mottakerne (C1-C3) som befinner seg inne i den hydrauliske kabelen og er forbundet med styrings- og oppsamlingsenheten i det andre hulrommet, ved hjelp av tettede kontaktstykker (27, 29) mellom det første og det andre hulrom (16, 26).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en rekke av flere utvidbare kammere (E1-E3) , som befinner seg under legemet (1) og som henger under hverandre ved hjelp av hydrauliske kabelelementer (15) som forbinder alle kamrene med midlene som frembringer trykksatt fluidum i legemets (1) første hulrom (16), gjennom hvilket legeme (1) de elektriske ledere som forbinder de forskjellige seismiske eller akustiske mottakere med styrings- og oppsamlingsenheten (25) i legemet (1), passerer.

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter minst et utvidbart, rørformet kammer som er forbundet hydraulisk med midlene som frembringer trykksatt fluidum i et første hulrom i legemet, hvilket kammer rommer flere akustiske eller seismiske mottakere integrert i den fleksible veggen på forskjellige steder langs kammerets lengde, idet lederne som er forbundet med de forskjellige mottakerne løper tilbake til styrings- og oppsamlingsenheten i det andre hulrom langs og inne i den hydrauliske kabelen som forbinder kammeret med legemet.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hver sensor (R) er en geofon.

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert mottakerelement (R) omfatter en treakset geofon.

6. System ifølge krav l, karakterisert ved at midlene for injisering av trykksatt fluidum omfatter en pumpe (21) for de hydrauliske kretsene og en anordning for å holde det hydrauliske fluidum på et minimumstrykk som er det samme som trykket som hersker i brønnen.