NO20093324L - System og fremgangsmate for borkroneposisjonering naer sjobunnen ved bruk av sammensydd sanntids geologisk modell - Google Patents

Abstract

System for borekroneposisjonering for offshore spudding eller gjeninnføring av av/i borehull som er særlig egnet for bruk i dypt vann, idet systemet omfatter en borekrone ved enden av en borestreng og betjent fra et borefartøy, og en eksisterende geologisk modell av sjøbunnen og undergrunnen. Systemet er videre særpreget av å omfatte minst én seismisk kilde og minst én seismisk mottaker, idet nevnte minst ene kilde er anordnet i én eller flere av posisjonene: ved borekronen, på sjøbunnen og under sjøbunnen, idet nevnte minst ene mottaker er anordnet i én eller flere av posisjonene: ved borekronen, på sjøbunnen, under sjøbunnen og på en seismisk kabel, middel for sanntidsinnsamling av data som inkluderer seismisk data generert ved betjening av den minst ene seismiske kilde og den minst ene seismiske mottaker, middel for utvikling av en sanntidsmodell ved bruk av nevnte data, og middel for sammensying av sanntidsmodellen og den eksisterende geologiske modellen ved utvikling av en sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer posisjonen av borekronen. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for bestemmelse av posisjonen til en borekrone for offshore spudding eller gjeninnføring av/i et borehull.

Description

Teknisk felt

Den foreliggende oppfinnelse angår posisjonering for innledende boring ("spudding") eller gjeninntrengning av/i et borehull. Især angår oppfinnelsen posisjonering samtidig som en borekrone, som er koplet til og driftet fra en plattform, et borefartøy eller annen overflateinstallasjon, er brakt ned fra overflaten gjennom dypt vann til en sjøbunn.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et system for borkroneposisjonering for offshore spudding eller gjeninntrengning av/i et borehull, samt en fremgangsmåte for å bestemme posisjonen av en borekrone for offshore spudding eller gjeninntrengning av/i et borehull.

Bakgrunnsteknikk og kjent teknikk

Boring offshore fra et borefartøy, især i dypt vann, innebærer problem med posisjonering av borestrengen og borekronen til den tilsiktede posisjon ved sjøbunnen. Havstrømmer kan resultere i sideveisawik på opp til titalls og til og med hundretalls meter, der avviket øker med dybde. På overflaten gir systemer slik som GPS (globalt posisjoneringssystem) nøyaktig posisjonering] Sjøbunnen og undergrunnen er kartlagt i detalj ved seismisk logging og geologisk modellering. Men posisjonering mellom havoverflaten og havbunnen resulterer likevel i problemer med nøyaktighet. GPS-signaler forsvinner hurtig i vann og er følgelig ikke mulig for undervannsanvendelser. Det kan være mulig å anvende navigeringsenheter liggende på sjøbunnen, men dette er ikke vanlig praksis frem til i dag av kostnads- og inntjeningsmessige grunner. Andre alternativer er anvendelsen av siktelinjer eller anvendelsen av en ROV (Remotely Operated Vehicle) ved overføring av signaler via ROV-kontrollkablene fra ROV en, borekronen og sjøbunnen. Imidlertid er de eksisterende løsninger enten dyre og arbeidskrevende, eller de mangler den nødvendige nøyaktigheten.

Det er et behov i feltet for offshore spudding eller gjeninntrengning av/i et brønnhull, især ved anvendelse i dypt vann, for å fylle gapet kvalitet og effektivitet ved posisjonering av en borekrone i dypt vann for å kunne gjennomføre spudding eller gjeninntrengning av/i et borehull.

En oversikt over gjeldende kjent teknikk for boreutstyr i dypt vann kan finnes i dokumentet "Deep Water Drilling Equipment", Kingdom Drilling Services Limited, på web-siden http:// www. kingdomdrilling. co. uk.

I den internasjonale patentpublikasjonen WO 2006/106337 Al er posisjonering ved seismisk data beskrevet. Imidlertid angår publikasjonen kun borekroneposisjonering under overflaten som betyr posisjonering av borekronen i løpet av boring i undergrunnen. Det fins ingen særlig veiledning for posisjonering av borekronen mens borestrengen bringes mot sjøbunnen. Ved anvendelse av seismikk data som oppnås i løpet av boringen kan imidlertid posisjonen til borekronen beregnes relativt til en modell av omgivelsene under overflaten.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det ovenfor beskrevne behov møtes med den foreliggende oppfinnelse ved et apparat som gitt i det uavhengige krav 1, og som har de karakteristiske trekk uttrykt i den karakteristiske del av kravet, samt en fremgangsmåte som uttrykt i det uavhengige krav 7 som har de karakteristiske trekk uttrykt i den karakteristiske del av kravet. Alternative utførelser av oppfinnelsen er uttrykt i de avhengige krav 2-6 og 8-12.

Især tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et borekroneposisjoneringssystem for offshore spudding eller gjeninntrengning av/i et borehull som er særlig egnet for anvendelse i dypt vann, idet systemet omfatter en borekrone koplet ved bruk av for eksempel en borestreng til en plattform, borefartøy eller annen overflateinstallasjon, og en eksisterende geologisk modell av sjøbunnen og undergrunnen. Systemet er særpreget av at det videre omfatter minst én seismisk kilde og minst én seismisk mottaker, idet den minst ene kilde er anordnet i én eller flere av følgende posisjoner: ved borekronen, på sjøbunnen og under sjøbunnen, idet minst én mottaker er anordnet ved én eller flere av følgende posisjoner: ved borekronen, på sjøbunnen, under sjøbunnen og på en seismisk kabel,

innretning for sanntidsinnsamling av data, inkludert seismisk data, som genereres ved å betjene den minst ene seismiske kilde og den minst ene seismiske mottaker,

innretning for utarbeidelse av en sanntidsmodell ved anvendelse av dataene, and

innretning for sammensying av sanntidsmodellen og den eksisterende geologiske modell og tilveiebringe en sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer borekroneposisj onen.

Med trekket "for offshore spudding eller gjeninntrengning av/i et brønnhull" menes det her primært operasjonen ved å bringe ned borekronen når den er koplet til bunnenden av borestrengen til en tilsiktet posisjon for spudding, boring eller gjeninntrengning av et borehull.

Den sammensydde sanntidsmodellen kan fortrinnsvis vises som et sanntidsbilde som inkluderer borekroneposisjonen som er lesbart for personell innen styring av boreoperasjonene.

Fortrinnsvis er målemerker arrangert eller identifisert og brukt for å forenkle sammensyingen. Mer presist inkluderer målemerker én eller flere av: distinkt seismiske/geologiske data, distinkt sjøbunnstruktur, mottakere på eller under sjøbunnen, kilder på eller under sjøbunnen, brønnrammer eller andre strukturer som tidligere er plassert på sjøbunnen. Målemerkene er benyttet som referanse for sammensying av sanntidsmodellen til den eksisterende geologiske modellen for å tilveiebringe en sammenføyet sanntidsmodell ved å minimere misstilpasningen og forskyvningen mellom målemerkene på nevnte modeller.

Systemet inkluderer fortrinnsvis en rekke av mottakere, fortrinnsvis 4C-mottakere som er anordnet på sjøbunnen.

Systemet inkluderer fortrinnsvis også innsamling og bruk av skjærbølgedata for å finne eller bekrefte grunn gass som kan være av alvorlig fare ved boring. Skjærbølger propagerer ikke gjennom fluider. Følgelig vil soner som inneholder fluider, især gass, ha en vesentlig forskjellig akustisk signatur. Skjærbølgene kan finnes som komponenter fra reflekterte underflatetrykkbølger eller bølger generert ved kilder slik som skjærbølgegeneratorer på sjøbunnen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for å bestemme posisjonen av en borekrone for offshore spudding eller gjeninnføring av/i et borehull, især egnet for anvendelse i dypt vann ved bruk av systemet ifølge oppfinnelsen, hvorved borekronen ved enden av borestrengen, som driftes fra et borefartøy, bringes ned gjennom sjøen mot sjøbunnen. Fremgangsmåten er særpreget ved

å tilveiebringe sanntids seismisk data og sanntids direkte signaldata ved betjening av minst én seismisk kilde og minst én seismisk mottaker,

å utvikle en sanntidsmodell basert på sanntids seismisk data og sanntids direkte signaldata,

å sammenføye sanntidsmodellen og en eksisterende geologisk modell som tilveiebringer en sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer posisjonen av borekronen.

Sanntids direkte signaldata er videre definert som dataene som er registrert av operatøren for sammenligning med forut innsamlede / eksisterende seismisk data.

Fremgangsmåten inkluderer fortrinnsvis visning av et bilde av den sammensydde sanntidsmodellen på en skjerm som kan sees av operatørene for spuddings- eller gjeninnføringsoperasjonene.

Målemerkene er fortrinnsvis benyttet for nevnte sammensying. Mer presist er målemerkene håndtert ved programvarealgoritmer for å sammensy eller minimere avvik mellom målemerkene for de to modellene, noe som muliggjør automatisk konstruksjon av den sammensydde sanntidsmodellen. Målemerkene inkluderer én eller flere av: distinkt seismisk / geologisk data, distinkt sjøbunnstruktur, mottakere på eller under sjøbunnen, kilder på eller under sjøbunnen, brønnrammer og andre strukturer som forut er anordnet på sjøbunnen, og ethvert annet betydelig referansepunkt som er nyttig for å minimere avvikene mellom målemerkene og modellene. Videre er det mulig å legge til målemerker som ikke er inkludert i den eksisterende geologiske modellen slik som anordnede mottakere på sjøbunnen, sammensying av nevnte mottakere eller tillagte målemerker i den sammensydde sanntidsmodellen ved bruk av andre målemerker for å bestemme posisjonen av nevnte mottakere eller tillagte målemerker. En fordel med tillagte målemerker slik som mottakere er at de er distinkte målemerker som er lett å bruke for relativ posisjoner av borekronen.

Innsamlede seismiske bilder / data er så korrelert med eksisterende sjøbunnbilder for å lokalisere de relative posisjoner av for eksempel borekrone - sjøbunn og/eller borekrone - grunn gass / gassreservoarer.

Mottakerne omfatter fortrinnsvis en rekke/matrise av 4C-mottakere anordnet på sjøbunnen, hvilke mottakere også kan benyttes som målemerker. Kilden, eller minst én av kildene, er fortrinnsvis anordnet på borekronen eller nær beliggende borekronen. Mottakere slik som 4C-mottakere bidrar til en forbedring av kvaliteten til nevnte sammensying. I tillegg muliggjør mottakerne deteksjon av gass og gasstrykk, for derved å sette operatøren i stand til å tilpasse boreposisjonene og dermed unngå farlige situasjoner slik som utblåsninger. Det er derfor fordelaktig å inkludere trinn for gassdeteksjon, og især deteksjon av grunn gass, fortrinnvis ved benyttelse av skjærbølgedata som enten tilveiebringes ved skjærbølgegeneratorer på eller i sjøbunnen eller skjærbølger generert fra reflekterte trykkbølgekomponenter.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 illustrerer skjematisk en utførelse av oppfinnelsen, hvor kilden og mottakerne er lokalisert henholdsvis på borekronen og sjøbunnen.

Detaljert beskrivelse

Det er mulig å realisere oppfinnelsen ved anvendelse av kun tidligere kjent utstyr og fremgangsmåter.

Sammensyingen kan foretas ved bruk av kjente matematiske metoder slik som minste kvadrats metode, samt modellering basert på approksimasjoner eller basert på å ta unøyaktigheter i en systematisk fremstilling i løpet av modelleringen. Et eksempel på den første typen av modellering er hyperbolsk approksimasjon, mens et eksempel på den andre typen av modellering er bayesisk metode. Imidlertid er de spesifikke fremgangsmåter benytter for sammensying ikke emne i den foreliggende oppfinnelse og vil derfor ikke bli beskrevet i mer detalj.

Den foreliggende oppfinnelse vil resultere i reduserte kostnader siden mer av borefartøyets tid vil bli brukt til effektiv boring og mindre tid vil bli være unyttbar tid eller ikke-operativ tid.

For å forbedre dataoverføringshastigheten kan signallinjene for en ROV-kabel 8 benyttes opp til dens kapasitet, og navigasjonsledd 6 kan benyttes eller forbedret dersom det er funnet nødvendig. Figur 1 viser den mest foretrukne utførelsen ifølge oppfinnelsen, der én kilde 1 er beliggende ved borekronen 2 ved enden av borestrengen 3, mens en rekke/matrise av 4C-mottakere 4 eller sensorer er anordnet på sjøbunnen 5. Mottakerne 4 inkluderer navigasjonsledd 6 som kan overføres til mottakere i ROVen 7 som uansett vil være i nærheten, og overført videre opp ROV-kabalen 8 til et overflatebeliggende borefartøy 9. I tillegg eller i stedet for, kan navigasjonsleddene 6 eller dataoverføringsrutene fra mottakerne 4 på sjøbunnen 5 også inkludere hydrofoner som kommuniserer med overflatefartøyet 9 som kopler dataene til sanntids GPS-data for videre å forbedre nøyaktigheten.

Målemerkene kan identifiseres og benyttes mange ganger. Målemerkene er fortrinnsvis automatisk identifisert ved programvarealgoritmer for å øke hastigheten på prosessen. Målemerkene kan tidligere ha blitt identifisert på den eksisterende geologiske modellen, og programvaren kan søke på identiske merker i sanntidsmodellen. Ved å korrelere nevnte merker kan den beste romlige tilpasning mellom den eksisterende geologiske modellen og den seismiske modellen i sanntid finnes for å tilveiebringe en ny sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer posisjonen av borekronen. Den sammensydde sanntidsmodellen inkluderer fortrinnsvis x, y, z-koordinater som kan som et alternativ bli vist i sanntid. Referansedistanser kan også alternativt bli vist slik som den vertikale distanse z fra borekronen til sjøbunnen og og det laterale avvik i x-y-planet til et tilsiktet sted på sjøbunnen.

Claims (12)

1. System for borekroneposisjonering for offshore spudding eller gjeninnføring av av/i borehull omfattende en borekrone (2) koplet til en plattform, borefartøy eller annet overflatebeliggende anlegg (9), og en eksisterende geologisk modell av sjøbunnen og undergrunnen, karakterisert ved at systemet videre omfatter minst én seismisk kilde (1) og minst én seismisk mottaker (4), idet nevnte minst ene kilde (1) er anordnet i én eller flere av posisjonene: ved borekronen (2), på sjøbunnen (5) og under sjøbunnen, idet nevnte minst ene mottaker (4) er anordnet i én eller flere av posisjonene: ved borekronen (2), på sjøbunnen (5), under sjøbunnen og på en seismisk kabel, middel for sanntidsinnsamling av data som inkluderer seismiske data generert ved betjening av den minst ene seismiske kilde (1) og den minst ene seismiske mottaker (4), middel for utvikling av en sanntidsmodell ved bruk av nevnte data, og middel for sammensying av sanntidsmodellen og den eksisterende geologiske modellen ved utvikling av en sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer posisjonen av borekronen (2).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den sammensydde sanntidsmodellen er vist som et sanntidsbilde som inkluderer borekroneposisjonen.

3. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter målemerker som er nyttig ved sammensying.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte målemerker inkluderer én eller flere av: distinkt seismisk/geologisk data, distinkt sjøbunnstruktur, mottakere (4) på eller under sjøbunnen, kiler (1) på eller under sjøbunnen, brønnrammer og andre strukturer som forut er plassert på sjøbunnen.

5. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter en rekke/matrise av 4C-mottakere (4) anordnet på sjøbunnen (5).

6. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter midler for innsamling og bruk av seismisk skjærbølgedata for å finne eller bekrefte grunn gass.

7. Fremgangsmåte for bestemmelse av posisjonen av en borekrone (2) for offshore spudding eller gjeninnføring av/i et borehull ved anvendelse av systemet av krav 1, hvor borekronen (2) koplet til plattformen, borefartøyet eller annen overflatebeliggende anlegg (9) er brakt ned gjennom sjøen mot sjøbunnen (5), karakterisert ved - å tilveiebringe seismisk data i sanntid og direkte signaldata i sanntid ved betjening av minst én seismisk kilde (1) og minst én seismisk mottaker (4), - å utarbeidelse av en sanntidsmodell basert på de seismiske data i sanntid og de direkte data i sanntid, og - å sammenføye sanntidsmodellen og en eksisterende geologisk modell som gir en sammenføyet sanntidsmodell som inkluderer posisjonen til borekronen (2).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved å vise den sammensydde sanntidsmodellen på en skjerm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved å bruke målemerker for nevnte sammensying.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved å bruke målemerker som inkluderer én eller flere av: distinkt seismisk/geologisk data, distinkt sjøbunnstruktur, mottakere (4) på eller under sjøbunnen (5), kilder (1) på eller under sjøbunnen (5), brønnrammer og annen struktur som forut er plassert på sjøbunnen (5).

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 7-10, karakterisert ved å anordne en rekke/matrise av 4C-mottakere (4) på sjøbunnen (5), hvilke mottakere (4) er sammensydd i den sammensydde sanntidsmodellen og derved også brukt som tilleggsmålemerker.

12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 7-11, karakterisert ved å bruke midler for innsamling og bruk av seismisk skjærbølgedata for å finne eller verifisere grunn gass.