NO20101283L - Sanntidskorreksjon for forskyvning av hellnings- og asimutvinkelmalinger - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Denne oppfinnelsen vedrører generelt nedihullsverktøy for oljefelter, og mer spesifikt fremgangsmåter og anordninger for forbedret retningsbestemt boring av brønnhull.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] For å utvinne hydrokarboner, så som olje og gass, blir borehull eller brønnhull boret ved å rotere en borkrone festet til bunnen av en bunnhullsenhet (også omtalt her som en BHA - "Bottom Hole Assembly"). Bunnhullsenheten er festet nederst på en rørstruktur, som vanligvis enten er et leddet stivt rør eller et forholdsvis fleksibelt kveilbart rør vanligvis omtalt av fagmannen som et "kveilrør". Strengen omfattende rørstrukturen og bunnhullsenheten blir vanligvis omtalt som "borestrengen". Når leddet rør blir anvendt som rør, blir borkronen rotert ved å rotere det leddete røret fra overflaten og/eller av en slammotor inneholdt i bunnhullsenheten. Ved bruk av kveilrør blir borkronen rotert av slammotoren. Under boring blir et borefluid (også omtalt som "slam") forsynt under trykk inn i røret. Borefluidet passerer gjennom bunnhullsenheten og strømmer så ut ved bunnen av borkronen. Borefluidet sørger for smøring til borkronen og fører med seg til overflaten bergartsbiter malt opp av borkronen under boring av brønnhullet. Slammotoren blri rotert av borefluidet som passerer gjennom bunnhullsenheten. En drivaksel koblet til motoren og borkronen roterer borkronen.

[0003] I tillegg til vertikale brønner omfatter en betydelig andel av dagens boreaktivitet boring av skrå og horisontale brønnhull for å bedre utnyttelsen av hydrokarbonsreservoarer. Uavhengig av brønnprofilet er det imidlertid avgjørende at brønnhullsbanen blir plassert så presist som mulig for få til en optimal produksjon av hydrokarboner. Tradisjonelt blir banen til et boret brønnhull definert ved å måle helning og asimut ved atskilte målestasjoner under boring. Fra disse vinkelmålingene og sammen med borestrengens lengde kan brønnbanen rekonstrueres. Asimut og helning kan bli målt av målesensorer anordnet langs borestrengen. Bøyningen av den delen av strengen hvor sensorene er plassert kan "avvike" og gjøre at borehullets senterlinje ikke nødvendigvis peker i samme retning som senterlinjen til MWD-verktøyet med sensorene.

[0004] Foreliggende oppfinnelse retter seg mot behovet for systemer og anordninger som korrigerer for feil forårsaket av forskyvning, avdrift eller bøyning i kartleggingsmålinger.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0005] I aspekter tilveiebringer foreliggende oppfinnelse systemer og fremgangsmåter for å bestemme banen til et brønnhull som bores i en jordformasjon. Fremgangsmåten kan bli anvendt i forbindelse med en borestreng med én eller flere sensorer innrettet for å måle parametere vedrørende brønnhullsmiljøet, brønnhullet som bores, borestrengen som anvendes for å bore brønnhullet og/eller krefter som blir påført på borestrengen. I én utførelsesform inkluderer fremgangsmåten det å bestemme én eller flere undersøkelsesparametere på et sted i brønnhullet med bruk av passende måleinstrumenter, måle én eller flere kraftparametere i brønnhullet ved hjelp av én eller flere sensorer anordnet på borestrengen, og korrigere måleparametrene ved hjelp av den målte kraftparameteren. Kraftparameteren som måles nede i brønnhullet kan være en kraft forbundet med en operasjon av en retningsstyringsanordning og/eller et bøyemoment. Parameteren som måles nedihulls kan også være en normalkraft i forbindelse med en brønnveggkontaktende anordning så som en sentreringsanordning eller stabilisator som går i inngrep med veggen i brønnhullet. Videre kan fremgangsmåten inkludere det å måle en brønnhullsdiameter og korrigere undersøkelsesparameteren ved hjelp av den målte brønnhullsdiameteren. Fremgangsmåten kan bli anvendt i sanntid eller nær sanntid. For eksempel kan i noen anvendelser kraftparameteren bli målt tilnærmet samtidig som undersøkelsesparameteren blir bestemt. Fremgangsmåten kan videre bli utført in situ i brønnhullet. I noen utførelsesformer kan fremgangsmåten derfor inkludere det å frakte inn i brønnhullet en prosessor som er programmert til å utføre korrigeringen mens den befinner seg i brønnhullet. I noen anvendelser kan fremgangsmåten videre inkludere det å estimere minst én retningskoordinat for en valgt brønnhullsanordning langs borestrengen ved hjelp av den minst ene, korrigerte undersøkelsesparameteren.

[0006] I ett eksempel på anvendelse kan en borestreng bli fraktet inn i brønnhullet, og fremgangsmåten kan bli anvendt for å bestemme en bøyning som kan tilskrives én eller flere kraftparametere målt i brønnhullet. I et annet eksempel på anvendelse kan fremgangsmåten bli anvendt for å styre retningen til en borestreng ved hjelp av én eller flere undersøkelsesparametere som har blitt korrigert. Eksempler på undersøkelsesparametere inkluderer asimut og helning.

[0007] I aspekter kan fremgangsmåten bli anvendt for å tilveiebringe kontinuerlig korrigerte måledata under boring. For eksempel kan fremgangsmåten inkludere det å bestemme undersøkelsesparametere på flere steder i brønnhullet, måle en kraftparameter i brønnhullet på de flere stedene, og korrigere undersøkelsesparameteren bestemt på hvert av stedene ved hjelp av kraftparameteren målt på hvert av stedene.

[0008] I aspekter tilveiebringer foreliggende oppfinnelse også en fremgangsmåte for å bestemme banen til et brønnhull boret i en jordformasjon som inkluderer det å bestemme minst én undersøkelsesparameter på et sted i brønnhullet, måle en temperatur i brønnhullet, måle minst én parameter i brønnhullet i tillegg til temperaturen, og korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den minst ene målte parameteren og den målte temperaturen.

[0009] I aspekter tilveiebringer foreliggende oppfinnelse videre et datamaskinlesbart medium for bruk med en anordning for å korrigere måledata vedrørende et boret brønnhull. Anordningen kan inkludere en borestreng innrettet for å bli fraktet inn i et brønnhull i jordformasjonen, en retningsstyringsanordning innrettet for å styre retningen til borestrengen, et undersøkelsesverktøy for å måle minst én undersøkelsesparameter, og en sensor for måle minst én kraftparameter. Mediet kan inkludere instruksjoner som setter minst én prosessor i stand til å korrigere den målte minst ene undersøkelsesparameteren med bruk av den målte minst ene kraftparameteren. I noen utførelser kan mediet også omfatte (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EEPROM, (iv) et flashminne og (v) et optisk platelager.

[0010] I atter andre aspekter tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en anordning for å styre retningen til en borestreng. Anordningen kan inkludere en retningsstyringsanordning som har minst én pute innrettet for å påføre en kraft på en vegg i et brønnhull og en kraftmålingssensor innrettet for å måle en reaksjonskraft til kraften påført av den minst ene puten. Et eksempel på fremgangsmåte for å styre en retningsstyringsanordning for å styre retningen til en borestreng kan inkludere det å aktivere retningsstyringsanordningen til å påføre en kraft på en vegg i brønnhullet, måle en reaksjonskraft til kraften som påføres av retningsstyringsanordningen, og styre retningsstyringsanordningen som reaksjon på den målte reaksjonskraften.

[0011] Illustrerende eksempler på utvalgte trekk ved oppfinnelsen har her blitt oppsummert nokså generelt for at den følgende detaljerte beskrivelsen av denne skal forstås bedre, og for at bidragene til teknikken skal kunne sees. Oppfinnelsen omfatter selvfølgelig ytterligere trekk som vil bli beskrevet i det følgende, og som vil danne gjenstanden for de vedføyde kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen, sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like referansenummer og der:

[0013] Figur 1 illustrerer et boresystem konstruert i samsvar med én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse,

[0014] Figur 2 illustrerer i skjematisk form en BHA med en prosessor programmert til å bestemme korrigering for siging eller bøyning i samsvar med én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse,

[0015] Figur 3 illustrerer innvirkningen av siging eller bøyning på posisjonen til et undersøkelsesverktøy,

[0016] Figur 4 illustrerer i en funksjonell form eksempler på fremgangsmåter for å anvende korrigering for siging eller bøyning ved hjelp av sanntidsmålinger,

[0017] Figur 5 illustrerer skjematisk en retningsstyringsanordning som anvender en kraftmålingssensor i samsvar med én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, og

[0018] Figur 6 illustrerer i et snitt utførelsesformen i figur 5 og tilhørende krefter.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0019] Foreliggende oppfinnelse vedrører anordninger og fremgangsmåter for å innhente nøyaktige måleverdier for brønnhull og for mer nøyaktig retningsbestemt boring av brønnhull. Denne nøyaktigheten oppnås til dels ved å korrigere kartleggingsmålinger av fysisk fordreining av en borestreng der ett eller flere retningsmålingsinstrumenter er plassert. Foreliggende oppfinnelse kan realiseres i forskjellige utførelsesformer. Tegningene viser og den skriftlige beskrivelsen beskriver konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, med den forståelse at redegjørelsen her skal betraktes som en illustrasjon av prinsippene i oppfinnelsen og er ikke ment for å begrense oppfinnelsen til det som er illustrert og beskrevet her. Videre, selv om utførelsesformer kan være beskrevet å omfatte ett eller flere trekk eller en kombinasjon av to eller flere trekk, skal ikke disse trekkene eller kombinasjonene av trekk forstås som nødvendige dersom de ikke eksplisitt er angitt å være nødvendige.

[0020] Figur 1 viser en utførelse av et boresystem 10 som anvender en bunnhullsenhet (BHA) 60 innrettet for retningsbestemt boring av brønnhull. Som vil forstås fra beskrivelsen nedenfor kan fremgangsmåtene og systemene for korrigering ifølge foreliggende oppfinnelse muliggjøre bedre nøyaktighet i plassering av et brønnhull i formasjonen. I aspekter kan korrigering for forskyvning, siging eller bøyning av en borestreng bli anvendt i sanntid for retningsmålinger som innhentes i brønnhullet. Retningen til de styrbare boreenhetene kan derfor bli styrt med bedre nøyaktighet og kan kreve færre kurskorrigeringer. Videre kan den økte presisjonen til retningsmålingene bedre kvaliteten til retningsfølsomme MWD-målinger som innhentes under boring. I tillegg kan bruk av kraftmålingssensorer som beskrevet her øke verktøyenes funksjonelle levetid og effektivitet ved å gi en angivelse av "utenfor normen" eller på annen måte uønskede driftsforhold.

[0021] I én utførelsesform inkluderer systemet 10 vist i figur 1 en bunnhullsenhet (BHA) 60 som føres i et borehull 12 som del av en borestreng 22. Borestrengen 22 inkluderer en rørstreng 24, som kan være leddet borerør eller kveilrør, som går nedover inn i borehullet 12 fra en rigg 14. Borkronen 62, festet til enden av borestrengen, maler opp de geologiske formasjonene når den blir rotert for å bore borehullet 12. Borestrengen 22, som kan være leddete rørseksjoner eller kveilrør, kan inkludere kraft- og/eller dataledere så som kabler for å muliggjøre toveiskommunikasjon og kraftoverføring. Foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til noen som helst konkret type rigg eller boreenhet. I noen rigganordninger er borestrengen 22 koblet til et heiseverk 26 via et rotasjonsrør joint 28, en svivel 30 og en line 32 gjennom en trinse (ikke vist). Mer vanlig er det at en rigg anvender et toppdrevet rotasjonssystem. Boresystemet kan også være et enkelt rotasjonssystem eller et styrbart rotasjonssystem.

[0022] I noen utførelser mottar en styringsenhet 50 på overflaten signaler fra sensorene og anordningene nede i hullet via en sensor 52 anordnet i fluidrøret 42 samt signaler fra sensorer S1, S2, S3, en kroklastsensor S4 og eventuelle andre sensorer som anvendes i systemet, og behandler disse signalene i henhold til programmerte instruksjoner innlagt i styringsenheten 50 på overflaten. Overflate-styringsenheten 50 viser ønskede boreparametre og annen informasjon på en fremvisningsanordning/monitor 54 og anvendes av en operatør for å styre boreoperasjonene. Et kommunikasjonssystem for å sende data opplink (uplink) og nedlink (downlink) kan inkludere slamdrevne kraftgenereringsenheter (slampulsatorer) eller andre passende toveis kommunikasjonssystemer som anvender kabler (f.eks. elektriske ledere, fiberoptikk), akustiske signaler, EM eller

RF.

[0023] Bunnhullsenheten 60 kan inkludere en formasjonsevalueringskomponent 61 som kan inkludere sensorer for å bestemme parametere av interesse vedrørende formasjonen, borehullet, geofysiske egenskaper, borehullsfluider og grenseflateforhold. Disse sensorene inkluderer formasjonsevalueringssensorer (f.eks. resistivitet, dielektrisk konstant, vannmetning, porøsitet, tetthet og permeabilitet), sensorer for å måle borehullsparametere (f.eks. borehulldiameter og borehullets grovhet), sensorer for å måle geofysiske parametere (f.eks. lydhastighet og akustisk gangtid), sensorer for å måle borehullsfluid-relaterte parametere (f.eks. viskositet, tetthet, renhet, reologi, pH-nivå og gass-, olje- og vanninnhold) og grenseflateforhold-sensorer, sensorer for å måle fysiske og kjemiske egenskaper ved fluidet i borehullet. Bunnhullsenheten 60 kan også inkludere en prosessor 100, sensorer 56 innrettet for å måle forskjellige parametere av interesse, og ett eller flere måleinstrumenter 58, som alle er beskrevet nærmere nedenfor.

[0024] Figur 2 viser mer detaljert utvalgte elementer i bunnhullsenheten 60.

Bunnhullsenheten 60 omfatter borkronen 62 ved bunnen eller nedihullsenden for å bore brønnhullet, og er festet til et borerør 64 oppihulls eller ved sin øvre ende. En slammotor eller boremotor 66 ovenfor eller oppihulls for borkronen 62 kan være en positiv forskyvningsmotor, som er velkjent for fagmannen. En turbin kan også bli anvendt. Fluid som forsynes under trykk via borerøret 64 driver motoren 66, som roterer borkronen 62.

[0025] Bunnhullsenheten 60 inkluderer også en første retningsstyringsanordning 70 som inneholder én eller flere ekspanderbare ribber 72 som uavhengig blir styrt til å påføre en ønsket kraft på brønnhullsveggen for å styre retningen til borkronen

62 under boring av borehullet. Hver ribbe 72 kan bli justert til en hvilken som helst posisjon mellom en inntrukket posisjon og en fullt utmatet posisjon for å påføre den ønskede kraftvektoren på brønnhullsveggen. En andre

retningsstyringsanordning 74 kan være plassert en passende avstand oppihulls for den første retningsstyringsanordningen 70. Retningsstyringsanordningen 74 inkluderer også flere uavhengig styrte ribber 76. Kraften som påføres av ribbene 76 kan være forskjellig fra den som blir påført av ribbene 72. Én eller flere faste stabilisatorer 78 kan være anordnet oppihulls for den andre

retningsstyringsanordningen 74.1 BHA-utførelsen 60 kan borkronen 62 bli rotert av boremotoren 66 og/eller ved å rotere borerøret 64. Rotasjonen av borerøret kan således bli superponert på boremotorens rotasjon for å rotere borkronen 62. Hver av retningsstyringsanordningene 70 og 74 kan ha tre ribber 72, 76 eller puter for passende styring av styreretningen der hver av disse anordningene befinner seg. Færre eller flere ribber kan bli anvendt i forskjellige utførelser. Ribbene kan bli matet ut på en hvilken som helst passende måte, for eksempel av et hydraulikksystem drevet av boremotoren som anvender borefluidet, eller av et hydraulikksystem som anvender forseglet fluid i bunnhullsenheten eller av et elektrohydraulisk system der en motor driver hydraulikksystemet, eller et elektromekanisk system der en motor driver ribbene. En hvilken som helst passende mekanisme for å aktivere ribbene kan bli anvendt for formålet med denne oppfinnelsen. Én eller flere sensorer 80 kan være tilveiebrakt for å måle forflytningen av og/eller kraften som blir påført av hver ribbe 72, 76.

[0026] I noen utførelsesformer kan sensorer også bli anvendt for å bestemme krefter i forbindelse med anordninger med faste vinger som er innrettet for å gå i inngrep med en brønnhullsvegg. Eksempler på anordninger inkluderer sentreringsanordninger eller stabilisatorer som har én eller flere faste ribber eller vinger anordnet på borestrengen eller en ikke-roterende hylse tilknyttet borestrengen. Denne typen anordninger kan påføre en normalkraft som kan bøye eller avlede borestrengen.

[0027] Figur 3 viser i en forenklet form en andel av et borehull 90 med en borehull-senterlinje 92, en kurve som angir en verktøy-senterlinje 94 for en nedbøyet seksjon av en BHA 60 (figur 2) og en retningssensor 96. Som kan sees skaper nedbøyningen et avvik mellom verktøy-senterlinjen 94 der retningssensoren 96 er plassert og senterlinjen 92 til borehullet. Dette avviket gir opphav til feil i asimutmålingene og helningsmålingene som gjøres av retningssensoren 96. Nærmere bestemt kan en retningssensor 96 anordnet på borehullets senterlinje 92 måle en annen asimut eller helning enn en retningssensor 96 som sitter på samme aksielle sted, men langs verktøyets senterlinje 94. Én faktor som forårsaker sigingen eller bøyningen av bunnhullsenheten 60 kan være tyngdekraften, som kan være betydelig fordi bunnhullsenheten 60 kan være flere titalls meter lang. Andre faktorer, så som kreftene på virker på bunnhullsenheten 60, kan også forårsake siging eller bøyning langs borestrengen 22. For denne beskrivelsen må det forstås at bunnhullsenheten 60 er en del av borestrengen 22. Omtale av en bøy i borestrengen 22 kan derfor omfatte en bøy i bunnhullsenheten 60.

[0028] Nå med henvisning til figurene 2 og 3, spesielt, kan

retningsstyringsanordningene 70, 74 også påføre krefter på bunnhullsenheten 60 som vil kunne bidra til nedbøyning eller annet avvik mellom borehullets senterlinje 92 og verktøyets senterlinje 94. Som angitt tidligere påfører ribbene 72, 76 kraft på borehullsveggen for å styre borkronen 62 i en valgt retning. Disse kreftene kan også forårsake bøyning langs bunnhullsenheten 60. Ytterligere faktorer kan inkludere boredynamikk (f.eks. borkronetrykk (WOB - Weight on Bit)) og miljøfaktorer så som temperatur og trykk.

[0029] Nå med henvisning til figurene 2 og 4 kan i aspekter ved foreliggende oppfinnelse bunnhullsenheten 60 inkludere en prosessor 100 programmert til å korrigere retningsmålinger for nedbøyning forårsaket av hvilke som helst av disse eller andre faktorer. Prosessoren 100 kan være innrettet for å desimere data, digitalisere data og inkluderer passende PLCer. For eksempel kan prosessoren inkludere én eller flere mikroprosessorer som anvender et dataprogram inneholdt på et passende maskinlesbart medium som setter prosessoren i stand til å bevirke styringen og prosesseringen. Det maskinlesbare mediet kan inkludere ROM, EPROM, EAROM, flashminner og optiske platelagre.

[0030] I én utførelse beregner prosessoren 100 en korrigering for siging eller bøyning ved hjelp av en forhåndsprogrammert matematisk modell av bunnhullsenheten 60 og én eller flere sanntids eller nær sanntids sensormålinger. Modellen kan predikere responsen til bunnhullsenheten 60 til én eller flere påførte krefter. Disse kreftene kan være maskinskapte krefter og/eller naturlige krefter. Responsen kan blikarakterisertsom en avledning, bøyning, vridning eller annen fysisk endring av formen eller orienteringen til bunnhullsenheten 60. Basert på den forhåndsprogrammerte modellen og sensormålingene beregner prosessoren 100 en korrigering som kan bli anvendt på asimut- og helningsmålingene tilveiebrakt av retningsmålingsverktøyet. Korrigeringen konverterer de målte retningsmålingsverdiene til de retningsverdiene som ville blitt oppnådd dersom retningsmålingsinstrumentene 58 hadde vært linjeført med borehullets senterlinje 92 (figur 3). Sensorene og anordningene som kan forsyne data til prosessoren 100 for utregning av korrigeringer for siging eller bøyning er beskrevet nedenfor.

[0031] I noen utførelsesformer mottar prosessoren 100 data fra en sensorkomponent 56 som kan inkludere sensorer, kretser og prosesseringsprogramvare og algoritmer for å tilveiebringe informasjon som kan forårsake avbøyning eller forskyvning i bunnhullsenheten 60. Slik informasjon kan inkludere måling av boreparametre vedrørende bunnhullsenheten, borestrengen, borkronen og nedihullsutstyr så som en boremotor, en retningsstyringsenhet, fremdriftsenheter, etc. Selv om typen og antallet sensorer kan avhenge av de spesifikke borekravene, kan eksempler på sensorer inkludere borkronesensorer, en omdreiningsteller, en borkronetrykk-sensor, sensorer for å måle driftsparametere for bunnhullsenheten (f.eks. temperaturen til statoren i slammotoren, differensialtrykk over en slammotor og fluidstrømningsmengde gjennom en slammotor), og sensorer for måle dynamiske parametere for bunnhullsenheten eller borestrengen, så som akselerasjon, vibrasjon, spinn, radiell forskyvning, stick-slip, dreiemoment, støt, vibrasjon, tøyning, spenning, bøyemoment, borkronehopping, aksiell fremdrift, friksjon, bakoverrotasjon, BHA-knekning og radiell fremdrift. Andre eksempler på sensorer omfatter, men er ikke begrenset til sensorer fordelt langs borestrengen som kan måle borestrengparametere eller fysiske størrelser så som akselerasjon og tøyning av borestrengen, interne trykk i boringen i borestrengen, vibrasjon, styrken til elektriske felter og magnetfelter inne i borestrengen, boringen i borestrengen, etc. Sensorer for å måle interne reaksjonskrefter forårsaket av aktiveringen av retningsstyringsanordningen 70 er beskrevet nærmere nedenfor i forbindelse med figurene 5-6. Andre anordninger så som kalibermålere kan bli anvendt for å bestemme borehullsparametere så som brønnhullsdiameter. Egnede systemer for å innhente dynamiske målinger nede i hullet inkluderer COPILOT, et nedihulls målesystem tilvirket av BAKER HUGHES INCORPORATED. For enkelhets skyld er disse sensorene, verktøyene og instrumentene kollektivt angitt med referansenummer 56. Miljøparametere for brønnhullet, så som eksternt trykk i ringrommet og temperatur, kan også bli målt med passende sensorer.

[0032] Prosessoren 100 kan motta retningsmålinger fra måleinstrumenter så som tre-(3)-aksede akselerometere, magnetometere, gyroanordninger og signalbehandlingskretser, som er kjent for fagmannen. For enkelhets skyld er disse sensorene og instrumentene kollektivt angitt med referansenummer 58.

[0033] Figur 4 viser den generelle funksjonelle sammenhengen mellom de forskjellige aspektene ved boresystemet 60 beskrevet over. For boring i et borehull blir bunnhullsenheten 60 fraktet inn i borehullet. Prosessoren 100 har blitt programmert med én eller flere modeller 114 som predikerer responsen fra bunnhullsenheten 60 til én eller flere krefter som kan oppstå under boring av brønnhullet 12 og som kan forårsake siging eller annen form for avbøyning av verktøylinjen 94 (figur 3) for bunnhullsenheten 60. Operatøren kan sette de initielle boreparametrene for å begynne boringen langs en forhåndsplanlagt bane. Enten kontinuerlig eller med jevne mellomrom mens det befinner seg nedihulls, gjør systemet 60 retningsmålinger som kan inkludere asimut og helning 102, som kan bli sendt til prosessoren 100. Gjennom sensorene beskrevet over kan prosessoren 100 motta målinger vedrørende driftsparametere 104 for bunnhullsenheten, borehullsparametere 106 (f.eks. målt brønnhullsdiameter), kraftparametere vedrørende borestrengen 108 (f.eks. bøyemomenter i bunnhullsenheten 60), kraftparametere vedrørende retningsstyringsanordningen 110 (f.eks. fra sensorene 80 i figur 2) og hvilke som helst andre parametere 112 som kan forårsake forskyvning, siging, bøyning eller avbøyning i en seksjon av bunnhullsenheten 60 som inkluderer retningsmåleingsinstrumentene. Disse andre parametrene 112 kan inkludere miljøparametere så som eksternt trykk eller temperatur. Noen av eller alle disse målingene kan bli gjort i sanntid nede i hullet. For eksempel, for hver målestasjon langs et brønnhull som bores, kan prosessoren 100 således innhente (i) én eller flere retningsmålinger, (ii) og verdier for én eller flere parametere som vil kunne føre til feil i disse retningsmålingene. På en måte kan derfor korrigeringen av undersøkelsesmålingene betraktes som utført i sanntid fordi disse aktivitetene blir utført mens boreoperasjonen pågår.

[0034] I ett eksempel på fremgangsmåte anvender prosessoren 100 de målte parametrene og prosesser disse verdiene med bruk av modellene 114 for å bestemme en korrigering 116 for målt asimut og helning. Korrigeringen 116 som bestemmes kan bli brukt til å korrigere asimut og helning nedihulls 120 og for å bestemme annen undersøkelserelatert informasjon så som vertikalt dyp eller virkelig vertikal dyp. De awikkorrigerte undersøkelsesmålingene kan så bli anvendt for formål så som styring 122 av retningen til bunnhullsenheten 60, korrelasjon av MWD-målinger 124 og/eller bli lagret for senere bruk 126. Prosessoren 100 kan også være programmert til dynamisk å justere en hvilken som helst modell eller database basert på boreoperasjonene. Det må forstås at med denne fremgangsmåten, korrigeringen av undersøkelsesmålingene blir utført under boring. Det må også forstås at i noen utførelsesformer, de korrigerte undersøkelsesmålingene kan bli anvendt for å estimere posisjonen til et valgt sted enten oppihulls eller nedihulls for måleinstrumentet. For eksempel kan retningskoordinater (asimut, helning, TVD) bli estimert for et verktøy i bunnhullsenheten, så som en stabilisator eller sentreringsanordning anordnet nedihulls for måleinstrumentet.

[0035] I et annet eksempel på fremgangsmåte kan prosessoren 100 sende data til overflaten 130 for korrigering av retningsmålinger for siging eller bøyning på overflaten. Prosessoren 100 kan sende "rå" eller delvis behandlede data til overflaten. En prosessor på overflaten kan deretter bli anvendt for å korrigere undersøkelsesmålingene. I en annen utførelse kan prosessoren 100 sende ukorrigerte undersøkelsesmålinger og en beregnet avvikskorrigering. I denne utførelsen er prosesseringsaktiviteten delt mellom overflate- og nedihullsprosessoren. I noen utførelsesformer kan således prosesseringen av data for å bestemme korrigerte undersøkelsesmålinger ved hjelp av sanntidsdata bli utført helt og fullt nedihulls, helt og fullt på overflaten eller i en kombinasjon av beregninger nede i hullet og beregninger på overflaten.

[0036] Figur 5 viser én utførelsesform av en sensor 200 som kan anvendes for å estimere størrelsen og/eller retningen til en kraft i forbindelse med retningsstyringsanordningene 70, 74 eller andre anordninger som påfører en kraft på borestrengen 22. For å lette beskrivelsen er det kun henvist til retningsstyringsanordningen 70.1 én utførelse kan sensoren 200 bli anvendt for å estimere en intern reaksjonskraft 210 i forbindelse med

retningsstyringsanordningen 70.1 figur 6 er ribbene 72 på

retningsstyringsanordningen 70 vist å påføre retningsstyringskrefter 202, 204, 206 på en brønnhullsvegg 208. Motsatt for retningsstyringskreftene 202, 204, 206 virker reaksjonskraften 210 som blir påført på borestrengen gjennom retningsstyringsanordningen 70. Reaksjonskraften 210 kan beskrives med en størrelse og en asimutretning. Reaksjonskraften til retningsstyringskraft-vektoren blir overført fra retningsstyringsanordningen 70 til borkronen 62 (figur 2) via de strukturelle komponentene i borestrengen 22 vist generelt i figur 2. Et eksempel på reaksjonskraft 210 svarende til retningsstyringskreftene 202, 204, 206 kan beskrives som å ha en retning i forhold til en referanseramme. I én konvensjon er vinkelposisjonen til en anordning i forhold til en referanseramme, så som borehullets høyside, definert som "verktøyorienteringen (tool face)" til anordningen. Periferiposisjonen der reaksjonskraften 210 blir påført på retningsstyringsanordningen 70 kan derfor bli korrelert med et valgt referansepunkt i formasjonen, så som borehullets "høyside", f.eks. kan en intern reaksjonskraft bli angitt som en vinkel 214 (f.eks. 90 grader) i forhold til brønnhullets høyside. Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan anvende en kraftmålingssensor på et hvilket som helst passende sted langs den strukturelle

forbindelsen mellom putene 72 på retningsstyringsanordningen 70 og borkronen 62.

[0037] Nå med henvisning til figur 5 kan i én utførelsesform en sensor 200 være anordnet på eller nær ved en grenseflate mellom et roterende element og en ikke-roterende seksjon av retningsstyringsanordningen 70.1 én utførelse kan sensoren være integrert i et lager 205 mellom en roterende drivaksel 216 og en ikke-roterende hylse 218. Sensoren 200 kan være festet til og ha en forbestemt eller fast vinkelorientering i forhold til den ikke-roterende hylsen 218. Når retningssensorene bestemmer verktøyorienteringen til den ikke-roterende hylsen 218 eller verktøyorienteringen til én eller flere av putene 72, 74, 76 på retningsstyringsanordningen 70, kan således verktøyorienteringsvinkelen til sensoren også bli bestemt eller estimert som følge av den faste vinkelrelasjonen mellom den ikke-roterende hylsen 218 og sensoren 200. Eksempler på sensorer 200 for å måle kraft inkluderer tøyningsmålere, tynne "sim" tøyningsmålere av metall, fiberoptiske sensorer, lastceller, etc.

[0038] Som vist i figur 5 roterer ikke den ikke-roterende hylsen 218 i forhold til brønnhullsveggen. Selv om en viss rotasjon vil kunne forekomme, kan den ikke-roterende hylsen 218 betraktes som rotasjonsmessig stasjonær i forhold til formasjonen. I andre anvendelser kan sensoren være anordnet ved en grenseflate mellom to elementer som begge roterer i forhold til formasjonen og roterer i forhold til hverandre (f.eks., i retningsstyrbare toppdrevne rotasjonssystemer, kan boremotoren og dens interne komponenter så som lagre rotere med borestrengen). Generelt kan derfor sensoren være anordnet på et hvilket som helst sted, system eller element i borestrengen hvor reaksjonskraften kan måles.

[0039] I andre utførelsesformer kan kraftmålingssensoren 200 være atskilt fra lageret 205. For eksempel kan sensoren 200 være laget som en rørstruktur eller hylse som kan være innsatt mellom lageret 205 og den ikke-roterende seksjonen av retningsstyringsanordningen 70.

[0040] Nå med henvisning til figurene 5-6 kan i et eksempel på fremgangsmåte retningsstyringsanordningen 70 via ribbene 72 påføre en forbestemt retningsstyringskraft på brønnhullsveggen 208 for å styre bunnhullsenheten 60 i ønsket retning. Under denne retningsstyringsoperasjonen bruker en prosessor målingene tilveiebrakt av sensoren 200 til å estimere ett eller flere trekk ved reaksjonskraften 210 som blir påført på retningsstyringsanordningen 70. Ett trekk kan være størrelsen til reaksjonskraften 210. Et annet trekk kan være asimutretningen. For å estimere asimutretningen kan prosessoren først bestemme periferiposisjonen til reaksjonskraften 210 på sensoren 200 og deretter estimere vinkelforskyvningen til den funnede periferiposisjonen i forhold til verktøyorienteringen, dvs. at prosessoren kan estimere

verktøyorienteringsvinkelen 214 til reaksjonskraften 210.

[0041] I én utførelse kan prosessoren være en prosessor 50 (figur 1 ) på overflaten som mottar data fra sensoren 200 i brønnhullet. Dataene kan være ubehandlede data. Dataene kan også være delvis prosessert eller helt og fullt prosessert for å redusere kravene til båndbredde. Personale på overflaten kan anvende dataene fra sensoren 200 for å vurdere driftsforholdene for retningsstyringsanordningen 70. For eksempel kan personalet justere virkningen av retningsstyringsanordningen 70 for å holde reaksjonskraften 210 innenfor et fastsatt område eller en norm.

[0042] Nå med henvisning til figurene 2, 4-6 kan i en annen utførelse prosessoren være en prosessor 100 nede i brønnhullet som kan være programmert med modeller og algoritmer 114 for å betjene retningsstyringsanordningen 70 for å holde reaksjonskraften 210 innenfor et fastsatt område eller en norm. Det fastsatte området eller normen kan være basert på hensyn så som retningsboringens nøyaktighet eller økning av verktøyets levetid eller effektivitet. I noen utførelsesformer kan nedihullsprosessoren 100 styre retningsstyringsanordningen 70 med bruk, til dels, av dataene tilveiebrakt av sensoren 200.

[0043] Spesielt med henvisning til figur 4, for å bedre retningsstyringens nøyaktighet, kan prosessoren 100 inkludere en prediktiv modell 114 som estimerer størrelsen og/eller asimutretningen til en reaksjonskraft forårsaket av sidekreftene påført av retningsstyringsanordningen 70. Alternativt eller i tillegg kan den forventede reaksjonskraftvektoren være forhåndsprogrammert. Under boring kan den faktiske størrelsen og/eller retningen til reaksjonskraften bli estimert, vist av boksen 220, og sammenliknet med den forventede eller ønskede reaksjonskraften. Dersom retningen og/eller absoluttverdien avviker med mer enn en forbestemt terskel, kan prosessoren 100 justere kraften som blir påført av ribbene 72 på en måte som hovedsakelig bringer den målte reaksjonskraften i overensstemmelse med den ønskede reaksjonskraften, denne retningsstyringen er vist av boksen 227. Det vil forstås at denne formen for prosessregulering gjør det mulig å justere retningsstyringskraften som påføres av retningsstyringsanordningen 70 for å ta hensyn til de litologiske egenskapene (f.eks. harde formasjoner) til den omkringliggende formasjonen.

[0044] For å øke verktøyets levetid og/eller effektivitet kan prosessoren 100 motta kraftdata, boks 220, fra kraftmålingssensoren 200 og/eller helningsdata, boks 222, fra en inklinasjonssensor 226 (figur 5). Eksempler på inklinasjonssensorer inkluderer énaksede og fleraksede akselerometere. Prosessoren 100 kan anvende helningsdataene 222 for å estimere belastningen som påføres på retningsstyringsanordningen 70 og på andre komponenter i bunnhullsenheten 60 som befinner seg langs aksen som går mellom brønnhullets høyside og lavside, eller vertikalaksen. Nærmere bestemt, dersom den målte helningen overstiger en forventet eller ønsket helning, kan dette betraktes som en indikasjon på at belastningene som påføres på retningsstyringsanordningen 70 eller en annen komponent i bunnhullsenheten 60 har oversteget en forhåndssatt terskel. Prosessoren 100 kan derfor justere retningsstyringsanordningen 70 for å redusere retningsstyringskraften som blir påført av retningsstyringsanordningen 70. Videre kan prosessoren 100 anvende kraftdataene 222 fra sensoren 200 (figur 5) for å estimere de interne kreftene som virker på retningsstyringsanordningen 70 så vel som andre komponenter i bunnhullsenheten 60. Spesielt kan kraftdataene 222 gi en indikasjon på de interne kreftene langs en horisontalakse vinkelrett på vertikalaksen. Denne vinkelrette aksen er merket med referansenummer 201 i figur 6. Dersom den målte reaksjonskraften overstiger en forventet eller ønsket reaksjonskraft, kan prosessoren 100 justere retningsstyringsanordningen 70 for å redusere retningsstyringskraften som blir påført av retningsstyringsanordningen 70. Disse retningsstyrende justeringene og styringene er representert av boks 227. Det må forstås at disse konkrete anvendelsene av kraftdataene 220 kun er en illustrasjon og at en rekke forskjellige andre anvendelser kan være mulige for dataene som tilveiebringes av sensoren 200. For eksempel kan målingene av intern reaksjonskraft bli anvendt i forbindelse med anordningene og fremgangsmåtene for korrigering av bøyning beskrevet over. Selv om boks 227 er vist å anvende data, så som retningsdata, direkte, kan i noen utførelsesformer disse dataene bli korrigert for bøyning gjennom boksene 130 og eller 116 i figur 4 før justering av virkningen til retningsstyringsanordningen 70.

[0045] Fra det ovennevnte må det forstås at det som er beskrevet inkluderer, til dels, systemer og fremgangsmåter for å bestemme banen til et brønnhull boret i en jordformasjon. Fremgangsmåten kan bli anvendt i forbindelse med en borestreng med én eller flere sensorer innrettet for å måle parametere vedrørende brønnhullsmiljøet, brønnhullet som blir boret, borestrengen som blir anvendt for å bore brønnhullet og/eller krefter som blir påført på borestrengen. I én utførelsesform kan fremgangsmåten inkludere det å bestemme én eller flere undersøkelsesparametere på et sted i brønnhullet med bruk av passende måleinstrumenter, måle én eller flere kraftparametere i brønnhullet med bruk av én eller flere sensorer tilveiebrakt på borestrengen, og korrigere undersøkelsesparameteren med bruk av den målte kraftparameteren. Kraftparameteren som måles nede i hullet kan være en kraft forbundet med en aktivering av en retningsstyringsanordning og/eller et bøyemoment. Parameteren som måles nede i hullet kan også være en normalkraft i forbindelse med en brønnhullskontaktende anordning, så som en sentreringsanordning eller stabilisator, som går i inngrep med en brønnhullsvegg. Videre kan fremgangsmåten inkludere det å måle en brønnhullsdiameter og korrigere undersøkelsesparameteren ved hjelp av den målte brønnhullsdiameteren. Fremgangsmåten kan bli anvendt i sanntid eller nær sanntid. For eksempel kan i noen anvendelser kraftparameteren bli målt omtrent samtidig som undersøkelsesparameteren blir bestemt. Fremgangsmåten kan videre bli utført in situ i brønnhullet. I noen utførelsesformer kan fremgangsmåten derfor inkludere det å frakte inn i brønnhullet en prosessor som er programmert til å utføre korrigeringen mens den befinner seg i brønnhullet. I noen anvendelser kan videre fremgangsmåten inkludere det å estimere minst én retningskoordinat for en valgt brønnhullsanordning langs borestrengen ved hjelp av den korrigerte minst ene undersøkelsesparameteren.

[0046] Det som er beskrevet inkluderer videre, til dels, et eksempel på anvendelse der en borestreng kan bli fraktet inn i brønnhullet og fremgangsmåten kan bli brukt til å bestemme en bøyning som kan tilskrives kraftparametere målt i brønnhullet. I et annet eksempel på anvendelse kan fremgangsmåten bli brukt til å styre retningen til en borestreng ved hjelp av den korrigerte minst ene undersøkelsesparameteren.

[0047] Det som er beskrevet inkluderer også, til dels, en fremgangsmåte for å tilveiebringe kontinuerlig korrigerte måledata under boring. Fremgangsmåten kan inkludere det å bestemme undersøkelsesparametere på flere steder i brønnhullet, måle en kraftparameter i brønnhullet på disse stedene, og korrigere undersøkelsesparametrene bestemt på hvert av stedene ved hjelp av kraftparameteren målt på hvert av stedene.

[0048] Det som er beskrevet inkluderer også, til dels, en fremgangsmåte for å bestemme banen til et brønnhull boret i en jordformasjon, inkluderende det å bestemme en undersøkelsesparameter på et sted i brønnhullet, måle en temperatur i brønnhullet, måle en parameter i brønnhullet i tillegg til temperaturen, og korrigere undersøkelsesparameteren med bruk av den målte parameteren og den målte temperaturen.

[0049] Enda videre inkluderer det som er beskrevet også, til dels, et datamaskinlesbart medium til bruk med en anordning for å korrigere måledata vedrørende et boret brønnhull. Anordningen kan inkludere en borestreng som blir fraktet inn i et brønnhull i jordformasjonen, en retningsstyringsanordning som styrer borestrengens retning, et undersøkelsesverktøy for måle en undersøkelsesparameter, og en sensor for å måle en kraftparameter. Mediet kan inkludere instruksjoner som setter prosessoren i stand til å korrigere den målte undersøkelsesparameteren med bruk av den målte kraftparameteren. I noen utførelser kan mediet også inkludere (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EEPROM, (iv) et flashminne og (v) et optisk platelager. Det som er beskrevet inkluderer også, til dels, en anordning for å styre retningen til en borestreng. Anordningen kan inkludere en retningsstyringsanordning med puter som påfører en kraft på en vegg i et brønnhull og en kraftmålingssensor innrettet for å måle en reaksjonskraft.

[0050] Den foregående beskrivelsen er rettet mot konkrete utførelsesformer av

foreliggende oppfinnelse for å illustrere og forklare. Det vil imidlertid være klart for fagmannen at mange modifikasjoner og endringer av utførelsesformen angitt over er mulige innenfor oppfinnelsens ramme. Det er meningen at de følgende kravene skal forstås å omfatte alle slike modifikasjoner og endringer.

Claims (22)

1 . Fremgangsmåte for å bestemme banen til et brønnhull som bores i en jordformasjon, omfattende det å: (a) bestemme minst én undersøkelsesparameter på et sted i brønnhullet, (b) måle minst én kraftparameter i brønnhullet, og (c) korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den minst ene målte kraftparameteren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der kraftparameteren som måles nede i hullet er: (i) en kraft i forbindelse med en operasjon av en retningsstyringsanordning, og (ii) bøyemoment.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å måle en brønnhullsdiameter og korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den målte brønnhullsdiameteren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den minst ene kraftparameteren måles tilnærmet samtidig som den minst ene undersøkelsesparameteren bestemmes.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å frakte en prosessor inn i brønnhullet, der korrigeringen utføres av prosessoren mens den befinner seg i brønnhullet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å frakte en borestreng inn i brønnhullet, og bestemme en bøyning som kan tilskrives den målte minst ene kraftparameteren.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å frakte en borestreng inn i brønnhullet, og styre retningen til borestrengen ved hjelp av den korrigerte minst ene undersøkelsesparameteren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den minst ene undersøkelsesparameteren inkluderer asimut og helning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, videre omfattende det å: bestemme minst én undersøkelsesparameter på flere steder i brønnhullet, måle minst én kraftparameter i brønnhullet på de flere stedene, og korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren bestemt på hvert av stedene ved hjelp av den minst ene kraftparameteren målt på hvert av stedene.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der parameteren som måles nede i hullet er en normalkraft i forbindelse med en brønnhullsanordning som går i inngrep med en brønnhullsvegg.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å estimere minst én retningskoordinat for en valgt brønnhullsanordning langs borestrengen ved hjelp av den korrigerte minst ene undersøkelsesparameteren.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den minst ene målte kraftparameteren er en intern reaksjonskraft forårsaket av operasjon av en retningsstyringsanordning.

13. Fremgangsmåte for å bestemme banen til et brønnhull som bores i en jordformasjon, omfattende det å: (a) bestemme minst én undersøkelsesparameter på et sted i brønnhullet, (b) måle en temperatur i brønnhullet, (c) måle minst én parameter i brønnhullet i tillegg til temperaturen, og (d) korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den minst ene målte parameteren og den målte temperaturen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, der den minst ene parameteren i brønnhullet er én av: (i) en kraft i forbindelse med en operasjon av en retningsstyringsanordning og (ii) bøyemoment.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, videre omfattende det å måle en brønnhullsdiameter og korrigere den minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den målte brønnhullsdiameteren.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, videre omfattende det å frakte en prosessor inn i brønnhullet, der korrigeringen utføres av prosessoren mens den befinner seg i brønnhullet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 13, videre omfattende det å frakte en borestreng inn i brønnhullet, og styre borestrengens retning ved hjelp av den korrigerte minst ene undersøkelsesparameteren.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der den minst ene parameteren er en intern reaksjonskraft forårsaket av operasjon av en retningsstyringsanordning.

19. Datamaskinlesbart medium til bruk med en anordning for å korrigere måledata vedrørende et boret brønnhull, der anordningen omfatter: en borestreng innrettet for å bli fraktet inn i et brønnhull i jordformasjonen, en retningsstyringsanordning innrettet for å styre retningen til borestrengen, et undersøkelsesverktøy for å måle minst én undersøkelsesparameter, en sensor for å måle minst én kraftparameter, der mediet omfatter: instruksjoner som setter minst én prosessor i stand til å korrigere den målte minst ene undersøkelsesparameteren ved hjelp av den målte minst ene kraftparameteren.

20. Medium ifølge krav 19, videre omfattende minst én av: (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EEPROM, (iv) et flashminne og (v) et optisk platelager.

21 . Anordning for å styre retningen til en borestreng, omfattende: en retningsstyringsanordning med minst én pute innrettet for å påføre en kraft på en vegg i et brønnhull, og en kraftmålingssensor innrettet for å måle en reaksjonskraft til kraften påført av den minst ene puten.

22. Fremgangsmåte for å styre en retningsstyringsanordning til å styre en borestreng, omfattende det å: (a) aktivere retningsstyringsanordningen til å påføre en kraft på en vegg i brønnhullet, (b) måle en reaksjonskraft til kraften påført av retningsstyringsanordningen, og (c) styre retningsstyringsanordningen som reaksjon på den målte reaksjonskraften.