NO302636B1

NO302636B1 - System for receiving acoustic waves in a well, with mechanical decoupling of the sensors

Info

Publication number: NO302636B1
Application number: NO911830A
Authority: NO
Inventors: Christian Wittrisch
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1998-03-30
Also published as: FR2661991B1; DE69101175D1; NO911830L; FR2661991A1; CA2042565C; EP0457644B1; CA2042565A1; DE69101175T2; EP0457644A1; NO911830D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for signal-avføling i produksjonsbrønner og spesielt i brønner som produ-serer petroleumeffluenter, med mekanisk dekopling av sensorene. Mottakersystemet ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet for å utføre målinger i brønner hvor fremføring er vanskelig enten på grunn av brønnens mer eller mindre sterke helning i forhold til vertikalen, eller på grunn av at den er smal. The present invention relates to a system for signal sensing in production wells and especially in wells that produce petroleum effluents, with mechanical decoupling of the sensors. The receiver system according to the invention is particularly suitable for carrying out measurements in wells where advancement is difficult either because of the well's more or less strong inclination in relation to the vertical, or because it is narrow.

Et slikt signalfølende system har mange anvendelser. Det kan brukes til å detektere vibrasjonene som genereres i audio-frekvens-båndet av bergartene i geologiske formasjoner når de blir utsatt for hydraulisk oppbryting, under pumpeperioder som følger disse oppbrytningene eller under en lang pumpeperiode ved injeksjon eller ellers under produksjonsperioden til en brønn. Denne sonden kan benyttes ved seismiske undersøkelses-operasjoner som medfører posisjonering av sensorer i en eller flere brønner, og et slikt signalfølende system kan også ha andre anvendelser slik som ved overvåkning av formasjoner, av strukturer eller av lagringshulrom o.s.v., eller også for å detektere seismiske aktiviteter eller jordskjelv. Mer generelt kan det mottakersystemet som utgjør oppfinnelsen brukes i alle aktiviteter hvor akustiske signaler skal mottas i et frekvensbånd opptil flere tusen hertz. Such a signal sensing system has many applications. It can be used to detect the vibrations generated in the audio-frequency band by the rocks in geological formations when they are subjected to hydraulic fracturing, during pumping periods following these fractures or during a long pumping period during injection or otherwise during the production period of a well. This probe can be used in seismic survey operations that entail the positioning of sensors in one or more wells, and such a signal-sensing system can also have other applications, such as in the monitoring of formations, structures or storage cavities, etc., or also to detect seismic activities or earthquakes. More generally, the receiver system that constitutes the invention can be used in all activities where acoustic signals are to be received in a frequency band of up to several thousand hertz.

En brønn utstyrt for å produsere petroleum omfatter vanligvis foringsrør som blir satt ned i et borehull og festet urørlig til veggene ved innsprøytning av sement i ringrommet mellom foringsrøret og brønnen. I brønnens produksjonssone er foringsrøret utstyrt med tverrgående perforeringer som kommuniserer med de formasjoner som omgir brønnen. En rørstreng med et tverrsnitt som vanligvis er meget mindre enn tverrsnittet til foringsrøret, blir satt ned i sistnevnte. En tetningsanordning er anordnet ved bunnen av strengen og lukker det ringformede rommet mellom denne og foringsrøret. A well equipped to produce petroleum usually comprises casing that is lowered into a borehole and secured immovably to the walls by injecting cement into the annulus between the casing and the well. In the well's production zone, the casing is equipped with transverse perforations that communicate with the formations that surround the well. A pipe string with a cross-section which is usually much smaller than the cross-section of the casing is inserted into the latter. A sealing device is arranged at the bottom of the string and closes the annular space between it and the casing.

Utføring av målinger i produksjonssonen kan foretas ved hjelp av et standardverktøy eller sonde med et forholdsvis stort tverrsnitt forutsatt at rørstrengen først blir tatt opp, men denne løsningen blir ofte forkastet på grunn av Measurements in the production zone can be carried out using a standard tool or probe with a relatively large cross-section provided that the pipe string is first taken up, but this solution is often rejected due to

vanskelighetene og forsinkelsene den medfører. the difficulties and delays it entails.

En produksjonssone i undergrunnen blir vanligvis nådd ved å føre ned en sonde i den utstyrte brønnen eller et verktøy med et tverrsnitt som er tilstrekkelig lite til å passere inne i produksjonsrøret og gå gjennom tverrsnittsinnsnevringer som skyldes forskjellige tetningsanordninger (rørpakninger eller pumpeseter for eksempel). Sonder som benytter denne løsningen er beskrevet for eksempel i følgende patenter: US patent nr. 4 744 416, 4 737 636 eller 4 724 385. A production zone in the subsurface is usually reached by passing a probe down the equipped well or a tool with a cross-section small enough to pass inside the production pipe and pass through cross-section constrictions caused by various sealing devices (pipe packings or pump seats for example). Probes that use this solution are described, for example, in the following patents: US patent no. 4,744,416, 4,737,636 or 4,724,385.

Fremføring av sonder med et forholdsvis lite tverrsnitt i produksjonssonene oppviser ingen spesielle vanskeligheter når brønnene er tilstrekkelig vertikale og/eller regelmessige. Det er således mulig å bruke lette sonder som er mindre tilbøyelig til å ha noen virkning på frekvensresponsen til målesensorene som befinner seg inne i den. En annen vanskelighet er imidlertid til stede i forbindelse med den permanente forbindelse mellom sonden og kabelen som benyttes til å bære sonden og overføre elektrisk strøm. Kabelen er på grunn av sin store lengde utsatt for pendlende bevegelse eller virker som en overføringsanordning av uønskede vibrasjoner. Sensorenes respons blir derved forvrengt og signal/støy-forholdet blir ødelagt. The advancement of probes with a relatively small cross-section in the production zones presents no particular difficulties when the wells are sufficiently vertical and/or regular. It is thus possible to use light probes that are less likely to have any effect on the frequency response of the measurement sensors located inside it. Another difficulty, however, is present in connection with the permanent connection between the probe and the cable used to carry the probe and transmit electrical current. Due to its long length, the cable is subject to oscillating movement or acts as a transmission device for unwanted vibrations. The sensors' response is thereby distorted and the signal/noise ratio is destroyed.

Fransk patent nr. 2 564 599 beskriver en målesonde med sensorer som er anordnet i en lett kurv som henger under en hovedenhet omfattende et hydraulisk forankringssystem ved hjelp av en ettergivende forbindelse og har derved en mekanisk dekopling som favoriserer god mottakelse av signaler som skal tas opp. French Patent No. 2,564,599 describes a measuring probe with sensors arranged in a light basket that hangs below a main unit comprising a hydraulic anchoring system by means of a resilient connection and thereby has a mechanical decoupling that favors good reception of signals to be recorded .

Bruk av sonder som nevnt ovenfor, uansett om det er lette sonder eller en sonde med en opphengt kurv, er likevel noen ganger umulig. Dette er tilfelle når målinger skal utføres i soner hvor fremføringen blir hindret enten fordi brønnen er delvis tettet eller fordi sonden beveger seg i brønnpartiet som har større eller mindre helning i forhold til vertikalen. Sonden må lastes med ekstra masser for å overvinne de økte friksjonskrefter. Denne løsningen har likevel mange ulemper. Sensorene som er anordnet inne i verktøyet eller sonden, som geofoner, akselerometer og/eller kanskje hydrofoner, er i virkeligheten mekanisk koplet med et tyngre sondelegeme som har den virkning at signal/støy-forholdet til de signaler som mottas, blir ødelagt. Using probes as mentioned above, regardless of whether they are light probes or a probe with a suspended basket, is still sometimes impossible. This is the case when measurements are to be carried out in zones where progress is impeded either because the well is partially blocked or because the probe moves in the part of the well that has a greater or lesser slope in relation to the vertical. The probe must be loaded with additional masses to overcome the increased frictional forces. However, this solution has many disadvantages. The sensors arranged inside the tool or probe, such as geophones, accelerometers and/or perhaps hydrophones, are actually mechanically coupled to a heavier probe body which has the effect of destroying the signal to noise ratio of the signals being received.

Følersystemet ifølge oppfinnelsen er innrettet for å bli ført ned i en brønn med lite tverrsnitt, og særlig i brønner hvor fremføringen blir hindret, uten å ha de ulemper som er nevnt ovenfor. The sensor system according to the invention is arranged to be led down into a well with a small cross-section, and particularly in wells where advancement is impeded, without having the disadvantages mentioned above.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et følersystem for borehull omfattende minst en sonde som er forbundet med en overflate-installasjon ved hjelp av en elektrisk bærekabel med flere ledere, idet sonden omfatter et sondelegeme med begrenset tverrsnitt, forankrings-anordninger som omfatter minst en forankringsarm tilordnet motoranordninger for å føre en forut bestemt kontaktside av sondelegemet mot veggen i borehullet, samt føleranordninger, hvor hvert sondelegeme er laget av to deler, idet en første del som inneholder føleranordningene, er tilordnet koplingsanordninger, som gjør det mulig å kople denne første delen sammen med veggen i borehullet, og en annen del som er forbundet med den elektriske bærekabelen og omfatter forankringsarmen og motoranordningene. Følersystemet kjennetegnes ved at koplingsanordningene for den første delen er selvstyrte, at den annen del er forbundet med den første delen ved forbindelsesanordninger og kan forskyves langsgående i forhold til sistnevnte mellom koplingsposisjoner hvor de to delene er i kontakt med hverandre, og dekoplingsposisjoner hvor de to delene er mekanisk dekoplet i forhold til hverandre, og at hver sonde også omfatter en anordning for å detektere minst en dekoplingsposisjon av de to delene av legemet. According to the invention, there is provided a sensor system for boreholes comprising at least one probe which is connected to a surface installation by means of an electric carrying cable with several conductors, the probe comprising a probe body with a limited cross-section, anchoring devices comprising at least one anchoring arm assigned to motor devices to guide a predetermined contact side of the probe body against the wall in the borehole, as well as sensor devices, where each probe body is made of two parts, a first part containing the sensor devices being assigned coupling devices, which make it possible to connect this first part together with the wall in the borehole, and another part which is connected to the electric carrier cable and comprises the anchoring arm and the motor devices. The sensor system is characterized by the fact that the coupling devices for the first part are self-controlled, that the second part is connected to the first part by connection devices and can be displaced longitudinally in relation to the latter between coupling positions where the two parts are in contact with each other, and decoupling positions where the two parts are mechanically decoupled in relation to each other, and that each probe also includes a device for detecting at least one decoupling position of the two parts of the body.

På grunn av den mekaniske dekopling mellom de to delene til sonden og den forholdsvis lave vekten til den første delen som hovedsakelig inneholder målesensorer, blir det oppnådd en utmerket frekvensrespons, idet det frekvensbåndet som tas opp ligger i området fra flere Hz til 5000 Hz.. Due to the mechanical decoupling between the two parts of the probe and the relatively low weight of the first part which mainly contains measurement sensors, an excellent frequency response is achieved, with the frequency band recorded being in the range from several Hz to 5000 Hz..

Koplingsanordningene for å kople den første delen til brønnveggen kan i sin helhet være anordnet på en side for å drive denne første delen hovedsakelig i innretning med den andre delen. The coupling devices for connecting the first part to the well wall can be entirely arranged on one side to drive this first part mainly in alignment with the second part.

Når brønnen er forsynt med et foringsrør, er koplings-anordningene, for eksempel magnetiske anordninger. When the well is provided with a casing, the coupling devices are, for example, magnetic devices.

Forankringsanordningen til den andre delen av legemet kan også omfatte magnetiske anordninger. The anchoring device to the second part of the body can also include magnetic devices.

Den annen del av sonden omfatter for eksempel et elektronisk system for innhenting av de signalene som mottas av sensoranordningene i den første delen og for overføring av disse, forbindelsesanordninger for å forbinde det elektroniske systemet med sensorene og anordninger for å forbinde innhentings-anordningene med ledere i den elektriske bærekabelen. Forbindelsesanordningene kan bestå av ettergivende, ledende tråder som bringer de to delene av sondelegemet sammen. The second part of the probe comprises, for example, an electronic system for acquiring the signals received by the sensor devices in the first part and for transmitting these, connection devices for connecting the electronic system to the sensors and devices for connecting the acquisition devices to conductors in the electrical carrier cable. The connecting means may consist of compliant, conductive wires that bring the two parts of the probe body together.

Sensoranordningene som er anordnet i den første delen av hver sonde, omfatter for eksempel geofoner og/eller akselero-meteret. Mottakings-anordningene kan være direktive og deres akser rettet langs en eller flere deteksjonsretninger. The sensor devices arranged in the first part of each probe include, for example, geophones and/or the accelerometer. The receiving devices can be directive and their axes directed along one or more detection directions.

Sensoranordningene kan omfatte triaksiale geofoner og/eller akselerometere. The sensor devices may comprise triaxial geophones and/or accelerometers.

Anordningene for å bringe sammen de to delene av legemet til hver sonde kan omfatte en hylse som er tett festet til den første delen, en stav utstyrt med et hode stivt festet til den andre delen og forskyvbar i hylsen mellom koplingsposisjoner mens den er i kontakt med sistnevnte, og dekoplingsposisjoner uten å være i kontakt med den. The means for bringing together the two parts of the body of each probe may comprise a sleeve tightly attached to the first part, a rod provided with a head rigidly attached to the second part and displaceable in the sleeve between coupling positions while in contact with the latter, and decoupling positions without being in contact with it.

Anordningene for vinkelmessig posisjonering avd e to delene av sonden i forhold til hverandre, kan omfatte en del som er fremspringende i forhold til staven og en åpning i hylsens sidevegg for å motta den fremspringende delen, idet formen av åpningen er valgt for å gjøre de to delene av sonden rotasjonsavhengige når de er i en koplingsposisjon i forhold til hverandre. The means for angular positioning of the two parts of the probe in relation to each other may comprise a part which is projecting in relation to the rod and an opening in the side wall of the sleeve to receive the projecting part, the shape of the opening being chosen to make the two the parts of the probe are rotationally dependent when they are in a coupling position relative to each other.

Anordningene for å detektere dekoplingsposisjonene omfatter for eksempel en bryter festet til staven og magnetanordninger som kan forskyves med hylsen for å operere The devices for detecting the decoupling positions include, for example, a switch attached to the rod and magnetic devices that can be moved with the sleeve to operate

bryteren. the switch.

Hver sonde kan være utstyrt med en vegg som utgjør et stempel for å påføre en fremdriftskraft ved hjelp av en fluidumstrøm. Each probe may be provided with a wall constituting a piston to apply a propulsive force by means of a fluid flow.

Andre trekk og fordeler ved følersystemet ifølge oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av eksempelvise og ikke begrensende utførelsesformer, og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser sonden nede i en utstyrt brønn; Fig. 2 skjematisk viser følersonden; Fig. 3 viser et foretrukket arrangement av forankrings- anordningene til den annen del av sonden; Fig. 4 viser et tverrsnitt av formen av magnetene som er anordnet i de to delene av sonden for å holde dem mot et metallisk rør i tilfelle en brønn som er foret med et slikt rør; Fig. 5 er et delsnitt av sonden som viser konstruksjonen av den første og annen del i en koplingsposisjon, en mot den annen under de faser hvor de blir tatt ned i brønnen, holdt i en vinkelmessig posisjon i forhold til hverandre ved hjelp av en justeringskile; Fig. 6 er en lignende tegning som viser posisjonen av de to sondedelene under opptagningsfåsene; Fig. 7 er et lignende riss i en mellomliggende posisjon hvor de to delene er mekanisk dekoplet i forhold til hverandre; Fig. 8 viser en utførelsesform av anordningene for å Other features and advantages of the sensor system according to the invention will be apparent from the following description of exemplary and non-limiting embodiments, and with reference to the attached drawings, where: Fig. 1 schematically shows the probe down in an equipped well; Fig. 2 schematically shows the sensor probe; Fig. 3 shows a preferred arrangement of anchoring the devices of the second part of the probe; Fig. 4 shows a cross-section of the shape of the magnets arranged in the two parts of the probe to hold them against a metallic pipe in the case of a well lined with such a pipe; Fig. 5 is a partial section of the probe showing the construction of the first and second parts in a coupling position, one against the other during the phases where they are taken down into the well, held in an angular position in relation to each other by means of an adjustment wedge ; Fig. 6 is a similar drawing showing the position of the two the probe parts below the pick-up sockets; Fig. 7 is a similar view in an intermediate position where the two parts are mechanically decoupled in relation to each other; Fig. 8 shows an embodiment of the devices for

detektere den mekaniske dekopling av de to delene av sonden; og detecting the mechanical decoupling of the two parts of the probe; and

Fig. 9 viser et brønnmålesystem utstyrt med flere sonder. Fig. 9 shows a well measurement system equipped with several probes.

Følersonden 1 som er- vist på figurene, blir ført ned i en brønn 2 ved enden av en elektrisk bærekabel 3. Sonden 1 omfatter et legeme laget av to deler 4, 5 som kan forskyves i forhold til hverandre. Brønnen kan være utstyrt med en forholdsvis smal produksjonsstreng C som holdes i posisjon ved hjelp av en tetningsanordning B. The sensor probe 1 shown in the figures is led down into a well 2 at the end of an electric carrying cable 3. The probe 1 comprises a body made of two parts 4, 5 which can be displaced in relation to each other. The well can be equipped with a relatively narrow production string C which is held in position by means of a sealing device B.

Den første delen 4 omfatter rom for mottakeranordninger som skal dekoples for å forhindre deres respons fra å bli modifisert av deres mekaniske kopling med delen 5 av legemet tilordnet den elektriske bærekabelen 3. Disse mottakeranordningene omfatter for eksempel minst en geofon G og/eller minst ett akselerometer A. For visse anvendelser er tre direktive geofoner Gl, G2, G3 hvis akser er henholdsvis orientert langs tre ortogonale retninger eller en triaksial geofon, anordnet i den første delen 4 (figur 2) tre akselerometere Al, A2, A3 hvis akser også er orientert langs tre ortogonale retninger, er for eksempel tilføyet. Den første delen 4 kan også omfatte ett rom for en pendel P som til enhver tid gir verdien av helningsvinkelen i forhold til vertikalen. The first part 4 comprises space for receiver devices to be decoupled to prevent their response from being modified by their mechanical coupling with the part 5 of the body assigned to the electrical carrier cable 3. These receiver devices comprise, for example, at least one geophone G and/or at least one accelerometer A. For certain applications, three directive geophones Gl, G2, G3 whose axes are respectively oriented along three orthogonal directions or a triaxial geophone, arranged in the first part 4 (figure 2) three accelerometers Al, A2, A3 whose axes are also oriented along three orthogonal directions, is added, for example. The first part 4 can also include a space for a pendulum P which at all times gives the value of the angle of inclination in relation to the vertical.

Koplingsanordninger er tilordnet den første delen for å kople den med veggen. I det hyppig forekommende tilfellet hvor sonden blir tatt ned i en brønn utstyrt med et metallisk foringsrør 6, blir det for eksempel brukt magnetiske koplingsanordninger. Disse magnetiske anordningene omfatter for eksempel to magneter 7A, 7B, som er festet på samme side av den første delen 4 og fortrinnsvis innrettet langs den samme generatrise. Hesteskomagneter blir fortrinnsvis brukt (figur 4) og posisjonert på en slik måte at deres magnetiske feltlinjer lukkes gjennom foringsrøret 6. Permanentmagneter laget av legeringer som er lite følsomme for demagnetisering, slik som samariumkobolt-legeringer, blir for eksempel brukt. Det er også mulig å benytte permanentmagneter som kan nøytraliseres etter behov ved å forskyve en luftgapdel, slik at kraftlinjene ikke lenger lukkes gjennom veggen i røret 6. Denne type permanentmagneter av en velkjent type har den fordel at de kan omkoples ved hjelp av svake strømmer. Connecting devices are assigned to the first part to connect it with the wall. In the frequently occurring case where the probe is taken down into a well equipped with a metallic casing 6, magnetic coupling devices are used, for example. These magnetic devices comprise, for example, two magnets 7A, 7B, which are fixed on the same side of the first part 4 and preferably aligned along the same generatrix. Horseshoe magnets are preferably used (Figure 4) and positioned in such a way that their magnetic field lines are closed through the casing 6. Permanent magnets made of alloys that are not sensitive to demagnetization, such as samarium-cobalt alloys, are used, for example. It is also possible to use permanent magnets which can be neutralized as needed by displacing an air gap part, so that the lines of force are no longer closed through the wall in the pipe 6. This type of permanent magnet of a well-known type has the advantage that they can be switched using weak currents.

Magneter hvis holdekraft mot veggen til brønnen er omkring 5 til 10 ganger så høy som gravitasjonskraften for den første delen 4 av sonden, blir valgt. Magnets whose holding force against the wall of the well is about 5 to 10 times as high as the gravitational force of the first part 4 of the probe are selected.

Den andre delen 5 av legemet omfatter et forankringssystem 8 som gjør det mulig å immobilisere det etter behov i brønnen. Dette systemet omfatter minst en bevegelig arm 9 som kan svinges i forhold til legemet mellom en lukket posisjon og en utstrakt posisjon hvor den ligger an mot veggen. Svingarmen 9 kan styres ved å drive en donkraft 10. En hydraulisk styreanordning 11 av velkjent type, leverer et fluidum under trykk for å drive armen 9. Det er for eksempel mulig å utnytte den hydrauliske styreanordningen som er beskrevet i Fransk patent nr. 2 501 380, som drives av en elektrisk motor (ikke vist) som forsynes fra en overflate-installasjon 12 (figur 1) gjennom ledningstråder i den elektriske bærekabelen 3. The second part 5 of the body comprises an anchoring system 8 which makes it possible to immobilize it as needed in the well. This system comprises at least one movable arm 9 which can be swung in relation to the body between a closed position and an extended position where it rests against the wall. The swing arm 9 can be controlled by driving a jack 10. A hydraulic control device 11 of a well-known type supplies a fluid under pressure to drive the arm 9. It is, for example, possible to utilize the hydraulic control device described in French patent no. 2 501 380, which is driven by an electric motor (not shown) which is supplied from a surface installation 12 (figure 1) through wires in the electric carrier cable 3.

To forankringsarmer 9 blir fortrinnsvis brukt ved den symmetriske konstruksjon som er vist på figur 2, for å stabilisere og orientere sonden bedre i forankringsposisjonen. Two anchoring arms 9 are preferably used in the symmetrical construction shown in figure 2, in order to stabilize and better orient the probe in the anchoring position.

Den annen del omfatter også et kammer 13 som kommuniserer med brønnen, i hvilke andre sensorer, slik som en hydrofon og/eller en temperatursonde og/eller en manometer (ikke vist) er anordnet. The second part also comprises a chamber 13 which communicates with the well, in which other sensors, such as a hydrophone and/or a temperature probe and/or a manometer (not shown) are arranged.

Mot den ende som er nærmest den første delen omfatter den annen del også et tett kammer i hvilket et elektronikksystem 14 av velkjent type som tilveiebringer styrefunksjoner, signal-innhenting og overvåkning av overføringene til en sentral 15 på overflaten (figur 1) er anordnet. Det elektroniske systemet for brønnsonder som er beskrevet i Fransk patent 2 613 496 (US patent nr. 4 862 425) og 2 616 230 (US patent nr. 4 901 289) kan for eksempel benyttes. En flerlederkabel L forbinder det med den elektriske bærekabelen 3 . Towards the end closest to the first part, the second part also comprises a sealed chamber in which an electronics system 14 of a well-known type that provides control functions, signal acquisition and monitoring of the transmissions to a central 15 on the surface (figure 1) is arranged. The electronic system for well probes described in French patent 2,613,496 (US patent no. 4,862,425) and 2,616,230 (US patent no. 4,901,289) can be used, for example. A multi-conductor cable L connects it to the electrical carrier cable 3 .

Under bruk i en foret brønn omfatter den annen del 5 fortrinnsvis magnetiske koplingsanordninger 7C som er analoge med magnetene 7A, 7B og anordnet på den side av delen som kommer i kontakt med brønnveggen når forankringsarmen eller armene 9 er åpne eller utstrakt. En sylindrisk hylse 16 som ender i en tverrsnitt-innsnevring 17 er festet til en ende av den første delen 4 av legemet. En stav 18 utstyrt med et utvidet hode 19, strekker seg aksialt inn i den annen del 5 av legemet. Tverrsnittet til hodet 19 er mindre enn det indre tverrsnittet av hylsen 16, men større enn tverrsnittet av innsnevringen 17, og tverrsnittet til staven 18 er mindre enn tverrsnittet til innsnevringen 17. Dessuten er lengden av staven 18 og dens hode 19 mindre enn den indre dybde av hylsen16. de to delene 4, 5 kan forskyves i forhold til hverandre mellom en nær posisjon hvor endeveggen 2 0 hviler på innsnevringen 17, og en fjern posisjon hvor hodet 19 blir holdt tilbake ved hjelp av innsnevringen 17. Tverrsnittene til de delene som befinner seg i hverandre, er valgt på en slik måte at de to delene av sonden i mellomliggende stillinger mellom de to ytterstillingene som er nevnt ovenfor, ikke berører hverandre når de er hovedsakelig innrettet. During use in a lined well, the second part 5 preferably comprises magnetic coupling devices 7C which are analogous to the magnets 7A, 7B and arranged on the side of the part which comes into contact with the well wall when the anchoring arm or arms 9 are open or extended. A cylindrical sleeve 16 ending in a cross-sectional constriction 17 is attached to one end of the first part 4 of the body. A rod 18 equipped with an extended head 19 extends axially into the second part 5 of the body. The cross-section of the head 19 is smaller than the inner cross-section of the sleeve 16, but larger than the cross-section of the constriction 17, and the cross-section of the rod 18 is smaller than the cross-section of the constriction 17. Also, the length of the rod 18 and its head 19 is less than the inner depth of the sleeve 16. the two parts 4, 5 can be displaced in relation to each other between a close position where the end wall 20 rests on the constriction 17, and a distant position where the head 19 is held back by means of the constriction 17. The cross-sections of the parts that are located in each other , is chosen in such a way that the two parts of the probe in intermediate positions between the two extreme positions mentioned above do not touch each other when they are mainly aligned.

Sonden 1 omfatter fortrinnsvis vinkelposisjonerings-anordninger for å holde den vinkelmessige posisjon av de to delene i forhold til hverandre. Disse vinkelposisjonerings-anordningene omfatter for eksempel en langstrakt kile 21 som er radielt festet til staven 18 og har en radiell dimensjon som er tilstrekkelig til å komme i inngrep med en langstrakt åpning 22 (figur 5 til 7) laget i den sylindriske hylsen langs en generatrise. Som man kan se av figur 5 til 7, svarer bredden av denne åpningen 22 hovedsakelig til bredden av kilden 21 mot de to endene 22A, 22B, og den er bredere i sitt mellomliggende parti 22C. I de ytre nær- og fjern-posisjonene til de to delene 4, 5, blir kilden 21 automatisk sentrert i forhold til åpningen 22, mens det i den mellomliggende posisjon ikke er noen kontakt mellom dem. The probe 1 preferably comprises angular positioning devices to maintain the angular position of the two parts in relation to each other. These angular positioning devices comprise, for example, an elongate wedge 21 which is radially attached to the rod 18 and has a radial dimension sufficient to engage an elongate opening 22 (Figures 5 to 7) made in the cylindrical sleeve along a generatrix . As can be seen from Figures 5 to 7, the width of this opening 22 corresponds mainly to the width of the source 21 towards the two ends 22A, 22B, and it is wider in its intermediate part 22C. In the outer near and far positions of the two parts 4, 5, the source 21 is automatically centered in relation to the opening 22, while in the intermediate position there is no contact between them.

Ledningstrådene som er tilordnet sensoranordningene er for eksempel forbundet med en eller flere flerleder-overføringskabler 23 som passerer gjennom rommet mellom bunnen av hylsen 16 og hodet 19, og fører til det elektroniske systemet gjennom en aksial kanal langs staven 18. Den elektriske isolasjon av kamrene som inneholder sensorene i del 4 og det elektroniske systemet i del 5, er forsynt med tette gjennomføringer 24, 25. The lead wires assigned to the sensor devices are connected, for example, by one or more multi-conductor transmission cables 23 which pass through the space between the bottom of the sleeve 16 and the head 19, and lead to the electronic system through an axial channel along the rod 18. The electrical isolation of the chambers which contains the sensors in part 4 and the electronic system in part 5, is provided with tight bushings 24, 25.

Partiet av flerleder-kabelen mellom hodet 19 og bunnen av hylsen 16, er tilstrekkelig løs til å unngå enhver mekanisk kopling mellom de to delene 4, 5 av sonden 1. En mulig restkopling er også svært begrenset siden permanentmagneter eller magneter som kan frigjøres ved hjelp av svake strømmer, er blitt valgt for kopling av den nedre delen av sonden, noe som gjør det mulig å benytte ledere med lite tverrsnitt og stor fleksibilitet. The part of the multi-conductor cable between the head 19 and the bottom of the sleeve 16 is sufficiently loose to avoid any mechanical coupling between the two parts 4, 5 of the probe 1. A possible residual coupling is also very limited since permanent magnets or magnets which can be released by of weak currents, has been chosen for connecting the lower part of the probe, which makes it possible to use conductors with a small cross-section and great flexibility.

Sonden omfatter også en anordning 26 for å detektere den mellomliggende, mekaniske dekoplingsposisjonen til de to delene 4, 5 av sonden. Denne anordningen kan bestå av en fjærende bladbryter 27 (figur 8) som samvirker med en magnet 28. Bryteren 27 er for eksempel anordnet langs staven 18 (figur 8). Magneten som kan lukke den, er for eksempel festet til veggen av hylsen. Posisjonen til magneten 28 i forhold til bryteren 2 7 er valgt på en slik måte at lukking av bryteren bare finner sted i den mellomliggende posisjon av de to delene 4, 5 av sonden hvor ingen mekanisk kontakt finnes. The probe also comprises a device 26 for detecting the intermediate, mechanical decoupling position of the two parts 4, 5 of the probe. This device can consist of a spring-loaded leaf switch 27 (figure 8) which cooperates with a magnet 28. The switch 27 is, for example, arranged along the rod 18 (figure 8). The magnet that can close it is, for example, attached to the wall of the sleeve. The position of the magnet 28 in relation to the switch 2 7 is chosen in such a way that closing the switch only takes place in the intermediate position of the two parts 4, 5 of the probe where no mechanical contact is found.

Massen av den første delen 4 som bare inneholder sensoranordningene og koplingsmagnetene 7a, 7b, er vanligvis meget mindre enn massen til den øvre, annen del 5. I alle tilfeller er vekten av den øvre delen 5 beregnet på en slik måte at den er høyere enn friksjonskreftene og/eller muligens de permanente magnetiske krefter som holder den endre første delen 4 mot brønnforingen 6. Hvis vekten viser seg å være utilstrekkelig på bakgrunn av de tilbakeholdingskrefter som møtes, kan ytterligere masse (ikke vist) festes til den elektriske bærekabelen over den øvre del av sonden. Det er derved mulig å få sonden til å bevege seg i brønnpartier hvis helning kan nå 40 eller 50° i forhold til vertikalen, eller mer. The mass of the first part 4, which contains only the sensor devices and the coupling magnets 7a, 7b, is usually much smaller than the mass of the upper, second part 5. In all cases, the weight of the upper part 5 is calculated in such a way that it is higher than the frictional forces and/or possibly the permanent magnetic forces that hold the changing first part 4 against the well casing 6. If the weight proves insufficient in view of the restraining forces encountered, additional mass (not shown) can be attached to the electrical carrier cable above the upper part of the probe. It is thereby possible to make the probe move in well sections whose inclination can reach 40 or 50° in relation to the vertical, or more.

Innstillingen av sonde blir utført på følgende måte. The setting of the probe is carried out in the following way.

Sonden blir først fortrinnsvis ført ned til den maksimale undersøke1sesdybde. I den hovedsakelig vertikale eller rette del av brønnen, er den første delen i en opphengt eller fjern posisjon i forhold til den annen del ovenfor (figur 7). Hvis fremføringen av den første delen av sonden blir hindret, kommer den øvre delen 4 til å hvile på endedelen av hylsen 16 (figur 5). Skyvelasten blir også øket på grunn av vekten og den relative stivheten til den elektriske bærekabelen 3. Det er derved mulig å få den nedre delen av sonden til å bevege seg så langt som inn i forholdsvis hellende brønnpartier. Den vinkelmessige posisjonering av de to delene av sonden i forhold til hverandre, blir tilveiebrakt ved hjelp av kilen 21 og åpningen 22 (figur 5 og 7). The probe is first preferably brought down to the maximum examination depth. In the substantially vertical or straight portion of the well, the first portion is in a suspended or distant position relative to the second portion above (Figure 7). If the advancement of the first part of the probe is obstructed, the upper part 4 comes to rest on the end part of the sleeve 16 (figure 5). The thrust load is also increased due to the weight and the relative stiffness of the electric carrying cable 3. It is thereby possible to make the lower part of the probe move as far as into relatively sloping well sections. The angular positioning of the two parts of the probe in relation to each other is provided by means of the wedge 21 and the opening 22 (figures 5 and 7).

Sonden ble deretter tatt opp med suksessive stans i flere måleposisjoner langs brønnen. Under opptakningstrinnene hviler innsnevringen 17 av hylsen 16 på hodet 19. På samme måte blir den vinkelmessige posisjonering av de to delene av sonden opprettholdt gjennom vekselvirkningen av kilen eller knasten 21 og åpningen 22. The probe was then taken up with successive stops in several measurement positions along the well. During the recording steps, the constriction 17 of the sleeve 16 rests on the head 19. Likewise, the angular positioning of the two parts of the probe is maintained through the interaction of the wedge or cam 21 and the opening 22.

Straks hver måleposisjon er nådd og den nedre delen er fastgjort i forhold til veggen ved hjelp av Immediately each measuring position is reached and the lower part is fixed in relation to the wall by means of

koplingsanordningene 7a, 7b, eller om nødvendig, etter at de er blitt frigjort, blir den annen del 5 (eller den øvre delen) av sonden 1 ført litt ned for å nå den ønskede mellomliggende posisjon uten noen mekanisk kopling (se figur 2 og 7). Operatøren på overflaten lokaliserer denne mellomliggende posisjonen ved hjelp av et kontrollys forbundet med deteksjonsanordningen 26, slik som vist på figur 8. Måleoperasjonen kan så utføres. the coupling devices 7a, 7b, or if necessary, after they have been released, the other part 5 (or the upper part) of the probe 1 is brought down a little to reach the desired intermediate position without any mechanical coupling (see figures 2 and 7 ). The operator on the surface locates this intermediate position by means of a control light connected to the detection device 26, as shown in Figure 8. The measuring operation can then be carried out.

Ifølge den utførelsesform som er vist på figur 9, omfatter et målesystem flere sonder laget av to deler (la, lb,lc...) slik som de som er beskrevet ovenfor kan brukes, idet disse sondene er forbundet ved hjelp av partier med elektrisk bærekabel 3. I hver posisjon valgt for målingene, blir hver av sondene suksessivt posisjonert, idet man begynner med den nedre (sonde 1C, så sonde IB, så sonde IA i tilfelle av at systemet er utstyrt med tre sonder), og ifølge den metode som er beskrevet ovenfor. According to the embodiment shown in Figure 9, a measuring system comprises several probes made of two parts (la, lb, lc...) such as those described above can be used, these probes being connected by means of sections of electrical carrier cable 3. In each position chosen for the measurements, each of the probes is successively positioned, starting with the lower one (probe 1C, then probe IB, then probe IA in case the system is equipped with three probes), and according to the method as described above.

Andre utførelsesformer kan tenkes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Other embodiments can be imagined without deviating from the scope of the invention.

Permanentmagneten 7 kan erstattes av en elektromagnet. The permanent magnet 7 can be replaced by an electromagnet.

Hvis en sterkere mekanisk restkopling kan tillates mellom de to delene av sonden, kan de forbindes ved hjelp av en kabel med ledere som har et større tverrsnitt, og i dette tilfellet kan permanentmagnetene 7A, 7B erstattes av elektromagneter. If a stronger residual mechanical coupling can be allowed between the two parts of the probe, they can be connected by means of a cable with conductors having a larger cross-section, in which case the permanent magnets 7A, 7B can be replaced by electromagnets.

De magnetiske koplingsanordningene kan også erstattes av mekaniske anordninger i tilfelle av uforede brønner. De mekaniske anordningene kan for eksempel være en eller flere forankringsarmer utstyrt med en fjær, som kan frigjøres ved slutten av det innledende nedføringstrinn og som holder den nedre del av sonden 4 hvilende mot brønnveggen. The magnetic coupling devices can also be replaced by mechanical devices in the case of unlined wells. The mechanical devices can, for example, be one or more anchoring arms equipped with a spring, which can be released at the end of the initial lowering step and which keeps the lower part of the probe 4 resting against the well wall.

I den beskrevne utførelsesform skjer føringen av sonden ved hjelp av gravitasjonskraften. Det ligger ikke utenfor oppfinnelsens ramme å kombinere en skyvkraft som oppnås ved hjelp av en fluidumstrøm som tilføres en ringformet tetningsanordning, slik som et sett med kopper anordnet omkring den nedre del av sonden. In the described embodiment, the probe is guided by the force of gravity. It is not outside the scope of the invention to combine a thrust force which is obtained by means of a fluid flow supplied to an annular sealing device, such as a set of cups arranged around the lower part of the probe.

Claims

1. Sensor system for boreholes comprising at least one probe (1) which is connected to a surface installation (12) by means of an electric carrier cable (3) with several conductors, the probe comprising a probe body with a limited cross-section, anchoring devices comprising at least one anchoring arm (9) assigned to motor devices (10, 11) to guide a predetermined contact side of the probe body against the wall in the borehole, as well as sensor devices, where each probe body is made of two parts (4, 5), a first part (4) which contains the sensor devices, is assigned coupling devices (7A, 7B), which make it possible to connect this first part (4) together with the wall of the borehole, and another part (5) which is connected to the electric carrier cable and comprises the anchoring arm (9) and the motor devices (10, 11), characterized in that the coupling devices (7A, 7B) for the first part (4) are self-controlled, that the second part (5) is connected to the first part (4) by connecting devices (16-19) and can be displaced longitudinally in relation to the latter between coupling positions where the two parts (4,5) are in contact with each other, and decoupling positions where the two parts (4, 5) are mechanically decoupled in relation to each other, and that each probe also comprises a device (26) for detecting at least a decoupling position of the two parts (4, 5) of the body.

2. System according to claim 1, characterized in that the devices (7A, 7B) for connecting the first part (4) to the wall of the borehole are on the same side of the first part for setting the first part (4) mainly aligned with the second part (5).

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the well (2) is equipped with a casing (6), the coupling devices comprising magnetic devices.

4. System according to claim 3, characterized in that the devices for anchoring the second part of the body also comprise magnetic devices (7C).

5. System according to any of the preceding claims, characterized in that each probe comprises devices (21, 22) for angular positioning of the two parts (4, 5) of the probe in relation to each other.

6. System according to claim 1, characterized in that the second part (5) of the probe for example comprises an electronic system (14) for obtaining the signals received through the sensor devices in the first part and for transmitting these (4), a connection device (25) for connecting the electronic system with the receiver devices, and a device (L) for connecting the electronic system with conductors in the electrical carrier cable (3).

7. System according to claim 6, characterized in that the connection device (25) comprises flexible wires which connect the two parts (4, 5) of the probe body.

8. System according to any of the preceding claims, characterized in that the devices (16-19) for connecting the two parts (4, 5) of each probe body comprise a sleeve (16) which is rigidly attached to the first part (4), a rod (18) equipped with a head (19) rigidly attached to the second part (15) and which can be displaced inside the sleeve (16) between coupling positions in contact with the sleeve and decoupling positions without contact with the sleeve.

9. System according to any of the previous claims, characterized in that the devices for angular positioning of the two parts of the probe in relation to each other, comprise a part (21) which is protruding in relation to the rod (18) and an opening (22) in the side wall of the sleeve to receive the projecting part, the shape of the opening (22) being chosen to make the two parts (4, 5) of the probe rotationally dependent on each other when in a coupling position relative to each other.

10. System according to any of the preceding claims, characterized in that the device (26) for detecting the decoupling positions comprises a switch (27) attached to the rod (18) and a magnetic device (28) that can be moved with the sleeve (16) to operate the switch (27).

11. System according to any of the preceding claims, characterized in that each probe is equipped with a wall for supplying a thrust by means of a fluid flow.