NO302848B1 - Fremgangsmåte og utstyr for å utföre undersökelser med akustiske bölger i produksjonsbrönner - Google Patents

Description

Formålet med oppfinnelsen er en fremgangsmåte for prospektering ved hjelp av akustiske bølger i brønner,som bores gjennom underjordiske formasjoner og utstyrt for produksjon av av effluenter, samt en anordning for implementering av fremgangsmåten.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan f.eks. anvendes til seismiske operasjoner som utføres i brønner utstyrt for produksjon av petroleumsprodukter.

Utstyret for slike brønner består generelt av et foringsrør som er festet til veggen i brønnen ved injisering av sement i det ringformede rommet. Et rør med mindre tverrsnitt enn foringsrøret føres ned i brønnen så langt som til produksjonssonen. Nær basen i brønnen er røret utstyrt med en eller flere pakninger. Det ringformede rom mellom røret og foringsrøret blir tettet ved ekspansjon av disse pakningene. Røret brukes for å føre petroleumseffluenter opp til overflaten eller for andre formål, som f.eks. injisering av slike substanser i den underjordiske formasjonen for å stimulere produksjonen.

I en brønn under produksjon er det nyttig å utføre seismisk plotting for å finne ut om utviklingen av metning av de oljeførende strata under utnyttelsen av disse, og disse plottingene kan oppnås i et spesielt område av formasjonen. Man kan f.eks. anvende en fremgangsmåte av typen VSP (vertikalt seismisk profilering), som omfatter mottagelse av bølger reflektert av de geologiske formasjoner eller sendt gjennom dem, ved hjelp av flere sensorer som føres ned i brønnen. Disse brønnene blir sendt ut av en seismisk generator anordnet på overflaten eller i en annen brønn.

Det kan også være ønskelig å fjerne dem fra en brønn som viser seg å ha utilstrekkelig utnyttelsesmuligheter, og å installere dem i en annen brønn. Det kan lønne seg å utnytte produksjonsavbrudd som oppstår under f.eks. vedlikeholdsoperasjoner, for å flytte mottageranordningen.

En prosess og en anordning for å sette opp en seismisk mottagerenhet utenfor foringsrøret i en brønn er vel kjent gjennom patentsøknadene US 4.775.009, 4.986.350 og

FR 2.642.849. Prosessen består i hovedsak av å anordne sensorer utenfor foringsrøret, fortrinnsvis i hulrom som er anordnet for dette formål under isolasjonen og ved å støpe dem inn i sementen som injiseres i ringrommet mellom foringsrøret og brønnveggen.

Prosessen har den fordel at den letter kobling av sensorene med formasjonene. På den annen side må det under-strekes at dette er en enveis operasjon, siden sensorene ikke kan hentes ut. At de er permanenet fastlåst er mer irriterende. Det er vel kjent, spesielt med seismiske frem-gangsmåter av typen VSP, at det kan være nyttig å endre posisjonen for mottagerenhetene langs brønnen for å kunne ta i betraktning endringer i oljeforekomstene gjennom tiden, som følge av produksjon av effluenter. Undersøkelse av forekomstene under produksjon krever derfor en bevegelig seismisk anordning.

En sonde som er innrettet for å føres ned i en brønn utstyrt for produksjon, og forbundet med et rør, er vel-kjent, gjennom patentsøknaden FR 2.656.034 (US SN 631.253). Denne sonden omfatter en mellomliggende sko utstyrt med en sentral passasje som er bredere enn røret, anordnet mellom to desentreringssko som er festet utenfor røret. Den mellomliggende skoen omfatter en bevegelig anordning som kan skiftes mellom en tilbaketrukken posisjon og en posisjon med kobling til veggen i brønnen under påvirkning av fjærer. Et hus for sensorer og hydrauliske triggeanordninger er anordnet i den bevegelige innretningen. Innretningen er anordnet på en slik måte, at i arbeidsstilling blir huset holdt mot foringsrørveggen, og den mellomliggende sko er mekanisk frakoblet fra røret.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å utføre undersøkelsesoperasjoner ved hjelp av akustiske bølger i en brønn gjennom geologiske formasjoner og er utstyrt for produksjon av effluenter, hvor utstyret omfatter et foringsrør og et rør med mindre tverrsnitt enn foringsrøret. Fremgangsmåten kjennetegnes ved at

en kilde for akustiske bølger kobles til formasjonen som skal undersøkes;

en seismisk mottageranordning omfattende et flertall mottagerenheter forbindes med røret ved bestemte intervaller, hvilke mottagerenheter kan trykkes mot den innvendige veggen i foringsrøret mens de er koblet til en enhet for styring og registrering av de oppfangede signaler;

røret føres ned i brønnen for å bringe mottagerenhetene til optimal dybde i forhold til en sone av forekomster som skal undersøkes;

de forskjellige mottagerenheter koblestil foringsrør-veggen;

det gjennomføres sending/mottagnings-sykler omfattende trigging av kilden for akustiske bølger, mottagelse, ved forskjellige enheter av mottageranordningen, av bølgene som kommer fra den nevnte sone etter trigging av kilden, og overføring av signalene som oppfanges av mottagerenhetene til styrings- og registreringsenheten; og

mottageranordningen flyttes ved føring av røret langs brønnen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er fordelaktig idet den tillater bevegelse av mottageranordningen og muligheten for å hente den opp ved å utnytte f.eks. produksjonsavbrudd ved forskjellige vedlikeholdsoperasjoner.

Ved føring av mottagerenhetene ved hjelp av en stiv del såsom et rør, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også brukes for å utføre undersøkelser med akustiske bølger i awiksbrønner, hvor bruken av brønnsonder som senket ned ved sin egen vekt har vist seg å være umulig.

Fremgangsmåten omfatter f.eks. bruk av mottagerenheter som kan frakobles mekanisk fra røret.

Den kan også omfatte bruk av et flertall mottagerenheter som hver omfatter et hus for minst en akustisk bølgesensor, bevegelige koblingselementer festet til røret, og en anordning for å trykke disse mottagerenheter mot veggen i brønnen ved å bevege de nevnte koblingselementer.

Det kan f.eks. brukes koblingselementer omfattende armer som kan dreie seg i forhold til røret.

Koblingselementer som omfatter fjærdrevne sentreringsanordninger for å sentrere røret i foringsrøret kan også brukes.

Et utstyr ifølge oppfinnelsen for implementering av den ovennevnte fremgangsmåten, kjennetegnes ved at det omfatter en kombinasjon av en kilde for akustiske bølger, en mottageranordning bestående av et flertall mottagerenheter koblet til røret ved bestemte intervaller, hvor hver av dem omfatter et hus for minst en sensor for akustiske bølger og en anordning for å koble huset mot den indre vegg i forings-røret, en styrings- og registreringsenhet, en elektrisk forbindelsesanordning for å koble de forskjellige mottagerenheter til styringsenheten, og en operasjonsanordning for å forskyve mottageranordningen langs veggen ved å bevege røret.

Anordningen for å koble hvert hus til veggen i forings-røret består f.eks. av bevegelige armer forbundet med en f j æranordning.

Anordningen for å koble hvert hus til veggen i forings-røret kan også omfatte en fjærdrevet sentreringsanordning.

Andre trekk og fordeler med fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskri-velse av en utførelse, beskrevet gjennom ikke-begrensende eksempler, og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et flytdiagram av et prospekteringssystem som benytter akustiske bølger i brønner, med en mottager-innretning anordnet på passende måte i forhold til en sen-der, for å fange opp akustiske signaler som kommer fra en geologisk formasjon etter sending av akustiske bølger inn i denne formasjonen;

fig. 2 viser en første innretning for å forbinde hver mottagerenhet med røret og å koble dette med foringsrøret;

fig. 3 viser en annen anordning for å forbinde hver mottagerenhet; og

fig. 4 viser en mottagerenhet som kan bli mekanisk frakoblet fra røret.

Fig. 1 viser en brønn 1 som er boret ned til en under-jordisk produksjonssone P. Brønnen er utstyrt for produksjon av petroleumseffluenter. Den er utstyrt med et foringsrør 2, som under installasjonen blir festet til de omliggende formasjoner ved injisering av sement mellom foringsrøret og brønnveggen. Et rør 3, sammensatt av en rekke rørseksjoner, er ført ned i den forede brønn. Dette røret er utstyrt med en pakning 4 nær rørets nedre ende. Ringrommet mellom røret og foringsrøret tettes ved å utvide pakningen. Effluenter, produsert av de underjordiske forekomster, blir ført opp gjennom røret. En pumpeanordning (ikke vist) og ventiler 5 muliggjør en styrt aktivering av produksj onen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter assosiering med røret av en innretning for å motta akustiske bølger, bestående av et flertall akustiske mottagerenheter RI, R2 osv. til Rn, som kan kobles med den indre vegg i forings-røret 2. Disse enhetene er fordelt ved bestemte intervaller langs røret. En flerkjernet kabel 6 forbinder mottagerenhetene RI til Rn med en sentral styrings- og regist-reringsstasjon 7 på overflaten.

En kilde for akustiske bølger S er anordnet nær overflaten, i en annen brønn, eller muligens i samme brønn. Mottagerenheten er plassert i brønnen, med passende dybde for mottagelse av bølgene som kommer fra en sone av forekomstene som gjennomgår akustiske undersøkelser, etter transmi-sjonen av akustiske bølger i denne sonen. Den optimale dybde for installasjonen av mottageranordningene for den planlagte akustiske prospektering oppnås ved å velge den rørseksjon i røret som mottagerenhetene er forbundet med.

Kobling av mottagerenhetene til sentralstasjonene kan oppnås direkte gjennom transmisjonslinjer i kabelen 6. Det er i noen tilfeller å foretrekke å forbinde dem med sentralstasjonen ved hjelp av en elektronisk enhet for multi-pleksing av signalene som oppfanges av de forskjellige mottagerenheter, og kodet oversendelse av disse, som beskrevet i patentene US 4.862.425 og 4.901.289.

Ifølge utførelsesfremgangsmåten på fig. 2, kan mottagerenhetene være innlagt i puter 8 som trykkes mot den indre vegg i foringsrøret. Disse putene kan f.eks. være forbundet ved armer 9 som kan dreies i forhold til en kobling 10 sentrert på røret, og holdt i en adskilt stilling ved en bladfjær 11. Fjærer 12 holder hylsen 10 mellom to faste stoppringer 13.

Ifølge utførelsen på fig. 3, kan hver mottagerenhet være lagt inn i et hus 14 som er festet til de fleksible bladene 15 og en desentreringsanordning 16 som er festet rundt en seksjon av røret 3.

Ifølge utførelsen på fig. 4, kan en mottageranordning bestående av et flertall sonder, som beskrevet i US-patent 4.986.350 som nevnt ovenfor, også benyttes. Hver sonde består av en mellomliggende sko 17 mellom to desentreringssko 18 og 19, festet rundt røret 3 i en gitt avstand fra hverandre. Desentreringsskoene er hver utstyrt med like bladfjærer 12 for å trykke dem mot veggen i foringsrøret 2 langs det samme radielle plan. Den mellomliggende sko 17 ligger rundt røret 3 på samme måte. Den er utstyrt med en sentral passasje 21 med større tverrsnitt enn røret 3. Den mellomliggende sko 17 omfatter en bevegelig anordning 22 utstyrt med føleranordninger 23 f.eks. triaksielle geofoner. Fjærer som ikke er vist er anordnet for å skyve den bevegelige anordning mot en stilling som kobler den til forings-rørveggen. En hydraulisk anordning omfattende en jekk 24 muliggjør styring av forskyvningen mot den ytre stilling.

Et forbindelseselement 25 brukes under demonteringen av røret for å forbinde den mellomliggende sko med de to andre skoene. Enheten er anordnet på en slik måte, at i en stilling for intervensjon er den bevegelige anordning i kontakt med foringsrøret, og den mellomliggende sko frakobles mekanisk fra røret. Føleranordningene er forbundet gjennom ledninger 26 med en elektronisk oppsamlings- og trans- misjonsboks 27 som er forbundet gjennom en flerkjernet kabel 28 med den sentrale stasjon 7 på overflaten (fig. 1).

Hver av sondene er montert på en rørseksjon. Rør-seks j onene utstyrt med sonder kan plasseres på røret og steder som velges når den føres ned i brønnen, for å oppnå en ønsket konfigurasjon for mottageranordningen.

Når mottageranordningen har nådd den ønskede dybde (fig. 1), blir en eller flere sending/mottagnings-sykler utført. Bølgene blir sendt ned i jorden av kilden S på overflaten eller i en annen brønn, og bølger som reflekteres av diskontinuiteter blir mottatt, og de oppfangede signalene blir overført til sentralstasjonen 7 for registrering.

Forflytting av mottageranordningen fra en dybde til en annen og for å ta dem opp til overflaten blir utført ved å forskyve rørene ved hjelp av et operasjonssystem 29 på overflaten.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for å utføre undersøkelser ved hjelp av akustiske bølger i en brønn (1) gjennom geologiske formasjoner, og er utstyrt for produksjon av effluenter, hvor utstyret omfatter et foringsrør (2) og et rør (3) med mindre tverrsnitt enn foringsrøret, karakterisert vedat en kilde (S) for akustiske bølger kobles til formasjonen som skal undersøkes; en seismisk mottageranordning omfattende et flertall mottagerenheter (RI til Rn) forbindes med røret (3) ved bestemte intervaller, hvilke mottagerenheter (Rl-Rn) kan trykkes mot den innvendige veggen i foringsrøret (2) mens de er koblet til en enhet (7) for styring og registrering av de oppfangede signaler; røret (3) føres ned i brønnen (1) for å bringe mottagerenhetene (Rl-Rn) til optimal dybde i forhold til en sone (P) av forekomster som skal undersøkes; de forskjellige mottagerenheter (Rl-Rn) koblestil foringsrørveggen (2); det gjennomføres sending/mottagnings-sykler omfattende trigging av kilden (S) for akustiske bølger, mottagelse, ved forskjellige enheter (Rl-Rn) av mottageranordningen, av bølgene som kommer fra den nevnte sone (P) etter trigging av kilden (S), og overføring av signalene som oppfanges av mottagerenhetene (Rl-Rn) til styrings- og registreringsenheten (7) ; og mottageranordningen flyttes ved føring av røret (3) langs brønnen (1) .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det benyttes mottagerenheter (Rl-Rn) som kan bli mekanisk frakoblet fra røret (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det benyttes mottagerenheter (Rl-Rn) som hver består av et hus (8, 14, 22) for minst en sensor (23) for akustiske bølger, bevegelige koblingselementer (9, 11, 13; 16) festet på røret (3), og en anordning for å koble hver mottagerenhet (Rl-Rn) mot foringsrørveggen (2) ved å bevege koblingselementene.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat koblingselementene (9, 11, 13) omfatter armer (9) som kan dreies i forhold til røret (3) .

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat det benyttes koblingselementer (9, 11, 13) som omfatter fjærdrevne sentreringsanordninger (13) for å sentrere røret (3) i foringsrøret (2).

6. Utstyr for implementering av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert vedat det omfatter en kombinasjon av en kilde (S) for akustiske bølger, en mottageranordning bestående av et flertall mottagerenheter (RI til Rn) koblet til røret (3) ved bestemte intervaller, hvor hver av dem omfatter et hus (8, 14, 22) for minst en sensor for akustiske bølger og en anordning for å koble huset mot den indre vegg i foringsrøret, en styrings- og registreringsenhet (7), en elektrisk forbindelsesanordning (6) for å koble de forskjellige mottagerenheter til styringsenheten (7), og en operasjonsanordning (29) for å forskyve mottageranordningen langs veggen ved å bevege'røret (3) .

7. Utstyr ifølge krav 6, karakterisert vedat anordningen for å koble hvert hus (8) mot veggen i foringsrøret (2) omfatter en koblingsenhet med bevegelige armer (9) forbundet med en fjæranordning (11).

8. Utstyr ifølge krav 6, karakterisert vedat anordningen for å koble hvert hus (14) mot veggen i foringsrøret (2) omfatter en fjærdrevet sentreringsanordning (16).