NO324153B1 - Fremgangsmate og apparat for bestemme en oljebronns produksjonsegenskaper - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder fremgangsmåter og apparater for å bestemme kvaliteten av en oljebrønns nærliggende reservoar med hensyn til strøm-ningsegenskaper for et gitt fluid som kommer fra et produktivt lag, ved å måle R-responsen for reservoaret.

Olje produseres fra brønner som er dannet i oljefelter, og slike oljefelter kan finnes i forskjellige typer jordsmonn og underjordiske forhold som ikke alle har

samme produksjonskvalitet. Denne kvalitet angis hovedsakelig med produktivitetsindeks IP for vedkommende brønn, og som avhenger av brønnens radius rw, brøn-nens uttrekksradius Re, viskositeten \ i av den utvinnbare olje, samt også gjennom-trengeligheten av det produktive lag og som defineres som produktet lagets permeabilitet k multiplisert med dens høyde h, og også muligheten for en eventuell tilstopping av berggrunnens porer i nærheten av brannveggen, og som da kvantifi-seres ved en dimensjonsløs parameter S som vanligvis av en fagkyndig person betegnes med det generiske uttrykk "skinn". Denne produktivitetsindeks er da gitt ved følgende formel:

hvor In angir den naturlige logaritme.

Produktivitetsindeks IP er da et direkte mål på hvor lett olje kan strømme inn i brønnen under påvirkning av et midlere trykkfall AP i det midlere trykk i det produktholdige område omkring brønnen, da mengdestrømmen Q fra brønnen målt under de foreliggende nedhullsforhold da ganske enkelt angis ved:

Denne mengdestrøm nedhulls blir så evakuert til overflaten ved bruk av midler som er allment kjent.

For å optimalisere produksjonen fra en brønn, spesielt fra en oljebrønn, kan det derfor være nyttig å kjenne dens reservekvalitet og spesielt da ved å bestemme verdiene av visse definerte parametere. Ut i fra det uttrykk for produktivitetsindeks som er gitt ovenfor, vil en første viktig parameter være permeabiliteten k for dét underjordiske produktive lag som brønnen er blitt boret inn i, og en annen parameter er da "skinnet" S sorti da kvantifiserer eventuell skade på vedkommende produktive lag. Det vil da være mulig å opprette to klasser av brønner hvorfra produksjonen er lav, nemlig brønner som opprettholdes under ideelle driftsbe-tingelser (S = 0), men som tar olje fra berggrunn som har lav permeabilitet, og brønner som er boret i forekomster som har høy permeabilitet, men som er blitt tilstoppet (S > 0) og som vil kunne produsere mer etter å ha blitt opprenset ved bruk av teknikker som i seg selv vil være velkjent.

Det er derfor viktig å være i stand til å detektere dannelse av et tilstoppings-lag med det formål å treffe tiltak så snart som mulig og på effektiv måte for å elimi-nere vedkommende lag og fortsette utvinning fra brønnen.

Forskjellige fremgangsmåter er blitt utviklet for å overvåke en brønns produksjonskvalitet. De fleste av de eldre fremgangsmåter er basert på bruk av empi-riske eller statistiske forhold mellom forskjellige målinger som kan utføres på en slik brønn. En annen fremgangsmåte gir resultater som er mer nøyaktige og består i fullstendig lukking av utløpet fra brønnen for derpå å studere det stigende oljetrykk i brønnen som en funksjon av den tid brønnen har vært lukket, hvor da undersøkelse av de kurver, hvor denne trykkvariasjon er opptegnet, gjør det mulig å utlede om brønnen befinner seg i ideell tilstand eller den er tilstoppet.

Denne fremgangsmåte gjør det mulig å oppnå gode resultater, men den innebærer den hovedulempe at den tar tid å utføres. For å oppnå en kurve som kan være til nytte, vil det være nødvendig å vente flere timer eller til og med flere dager i forbindelse med visse brønner, og under denne tid vil brønnen ikke kunne utnyt-tes, slik at det vil foreligge et visst produksjonstap, og til dette må det legges til de kostnader som påbeløpes ved nyoppstarting av brønnen når trykket fra forekomst-ene ikke lenger er tilstrekkelig for fortsatt å holde brønnen eruptiv.

For å nedsette denne ulempe er det gjort forsøk på å utvikle en annen fremgangsmåte som består i å modulere brønnens lukking på dens utløp og i å studere fluidets trykkvariasjon som en funksjon av en slik modulering. Denne fremgangsmåte eliminerer den ovenfor nevnte ulempe ved total stenging av brønnen, men oppviser da den ulempe at den fører til målinger som eventuelt ikke vil være tilstrekkelig nøyaktige.

En annen fremgangsmåte er f.eks. beskrevet i US-A-3,559,476 og i FR-A-2,678,679. Den består i at mengdestrømmen av fluid fra brønnen modelle-res ved hjelp av en sinusbølgefunksjon og i måling av variasjonene i fluidets mengdestrøm og trykk, hvorfra da brønnens R-respons kan utledes i visse spesielle tilfeller.

Denne fremgangsmåte gir resultater som er relativt tilfredsstillende når skaden på brønnen består i at dens vegg er blitt tilstoppet slik at det foreligger en positiv "skinn"-verdi og forutsatt at dette "skinn" har en tykkelse som kan antas å være lik null. Denne type uendelig tynt "skinn" er da åpenbart bare en hensiktsmessig matematisk abstraksjon som ofte kan være tilfredsstillende, men det kan også foreligge andre typer skade som vil tilsvare en positiv verdi av "skinnet", men hvor tykkelsen av dette "skinn" ikke kan antas å være lik null, eller som tilsvarer en negativ verdi for vedkommende "skinn", f.eks. når en brønn er koplet til et nettverk av naturlige sprekker som er åpne eller når en brønn stimuleres av hydraulisk frakturering, hvilket vil si at en kunstig frembrakt sprekkdannelse passerer gjennom brøn-nen, hvor da denne sprekkdannelse hovedsakelig er symmetrisk i forhold til brønn-ens akse.

Et formål for foreliggende oppfinnelse er da å nedsette de ovenfor nevnte ulemper med de tidligere kjente fremgangsmåter med det formål å kunne verd-sette kvaliteten av en oljebrønns nærliggende reservoar, og å angi en fremgangsmåte som, skjønt den er lett å utføre, likevel gjør det mulig å foreta en slik evalue-ring i alle nivåer av brønnen og da uavhengig av den skade som er påført det produktive lag, nemlig ved hjelp av målinger som det er mulig å tolke med en lav feil-prosent når det gjelder usikkerhet.

Et annet formål for foreliggende oppfinnelse er å frembringe apparater som gjør det mulig å utføre den angitte fremgangsmåte.

Nærmere bestemt gjelder foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av en oljebrønns nærliggende reservoar med hensyn til strømningsegenskaper ved et gitt fluid som kommer fra et produktivt lag, nemlig ved å måle brønnens R-respons, idet fremgangsmåten består i å modulere fluid-mengdestrømningen ved hjelp av en regulerbar lukkerinnretning slik at strøm-ningsraten varierer som en sinusfunksjon, samt i å måle de derved frembrakte variasjoner i fluidets mengdestrøm og trykk, hvor da fremgangsmåten er kjenne-tegnet ved det forhold at:

I) brønnens Rc-respons når det produktive lag omfatter en skadet sone som oppviser en positiv "skinn"-verdi S for et "skinn"-lag av tykkelse forskjellig fra null kan utledes ved ligningen:

og at:

II) brønnens Rf-respons når det produktive lag har en sprekk som representerer en negativ "skinn"-verdi S kan oppnås ut i fra ligningen:

i hvilke ligninger:

A, B, C og D er funksjoner av parameterne zw, a og p\ slik de vil bli definert nedenfor, og som da vil definert ved de følgende fire ligninger: hvor det spesifiseres at det i disse ligninger foreligger følgende sammenheng: hvor j^er den imaginære enhet i den matematiske teori som gjelder komplekse tall, og hvor kern, kein, bern og bein er Kelvin-funksjoner, er den ikke-dimensonelle permeabilitet av den skadede sone, ks representerer permeabiliteten av den skadede sone, og k representerer det produktive lags permeabilitet, er den ikke-dimensjonelle radius av den skadede sone, rs angir radius av den skadede sone, og rw angir brønnens radius, hvor oo er sinusbølgefunksjonens vinkelfrekvens og 5 er de produktive lags diffusivitet, som da er lik hvor <p angir dét produktive lags porøsitet, u. representerer fluidets viskositet, og ct angir fluidets totale sammentrykkbarhet, hvor Ko og Ki er modifiserte Hankel^funksjoner, og også med hvor Xf er lengden av én av vingene i sprekkdannelsen, som da antas å ha to vinger, Fcd er sprekkens ikke-dimensjonale konduktivitet representert ved formelen: hvor kf representerer permeabiliteten for det materiale som understøtter sprekkdannelsen og w angir den understøttede sprekkdannelses midlere tykkelse,

er sprekkens ikke-dimensjonelle diffusitet, (pf representerer porøsiteten av det und-erstøttelsesmateriale som fyller sprekken, og ctf angir fluidets totale sam ment rykk-barhet i sprekken, Swf er et "skinn" som eventuelt foreligger mellom bunnen av brønnen og sprekkens innløp.

Foreliggende oppfinnelse gjelder også apparat for å utføre den ovenfor definerte fremgangsmåte. Andre særtrekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgår av den følgende beskrivelse som vil bli gitt under henvisning til de ved-føyde anskueliggjørende, men ikke begrensende tegninger, hvorpå;

fig. 1 er en skisse av en brønn med to typer skade, nemlig tilstopping som gir en positiv verdi av brønnens "skinn" og som har en tykkelse forskjellig fra null, samt en sprekkdannelse F som representerer en negativ verdi av brønnens "skinn",

fig. 2 er en skjematisk fremstilling som viser en utførelse av et apparat som gjør det mulig å utføre oppfinnelsens fremgangsmåte,

fig. 3 viser en spesiell utførelse av elementene i apparatet i fig. 2, og da spesielt trykksensoren, og

fig. 4 og 5 viser to spesielle utførelser av andre elementer i det viste apparat i fig. 2, og spesielt da midlene for å modulere nedhullsfluidets mengdestrøm.

Fig. 2 viser skjematisk et snitt gjennom en oljebrønn 1 som er boret nedover i jorden 2 til produktive oljeholdige lag 3. Generelt sett er disse lag dannet i gjen-nomtrengelig berggrunn eller sand og de kan befinne seg under ugjennomtrenge-lige lag. Olje vil således være begrenset til slike gjennomtrengelige lag og kan da ekstraheres fra disse, forutsatt at brønnen er boret ned til slike lag. Når disse gjennomtrengelige lag blir nådd, kan olje 4, eventuelt blandet med andre fluider strøm-me mot brønnen ved trykkutløsning og kan da strømme ut fra brønnhodet eller heves til overflaten ved pumping hvis dets trykk ikke er tilstrekkelig.

Det vil således være klart at én av de parametere som definerer en brønns produksjonskvalitet er permeabiliteten av de lag hvori oljen er innesluttet.

En ideell brønn er da en brønn hvis kvalitet nøyaktig tilsvarer det som er definert ved dens ovenfor angitte produktivitetsindeks, men en slik teoretisk situasjon opptrer bare meget sjelden.

I motsetning til dette omfatter mange brønner, slik som den brønn 1 som er vist skjematisk i fig. 1, forskjellige typer skade. Den skade som er vist skjematisk i den nedre del av fig. 1 utgjøres av tilstopping som gir en positiv "skinn"-verdi S som gjelder en tykkelse som ikke er lik null, mens den skade som skjematisk er representert i det øvre parti av fig. 1 utgjøres av en sprekk F som utgjør en negativ "skinn"-verdi S.

For å kunne utføre oppfinnelsens fremgangsmåte, slik den er beskrevet nedenfor, anvendes apparatur av den art som er vist sterkt skjematisk i fig. 2, og som spesielt omfatter: • En re<g>ulerbar lukker 5 som tillater modulering av det strømningsparti av kanalen 6, som dannes av brønnen, i det oljebærende lag 3. Denne regulerbare lukker kan f.eks. utgjøres av en muffe som er påført finner som er innrettet for å drives ut ved hjelp av en motor fra et fjerntliggende punkt. Den kan også være konstruert som flere vegger 50 anordnet i forhold til hverandre på en slik måte at de danner en konus 51 med variabel konusvinkel, f.eks. av den art som er vist i fig. 4, hvor glidningen av veggene 50 over hverandre styres ved hjelp av en trekk-kabel 52.

Den regulerbare lukker 5 kan med fordel utgjøres av et kammer med defor-merbar vegg og hvis innside mates med fluid ved hjelp av en pumpe som forbinder kammeret med en fluidforsyning. Ved å bringe pumpen til å arbeide i den ene eller andre retning, vil det være mulig å blåse opp eller tappe ut kammeret, for derved å modulere kanalens strømningsseksjon på det sted hvor kammeret er plassert.

I eh fordelaktig utførelse av den art som er vist skjematisk i fig. 1, kan den regulerbare lukker 5 utgjøres av en turbin 40 eller lignende, og som f.eks. omfatter en propell 41 eller lignende som styres av eh motor på en slik måte at brønnens mengdestrøm akselereres syklisk i uttrekksretningen, slik det vil bli forklart nedenfor. Denne utførelse er fordelaktig for en brønn som avgir ved en betraktelig meng-destrøm. Ved å modulere mengdestrømmen fra brønnen mellom to verdier, som begge ligger over den nominelle verdi for brønnens fluidmengdestrøm, mens tur-binens reaksjon har en tendens til å holde hele verktøyet, innbefattet den regulerbare lukker og de andre to elementer 7 og 9 som vil bli definert nedenfor, nede i brønnen i det dybdenivå hvor målingen skal utføres, slik at derved fluidstrømmen hindres fra å trekke med seg verktøyet utilsiktet i oppoverrettet bevegelse, og derved gjør det mulig å anordne midler i inngrep med brønnveggen som da blir min-dre enn nødvendig for de andre utførelser. Det kan da hende at den mengde pr. tidsenhet som olje produseres fra en brønn vil være tilstrekkelig høy til å generere en trykkforskjell over den regulerbare lukker i en slik grad at den bringer lukkeren til å trekkes oppover med samme oppoverrettede bevegelse som oljen. Dette fenomen er da en ulempe når det gjelder målnøyaktighet og pålitelighet. For å elimi-nere denne risiko, kan apparatet med fordel omfatte regulerbare midler for å fast-gjøre den regulerbare lukker 5 til brønnveggen, slik at den holdes på plass i det ønskede dybdenivå. Slike regulerbare midler kan være av en hvilken som helst art, og kan f.eks. utgjøres av tynne festeputer som utplasseres under styring av en motor eller kabel, slik at de forankres til brønnveggen i den ønskede dybde.

• En strømninqsmåler 7 for å måle mengdestrømmen av fluid i kanalen 6. En slik strømningsmåler er i og for seg kjent og kan stort sett utgjøres av en muffe med måleutstyr anordnet i seg og som omfatter en propell eller "spinningsenhet", sammen med utstyr for å telle antallet propellomdreininger pr. tidsenhet, idet denne muffe eventuelt er tilordnet en deflektor for å kunne fange opp all den fluid som strømmer i kanalen 6 og tvinger den til i sin helhet å passere langs muffen. Strøm-ningsmåleren 7 er ved sin utgang 8 utført for å avgi et signal som representerer

mengdestrømmen for det fluid som passerer gjennom måleren.

En trvkksensor 9. som er i og for seg velkjent, og f.eks. utgjøres av defor-masjonsfølere som f.eks. er basert på et mineralkrystall, slik som et krystall av kvarts eller safir, eller lignende. Dette er da egnet for å avgi, ved sin utgang 10, et signal som angir fluidtrykket i kanalen 6.

For å kunne utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen sammenstil-les disse tre elementer på en slik måte at de kan senkes ned fra brønnhodet 11 ved hjelp av hvilke som helst egnede midler, f.eks. en kabel 12 eller lignende, helt ned til det produktive lag 3. Disse enheter er også samordnet med hverandre på en slik måte at når de nedsenkes i brønnen, slik som vist i fig. 2, vil strømnings-måleren 7 og trykksensoren 9 befinne seg på undersiden av den regulerbare lukker 5.1 tillegg vil disse tre elementer være koplet til en bussline 13 som gjør det mulig å regulere lukkeren frem fra en prosessorenhet 14, for etter ønske å sette strømningsmåleren 7 og trykksensoren 9 i drift, samt spesielt for å motta og be-handle de signaler som avgis av disse to elementer.

I tillegg til de tre elementer som er definert ovenfor, er det også spesifisert at for å kunne ta opp data, er det også anordnet en klokke som fastlegger et bestemt tidsavsnitt som målingene av mengdestrøm og fluidtrykk er samordnet med og som tjener til å bestemme målefasene <*>Fq og ¥p, slik som definert nedenfor. ;Så snart det ovenfor beskrevne verktøy 5-7-9 er blitt senket ned i brønnen 1 til en fastlagt dybde i det produktive lag, går fremgangsmåten ut på innledningsvis å styre lukkeren 5 for å variere strømningstverrsnittet i kanalen 6 mellom en min-ste verdi og en største verdi ved anvendelse av en sinusbølgefunksjon med en vinkelfrekvens co, idet minsteverdien ikke er lik null for derved å sikre at kanalen 6 aldri er fullstendig avstengt, og derved å sikre at fluidet kontinuerlig strømmer under den tid målingene utføres. ;Når strømningsmåleren 7 og trykksensoren 9 ikke permanent er i drift, set-tes disse i gang for flere perioder av den matematiske funksjon som påføres for re-gulering av lukkeren. De avgir signaler som henholdsvis representerer variasjonene i mengdestrøm og i fluidtrykk for fluidet i brønnen mellom lukkeren 5 og de steder hvor de øvrige to elementer befinner seg. ;Det er funnet at de kurver som utgjør opptegninger av disse variasjoner er sinusbølgefunksjoner med samme periode T som den reguleringsfunksjon som ;påføres lukkeren 5, men som er faseforskjøvet i forhold til hverandre. Målingen av både faseforskyvning mellom disse to signaler og forholdet mellom deres respek-tive amplituder gjør det da mulig å utlede en verdi som representerer permeabiliteten av de produktive lag på undersiden av den regulerbare lukker og som befinner seg mellom strømningsmålerens beliggenhetsnivå på bunnen av brønnen, og samtidig også å utlede en verdi som representerer tilstoppingen. ;Denne fremgangsmåte er fordelaktig av to grunner, da den gjør det mulig å evaluere så vel permeabiliteten som tilstoppingen inne i de oljebærende lag, slik at man derved eliminerer tallrike usikkerheter som har vært iboende i de tidligere kjente fremgangsmåter, idet den også gjør det mulig å vurdere permeabiliteten og tilstoppingen i alle nivåer av et produktivt lag, idet det her må erindres at uttrykket "tilstopping" anvendes for å betegne det fenomen hvorved strømmen av olje brem-ses og som oppviser en positiv "skinn"-verdi S (et bilde av motstand mot strøm-men). I motsetning til dette blir uttrykket "sprekkdannelse" brukt som angitt i fig. 1 for å angi faktorer som fremmer brønnproduktivitet ved å frembringe en negativ "skinn"-verdi S (et bilde på redusert motstand mot fluidstrømmen). ;Det spesifiseres likevel at en moderat negativ verdi for "skinnet" (typisk: ;-2 < S < 0) ikke nødvendigvis innebærer at en sprekk eller sprekkdannelse foreligger, men kan utelukkende være resultatet av en viss lokal forbedring av permeabiliteten omkring brønnen, og som da kan være naturlig eller frembrakt ved syring. ;For det formål å utføre fremgangsmåten blir verktøyet 5-7-9 senket ned til bunnen av brønnen (slik som vist ved stiplede linjer i fig. 2), og blir så hevet i trinn idet målinger utføres i hvert nivå. ;For å kunne iverksette fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen slik det vil bli beskrevet nedenfor i forbindelse med en brønn i et produktivt lag med en skadet sone som har en positiv "skinn"-verdi S, vil det være nødvendig å definere de følgende parametere: ;<q>>: berggrunnens porøsitet, som er en variabel som vanligvis er kjent, ;\ l: viskositeten av fluidet 4 uttrykt i Pascal-sekunder (Pa.s), og som da er en variabel som er generelt kjent, ;k: permeabiliteten av det produktive lag 3 uttrykt i kvadratmeter (m<2>), hvilket da er en variabel som må bestemmes eller anslås, ;h: høyden av det produktive lag 3 uttrykt i meter (m), og som da er en variabel som er generelt kjent, ;g: den kompleks sinusbølgeformede mengdestrøm av fluidet i brønnen 1, og dette er en variabel som er kjent da den kan påtrykkes og måles, slik som nevnt ovenfor, samt kan uttrykkes ved bruk av følgende formel: ;;hvor AQ er mengdestrømamplituden uttrykt i m<3>/s og angir fasen uttrykt i radianer og målt i forhold til klokketiden i måleapparaturen, ;p_: det komplekse sinusbølgeformede trykk fra fluidet 4 i brønnen 1, og dette er da en variabel som er kjent da den blir målt, slik som nevnt ovenfor, samt kan uttrykkes ved følgende formel: ;hvor AP er trykkamplituden uttrykt i Pa og Yp er trykkets fase uttrykt i radianer og målt i forhold til den klokketid som angis i måleapparaturen, ;Rs: den komplekse respons fra det produktive lag 3 og som er gitt ved uttrykket: angir amplituden uttrykt i Pa.s/m<3> og ;hvor dette angir faseforsinkelsen uttrykt i radianer for trykket i forhold mengde-strømmen, ;co: vinkelfrekvensen for den sykliske sinusbølgeformede prøvefunksjon uttrykt i s'<1> og som vil være kjent da den påtrykkes, og denne vinkelfrekvens har da sammenheng med perioden T for prøvesyklus uttrykt i s ved formelen 2nfT, ;j: den imaginære enhet i den matematiske teori for komplekse tall, rw: radius av brønnen 1 uttrykt i m, og som derfor vil være kjent, ;rs: radius av den skadede sone uttrykt i m, som er en ukjent variabel, mens tykkelsen av den skadede sone da vil være gitt ved verdien av rs - rw, ;ks: permeabiliteten av den skadede sone uttrykt i m<2>, som da er en ukjent variabel, ;ct: fluidets totale sammentrykkbarhet uttrykt i Pa'<1>, nemlig en kjent stør-relse, og ;\ i: viskositeten av fluidet uttrykt i Pa.s, nemlig en kjent størrelse. ;Som en påminnelse skal de parametere som ble definert i innledningen til den foreliggende beskrivelse angis på nytt, idet produktivitetsindeks IP for brønnen angis på nytt uttrykt i enheter av m3.s"1.Pa*1, nemlig:

hvor Re er brønnens dreneringsradius uttrykt i m.

De følgende parametere kan da utledes fra de ovenfor angitte parametere: 8: det produktive lags diffusivitet uttrykt i m2.s"1 og som er lik k ,

(pM-Ct

a = —: den ikke-dimensjonale permeabilitet av den skadede sone (ingen k enheter),

P = —: den ikke-dimensjonale radius av den skadede sone (ingen enheter),

Zw =rw^^: en dimensjonsløs formel hvor den eneste ukjente variabel er den permeabilitet k som inngår i definisjonen av diffusiviteten 5,

Rd: det produktive lags ikke-dimensjonale komplekse respons, som er gitt ved det følgende dimensjonsløse uttrykk: 2nkh<p>

Ro: den komplekse respons for en ideell brønn 1, med en "skinn"-verdi S lik null, og som er gitt ved følgende verdi:

hvor Ko og Ki er modifiserte Hankel-funksjoner.

Responsen av brønnen 1 skadet av et "skinn" med verdien S samt med null-tykkelse er da f.eks. gitt i US-patent nr. 3,559,476 med følgende formel;

Likevel vil det være klart at et "skinn" med tykkelse lik null bare er teoretisk. Med hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil det være mulig å bestemme responsen av en brønn med en "skinn"-verdi S og en tykkelse som ikke er lik null, slik som angitt i fig. 1 og med en tykkelse lik rs - rw.

I henhold til oppfinnelsen forholder det seg slik at når det produktive lag har en skadet sone som er representert ved en positiv "skinn"-verdi S av tykkelse som ikke er lik null, vil brønnens respons R kunne utledes ved hjelp av ligningen:

hvor da A, B, C og D er funksjoner av zw, a og p\ samt er definert ved de følgende ligninger: det er også spesifisert at i de ligninger som er gitt ovenfor foreligger følgende sammenheng:

hvor [er den imaginære enhet i henhold til teorien om komplekse tall, kern, kein, bern og bein er Kelvin-funksjoner som vil være velkjent innenfor dette fagområdet.

Det er også spesifisert at Rc omformes til Rs ved å anta at de to ovenfor nevnte omstendigheter for en tilstoppet brønn eller en brønn med en sprekkdannelse at ks » k eller at ks « K, f.eks. med a = 10<±3> samt med (3 erstattet med Sa

e i-a , idet det også observeres at

hvor In angir naturlig logaritme.

sVed således å utføre flere målinger med forskjellige periodeverdier T, vil det være mulig å invertere resultatene på én slik måte at zw, a og p bestemmes, da hver prøve frembringer et uavhengig par av innbyrdes uavhengige sammenheng.

Teoretisk vil to målinger som tilsvarer de to forskjellige perioder være tilstrekkelig for å bestemme zw, a og p, hvorfra da den uhindrede permeabilitet k, den degraderte permeabilitet ks. samt dybden av skaden rs kan utledes. På enk-lere måte vil en enkelt måling være tilstrekkelig for å bestemme S og zw, hvorfra da den uhindrede permeabilitet k_kan utledes når det anslås at den foreliggende skade har neglisjerbar tykkelse.

Når det produktive lag omfatter en sprekkdannelse F som representerer en negativ "skinn"-verdi, se fig. 1, kan i motsetning til dette brønnens respons Rf utledes ved hjelp av ligningen:

hvor da Zf = Xf ^da er en dimensjonsløs parameter basert på de ukjente størrel-ser Xf og k som har sammenheng med diffusiviteten 5, mens Fcd er den dimen-sjonsløse konduktivitet for sprekkdannelsen F (et dimensjonsløst tall), som da er

definert ved mens EfD = er den ikke-dimensjonale diffusivitet av ved-kx, k9fCtf

kommende sprekkdannelse (et dimensjonsløst tall) som er angitt ved forholdet mellom fluidets diffusivitet i sprekkdannelsen og diffusiviteten av fluidet i leiet, Swf er et "skinn" som kan genereres ved en hvilket som helst type tap av konduktivitet som foreligger mellom brønnens bunn og sprekkdannelsens innløp, med: kf: permeabiliteten av det materiale som understøtter sprekkdannelsen og tatt vinkelrett på brønnens akse, samt uttrykt i m<2>, nemlig en ukjent størrelse,

w: den midlere bredde av sprekken, uttrykt i m, en ukjent størrelse,

kfw: sprekkens konduktivitet, uttrykt i m<3>, en ukjent utledet størrelse,

Xf: lengden av den ene vinge av sprekken, som da antas å omfatte to vinger, brukt i m, nemlig en ukjent størrelse,

k: permeabiliteten av det ovenfor definerte produktive lag, uttrykt i m<2>, en ukjent størrelse,

cp: det produktive lags porøsitet, en ukjent størrelse,

<Pf: porøsiteten av det understøttelsesmateriale som fyller sprekken, nemlig en ukjent størrelse,

ct: den ovenfor definerte totale sammentrykkbarhet av fluidet i det produktive lag, uttrykt i Pa'<1>, en ukjent størrelse, og

Ctf: den totale sammentrykkbarhet av fluidet i sprekken, som da er lik sammentrykkbarheten av fluidet pluss understøttelsesmaterialets sammentrykkbarhet, nemlig en kjent størrelse.

Ved å utføre minst to sykliske prøver med to forskjellige periodetider T, kan fire uavhengige sammenhenger utledes mellom de udimensjonale parametere Zf, Fcd, EfD, Swf, som da sammen med data som angår volumet av understøttelses-materiale som fyller sprekken, hvilket er en størrelse som er kjent på grunn av at den masse som er blitt injisert ble målt når den var satt på plass under hydraulisk frakturering, slik at det derved frembringes en verdi for produktet w.xf da høyden av sprekken også er kjent, slik at det derved blir mulig å bestemme de fem ukjente størrelser, nemlig xf, w kf, k, og Swf.

Det er også mulig å utføre dette uten de data som gjelder volumet av den understøttede sprekkdannelse ved å utføre minst tre prøver med tre forskjellige periodetider for det formål å utlede minst seks sammenhenger mellom de fem ukjente variable som skal bestemmes.

Denne metode kan lett iverksettes ved hjelp av det apparat som er vist skjematisk i fig. 2 og er generelt definert ovenfor.

Forutsatt at amplituden av variasjonene i nærvær av fluidet i bunnen av brønnen er forholdsvis små sammenlignet med det trykk som vanligvis foreligger på dette sted, er det likevel fordelaktig at den trykksensor som er vist skjematisk under henvisningstallet 9 i fig. 2 og oppviser en struktur av den art som er vist i fig. 3.

I den utførelse som er vist i fig. 3, omfatter trykkfølerne 9 en stiv innram-ming 20 bestående f.eks. av en sylinderformet vegg. Denne stive omslutning har da sammenheng med første og andre endevegger 21 og 22, slik at det derved fastlegges et lukket hovedvolum 23, samt med et bøyelig og elastisk diafragma 24 inne i hovedvolumet 23 for derved å danne første og andre sekundærvolum 25 og 26 i hovedvolumet og som er lekkasjesikkert atskilt fra hverandre ved hjelp av det angitte diafragma 24.

Trykksensoren 9 har også to åpninger 27 og 28 utført i hver sin endevegg 21 og 22 for derved å sette de to sekundervolumer 25 og 26 i kommunikasjon med det omgivende medium, og da spesielt i mediet inne i brønnen når trykksensoren nedsenkes i denne.

Sensoren har også en regulerbar ventil 29, f.eks. en solenoidventil eller lignende tilordnet åpningen 27 for å regulere fluidpassasjen gjennom denne åpning 27, som er utformet i den første ovenfor angitte endevegg 21.

Diafragmaet 24 er samordnet med midler 30 for å måle enhver deformasjon av diafragmaet og som er påført dette på det måte som vil bli forklart nedenfor. I en fordelaktig utførelse utgjøres disse midler 30 av deformasjonsmålere for å måle den påkjenning som påføres diafragmaet 24, idet disse målere er plassert på van-lig måte mot overflaten av diafragmaet 24.

Trykksensoren 9 har også fortrinnsvis filtre 31 og 32 som er tilordnet hver sin åpning 27 og 28 for det formål å filtrere det fluid som skal fylle de to sekundære volumer 25 og 26.

Denne utførelse av trykkføleren 9 er særlig fordelaktig, spesielt ved utfør-else av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte.

Ved denne utførelse er det mulig å benytte et diafragma 24 av meget liten tykkelse, og således oppnå en trykksensor med høy følsomhet på tross av det høye trykk som kan foreligge nede i en brønn 1.

Denne trykksensor 10 brukes på følgende måte.

Som nevnt ovenfor, blir den senket ned samme med de andre elementer 5 og 7 til bunnen av brønnen 1, idet den regulerbare ventil 29 da befinner seg i åpen stilling. På denne måte vil det fluid som finnes nede i brønnen med høyt trykk fylle begge sekundærvolumer 25 og 26, som da vil befinne seg ved samme trykk, nemlig det trykk som foréligger i bunnen av brønnen. Disse to trykk vil da virke på hver sin side av diafragmaet 24 og vil være like, slik at diafragmaet kan motstå meget høye trykk på tross av dets ringe tykkelse. Mens denne fremgangsmåte iverksettes og mengdestrømmen av fluid i brønnen blir modulert, bringes den regulerbare ventil 29 til sin lukkede stilling. På grunn av at mengdestrømmen av fluid module-res, blir trykkvariasjonen i fluidet påført det andre sekundærvolum 26 og utøves således på den side av diafragmaet 24 som er vendt mot dette andre sekundærvolum. Disse trykkvariasjoner finner sted omkring en nominell verdi for nedhulls-trykket og deres amplitude er forholdsvis liten. Da den trykkforskjell som påføres over diafragmaet 24 er forholdsvis liten, kan således diafragmaet ha en meget liten tykkelse, slik at det blir mulig å opprette en trykkføler 9 som er meget følsom.

Denne følsomhet forbedres ytterligere ved å gi det første sekundærvolum en forholdsvis stor verdi som bestemmes slik at det kan gjøres bruk av fluidets sammentrykkbarhet, selv om denne sammentrykkbarhet er liten, for det formål å observere variasjoner i det første sekundære volum. Når det foreligger en trykkforskjell mellom de to sekundærvolumer 25 og 26, kan diafragmaet 24 deformeres ved å redusere eller øke det første sekundærvolum 25.

Ved denne utførelse vil det trykk som foreligger i det første sekundærvolum 25 være et referansetrykk av forholdsvis konstant verdi og av samme størrelsesor-den som trykket i det fluid 4 som skal måles, uavhengig av det dybdenivå i brøn-nen hvor målingen skal utføres.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av en oljebrønns nærliggende reservoar med hensyn til strømningsegenskaper for et gitt fluid som kommer fra et produktivt lag, ved å måle R-responsen for reservoaret, hvor denne fremgangsmåte går ut på å modulere fluidmengdestrømningen ved hjelp av en regulerbar lukkerinnretning slik at strømningsraten varierer som en sinusfunksjon, og i å måle de tilsvarende variasjoner i fluidets mengdestrøm og trykk, idet fremgangsmåten er karakterisert ved det forhold at: I) brønnens respons Rc når det produktive lag omfatter en ladet sone som oppviser en positiv "skinn"-verdi S for et "skinn" av tykkelse forskjellig fra null oppnås ut i fra ligningen: og at: II) brønnens Rf-respons når det produktive lag har en sprekkdannelse som oppviser en negativ "skinn"-verdi S oppnås ut i fra ligningen: hvori disse ligninger: A, B, C og D er funksjoner av parameterne zw, a og p, slik de vil bli definert nedenfor, og er hver for seg definert ved de følgende fire ligninger: idet det spesifiseres at det i disse ligninger ovenfor foreligger følgende sammenheng: hvor [er den imaginære enhet i den matematiske teori som gjelder komplekse tall, og hvor kern, kein, bern og bein er Kelvin-funksjoner, er den dimensjonsløse permeabilitet for den skadede sone, idet ks angir permeabiliteten av denne skadede sone, og k angir permeabiliteten av det produktive lag, er den dimensjonsløse radius av den skadede sone, rs angir radius av denne skadede sone, og rw angir brønnens radius, hvor co er sinusbølgefunksjonens vinkelfrekvens og 5 er det produktive lags diffusivitet, som da er lik hvor (j) angir det produktive lags porøsitet, u. representerer fluidets viskositet, og Ct angir fluidets totale sammentrykkbarhet, hvor Ko og Ki er modifiserte Hankel-funksjoner, og også med hvor Xf er lengden av én av vingene i sprekkdannelsen, som da antas å ha to vinger, FCD er den dimensjonsløse konduktivitet for sprekkdannelsen angitt ved formelen: hvor kf angir permeabiliteten av det materiale som understøtter sprekkdannelsen og w angir den understøttede sprekkdannelses midlere tykkelse, er den dimensjonsløse diffusivitet for sprekken, <pf angir porøsiteten av det under-støttelsesmateriale som fyller sprekken, og Ctf angir fluidets totale sammentrykkbarhet i sprekken, Swf gjelder et "skinn" som eventuelt foreligger mellom bunnen av brønnen og sprekkens innløp.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved det forhold at fluidets mengdestrøm i brønnen modu-leres ved å akselerere mengdestrømmen mellom to verdier, som da begge er stør-re enn den nominelle verdi av fluidets mengdestrøm i brønnen.

3. Apparat for å iverksette den angitt fremgangsmåte i et av de forutgående krav 1 eller 2, karakterisert ved at det forhold at apparatet omfatter en sammenstil-ling bestående av en regulerbar lukker (5), en strømningsmåler (7) og en trykksensor (9), hvor disse elementer er samordnet med hverandre på en slik måte at når de nedsenkes i brønnen vil strømningsmåleren og trykksensoren befinne seg under den regulerbare lukker.

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at trykksensoren (9) har en stiv omslutningsramme (20) med en første og en andre endevegg (21, 22) for å fastlegge, innenfor denne omslutningsramme, et lukket hovedvolum (23), mens et bøyelig og elastisk diafragma (24) er anordnet inne i hovedvolumet (23) for å dele dette i et første og et andre sekundærvolum (25, 26), hvor en første og en andre åpning (27, 28) er dannet henholdsvis i den første og den andre endevegg (21, 22), en regulerbar ventil (29) er anordnet for å regulere passasjen av et fluid gjennom den første åpning (27), og midler (30) er innrettet for å måle deformasjonen av det angitte diafragma (24).

5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at de angitte midler (30) for å måle deformasjonen av diafragmaet (24) utgjøres av deformasjonsmålere.

6. Apparat som angitt i krav 4 eller krav 5, karakterisert ved at trykkføleren (9) også omfatter filtre (31, 32) som er tilordnet henholdsvis første og andre åpning (27,28).

7. Apparat som angitt i et av kravene 3 til 6, karakterisert ved at den regulerbare lukker (5) utgjøres av en turbin (40) som reguleres slik at den er i stand til syklisk akselerering av fluidets mengde-strøm i brønnen i uttrekksretningen og mellom to verdier som begge er større enn nominalverdien av fluidets mengdestrøm i brønnen.