NO325198B1 - Fremgangsmate og anordning for forproving av formasjonstester ved bruk av pulset stromningsstyring - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåter og anordninger for anvendelse av en formasjonsprøver til å utføre en forprøve på en underjordisk formasjon gjennom et borehull for å innhente trykk mot tid respons data for å kunne beregne formasjonstrykket og permeabiliteten. Mer spesifikt omhandler foreliggende oppfinnelse forbedrede fremgangsmåter og anordninger for utførelse av nedtappings-syklusen til en forprøve i en formasjon som har lav permeabilitet.

På grunn av de høye kostnadene som er forbundet med boring og produksjon av hydrokarbonbrønner har optimalisering av brønnenes ytelse blitt svært viktig. Innhenting av nøyaktige data fra borehullet er kritisk med hensyn på optimalisering av kompletteringen, produksjonen og/eller reparasjonsarbeidet med en hydrokarbonbrønn. Disse borehullsdataene kan bli benyttet for å bestemme lokasjonen og kvaliteten til hydrokarbonreservene, selv om reservene kan bli produsert gjennom borehullet, og for brønnstyring gjennom boreoperasjoner.

Brønnlogging er en måte å samle inn data på fra underjordiske formasjoner på ved henge opp måleinstrumenter innenfor et borehull og ved å heve eller å senke instrumentene mens målingene foretas langs lengden til borehullet. Eksempelvis kan data innhentes ved å senke et måleinstrument inn i borehullet ved å anvende wireline-logging, logging under boring (LWD), eller måling under boring (MWD) utstyr. Ved wireline loggeoperasjoner blir borestrengen fjernet fra borehullet og måleverktøy blir senket ned i borehullet ved å anvende en tung kabel som inkluderer wirer for å tilveiebringe energi og styring fra overflaten. I LWD og MWD operasjoner er måleverktøyene integrert i borestrengen og er normalt sett drevet med batterier og styrt med enten ombord og/eller fjernstyrte styresystemer. Uten hensyn til hvilken type av loggeutstyr som blir benyttet, vil måleverktøyene normalt innhente data fra flere dybder langs lengden av brønnen. Disse dataene blir prosessert for å skaffe til veie et informativt bilde, eller logg, av formasjonen, som igjen benyttes til, blant andre ting, å bestemme lokasjonen og kvaliteten til hydrokarbonreservene. Et slikt måleverktøy som benyttes til å evaluere underjordiske formasjoner er en formasjonsprøver.

For å forstå mekanikken til formasjonsprøving er det viktig å først forstå hvordan hydrokarboner blir lagret i underjordiske formasjoner. Hydrokarboner er typisk ikke lokalisert i store underjordiske bassenger, men er i stedet funnet i svært små hull, eller porer i visse typer av fjell. Evnen for en fjellformasjon til å tillate hydrokarboner til å bevege seg mellom porene og endelig inn i et borehull, er kjent som permeabilitet. Viskositeten til oljen er også en viktig parameter og permeabiliteten og permeabilitet delt på viskositeten blir kalt "mobilitet' (k/u). På samme måte er vanligvis hydrokarbonene som er oppbevart i disse formasjonene under trykk og det er viktig å bestemme størrelsen på dette trykket for på denne måten på en sikker og effektiv måte produsere brønnen.

Under boreoperasjoner blir et borehull typisk fylt med et borefluid ("boreslam") slik som vann eller et vannbasert eller oljebasert boreslam. Tettheten til borefluidet kan økes ved å tilsette spesielle faste stoff som er svevende i boreslammet. Ved å øke tettheten til boreslammet øker det hydrostatiske trykket til som hjelper med å opprettholde integriteten til borehullet og forhindrer uønskede formasjonsfluider fra å komme inn i borehullet. Borefluidet blir kontinuerlig sirkulert under boreoperasjoner. Over tid, idet noe av væskedelen til boreslammet strømmer inn i formasjonen, blir faste stoff i boreslammet avsatt på den indre veggen til borehullet for å danne en filterkake.

Filterkaken virker som en membran mellom borehullet, som er fylt med et borefluid, og hydrokarbonformasjonen. Filterkaken begrenser også migreringen av borefluider fra området med et høyt hydrostatisk trykk i borehullet til formasjonen med et relativt lavt trykk. Tykkelsen til filterkaker er typisk i området fra ca.

63,5 mm til ca. 12,5 mm, og polymeriske filterkaker er ofte ca. 2,54 mm tykke. På formasjonssiden til filterkaken avtar trykket gradvis for å utligne til trykket til de omliggende formasjonene.

Strukturen og driften av en generisk formasjonsprøver er best forklart ved å referere til figur 5.1 en typisk operasjon for prøving av en formasjon, blir en formasjonsprøver 500 senket ned med en wirelinekabel 501 til en ønsket dybde innenfor borehullet 502. Borehullet 502 blir fylt med boreslam 504 og veggen til borehullet 502 blir tildekket med en filterkake 506. På grunn av at innsiden til verktøyet er åpent mot brønnen, er det hydrostatiske trykket på innsiden og på utsiden av verktøyet det samme. Så snart formasjonsprøven 500 er på den ønskede dybden, blir en sonde 512 forlenget for å komme i forseglende inngrep med veggen til borehullet 502 og strømningsrør 519 til prøveren er isolert fra borehullet 502 ved å stenge utligningsventilen 514.

Formasjonsprøveren 500 inkluderer et strømningsrør 519 som er i fluidkommunikasjon med formasjonen og en trykksensor 516 som kan monitorere fluidtrykket i strømningsrøret 519 over tid. Fra disse trykk mot tid dataene, kan trykket og permeabiliteten til formasjonen bli bestemt. Teknikker for å bestemme trykket og permeabiliteten til formasjonen fra trykk mot tid data er beskrevne i US patent nr 5,703,286 meddelt til Proett et al og er herved inkludert ved referanse for alle formål.

Innsamlingen av trykk mot tid data er ofte utførte under en forprøve sekvens som inkluderer en syklus for nedtapping og en oppbygningssyklus. For å suge fluid inn i prøveren 500 blir utligningsventilen 514 stengt og formasjons-prøveren satt på plass ved å forlenge et par av føtter 508 og en isolasjonspute 510 for å komme i inngrep med filterkaken 506 på den indre veggen til borehullet 502. Isolasjonsputen 510 forsegler mot filterkaken 506 og omkring en hul sonde 512 hvilken plasserer strømningsrøret 519 i fluidkommunikasjon med formasjonen. Dette danner en strømningsvei for formasjonsfluidene for å strømme mellom formasjonen 522 og formasjonsprøveren 500.

Tappesyklusen blir startet ved å trekke et forprøvestempel 518 tilbake innenfor et forprøvekammer 520 som er i fluidkommunikasjon med strømnings-røret 519. Bevegelsen av forprøvestemplet 518 skaper en ubalanse i trykket mellom strømningsrøret 519 og formasjonen 522, og derved innsuging av formasjonsfluider inn i strømningsrøret 519 gjennom sonden 512. Tappesyklusen stopper og oppbyggingssyklusen starter når forprøvestemplet 518 har blitt flyttet gjennom et forhåndsbestemte forprøvevolumer, typisk 10 cm<3>. Under oppbyggingssyklusen fortsetter formasjonsfluider å gå inn i prøveren 500 og trykket innenfor strømningsrøret 519 øker. Formasjonsfluider går inn i prøveren 500 inntil trykket i fluidet innenfor strømningsrøret 519 er tilsvarende formasjonstrykket eller inntil trykkforskjellen er utilstrekkelig for å drive tilleggsfluider inn i prøveren. Trykket innenfor strømningsrøret 519 blir monitoren av trykksensoren 516 under både nedtappings- og oppbyggingssykluser og trykkresponsen for en gitt tid blir registrert. Fremgangsmåter for formasjonsprøver og verktøy er ytterligere beskrevet i US patent nr 5,602,334 og 5,644,076, som herved er inkludert ved referanse for alle formål.

Verktøy for formasjonsprøver er vanligvis konstruert for å anvendes ved en enkel nedtappingshastighet, og nedtappingen fortsetter inntil et forhåndsbestemt volum har blitt oppnådd. Kontrollsystemet som bestemmer nedtappingshastigheten ved å kontrollere bevegelsen til forprøvestemplet 518, er ofte konstruert for å kjøre mest effektivt med en fast tappehastighet. For å kunne forenkle konstruk-sjonen og driften av systemet, er tradisjonelle formasjonsprøveverktøy, slik som 500, også konstruert for å suge inn et fast volum av fluid under hver nedtappingssyklus. En typisk nedtappingssyklus er 1,0 cm3 / sekund med et forprøve volum med 10 cm<3>.

I normale anvendelser trekkes forprøvestemplet 518 tilbake for å suge inn fluid inn i strømningsrøret 519 med en hastighet som er raskere enn ved det formasjonsfluidet kan strømme ut av formasjonen med. Dette danner et initielt trykkfall i strømningsrøret 519. Så snart forprøvestemplet 518 stopper å bevege seg faller trykket i strømningsrøret 519 gradvis under oppbyggingssyklusen inntil trykket i strømningsrøret 519 utlignes med formasjonstrykket. Under denne prosessen kan et antall trykkmålinger tas. Nedtappingstrykket er for eksempel det trykket som er fastlagt mens forprøvestemplet 518 trekkes tilbake. Dette trykket er på sitt laveste når forprøvestemplet 518 stopper å bevege seg. Oppbyggingstrykket er det trykket som fastsettes mens trykket til formasjonsfluidet bygger seg opp i strømningsrøret. Figur 2 illustrerer en typisk trykk mot tid graf 210 for en konstant nedtappingshastighet.

Ved å opprettholde en konstant nedtappingshastighet kan prøverens virkningsgrad begrenses når en prøver soner med lav permeabilitet, dvs < 1,0 md (milliarddeler), på grunn av at nedtappingstrykket kan bli redusert under boblepunktet til formasjonsfluidet, hvilket vil forårsake gass til å sive ut fra fluidet. For å oppnå en hensiktmessig trykk mot tid respons fra forprøven, så snart som dette inntreffer er det nødvendig å vente inntil gassen blir reabsorbert inn i fluidet igjen. Reabsorbasjonen av gass inn i fluidet kan ta en lang stund, ofte så lang tid som en time. Denne tidsforsinkelsen er ikke akseptabel for operatører og kan derfor avskjære innsamling av trykk mot tid data og etterfølgende beregning av formasjonstrykket og permeabiliteten, fra formasjoner med lav permeabilitet.

Et annet problem som oppstår ved å benytte fremgangsmåter for konstant nedtapping i LWD og MWD anvendelser er mangelen på tilgjengelig energi. I motsetning til wireline loggeverktøy som sin trekker energi gjennom wirelinjen fra en kilde på overflaten, ved LWD og MWD anvendelser er måleverktøyene drevne av batterier og har derfor begrenset med tilgjengelig energi. Energien som benyttes av systemet kan uttrykkes med å multiplisere endringen i trykk i strømnings-røret (Apstrømningsrør) med nedtappingshastigheten ((^Nedtappingshastighet), eller:

Energi = Apstrømningsrør X QNedtappingshastighet

Derfor, i en formasjon med lav permeabilitet hvor et økt nedtappingstrykk er nødvendig, øker energikravene for en gitt nedtappingshastighet. Det følger av dette at store mengder energi er nødvendig under nedtappingsprosessen, og det kan være upraktisk å tilveiebringe denne energien fra batterier i en LWD eller MWD anvendelse.

For fullt ut å kunne beskrive utførelsesformene til foreliggende oppfinnelse, så vel som å illustrere fordelene og forbedringene til fremgangsmåtene og anordningene, gir figur 1 en grafisk representasjon av anvendelsen av et standard formasjonsprøveverktøy, slik som verktøyet i figur 5, som benyttes i en formasjon med en lav permeabilitet. Som beskrevet tidligere er det standard formasjons-prøveverktøyet 500 konstruert til å virke med en nedtappingshastighet på 1,0 cm<3 >/ sekund og en forprøvevolum på 10 cm<3>.1 figur 1 har formasjonen med lav permeabilitet fra hvilken prøven er innsamlet en permeabilitet på 1,0 milliarddel (md) eller mindre, og formasjonsfluidet har et boblepunkt på cirka 700 psi.

Figur 1 viser grafer av trykket mot tiden, linje 102, og nedtappingshastigheten mot tid, den stiplede linje 104, under forsøk på å samle inn en prøve av formasjonsfluid fra en formasjon med en lav permeabilitet ved anvendelse av en konvensjonell konstant nedtappingshastighet, slik som 1,0 cm<3> / sekund i 10 sekunder for å samle opp et forprøvevolum på 10 cm<3>. Minimum nedtappingstrykk, indikert ved 110, kan falle så mye som 10 000 psi under formasjonstrykket. Som nevnt ovenfor, i formasjoner med lav porøsitet, kan dette minimumstrykket falle under boblepunktet 106 til formasjonsfluidet, noe som forårsaker gassbobler å utvikles innenfor prøven. For å kunne fremskaffe nøyaktige avlesninger, må oppbyggingsdelen til syklusen fortsette inntil gassen rearbsorberes inn i opp-løsningen, slik som ved 112, og så at tilstrekkelig formasjonsfluid er sugd inn i verktøyet slik at trykket stabiliseres ved 114. Utsivingen av gass og rearbsorbasjonstiden, indikert ved den delen av linjen indikert 112, som tar en forlenget tidsperiode og denne forlengede tidsperioden er ofte uakseptabel for loggeoperatører. Det følger av dette at det er ønskelig å komplettere nedtappings-syklusen uten å tillate at trykket til nedtappingssyklusen uten å tillate å falle under boblepunktet til fluidet.

For alle disse grunnene er det ønskelig å skaffe til veie et verktøy for måling av trykket og permeabiliteten uten å trenge energi fra en wireline og uten å miste effektivitet i formasjoner med lav permeabilitet.

Fra US 5,703,286 fremgår det en fremgangsmåte og anordning for formasjonstesting. Det benyttes en nøyaktig sfærisk strømningsmodell som tar hensyn til virkningene av strømningsrørlagring og som kan løses i en lukket, analytisk for.

Fra US 5,329,811 fremgår det et system og fremgangsmåte for nedihulls-måling av formasjonsfluidparametere, hvor et trykk-volum-diagram illustrerer fluidets bobletrykkurve

Oppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse omhandler forbedrede fremgangsmåter og anordninger for utførelse av en forprøve med et forprøveverktøy. Fremgangsmåtene og anordningene til foreliggende oppfinnelse unngår gropdannelser og reduserer energikravene ved å trekke et stempel med en relativt høy nedtappingshastighet vekslende under innsamling av et forprøvevolum. Dette resulterer i en lavere gjennomsnittlig nedtappingshastighet, hvilket reduserer energibruken og opprettholder trykket i formasjonsfluidet over dets boblepunkt.

En utførelsesform til foreliggende oppfinnelse er implementert ved å benytte et styresystem til å pause nedtappingsoperasjoner ved vekslende å stoppe bevegelsen til forprøvestemplet. Denne utførelsen av nedtappingshastigheten blir gjennomført med en konstant hastighet mens nedtappingstrykket blir monitoren inntil en maksimal trykkforskjell har blitt oppnådd. Så snart denne maksimale trykkforskjellen har blitt oppnådd blir forprøvestemplet stoppet. Oppbyggingstrykket tillates å øke inntil en forhåndsbestemt terskelverdi oppnås hvorved på dette tidspunktet forprøvestemplet gjenopptar tilbaketrekning. Derfor inntreffer nedtappingshastigheten med en konstant hastighet foretatt på en trinnvis måte som kan bli representert som en firkantbølge. Styringen av den vekslende pulsingen av forprøvestemplet fortsetter inntil det nødvendige forprøvevolumet har blitt sugd opp.

Kort beskrivelse av tegningene

Egenskapen, målet og fordelene ved foreliggende oppfinnelse vil fremstå mer tydelige for de som behersker teknikken etter vurdering av den etterfølgende detaljerte beskrivelsen i forbindelse med de vedlagte tegningene her: Figur 1 er en graf som illustrerer trykket og den tilhørende nedtappingshastigheten innenfor en formasjonsprøver benyttet i forbindelse med tidligere kjent teknikk;

figur 2 er en graf som illustrerer trykket innenfor en formasjonsprøver under formasjonsprøving utført ved en lav nedtappingshastighet;

figur 3 er en graf som illustrerer trykket innenfor en formasjonsprøver under formasjonsprøving utført i samsvar med en utførelsesform ifølge foreliggende oppfinnelse;

figur 4 er en graf som illustrerer trykket innenfor en formasjonsprøver under formasjonsprøving i følge den samme utførelsesformen som i figur 3, men med en forskjellig pulsbredde; og

figur 5 er et diagram som illustrerer en kjent wireline formasjonsprøver.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformene

Figur 2 viser en trykk mot tid kurve 200 for en alternativ nedtappings-operasjon i den samme 0,1 md formasjonen som beskrevet ovenfor med hensyn til figur 1. Kurven 210 viser nedtappingshastigheten mot tiden (ved å benytte den vertikale skalaen til høyre) med en konstant nedtappingshastighet på 0.15 cm<3>/ sekund. Denne konstante nedtappingshastigheten fortsetter i 70 sekunder for å samle opp en fluidprøve på 10,5 cm<3>. Selv om forprøve nedtappingstiden på figur 2 tar 60 sekunder lenger enn prøven til figur 1, forblir nedtappingstrykket i figur 2 over boblepunktet 206 til formasjonsfluidet ved alle tidspunkt, med det resultatet at gassen ikke siver ut i strømningsrøret. På grunn av dette ville en løsning på problemet med å utføre en forprøve på en formasjons med lav permeabilitet ville være å benytte et forprøvestempel som opereres over boblepunktet til formasjonsfluidet. I dette tilfellet vil hastigheten ikke frembringe tilstrekkelig nedtappingshastighet for å kunne utgjøre en effektiv forprøve i soner med høyere permeabilitet. I tillegg som det er diskutert ovenfor er standardverktøyet konstruert til å opereres med en nedtappingshastighet på 1,0 cm3 / sekund. Det er ikke ønskelig å modifisere verktøyet for å operere med nedtappingshastigheter på mindre enn 1,0 cm3 / sekund.

Den foretrukne utførelsesformen til foreliggende oppfinnelse oppnår det ønskede resultatet, nemlig evnen til å utføre en forprøve på en formasjon med lav permeabilitet uten å måtte modifisere de mekaniske delene til et standard prøveverktøy. Sagt på en annen måte, siden foreliggende oppfinnelse til og med tillater forprøving av formasjoner med lav permeabilitet uten å trenge et ned-tappingssystem som er i stand til å drives med en redusert hastighet, tillater det et enkelt verktøy for logging å benyttes uten hensyn til formasjonens permeabilitet.

Ved nå å referere til figur 3 benytter en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse en konvensjonell nedtappingshastighet på 1,0 cm<3> / sekund men modulerer denne hastigheten slik at det oppnås en lavere effektiv nedtappingshastighet. Følgelig skjer nedtappingen ved en hastighet på 1,0 cm3 / sekund men utføres vekslende i stedet for løpende inntil det ønskede volumet har blitt oppsugd. Denne vekslende nedtappingen er representert med strømnings-hastigheten mot tid (den høyre vertikale skalaen) mot tidskurven 304. Figur 3 viser også en trykk-kurve 302 for en nedtappingssyklus utført ved å anvende den vekslende kurven 304. Derfor tar det 14 pulser, fordelt over 70 sekunder å fylle det ønskede forprøvevolumet på 10,5 cm<3>. Følgelig er den gjennomsnittlige nedtappingshastigheten lik den ønskede 0,15 cm<3> i fig 2, og er mye lavere enn de 1,0 cm<3> motoren kunne oppnå direkte. Spesielt blir nedtappingen oppnådd med 14 pulser med hver 0,75 sekunds varighet og med 5 sekunders intervaller. Den vekslende nedtappingen forårsaker lavtrykksterskel fall 306 men minimumstrykket faller aldri under boblepunktet 308 til formasjonsfluidet. Derfor kan nyttige trykk mot tid data samles relativt raskt og kan deretter benyttes til å nøyaktig bestemme formasjonens trykk og permeabilitet.

Ved å benytte en modulert nedtapping med kortere pulser med høyere frekvens tillates en enda nærmere tilnærming til en konstant lav nedtappingshastighet. Figur 4 viser et trykk mot tid kurve 402 og en strømningshastighet mot tid kurve 404 for et forprøvevolum samlet inn ved å benytte en vekslende nedtapping på 1,0 cm3 / sekund med en puls på 0,3 sekunds varighet hver 2. sekund.

I denne utførelsesformen tar det 35 pulser fordelt over 70 sekunder for å samle opp et 10,5 cm<3> forprøvevolum. Tilsvarende er den effektive nedtappingshastigheten igjen den samme som den ønskede på 0,15 cm<3> / sekund som i figur 2. Som nedtappingen vist i figur 3, forårsaker den vekslende nedtappingen i figur 4 at trykket i strømningsrøret til å falle ned til den lave terskelverdien 406 for trykket, men opprettholdes over boblepunktet til fluidet 408, hvilket tillater for en nøyaktig bestemmelse av formasjonstrykket og permeabiliteten.

Ved å sammenligne figur 3 og figur 4 forårsaker den vekslende nedtappingshastigheten i figur 4 den lave terskelverdien 406 for trykket å ha en mindre størrelse enn lavtrykksterskelen 306 på figur 3. Den vekslende pulshastigheten i figur 4 viser at en kortere puls og kortere oppholdstid mellom pulsene reduserer forskjellene i trykkpulsen. Tilsvarende muliggjør den vekslende nedtappingshastigheten i figur 4 oppsamling av data fra formasjonsfluidene med enda høyere boblepunkt fordi den resulterer i en høyere terskel for minimumstrykket under nedtapping.

Ved å sammenligne figur 2 med figur 3 og 4 er de modulerte ned-tappingshastighetene 304, 404 til henholdsvis figurene 3 og 4, når de er gjennomsnittlige, veldig nær den lave 0,15 cm3 / sekund nedtappingshastigheten 210 i figur 2. Bruken av en 0,15 cm<3> / sekund nedtappingshastighet er kun illustrativ og de som behersker teknikken vil forstå at den optimale nedtappingshastigheten avhenger av både formasjonens permeabilitet og boblepunktet til formasjonsfluidet. Det skal også være forstått at med å korte ned varigheten til nedtappingspulsene og tiden mellom pulsene, kan en nærmere tilnærming av den lave nedtappingshastigheten bli oppnådd. Å finne den optimale pulshastigheten for effektivt nedtapping av en representativ prøve avhenger av permeabiliteten til formasjonen fordi strømningshastigheten til fluidet inn i prøve-verktøyet i forhold til nedtappingshastigheten vil avgjøre trykkfallet i fluidet i strømningsrøret. På grunn av dette er det fordelsaktig å justere den vekslende nedtappingshastigheten som avhenger av permeabiliteten til formasjonen og boblepunktet til fluidet slik at en forprøve kan bli utført på kortest mulig tid mens en opprettholder fluidet over boblepunktet og fremskaffer nyttige trykk mot tid data for å anvendes i beregningen av formasjonens trykk og permeabilitet. Fordi standard formasjonsprøveverktøy er konstruert til å anvendes med en konstant nedtappingshastighet utvider foreliggende oppfinnelse virkeområdet for standardverktøy og muliggjør innsamling av data fra en forprøve som involverer fluid tatt opp fra formasjoner med lav permeabilitet ved bruk av prøveverktøy som ellers ikke ville ha vært i stand til å prøve denne formasjonen.

I tillegg til de foregående fordelene øker foreliggende oppfinnelse levetiden til batterier siden tappingen av batteriet er sterkt redusert. Ved å syklusregulere motoren og/eller på annen måte aktuere systemet kan hver syklus bli oppnådd med mindre energi.

Mens, som ifølge eksemplene ovenfor, det er mulig å estimere en forhåndsbestemt pulsfrekvens og varighet av nedtappingen, er det ønskelig å ha et mer fleksibelt system. Derfor er det ønskelig å ha et kontrollsystem som tilpasser frekvensen og varigheten av nedtappingspulsene ved å monitorere trykkfallet til formasjonsfluidet og kontrollere nedtappingshastigheten basert på dette trykket. Et kontrollsystem som overvåker både nedtappingstrykket og oppbyggingstrykket som så igjen benyttes til å aktuere forprøvestemplet, resulterer i en kontrollert nedtappingshastighet.

I det mer fleksible systemet hvor trykkavlesninger definerer driften av formasjonsprøveren, så snart verktøyet er plassert i den ønskede formasjons-sonen, og plassert for å utføre en forprøve, blir forprøvestemplet aktuert og suger inn med dens innstilte hastighet. Kontrollsystemet overvåker enten trykkfallet i strømningsrøret ved å benytte en trykksensor eller overvåker alternativt be-vegelsesmotstanden til forprøvestemplet. Så snart trykkfallet i fluidkammeret når en forhåndsbestemt ønsket terskelverdi, fortrinnsvis godt over boblepunktet til formasjonsfluidet, blir forprøvestemplet stoppet. Kontrollsystemet overvåker så oppbygningstrykket etter hvert som formasjonsfluidet samles opp i strømnings-røret. Så snart oppbyggingstrykket når et ønsket nivå blir forprøvestemplet startet opp igjen. Denne prosessen med å stoppe forprøvestemplet ved et forhåndsinnstilt nedtappingstrykk og deretter starte stemplet opp igjen etter at oppbyggingstrykket øker vil fortsette inntil det ønskede nedtappingsvolumet har blitt oppsugd.

Fremgangsmåten til foreliggende oppfinnelse tillater det effektive bruks-området til formasjonsprøveverktøy til å bli utvidet. Denne fremgangsmåten kan med fordel bli benyttet i LWD og MWD anvendelser som baserer seg på batterienergi fordi det maksimale trykkfallet under nedtappingen er redusert, og derfor reduserer energibehovet for systemet. Foreliggende oppfinnelse kan også benyttes til anvendelser i wireline, så vel som i LWD og MWD anvendelser fordi det tillater oppsamlingen av trykk mot tid data, noe som dermed blir benyttet til å beregne trykket og permeabiliteten til formasjoner med lav permeabilitet.

Mens det ovenstående representerer den foretrukne utførelsesformen til foreliggende oppfinnelse er det opplagt for de som behersker teknikken at for-skjellige endringer og modifikasjoner som kan bli foretatte uten å bevege seg bort fra målet med oppfinnelsen som angitt i kravene.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for utførelse av en forprøve på en permeabel fjellformasjon (522) som inneholder et fluid som har et boblepunkt, som omfatter; (a) plassering av en formasjonstrykketester (500) inneholdende et testeren (500) i et borehull i formasjonen (522) slik at fluidkommunikasjon er tillatt mellom testeren (500) og formasjonen (522) men ikke mellom testeren (500) og borehullet (502); karakterisert ved: (b) øking av volumet til kammeret (520) for å danne en trykkforskjell mellom testeren (500) og formasjonen (522); (c) stopping av trinn (b) når en målt verdi oppnår en forhåndsbestemt verdi; (d) tillate fluidet å strømme inn i kammeret (520), for på denne måten å øke trykket innenfor kammeret (520); og (e) gjentagelse av trinnene (b) - (d) inntil volumet til kammeret (520) når et forhåndsdefinert volum.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved hastigheten til økningen av volumet i trinn (b) er tilstrekkelig større enn permeabiliteten til formasjonen (522) slik at trykket i kammeret (520) vil falle under boblepunktet til fluidet dersom volumet til kammeret (520) ble økt til det forhåndsdefinerte volumet i et enkelt trinn.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, som videre inkluderer trinnene med registrering av trykk mot tid data for kammeret (520) og beregning av porøsiteten til formasjonen (522) fra trykk mot tid data.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved den målte verdien er trykket i kammeret (520).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved den målte verdien er tid.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved den målte verdien er trykkforskjellen mellom formasjonen (522) og testeren (500).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved trykket i kammeret (520) opprettholdes over boblepunktet til fluidet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre inkluderer trinnene med å anvende en motor for å drive trinn (b) og hvor det ikke tilføres energi til motoren unntatt utenom trinn (b).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den første økningen av volumet til kammeret (520) hvor etterfølgende økninger blir utløste ved en økning av trykket innenfor kammeret (520) til en forhåndsbestemt verdi.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvorved hastigheten i økningen av volumet i trinn (b) er tilstrekkelig større enn strømningshastigheten ut av formasjonen (522) slik at trykket i kammeret (520) ville falle under boblepunktet til fluidet dersom volumet i kammeret (520) ble økt til det forhåndsbestemte volumet i et enkelt trinn; og hvorved trykket i kammeret (520) opprettholdes over boblepunktet til fluidet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, som videre inkluderer trinnene med registrering av trykk mot tid data for kammeret (520) og beregning av porøsiteten til formasjonen (522) fra trykk mot tid data.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvorved den målte verdien er trykket i kammeret (520).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvorved den målte verdien er tid.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvorved den målte verdien er trykkforskjellen mellom formasjonen (522) og testeren (500).

15. Anordning for utførelse av en forprøve på en fjellformasjon (522) inneholdende et fluid som har boblepunkt omfattende; et legeme; et strømningsrør (519) plassert innenfor nevnte legeme, hvor nevnte strømningsrør (519) er i fluidkommunikasjon med formasjonen (522), karakterisert ved: et stempel (518) forseglende plassert i nevnte legeme slik at bevegelse av nevnte stempel (518) relativt i forhold til nevnte legeme endrer volumet til nevnte strømningsrør (519); hvorved stemplet (518) blir aktuert mellom en på tilstand ved hvilken den beveges med hensyn til nevnte legeme og en av tilstand ved hvilken den er stasjonær med hensyn til nevnte legeme; og et styringssystem som kontrollerer bevegelsen av stemplet (518) som en respons på en målt parameter og forhindrer volumet i strømningsrøret (519) fra å overstige et forhåndsbestemt maksimumsvolum; hvorved hastigheten i endringen i volumet til nevnte strømningsrør (519) når nevnte stempel (518) er i på tilstanden er tilstrekkelig større enn strømningshastigheten ut fra formasjonen (522) enn trykket i kammeret (520) ville falle under boblepunktet til fluidet dersom volumet til kammeret (520) blir økt til det forhåndsbestemte maksimumsvolumet i et enkelt trinn.

16. Anordning ifølge krav 15, hvorved den målte parameteren er tid.

17. Anordning ifølge krav 15, hvorved den målte parameteren er trykkforskjellen mellom formasjonen (522) og testeren (500).

18. Anordning ifølge krav 15, hvorved den målte parameteren er trykket i nevnte strømningsrør (519).

1 9t- Anordning ifølge krav 18, hvorved trykket i nevnte strømningsrøret (519) opprettholdes over boblepunktet til fluidet.

20. Anordning ifølge krav 18, hvorved trykket i nevnte strømningsrør (519) er målt med en trykksensor (516).

21. Anordning ifølge krav 18, hvor trykket i strømningsrøret (519) er bestemt fra lasten på nevnte stempel (518).

22. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvorved den første økningen i volumet i strømningsrøret (519) og etterfølgende økninger utløses med en økning i trykket i strømningsrøret (519) til en forhåndsbestemt verdi.