NO334227B1 - Mottakingsanordning for seismisk bølge, samt fremgangsmåte for kopling av denne til et fast medium - Google Patents

Abstract

Seismisk bølgemottakingsanordning omfattende en hydrofon og/eller en geofon og en fremgangsmåte for kopling av den (eller dem) med et fast medium slik som undergrunnen. Anordningen omfatter minst en hydrofon (2) nedsenket i en lukket kappe (7) med fleksible vegger fylt med væske (8) som er lukket i den ene enden ved en forseglingsplugg (9) anordnet med en forseglet kanal for en kabel (10) som forbinder hydrofonen til en signalinnsamlingsanordning (E). Kappen er anordnet i et hulrom (6) og tett koplet til medium (5) i det vesentlige over hele overflaten av denne, foretrukket ved hjelp av et herdbart materiale slik som sement. En geofon kan plasseres i det samme koplingsmaterialet i nærheten av kappen (7) som inneholder hydrofon (2). Anvendelse: seismisk prospektering eller overvåkningsoperasjoner i en undergrunnsformasjon, særlig for å skille mellom de oppadgående og nedadgående seismiske bølgene.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen angår en seismisk bølgemottakingsanord-ning som omfatter en hydrofon og/eller en geofon og en fremgangsmåte for å kople den (eller dem) med et fast medium slik som undergrunnen.

Anordningen ifølge oppfinnelsen finner anvendelser spesielt i seismisk overvåkning eller eksplorasjonsoperasjoner i en undergrunnsformasjon.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Det er velkjent å overvåke de langsiktige tilstandsvariasjonene til et reservoar under produksjon, enten et hydrokarbonreservoar eller et reservoar tiltenkt for lagring av gass eller andre substanser, osv., ved hjelp av et seismisk system som omfatter en seismisk impulsiv kilde eller en seismisk vibrator som utsender elastiske bølger i grunnen og en mottakingsanordning som omfatter seismiske signalfangere anordnet på overflaten eller i brønner og koplet med formasjonene som skal overvåkes, for å plukke opp bølgene som er reflektert av diskontinuitetene og å registrere dem, for å danne representative seismogrammer. Ved forut bestemte tidsintervaller utføres seismiske undersøkelser for å bestemme ved sammenlign-ing endringene som har inntruffet i reservoaret som et resultat av utviklingen av denne.

Geofoner koplet med formasjonen, på overflaten eller i brønner, er generelt benyttet som seismiske signalfangere. Geofonene kan nedsenkes i brønnene opp-hengt fra en kabel eller festet til et rør og presset tett mot veggen av brønnen ved leddede puter eller fjærer. De kan også nedsenkes i en brønn festet til utsiden av et foringsrør og innleiret i sementen injisert inn i det ringformede rommet mellom foringsrøret og brønnveggen. Geofonene kan også installeres i en brønn boret derfor og fylt med sement.

Det er også velkjent å bruke hydrofoner som er koplet med formasjonene ved hjelp av fluidene som fyller brønnene.

Forskjellige langtids seismiske overvåkningssystemer er beskrevet f.eks. i patenter EP-591-037 (US-5,461,594), FR-2,593,292 (US-4,775,009), FR-2,728,973(US-5,724,311), FR-2,775,349 eller US-4,534,020.

Den kombinerte bruken av en geofon 1 til en hydrofon 2 ved samme punkt gir betydelige fordeler for separering av seismiske bølger 3, 4 som forplanter seg langs en felles retning men i den motsatte retningen i forhold til hverandre (fig. 1). Faktisk måler geofon 1 projeksjonen, på aksen til geofonen, til hastighetsvektoren til partiklene i det utforskede mediet under effekten av bølgene, og hydrofon 2 måler trykket. I et homogent medium 5 hvor forplantningshastigheten er konstant er disse to kvantitetene forbundet ved relasjonen:

P =6z V/cos a, hvor:

P er trykket,

z den seismiske impedansen til mediet,

e en koeffisient lik +1 eller-1, iht. forplantningsretningen til bølgen,

V hastigheten til partikkelen på en akse parallelt med retningen til forplantningen

av denne,

og

a vinkelen mellom aksen til geofonen og forplantningsretningen.

Dette er tilfellet i konvensjonell Vertikal Seismisk Prospektering (VSP) ope-rasjoner der signalfangere installert langs en brønn detekterer nedadgående bøl-ger og også oppadgående bølger, og det er velkjent at, ved å bruke par av geofoner og hydrofoner posisjonert i en avstand fra hverandre langs en brønn, er det mulig å ganske enkelt separere bølgene i disse to typene ved hjelp av en lineær kombinasjon av hastigheten og trykkmålingene, og:

DSesc=P - zV/cos a

Mont<=>P + zV/cos a.

Seismogrammene i fig. 2A, 2B svarer til data registrert i en vertikal brønn hhv. ved en geofon (hastighetsdata V) og en hydrofon (trykkdata P). Seismogrammene til fig. 2C, 2D svarer hhv. til differansen (P-V) og til summen (P+V).

Mens data V og P både omfatter oppadgående bølger (M) og nedadgående bølger (D), omfatter deres differanse kun nedadgående bølger (fig. 2C) og deres sum oppadgående bølger (fig. 2D).

Ved å sette denne bølgediskrimineringen ut i praksis gjennom den kombinerte bruken av hydrofoner og geofoner, fører imidlertid til at man kommer opp mot problemet med kopling av hydrofonene med mediet.

I tilfellet av målinger i brønner, oppnås kopling av hydrofonene med formasjonene ved hjelp av slamfyllingen av brønnen, som er en virkelig ulempe fordi den utsettes direkte for bølger referert til som fluidbølger hvis amplitude for det meste er mye høyere enn den til bølgene som forplanter seg i mediet og som ob-serveres.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Anordningen og koplingsmetoden ifølge oppfinnelsen tillater å kople svært effektivt hydrofoner og/eller geofoner med et medium slik som en undergrunnsformasjon f.eks., især ved å unngå parasitteffektene koplet, i applikasjoner i brønn-seismikk, med den direkte nedsenkningen av denne i slam.

Den seismiske bølgemottakingsanordningen omfatter minst en hydrofon, en lukket kappe med fleksible vegger fylt med en væske og tiltenkt å bli tett koplet med mediet i hovedsakelig hele dens totale overflate, der hydrofonen er nedsenket, idet kappen er nær den ene enden med en forseglet plugg utstyrt med en forseglet kanal for en kabel som kopler hydrofonen til en signalinnsamlingsanordning.

Mottakingsanordningen kan også omfatte minst en geofon som er koplet med mediet i nærheten av den lukkede kappen som inneholder hydrofonen, og som er koplet til signalinnsamlingsanordningen.

Geofonen og/eller hydrofonen i dens lukkede kappe kan være f.eks., tett koplet med mediet med et herdbart materiale slik som sement anbrakt mellom dem og et hulrom tilveiebrakt i mediet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater å kople en seismisk bølgemot-takingsanordning som omfatter minst en hydrofon med et fast medium slik som undergrunnen, i hvilken en kavitet som tillater den å bli begravd i mediet er tilveiebrakt. Hydrofonen er nedsenket i en lukket kappe (sheath) med fleksible vegger fylt med en væske, som er lukket i den ene enden ved en forseglingsplugg tilveiebrakt med en forseglet kanal for en kabel som forbinder hydrofonen til en signalinnsamlingsanordning, og hovedsakelig er den totale fleksible veggen av kappen koplet med mediet ved å injisere inn i kaviteten rundt kappen et herdbart materiale slik som sement.

Minst en geofon anordnet i nærheten av kappen som inneholder hydrofonen kan også koples med mediet ved hjelp av det samme herdbare materialet.

Mottakingsanordningen er f.eks. plassert i et mellomliggende hulrom mellom en brønn og et rør nedsenket i brønnen, og er koplet med mediet ved å injisere materiale inn i det minste en del av dette rommet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Andre trekk og fordeler med fremgangsmåten og med innretningen ifølge oppfinnelsen vil bli klart fra å lese beskrivelsen heretter, gitt via ikke-begrensende eksempel, med referanse til de medfølgende tegningene, hvor: - fig. 1 illustrerer diagrammatisk banene fulgt av elastiske bølger som forplanter seg i en undergrunnsformasjon og mottas av signalfangere koplet med denne formasjonen, - fig. 2A-D viser eksempler på seismogrammer dannet fra signaler hhv. mot-tatt av hastighetssignalfangere eller geofoner (fig. 2A), ved trykksignalfangere eller hydrofoner (fig. 2B), ved subtraksjon av hastighet og trykksignaler (fig. 2C) og ved summasjon av disse signalene (fig. 2D), og - fig. 3 viser et eksempel på kopling av en hydrofon med mediet.

DETALJERT BESKRIVELSE

Metoden for kopling som benyttes her for kopling av en eller flere hydrofoner 2 til en seismisk mottakingsanordning med et fast medium 5 slik som undergrunnen består essensielt i nedsenking av hydrofonen 2 i en lukket kappe 7 med fleksible vegger som helt er fylt med en væske 8, som er tett koplet med mediet. Denne kappen eller veggen 7 omfatter et hull gjennom hvilket hydrofonen 2 og den fyllende væsken 8 introduseres. En forseglet plugg 9 slik som f.eks. en pak-ning isolerer innsiden av kappen 7. Plugg 9 er tilveiebrakt med en væske-mot-standsdyktig kanal 6 tiltenkt en elektrisk kabel 10 som forbinder hydrofonen(e) til en signalinnsamlingsinnretning E på utsiden plassert på overflaten f.eks.

Mottakingsanordningen kan koples med medium 5 ved å fylle i rom 6 hvor kappen 7 er anordnet. Kappe 7 er foretrukket koplet med medium 5 ved å helle rundt kappen et fast materiale 11 som enten kan være et fyllmateriale eller et herdbart materiale slik som f.eks. sement. Bag 7 må være tilstrekkelig liten til å bli introdusert i det tilveiebrakte rommet og tilstrekkelig stor for at den aktive delen av hydrofonen skal være fullstendig i kontakt med væsken.

En geofon 1 som også er koplet til innsamlingsanordning E er foretrukket til-knyttet hydrofon 2 i dens kappe 7, og de er koplet med mediet ved hjelp av det samme koplingsmaterialet 11.

Seismogrammene til fig. 2A til 2D er oppnådd ved hjelp av en slik anordning som omfatter en slik kombinasjon av en geofon og av en hydrofon.

Rom 6 der anordningen er anordnet kan være et hull eller brønn tiltenkt kun for installering av signalfangere, eller muligens et ringrom rundt et rør nedsenket i brønnen (et foringsrør f.eks.) og brukt for produksjon i et undergrunnsreservoar (fluidoverførings-operasjoner mellom overflaten og bunnen).

Begravning av kappen i grunnen ved hjelp av fyllmaterialet og især ved hjelp av sement tillater oppnåelse av tett kopling av hydrofonen og/eller av geofonen med formasjonen uten direkte å eksponere hydrofonen for de kraftfulle rør-bølgene som går gjennom fluidene i brønnen. Anordningen tillater mottakerne å bli begravet i en avstand fra overflaten og slik gjøre dem praktisk talt ufølsomme for overflatestøyen.

Claims (7)

1. En mottakingsanordning tiltenkt seismiske bølger som kommer fra et fast medium (5) slik som undergrunnen, omfattende minst en hydrofon (2) i en kavitet (6) i mediet koplet med denne, karakterisert vedat den omfatter et lukket hylster (7) tiltenkt å være tett koplet med mediet i hovedsakelig hele overflaten av dette, idet dette hylsteret er fylt med en væske (8) der hydrofonen (2) er nedsenket, og lukket i den ene enden ved en forseglet plugg (9) tilveiebrakt med en forseglet kanal for en kabel (10) som forbinder hydrofonen med en signalinnsamlingsanordning (E).

2. Mottakingsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat det lukkede hylsteret (7) som inneholder hydrofonen (2) er tett koplet med mediet ved å injisere et herdbart materiale (11) slik som sement.

3. Mottakingsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat det omfatter minst en geofon (1) koplet med mediet i nærheten av det lukkede hylsteret (7) som inneholder hydrofonen (2), og koplet til signalinnsamlingsanordningen (E).

4. Mottakingsanordning ifølge krav 3, karakterisert vedat geofonen (1) og det lukkede hylsteret (7) som inneholder hydrofonen (2) er tett koplet med mediet ved å injisere et herdbart materiale (11) slik som sement.

5. Fremgangsmåte for kopling av en seismisk bølgemottakingsanordning som omfatter minst en hydrofon med et fast medium (5) slik som undergrunnen, hvor et hulrom som tillater den å være begravd i mediet er tilveiebrakt,karakterisert vedat hydrofonen (2) er nedsenket i et lukket hylster (7) med fleksible vegger fylt med en væske (8), lukket i den ene enden ved en forseglingsplugg (9) utstyrt med en forseglet kanal for en kabel (10) som forbinder hydrofonen med en signalinnsamlingsanordning (E), og hovedsakelig er hele den fleksible veggen i hylsteret (7) koplet med mediet ved å injisere inn i hulrommet rundt hylsteret et herdbart materiale slik som sement.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert vedat minst en geofon (1) anordnet i nærheten av hylsteret (7) som inneholder hydrofon (2) er koplet med mediet ved hjelp av det samme herdbare materialet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert vedat mottakingsanordningen er plassert i et mellomliggende rom mellom en vegg og et rør nedsenket i brønnen, og det er koplet med mediet ved å injisere materiale inn i det minste en del av dette rommet.