NO335874B1 - Fremgangsmåte og system for å estimere strømmingsrater for fluider fra hver av flere separate innstrømmingssoner i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming i en brønn i reservoaret, samt anvendelser av disse. - Google Patents

Description

INTRODUKSJON

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et system for estimering av strømningsmengder av fluider fra hver av flere separate innstrøm-mingssoner i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming i en brønn i reservoaret.

Fremgangsmåten og systemet kan brukes til å indikere potensiell kryssløps-strømming i brønner som tapper flerlags-reservoarer. Fremgangsmåten og systemet kan så videre brukes til å estimere innstrømmingsvolumer av fluider fra soner i et flerlags-reservoar med potensiell kryssløpsstrømming til en produksjonsstrøm-ming i en brønn. Fluidene kan være vann, olje eller gass.

BAKGRUNN

I flerlagsreservoarer kan produksjonsstrømmingen av hydrokarboner produseres fra flere soner med forskjellige egenskaper og forskjellige mottrykk. Dette resulterer i en situasjon hvor de produserte hydrokarbonene fra en sone kan strømme inn i brønnen og ut i andre soner i formasjonen, et fenomen kalt kryss-løpsstrømming. Denne effekten påtreffes for det meste der hvor brønner blir stengt og ved lave strømmingsmengder.

En fremgangsmåte for overvåkning og karakterisering av flerlags-reservoarer er beskrevet i SPE 132596 "Best practices in Testing and Analyzing Multilayer Reservoirs" av Pan mfl., og er basert på testing og analyse av den trykktransiente oppførselen til flerlags-reservoaret i kombinasjon med den selektive innstrømmingsytelsen (SIP, Selective Inflow Performance) som er en produksjonsloggeteknikk (PLT). I dette dokumentet, måler et produksjonslogge-verktøy strømmingsprofilen og brønnhullstrykkene i brønnen under forskjellige strømmingsmengder. Loggeverktøyet blir senket ned i brønnen og trukket opp og ned i brønnen for å tilveiebringe målinger i de forskjellige sonene i brønnen under prosedyren. Denne prosedyren er meget kostbar og tidkrevende, og kjøringen av en PLT er ikke alltid en mulighet på grunn av dårlig tilgjengelighet. Prosedyren krever at loggeverktøyet befinner seg inne i brønnen og dermed bruk av tungt utstyr for å håndtere verktøyet, for eksempel et borefartøy. Det er også risiko for at loggeverktøyet blir fastkilt i brønnen med fullstendig stenging av brønnen som et mulig resultat.

WO 2012/057634 A1 angår en fremgangsmåte og et system for å estimere en innstrømmingsprofil for fluider fra hver av flere separate innstrømmingssoner i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming i en brønn i reservoaret. Brønnen har minst to separate innstrømmingssoner fra flerlagsreservoaret med kjente posisjoner langs brønnen, og brønnen er forsynt med distinkte tracerkilder med distinkte tracermaterialer ved kjente posisjoner i hver av de minst to separate innstrømmingssonene. Det tilveiebringes en global endring av produksjonsstrøm-mingen i brønnen slik at det dannes et kunstig "tracer skudd", dvs. en lokal akku-mulasjon av tracermateriale nær tracerkildene. Det foretas innsamling av prøver nedstrøms ved kjente samplingtidspunkt, og videre analyse av prøvene med hensyn til konsentrasjon og type av tracermateriale fra de mulige kildene. Inn-strømningsprofilen beregnes basert på en respons i tracer- konsentrasjonene og typen av tracermateriale i prøvene som en funksjon av samplingtidspunktene og brønnens geometri, samt transientstrømningsmodeller.

US 2010/0147066 A1 angår en fremgangsmåte for å bestemme en konsentrasjon av en komponent i en strømning fra en enkelt kilde eller lag som bidrar til en total strømning. Fremgangsmåten omfatter trinnene å gjentatt endre de relative strømninger fra kilden, og for hver av de endrede relative strømninger å bestemme den kombinerte strømningsraten og en total konsentrasjon av komponenten av den totale strømningen inntil tilstrekkelige datapunkter er innsamlet til å løse et system av massebalanseligninger som representerer strømningen av komponenten fra hver kilde for hver av de endrede strømningsratene.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en alternativ løsning på det ovennevnte problemet uten brønnintervensjon. Fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen er basert på undersøkelse av tilbakestrømmings-oppførselen til tracere med endrede produksjonsmengder fra brønnen.

Ifølge et første aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for estimering av strømmingsmengder av fluider fra hver separat innstrømmingssone i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming i en brønn i reservoaret, hvor brønnen har minst to separate innstrømmingssoner fra flerlags-reservoaret med kjente posisjoner langs brønnen, idet brønnen blir forsynt med distinkte tracer kilder med distinkte tracermaterialer ved kjente posisjoner i hver av de minst to separate innstrømmingssonene, hvor hver innstrømmingssone er forsynt med en forsinkelsesbane for en lekkasjestrømming av tracer fra innstrømmingssonen, hvor fremgangsmåten omfatter: a) å tilveiebringe en global produksjonsstrømmings-endring for produksjonsstrømmingen i brønnen, b) å etablere tracerkonsentrasjoner i produksjonsstrømmingen av de distinkte tracermaterialene som en funksjon av tid under den globale

strømmingsendringen, og

c) å estimere produksjonsratene fra hver av de separate innstrøm-mingssonene i reservoaret.

Hver sone kan videre være forsynt med et spesielt innføringspunkt for en lekkasjestrøm av tracer fra hver sone. Tracerne kan være anordnet i de minst to separate innstrømmingssonene i flerlagsreservoaret under komplettering av brønnen. Tracerne kan i en utførelsesform være anordnet i brønnutstyr som er tilveiebrakt i brønnen.

I en ytterligere utførelsesform, kan fremgangsmåten videre omfatte:

i) - å gjennomstrømme brønnen med en høy produksjonsrate,

- å samle inn påfølgende prøver fra den høye produksjons-strømmingen topside som en funksjon av tid, eller å samle inn kumulative produksjonsvolumer av den høye produksjons-strømmingen topside, og - å etablere konsentrasjoner av de distinkte tracermaterialene fra hver av de minst to separate innstrømmingssonene under den høye produksjonsraten, og ii) - å gjennomstrømme brønnen med en lavere brønnproduksjonsrate, - å samle inn påfølgende prøver av den lavere produksjons-strømmingen topside som en funksjon av tid, eller å samle inn kumulative produksjonsvolumer av den lavere produksjons-strømmingen topside, og - å etablere konsentrasjonene av de distinkte tracermaterialene under den lavere brønnproduksjonsraten.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å gjenta trinnene i) og ii) for et antall avtagende produksjonsrater, å overvåke tracer-konsentrasjonsendringer i produk-sjonsstrømmingen etter hver minskning av produksjonsraten, og å estimere strømmingsbidragene fra hver av de minst to separate innstrømmingssonene. Minskende produksjonsrater kan omfatte å minske produksjons-strømmingsmengden gradvis. I en utførelsesform, kan fremgangsmåten omfatte å etablere den strømmingsmengden hvor konsentrasjonen av minst ett av de distinkte tracermaterialene forsvinner fra produksjonsstrømmingen. I en utførelsesform, kan fremgangsmåten omfatte å øke produksjonsstrømmingsraten gradvis inntil det minst ene distinkte tracermaterialet forsvinner fra produksjons-strømmingen.

I en utførelsesform kan fremgangsmåten videre omfatte å minske produksjons-strømmingsraten gradvis inntil en tracerkonsentrasjon av minst ett av de spesifikke tracermaterialene i en prøve av produksjonsstrømmingen blir lik null. Minskning av produksjonsratene kan omfatte trinnvis minskning av produksjons-strømmingsraten.

Endringen av produksjonsstrømmingen kan omfatte trinnvis, gradvis eller kontinuerlig minskning av produksjons-strømmingsraten. Endringen i produksjons-strømmingen kan omfatte trinnvis, gradvis eller kontinuerlig økning av produksjons-strømmingsraten.

Den globale produksjonsstrømmingsendringen kan tilveiebringes av en ramp-up.

I en ytterligere utførelsesform omfatter fremgangsmåten, basert på konsentrasjonene og deres prøvetakningstider under gradvis minskning av strømmings-ratene, å etablere tracerkonsentrasjons-transientene etter hver strømmings-endring, og basert på tracer-konsentrasjons-transientene etter hver strømmings-endring, å estimere strømmingsbidragene fra hver sone, bemerke raten ved hvilken traceren i en spesifikk sone forsvinner, og å etablere rate/trykk-kurver for de forskjellige sonene i flerlagsreservoaret.

Endringen i den globale produksjonsstrømmingen kan tilveiebringes ved hjelp av en utspyling av tracerne. Tracerne kan frigjøres mekanisk fra tracersystemene. Fluidene kan være i det minste ett av vann, olje eller gass.

Ifølge et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et system for estimering av strømmingsrater for fluider fra hver av separate innstrømmingssoner i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming i en brønn i reservoaret, hvor brønnen har minst to separate innstrømmingssoner fra flerlags-reservoaret med kjente posisjoner langs brønnen, idet systemet omfatter: - distinkte tracerkilder med distinkte tracermaterialer anordnet i kjente posisjoner i hver av de minst to separate innstrømmingssonene i brønnen, - en anordning for å etablere tracerkonsentrasjonene i produksjons-strømmingen av de distinkte tracermaterialene som en funksjon av tid under en global strømmingsendring av produksjonsstrømmingen i brønnen, kjennetegnet ved at en forsinkelsesbane er tilveiebrakt for en lekkasjestrømming av tracer fra de distinkte tracerkildene i hver innstrømmingssone i reservoaret;

og estimering av produksjonsratene fra hver av de separate innstrømmings-sonene i reservoaret.

Forsinkelsesbanen i en innstrømmingssone kan være tilveiebrakt ved hjelp av en avstand mellom de distinkte tracerkildene og et innføringspunkt for uttaket av tracerstrømmingen inn i en produksjonsgrunnlinje for brønnen. Tracerne kan være anordnet i de minst to separate innstrømmingssonene i flerlagsreservoaret under komplettering av brønnen. Tracerne kan være anordnet i reservoarformasjonen, i en komplettering, et foringsrør, et forlengelsesrør eller i utstyr anordnet i brønnen. Tracerne kan frigjøres mekanisk eller frigjøres ved interaksjon med et brønnfluid.

Fremgangsmåten og systemet som er angitt ovenfor, kan brukes for å indikere potensiell kryssløpsstrømming i brønner som tapper flerlagsreservoarer. Fremgangsmåten og systemet kan også brukes til å estimere innstrømmings-volumer av fluider fra soner i et flerlagsreservoar med potensielle kryssløps-strømminger til en produksjonsstrømming i en brønn.

Fluidene kan være minst ett av vann, olje eller gass.

Oppfinnelsen er angitt i de vedføyde patentkrav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Eksempler på utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor:

Fig. 1 illustrerer et flerlags-reservoar med et antall innstrømmingssoner forsynt med tracermaterialer som er distinkte for hver innstrømmingssone i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 1a viser en forstørret skisse av én av innstrømmingssonene på fig. 1 som illustrerer et innstrømmingsbidrag fra sonen og en avstand mellom tracermaterialene og et innføringspunkt for innstrømmingsbidraget til reservoaret ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 1b viser en forstørret skisse av én av innstrømmingssonene fra fig. 1 med et sonemessig bidrag og en forsinkelsesbane for tracermaterialene inn i produksjonsgrunnlinjen i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 1c illustrerer en tracerkonsentrasjons-strømningsrate (de prikkede linjene C44tC44e) som en funksjon av tid i sonen på fig. 1b, som et resultat av en endring i innstrømmingsmengden (setting av strupeventil), hvor C44t er tracerkonsentrasjonen i et tracersystem i sonen og C44e er tracerkonsentrasjonen i et innføringspunkt for innstrømmingen fra sonen inn i reservoar-grunnlinjen og dermed tracerkonsentrasjonen topside i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 1d illustrerer tracerkonsentrasjons-strømningsrate av tracer (prikkede linjer C44t C4ie C^e O^ ze) som en funksjon av tid fra de forskjellige sonene i flerlagsreservoaret som er illustrert på fig. 1, som et resultat av en endring av strøm-mingsrate som skyldes en struping, hvor C44ter tracerkonsentrasjonen i et tracersystem i sonen i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 illustrerer et flerlagsreservoar som har fire soner med mulig forskjellige reservoartrykk og formasjonsstrømmings-resistivitet, hvor distinkte tracermaterialer er anordnet i hver sone; Fig. 3a viser rate/trykk-kurvene p1, p2 og p3 for et flerlagsreservoar med tre soner sammen med indikasjoner på de fullstendige ratebidragene og tverrsløps-strømmingene ved avstenging (shutin) for de forskjellige sonene; Fig. 3b illustrerer frembringelse av rate/trykk-kurver p1, p2 og p3 ved hjelp av trinnvise endringer av brønnproduksjonsraten i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen;

Fig. 4 viser et flerlagsreservoar med fire innstrømmingssoner; og

Fig. 5 viser et eksempel på tracerkonsentrasjoner som en funksjon av tid for flerlagsreservoaret på fig. 4 under en brønnproduksjonsstigning (ramp-up) ifølge et eksempel på en utførelsesform av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til tegningene. De samme henvisningstallene er brukt for de samme eller lignende trekkene på alle tegningene og i beskrivelsen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer bruk av tracere kombinert med endringer i produksjonsmengde for produksjonsstrømmingen i produksjonsbrønnen, og overvåkning av tracerkonsentrasjonene. Oppfinnelsen vil bli forklart i detalj nedenfor.

Selv om tracersystemene blir eksponert for og/eller fuktet av sine målfluider (f.eks. vann eller hydrokarboner) vil det være en lekkasje av tracermateriale fra sonene i reservoaret/brønnen. Utlekkingsraten av tracermaterialet er blitt avstemt for å gi et detekterbart signal ved prøvetakingspunktet for en gitt produksjonsmengde over levetiden til tracersystemene. Lekkasjeraten er ikke avhengig av fluidhastigheten forbi tracersystemene, og ingen slik hastighet er nødvendig for at tracermaterialet skal lekke inn i de omgivende fluidene så lenge fluidene er mål-fluidene for det gitte systemet. For et oljesystem vil oljen være målfluidet, og for et vannsystem vil vann være målfluidet.

Denne uavhengigheten fra fluidhastighet betyr at selv om brønnen blir stengt og det ikke er noen strømming forbi tracersystemene (under antakelse av at det ikke er noen kryssløpsstrømming i brønnen), vil en høy konsentrasjon av tracermaterialet bygges opp i nærheten av tracersystemene, et tracerskudd. Når brønnen blir åpnet og fluidet strømmer mot overflaten, vil skuddet også migrere mot prøvetakingspunktet i brønnen. Hvis tracerkonsentrasjonen i fluidene ved prøvetakingspunktet blir målt som en funksjon av tid eller volum, så vil høy-konsentrasjons- fluidene som passerer prøvetakingspunktet, gi konsentrasjons-topper for hver tracer i brønnen. Konsentrasjonstoppene for tracerne og deres ankomsttid kan bære informasjon om sonemessige bidrag. Med alvorlige kryss-løpsstrømminger av fluider kan det imidlertid aldri være stillestående fluider, og konsentrasjonsskudd behøver ikke å bygge seg opp. Avstenging kan også være et scenario som bør unngås fra et produksjonsperspektiv som forklart tidligere.

De tracerne som kan brukes i foreliggende oppfinnelse, kan være av en hvilken som helst type som påvirkes av brønnfluidene og som konsentrasjonene av tracer kan bestemmes for.

Ikke begrensende eksempler på tracere som kan brukes i foreliggende oppfinnelse, er f.eks. beskrevet i WO0181914 og WO 2010005319 (begge tilhører søkeren av foreliggende oppfinnelse; Resman AS) som herved i sin helhet inkorporeres ved referanse. Når disse tracerne først er anordnet i brønnen, kan de muliggjøre overvåkning av brønnen eller reservoaret i flere ti-år.

De tracerne som brukes i foreliggende oppfinnelse, kan være anbrakt i reservoar for formålet med oppfinnelsen. Alternativt, kan tracere som allerede er tilstede i de forskjellige sonene i reservoaret, brukes. Tracerne kan være anbrakt i reservoaret under komplettering eller i brønnutstyr som senere er installert i brønnen eller reservoaret. Tracerne kan være anordnet i innstrømmingssonene i flerlags-reservoaret under komplettering av brønnen. Tracerne kan videre være anbrakt i reservoarformasjonen, i en komplettering, et foringsrør, et forlengelsesrør eller i utstyr anordnet i brønnen.

Det kan også tenkes mekanisk frigjøring av tracere og etablering av tracer-transienter ved å bruke tracerskudd.

Fig. 1 illustrerer et flerlags-reservoar med et antall innstrømmingssoner 3, (31, 32, 33, 34). Hver innstrømmingssone er forsynt med tracersystemer 4 (41 m, 42m, 43m, 44m) med tracermaterialer som er distinkte for hver innstrømmings-sone.

Flerlagsreservoaret er på fig. 1 vist med fire innstrømmingssoner 3 (31, 32, 33, 34). Strømmingsratene qi(q4i, q42,q43, q44) av fluider fra innstrømmingssonene i flerlagsreservoaret strømmer inn i en brønn Wr, hvor strømmings ratene utgjør en produksjonsstrømming Q for brønnen. Antallet fire er kun for illustrasjonsformål, og et flerlags reservoar kan ha et stort antall forskjellige innstrømmingssoner. Inn-strømmingssoner har kjente posisjoner langs brønnen Wr. Fluidene fra innstrøm-mingssonene lekker ut i en grunnrørstrømming gjennom innløpspunkter med kjente posisjoner anordnet i hver sone. De fire innstrømmingssonene representerer fire kompletteringssoner hvor hver kompletteringssone er atskilt fra alle andre ved hjelp av strømmingsisolasjon (f.eks. pakninger). En strupeanordning 30 er anordnet for å regulere produksjonsstrømmingen fra brønnen. Som ikke-begrensende eksempler kan innløpspunktene være forsynt med hull, åpninger i en komplettering, et rør, en skjerm, tilveiebrakt ved hjelp av ventiler, osv. Flerlags-reservoaret kan være et hydrokarbonreservoar. Fluidene kan være minst én av vann, olje eller gass.

Tracerkilder 41, 42, 43, 44 med distinkte tracermaterialer 41m, 42m, 43m, 44m som er distinkte for hver sone, er anordnet i hver innstrømmingssone 31, 32, 33, 34. Tracerkildene er anordnet i kjente posisjoner i hver sone. Hver av de distinkte tracermaterialene 41 m, 42m, 43m, 44m har kjente tracer lekkasjestrøm-mingsfluksrater ft4i, ft42, ft43. W. til de omgivende innstrømmingsfluidene i sonen. Tracer lekkasjestrømmingsfluksratene er uavhengige av fluidstrømmings-hastigheter. Hver lekkasjestrøm av tracer blir skylt inn i rør-strømmingen med en hastighet som er proporsjonal med produksjonsraten i sonen og med tilsvarende fluksbidrag fCOn41, fcon42, fcon43, fcon44-

Lekkasjestrømminger av tracere flyter inn i rør-strømmingen ved kjente innløpspunkter i hver sone sammen med produksjonsstrømmingen fra sonen.

En ventil 30 er i utførelsesformen på fig. 1 anordnet topside for regulering av produksjonsstrømmingen. Ventilen blir brukt i prosedyren for global struping av produksjonsstrømmingen. Under den globale strupingsprosedyren blir de distinkte tracermaterialene fra hver sone i produksjonsstrømmingen overvåket som en funksjon av tid. Overvåkningen av de distinkte tracermaterialene i produksjons-strømmingen gir et grunnlag for estimering av fluidinnstrømmingen fra hver av sonene. En analyseanordning for å identifisere hvert distinkt tracermateriale og måling av konsentrasjonen av hvert av de identifiserte, distinkte tracermaterialene i produksjonsstrømmingen er tilveiebrakt. Prosedyren vil bli nærmere forklart nedenfor. Prøver (ci,C2,03,04...) av produksjonsstrømmingen Q kan innsamles topside. Prøvene kan innsamles i rekkefølge ved faste prøvetakningstider (ti k, h, U ■■■)■ Kontinuerlige onlinemålinger kan også tenkes. Alternativt kan kumulative produksjonsvolumer (fi, f2, h, U) av produksjonsstrømmingen Q innsamles topside. Prøvene blir analysert for å identifisere typene av tracermateriale (4m, 41 m, 42m, 43m) og konsentrasjonen av hvert av de identifiserte materialene (4C, 41 c, 42c, 43c). Prøvetakningsutstyr for å ta prøver av tracermaterialene som en funksjon av tid i produksjonsstrømmingen, er anordnet på topside, men kan også være anordnet nede i brønnen. Alternativt, kan kumulative produksjonsvolumer innsamles. Prøvene eller de kumulative produksjonsvolumene kan analyseres direkte under prøvetakning eller lagres for senere analyse ved hjelp av passende analyseutstyr.

Oppfinnelsen vil for enkelthets skyld bli nærmere forklart i detalj nedenfor under henvisning til én av innstrømmingssonene i flerlags-reservoaret. Dette skal ikke betraktes som begrensende for oppfinnelsen, og prinsippene i den etterfølg-ende beskrivelsen gjelder for alle de forskjellige innstrømmingssonene i flerlags-reservoaret.

Fig. 1a viser en forstørret skisse av innstrømmingssonene 34 fra fig. 1. Tracersystemet med distinkte tracermaterialer 44m som er distinkt for innstrøm-mingssonen 34, er anordnet i en kjent posisjon i innstrømmingssonen 34. Et inn-løpspunkt e44 for lekkasjestrømmingen fra sonen 34 er også anordnet i en kjent posisjon. En forsinkelsesbane er tilveiebrakt ved avstanden mellom posisjonen til kilden for det distinkte tracermaterialet 44m og innløpspunktet e44 for innstrøm-ningen fra sone 34 inn i produksjonsrøret.

På fig. 1a er det antydet at tracersystemet er anordnet i en avstand på typisk 5-25 m fra innløpspunktet for å tilveiebringe en forsinkelsesbane på 5-25 m. En typisk lengde for et tracersystem er 1 m. En typisk lengde for en innstrøm-mingssone er 50-300 m. Forsinkelsesbanen kan være tilpasset til strømmings-forholdene og andre brønnkarakteristikker som er særegne for en brønn.

Det er en lekkstrømmingsfluksrate im av tracer fra de tracerne som er anordnet i innstrømmingssonen 34.

Fig. 1 b viser en forstørret skisse av innstrømmingssonen 34 fra fig. 1. En forsinkelsesbane for de distinkte tracermaterialene i sone 34 er indikert.

Sonebidraget til produksjonsstrømmingen Q i brønnen fra produksjonssonen 44 er strømmingsraten q44fra formasjonen i denne produksjonssonen som vist på fig. 1b. ft44er tracerinnstrømmingen (enhet masse/tid) fra tracersystemet 44m anordnet i denne produksjonssonen. Så lenge tracersystemet blir konstant fuktet med en strømming fra formasjonen i produksjonssonen 44, vil tracersystemet alltid frigjøre den samme tracerinnstrømmingen W Denne tracerinnstrøm-mingen eller tracerfluksen vil sette opp en tracerkonsentrasjon C44tlike etter fri-gjøringssystemet for tracer i innstrømmingssonen. Tracerkonsentrasjonen C44ter omvendt proporsjonal med strømmingsraten q44. Med stabil (konstant over tid) strømmingsrate q44vil tracerkonsentrasjonen C4* være den samme som tracerkonsentrasjonen ved et innløpspunkt C44etil grunnrørstrømmingen i brønnen.

Hvis strømmingsraten q44blir endret på grunn av en eller annen endring topside eller ved strupeinnstillingen ved innføringspunktet, vil denne endringen umiddelbart påvirke tracerkonsentrasjonen C44t(omvendt proporsjonal med q44) i innstrømmingssonen (produksjonssonen) 34 som vist på fig. 1c. Tracerkonsentrasjonen C44ter omvendt proporsjonal med strømmingsratent q44. Tracersystemet i sonen vil umiddelbart bli påvirket, men det er en tidsforsinkelse dt før tracer-konsentrasjonsendringen C44e kan ses i produksjonsstrømmingen topside. Denne forsinkelsen skyldes hovedsakelig forsinkelsesbanen som forklart nedenfor. Dette er avspeilt på fig. 1c som viser tracerkonsentrasjonene C44t, C44e som en funksjon av tid ved tracersystemet (C44t) i innstrømmingssonen og ved innløpspunktet (C44e) sammen med strupeinnstillingskurven som er plottet som strømmingsrate q44som en funksjon av tid. Tracer-konsentrasjonsendringen vil forplante seg som en "bølge" og med en hastighet som er proporsjonal med tracer-fluksen/sonestrømmingen q44. Etter noen tid dt vil "konsentrasjons-endringsbølgen" nå innløpspunktet644til grunnrørstrømmingen, og tracerkonsentrasjonen C44evil endre seg til det samme nye nivået som C44t. Dette er vist på

fig. 1C som illustrerer tracerkonsentrasjonen C44Som en funksjon av tid t. Lekkasjestrømmene av tracer flyter inn i grunnrørstrømmingen ved de spesifikke innløpspunktene i hver sone sammen med produksjonsstrømmingen fra sonen. Uttrykket "umiddelbar" innvirkning på tracersystemet kan i denne forbindelse være i størrelsesorden minutter, for eksempel på grunn av lengden av tracersystemet i sonen og strømmingsmengden i sonen. Den tid det tar for tracerbølgen å nå inn-løpspunktet, forsinkelsestiden dt, avhenger av innstrømmingshastigheten, lengden av tracersystemet og forsinkelsesbanen for den spesielle innstrømmingssonen, samt andre brønnkarakteristikker. Forsinkelsestiden kan typisk være i området fra omkring 5-15 minutter og opp til flere timer. Forsinkelsestider under 5 minutter og ned til ett minutt kan også være mulig.

Hvis flere soner samtidig avgir strømminger i den samme brønnen i et flerlags reservoar og under en global strupingsendring, vil de forskjellige tracerkonsentrasjoneneC4ie,C42e,C43efra hver sone alle opptre ved forskjellige tids- punkter og i henhold til strømmingsmengdene i de forskjellige sonene. Denne situasjonen er vist på fig. 1D, som illustrerer tracerkonsentrasjonene som en funksjon av tid, fra de forskjellige sonene i flerlags-reservoaret sammen med minskningen i strømmingsmengden. Når ventilen på oversiden blir strupet for å redusere produksjons-strømmingsmengden i reservoaret (strupeinnstillingskurven), vil tracerkonsentrasjonene C41e, C42e, C43e fra de forskjellige sonene i reservoaret øke. Forsinkelsestiden dt mellom minskningen av strømmings-mengden og økningen av tracerkonsentrasjonen (konsentrasjonsendringsbølgen som forklart ovenfor) vil avhenge av strømmingsmengden i sonen. C44t viser den umiddelbare økningen av tracerkonsentrasjonen i tracersystemet i en sone, som forklart ovenfor i forbindelse med fig. 1c. De spesifikke tracermaterialene er anbrakt i de forskjellige produksjonssonene ved kjente posisjoner, og innløpspunkt-ene e44, e41, e42, e43 for lekkasjestrømmingene av tracermaterialer er kjent for hver sone. Avstanden mellom de kjente posisjonene for de spesifikke tracerne og innløpspunktene for tracerne i hver sone tilveiebringer kjente forsinkelsesbaner for tracermaterialene i hver av sonene. Ved å registrere tidsforsinkelsene for endringer i tracerkonsentrasjon fra hver sone som et resultat av den globale strupings-endringen fra overflaten som forklart ovenfor, kan produksjons-strømmingsraten fra hver sone estimeres. Produksjons-strømmingsraten fra en sone kan estimeres fra modellbasert tolkningsmetodologi hvor det grunnleggende prinsippet er basert på målingen av forsinkelsene. Fremgangsmåten kan tilveiebringe absolutte strøm-mingsrater hvis soneresponsene er kalibrert. Ellers kan målingen av forsinkelsene gi relative tall.

I en utførelsesform av oppfinnelsen kan et tall som representerer målinger, typisk angis. Målingene kan være utført for et antall avtagende rater ned til en null-strømmingsrate Q om mulig. Den laveste strømmingsraten fra den foreliggende målingen kan tilveiebringe et startpunkt for den etterfølgende målingen. Målingene kan også utføres for forskjellige strømmingsrater som tjener som et startpunkt for målingen.

Fremgangsmåten for å fremskaffe ratene ved varierende strømmings-hastigheter som er beskrevet ovenfor, kan kombineres med prinsippene i fremgangsmåten for selektiv innstrømmingsytelse (SIP, Selective Inflow Performance) som er kjent fra kabellogging under produksjon. Se også SPE 132596 "Best practices i testing and analyzing Multilayer Reservoirs".

En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringer struping eller begrensning av fluidstrømmingen fra hver innstrømmingssone inntil det tidspunkt hvor konsentrasjonen av distinkte tracermaterialer fra en innstrømmingssone (lag 2) på fig. 3a) blir lik null (forsvinner). Når konsentrasjonen av traceren fra innstrømmingssonen (lag 2 på fig. 3a) blir lik null, nærmer brønntrykket seg null trykk fra vedkommende sone (p2 på fig. 3a). Når tracerkonsentrasjonen fra inn-strømmingssone 2 blir lik null (forsvinner), innebærer dette at en kryssløps-strømming fra innstrømmingssonen 2 inn i én av de andre sonene 1 eller 3 er blitt etablert i reservoaret. Dette vil bli forklart i detalj nedenfor.

Produksjonsratebidragene fra hver sone i reservoaret blir bestemt basert på den fremgangsmåten som er forklart ovenfor i forbindelse med figurene 1a-1d ved måling av forsinkelsestidene for tracerkonsentrasjonstransientene fra de forskjellige sonene i reservoaret som etterfølger en endring i produksjonsstrømmingen. Den ytterligere utførelsesformen av oppfinnelsen registrerer følgelig de strøm-mingsrater for hvilke de forskjellige tracerne i forskjellige innstrømmingssoner/lag forsvinner på grunn av begynnende tverrløpsstrømming når strømmingsmengden blir senket. Produksjonsstrømmingen blir strupet inntil én av tracerkonsentrasjonene blir lik null, og tracerresponsene blir overvåket for hver trinnvis endring av strømmingsmengden. Det blir derfor mulig å estimere de sonemessige bidragene estimert fra tracer-tilbakestrømmingstransientene i brønner i et lagdelt reservoar med tverrløpsstrømminger ved stenging (shutin).

Endringen av produksjonsraten kan utføres ved å regulere ventilen 30 i brønnen. Den følgende forklaring av fremgangsmåten er for enkelhets skyld forklart i forbindelse med et flerlags reservoar med fire soner 44, 43, 42, 41 som illustrert på fig. 2. Flerlagsreservoaret på fig. 2 har fire soner med forskjellige mottrykk p (p44, p43, p42, p41) og formasjonsstrømmingsresistivitet (11, 12, 13, 14).

Fig. 3a viser trykkene til p1, p2, p3 fra de forskjellige sonene i flerlags-reservoaret fra fig. 2 plottet som en funksjon av brønnproduksjonsraten. De rette linjene for produksjonstrykkene p1, p2, p3 fra hver innstrømmingssone er plottet, hvor startpunktet for hver rett linje er trykket ved full strømmingsrate fra hver av sonene. Ventilen topside er da i fullstendig åpen stilling. Helningen av hver rett linje gir en lagproduksjonsindeks fra vedkommende innstrømmingssone. Helningen av hver av disse linjene gir grunnlag for estimering av innstrømmingen fra hver av sonene. Som vist på fig. 3a, ved produksjon med full hastighet, kan vi ha en strømmingsfordeling med den beste produksjonsmengden fra innstrømmings-sone 1 (lag 1) og dårligst fra innstrømmingssone 2 (lag 2). Dette er vist ved hjelp av skjæringen mellom kurvene (markert som p1, p2, p3) for de forskjellige inn-strømmingssonene med den prikkede linjen markert som fullmengdetrykk på

fig. 3a. Et avstengingstrykk for hver innstrømmingssone er vist med prikkede linjer (kryssløpsstrømminger ved shutin) på fig. 3a. Avstengning (shutin) betyr at ventilen 30 er lukket. I en avstengt brønn ville vi normalt se et avstengningstrykk (ved å neglisjere trykkfallet langs brønnen) som er noe mellom reservoartrykkene gitt ved de sonemessige produksjonsindeksene. Plottingen på fig. 3a viser at under avstengning vil det være en tverrstrømning fra innstrømmingssone 3 inn i både innstrømmingssone 1 og 2. Brønnbidragene fra sonene 1 og 2 er negative.

(Negative produksjonsmengder for p1 og p2). Oppfinnelsen er i stand til å estimere de sonemessige bidragene fra hvert lag ved å registrere tracerkonsentrasjoner ved noen få produksjonsrater. Produksjonsstrømmingen fra en oljebrønn har en dynamisk oppførsel. Endringene i fluidproduksjonsmengden og fluidprøvetakingen er dermed tilpasset hver brønn.

Fig. 3a er bare for illustrasjonsformål og ikke begrensende for oppfinnelsen. Andre flerlagsbrønner med en mengde soner kan ha en annen sone for hvilken tracerkonsentrasjonen forsvinner først. Endringene i tracerkonsentrasjonen i fluid-strømmingen kan også i denne utførelsesformen overvåkes direkte eller overvåkes ved å ta prøver fra fluidstrømmingen for senere analyse.

Oppfinnelsen kan også utføres for økende trykkendringer. Trykkendringene kan utføres trinnvis, gradvis eller kontinuerlig. Kravet er en trykkendring.

For å etablere trykk-kurvene p1, p2, p3 fra hver sone som en funksjon av brønnproduksjonsrate, vil et antall gjentagende målinger typisk bli tatt. Tracerkonsentrasjons-transienter etter hver rateendring blir fastslått basert på konsentrasjonene og deres prøvetakningstider under gradvis minskning av strøm-mingsmengdene og vil bli brukt ved estimering av strømmingsbidragene fra hver sone. Den strømmingsmengden som forårsaker at traceren i en spesifikk sone forsvinner (når tracerkonsentrasjonen fra sonen i en strømming blir lik null), blir brukt til å fastslå avstengningstrykket for vedkommende sone. Fig. 3b viser hvordan en måling under en trinnvis endring skaper et punkt for hver sone i diagrammet. Når et antall punkter er blitt etablert for avtagende trinnvise mengdeendringer, blir de rette linjene for produksjonstrykkene p1, p2, p3 (rate/trykk-kurver) fra hver innstrømmingssone etablert ved å tegne opp en rett linje mellom punktene. Fig. 4 illustrerer et flerlags reservoar med fire soner 44, 43, 42, 41 med forskjellige mottrykk p (p44, p43, p42, p41) og formasjonsstrømmings-resistiviteter I (11,12,13,14). Fig. 5 er et virkelig feltdataeksempel for reservoaret som er illustrert på fig. 4. Tracerkonsentrasjonene [i ppb] for tracerne fra hver sone, tracer 41, tracer 42, tracer 43 og tracer 44, er plottet som en funksjon av tid (timer) under en stigende brønnproduksjon (Q) (ramp-up). Stigningen (ramp-up) blir innledet ved full åpning av den øvre ventilen som regulerer produksjonsstrømmingen. Full åpning av den øvre ventilen resulterer i initiering av produksjon fra de forskjellige sonene i flerlagsreservoaret. Under stigningen vil produksjonsstrømmingsraten fra flerlagsreservoaret typisk øke gradvis som vist på fig. 5, for derved å tilveiebringe den endring i produksjonsstrømmingen som er nødvendig for å estimere strøm-mingsmengdene fra hver seksjon basert på tracerkonsentrasjonene. Tracersystemene i sonene vil umiddelbart bli påvirket når produksjonen startes, men det er en tidsforsinkelse før tracerkonsentrasjonene blir synlige i produksjonsstrøm-mingen ved overflaten. Tracerkonsentrasjonene er omvendt proporsjonale med strømmingsmengden fra hver sone. På fig. 5 har traceren 44 fra sone 44 en hurtig respons som indikerer høyt trykk fra sone 44. Traceren 41 fra sone 41 har en middels respons som indikerer et middels trykk fra sone 41. Tracerne 42 og 43 fra sonene 42 og 43 har hver en langsom respons som indikerer et lavt trykk fra disse sonene.

Etter å ha beskrevet foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, vil det være opplagt for fagkyndige på området at andre utførelsesformer som innbefatter de beskrevne konseptene kan brukes. Disse og andre eksempler på den oppfinnelsen som er illustrert ovenfor, er ment kun som eksempler, og det aktuelle omfanget av oppfinnelsen skal bestemmes fra de etterfølgende patentkrav.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for å estimere strømmingsrater for fluider fra hver av flere separate innstrømmingssoner (3, 31, 32, 33, 34) i et flerlags-reservoar til en produksjonsstrømming (Q) i en brønn (Wr) i reservoaret, hvor brønnen har minst to separate innstrømmingssoner (3, 31, 32, 33, 34) fra flerlagsreservoaret med kjente posisjoner langs brønnen, hvor brønnen er forsynt med distinkte tracerkilder (41, 42, 43, 44) med distinkte tracermaterialer (41 m, 42m, 43m, 44m) ved kjente posisjoner i hver av de minst to separate innstrømmingssonene (31, 32, 33, 34), hvor hver innstrømmingssone er forsynt med en forsinkelsesbane for en lekkasje-strømming av tracer fra innstrømmingssonen, hvor fremgangsmåten omfatter: a) å tilveiebringe en global endring av produksjonsstrømmingen i brønnen, b) å etablere tracerkonsentrasjoner i produksjonsstrømmingen av de distinkte tracermaterialene (41 m, 42m, 43m, 44m) som en funksjon av tid og måling av forsinkelsestider for tracerkonsentrasjonsendringer for de distinkte tracermaterialene (41 m, 42m, 43m, 44m) fra hver sone som resulterer fra den globale produksjonsstrømmingsendringen; og c) å estimere produksjonsratene fra hver av de separate innstrøm-mingssonene (31, 32, 33, 34) i reservoaret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor hver sone er forsynt med et spesielt innløpspunkt for en lekkasjestrøm av tracer fra hver sone.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-2, hvor tracerne er anordnet i de minst to separate innstrømmingssonene (31, 32, 33, 34) i flerlags-reservoaret under komplettering av brønnen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-2, hvor tracerne er anbrakt i brønn-utstyr som er innsatt i brønnen.

5. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1-4, hvor fremgangsmåten videre omfatter: i) - å gjennomstrømme brønnen ved en høy produksjonsrate, - å samle inn påfølgende prøver (ei,C2,03,04...) av den høye produksjonsstrømmingen (Q) topside som en funksjon av tid (ti, t2, t3, U ■■■) eller å samle inn kumulative produksjonsvolumer (fi, f2, f3, f4) av den høye produksjonsstrømmingen (Q) topside, og - å etablere konsentrasjoner av de distinkte tracermaterialene (4C, 41c, 42c, 43c) fra hver av de minst to separate innstrømmingssoner (31, 32, 33, 34) under den høye produksjonsraten, og ii) - å gjennomstrømme brønnen ved en lavere brønnproduksjonsrate, - å samle inn påfølgende prøver av den lavere produksjonsstrømm-ingen (Q) topside som en funksjon av tid (ti, t2, t3, U ■■■), eller å samle inn kumulative produksjonsvolumer (fi, f2, f3, U) av den lavere produksjonsstrømmingen (Q) topside, og - å etablere konsentrasjonene av de distinkte tracermaterialene (4m, 41 m, 42m, 43m) under den lavere brønnproduksjonshastigheten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, videre omfattende: - å gjenta trinn i) og ii) et antall ganger med avtagende produksjonsrater, - å overvåke tracerkonsentrasjons-transientene i produksjons-strømmingen (Q) etter hver minskning av produksjonsraten, og - å estimere strømmingsbidragene fra hver av de minst to separate innstrømmingssonene (31, 32, 33, 34).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, hvor den avtagende produksjonsraten omfatter gradvis minskning av produksjons-strømmingsraten.

8. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav 1-7, videre omfattende å etablere den strømmingsrate for hvilken tracerkonsentrasjonen for minst ett av de distinkte tracermaterialene forsvinner fra produksjonsstrømmingen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, videre omfattende å minske produksjons-strømmingsraten gradvis inntil minst ett distinkt tracermateriale forsvinner fra produksjonsstrømmingen.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, videre omfattende å minske produksjons-strømmingsraten gradvis inntil en tracerkonsentrasjon for minst ett av de spesifikke tracermaterialene i en prøve av produksjonsstrømmingen blir lik null.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 5-7, hvor minskningen av produksjonsraten omfatter trinnvis minskning av produksjonsstrømmingsraten.

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10, hvor endringen i produksjonsraten omfatter trinnvis, gradvis eller kontinuerlig minskning av produksjons-strømmings-raten.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10, hvor endringen av produksjonsraten omfatter trinnvis, gradvis eller kontinuerlig økning av produksjonsraten.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, hvor den globale endringen av produksjonsraten topside blir tilveiebrakt ved hjelp av en trinnvis stigning (ramp-up).

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, videre omfattende, basert på konsentrasjonene og deres prøvetakningstider under gradvis minskning av strømmingsraten, å etablere tracerkonsentrasjonstransienter etter hver rateendring, og, basert på tracerkonsentrasjonstransientene etter hver rateendring, å estimere strømmingsbidragene fra hver sone, registrere den hastighet ved hvilken traceren i en spesifikk sone forsvinner, og å fastslå rate/trykk-kurvene for de forskjellige sonene i flerlagsreservoaret.

16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, hvor den globale endringen av produksjonsraten tilveiebringer en utskylling av tracerne.

17. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-16, hvor tracerne blir mekanisk frigjort fra tracersystemene.

18. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-17, hvor fluidene er i det minste ett av vann, olje eller gass.

19. System for estimering av strømmingsrater av fluider fra hver av flere separate innstrømmingssoner (3, 31, 32, 33, 34) i et flerlags reservoar til en produksjonsstrømming (Q) i en brønn (Wr) i reservoaret, hvor brønnen har minst to separate innstrømmingssoner (3, 31, 32, 33, 34) fra flerlags-reservoaret med kjente posisjoner langs brønnen, idet systemet omfatter: - distinkte tracerkilder (41, 42, 43, 44) med distinkte tracermaterialer (41 m, 42m, 43m, 44m) anordnet i kjente posisjoner i hver av de minst to separate inn-strømmingssonene (31, 32, 33, 34) til brønnen,; - en anordning for å etablere tracerkonsentrasjoner i produksjons-strømmingen fra de distinkte tracermaterialene (41 m, 42m, 43m, 44m) som en funksjon av tid under en global strømmingsendring av produksjonsstrømmingen i brønnen,karakterisert vedat: en forsinkelsesbane er tilveiebrakt for en lekkasjestrømming av tracer fra de distinkte tracerkildene (41, 42, 43, 44) i hver innstrømmingssone i reservoaret; og å estimere produksjonsratene fra hver av de separate innstrømmingssonene (31, 32, 33, 34) i reservoaret.

20. System ifølge krav 19, hvor forsinkelsesbanen i en innstrømmingssone er tilveiebrakt ved hjelp av en avstand mellom de distinkte tracerkildene (41, 42, 43, 44) og et innløpspunkt for lekkasjestrømmingen av tracer inn i produksjons-rørledningen i brønnen.

21. System ifølge et av kravene 19-20, hvor tracerne er anordnet i de minst to separate innstrømmingssonene (31, 32, 33, 34) i flerlagsreservoaret under komplettering av brønnen.

22. System ifølge et av kravene 19-21, hvor tracerne er anordnet i reservoarformasjonen i en komplettering, et foringsrør, et forlengelsesrør eller i utstyr installert i brønnen.

23. System ifølge et av kravene 19-22, hvor tracerne blir mekanisk frigjort eller frigjort ved vekselvirkning med et brønnfluid.

24. System ifølge et av kravene 19-23, hvor fluidene er minst ett av vann, olje eller gass.

25. Anvendelse av fremgangmåten ifølge et av kravene 1-18 til å indikere potensiell kryssløpsstrømming i brønner som tapper flerlagsreservoarer.

26. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-18 til å estimere innstrømmingsvolumet av fluider fra soner i et flerlags-reservoar med potensiell kryssløpsstrømming til en produksjonsstrømming i en brønn.

27. Anvendelse av systemet ifølge et av kravene 19-24, til å indikere potensiell kryssløpsstrømming i brønner som tapper flerlags-reservoarer.

28. Anvendelse av systemet ifølge et av kravene 19-24 til å estimere innstrøm-mingsvolumer av fluider fra soner i et flerlags reservoar med potensiell kryssløps-strømming til en produksjonsstrømming i en brønn.