NO335878B1 - Fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel for tilegnelse og overføring av informasjon om seismiske hendelser registrert av flere multikomponentgeofoner i et undergrunnsreservoar - Google Patents

Abstract

Seismikksensorkabel 10 for senkning i en undergrunnsbrønn 15 og tilegnelse av informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i undergrunnsbrønnen 15, hvor innretningen omfatter en første del 20 som er langstrakt og som har en første lengde med en proksimal ende og med distal ende som skal senkes ned i en nedre del av undergrunnsbrønnen 15, hvor den første delen 20 har et flertall med elektriske eller elektromekaniske multi-komponent seismiske sensorer 25 som er forbundet og fordelt over store deler av sin første lengde, og hvor den seismiske profilinnretningen 10 videre omfatter en andre del 30 som er langstrakt og har en andre lengde med en proksimal ende som skal holdes over undergrunnsbrønnen 15 og en distal ende som skal senkes ned i den øvre delen av undergrunnsbrønnen 15, hvor nevnte andre del 30 omfatter en optisk fiber 35 som går langs store deler av nevnte andre del 30, samt en elektrisk kabel 40 for å føre elektrisk energi fra den proksimale enden til nevnte seismiske sensorer i den første delen 20, og en konnektor 45 for å koble den proksimale enden til den første delen 20 med den distale enden til den andre delen 30. Oppfinnelsen omfatter også et system og en fremgangsmåte for å tilegne informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i en undergrunnsbrønn 15.

Description

Innledning

Oppfinnelsen omhandler tilegnelse av vertikale seismiske profiler, VSP, og akustisk brønnovervåking, og spesielt VSP og innretninger for brønnovervåkning omfattende en kombinasjon av fiberoptiske og elektriske seismiske sensorer.

Bakgrunn

Ved å bruke en optisk kabel for å lede signaler fra et seismisk redskap øker i stor grad mengden med signaler som kan sendes. Dette gir nye muligheter i den seismiske forståelsen av reflekterte signaler og ny tolkning for å forstå undergrunns-hendelser. Begrensningen er det faktiske antall og type av seismiske redskaper som er forbundet og operert på den elektriske eller fiberoptiske kabelen.

Ny forståelse av ytterligere signaler på den fiberoptiske kabelen forårsaket av seismiske refleksjonssignaler gir en økt mulighet til å samle store mengder med ytterligere informasjon fra den fiberoptiske kabelen i seg selv kombinert med

eksisterende seismiske redskaper/gamma-stråle forbundet til den elektriske kabelen.

Ved å forstå vibrasjonssignaler på strengen til en produksjonsbrønn med flere nivåer av instrumenter, forårsaket av innstrømning av vann/gass/olj e/sand-vibrasj oner, kan hvor og hva inn i strengen, så vel som overvåking av tilstanden til brønn-komponentene, bli detektert.

Det å forlate olje/gassbrønner i drift kan være en komplisert sak i farlige omgivelser hvor det er høy risiko for forurensing dersom lekkasjer skulle oppstå. Et system som beskrevet i henhold til oppfinnelsen kan sikre slike brønner etter at de er forlatt og kan være en viktig del for å unngå uønskede hendelser. Dette innbefatter lekkasjer fra brønnen i seg selv så vel som lekkasjer fra geo-strukturer rundt brønnen.

Nedleggelse av olje/gassfelt særlig i miljømessig farlige områder vil i fremtiden gi krav om at lekkasje fra nedstengte felt skal overvåkes. Systemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen vil være særlig egnet i sluttfasen og etter nedstengning av brønner og felt. Det vil gi informasjoner om hvordan feltet utvikler seg etter nedstengning. Gass som kan trenge inn i brønnen i sluttfasen kan forårsake høye trykk opp mot havbunnen/overflaten og gass kan trenge inn i geo-formasjonen og skape forurensing og i verste fall utblåsning. Systemets mikroseismiske deteksjon av seismiske hendelser i reservoaret kan gi informasjoner før slike lekkasjer bryter ut og dermed avverge katastrofer.

Et seismisk instrument kan samle inn enorme mengder av signaler fra hendelser nede i et reservoar, i kontakt med havbunn, i nærkontakt med havbunn, i kontakt med jordoverflate eller i kontakt med brønnveggen i en brønn fra jordoverflaten eller havbunnen. Problemene med å få signalene opp til overflaten har tidligere vært innskrenket av kapasiteten i kabelen med gjennomføring gjennom brønnhodet etc. En markant økning i overført signalmengde kan oppnås gjennom bruk av fiberoptisk kabel.

Geofoner har tradisjonelt signaler via elektrisk kabel som tre-komponentmålinger. Nyere geofoner har imidlertid fiberoptiske signaler som krever fiberoptiske kabler og kan også innhente tre-komponentmålinger.

Fiberoptiske kabler kan tilsvarende innhente seismiske signaler via fiberoptiske signaler som en-komponentmålinger. Med hjelp av prosesseringsverktøy kan alle disse signalene kombineres til å forbedre seismikken kvalitativt og kvantitativt.

En fiberoptisk kabel kan reagere på lydsignaler, vibrasjoner, temperatur etc. Lyssignaler som sendes ned i fiberen med den fiberoptiske sender-mottakeren (heretter kalt "fiberoptisk kanon" eller bare "kanon") reflekteres eller returneres med et signal som analyseres. Signalene kan også reflekteres eller på annen måte returneres fra ett eller flere gitte punkt på kabelen, f.eks. tilsvarende hver meter kabel. Kabelen reagerer på forandringer som lyd, vibrasjoner, temperatur etc. De innsamlede data fra kabelpunktet kan sammenholdes med signalene fra instrumentet, og dermed kan man trekke informasjoner ut fra denne kombinasjonen av både kvalitetsmessig og kvantitetsmessig art.

Et seismisk instrument som omfatter minst en elektrisk eller elektromekanisk flerkomponentseismikksensor, slik som en geofon, kan ta inn signaler fra en hendelse i tre retningskomponenter (x,y,z), dvs. at hendelsen kan detekteres med hensyn til hvor den kommer fra. Ved refleksjoner fra en bestemt geologisk struktur og innsamling med flere slike seismiske instrumenter kan man bestemme hvor denne strukturen er i forhold til de seismiske instrumentenes beliggenhet. Signalet som skaper reflekterte signaler er tradisjonelt et akustisk signal fra en seismikkilde, som for eksempel et dynamittskudd, et luftkanonskudd eller et tennsignal fra en elektrisk kilde. Tilsvarende kan man finne en hendelse i et reservoar fra et jordskjelv, eller fra mindre bevegelser som kan tilsvare et lite jordskjelv som kan være skapt gjennom gasslekkasje, eller av gass eller av vannfrontbevegelser forårsaket av gass, vann og oljefrontens bevegelser i et reservoar.

Formålet til oppfinnelsen er å finne tilstanden til en brønn eller brønnelementene med større presisjon og/eller til en lavere ressursanvendelse enn det som er tidligere kjent.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer teknisk løsning for å skaffe og/eller behandle seismikksignaler eller akustiske signaler avgitt fra brønnformasjon eller brønninstallasj on.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer anordninger og/eller metoder for seismikksignalfangst, med kombinasjoner i en og samme brønnseismikkabel av seismiske flerkomponentinstrumenter i en elektrisk del og distribuerte fiberoptiske seismikksensorer i en fiberoptisk del, og med kombinasjoner av signalene detektert av seismiske flerkomponentinstrumenter i den elektriske delen av kabelen og signalene detektert av den fiberoptiske delen av kabelen.

Signalene blir prosessert og tolket, slik at hendelsene fra reservoaret som er detektert med flerkomponentseismikksensorer forsterkes og utvides med signalene fra en fiberoptisk seismikksensorkabel, både kvalitativt og kvantitativt (områdemessig).

I samsvar med et aspekt ved oppfinnelsen finnes brønnens og/eller brønnelementenes tilstand ved å analysere brønnrørets mekaniske bevegelser forårsaket av produksjons vibrasjoner fanget opp av de signalene som de seismiske instrumenter og fiberkabelen sender ut.

I samsvar med et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes tilstandsovervåking av brønnen, innstrømningsdata som mengde og komposisjon i de forskjellige soner ved analyser ved bruk av flere instrumenter på forskjellige nivåer i brønnen og signaler fra den fiberoptiske kabel selv i brønnen.

I samsvar med et aspekt ved oppfinnelsen er det tenkt at målinger i en brønn utføres enkelt ved å følge en plugg av gass på sin ferd opp gjennom et brønnrør og ved analyse av vibrasjonssignalene se hvor fort denne pluggen beveger seg og dermed bestemme volumstrømmen i brønnen. Ved slike vibrasjonsanalyser finnes hvor gass, vann og olje går inn i brønnrøret, og hvor mye, eventuelt også hvilken sammensetning det er i de forskjellige soner, eksempelvis ved å utnytte at vann, gass, olje sand har forskjellig tetthet. Nedbøyning av brønnrøret forekommer i perforeringssonen, og i samsvar med et aspekt ved oppfinnelsen omfatter den deteksjon og analyse av brønnrørsvibrasjonene som kan være forskjellige avhengig av brønnrørets opplagring og nedbøyning, og av volumstrøm og sammensetning.

I samsvar med et aspekt ved oppfinnelsen omfatter den å registrere brønnrørsvibrasj onene på flere nivåer, og en analyse hvor disse vibrasjonene kommer fra, som gir informasjoner om volumstrøm, komposisjon og sone volumstrømmen går inn i brønnrøret.

Oppfinnelsens system er tenkt realisert ved bruk av forskjellige

seismikkdeteksjonsmidler, som for eksempel midler som er beskrevet i US 2012/0162639 Al til Silixa, publisert 28 juni 2012. Eksempelvis utnyttes i realisering av foreliggende oppfinnelse teknikk som er omtalt der i avsnitt 0017, som beskriver bruk av akustiske sensorer.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en ny løsning med kombinering av elektriske signaler, mekaniske vibrasjons signaler, og fiberoptiske signaler.

I henhold til et ytterligere aspekt ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en løsning med utnyttelse av signaler som i tidligere kjente løsninger tas vekk fra signalene for en seismisk profil for å få denne klarere, dvs. signalene som tidligere kjente løsninger som å skaffe en seismisk profil er såkalte støysignalene. I samsvar med oppfinnelsen utnyttes støysignalenes innehold av viktige mekaniske vibrasjonssignaler, og brukes til å detaljere seismiske hendelser eller til å overvåke tilstanden i brønnen og brønnelementer eller til produksjonsmessige volumstrømmålinger og komposisjonsmålinger.

I nevnte Silixa publikasjon, avsnitt 0088 beskrives en sensorkjede over perforeringssonen (drenasjesonen), men det er velkjent at kabler over selve perforeringssonen er uønsket i en brønn, særlig pga. vedlikehold. Foreliggende oppfinnelse omfatter derimot en løsning med sensorer anpasset til anbringelse over perforeringssonen, som skaffer signaler som er beskrivende for innstrømning og komposisjon i perforeringssonen, og som kan omfatte prosessering som skaffer måling av innstrømning og komposisjon i perforeringssonen, uten å installere kabel over selve perforeringssonen. Foreliggende oppfinnelse benytter på fordelaktig måte deteksjon av mekaniske vibrasjoner for å analysere dette.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen omfatter en seismikksensorkabel for senkning i en undergrunnsbrønn for tilegnelse av informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i undergrunnsbrønnen, hvor seismikksensorkabelen omfatter: en første del som er langstrakt og som har en første lengde med en proksimal ende og med distal ende som skal senkes ned i en nedre del av undergrunnsbrønnen, hvor den første delen har et flertall med elektriske eller elektromekaniske multi-komponent seismiske sensorer som er forbundet og fordelt over store deler av sin første lengde, hvor seismikksensorkabelen videre omfatter: en andre del som er langstrakt og har en andre lengde med en proksimal ende som skal holdes over undergrunnsbrønnen og en distal ende som skal senkes ned i den øvre delen av undergrunnsbrønnen, hvor nevnte andre del omfatter: en optisk fiberkabel som går langs store deler av nevnte andre del, samt en elektrisk kabel for å føre elektrisk energi fra den proksimale enden til nevnte seismiske sensorer i den første delen, og

en konnektor for å koble sammen den proksimale enden til den første delen med den distale enden til den andre delen, slik at elektriske signaler fra den nedre første delen kan omformes og transporteres til overflaten på optiske fibre i den øvre andre delen.

Ytterligere aspekter ved seismikksensorkabelen er definert i kravsettet.

Oppfinnelsen er også beskrevet ved en fremgangsmåte for å tilegne informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i en undergrunnsbrønn og en seismikksensorkabel som muliggjør fremgangsmåten.

Ytterligere aspekter ved fremgangsmåten er definert i kravsettet.

Detaljert beskrivelse og realiseringseksempler.

I det følgende beskrives oppfinnelsen nærmere ved hjelp av realiseringseksempler, og med henvisninger til de medfølgende tegningene hvor: Figur 1 er et første skjematisk sidesnitt av en første brønnsituasjon som illustrerer en undergrunnsinstallert seismikkabel i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Figur 2 er et andre skjematisk sidesnitt av en andre brønnsituasjon som illustrerer en undergrunnsinstallert seismikkabel i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, og Figur 3 er et andre skjematisk sidesnitt av en tredje brønnsituasjon som illustrerer en undergrunnsinstallert seismikkabel for brønnovervåking med foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser et sidesnitt av en første situasjon i en undergrunnsbrønn 15 med et eksempel på en realisering av oppfinnelsen i en anvendelse i en permanent installasjon av en kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel 10, omfattende en kombinasjon av en nedre første del 20, som i figur 1 befinner seg nedenfor den horisontale linjen merket "+Fiber i rør", med multikomponent seismiske sensorer 25, og en øvre andre del 30, som i figur 1 befinner seg over den horisontale linjen merket "+Fiber i rør" og er merket "fiber cable", med optisk fiberkabel 35 og elektrisk kabel 40 som bringer signalene opp til overflaten med høy transmisjonsrate og skaffer elektrisk kraft til geofonene og tilhørende elektronikk. Systemet er velegnet for faste installasjoner og VSP operert på en wireline (brønnkabel med wire forsterkning). I tillegg er fiberkabelen anpasset til bruk som enkomponent-satellitt (geofon), hvor en fiberoptisk kanon koplet til den øvre enden av delen merket "fiber cable" er anpasset til å lese av disse enkomponentsignalene som er fanget opp av den optiske fiberkabelen, fortrinnsvis med en vertikaloppløsning i et område som tilsvarer fra minst én enkomponentsatellitt for hver meter i den øvre delen av kabelen til minst én enkomponentsatellitt for hver tiende meter i den øvre delen av kabelen. På tilsvarende måte er mottaker for signalene fra flerkomponentsensorene i den nedre delen anpasset til å lese av signalene fra hver multi- komponent satellitt, som fortrinnsvis er fordelt på tradisjonelt vis i den nedre delen av den kombinerte seismikksensorkabelen med en innbyrdes avstand som gir en vertikaloppløsning i et område som tilsvarer fra minst én multi-komponent satellitt for hver tiende meter til minst én en-komponentsatellitt for hver førtiende meter i den nedre delen av kabelen. Overgangen mellom den nedre delen og den øvre delen omfatter en en konnektor 45 for å koble den proksimale enden til den første delen 20 med den distale enden til den andre delen 30 og fortrinnsvis en egnet signalomformingsenhet som omformer elektriske signaler fra den nedre første delens 20 multi-komponent seismiske sensorer 25 til optiske signaler som transporteres på optisk fiber i den øvre delen, opp til mottakeren for signalene fra multi-komponent seismiske sensorene 25.1 henhold til en utførelse er multi-komponent seismiske sensorene 25 en elektrisk eller elektromekanisk tre-akset seismisk sensor.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes av en streng omfattende en eller flere nivåer av satellitter/geofoner/fiberoptisk kabel som er støpt inn eller er intakt etter at brønnen stenges og kombinerte signaler fra seismiske hendelser og mekaniske vibrasjoner er anvendt til å overvåke brønnen og reservoarets tilstand etter at brønnen er stengt.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes være anbrakt i en produserende undergrunnsbrønn og plassert ovenfor en drenasjesone i den produserende brønn og anpasset til å måle volumstrøm gjennom deteksjon vibrasjonsutslag fra plugg i pluggstrømning ved passering av to eller flere nivåer.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes av en streng omfattende flere nivåer av satellitter/geofoner/fiberoptisk kabel anbrakt i en produserende undergrunnsbrønn ovenfor en drenasjesone og anpasset til å måle volumstrømmen gjennom deteksjon av vibrasjonsutslag fra pluggstrømning lenger nede i brønnen enn installerte nivåer og kabel i brønnen.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes av en streng omfattende flere nivåer av satellitter/geofoner/fiberoptisk kabel anbrakt i en undergrunnsbrønn og anpasset til gjennom deteksjon av vibrasjonsutslag fra pluggstrømning lenger nede i brønnen å måle hvor eller i hvilken sone innstrømning/utstrømning forgår.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes av en streng omfattende flere nivåer av satellitter/geofoner/fiberoptisk kabel anbrakt i en undergrunnsbrønn ovenfor en drenasjesone og anpasset til gjennom deteksjon av vibrasjonsutslag fra pluggstrømningen lenger nede i brønnen å måle olje/vann/gass/sand innholdet i den innstrømmende volumstrøm.

En kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel i henhold til oppfinnelsen kan omfattes av en streng omfattende flere nivåer av satellitter/geofoner/fiberoptisk kabel anbrakt i en undergrunnsbrønn og anpasset til gjennom deteksjon av vibrasjoner på produksjonsrøret fra seismiske hendelser i reservoaret eller fra seismiske kilder å utvide areal og kvalitet på seismiske signaler.

Oppfinnelsen omfatter videre et system for tilegnelse av informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i en undergrunnsbrønn 15, hvor systemet omfatter en seismikksensorkabel 10 med en første del 20 som er langstrakt og har en første lengde med en proksimal ende og med distal ende som skal senkes ned i en nedre del av undergrunnsbrønnen 15, hvor den første delen 20 har et flertall med elektriske eller elektromekaniske multi-komponent seismiske sensorer 25 som er forbundet og fordelt over store deler av sin første lengde. Seismikksensorkabelen 10 videre omfatter en andre del 30 som er langstrakt og har en andre lengde med en proksimal ende som skal holdes over undergrunnsbrønnen 15 og en distal ende som skal senkes ned i den øvre delen av undergrunnsbrønnen 15, hvor nevnte andre del 30 omfatter en optisk fiberkabel 35 som går langs store deler av nevnte andre del 30, samt en elektrisk kabel 40 for å føre elektrisk energi fra den proksimale enden til nevnte seismiske sensorene i den første delen 20.

Systemet omfatter videre en konnektor 45 for å koble den proksimale enden til den første delen 20 med den distale enden til den andre delen 30, og en fiberoptisk sender/mottaker forbundet til den proksimale enden til den andre delen 30 og som er tilpasset til å motta signaler fra nevnte seismiske sensorer 25 i den første delen 20, samt tilpasset til å registrere optiske signaler som representerer andre seismiske signaler som detekteres på den optiske fiberkabelen 35 som går langs store deler av nevnte andre del 30.

I en utførelse omfatter system ytterligere en signalomformingsenhet som omformer elektriske signaler fra den nedre første delens 20 multi-komponentseismiske sensorer 25 til optiske signaler som transporteres på optisk fiber i den øvre andre delen 30, opp til den nevnte fiberoptiske mottakeren.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for å tilegne informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i en undergrunnsbrønn 15 som er kjennetegnet ved å anpasse en kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel 10 i undergrunnsbrønnen 15, og deretter å registrere seismiske signaler med flere multi-komponent geofoner i flere nivåer i en nedre første del 20 av seismikksensorkabelen. Deretter registreres seismiske signaler med en-komponent fiberoptiske distribuerte sensorer i flere nivåer i en øvre andre del 30 av seismikksensorkabelen. Til slutt prosesseres og analyseres kombinerte signaler for seismiske hendelser registrert i nevnte nedre 20 og øvre del 30.

I en utførelse av fremgangsmåten blir kombinerte signaler prosessert og analysert på mikroseismiske hendelser i reservoaret for å detektere gass, vann og olje- fronters bevegelser for å gi informasjon om mulige lekkasjer i undergrunnsbrønnen 15 eller geo-strukturer rundt undergrunns-brønnen 15.

I en annen utførelse av fremgangsmåten i blir kombinerte signaler prosessert og analysert for mekaniske vibrasjoner på brønnstrengen/casing for å detektere undergrunnsbrønnen 15 og brønnelementenes tilstand.

I nok en utførelse av fremgangsmåten blir kombinerte signaler prosessert og analysert for vibrasjoner på brønnstrengen/casing og/eller for å detektere innstrømningsvolum, gass/olje/vann/sand andel i volumstrømmen, og hvor på brønnstrengen volumstrømmen strømmer inn.

I nok en utførelse av fremgangsmåten blir kombinerte signaler prosessert og analysert fra en innsamling av akustiske data på en wireline streng operert som VSP.

Med oppfinnelsens løsning er det enkelt å installere satellitter langs brønncasing over innstrømningssonen, og det unngås å føre ledninger gjennom drenasje eller perforeringssonen, som ellers ville ha komplisert installasjonen betydelig. Systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse er således på fordelaktig vis anpasset til å omfatte flere satellitter med en gitt avstand lenger oppe i brønnen enn drenasjesonen, og koblingene til drenasjesonen er i en fordelaktig utførelse tenkt dannet utelukkende med mekaniske koblinger.

Satellittene omfatter i en fordelaktig utførelse særlig multi-komponent geofoner, innrettet for god kobling til geostrukturen. Systemet vil slik primært fange opp seismiske signaler enten som signaler med opphav fra en seismikkanon på overflaten eller signaler som er dannet ved mikroseismikkaktivitet, slik som små jordskjelv fra små forandringer i geostrukturen som vann/gass/oljefrontens bevegelser, lekkasje i reservoaret, etterlatte oljelommer. Sekundært skal satellittene fange opp mekaniske vibrasjoner i brønnstrengen som er forårsaket av innstrømninger i brønnstrengen, komposisjon og sone, lekkasje i brønnen, bortfall av soneisolatorer, korrosjon etc.

I tilfellet hvor et seismisk signal oppstår for eksempel fra anvendelse av en seismikkanon på overflaten, går lydbølgene nedover i grunnen og reflekteres tilbake eksempel på en væske/gass overflate. Ved flere "skudd" fra seismikkanonen vil denne overflaten (punkt B) i fig. 1 komme frem som en flate i seismikksignaler som oppfanges av VSP-seismikkabelen, og man kan analysere seg frem til at dette er en gass/væske flate. Flere satellitter gir bedre seismikk, dvs. flere signaler fanger opp samme objekt. De tredimensjonale multi-komponent-satellittene skaffer signaler som gir posisjonen til objektet. De endimensjonale satellittene, her også omtalt som enkomponent satellitter, på kabelen bidrar til å øke antall signaler som treffer objektet som blir oppfanget. Dermed øker kvaliteten på samlingen av signaler fra seismikksensorene, selv om de endimensjonale satellittene ikke angir mer enn en enkelt retningskoordinat. Hvis denne skytingen foretas med et tidsrom og resultatene fra skytingene i forskjellige tidsrom sammenlignes kan man se hvordan denne gass-/væskeflaten har beveget seg. Det gir en indikasjon på hvordan reservoaret tømmes. Hvis signaler fra seismikksensorene indikerer at den samme væskeflaten liggende delvis igjen, er det tegn på at det er oppstått en oljelomme (punkt A) som ikke lar seg drenere. Dette blir en produksjon som må dreneres med en awiksbrønn eller en ny brønn. En ny brønn kan delvis styres på basis av signaler fra de eksisterende satellitter ved mikroseismikk eller refleksjoner fra brønnboringen. Dette eksisterende system med satellitter vil således være en geo-risk overvåking av boringen, og være særlig viktig i tilfeller med de grunne gasslommene som ukontrollert kan gi farlige utblåsingssituasjoner.

Reservoar med trykkstøtte i form av vann eller gass eller kombinasjoner av dette vil det være nødvendig å overvåke hvordan frontene beveger seg. Når en slik front beveger seg oppstår små jordskjelv som registreres i satellittene. Dette kalles mikroseismikk. Ved å følge signalene fra jordskjelvene, som i figur 1 er angitt eksempelvis i område C, kan man se hvordan fronten beveger seg og hvor effektiv trykkstøtte dette er. Skytes det med seismikkanon på overflaten i tidsintervaller, kan signaler skaffet av systemet ifølge oppfinnelsen vise hvordan fronten beveger seg over tid. Idet fronten med vann eller gass går inn i produksjonsrøret vil vibrasjonene i brønnstrengen vanligvis forandres. Vibrasjonene eller svingningen i brønnstrengen, som er illustrert i mer detalj i figur 3, er avhengig av komposisjonen av vann/olje/gass/sand, forandring av tetthet, dvs. kraft p som går inn i brønnen. Ved å analysere flere satellitter i systemet lenger oppe i strengen kan man gi indikasjoner på hvor mye gass/olje/vann ved hjelp av en mekanisk vibrasjonsanalyse og finne hvor og hvor mye av komponentene som går inn i brønnstrengen. Summen av komponentene kan kontrolleres på overflaten, og sonen hvor trykkstøtte går inn i brønnen detekteres gjennom mikroseismiske og tidsdifferanse seismiske analyser av trykkstøttefronten.

Systemet ifølge oppfinnelsen vil derfor kunne gi verdifull reservoarinformasjon gjennom to ulike metoder, seismisk bestemt frontbevegelse samt mekaniske vibrasjonsanalyser.

I en streng med geofoner nede i en brønn på forskjellige nivåer, som blir tilveiebrakt av oppfinnelsens seismikkabel, er det en markant forskjell mellom signaler fra en seismisk hendelse og støy fra produksjonsstrengen. En slik brønnsituasjon er illustrert skjematisk i figur 3, hvor en heltrukken, rett linje som er trukket gjennom opplagringspunktene E og F for en produksjonsstreng antyder en ideell linje for en ubelastet og streng uten masse, mens de stiplete linjene antyder reell strengform med nedbøyninger og vibrasjonsutsving, gitt av strengens masse og oppdrift, som kan være bestemt av blant annet mediet som strengen til enhver tid transporterer, det omgivende medium, og opplagringenes kvalitet og egenskaper. Prosesseringsmessig og analysemessig forsøker man i kjente løsninger å fjerne støyen fra produksjonsstrengen fra seismikksignaler for å få lydeligere seismiske hendelser. I henhold til foreliggende oppfinnelse blir denne støyen oppfanget og utnyttet med hensyn til den s innehold av mye informasjon om vibrasjoner forårsaket av innstrømning av gass/olje/vann/sand i brønnstrengen. Denne støyen analyseres i henhold til et aspekt ved oppfinnelsen med vibrasjonstekniske analyser. Med flere målinger langs brønnbanen (flere nivåer), som tilveiebringes av oppfinnelsens system og seismikkabel, kan man se hvor vibrasjonene oppstår og hvordan disse er sammensatt. Med forandringer i vann/gass/olje sand komposisjoner vil vibrasjonene forandre seg. Det er derfor mulig å gi informasjoner om i hvilken sone det strømmer inn, hvilken komposisjon som strømmer inn og volumstrøm.

I brønner som ikke har volumstrøm målinger vil systemet i henhold til oppfinnelsen være en "add on" til eksisterende brønn uten komplikasjoner. Ingen kabler behøver å passere i innstrømningssonen, idet alle satellitter er plassert høyere oppe. Samtidig vil dette systemet kunne gi verdifull informasjon til riktig drift av reservoaret med høyere utvinning som resultat.

Mekanisk overvåking av selve bønnstrengen med komponenter kan gjøres med oppfinnelsens system. I samsvar med oppfinnelsen skaffer en serie med satellitter i en øvre del av oppfinnelsens seismikkabel som blir anbrakt lenger oppe ved brønnstrengen seismiske signaler som gjennom mekanisk vibrasjonsanalyse gir indikasjoner om bortfall av soneisolatorer, eksempelvis soneisolatorer som er illustrert ved sonegrenser, som eksempelvis befinner seg ved henholdsvis punktene E og F i figur 3, eller indikasjoner om korrosjon av brønnstrengen, eksempelvis korrosjonsområde som også kan være illustrert ved punkt F figur 3, som forårsaker forandring av fjærkonstanten c som er medvirkende til bestemmelse av brønnrørets vibrasjonsegenskaper. Eksempelvis detekteres i samsvar med oppfinnelsen bortfall av soneisolatoren gjennom deteksjon av signaler som forplantes i brønnen og analyse som påviser endret nedbøyning og egenfrekvens ved brønnrøret som forandres. I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes mekanisk vibrasjonsanalyse med flere satellitter/målepunkter lenger oppe i brønnen og målinger i fiberkabelens satellitter lengst oppe i ved brønnstrengen og informasjon om brønnstrengens tilstand oppnås. Som illustrert i figur 3, kan de samme satellitter i seismikkabelen detektere akustiske signaler som er kommer fra områder med reflektorer eller mikroseismiske hendelser, for eksempel fra det som i figur 3 er merket "waterfront".

Videre er det tenkt at oppfinnelsen i en utførelsesform vil omfatte deteksjon og analyse av signaler fra mekaniske koblinger i en slik brønnstreng som oppstår da innerrør (Liner) og ytterrør (Casing) hamres mot hverandre på grunn av vibrasjoner.

Utslagene på satellittene kan leses av på de innsamlede data. Hvis en strømningsplugg, som for eksempel kan være en gassplugg eller sandplugg, oppstår i sone 1 blir vibrasjoner skapt av pluggen bli lest av på satellittene 1 til ni den øvre delen av oppfinnelsens seismikkabel. Analysen fastslår hvordan utslagene reduseres fra nivå n til nivå 1, og reduksjonshastigheten bestemmes for å fastslå hvor langt unna strømningsplugghendelsen er i forhold til seismikkabelens satellitter. Idet pluggen passerer nivå n vil et nytt maksutslag vise seg i de samlete signaler fra disse satellittene. Dette maksutslaget gjentas i hvert av de forskjellige nivåene ettersom pluggen passerer respektive av nivåene n til 1. Ved oppfinnelsens analyse blir pluggens hastighet beregnet, og volumstrøm tenkes dermed beregnet, på basis av måling av tiden mellom maksutslagene for hvert satellittnivå og at avstanden mellom disse er kjent. Eksempelvis måles tiden fra første utslag til maksutslag ved satellittene n til 1, og dermed kan dannelsen av pluggen beregnes til sone 1.

I samsvar med et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen utføres deteksjon av pulseringer der innstrømning i reservoaret pulserer, og innstrømning i hvilken sone beregnes ved å analysere pulseringens form og avstand. Vibrasjonstype bestemmes og gir mål på komposisjonen til det innstrømmende mediet. Ved signaldeteksjon med oppfinnelsens seismikkabelsystem av informasjon som er funnet i det som tradisjonelt er blitt filtrert bort som støy og vibrasjonsanalysen kan det indikeres hvilken sone, mengde og komposisjon som strømmer inn i brønnen, uten å ha måleinstrumenter direkte i drenasjesonen. Bedring av målinger oppnås dessuten gjennom oppfinnelsens seismikkabelsystem i utførelse som omfatter satellitter innrettet til å bli montert direkte på produksjonsrøret.

Kombinasjon av fiberkabel og satellitter kombineres også på "electrical wire line", EWL, som illustrert i figur 2, omfattende elektrisk flerkabel, typisk 7 elektriske kabler, med wire som kjøres i åpne brønner, slik som letebrønner, og som kjøres i ferdige brønner, slik som produksjonsbrønner, injeksjonsbrønner, og observasjonsbrønner. I åpne brønner er seismikkløsningen vanligvis en VSP-løsning (Vertical Seismic Profiling). Satellittene klemmes ofte inn mot brønnveggen slik at god kontakt skapes.

Foreliggende oppfinnelses seismikkabel med flere satellitter gir større avbildning og bedre seismikk. Antall signal per objekt øker. Satellittene i den nedre delen av kabelen er fortrinnsvis tredimensjonale flerkomponent geofoner eller tilsvarende instrumenter, som skaffer signaler som er avhengig av retning og posisjon på objektet som avgir seismikksignalene. Sammen med en seismikkifberkabel i den øvre delen som med kanonen kun kan lese av endimensjonale seismikkdata, gir dette kombinert med satellittenes tredimensjonale data flere signal per objekt. Dette øker kvaliteten på seismikken og øker arealet av seismisk avbildning, uten å medføre vesentlige kompleksitet eller kostnad.

Elektriske signaler og elektrisk strømtilførsel til kritiske instrumenter på en VSP operasjon, som for eksempel gammastråle, kan være nødvendig avhengig av anvendelse, også med hensyn til de tilfeller hvor hovedhensikten ved en VSP operasjon er å knytte overflateseismikk til dybdeinformasjonen fra VSP. Slike instrumenter som gammastråle er i dag kun elektrisk drevne. Uten kombinasjonen av elektriske signaler og fiberoptiske signaler kan en VSP operasjon være av mindre verdi. Oppfinnelsens løsning som skaffer fiberoptiske seismikksignaler med høy tetthet utvider i forhold til tidligere kjente løsninger antall enkomponentsignaler med et tusentalls nivåer og øker dermed kvaliteten på en VSP samtidig som arealet øker for enkomponent målinger. Arealøkningen i reservoaret eller det areal som vil belyses er angitt i fig 2 hvor VSP Fiber viser det økte areal. Med oppfinnelsens kombinasjon med fiberkabel i den øvre delen anvendt over en tradisjonelle VSP streng på 4000 m, blir antall nivåer øket fra rundt 40 til rundt 4000.

Et system i samsvar med oppfinnelsen med flere nivåer med satellitter/geofoner/ elektriske instrumenter og med fiberoptiske og elektriske kabler vil gi mer eksakt avbildning og hastighetsinformasjon enn andre tilgjengelige systemer fordi det foreligger en unik kombinasjon av en eller flerkomponent målinger med fiberoptiske kabler som gir en større lateral overflate (i dybde og retning) enn det som det elektriske systemer gir, samt bedre dynamisk oppløsning fra de elektriske sensorene enn fibermåling kan gjøre alene, gammastråle gir den nødvendige dybde korrelasjon mot logger/referanser som ikke er tilstede i et optisk system alene.

Signalene som samles inn som beskrevet i den innledningsvis omtalte publikasjonen US 2012/0162639 Al til Silixa, er kun enkomponentsignaler (dvs. i kun en av retningene x, y og z) og er alene ikke brukelige i en VSP til oppnåelse av foreliggende oppfinnelses formål. Ved å sammenligne signalene fra fiberoptisk kabel med elektrisk kabel/signaler fra multikomponent geofoner, mekaniske vibrasjoner og gammastråle i henhold til foreliggende oppfinnelses løsning, skaffes en ny VSP gjennom prosessering og tolkning, slik at arealdekning og kvalitet forbedres.

Når en brønn/et reservoar skal stenges kan systemet i henhold til oppfinnelsen fortsette å overvåke hendelsene nede i reservoaret. Dette kan forutse lekkasjer og dermed hindre katastrofer. Instrument/satellitt/geofoner/fiberoptisk kabel støpes inn i brønnen og forblir intakt også etter nedstengning. Kombinasjon av signaler og vibrasjoner gir tilsvarende informasjon om reservoaret/brønnens tilstand.

I reelle anvendelser er instrumenter som kreves for å gi dybdeinformasjon til overflateseismikk elektriske. Det er derfor fordelaktig å tilveiebringe et system som kan ta hånd om en kombinasjon av elektriske og fiberoptiske signaler, og å prosessere og tolke disse signalene i sammen.

Claims (9)

1. Seismikksensorkabel (10) for senkning i en undergrunnsbrønn (15) for tilegnelse av informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i undergrunnsbrønnen (15), hvor innretningen omfatter: - en første del (20) som er langstrakt og som har en første lengde med en proksimal ende og med distal ende som skal senkes ned i en nedre del av undergrunnsbrønnen (15), hvor den første delen (20) har et flertall med elektriske eller elektromekaniske multi-komponent seismiske sensorer (25) som er forbundet og fordelt over store deler av sin første lengde,karakterisert vedat seismikksensorkabelen (10) videre omfatter: - en andre del (30) som er langstrakt og har en andre lengde med en proksimal ende som skal holdes over undergrunnsbrønnen (15) og en distal ende som skal senkes ned i den øvre delen av undergrunnsbrønnen (15), hvor nevnte andre del (30) omfatter: en optisk fiberkabel (35) som går langs store deler av nevnte andre del (30), samt en elektrisk kabel (40) for å føre elektrisk energi fra den proksimale enden til nevnte seismiske sensorer (25) i den første delen (20), og - en konnektor (45) for å koble sammen den proksimale enden til den første delen (20) med den distale enden til den andre delen (30), slik at elektriske signaler fra den nedre første delen (20) kan omformes og transporteres til overflaten på optiske fibre i den øvre andre delen (30).

2. Seismikksensorkabel (10) i henhold til krav 1, hvor hver av nevnte elektriske eller elektromekaniske multi-komponent seismiske sensorer (25) er en elektrisk eller elektromekanisk tre-akset seismisk sensor.

3. Seismikksensorkabel (10) i henhold til krav 1,karakterisert vedat den ytterligere omfatter en fiberoptisk sender/mottaker forbundet til den proksimale enden til den andre delen (30) og som er tilpasset til å motta signaler fra nevnte seismiske sensorer (25) i den første delen (20), samt tilpasset til å registrere optiske signaler som representerer andre seismiske signaler som detekteres på den optiske fiberkabelen (35) som går langs store deler av nevnte andre del (30).

4. Seismikksensorkabel (10) i henhold til krav 1,karakterisert vedat den ytterligere omfatter en signalomformingsenhet som omformer elektriske signaler fra den nedre første delens (20) multi-komponentseismiske sensorer (25) til optiske signaler som transporteres på optisk fiber i den øvre andre delen (30), opp til den nevnte fiberoptiske mottakeren.

5. Fremgangsmåte for å tilegne informasjon om seismiske, mikroseismiske og mekaniske vibrasjonshendelser i en undergrunnsbrønn (15),karakterisert ved: å anpasse en kombinert fiberoptisk og elektrisk seismikksensorkabel (10) i undergrunnsbrønnen (15); - å registrere seismiske signaler med flere multi-komponent geofoner i flere nivåer i en nedre første del (20) av seismikksensorkabelen; - å registrere seismiske signaler med en-komponent fiberoptiske distribuerte sensorer i flere nivåer i en øvre andre del (30) av seismikksensorkabelen; å prosessere og analysere kombinerte signaler for seismiske hendelser registrert i nevnte nedre (20) og øvre del (30).

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat kombinerte signaler blir prosessert og analysert på mikroseismiske hendelser i reservoaret for å detektere gass, vann og olje- fronters bevegelser for å gi informasjon om mulige lekkasjer i undergrunnsbrønnen (15) eller geo-strukturer rundt undergrunns-brønnen (15).

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat kombinerte signaler blir prosessert og analysert for mekaniske vibrasjoner på brønnstrengen/casing for å detektere undergrunnsbrønnen (15) og brønnelementenes tilstand.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat kombinerte signaler blir prosessert og analysert for vibrasjoner på brønnstrengen/casing og/eller for å detektere innstrømningsvolum, gass/olje/vann/sand andel i volumstrømmen, og hvor på brønnstrengen volumstrømmen strømmer inn.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat kombinerte signaler blir prosessert og analysert fra en innsamling av akustiske data på en wireline streng operert som VSP.