NO336173B1 - Permanent utplassert anordning for overvåkning av berggrunnen omkring et brønnhull ved injeksjon av elektrisk strøm via foringsrøret - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for overvåkning av undergrunnsformasjoner, spesielt et olje- eller gass-reservoar som en brønn passerer gjennom.

Teknikken med å injisere et fluid (vann, damp, osv.) under trykk gjennom en injeksjonsbrønn inn i en oljeforekomst for å tvinge hydrokarboner (olje eller gass) mot en produksjonsbrønn, er en teknikk som er utbredt for "sekundære" utvinn-ingsformål. Injeksjonsfluidet opprettholder eller gjenoppbygger trykket i forekoms-ten og driver oljen eller gassen foran seg mens det passerer fra injeksjonsbrønnen eller injeksjonsbrønnene til produksjonslønnen eller produksjonslønnene. Denne fluidinjeksjonsteknikken som ofte benytter vann (eventuelt saltvann) eller en gass, blir nå ofte brukt helt fra begynnelsen av utvinningen fra en forekomst. Det er viktig å overvåke hvordan grenseflaten mellom fluider endres over tid for å stop-pe eller redusere produksjonen før injeksjonsfluidet når produksjonslønnen.

Likeledes er det viktig å kunne overvåke endringer i naturlige vann- eller gass-områder som ofte finnes i oljeformasjoner og som kan bevege seg nærmere produksjonslønnen etter hvert som olje- eller gass-produksjonen fortsetter.

Den fremskridende bevegelse av det injiserte fluid eller det fluid som natur-lig er til stede i oljeformasjonen, er ikke alltid jevn og fingring eller fingerutløp kan inntreffe. Det er derfor viktig å utføre overvåkning ved forskjellige dybder i brønnen for å detektere slike hendelser.

US 5,642,051 beskriver en anordning for å overvåkning av en undergrunnsformasjon gjennom hvilken et borehull passerer, omfattende et ledende foringsrør plassert i borehullet som passerer gjennom formasjonen; et antall sensorer for måling av en elektrisk egenskap ved den formasjon som befinner seg i borehullet utenfor foringsrøret og som er elektrisk isolert fra denne; og en elektrisk strømkilde plassert i borehullet som passerer gjennom formasjonen og som er innrettet for å injisere en strøm i formasjonen. I dette dokumentet er det satt opp et nettverk av måleelektroder permanent i brønnen mellom ytterveggen til foringsrøret og innerveggen til brønnen. Disse måleelektrodene er installert i parallell og blir brukt etter tur til å sirkulere en strøm i reservoarformasjonen mens de andre blir brukt til å måle potensialverdien som induseres på denne måten. Denne målingen som blir gjentatt mange ganger, blir så tolket uttrykt ved variasjon av resistiviteten til formasjonen i målesonen, og dermed formasjonens vannmetning. Elektrodene er festet på ytterveggen av foringsrøret og foringsrøret er på utsiden belagt med et elektrisk isolerende materiale, eller er laget av et slikt materiale, i området ved elektrodene. Det rom der elektrodene er posisjonert, er fylt med sement på konvensjonell måte. Denne anordningen har flere ulemper.

Foringsrøret er utformet av flere elementer som er sammenstilt ende mot ende ved hjelp av gjengede koplinger. Det elektrisk isolerende belegg kan lett ska-des under monteringen, spesielt ved de gjengede ender på grunn av de gripean-ordningene som brukes til å stramme de forskjellige elementer når to elementer skrus sammen eller under nedsenking av foringsrøret i brønnen.

Denne anordningen krever en kabel med forholdsvis stort tverrsnitt som løper langs ytterveggen av foringsrøret fra overflaten til elektrodene, siden de blir brukt til både å sirkulere elektriske strømmer (i størrelsesorden noen få ampere) inn i reservoarformasjonen og til å måle potensialer (i størrelsesorden noen hun-dre millivolt). Det rom er tilgjengelig mellom brannveggen og foringsrøret er ofte meget lite, f.eks. mindre enn to centimeter, og det er derfor vanskelig å romme en slik flerlederkabel med et tverrsnitt på opp til flere kvadratcentimeter i dette rom-met. Ved brønnhodet og ved eventuelle pakninger i brønnen er det også nødven-dig å minimalisere antallet kabler av plasshensyn og også på grunn av de vanske-ligheter som oppstår ved dannelse av skikkelig forseglede kabelgjennomføringer.

Med et slikt system kan en måleinnsamlingssyklus ta flere timer fordi forskjellige elektroder blir avsøkt, hver av dem virker som kraftforsyningselektrode etter tur, mens de andre mater ut målepotensialet, også etter tur. Måleinnsam-lingsfrekvensen er begrenset og kontinuerlig overvåkning er bare mulig hvis det er et stort antall elektroder.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å overvinne de ovennevnte ulemper ved å tilveiebringe en anordning for overvåkning av undergrunnsformasjoner, som er enkel å installere i brønnen, og som er pålitelig og billig og som kan brukes til nesten kontinuerlig overvåkning.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for overvåkning av en undergrunnsformasjon som et borehull passerer gjennom fra overflaten, kjenne-tegnet ved at den omfatter

et elektrisk ledende foringsrør anordnet i borehullet som passerer gjennom formasjonen;

et antall sensorer for måling av en elektrisk egenskap ved formasjonen hvor antallet sensorer befinner seg i borehullet utenfor foringsrøret, er koplet til

overflaten, og er elektrisk isolert fra foringsrøret; og

en elektrisk strømkilde koplet til foringsrøret og til en referanseelektrode i avstand fra brønnen og foringsrøret, hvor den elektriske strømkilde er anordnet for å injisere en strøm inn i formasjonen;

hvori

foringsrøret har et elektrisk isolerende belegg over sin ytre overflate, i det minste i området ved sensorene, og en elektrisk ledende del i elektrisk kontakt med formasjonen slik at strømmen flyter inn i formasjonen fra den elektrisk ledende del hvorved sensorene måler den elektriske egenskap ved formasjonen som et resultat av en slik strømflyt.

Ytterligere utførelsesformer av anordningen i henhold til oppfinnelsen frem-går av de uselvstendige patentkrav.

Det beskrives at foringsrøret har et elektrisk isolerende belegg over sin ytre overflate, i det minste i området ved sensorene, og en elektrisk ledende del i elektrisk kontakt med formasjonen; og en strømforsyning er koplet til foringsrøret slik at strøm som flyter inn i reservoaret fra den elektrisk ledende del som virker som strømkilde, hvor sensorene måler den elektriske egenskap ved formasjonen som et resultat av en slik strømflyt.

Strømkilden kan omfatte en kraftforsyning koplet til en referanseelektrode i avstand fra brønnen, typisk på jordoverflaten, og til foringsrøret. Kraftforsyningen kan være koplet til foringsrøret på overflaten, spesielt hvis reservoaret ikke er for dypt. Alternativt kan kraftforsyningen være koplet til foringsrøret ved en dybde hvor foringsrøret innbefatter en elektrisk isolerende forbindelsesanordning mellom forbindelsen med kilden og overflaten.

Hvis bunnen av foringsrøret er dypere enn reservoaret, kan det omfatte en elektrisk isolerende koplingsanordning mellom bunnenden av foringsrøret og bunnen av reservoaret for å begrense den del av foringsrøret som inngår i strømsirku-lasjonen.

Når foringsrøret er laget av elementer som er skrudd sammen ende mot ende anordnet ved hjelp av gjengede koplingsanordninger, kan den ledende del være tilveiebrakt ved den gjengede koplingsanordning.

Sensorene, typisk måleelektroder, kan være festet til foringsrøret og forbundet med overflaten via en forbindelsesledning som løper langs foringsrørets vegg.

I en annen utførelsesform er måleelektrodene forbundet med overflaten via en induktiv koplingsanordning som kan passere gjennom foringsrørets vegg.

Innsamlings- og behandlings-anordninger kan være anordnet for å motta målesignalene som mates ut fra sensorene. Innsamlings- og behandlings-anordningene kan på sin helhet være lokalisert på overflaten, men fortrinnsvis vil de være fullstendig eller delvis under brønnoverflaten. I et slikt tilfelle kan brønnhulls-delen befinne seg i et hus som er festet til foringsrøret.

Innsamlings- og behandlings-anordningen omfatter typisk en måleformings-anordning referert med hensyn til en referansespenning. Referansespenningen kan være den elektriske referansespenning eller fortrinnsvis spenningen til forings-røret nær måleelektroden.

Innsamlings- og behandlings-anordningen kan også omfatte en multiplekser for å velge en spesiell sensor hvorfra det skal fremskaffes et målesignal, og fortrinnsvis en analog/digital-omformeranordning for å digitalisere målesignalet. En lagringsanordning kan også være anordnet for å lagre signalene.

Innsamlings- og behandlings-anordningen kan omfatte en drifts- og styrings-anordning for å regulere produksjonen fra brønnen.

På de vedføyde tegninger viser:

Fig. 1A, 1B henholdsvis en anordning i henhold til oppfinnelsen installert i en brønn og en detalj ved anordningen; Fig. 2A, 2B viser skjematisk potensialfordelingen på hver side av en elektrisk ledende koplingsanordning i foringsrøret, i en innledende situasjon hvor et fluid befinner seg nær brønnen, og i en senere situasjon hvor et annet fluid er blitt infiltrert nær brønnen; Fig. 3A og 3B viser utformingen av reservoaret som brønnen passerer gjennom, i de to tilfellene; Fig. 4A og 4B er diagrammer som illustrerer de målinger som er tatt i brøn-nen som en funksjon av dybden; Fig. 5 illustrerer et element av foringsrøret som understøtter en del av anordningen i henhold til oppfinnelsen; og Fig. 6 til 10 illustrerer forskjellige utførelsesformer av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Det vises til fig. 1A og 1B hvor det er vist en generell oversikt og en detaljert delskisse av en anordning i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen installert i en brønn 1 som strekker seg gjennom undergrunnsformasjoner 2, og som har en åpning ved overflaten 3. Et fluidreservoar 4 befinner seg i formasjonene 2. Reservoaret 4 inneholder et første fluid fl (olje eller gass) som skal utvinnes fra en sone Z1, f.eks., og som skal bringes til overflaten gjennom produksjonslønnen 1. Brønnen 1 passerer gjennom reservoaret 4 i sone Z1.

Reservoaret 4 inneholder også et annet fluid f2 i sone Z2 som danner en grenseflate 5 med det første fluid f1. Dette annet fluid f2 kan være vann (saltvann) eller gass. Dette annet fluid f2 kan være injisert i reservoaret 4 for å tvinge det første fluid fl mot produksjonsbrønnen 1 ved å øke eller opprettholde trykket i reservoaret 4.

Produksjonsbrønnen 1 omfatter et foringsrør 6 inne i borehullet, og en pro-duksjonsrørstreng (ikke vist) inne i og konsentrisk med foringsrøret 6, gjennom hvilket fluidet 11 som skal utvinnes fra reservoaret 4, vil bli transportert til overflaten 3. Enden av foringsrøret 6 på overflaten 3 er avsluttet med et brønnhode 7. Den nedre ende av foringsrøret 6 er tilpasset en ledesko 8 som beskytter den og som letter nedsenkningen av denne i brønnen 1. Foringsrøret 6 er sammensatt av flere foringsrørelementer 6-1 som omfatter elektrisk ledende metallrør plassert ende mot ende og montert til hverandre ved hjelp av gjengede koplingsanordninger 9. Foringsrørelementene 6-1 er forsynt med et belegg 14 på sin ytre overflate laget av et elektrisk isolerende materiale.

En anordning for overvåkning av fluidreservoaret 4 omfatter anordninger for å sirkulere en elektrisk strøm inn i reservoaret 4 med en kraftforsyningskilde 10-1 som ved én ende er koplet til en referanseelektrode 10-2 i avstand fra brønnen 1, fortrinnsvis innsatt i bakken 2 ved overflaten 3, og som ved den annen ende er koplet til foringsrøret 6. Strømmen fra kraftforsyningskilden 10-1 kan derfor for-plante seg inn i formasjonen mellom foringsrøret 6 og referanseelektroden 10-2.

For å sirkulere strøm omfatter ytterveggen til foringsrøret 6 én eller flere uisolerte soner 11 som ikke er belagt med det elektrisk isolerende materiale og som derfor leder elektrisitet. Disse sonene 11 virker som strømforsyningselektro-der. Det blir foretrukket at disse sonene 11 bør omgi koplingsanordningene 9 som er lokalisert ved endene av hvert foringsrørelement 6-1 siden koplingsanordningene 8 er under mekanisk spenning og utsatt for forholdsvis barsk fysisk håndtering når de forskjellige elementer i foringsrøret blir skrudd sammen, som ellers kan skade det isolerende belegg og etterlate ledende deler. Den strøm som injiseres inn i undergrunnsformasjonene kan være likestrøm, eller fortrinnsvis lavfrekvent vekselstrøm som begrenser korrosjon av foringsrøret og som reduserer støy.

Anordningen omfatter også sensorer 12 for måling av en elektrisk størrelse som er representativ for en karakteristikk ved reservoaret 4. Disse omfatter vanligvis én eller flere måleelektroder 12-1 plassert i brønnen 1 og elektrisk isolert fra foringsrøret 6, og anordninger for innsamling og behandling av målinger 12-2, til-koplet måleelektrodene 12-1. Figurene 1A og 1B viser et nettverk av måleelektroder 12-1 fordelt langs foringsrøret 6 ved reservoaret 4 for å ta en rekke med målinger ved forskjellige dybder i reservoaret 4.

Måleelektrodene 12-1 er elektrisk isolert fra foringsrøret 6 ved hjelp av det elektrisk isolerende belegg 14 som befinner seg på ytterveggen av foringsrøret 6. Dette belegget kan f.eks. være laget av et plastmateriale som er varmebestandig, en epoksyharpiks, et keramisk materiale, glassfiber, idet disse materialene blir brukt alene eller i kombinasjon. Måleelektrodene 12-1 kan være festet på forings-røret 6 som er belagt på denne måten, eller de kan være i form av metallringer som omgir foringsrøret 6 og som vanligvis er jevnt fordelt på foringsrørelementene 6-1. Det gjenværende rom mellom foringsrøret 6 og innerveggen av brønnen 1 er fylt med sement 15 som har kjent elektrisk resistivitet, ideelt i samme størrelses-orden som resistiviteten til de undergrunnsformasjoner som omgir brønnen, for ikke i urimelig grad å påvirke målingene.

Anordningen har den fordel at det ikke er viktig om det elektrisk isolerende belegg 14 blir skadet mens foringsrøret blir satt på plass, forutsatt at måleelektrodene 12-1 ikke kommer i kontakt med det elektrisk ledende materialet i forings-røret 6.

Det er mulig at foringsrøret kan være i en målebrønn i motsetning til en pro-duksjonsbrønn, i hvilket tilfelle sementen 15 og foringsrøret 6 gjør det mulig å iso-lere måleelektrodene 12-1 fra det fluid som utvinnes fra brønnen 1.

Den elektriske konduktiviteten til foringsrørmaterialet 6, vanligvis stål, er meget høyere enn konduktiviteten til undergrunnsformasjonen 2, og det kan tas i betraktning at når foringsrøret 6 blir energisert, er det et likepotensial i området av interesse hvor måleelektrodene 12-1 er montert. Hvis imidlertid reservoaret 4 er meget dypt og/eller hvis undergrunnsformasjonen 2 mellom overflaten 3 og reser voaret 4 har meget lav resistivitet, blir det foretrukket at forbindelsen mellom for-ingsrøret 6 og strømforsyningen 10-1 er laget ved en dybde i brønnen for å begrense tap. Foringsrøret 6 kan så omfatte en koplingsanordning laget av et elektrisk isolerende materiale 60-1 mellom overflaten 3 og brønnhullskoplingen med strømforsyningen 10-1. Dette er illustrert på fig. 6. Hvis likeledes foringsrøret 6 fortsetter til en dybde lavere enn dybden under reservoaret 4, blir det foretrukket en forbindelsesanordning laget av et elektrisk isolerende materiale anordnet mellom bunnen av reservoaret 4 og den nedre ende av foringsrøret. Foringsrøret 6, som er vist på fig. 9, er ustyrt med en koplingsanordning 60-2.

Måleelektrodene blir brukt til å innsamle en elektrisk størrelse som er representativ for en karakteristikk ved reservoaret, og variasjoner i den målte størrelse ved den samme elektrode for målinger som er atskilt i tid, blir bestemt. Denne variasjonen indikerer at de karakteristiske egenskapene til formasjonen i nærheten av elektroden har endret seg, noe som indikerer at omgivelsen i nærheten av vedkommende elektrode har forandret seg og at fordelingen av fluider er blitt modifi-sert.

Den elektriske størrelse som danner målingen, kan være et potensial eller en strøm. Den karakteristiske egenskapen til reservoaret som påvirker målingen, er dens resistivitet og omvendt, dens metning med fluider nær vedkommende elektroder.

Fig. 2A og 2B viser en del av en anordning i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen ved en del av foringsrøret 6. Fig. 2A viser skjematisk den innledende situasjon. Brønnen 1 passerer gjennom reservoaret som inneholder ett av fluidene fl, det antas at dette fluidet er olje. Når strømmen blir matet ut gjennom den ledende koplingsanordning 9 for foringsrøret 6, sirkuleres mesteparten av strømmen i sementen 15 som er en bedre leder enn den formasjon som inneholder olje. Strømmen er vist skjematisk som en pil.

I dette eksempelet er den potensialfordeling som mates ut av måleelektrodene 12-1 som befinner seg på hver side av koplingen 9, vist. Potensialet er vist skjematisk ved hjelp av kurver på hver side av strømpilen, og dens profil er ganske flat. Fig. 2B viser skjematisk en senere situasjon hvor et annet fluid f2, som antas å være saltvann, har invadert en del av reservoaret 4 i nærheten av brønnen. Fluidet f2 er en meget bedre leder for elektrisitet enn det første fluid f1. En større strømmengde vil sirkulere i den del av formasjonen som inneholder det annet fluid f2, og siden potensialet ved koplingsanordningen 9 er tilnærmet konstant, vil den potensialfordeling som mates ut av måleelektrodene 12-1 som befinner seg i den invaderte sone, endres. Fagkyndige på området vil forstå at strømmålinger kan tas i stedet for de beskrevne potensialmålinger. Fig. 3A og 3B illustrerer et eksempel på et reservoar 4 som en brønn 1 passerer gjennom, for hvilken variasjonen vil bli undersøkt ved å benytte anordningen i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 3A illustrerer en innledende situasjon, og fig. 3B illustrerer en senere situasjon som er lik det foregående tilfelle. Dette reservoaret 4 med en tykkelse på 15 meter, befinner seg ved en dybde på omkring 1020 meter. Resistivitetene til de forskjellige formasjonslag på hver side av reservoaret, er indikert. De varierer mellom 1 Q.m og 1000 Q.m. Reservoaret 4 utgjøres av flere stablede lag, og resistivitetene til disse lagene i den innledende situasjon før injeksjon av vann for å lette produksjon av fluidet som skal utvinnes, er vist på fig. 3A. I sistnevnte situasjon er vann blitt injisert inn i reservoaret 4, det har kommet nær brønnen 1 og har dannet en finger som vist på fig. 3B. Målinger tatt ved hjelp av anordningen i henhold til oppfinnelsen, vil kunne bestemme fingerdybden. Det blir antatt at resistiviteten til den sone som er full av vann, er tilnærmet konstant og lik 20 Q.m. Fig. 4A og 4B illustrerer resultatene av de foretatte målinger. Foringsrøret 6 er vist med sine elektrisk ledende koplingsanordninger 9, og mellom dem det elektrisk isolerende materiale 14. I den innledende situasjon og i den sistnevnte situasjon blir potensialspenningene til hver måleelektrode 12-1 (ikke vist) målt, i forhold til et referansepotensial Vref. Den kan bestå av potensialet til referanseelektroden 10-2 på overflaten. I en variant som vil bli nærmere beskrevet nedenfor, kan refe-ransen være potensialet til foringsrøret 6 i nærheten av vedkommende måleelektrode. Den kurve som er vist med heltrukne linjer, viser potensialdifferansen ved hver av måleelektrodene som en funksjon av dybden, i den innledende situasjon. Kurven i stiplede linjer viser de samme parametere, men i sistnevnte situasjon under fingerdannelse. Legg merke til at de to kurvene er meget forskjellige mellom dybdene 1035 og 1045 meter, mens de er praktisk talt sammenfallende med hverandre på hver side av dette høydeområdet. Det er et potensialfall på kurven med stiplede linjer, og dette potensialfallet representerer variasjonen av den resistivitet som svarer til fingerdannelsen. Posisjonen avfingerdannelsen kan så, dybdemes-sig, bestemmes. Kurven på fig. 4B er differansen mellom de to kurvene på fig. 4A. Fig. 5 illustrerer skjematisk et eksempel på et foringsrørelement 6-1 som kan benyttes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse. Foringsrørelementet 6-1 er på utsiden belagt med et isolerende materiale, bortsett fra ved de to endene 6-2, som forblir uisolerte for å lede elektrisitet og bidra til sirkulasjon av strøm i reservoaret. En serie med måleelektroder 12-1 anordnet i en ring, er lokalisert på belegget. Den øvre ende svarer til den elektrisk ledende koplingsanordning 11. Den nedre ende vil bli skrudd inn i koplingsanordningen til et annet foringsrørelement. Den leder også elektrisitet. Det er hus 16 mellom rekken med måleelektroder 12-1 og én av endene. Huset som er festet på utsiden av foringsrørelementet 6-1, inneholder noen av eller alle måleinnsamlings- og behandlings-anordningene 12-2 som er koplet til måleelektrodene 12-1. Det faktum at målinger innsamlet ved hjelp av elektroder 12-1, blir innsamlet og behandlet ved vedkommende dybde, begrenser det antall ledere som må føres opp til overflaten for å rute den til en styrings-og drifts-anordning. Fig. 6 viser en rekke måleelektroder 12-1 anordnet i langsgående retning på foringsrøret 6 på dens ytre vegg. Hver av disse elektrodene 12-1 er gjennom en forbindelseskabel 12-3 forbundet med inngangen til måleinnsamlings- og behandlings-anordningen 12-2 som befinner seg på overflaten 3. Disse måleinnsamlings-og behandlings-anordningene 12-2 omfatteren multiplekser 12-4 som på inngangen er koplet til måleelektrodene 12-1 gjennom kabler 12-3 og som ved utgangen er koplet til en formingsanordning 12-5 til hvilken referansepotensialet også blir matet. Denne formingsanordningen 12-5 kan f.eks. omfatte en forsterker. Referansepotensialet i dette eksempelet er potensialet til referanseelektroden 10-2 som er på overflaten. Målingene kan så omformes til digitale signaler etter forming. Refe-ranse 12-6 representerer en analog/digital-omformingsanordning utformet for dette formål. Etter omforming forsyner de digitaliserte målinger en drifts- og styringsan-ordning 17, skjematisk vist som en mikroprosessor. Styringsanordningen 17 styrer multiplekseren 12-4. I denne utformingen er det en kabel 12-3 for hver måleelektrode 12-1 mellom utsiden av foringsrøret 6 i brønnen 1 og innerveggen til brøn-nen 1, men i motsetning til de foregående forslag, kan disse kablene være enkelt-lederkabler med meget lite tverrsnitt siden de spenninger som skal måles, er i størrelsesorden noen få millivolt. I dette eksempelet er forbindelsen mellom kraftforsyningskilden 10-1 og foringsrøret 6 også dannet ved en dybde. Fig. 7 viser et eksempel på anordningen hvor en del av behandlingen blir utført ved en dybde. Dette gjør det mulig å redusere antallet ledere i brønnen 1. Forskjellen fra fig. 6 er at multiplekseren 12-4 nå er ved en dybde i brønnen. Multiplekseren 12-4 kan være innkapslet i huset 16 som er vist på fig. 5. Multiplekseren 12-4 er koplet først gjennom en målekabel 124-1 til formingsanordningen 12-5 som befinner seg på overflaten utenfor brønnen, og gjennom en styrekabel 124-2 til drifts- og styrings-anordningen 17. Målekabelen 124-1 kan være en enkeltleder-kabel, og kan eventuelt være skjermet, mens styrekabelen 124-2 kan være en to-lederkabel, eventuelt skjermet. Formingsanordningen 12-5, omformingsanordningen 12-6 og drifts- og styrings-anordningen 17 er på overflaten og kan være lik de som er vist på fig. 6. Fig. 8 viser en annen utførelsesform hvor måleinnsamlings- og behandlings-anordningene 12-2 er ved en dybde i brønnen. I dette tilfelle blir støyrisikoen begrenset av å utføre behandlingen i dybden, og spesielt utføre analog/digital-om-formingen i nærheten av måleelektrodene. I dette eksempelet er det flere form-ingsanordninger 12-5 som hver ved sin inngang er koplet til en måleelektrode 12-1.1 det tilfellet hvor innsamlings- og behandlings-anordningene befinner seg i bunnen av brønnen, blir det foretrukket å kondisjonere signalet så nær som mulig til elektrodene for å forbedre signal/støy-forholdet. Et forforsterkertrinn kan derfor plasseres på inngangssiden av multipleksingen.

Forming blir utført med hensyn til det referansepotensiale som nå er potensialet til foringsrøret 6. Matingen av formingsanordningene 12-5 kan også være

forbundet med foringsrøret 6, på et sted hvor det ikke er noe belegg av et elektrisk isolerende materiale 14. Utgangen fra formingsanordningene 12-5 er koplet til inngangen på en multiplekser 12-4, og utgangen på denne er koplet til en analog/digi-tal-omformingsanordning 12-7. Utgangen fra analog/digital-omformingsanordningen 12-6 kan være koplet til en lagringsanordning 12-7. En enkelt kabel 17-1, f.eks. et snodd par, kan brukes i dette tilfelle. Denne kabelen overfører den elektriske kraftforsyning, styresignaler for multiplekseren, og blir også brukt til overfør-ing av lagrede signaler. En frekvensmodulasjonsteknikk kan brukes til å transport-ere signalene og elektrisk kraft på samme kabel.

En demodulasjonsanordning er innskutt mellom utgangen fra lagringsanordningen 12-7, styreinngangen på multiplekseren 12-4 og kabelen 17-1. Kabelen 17-1 fører til et antall steder som innbefatter den drifts- og styrings-anordning som er lokalisert på overflaten (ikke vist). Lagringsanordningen 12-7 kan utelates, og analog/digital-omformingsanordningen 12-6 kan koples direkte til demodulasjons-anordningen 12-8. Ingen lagringsanordning er vist på fig. 6 og 7 siden signalene kan lagres i et lager i drifts- og styrings-anordningen 17.

Fig. 9 viser et ytterligere eksempel på et foringsrør som er egnet for bruk i forbindelse med oppfinnelsen, som omfatter flere foringsrørelementer 6-1 festet ende mot ende med elektrisk isolerende belegg 14 ved måleelektrodene 12-1, og uisolerte soner 11 uten isolerende belegg for å sirkulere strøm i reservoaret 4. Det nederste foringsrørelementet 6-1 er utstyrt med en koplingsanordning 60-2 som utgjøres av et elektrisk isolerende materiale for å begrense strømsirkulasjon ned-over, siden dette elementet vil være lavere enn reservoaret.

De to elementene i foringsrøret 6-1 som vil befinne seg innenfor reservoaret, omfatter hvert et hus 16 i hvilket innsamlings- og behandlings-anordningene 12-1 vil være montert. Istedenfor at disse anordningene er koplet gjennom en kabel til drifts- og styrings-anordningen (ikke vist) på overflaten, kan forbindelsen opprettes ved hjelp av induktiv kopling. Hvert av husene 16 er utstyrt med en in-duksjonssløyfe 16-1 som vil samvirke med en annen induksjonssløyfe 16-2 koplet gjennom en kabel 17-1 til drifts- og styrings-anordningen 17. Elektrodene blir der-ved koplet til overflaten gjennom den induktive kopling. Denne strukturen er mulig på grunn av at innsamlings- og behandlings-anordningene 12-1 er uavhengige, og bare blir referert til hverandre gjennom foringsrøret 6, og de forbruker meget lite energi.

Fig. 10 repeterer dette induktive koplingsprinsippet, men i dette tilfelle blir koplingen utført gjennom veggen til foringsrøret 6. Det er ofte fordelaktig å ikke ha noen ledere på utsiden av foringsrøret innbakt i sementen, siden det ofte er vanskelig å senke og posisjonere kablene. Disse konfigurasjonene eliminerer kabelen

langs utsiden av foringsrøret og erstatter den med en kabel 17-1 langs innsiden av foringsrøret 6, inne i det rom som det avgrenser med produksjonsrørledningen 19. Koplingen kan også optimaliseres ved å velge en høy frekvens som passer til kraftforsyningen, og en annen frekvens for overføring og styring uten risiko for int-erferens, enten med behandlingsanordningene 12-2 eller med anordningene 10 for sirkulering av strømmen i reservoaret.

Anordninger for å sirkulere strømmen i reservoaret er ikke vist på fig. 8 til 10, men de kan være lik de som er vist på fig. 6 og 7.

Strømutsendelses- og potensial-målinger for elektroder i brønnen blir syn-kronisert gjennom spesielle signaler på kabelen og gjennom den induktive koplingsanordning.

Én av fordelene ved anordningen i henhold til oppfinnelsen er at den er

kompatibel med konvensjonelle foringsrørelementer. Anordningen ifølge oppfinnelsen kan installeres sammen med konvensjonelle foringsrøravslutninger for produ-serende områder i brønnen. Disse blir vanligvis perforert ved å benytte eksplosive ladninger på konvensjonell måte.

Claims (22)

1. Anordning for overvåkning av en undergrunnsformasjon som et borehull passerer gjennom fra overflaten,karakterisert vedat den omfatter et elektrisk ledende foringsrør (6) anordnet i borehullet (1) som passerer gjennom formasjonen (4); et antall sensorer (12-1) for måling av en elektrisk egenskap ved formasjo nen (4) hvor antallet sensorer befinner seg i borehullet (1) utenfor foringsrø-ret (6), er koplet til overflaten, og er elektrisk isolert fra foringsrøret; og en elektrisk strømkilde (11) koplet til foringsrøret og til en referanseelektro de i avstand fra brønnen og foringsrøret, hvor den elektriske strømkilde er anordnet for å injisere en strøm inn i formasjonen (4); hvori foringsrøret (6) har et elektrisk isolerende belegg (14) over sin ytre overfla te, i det minste i området ved sensorene (12-1), og en elektrisk ledende del (11) i elektrisk kontakt med formasjonen (4) slik at strømmen flyter inn i formasjonen (4) fra den elektrisk ledende del (11) hvorved sensorene (12-1) måler den elektriske egenskap ved formasjonen (4) som et resultat av en slik strømflyt.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor foringsrøret (6) omfatter en langstrakt del som er påført det isolerende belegg (14), og et antall ledende deler (11) atskilt langs den langstrakte del.

3. Anordning ifølge krav 2, hvor antallet ledende deler (11) er utformet som av-brudd i det isolerende belegg (14) som eksponerer det elektrisk ledende foringsrør (6) for formasjonen.

4. Anordning ifølge noen av de foregående krav, hvor foringsrøret (6) omfatter en rekke rørledningselementer (6-1) som er sammenføyd ende mot ende ved hjelp av gjengekoplinger (9).

5. Anordning ifølge krav 5, hvor endene av de rørformede elementer (6-1) som utgjør gjengekoplingene (9), omfatter de ledende deler (11) av foringsrøret (6).

6. Anordning ifølge noen av de foregående krav, hvor borehullet (1) og for-ingsrøret (6) strekker seg under formasjonen (4), idet en isolerende skjøt (60-2) er anordnet i foringsrøret (6) ved bunnen av formasjonen (4) for å hindre strømflyt inn i foringsrøret (6) under formasjonen (4).

7. Anordning ifølge krav 1, hvor referanseelektroden (10-2) er posisjonert i bakken på overflaten (3).

8. Anordning ifølge noen av de foregående krav, hvor sensorene (12-1) er festet til den ytre veggen av foringsrøret (6).

9. Anordning ifølge noen av de foregående krav, hvor sensorene (12-1) er forbundet med overflaten (3) via en forbindelsesledning (12-3) som løper langs for-ingsrørveggen (6).

10. Anordning ifølge noen av de foregående krav, hvor sensorene (12-1) er forbundet med overflaten (3) via en induktiv kopling (16-1,16-2).

11. Anordning ifølge krav 10, hvor den induktive kopling (16-1, 16-2) passerer gjennom foringsrørveggen (6).

12. Anordning ifølge noen av de foregående krav, videre omfattende en innsamlings- og behandlings-anordning (12-2) som mottar målesignaler fra sensorene (12-1).

13. Anordning ifølge krav 12, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) er anordnet på overflaten (3).

14. Anordning ifølge krav 12, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) er anordnet i det minste delvis i borehullet under overflaten (3).

15. Anordning ifølge krav 14, hvor i det minste den del av innsamlings- og behandlings-anordningen er anordnet i et hus (16) festet til foringsrøret (6) under overflaten.

16. Anordning ifølge noen av de foregående krav 12-15, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) omfatteren innretning for forming (12-5) av målingen og referert med hensyn til en referansespenning (Vref).

17. Anordning ifølge krav 16, hvor referansespenningen er spenningen til en referanseelektrode (10-2).

18. Anordning ifølge krav 16, hvor referansespenningen er foringsrørspennin-gen (6) nær den elektrisk ledende del.

19. Anordning ifølge noen av kravene 12-18, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) omfatter en multiplekser (12-4) for å velge en spesiell sensor (12-1) hvorfra den mottar målesignaler.

20. Anordning ifølge noen av kravene 12-19, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) omfatter en analog/digital-omformingsanordning (12-6) for å digitalisere målesignalet.

21. Anordning ifølge noen av kravene 12-20, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) omfatteren lagringsanordning (12-7) for å lagre målesignalet.

22. Anordning ifølge noen av kravene 12-21, hvor innsamlings- og behandlings-anordningen (12-2) samvirker med en drifts- og styrings-anordning (17) anordnet i borehullet.