NO336704B1 - method and apparatus for measuring borehole or formation parameters, method and apparatus for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string. - Google Patents

method and apparatus for measuring borehole or formation parameters, method and apparatus for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string.

Info

Publication number
NO336704B1
NO336704B1 NO20044202A NO20044202A NO336704B1 NO 336704 B1 NO336704 B1 NO 336704B1 NO 20044202 A NO20044202 A NO 20044202A NO 20044202 A NO20044202 A NO 20044202A NO 336704 B1 NO336704 B1 NO 336704B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
borehole
casing string
formation
fluid
sensor
Prior art date
Application number
NO20044202A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20044202L (en
Inventor
Iii Francis Xavier Bostick
David G Hosie
Michael Brian Grayson
R K Bansal
Original Assignee
Weatherford Lamb
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/676,376 external-priority patent/US7219729B2/en
Priority claimed from US10/677,135 external-priority patent/US7255173B2/en
Application filed by Weatherford Lamb filed Critical Weatherford Lamb
Publication of NO20044202L publication Critical patent/NO20044202L/en
Publication of NO336704B1 publication Critical patent/NO336704B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/113Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
    • E21B47/114Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations using light radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/52Structural details
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/068Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • E21B34/101Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole with means for equalizing fluid pressure above and below the valve
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B2200/00Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
    • E21B2200/05Flapper valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE SØKNADER CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Denne applikasjonen er en delvis fortsettelse av en patentanmeldt US patentsøknad med seriellnummer 10/288,229, registrert 5.november 2002, som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. This application is a continuation-in-part of a pending US patent application serial number 10/288,229, filed November 5, 2002, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Denne søknaden er relatert til en patentanmeldt US patentsøknad med seriellnummer 10/676,376 som har juridisk sammenfatningsnummer WEAT/0438, registrert på samme dag som den gjeldende søknaden, med tittelen "Permanent brønnutplassering av optiske sensorer" som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. This application is related to a patent-pending US patent application serial number 10/676,376 having legal summary number WEAT/0438, filed on the same date as the current application, entitled "Permanent Well Deployment of Optical Sensors" which is incorporated herein by reference in its entirety.

BAKGRUNNSOPPLYSNINGER FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

Oppfinnelsens bruksområde Scope of the invention

Den gjeldende oppfinnelsen er generelt relatert til metoder og apparater for bruk i olje og gassbrønner. Mer spesielt er oppfinnelsen relatert til bruk av instrumentering for å overvåke brønnhullforhold innen borehull. Enda mer spesielt er oppfinnelsen relatert til metoder og apparater for kontroll av bruken av ventiler og andre automatiske brønnhullsverktøy ved hjelp av instrumentering som i tillegg kan brukes som et relé til overflaten. Mer spesielt er oppfinnelsen relatert til bruken av utplasseringsventiler i borehull for å kunne midlertidig isolere en øvre del av borehullet fra en nedre del derav. The current invention is generally related to methods and apparatus for use in oil and gas wells. More particularly, the invention relates to the use of instrumentation to monitor wellbore conditions within boreholes. Even more particularly, the invention relates to methods and apparatus for controlling the use of valves and other automatic downhole tools by means of instrumentation which can additionally be used as a relay to the surface. More particularly, the invention is related to the use of deployment valves in boreholes to be able to temporarily isolate an upper part of the borehole from a lower part thereof.

Beskrivelse av den gjeldende oppfinnelsen Description of the present invention

Olje- og gassbrønner begynner vanligvis med boring av et borehull i jorden til en forhåndsbestemt dybde nærliggende en hydrokarbonbærende formasjon. Etter at borehullet er boret til en bestemt dybde, blir stålrør eller foringsrør vanligvis tilføyd i borehullet for å danne et borehull og et ringformet område mellom røret og jorden er fylt med sement. Røret styrker borehullet og sementen hjelper til med å isolere områder av borehullet under hydrokarbonproduksjon. Oil and gas wells usually begin with the drilling of a borehole in the earth to a predetermined depth near a hydrocarbon-bearing formation. After the borehole is drilled to a certain depth, steel pipe or casing is usually added into the borehole to form a borehole and an annular area between the pipe and the soil is filled with cement. The pipe strengthens the borehole and the cement helps to isolate areas of the borehole during hydrocarbon production.

Historisk sett er brønner blitt boret i en "overbalansert" tilstand hvori borehullet er fylt med væske eller slam for å forhindre tilstrømmingen av hydrokarboner til brønnen er fullført. Den overbalanserte tilstanden forhindrer ukontrollert utblåsning og holder brønnen under kontroll. Mens boring med tung væske gir en sikker måte å operere på, finnes det ulemper, slik som utgiftene til slam og skadene på formasjonene dersom søylen med slam blir så tung at slammet kommer inn i formasjonene nærliggende borehullet. For å kunne unngå disse problemene og for å stimulere til-strømningen av hydrokarboner til borehullet har underbalanser! eller nær ubalansert boring blitt populært i spesielle tilfeller. Underbalanser! boring involverer formasjonen av et borehull i en tilstand hvori enhver borehullvæske gir et lavere trykk enn det naturlige trykket av formasjonsvæskene. I disse tilfellene er væsken vanligvis en gass som nitrogen, og dens formål er begrenset til å få vekk borespon produsert av en roterende borkrone. Siden underbalanserte brønnforhold kan forårsake en utblåsning, må de bores gjennom en type trykkinnretning, slik som et roterende borehode ved overflaten av brønnen, slik at en rørformet borestreng kan roteres og senkes derigjennom mens trykkforseglingen holdes rundt borestrengen. Selv i overbalanserte brønner er det et behov for å forhindre utblåsning. I nesten alle tilfeller bores brønner gjennom utblåsningssikringer i tilfelle av et brønnspark. Historically, wells have been drilled in an "overbalanced" condition in which the borehole is filled with fluid or mud to prevent the flow of hydrocarbons until the well is completed. The overbalanced condition prevents uncontrolled blowout and keeps the well under control. While drilling with heavy fluid provides a safe way to operate, there are disadvantages, such as the expense of mud and the damage to the formations if the column of mud becomes so heavy that the mud enters the formations near the borehole. To be able to avoid these problems and to stimulate the inflow of hydrocarbons to the borehole has underbalances! or near unbalanced drilling has become popular in special cases. Underbalance! drilling involves the formation of a borehole in a condition where any borehole fluid produces a lower pressure than the natural pressure of the formation fluids. In these cases, the fluid is usually a gas such as nitrogen, and its purpose is limited to removing cuttings produced by a rotating drill bit. Since underbalanced well conditions can cause a blowout, they must be drilled through some type of pressure device, such as a rotary drill head at the surface of the well, so that a tubular drill string can be rotated and lowered through it while maintaining the pressure seal around the drill string. Even in overbalanced wells, there is a need to prevent blowout. In almost all cases, wells are drilled through blowout safeguards in the event of a well kick.

Etter som formasjonen og fullførelsen av en underbalansert eller nær underbalanser! brønn fortsetter, er det ofte nødvendig å tilføye en streng med verktøy i borehullet som ikke kan tilføyes gjennom et roterende borehode eller en utblåsningssikring på grunn av deres form og relativt store ytre diameter. I disse tilfellene er en kabelkjøringssluse som består av et rørformet kabinett høyt nok til å holde strengen med verktøy installer! i en vertikal plassering ved toppen av brønn-hodet for å sørge for et trykksatt, midlertidig kabinett som unngår trykk i brønnhullet. Ved å manipulere ventiler ved den øvre og nedre enden av kabelkjøringsslusen kan strengen med verktøy senkes ned i en frittstrømmende brønn mens man holder trykket innen brønnen lokalisert. Selv en brønn i en overbalansert tilstand kan dra nytte fra bruken av en kabelkjøringssluse når strengen med verktøy ikke vil passe gjennom en utblåsningssikring. Bruken av kabelkjøringssluser er godt kjent i teknikken og den foregående metoden er fullt forklart i US patentsøknadsnummer 09/536,937, registrert 27.mars 2000, og den publiserte søknaden er innlemmet heri for referanse i sin helhet. As the formation and completion of an underbalanced or close to underbalanced! well continues, it is often necessary to add a string of downhole tools that cannot be added through a rotary drill head or blowout preventer due to their shape and relatively large outer diameter. In these cases, a cable run sluice consisting of a tubular enclosure is high enough to hold the string of tools installer! in a vertical position at the top of the wellhead to provide a pressurized, temporary enclosure that avoids pressure in the wellbore. By manipulating valves at the upper and lower ends of the cable run lock, the string of tools can be lowered into a free-flowing well while keeping the pressure within the well localized. Even a well in an overbalanced condition can benefit from the use of a cable run sluice when the string of tools will not fit through a blowout preventer. The use of cable run sluices is well known in the art and the foregoing method is fully explained in US Patent Application No. 09/536,937, filed March 27, 2000, the published application of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Mens kabelkjøringssluser er effektive i kontrahering av trykk, er noen strenger med verktøy for lange til å kunne brukes med en kabelkjøringssluse. For eksempel er den vertikale avstanden fra et boredekk til boremaskiner vanligvis omtrent nitti fot eller er begrenset til den lengden av en rørformet streng som vanligvis er føyd til brønnen. Om en verktøystreng er lengre enn nitti fot er det ikke noe plass mellom boredekket og boremaskinene for å kunne tilpasse en kabelkjøringssluse. I disse tilfellene kan en utplasseringsventil for brønnhullet eller DDV brukes for å lage et trykksatt kabinett for verktøystrengene. Utplasseringsventiler i brønnhull er godt kjente i teknikken og en slik ventil er beskrevet i US patentnummer 6.209.663 som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. I bunn og i grunn kjøres en DDV inn i en brønn som en del av en foringsrørstreng. Ventilen er innledningsvis i en åpen posisjon med et klaffledd i en posisjon hvorved hele den indre diameteren av foringsrøret er åpent for væskestrømmen og passasjen av de rørformede strengene og verktøyene inn og ut av borehullet. I ventilen som er fremstilt i '663-patentet inkluderer ventilen en aksialt bevegelig hylse som griper inn i og holder klaffen i den åpne posisjonen. I tillegg vil en serie med slisser og pinner la ventilen åpnes eller lukkes med trykk, men som deretter forblir i den posisjonen uten at det hele tiden blir påført trykk. En styreledning kjøres fra DDV til overflaten av brønnen og er vanligvis hydraulisk kontrollert. Med påføringen av væsketrykk gjennom styreledningen kan DDV lages slik at når den lukkes kan klaffen dens sette seg i et sirkulært sete dannet i den indre diameteren av foringsrøret og blokkere væskestrømmen gjennom foringsrøret. På denne måten er en del av foringsrøret over DV isolert fra en nedre del av foringsrøret nedenfor DDV. While cable run sluices are effective in contracting pressure, some strings of tools are too long to be used with a cable run sluice. For example, the vertical distance from a drill deck to drilling machines is usually about ninety feet or is limited to the length of tubular string that is usually added to the well. If a tool string is longer than ninety feet, there is no space between the drill deck and the drills to accommodate a cable run sluice. In these cases, a downhole deployment valve or DDV can be used to create a pressurized casing for the tool strings. Deployment valves in wellbore are well known in the art and such a valve is described in US patent number 6,209,663 which is incorporated herein by reference in its entirety. Basically, a DDV is driven into a well as part of a casing string. The valve is initially in an open position with a flap joint in a position whereby the entire inner diameter of the casing is open to fluid flow and the passage of the tubular strings and tools into and out of the borehole. In the valve disclosed in the '663 patent, the valve includes an axially movable sleeve which engages and holds the valve in the open position. In addition, a series of slots and pins will allow the valve to open or close with pressure, but then remain in that position without pressure being continuously applied. A control line is run from the DDV to the surface of the well and is usually hydraulically controlled. With the application of fluid pressure through the control line, the DDV can be made so that when closed, its flap can seat into a circular seat formed in the inner diameter of the casing and block fluid flow through the casing. In this way, a part of the casing above the DV is isolated from a lower part of the casing below the DDV.

DDV er brukt for å installere verktøystrenger i et borehull på følgende vis: Når en operatør vil installere verktøystrengen er DDV lukket via en styreledning ved hjelp av hydraulisk trykk for å lukke den mekaniske ventilen. Med en øvre del av borehullet isolert vil deretter et trykk i den øvre delen tappes for å bringe trykket i den øvre delen til et nivå omtrent tilsvarende én atomsfære. Når den øvre delen er trykkløst kan brønnhodet åpnes og verktøystrengen kjøres inn i den øvre delen fra en overflate av brønnen, vanligvis på en rørstreng. Et roterende borehode eller en annen slamskrapelignende innretning er deretter forseglet rundt rørstrengen, eller det kan etablere bevegelse gjennom en utblåsningssikring på nytt. For å kunne åpne DDV igjen må den øvre delen av borehullet bli trykksatt for å kunne la den nedadgående klaffventilen operere mot trykket derunder. Etter at den øvre delen er trykksatt til et forhåndsdefinert nivå, kan klaffen åpnes og låses på plass. Nå er verktøystrengen plassert i det trykksatte borehullet. The DDV is used to install tool strings in a borehole as follows: When an operator wants to install the tool string, the DDV is closed via a control line using hydraulic pressure to close the mechanical valve. With an upper portion of the borehole isolated, a pressure in the upper portion will then be released to bring the pressure in the upper portion to a level approximately equivalent to one atomic sphere. When the upper part is depressurised, the wellhead can be opened and the tool string driven into the upper part from a surface of the well, usually on a pipe string. A rotary drill head or other mud scraper-like device is then sealed around the tubing string, or it may re-establish movement through a blowout preventer. To be able to open the DDV again, the upper part of the borehole must be pressurized to allow the downward flap valve to operate against the pressure below. After the upper part is pressurized to a predefined level, the flap can be opened and locked in place. Now the tool string is placed in the pressurized borehole.

For tiden er det ingen instrumentering for å kjenne en trykkdifferensial langs klaffen når den er i lukket posisjon. Denne informasjonen er viktig for åpning av klaffen uten påføring av overdrevet trykk. Et grovt overslag av trykkdifferensial oppnås ved å kalkulere væsketrykket nedenfor klaffen fra brønnhodetrykk og hydrostatisk hode for væske over klaffen. Når det hydrauliske trykket er påført stammen for å flytte det en eller annen vei, finnes det ingen måte å vite posisjonen til stammen ved noe tidspunkt i løpet av den operasjonen. Kun når stammen når full stopp kan posisjonen bestemmes ved et grovt overslag av væsken som strømmer ut fra returledningen. Oppfinnelsen beskrevet her har som hensikt å fjerne usikkerheten forbundet med de ovenstående målingene. Currently there is no instrumentation to sense a pressure differential along the flap when it is in the closed position. This information is important for opening the flap without applying excessive pressure. A rough estimate of the pressure differential is obtained by calculating the fluid pressure below the flap from wellhead pressure and hydrostatic head for fluid above the flap. Once the hydraulic pressure is applied to the stem to move it one way or another, there is no way of knowing the position of the stem at any point during that operation. Only when the stem reaches a full stop can the position be determined by a rough estimate of the liquid flowing out from the return line. The invention described here aims to remove the uncertainty associated with the above measurements.

I tillegg til å overvåke trykkdifferensialen langs klaffen og posisjonen av klaffen In addition to monitoring the pressure differential along the flap and the position of the flap

i en DDV, er det noen ganger ønskelig å overvåke brønnforhold på stedet. Teknologien har nylig gjort at operatører kan overvåke forhold innen et borehull ved installasjon av overvåkingssystemer i brønnhullet. Overvåkingssystemet tillater operatøren å overvåke flerfaset væskestrømning, så vel som trykk, seismiske tilstander, vibrasjoner av borehullkomponenter og temperatur i løpet av produksjonen av hydrokarbonvæsker. Målinger i brønnhull av trykk, temperatur, seismiske tilstander, vibrasjon av brønnhullkomponenter og væskestrømning spiller en viktig rolle i behandlingen av olje og gass eller andre underjordiske lagerbeholdere. in a DDV, it is sometimes desirable to monitor well conditions on site. The technology has recently enabled operators to monitor conditions within a borehole by installing monitoring systems in the wellbore. The monitoring system allows the operator to monitor multiphase fluid flow as well as pressure, seismic conditions, downhole component vibrations and temperature during the production of hydrocarbon fluids. Downhole measurements of pressure, temperature, seismic conditions, vibration of wellbore components and fluid flow play an important role in the treatment of oil and gas or other underground storage containers.

Historisk sett har overvåkingssystemer brukt elektroniske komponenter til å gi informasjon om trykk, temperatur, gjennomstrømningsmengde, vannfraksjon og andre formasjoner og borehullparametere på sanntidsbasis i løpet av produksjonsoperasjoner. Disse overvåkingssystemene bruker temperaturmålere, trykkmålere, akustiske sensorer, seismiske sensorer, elektromagnetiske sensorer og andre instrumenter eller "sonder", inkludert de som gir kjernemålinger, anordnet innen borehullet. Slike instrumenter er enten batterioperert eller er operert ved bruk av elektriske kabler utplassert fra overflaten. Overvåkingssystemene har historisk sett blitt konfigurert til å sørge for en elektrisk linje som tillater målingsinstrumenter eller sensorer å sende målinger til overflaten. Historically, monitoring systems have used electronic components to provide information on pressure, temperature, flow rate, water fraction and other formation and wellbore parameters on a real-time basis during production operations. These monitoring systems use temperature gauges, pressure gauges, acoustic sensors, seismic sensors, electromagnetic sensors, and other instruments or "probes," including those that provide core measurements, located within the borehole. Such instruments are either battery operated or are operated using electrical cables deployed from the surface. Monitoring systems have historically been configured to provide an electrical line that allows measuring instruments or sensors to transmit measurements to the surface.

Nylig har optiske sensorer blitt utviklet som kommuniserer avlesinger fra borehullet til optisk signalprosesseringsutstyr plassert ved overflaten. Optiske sensorer har blitt foreslått brukt etter at brønnen har blitt boret for å påvise seismisk informasjon i sanntid under overflaten som kan prosesseres til nyttig informasjon. Optiske sensorer kan anordnes langs rørstrenger slik som et produksjonsrør satt inn i en indre diameter av en foringsrørstreng innen et utboret borehull ved hjelp av å føye til produksjonsrør med optiske sensorer plassert derpå. Produksjonsrøret er satt inn gjennom den indre diameteren av foringsrørstrengene som allerede er anordnet innen borehullet etter boreoperasjonen. I ethvert tilfelle kjøres en optisk ledning eller kabel fra overflaten til den optiske sensoren i brønnhullet. Den optiske sensoren kan være en trykkmåler, temperaturmåler, akustisk sensor, seismisk sensor eller en annen sonde. Den optiske ledningen overfører optiske signaler til den optiske signal-prosessoren ved overflaten. Recently, optical sensors have been developed that communicate readings from the borehole to optical signal processing equipment located at the surface. Optical sensors have been proposed to be used after the well has been drilled to detect real-time seismic information below the surface that can be processed into useful information. Optical sensors can be arranged along tubing strings such as a production tube inserted into an inner diameter of a casing string within a drilled borehole by adding to production tubing with optical sensors placed thereon. The production pipe is inserted through the inner diameter of the casing strings already arranged within the borehole after the drilling operation. In either case, an optical wire or cable is run from the surface to the optical sensor in the wellbore. The optical sensor can be a pressure gauge, temperature gauge, acoustic sensor, seismic sensor or another probe. The optical line transmits optical signals to the optical signal processor at the surface.

Det optiske signalprosesseringsutstyret inkluderer en magnetiseringslyskilde. Magnetiseringslys kan forsynes ved en bredbåndslyskilde slik som en lysemitterende diode (LED) som ligger innen det optiske signalprosesseringsutstyret. Det optiske signalprosesseringsutstyret inkluderer også passende utstyr for levering av signallys til sensoren (e), for eksempel Bragg bøyningsgitter eller lasere og koplinger som splitter signallyset til mer enn en grenledning for å levere til mer enn en sensor. I tillegg inkluderer det optiske signalprosesseringsutstyret passende optisk signalanalyseutstyr for analysering av retursignaler fra Bragg bøyningsgitteret. The optical signal processing equipment includes a magnetizing light source. Magnetizing light can be supplied by a broadband light source such as a light emitting diode (LED) located within the optical signal processing equipment. The optical signal processing equipment also includes appropriate equipment for delivering signal light to the sensor(s), such as Bragg gratings or lasers and couplers that split the signal light into more than one branch line to deliver to more than one sensor. In addition, the optical signal processing equipment includes suitable optical signal analysis equipment for analyzing return signals from the Bragg grating.

Den optiske ledningen er vanligvis designet for å levere pulser eller uavbrutte signaler med optisk energi fra lyskilden til den optiske sensoren (e). Den optiske kabelen er også ofte designet for å motstå de høye temperaturene og trykkene som er utbredt innen et hydrokarbonborehull. Fortrinnsvis inkluderer den optiske kabelen en intern, optisk fiber som er beskyttet fra mekanisk og miljømessig skade av et omliggende hårrørformet rør. Det hårrørformede røret er laget av et meget motstandsdyktig, stivvegget, erosjonsbestandig materiale slik som rustfritt stål. Røret er koplet til sensoren ved hjelp av passende metoder, slik som tråder, en sveiseskjøt eller andre passende metoder. Den optiske fiberen inneholder en lysledende kjerne som leder lyset langs fiberen. Kjernen bruker fortrinnsvis en eller flere Bragg bøyningsgitre for å virke som en optisk resonator og også for å samhandle med sonden. The optical wire is usually designed to deliver pulses or continuous signals of optical energy from the light source to the optical sensor(s). The optical cable is also often designed to withstand the high temperatures and pressures prevalent within a hydrocarbon wellbore. Preferably, the optical cable includes an internal optical fiber that is protected from mechanical and environmental damage by a surrounding tubular tube. The hair tubular tube is made of a highly resistant, rigid-walled, erosion-resistant material such as stainless steel. The tube is connected to the sensor using suitable methods, such as threads, a weld joint or other suitable methods. The optical fiber contains a light-conducting core that guides the light along the fiber. The core preferably uses one or more Bragg gratings to act as an optical resonator and also to interact with the probe.

Optiske sensorer, i tillegg til overvåkingsforhold innen en utboret brønn eller en del av en brønn i løpet av produksjonsoperasjoner, kan også brukes for å få tak i seismisk informasjon fra innen formasjonen før boring av en brønn. Innledende seismisk data er generelt oppnådd ved å utføre en seismisk måling. En seismisk måling kartlegger jorddannelsen under jorden ved å sende lydenergi eller akustiske bølger ned i formasjonen fra en seismisk kilde og ved å registrere "ekkoer" som kommer tilbake fra steinlagene nedenunder. Kilden med nedadgående lydenergi kan komme fra eksplosjoner, seismiske vibrasjoner på land eller luftpistoler i havmiljø. I løpet av en seismisk måling er energikilden flyttet til flere forhåndsplanlagte beliggenheter på overflaten av jorden over den geologiske strukturen av interesse. Hver gang kilden er aktivert produserer den et seismisk signal som beveges nedover gjennom jorden, blir reflektert, og ved dens retur, dokumentert ved mange beliggenheter på overflaten. Flere energiaktiverings-/dokumenteringskombinasjoner kombineres deretter for å lage en nær uavbrutt profil under jorden som kan forlenges over flere mil. I en todimensjonal (2-D) seismisk måling er dokumenteringsbeliggenhetene generelt plassert langs en enkelt rett linje, mens i en tredimensjonal (3-D) måling er dokumenteringsbeliggenhetene distribuert langs overflaten i et rasterfelt. Ganske enkelt kan en 2-D seismisk linje tenkes å gi et tverrsnittsbilde (vertikal skive) av jord-lagene siden de eksisterer direkte under de dokumenterte beliggenhetene. En 3-D måling produserer en data-"kube" eller volum som er, i alle fall i prinsippet, et 3-D bilde av det underjordiske som ligger under målingsområde. En 4-D måling produserer et 3-D bilde av det underjordiske med hensyn til tid, hvor tid er den fjerde dimensjon. Optical sensors, in addition to monitoring conditions within a drilled well or part of a well during production operations, can also be used to obtain seismic information from within the formation prior to drilling a well. Initial seismic data is generally obtained by performing a seismic survey. A seismic survey maps the soil formation underground by sending sound energy or acoustic waves down into the formation from a seismic source and by recording "echoes" that return from the rock layers below. The source of downward sound energy can come from explosions, seismic vibrations on land or air guns in marine environments. During the course of a seismic measurement, the energy source is moved to several pre-planned locations on the surface of the Earth above the geological structure of interest. Each time the source is activated, it produces a seismic signal that travels down through the earth, is reflected, and on its return, documented at many locations on the surface. Multiple energy activation/documentation combinations are then combined to create a near uninterrupted profile underground that can be extended over several miles. In a two-dimensional (2-D) seismic measurement, the documentation location units are generally located along a single straight line, while in a three-dimensional (3-D) measurement, the documentation location units are distributed along the surface in a raster field. Quite simply, a 2-D seismic line can be thought of as providing a cross-sectional image (vertical slice) of the soil layers since they exist directly below the documented locations. A 3-D measurement produces a data "cube" or volume which is, at least in principle, a 3-D image of the underground that lies below the measurement area. A 4-D measurement produces a 3-D image of the underground with respect to time, time being the fourth dimension.

Etter målingen er utført behandles dataene fra målingen for å fjerne støy eller annen uønsket informasjon. I løpet av databehandlingen av seismisk data blir overslag av underjordisk hastighet rutinemessig produsert og nære overflaten blir uhomogeniteter oppdaget og vist. I noen tilfeller kan seismiske data brukes for å direkte beregne steinegenskaper (inkludert gjennomtrengelighet og elastiske parametere), vannmetning og hydrokarboninnhold. Mindre tydelig kan seismiske bølgeformattributter slik som fase, spissamplitude, topp-til-bunn-forhold, og en rekke andre ofte være i empirisk samsvar med kjente hydrokarbonforekomster og at denne korrelasjonen kan brukes mot seismiske data som er samlet over nye forskningsmål. After the measurement has been carried out, the data from the measurement is processed to remove noise or other unwanted information. During the processing of seismic data, subsurface velocity estimates are routinely produced and near-surface inhomogeneities are detected and displayed. In some cases, seismic data can be used to directly calculate rock properties (including permeability and elastic parameters), water saturation and hydrocarbon content. Less clearly, seismic waveform attributes such as phase, peak amplitude, peak-to-bottom ratio, and a number of others can often be in empirical agreement with known hydrocarbon occurrences and that this correlation can be applied against seismic data collected over new research targets.

Prosedyren for seismisk overvåking med optiske sensorer etter at brønnen har blitt boret er den samme som beskrevet ovenfor i forhold til å oppnå den innledende seismiske målingen, bortsett fra at flere beliggenheter er tilgjengelige for lokalisering av den seismiske kilden og seismiske sensor, og den optiske innformasjonen må overføres til overflaten for behandling. For å overvåke seismiske forhold innen formasjonen, overfører en seismisk kilde et signal inn i formasjonen og deretter reflekteres signalet fra formasjonen til den seismiske sensoren. Den seismiske kilden kan være ved overflaten av borehullet, i et nærliggende borehull eller innen brønnen. Den seismiske sensoren vil deretter overføre den optiske informasjonen angående de seismiske forholdene gjennom en optisk kabel til overflaten for behandling av en sentralprosesseringsenhet eller en annen prosesseringsinnretning. Behandlingen skjer som beskrevet ovenfor i forhold til den innledende seismiske målingen. I tillegg til at den seismiske kilden reflekteres fra formasjonen til den seismiske sensoren, kan et signal overføres direkte fra den seismiske kilden til den seismiske sensoren. The procedure for seismic monitoring with optical sensors after the well has been drilled is the same as described above in relation to obtaining the initial seismic measurement, except that more locations are available for locating the seismic source and seismic sensor, and the optical information must be transferred to the surface for treatment. To monitor seismic conditions within the formation, a seismic source transmits a signal into the formation and then the signal is reflected from the formation to the seismic sensor. The seismic source can be at the surface of the borehole, in a nearby borehole or within the well. The seismic sensor will then transmit the optical information regarding the seismic conditions through an optical cable to the surface for processing by a central processing unit or other processing device. The processing takes place as described above in relation to the initial seismic measurement. In addition to the seismic source being reflected from the formation to the seismic sensor, a signal can be transmitted directly from the seismic source to the seismic sensor.

Seismiske sensorer må påvise seismiske forhold innen formasjonen med et visst nøyaktighetsnivå for å være nyttig; derfor har seismiske sensorer plassert på produksjonsrør vanligvis blitt plassert i nær kontakt med innsiden av foringsrør-strengene for å kople den seismiske sensoren til formasjonen, hvilket derved reduserer væskesvekkelse eller forstyrrelse av signalet og øker nøyaktigheten på avlesningene. Koplingen av den seismiske sensoren til formasjonen fra produksjons-røret inkluderer avstand og krever derfor kompliserte manøvrer og utstyr for å gjennomføre oppgaven. Seismic sensors must detect seismic conditions within the formation with some level of accuracy to be useful; therefore, seismic sensors placed on production tubing have typically been placed in close contact with the interior of the casing strings to couple the seismic sensor to the formation, thereby reducing fluid attenuation or disturbance of the signal and increasing the accuracy of the readings. The connection of the seismic sensor to the formation from the production pipe includes distance and therefore requires complicated maneuvers and equipment to carry out the task.

Selv om plassering av den seismiske sensoren i direkte kontakt med innsiden avforingsrørstrengen tillater mer nøyaktig avlesing enn nåværende alternativer på grunn av dens kopling til formasjonen, er det ønskelig å videre øke nøyaktigheten på de seismiske avlesingene ved å plassere de seismiske sensorene nærmere formasjonen hvor målingen skjer fra. Jo nærmere den seismiske sensoren er formasjonen, jo mer nøyaktig blir signalet. En vibrerende sensor for eksempel, slik som et akselerometer eller geofon, må plasseres i direkte kontakt med formasjonen for å oppnå nøyaktige avlesinger. Det er videre ønskelig å redusere kompleksiteten på manøvrene og utstyret som kreves for å kople den seismiske sensoren til formasjonen. Derfor er det ønskelig å plassere den seismiske sensoren så nærme formasjonen som mulig. Although placing the seismic sensor in direct contact with the inside of the casing string allows for more accurate readings than current alternatives due to its coupling to the formation, it is desirable to further increase the accuracy of the seismic readings by placing the seismic sensors closer to the formation where the measurement takes place from. The closer the seismic sensor is to the formation, the more accurate the signal will be. A vibrating sensor for example, such as an accelerometer or geophone, must be placed in direct contact with the formation to obtain accurate readings. It is further desirable to reduce the complexity of the maneuvers and equipment required to connect the seismic sensor to the formation. Therefore, it is desirable to place the seismic sensor as close to the formation as possible.

Mens de nåværende metodene for måling av borehull og formasjonsparametere ved hjelp av optiske sensorer tillater midlertidig måling av parameterne før boringen og fullførelsesoperasjonene av borehullet ved overflaten, og i løpet av produksjonsoperasjoner på produksjonsrør eller annet produksjonsutstyr, er det et behov for å permanent overvåke borehull og formasjonsforhold og parametere i løpet av alle borehulloperasjoner, inkludert i løpet av bore- og fullførelsesoperasjoner av borehullet. Det er således ønskelig å oppnå nøyaktige sanntidsavlesinger av seismiske forhold mens man borer inn i formasjonen. Det er videre ønskelig å permanent overvåke brønnhullsforhold før og etter produksjonsrør er satt inn i borehullet. While the current methods of measuring wellbore and formation parameters using optical sensors allow temporary measurement of the parameters before the drilling and completion operations of the wellbore at the surface, and during production operations on production tubing or other production equipment, there is a need to permanently monitor wellbore and formation conditions and parameters during all wellbore operations, including during wellbore drilling and completion operations. It is thus desirable to obtain accurate real-time readings of seismic conditions while drilling into the formation. It is also desirable to permanently monitor wellbore conditions before and after production pipe is inserted into the borehole.

I tillegg til problemene assosiert med operasjonen av DDV, mangler mange tidligere brønnhullsmålingssystemer pålitelig datakommunikasjon til og fra kontroll-enheter som er på overflaten. For eksempel: konvensjonelle verktøy for måling under boring (MWD) benytter slampuls som fungerer bra med ikke-sammentrykkbare borevæsker slik som en vannbasert eller oljebasert slam, men de fungerer ikke når forgassede væsker eller gasser er brukt i underbalanser! boring. Et alternativ til dette er elektromagnetisk (EM) telemetri hvor kommunikasjonen mellom MWD-verktøyet og overvåkingsinnretningen ved overflaten er etablert via elektromagnetiske bølger som beveges gjennom formasjonen omliggende brønnen. Imidlertid, EM telemetri lider av signalsvekkelse idet det beveger seg gjennom lag med forskjellige typer formasjoner. Enhver formasjon som gir mer enn minimalt tap, fungerer som en EM-barriere. Spesielt saltdomer pleier å fullstendig svekke eller modifisere signalet. Noen av teknikkene som brukes for å lette dette problemet inkluderer innkjøring av en elektrisk tråd på innsiden av borestrengen fra EM-verktøyet opp til en forhåndsbestemt dybde fra hvor signalet kan komme opp til overflaten via EM-bølger og plassere flere mottakere og sendere i borestrengen for å forsyne tilleggsspenning til signalet ved hyppige intervaller. Begge disse teknikkene har imidlertid sine egne problemer og komplikasjoner. In addition to the problems associated with the operation of DDV, many previous downhole measurement systems lack reliable data communication to and from surface control units. For example: conventional measurement-while-drilling (MWD) tools use mud pulses which work well with non-compressible drilling fluids such as a water-based or oil-based mud, but they do not work when aerated fluids or gases are used in underbalances! drilling. An alternative to this is electromagnetic (EM) telemetry, where the communication between the MWD tool and the monitoring device at the surface is established via electromagnetic waves that move through the formation surrounding the well. However, EM telemetry suffers from signal attenuation as it travels through layers of different types of formations. Any formation that deals more than minimal loss acts as an EM barrier. Salt domes in particular tend to completely weaken or modify the signal. Some of the techniques used to alleviate this problem include running an electrical wire inside the drill string from the EM tool up to a predetermined depth from where the signal can reach the surface via EM waves and placing multiple receivers and transmitters in the drill string to to supply additional voltage to the signal at frequent intervals. However, both of these techniques have their own problems and complications.

For tiden er det ingen midler tilgjengelige for å kostnadseffektivt overføre signaler fra et punkt innen brønnen til overflaten gjennom en tradisjonell kontrolledning. Currently, there is no means available to cost-effectively transmit signals from a point within the well to the surface through a traditional control line.

Utvidbare sandsilrør (ESS) består av et slisset stålrør rundt hvilket over-lappende lag med filtermembran er koplet. Membranene er beskyttet med en forhåndsslisset stålplate som danner den ytre veggen. Når den er utplassert i brønnen ser ESS ut som et trelags rør. Så snart det er plassert i brønnen blir det utvidet med et spesielt verktøy for å komme i kontakt med brønnhullveggen. Utvidelsesverktøyet inkluderer en kropp som har minst to radialt forlengede ledd som hver har en rulle som kan utvide veggen forbi dens elastiske grense når det kommer i kontakt med en indre vegg av ESS. Utvidelsesverktøyet opererer med trykksatte væsker levert i en rørstreng og er fullstendig offentliggjort i US patentnummer 6 425 444 og det patentet er innlemmet heri i sin helhet for referanse. På denne måten støtter ESS veggen mot kollaps i brønnen som forsyner en stor brønnhullstørrelse for bedre produktivitet og tillater fri strøm av hydrokarboner inn i brønnen mens det filtrerer ut sand. Utvidelsesverktøyet inneholder ruller som er støttet på trykkaktiverte stempler. Væsketrykk i verktøyet bestemmer hvor langt ESS blir utvidet. Mens for mye utvidelse ikke er bra, både for ESS og brønnen, vil for lite utvidelse gi for lite støtte til brønnhullveggen. Derfor er overvåking og kontroll av væsketrykk i utvidelsesverktøyet meget viktig. For tiden måles væsketrykk med en minnemåler som gir informasjon etter at jobben er fullført. En sanntidsmåling er ønskelig, slik at væsketrykk kan justeres i løpet av operasjon av verktøyet om nødvendig. Expandable sand filter pipes (ESS) consist of a slotted steel pipe around which an overlapping layer of filter membrane is connected. The membranes are protected with a pre-slotted steel plate which forms the outer wall. When deployed in the well, the ESS looks like a three-layer pipe. As soon as it is placed in the well, it is expanded with a special tool to make contact with the wellbore wall. The expansion tool includes a body having at least two radially extended links each having a roller capable of expanding the wall beyond its elastic limit when contacting an inner wall of the ESS. The expansion tool operates with pressurized fluids delivered in a string of tubing and is fully disclosed in US Patent Number 6,425,444 and that patent is incorporated herein in its entirety by reference. In this way, the ESS supports the wall against collapse in the well which provides a large wellbore size for better productivity and allows free flow of hydrocarbons into the well while filtering out sand. The expansion tool contains rollers that are supported on pressure-activated pistons. Fluid pressure in the tool determines how far the ESS is extended. While too much expansion is not good, both for the ESS and the well, too little expansion will give too little support to the wellbore wall. Monitoring and control of fluid pressure in the expansion tool is therefore very important. Currently, fluid pressure is measured with a memory gauge that provides information after the job is completed. A real-time measurement is desirable, so that fluid pressure can be adjusted during operation of the tool if necessary.

Publikasjonen GB 2394974 A beskriver en utplasseringsventil for brønnhull med sensorer. Publikasjonen US 6157893 A beskriver et apparat og fremgangsmåte for å oppnå prøver av opprinnelig formasjon eller formasjonsfluid. Publikasjonen US 6531694 B beskriver borehull som benytter fiberoptisk baserte sensorer og opererende anordninger. Publication GB 2394974 A describes a wellbore deployment valve with sensors. The publication US 6157893 A describes an apparatus and method for obtaining samples of original formation or formation fluid. The publication US 6531694 B describes boreholes that use fiber optic based sensors and operating devices.

Det er derfor et behov for et brønnhullssystem for instrumentering og overvåking som kan forenkle operasjonen av brønnhullsverktøy. Det er et videre behov for et system for instrumentering som kan forenkle operasjonen av utplasseringsventiler for brønnhull. Det er nok et behov for instrumenteringsapparater og metoder for brønnhull som inkluderer sensorer for å måle brønnhullsforhold slik som trykk, temperatur, seismiske forhold, gjennomstrømningsmengde, differensialtrykk, distribuert temperatur og nærhet for å kunne forenkle den effektive operasjonen av brønnhullsverktøy. Det eksisterer et videre behov for brønnhullsinstrumentering og kretssystemer for å forbedre kommunikasjonen med eksisterende utvidelsesverktøy som brukes sammen med utvidbare sandsilrør og målingsinnretninger for brønnhull slik som MWD og verktøy for trykk under boring (PWD). Det er et behov for brønnhullsinstrumentering som krever mindre utstyr for å kople til formasjonen for å oppnå nøyaktige avlesinger av borehullet og formasjonsparametere. Til slutt er det et behov for å ha muligheten for å måle med vesentlig nøyaktighet borehull og formasjonsforhold under av boring i formasjonen, så vel som et behov for muligheten til å følgelig permanent overvåke og måle brønnhullsforhold etter at borehullet er boret. There is therefore a need for a downhole system for instrumentation and monitoring that can simplify the operation of downhole tools. There is a further need for a system of instrumentation that can simplify the operation of downhole deployment valves. There is still a need for downhole instrumentation devices and methods that include sensors to measure downhole conditions such as pressure, temperature, seismic conditions, flow rate, differential pressure, distributed temperature and proximity to facilitate the efficient operation of downhole tools. A further need exists for downhole instrumentation and circuitry to improve communication with existing expansion tools used in conjunction with expandable sand screen tubes and downhole measurement devices such as MWD and pressure-while-drilling (PWD) tools. There is a need for downhole instrumentation that requires less equipment to connect to the formation to obtain accurate readings of the borehole and formation parameters. Finally, there is a need to have the ability to measure with substantial accuracy borehole and formation conditions during drilling in the formation, as well as a need for the ability to consequently permanently monitor and measure wellbore conditions after the borehole is drilled.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for måling av borehull- eller formasjonsparametere, The present invention relates to a method for measuring borehole or formation parameters,

kjennetegnet ved at den omfatter: characterized by the fact that it includes:

-å plassere et brønnhullsverktøy innen et borehull, hvor brønnhullsverktøyet omfatter: -en foringsrørstreng, hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull; og -en optisk sensor anordnet på foringsrørstrengen; - placing a wellbore tool within a borehole, where the wellbore tool comprises: - a casing string, where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve; and -an optical sensor arranged on the casing string;

- å sementere foringsrørstrengen innen borehullet; og - cementing the casing string within the borehole; and

-å senke en borestreng inn i borehullet mens borehull- eller formasjonsparametere blir avfølt med den optiske sensoren. - to lower a drill string into the borehole while borehole or formation parameters are sensed with the optical sensor.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også et apparat for overvåking av forholdene i et borehull eller en formasjon, The present invention also relates to an apparatus for monitoring the conditions in a borehole or a formation,

kjennetegnet ved at det omfatter: characterized by the fact that it includes:

-en foringsrørstreng sementert i borehullet, hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull for selektiv forhindring av en fluidbane gjennom foringsrørstrengen; og -minst en optisk sensor anordnet på foringsrørstrengen forføling av en eller flere parametere innen borehullet eller formasjonen; og -en styreledning hovedsakelig parallell med en optisk ledning som forbinder en overflate-overvåknings- og kontrollenhet til utplasseringsventilen for brønnhull, hvori minst en del av styreledningen og den optiske ledning er beskyttet av minst et kabinett anbrakt rundt foringsrørstrengen. -a casing string cemented in the borehole, where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve for selectively preventing a fluid path through the casing string; and -at least one optical sensor arranged on the casing string for tracking one or more parameters within the borehole or formation; and -a control line substantially parallel to an optical line connecting a surface monitoring and control unit to the wellbore deployment valve, wherein at least a portion of the control line and the optical line are protected by at least one casing disposed around the casing string.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for permanent overvåking av minst en borehull- eller formasjonsparameter, The present invention also relates to a method for permanent monitoring of at least one borehole or formation parameter,

kjennetegnet ved at den omfatter trinnene: characterized by the fact that it includes the steps:

-å plassere en foringsrørstreng i et borehull, der minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull med minst en optisk sensor anordnet deri, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen; - å sementere foringsrørstrengen i borehullet; -å styre utplasseringsventilen mellom lukket og åpen posisjon, hvori den lukkede posisjon i hovedsak forhindrer en boring i foringsrørstrengen og den åpne posisjonen tilveiebringer en passasje for et verktøy å føres gjennom boringen; og -å avføle minst én borehulls- eller formasjonsparameter ved hjelp av den optiske sensoren. - placing a casing string in a borehole, where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve with at least one optical sensor arranged therein, wherein the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string; - cementing the casing string in the borehole; -controlling the deployment valve between closed and open positions, wherein the closed position essentially prevents a bore in the casing string and the open position provides a passage for a tool to be passed through the bore; and sensing at least one borehole or formation parameter using the optical sensor.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for bestemmelse av strømningsegenskaper for et fluid som strømmer gjennom en foringsrørstreng, The present invention also relates to a method for determining flow properties for a fluid flowing through a casing string,

kjennetegnet ved at den omfatter trinnene: characterized by the fact that it includes the steps:

-å tilveiebringe en foringsrørstreng sementert innen et borehull, hvor foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull og minst en optisk sensor koplet dertil, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen: -å måle egenskaper av fluider som strømmer gjennom foringsrørstrengen ved hjelp av den minst ene optiske sensoren; og -å bestemme minst en av fluidets volumetriske fasefraksjon eller fluidets strømningsrate på basis av de målte fluidegenskapene. - providing a casing string cemented within a wellbore, wherein the casing string comprises a wellbore deployment valve and at least one optical sensor coupled thereto, wherein the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string: - measuring properties of fluids flowing through the casing string by means of the at least one optical sensor; and determining at least one of the fluid's volumetric phase fraction or the fluid's flow rate on the basis of the measured fluid properties.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også et apparat for bestemmelse av strømningsegenskapene til et fluid som strømmer gjennom en foringsrørstreng i et borehull, The present invention also relates to an apparatus for determining the flow characteristics of a fluid flowing through a casing string in a borehole,

kjennetegnet ved at det omfatter: characterized by the fact that it includes:

-en foringsrørstreng sementert i borehullet, hvor foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen; og -minst en optisk sensor koplet til foringsrørstrengen for avføling av minst en av fluidets volumetriske fasefraksjon eller fluidets strømningsrate gjennom foringsrørstrengen. -a casing string cemented in the borehole, the casing string comprising a wellbore deployment valve, wherein the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string; and -at least one optical sensor connected to the casing string for sensing at least one of the fluid's volumetric phase fraction or the fluid's flow rate through the casing string.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåtene og apparatene i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav. Further embodiments of the methods and devices according to the invention appear from the independent patent claims.

Den gjeldende oppfinnelsen er generelt relatert til metoder og apparater for instrumentering assosiert med en utplasseringsventil for brønnhull (DDV). I et aspekt er en DDV i et foringsrør lukket for å kunne isolere en øvre del av et borehull fra en nedre del. Deretter er en trykkdifferensial over og under den lukkede ventilen målt ved brønnhullsinstrumentering for å forenkle åpningen av ventilen. I et annet aspekt inkluderer instrumenteringen i DDV forskjellige typer sensorer i DDV-kabinettet for måling av alle viktige parametere for sikker operasjon av DDV, et kretssystem for lokal behandling av signal mottatt fra sensorene, og en sender for overføring av data til en kontrollenhet ved overflaten. The present invention relates generally to methods and apparatus for instrumentation associated with a downhole deployment valve (DDV). In one aspect, a DDV in a casing is closed to isolate an upper portion of a borehole from a lower portion. Then a pressure differential above and below the closed valve is measured by wellbore instrumentation to facilitate the opening of the valve. In another aspect, the instrumentation in the DDV includes different types of sensors in the DDV cabinet for measuring all important parameters for safe operation of the DDV, a circuit system for local processing of signal received from the sensors, and a transmitter for transmitting data to a control unit at the surface .

I et annet aspekt inkluderer instrumenteringen assosiert med DDV en optisk sensor som er plassert i DDV-kabinettet på foringsrørstrengen for måling av brønnhullsforhold før, i løpet av, og etter boring inn i formasjonen. Det beskrives en metode for måling av brønnhull eller formasjonsparametere som omfatter plassering av et brønnhullsverktøy innen et borehull, hvor brønnhullsverktøyet omfatter en foringsrørstreng, og hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil og en optisk sensor anordnet på foringsrørstrengen, og senking av en borestreng inn i borehullet mens den optiske sensoren tar imot borehull- eller formasjonsparametere. Det beskrives også et apparat for overvåking av forhold innen et borehull eller en formasjon, hvilket omfatter en foringsrørstreng, hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for å selektivt forhindre en væskebane gjennom foringsrørstrengen, og minst en optisk sensor anordnet på foringsrørstrengen forføling av en eller flere parametere innen borehullet eller formasjonen. Det beskrives videre en metode for permanent overvåking av minst en borehull- eller formasjonsparameter, hvilket omfatter plassering av en foringsrørstreng innen et borehull, minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil med minst en optisk sensor anordnet deri, og føling av minst et borehull- eller formasjonsparameter med den optiske sensoren. In another aspect, the instrumentation associated with the DDV includes an optical sensor located in the DDV casing on the casing string for measuring wellbore conditions before, during, and after drilling into the formation. A method for measuring wellbore or formation parameters is described which comprises placing a wellbore tool within a borehole, where the wellbore tool comprises a casing string, and where at least part of the casing string comprises a deployment valve and an optical sensor arranged on the casing string, and lowering a drill string into in the borehole while the optical sensor receives borehole or formation parameters. Also described is an apparatus for monitoring conditions within a borehole or a formation, which comprises a casing string, where at least part of the casing string comprises a deployment valve to selectively prevent a fluid path through the casing string, and at least one optical sensor arranged on the casing string for tracking a or more parameters within the borehole or formation. It is further described a method for permanent monitoring of at least one borehole or formation parameter, which comprises placement of a casing string within a borehole, at least part of the casing string comprises a deployment valve with at least one optical sensor arranged therein, and sensing of at least one borehole or formation parameter with the optical sensor.

Det beskrives videre i et annet aspekt en metode for bestemmelse av strømningsegenskaper til en væske som strømmer gjennom en foringsrørstreng, hvilket omfatter å forsyne en foringsrørstreng innen et borehull som omfatter en utplasseringsventil og minst en optisk sensor koplet dertil, måleegenskaper til væske som strømmer gjennom foringsrørstrengen ved bruk av minst en optisk sensor, og bestemmelse av minst en volumetrisk fasefraksjon for væske- eller gjennomstrømningsmengden for væsken basert på egenskapene til den målte væsken. Det beskrives videre et apparat for bestemmelse av strømningsegenskaper av en væske som strømmer igjennom en foringsrørstreng i et borehull, hvilket omfatter en foringsrørstreng som omfatter en utplasseringsventil; og minst en optisk sensor koplet til foringsrørstrengen for føling av minst en volumetrisk fasefraksjon av væsken eller en gjennomstrømningsmengde av væsken gjennom foringsrørstrengen. It is further described in another aspect a method for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string, which comprises supplying a casing string within a borehole comprising a deployment valve and at least one optical sensor connected thereto, measuring characteristics of fluid flowing through the casing string using at least one optical sensor, and determining at least one volumetric phase fraction for the liquid or flow rate for the liquid based on the properties of the measured liquid. An apparatus is further described for determining the flow characteristics of a liquid flowing through a casing string in a borehole, which comprises a casing string comprising a deployment valve; and at least one optical sensor coupled to the casing string for sensing at least a volumetric phase fraction of the fluid or a flow rate of the fluid through the casing string.

I nok et annet aspekt er designet av kretssystemet, valget av sensorer og datakommunikasjon ikke begrenset til bruk sammen med og innen utplasseringsventiler for brønnhull. Alle aspekter av brønnhullsinstrumentering kan varieres og skreddersys for andre applikasjoner slik som forbedring av kommunikasjon mellom overflateenheter og verktøy for måling under boring (MWD), verktøy for trykk under boring (PWD) og utvidbare sandsilrør (ESS). In yet another aspect, the design of the circuitry, selection of sensors and data communications are not limited to use with and within wellbore deployment valves. All aspects of downhole instrumentation can be varied and tailored for other applications such as improving communications between surface units and downhole measurement tools (MWD), pressure downhole tools (PWD) and expandable sand screen tubes (ESS).

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Figur 1 er et seksjonsoverblikk av et borehull som har en foringsrørstreng deri, hvor foringsrørstrengen inkluderer en utplasseringsventil for brønnhull (DDV). Figure 1 is a sectional view of a wellbore having a casing string therein, the casing string including a wellbore deployment valve (DDV).

Figur 2A er et forstørret overblikk som viser DDV mer detaljert. Figure 2A is an enlarged overview showing the DDV in more detail.

Figur 2B er et forstørret overblikk som viser DDV i en lukket posisjon. Figure 2B is an enlarged overview showing the DDV in a closed position.

Figur 3 er et seksjonsoverblikk av borehullet som viser DDV i en lukket posisjon. Figur 4 er et seksjonsoverblikk av borehullet som viser verktøystrenger satt inn i en øvre del av borehullet med DDV i en lukket posisjon. Figur 5 er et seksjonsoverblikk av borehullet med verktøystrenger satt inn og DDV åpnet. Figur 6 er et skjematisk diagram av et kontrollsystem og dets forhold til en brønn som har en DDV eller en instrumenteringsovergang som er forbundet med sensorer. Figur 7 er et seksjonsoverblikk av et borehull som viser DDV av den gjeldende oppfinnelsen i bruk med et telemetriverktøy. Figur 8 er et seksjonsoverblikk av et borehull som har en foringsrørstreng deri, hvor foringsrørstrengen inkluderer en utplasseringsventil for brønnhull (DDV) i en åpen posisjon med en seismisk sensor anordnet på utsiden av foringsrørstrengen. Figur 9 er et seksjonsoverblikk av borehullet som viser en borestreng satt inn i en øvre del av borehullet med DDV i en lukket posisjon. Figur 10 er et seksjonsoverblikk av borehullet med borestrengen satt inn og DDV åpnet. En seismisk kilde er lokalisert ved en overflate av borehullet. Figur 11 er et seksjonsoverblikk av borehullet med borestrengen satt inn og DDV åpnet. En seismisk kilde er lokalisert ved en overflate av borehullet. Figur 12 er et seksjonsoverblikk av borehullet med borestrengen satt inn og DDV åpnet. En seismisk kilde er lokalisert i et nærliggende borehull. Figur 13 er et tverrsnittsoverblikk av DDV i figurene 1-6 med en strømnings-måler anordnet i foringsrørstrengen. Figure 3 is a sectional view of the borehole showing the DDV in a closed position. Figure 4 is a sectional view of the borehole showing tool strings inserted into an upper part of the borehole with the DDV in a closed position. Figure 5 is a sectional view of the borehole with tool strings inserted and DDV opened. Figure 6 is a schematic diagram of a control system and its relationship to a well having a DDV or an instrumentation transition connected to sensors. Figure 7 is a sectional view of a borehole showing the DDV of the present invention in use with a telemetry tool. Figure 8 is a sectional view of a wellbore having a casing string therein, the casing string including a wellbore deployment valve (DDV) in an open position with a seismic sensor disposed on the outside of the casing string. Figure 9 is a sectional view of the borehole showing a drill string inserted into an upper part of the borehole with the DDV in a closed position. Figure 10 is a sectional overview of the borehole with the drill string inserted and the DDV opened. A seismic source is located at a surface of the borehole. Figure 11 is a sectional view of the borehole with the drill string inserted and the DDV opened. A seismic source is located at a surface of the borehole. Figure 12 is a sectional view of the borehole with the drill string inserted and the DDV opened. A seismic source is located in a nearby borehole. Figure 13 is a cross-sectional overview of the DDV in Figures 1-6 with a flow meter arranged in the casing string.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Plassering av en eller flere seismiske sensorer på utsiden av en foringsrørstreng reduserer den iboende væskeforstyrrelsen og foringsrørstreng-forstyrrelsen med signaler som oppstår når de seismiske sensorene er tilstedeværende innen foringsrørstrengene til formasjonen, hvilket således tillater mer nøyaktige signaler og forenklingen av koplingene av de seismiske sensorene til formasjonen. Ganske nøyaktige sanntidsmålinger av seismiske forhold og andre parametere er således mulig i løpet av alle borehulloperasjoner med den gjeldende oppfinnelsen. Med den gjeldende oppfinnelsen gir permanent seismisk overvåking ved plassering av foringsrørstrengen innen borehullet nøyaktige målinger av seismiske forhold før og etter at produksjonsrøret er satt inn i borehullet. Placing one or more seismic sensors outside of a casing string reduces the inherent fluid and casing string interference with signals that occur when the seismic sensors are present within the casing strings of the formation, thus allowing more accurate signals and the simplification of the connections of the seismic sensors to the formation. Quite accurate real-time measurements of seismic conditions and other parameters are thus possible during all borehole operations with the present invention. With the current invention, permanent seismic monitoring when placing the casing string within the borehole provides accurate measurements of seismic conditions before and after the production pipe is inserted into the borehole.

Sensorer med utplasseringsventiler i brønnhull Sensors with deployment valves in wellbore

Figur 1 er et seksjonsoverblikk av et borehull 100 med en foringsrørstreng 102 anordnet deri og holdt på plass av sement 104. Foringsrørstrengen 102 forlenges fra en overflate av borehullet 100 hvor et brønnhode 106 vanligvis vil være plassert langs med en type ventilsammenstilling 108 som kontrollerer væskestrømningen fra borehullet 100 og er skjematisk vist. Anordnet innen foringsrørstrengen 102 er en utplasseringsventil for brønnhull (DDV) 110 som inkluderer et kabinett 112, en klaff 230 som har et ledd 232 ved en ende, og et ventilsete 242 i en indre diameter av kabinettet 112 nærliggende klaffen 230. Som beskrevet heri er DDV 110 en viktig del av foringsrørstrengen 102 og er kjørt inn i borehullet 100 langs med foringsrør-strengen 102 før sementering. Kabinettet 112 beskytter komponentene til DDV 110 fra å bli skadde under innkjøring og sementering. Plasseringen av klaffen 230 tillater den å lukkes oppover hvori trykket i en nedre del 120 av borehullet bidrar til å holde klaffen 230 i en lukket posisjon. DDV 110 inkluderer også overflateovervåkings- og kontrollenhet (SMCU) 107 for å tillate at klaffen 230 åpnes og lukkes fjerntliggende fra overflaten av brønnen. Som skjematisk illustrert i figur 1 inkluderer tilbehøret koplet til SMCU 107 en mekanisk type aktuator 124 og en kontrolledning 126 som kan bære hydraulisk væske og/eller elektrisk spenning. Klemmer (ikke vist) kan holde kontroll-odningen 126 ved siden av foringsrørstrengen 102 ved regelmessige intervaller for å beskytte kontrolledningen 126. Figure 1 is a sectional view of a wellbore 100 with a casing string 102 disposed therein and held in place by cement 104. The casing string 102 extends from a surface of the wellbore 100 where a wellhead 106 will typically be located along some type of valve assembly 108 that controls fluid flow from the borehole 100 and is schematically shown. Disposed within the casing string 102 is a downhole deployment valve (DDV) 110 that includes a casing 112, a flap 230 having a joint 232 at one end, and a valve seat 242 in an inner diameter of the casing 112 proximate the flap 230. As described herein, DDV 110 is an important part of the casing string 102 and is driven into the borehole 100 along the casing string 102 before cementing. The cabinet 112 protects the components of the DDV 110 from being damaged during drive-in and cementing. The location of the flap 230 allows it to close upward wherein the pressure in a lower portion 120 of the borehole helps to hold the flap 230 in a closed position. DDV 110 also includes surface monitoring and control unit (SMCU) 107 to allow valve 230 to be opened and closed remotely from the surface of the well. As schematically illustrated in Figure 1, the accessories connected to the SMCU 107 include a mechanical type actuator 124 and a control line 126 that can carry hydraulic fluid and/or electrical voltage. Clamps (not shown) may hold the control line 126 adjacent to the casing string 102 at regular intervals to protect the control line 126.

Også vist skjematisk i figur 1 er en øvre sensor 128 plassert i en øvre del 130 av borehullet og en nedre sensor 129 plassert i den nedre delen 120 av borehullet. Den øvre sensoren 128 og den nedre sensoren 129 kan bestemme et væsketrykk innen en øvre del 130 og en nedre del 120 av borehullet, respektivt. I likhet med de øvre og nedre sensorene 128, 129 vist, kan ytterligere sensorer (ikke vist) lokaliseres i kabinettet 112 til DDV 110 for å måle ethvert borehullforhold eller parameter slik som en posisjon for hylsen 226, tilstedeværelsen eller fraværet av en borestreng, og borehulltemperatur. De ytterligere sensorene kan bestemme en væskesammen-setning slik som forholdet olje til vann, olje til gass eller gass til væske. Videre kan ytterligere sensorer påvise og måle en seismisk trykkbølge fra en kilde lokalisert innen borehullet, innen et nærliggende borehull, eller ved overflaten. Derfor kan ytterligere sensorer forsyne seismisk informasjon i sanntid. Figur 2A er et forstørret overblikk av en del av DDV 110 som viser klaffen 230 og en hylse 226 som holder den i en åpen posisjon. I en utførelse vist holdes klaffen 230 innledningsvis i en åpen posisjon av hylsen 226 som forlenges nedover for å dekke klaffen 230 og for å forsikre en vesentlig uhindret indre diameter gjennom DDV 110. En sensor 131 påviser en aksial posisjon av hylsen 226 som vist i figur 2A og sender et signal gjennom kontrolledningen 126 til SMCU 107 at klaffen 230 er fullstendig åpen. Alle sensorer, slik som sensorene 128,129,131 vist i figur 2A, tilkoples med en kabel 125 til kretspanel 133 som er plassert i brønnen i kabinettet 112 til DDV 100. Strømforsyningen til kretspanelen og dataoverføring fra kretspanelene 133 til SMCU 107 oppnås via en elektrisk leder i kontrolledningen 126. Kretspanelene 133 har frie kanaler for å kunne legge til nye sensorer om nødvendig. Sensorene 128, 129 og 131 kan være optiske sensorer, som beskrevet nedenfor. Figur 2B er et seksjonsoverblikk som viser DDV 110 i en lukket posisjon. En klaffengasjerende ende 240 av et ventilsete 242 i kabinettet 112 mottar klaffen 230 da den lukkes. Så snart hylsen 226 aksialt beveges vekk fra klaffen 230 og den klaffengasjerende enden 240 av ventilsete 242, forspenner et forspenningsledd 234 klaffen 230 mot den klaffengasjerende enden 240 av ventilsetet 242. I utførelsen vist er forspenningsleddet 234 en fjær som beveger klaffen 230 langs en akse av et ledd 232 til lukket posisjon. Vanlige kjente metoder for å aksialt bevege hylsen 226 inkluderer hydrauliske stempler (ikke vist) som er operert av trykk forsynt fra kontroll-ledningen 126 og samhandlinger med borestrengen basert på roterende eller aksiale bevegelser fra borestrengen. Sensoren 131 påviser den aksiale posisjonen av hylsen 226 idet den beveges aksialt innen DDV 110 og sender signaler gjennom kontroll-ledningen 126 til SMCU 107. Derfor rapporterer SMCU 107 på et display en prosent-andel som representerer en delvis åpnet eller lukket posisjon av klaffen 230 basert på posisjonen til hylsen 226. Figur 3 er et seksjonsoverblikk som viser borehullet 100 med DDV 110 i lukket posisjon. I denne posisjonen er den øvre delen 130 av borehullet 100 isolert fra den nedre delen 120 og ethvert trykk som gjenstår i den øvre delen 130 kan tappes gjennom ventilsammenstillingen 108 ved overflaten av brønnen som vist ved pilene. Med den øvre delen 130 av borehullet fritt for trykk, kan brønnhodet 106 åpnes for sikker utførelse av operasjoner slik som tilføyning eller fjerning av verktøystrenger. Figur 4 er et seksjonsoverblikk som viser borehullet 100 med brønnhode 106 åpnet og en verktøystreng 500 som har blitt satt inn i den øvre delen 130 av borehullet. Verktøystrengen 500 kan inkludere apparater, slik som borkroner, borekronemotor, innretninger for måling under boring, roterende styreinnretninger, perforeringssystemer, silrør og/eller slissede silrørsystemer. Disse er kun noen eksempler på verktøy som kan anordnes på en streng og settes inn i en brønn ved hjelp av metoder og apparater for den gjeldende oppfinnelsen. På grunn av at høyden på den øvre delen 130 er større enn lengden av verktøystrengen 500 kan verktøy-strengen 500 være fullstendig forbundet i den øvre delen 130 mens den øvre delen 130 er isolert fra den nedre delen 120 av DDV 110 i lukket posisjon. Til slutt er figur 5 et ytterligere overblikk av borehullet 100 som viser DDV 110 i åpen posisjon og verktøystrengen 500 forlenget fra den øvre delen 130 til den nedre delen 120 av Also shown schematically in Figure 1, an upper sensor 128 is placed in an upper part 130 of the borehole and a lower sensor 129 is placed in the lower part 120 of the borehole. The upper sensor 128 and the lower sensor 129 can determine a fluid pressure within an upper portion 130 and a lower portion 120 of the borehole, respectively. Similar to the upper and lower sensors 128, 129 shown, additional sensors (not shown) may be located in the housing 112 of the DDV 110 to measure any downhole condition or parameter such as a position of the casing 226, the presence or absence of a drill string, and borehole temperature. The additional sensors can determine a liquid composition such as the ratio of oil to water, oil to gas or gas to liquid. Furthermore, additional sensors can detect and measure a seismic pressure wave from a source located within the borehole, within a nearby borehole, or at the surface. Therefore, additional sensors can supply seismic information in real time. Figure 2A is an enlarged view of a portion of the DDV 110 showing the flap 230 and a sleeve 226 holding it in an open position. In one embodiment shown, flap 230 is initially held in an open position by sleeve 226 which extends downwardly to cover flap 230 and to ensure a substantially unobstructed inner diameter through DDV 110. A sensor 131 detects an axial position of sleeve 226 as shown in FIG. 2A and sends a signal through control line 126 to SMCU 107 that flap 230 is fully open. All sensors, such as the sensors 128,129,131 shown in Figure 2A, are connected by a cable 125 to the circuit panel 133 which is placed in the well in the cabinet 112 of the DDV 100. The power supply to the circuit panel and data transfer from the circuit panels 133 to the SMCU 107 is achieved via an electrical conductor in the control line 126. The circuit panels 133 have free channels to be able to add new sensors if necessary. The sensors 128, 129 and 131 may be optical sensors, as described below. Figure 2B is a sectional view showing the DDV 110 in a closed position. A flap engaging end 240 of a valve seat 242 in the housing 112 receives the flap 230 as it closes. As soon as the sleeve 226 is axially moved away from the valve 230 and the valve engaging end 240 of the valve seat 242, a biasing link 234 biases the flap 230 against the flap engaging end 240 of the valve seat 242. In the embodiment shown, the biasing link 234 is a spring that moves the flap 230 along an axis of a link 232 to the closed position. Common known methods of axially moving the casing 226 include hydraulic rams (not shown) operated by pressure supplied from the control line 126 and interactions with the drill string based on rotary or axial movements of the drill string. The sensor 131 detects the axial position of the sleeve 226 as it is moved axially within the DDV 110 and sends signals through the control line 126 to the SMCU 107. Therefore, the SMCU 107 reports on a display a percentage representing a partially opened or closed position of the flap 230 based on the position of the sleeve 226. Figure 3 is a sectional view showing the borehole 100 with the DDV 110 in the closed position. In this position, the upper portion 130 of the borehole 100 is isolated from the lower portion 120 and any pressure remaining in the upper portion 130 can be vented through the valve assembly 108 at the surface of the well as shown by the arrows. With the upper part 130 of the borehole free of pressure, the wellhead 106 can be opened for the safe performance of operations such as the addition or removal of tool strings. Figure 4 is a sectional view showing the borehole 100 with the wellhead 106 opened and a tool string 500 which has been inserted into the upper part 130 of the borehole. The tool string 500 may include devices, such as drill bits, drill bit motor, devices for measuring while drilling, rotary control devices, perforating systems, screen tubes and/or slotted screen tube systems. These are only a few examples of tools that can be arranged on a string and inserted into a well using the methods and apparatus of the present invention. Because the height of the upper part 130 is greater than the length of the tool string 500, the tool string 500 can be fully connected in the upper part 130 while the upper part 130 is isolated from the lower part 120 of the DDV 110 in the closed position. Finally, Figure 5 is a further overview of the borehole 100 showing the DDV 110 in the open position and the tool string 500 extended from the upper part 130 to the lower part 120 of

borehullet. I illustrasjonen vist, opprettholder en innretning (ikke vist), slik som en slamskrape eller roterende hode ved brønnhodet 106, trykket rundt verktøystrengen 500 idet det går inn i borehullet 100. the borehole. In the illustration shown, a device (not shown), such as a mud scraper or rotary head at the wellhead 106, maintains pressure around the tool string 500 as it enters the borehole 100.

Før åpning av DDV 110 må væsketrykk i den øvre delen 130 og den nedre delen 120 av borehullet 100 ved klaffen 230 i DDV 110 utjevnes eller nær utjevnes for å effektivt og sikkert åpne klaffen 230. Siden den øvre delen 130 er åpnet ved overflaten for å kunne sette inn verktøystrengen 500 vil det være ved eller nær atmosfærisk trykk, mens den nedre delen 120 vil være ved brønntrykk. Ved bruk av midler godt kjent i teknikken blir luft eller væske i den øvre delen 130 mekanisk trykksatt til et nivå ved eller nære den nedre delen 120. Basert på data fra sensorene 128 og 129 og SMCU 107 kan trykkforholdene og differensialene i den øvre delen 130 og den nedre delen 120 av borehullet 100 utjevnes nøyaktig før åpning av DDV 110. Before opening the DDV 110, fluid pressure in the upper part 130 and the lower part 120 of the borehole 100 at the flap 230 in the DDV 110 must be equalized or close to equalizing in order to effectively and safely open the flap 230. Since the upper part 130 is opened at the surface to able to insert the tool string 500 it will be at or near atmospheric pressure, while the lower part 120 will be at well pressure. Using means well known in the art, air or liquid in the upper portion 130 is mechanically pressurized to a level at or near the lower portion 120. Based on data from the sensors 128 and 129 and the SMCU 107, the pressure conditions and differentials in the upper portion 130 and the lower part 120 of the borehole 100 is precisely leveled before opening the DDV 110.

Mens instrumenteringen, slik som sensorer, mottakere og kretssystemer, er vist som en vesentlig del av kabinettet 112 til DDV 110 (Se figur 2A) i eksemplene, vil det forstås av instrumenteringen kan være lokalisert i en separat "instrumenteringsovergang" som ligger i foringsrørstrengen. Som vist i figur 6 kan instrumenteringsovergangen være fastkablet til en SMCU 107 på en måte som er lik innkjøring av en dobbelt hydraulisk ledningskontroll (HDLC) kabel 126 fra instrumenteringen på DDV 110. Derfor benytter instrumenteringsovergangen sensorer, mottakere og kretssystemer som beskrevet heri uten å bruke andre komponenter av DDV 110, slik som en klaff og et ventilsete. While the instrumentation, such as sensors, receivers and circuitry, is shown as an integral part of the housing 112 of the DDV 110 (See Figure 2A) in the examples, it will be understood that the instrumentation may be located in a separate "instrumentation transition" located in the casing string. As shown in Figure 6, the instrumentation transition can be hardwired to an SMCU 107 in a manner similar to running a dual hydraulic line control (HDLC) cable 126 from the instrumentation on the DDV 110. Therefore, the instrumentation transition utilizes sensors, receivers, and circuitry as described herein without using other components of the DDV 110, such as a flap and a valve seat.

Figur 6 er et skjematisk diagram av et kontrollsystem og dets forhold til en brønn som har en DDV 110 eller en instrumenteringsovergang som er festet med sensorer (også indikert av 110) som offentliggjort heri. Vist i figur 1 er borehullet som har DDV 110 anordnet deri med den nødvendige elektronikken for å operere sensorene diskutert ovenfor (Se figur 1). Figure 6 is a schematic diagram of a control system and its relationship to a well having a DDV 110 or an instrumentation transition attached with sensors (also indicated by 110) as disclosed herein. Shown in Figure 1, the borehole that has the DDV 110 is arranged therein with the necessary electronics to operate the sensors discussed above (See Figure 1).

En leder innkapslet i en kontrolledning som er vist i figur 6 idet den doble hydrauliske ledningskontrollen (HDLC) kabelen 126 sørger for kommunikasjon mellom brønnhullsensorer og/eller mottakere og en overflateovervåker og kontroll enhet (SMCU) 107. HDLC-kabelen 126 forlenges fra DDV 110 på utsiden av foringsrørstrengen 102 (Se figur 1) som inneholder DDV 110, til en grensesnittenhet 180 av SMCU 107. SMCU 107 kan inkludere en hydraulisk pumpe 185 og en serie med ventiler som brukes i operasjonen av DDV 110 ved væskeoverføring gjennom HDLC 126, og for å etablere et trykk over DDV 110 som er stort sett likt trykket nedenfor DDV 110. I tillegg kan SMCU 107 inkludere et programmerbart logisk styringsenhetssystem (PLC) 181 for overvåking og kontroll av hver ventil og andre parametere, kretssystem for forbindelse med brønnhullselektronikk, et kortdisplay 186, og standard RS-232 grensesnitt (ikke vist) for kopling av eksterne innretninger. I denne anordningen sender SMCU 107 ut informasjon som har kommet inn fra sensorene og/eller mottakerne 182 i borehullet 100 til displayet 186 eller til kontrollene 183. Ved bruk av anordningen som er illustrert, kan trykkdifferensialen mellom den øvre delen og den nedre delen av borehullet 100 overvåkes og justeres til et optimalt nivå for åpning av ventilen. I tillegg til trykkinformasjon nære DDV 110 kan systemet også inkludere nærhetssensorer som beskriver posisjonen til hylsen 226 i ventilen som er ansvarlig for å holde ventilen i åpen posisjon. Ved å forsikre at hylsen 226 er helt i åpen eller lukket posisjon kan ventilen opereres mer effektivt. SMCU 107 kan videre inkludere en strømforsyning 184 for forsyning av strøm for å operere SMCU 107. En separat datainnretning slik som en bærbar PC 187 kan også tilkoples SMCU 107. A conductor encased in a control line shown in Figure 6 as the dual hydraulic line control (HDLC) cable 126 provides communication between downhole sensors and/or receivers and a surface monitor and control unit (SMCU) 107. The HDLC cable 126 is extended from the DDV 110 on the outside of the casing string 102 (See Figure 1) containing the DDV 110, to an interface unit 180 of the SMCU 107. The SMCU 107 may include a hydraulic pump 185 and a series of valves used in the operation of the DDV 110 in fluid transfer through the HDLC 126, and to establish a pressure above the DDV 110 that is substantially equal to the pressure below the DDV 110. In addition, the SMCU 107 may include a programmable logic controller (PLC) system 181 for monitoring and controlling each valve and other parameters, circuitry for interfacing with downhole electronics, a card display 186, and standard RS-232 interface (not shown) for connecting external devices. In this arrangement, the SMCU 107 outputs information received from the sensors and/or receivers 182 in the borehole 100 to the display 186 or to the controls 183. Using the arrangement illustrated, the pressure differential between the upper part and the lower part of the borehole can 100 is monitored and adjusted to an optimal level for opening the valve. In addition to pressure information close to the DDV 110, the system may also include proximity sensors that describe the position of the sleeve 226 in the valve which is responsible for holding the valve in the open position. By ensuring that sleeve 226 is fully in the open or closed position, the valve can be operated more efficiently. The SMCU 107 may further include a power supply 184 for supplying power to operate the SMCU 107. A separate computing device such as a laptop PC 187 may also be connected to the SMCU 107.

Figur 7 er et seksjonsoverblikk av et borehull 100 med verktøystrenger 700 som inkluderer et telemetriverktøy 702 anstilt i borehullet 100. Telemetriverktøyet 702 overfører avlesningene av instrumentene til et fjerntliggende sted ved hjelp av radio-bølger eller andre midler. I en utførelse vist i figur 7 bruker telemetriverktøyet 702 elektromagnetiske bølger (EM) 704 for å overføre brønnhullsinformasjon til et fjerntliggende sted, i dette tilfellet en mottaker 706 som er plassert i eller nære et kabinett til en DDV 110 i stedet for ved en overflate av borehullet. Alternativt kan DDV 110 være en instrumenteringsovergang som omfatter sensorer, mottakere, og kretssystem men inkluderer ikke andre komponenter av DDV 110 slik som en ventil. EM-bølgen 704 kan være enhver form for elektromagnetisk stråling, slik som radiobølger, gammastråler, eller røntgenstråler. Telemetriverktøyet 702 anordnet i rørstrengen, Figure 7 is a sectional view of a borehole 100 with tool strings 700 that includes a telemetry tool 702 employed in the borehole 100. The telemetry tool 702 transmits the readings of the instruments to a remote location using radio waves or other means. In an embodiment shown in Figure 7, the telemetry tool 702 uses electromagnetic (EM) waves 704 to transmit wellbore information to a remote location, in this case a receiver 706 located in or near an enclosure of a DDV 110 rather than at a surface of the borehole. Alternatively, the DDV 110 may be an instrumentation transition that includes sensors, receivers, and circuitry but does not include other components of the DDV 110 such as a valve. The EM wave 704 can be any form of electromagnetic radiation, such as radio waves, gamma rays, or X-rays. The telemetry tool 702 arranged in the pipe string,

700 nære borkronen 707, overfører data relatert til beliggenheten og frontvinkelen av borkronen 707, hullskråning, brønnhulltrykk eller andre variabler. Mottakeren 706 omsetter EM-bølgene 704 som den mottar fra telemetriverktøyet 702 til et elektrisk signal som er matet til et kretssystem i DDV 110 via en kort kabel 710. Signalet går til SMCU via en leder i en kontrolledning 126. På lignende måte kan et elektrisk signal fra SMCU sendes til DDV 110 som deretter kan sende et EM-signal til telemetri-verktøyet 702 for å kunne forsyne toveis kommunikasjon. Ved hjelp av telemetri-verktøyet 702 i samband med DDV 110 og dets eksisterende kontrolledning 126 som kopler det til SMCU ved overflaten, økes påliteligheten og ytelsen til telemetri-verktøyet 702 siden EM-bølgene 704 ikke trenger å overføres så langt gjennom formasjoner. Derfor vil utførelser av denne oppfinnelsen sørge for kommunikasjon med brønnhullinnretninger, slik som et telemetriverktøy 702 som er plassert nedenfor formasjonene som inneholder en EM-barriere. Eksempler på brønnhullsverktøy brukt sammen med telemetriverktøyet 702 inkluderer et verktøy for måling under boring (MWD) eller et verktøy for trykk under boring (PWD). 700 near the drill bit 707, transmits data related to the location and face angle of the drill bit 707, hole inclination, wellbore pressure or other variables. The receiver 706 converts the EM waves 704 that it receives from the telemetry tool 702 into an electrical signal that is fed to a circuitry in the DDV 110 via a short cable 710. The signal goes to the SMCU via a conductor in a control line 126. Similarly, an electrical signal from the SMCU is sent to the DDV 110 which can then send an EM signal to the telemetry tool 702 to provide two-way communication. Using the telemetry tool 702 in conjunction with the DDV 110 and its existing control line 126 connecting it to the SMCU at the surface increases the reliability and performance of the telemetry tool 702 since the EM waves 704 do not need to be transmitted as far through formations. Therefore, embodiments of this invention will provide for communication with downhole devices, such as a telemetry tool 702, which is located below the formations containing an EM barrier. Examples of downhole tools used in conjunction with the telemetry tool 702 include a measurement-while-drilling (MWD) tool or a pressure-while-drilling (PWD) tool.

Utvidbare sandsilrør Expandable sand sieve tubes

Nok et annet anvendelsesområde for apparatet og metodene for den gjeldende oppfinnelsen er relatert til bruken av et utvidbart sandsilrør eller ESS og sanntidsmåling av trykk som kreves for utvidelse av ESS. Bruk av apparatet eller metodene for den gjeldende oppfinnelsen med sensorer innlemmet i et utvidelses-verktøy og data overført til en SMCU 107 (Se figur 6) via en kontrollledning koplet til en DVV eller instrumenteringsovergang som har kretspaneler, sensorer, og mottakere deri, trykk i og rundt utvidelsesverktøyet, kan overvåkes og justeres fra en overflate av et borehull. Under bruk mottar DDV eller instrumenteringsovergangen et signal lignende det signalet som er beskrevet i figur 7 fra sensorene innlemmet i utvidelses-verktøyet, behandler signalet med kretspanelene, og sender data relatert til trykk i og rundt utvidelsesverktøyet til overflaten gjennom kontrolledningen. Basert på data mottatt ved overflaten kan en operatør justere et trykk påført til ESS ved å forandre et væsketrykk forsynt til utvidelsesverktøyet. Yet another area of application of the apparatus and methods of the present invention relates to the use of an expandable sand screen tube or ESS and the real-time measurement of pressure required for expansion of the ESS. Using the apparatus or methods of the present invention with sensors incorporated in an extension tool and data transmitted to an SMCU 107 (See Figure 6) via a control line connected to a DVV or instrumentation junction having circuit panels, sensors, and receivers therein, press and around the expansion tool, can be monitored and adjusted from one surface of a borehole. In use, the DDV or instrumentation transition receives a signal similar to the signal described in Figure 7 from the sensors incorporated in the expansion tool, processes the signal with the circuit boards, and sends data related to pressure in and around the expansion tool to the surface through the control line. Based on data received at the surface, an operator can adjust a pressure applied to the ESS by changing a fluid pressure supplied to the expansion tool.

Optiske sensorer med utplasseringsventiler for brønnhull Optical sensors with wellbore deployment valves

Figur 8 viser en alternativ utførelse av den gjeldende oppfinnelsen som fremstiller et seksjonsoverblikk av foringsrørstrengen 102 anordnet innen borehullet 100 og anstilt deri ved sement 104. Som i figur 1 forlenges foringsrørstrengen 102 fra overflaten av borehullet 100 fra innen brønnhode 106 med ventilsammenstillingen 108 for kontrollering av strømmen med væske fra borehullet 100. En utplasseringsventil for brønnhull (DDV) 310 er anordnet innen foringsrørstrengen 102 og er en integral del av foringsrørstrengen 102. DDV 310 inkluderer et kabinett 312, en klaff 430 som har et ledd 432 ved en ende, og et ventilsete 442 dannet innen den indre diameteren av kabinettet 312 nærliggende klaffen 430. Klaffen 430, leddet 432, og ventilsetet 442 opererer på samme måte og har de samme egenskapene som klaffen 230, leddet 232, og ventilsetet 242 av figurene 1-6, slik at de ovenstående beskrivelsene av operasjonen og egenskapene av komponentene gjelder likt for utførelsene i figurene 8-12. Figure 8 shows an alternative embodiment of the present invention which presents a sectional overview of the casing string 102 arranged within the borehole 100 and employed therein by cement 104. As in Figure 1, the casing string 102 is extended from the surface of the borehole 100 from within the wellhead 106 with the valve assembly 108 for controlling the flow of fluid from the wellbore 100. A downhole deployment valve (DDV) 310 is disposed within the casing string 102 and is an integral part of the casing string 102. The DDV 310 includes a casing 312, a flap 430 having a joint 432 at one end, and a valve seat 442 formed within the inner diameter of housing 312 adjacent flap 430. Flap 430, joint 432, and valve seat 442 operate in the same manner and have the same characteristics as flap 230, joint 232, and valve seat 242 of Figures 1-6, so that the above descriptions of the operation and the characteristics of the components apply equally to the embodiments in Figures 8-12.

Spesielt er klaffen 430 brukt til å separere den øvre delen av borehullet 130 fra den nedre delen av borehullet 120 ved forskjellige stadier av operasjonen. En hylse 226 (Se figur 2A) er brukt for å holde klaffen 430 i en åpen posisjon ved å forlenges nedover for å dekke klaffen 230 og sikre en i all vesentlighet uhindret indre diameter gjennom DDV 310. In particular, the flap 430 is used to separate the upper part of the borehole 130 from the lower part of the borehole 120 at various stages of the operation. A sleeve 226 (See Figure 2A) is used to hold flap 430 in an open position by extending downwardly to cover flap 230 and ensure a substantially unobstructed inner diameter through DDV 310.

Plassert innen kabinettet 312 av DDV 310 er en optisk sensor 362 for måling av forhold eller parametere innen en formasjon 248 eller borehullet, slik som temperatur, trykk, seismiske forhold, akustiske forhold, og/eller væskesammenstilling i formasjonen 248, inkludert forholdet olje til vann, olje til gass, eller gass til væske. Den optiske sensoren 362 kan omfatte enhver passende type optiske følings-elementer slik som de beskrevet i U. S patentnummer 6.422.084, som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. For eksempel kan den optiske sensoren 362 omfatte en optisk fiber som har det reflekterende elementet innkapslet deri; og et rør som har den optiske fiberen og det reflekterende elementet kledd inn deri langs en langs- gående akse av røret, hvor røret er smeltet til minst en del av fiberen. Alternativt kan den optiske sensoren 362 omfatte en stor diameter optisk bølgeleder som har en ytre kappe og en indre kjerne anordnet deri. Located within the housing 312 of the DDV 310 is an optical sensor 362 for measuring conditions or parameters within a formation 248 or the wellbore, such as temperature, pressure, seismic conditions, acoustic conditions, and/or fluid composition in the formation 248, including the oil to water ratio , oil to gas, or gas to liquid. The optical sensor 362 may include any suitable type of optical sensing elements such as those described in U.S. Patent No. 6,422,084, which is incorporated herein by reference in its entirety. For example, the optical sensor 362 may comprise an optical fiber having the reflective element encapsulated therein; and a tube having the optical fiber and the reflective element clad therein along a longitudinal axis of the tube, the tube being fused to at least a portion of the fiber. Alternatively, the optical sensor 362 may comprise a large diameter optical waveguide having an outer sheath and an inner core disposed therein.

Den optiske sensoren 362 kan inkludere en trykksensor, temperatursensor, akustisk sensor, seismisk sensor eller andre sonder eller sensorer som tar temperatur- eller trykkmålinger. I en utførelse er den optiske sensoren 362 en seismisk sensor. Den seismiske sensoren 362 påviser og måler seismiske, trykk-akustiske bølger 401, 411, 403, 501, 511, 503, 601, 611, 603 i figurene 10-12) avgitt fra en seismisk kilde 371, 471, 571 plassert innen borehullet 100 ved en beliggenhet slik som en borestreng 305 (Se figur 10) ved overflaten av borehullet 100 (Se figur 11) eller i et nærliggende borehull 700 (Se figur 12). Operasjonen og konstruksjonen av en Bragg bøyningsgittersensor som kan brukes med den gjeldende oppfinnelsen er beskrevet i det felleseide U. S patentnummer 6.072.567 med tittelen "Vertikalt seismisk profileringssystem som har vertikal seismiskprofilerende optisk signalprosesseringsutstyr og Fiber Bragg bøyningsgitter optiske sensorer" publisert 6. juni 2000, som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. The optical sensor 362 may include a pressure sensor, temperature sensor, acoustic sensor, seismic sensor, or other probes or sensors that take temperature or pressure measurements. In one embodiment, the optical sensor 362 is a seismic sensor. The seismic sensor 362 detects and measures seismic pressure-acoustic waves 401, 411, 403, 501, 511, 503, 601, 611, 603 in Figures 10-12) emitted from a seismic source 371, 471, 571 located within the borehole 100 at a location such as a drill string 305 (See Figure 10) at the surface of the borehole 100 (See Figure 11) or in a nearby borehole 700 (See Figure 12). The operation and construction of a Bragg grating sensor that can be used with the present invention is described in jointly owned U.S. Patent No. 6,072,567 entitled "Vertical Seismic Profiling System Having Vertical Seismic Profiling Optical Signal Processing Equipment and Fiber Bragg Grating Optical Sensors" published June 6, 2000 , which is incorporated herein by reference in its entirety.

Konstruksjonen og operasjonen av optiske sensorer passende for bruk med den gjeldende oppfinnelsen, i utførelsen til en FBG-sensor, er beskrevet i U. S patentnummer 6,597,711 publisert 22. juli 2003 med tittelen "Bragg bøynings-gitterbasert laser" som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. Hvert Bragg bøyningsgitter er konstruert for å reflektere en spesiell bølgelengde eller frekvens av lys som brer seg langs kjernen, tilbake i retning av lyskilden den kom fra. Spesielt er bølgelengden av Bragg bøyningsgitter forskjøvet for å forsyne sensoren. The construction and operation of optical sensors suitable for use with the present invention, in the embodiment of an FBG sensor, is described in U.S. Patent No. 6,597,711 published July 22, 2003 entitled "Bragg Bending Grating-Based Laser" which is incorporated herein by reference in its entirety. Each Bragg grating is designed to reflect a particular wavelength or frequency of light that propagates along the core, back in the direction of the light source from which it came. In particular, the wavelength of the Bragg grating is shifted to feed the sensor.

En annen passende type optisk sensor for bruk med den gjeldende oppfinnelsen, er en FBG-basert inferometrisk sensor. En utførelse av en FBG-basert inferometrisk sensor som kan brukes som den optiske sensoren 362 til den gjeldende oppfinnelsen er beskrevet i US patentnummer 6,175,108, publisert 16. januar 2001 med tittelen "Akselerometer som har fiberoptisk Bragg bøyningsgittersensor for å forsyne multipleks, flerakset akselerasjonsføling" som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. Den inferometriske sensoren inkluderer to FBG-bølgelengder separert ved en lengde med fiber. Ved endring i lengden av fiber mellom de to bølgelengdene måles en endring i ankomsttiden av lyset reflektert fra en bølgelengde til den andre bølgelengden. Endringen i ankomsttiden indikerer borehull- eller formasjonsparameteren. Another suitable type of optical sensor for use with the present invention is an FBG-based inferometric sensor. One embodiment of an FBG-based inferometric sensor that can be used as the optical sensor 362 of the present invention is described in US Patent No. 6,175,108, published January 16, 2001, entitled "Accelerometer Having Fiber Optic Bragg Grating Sensor to Provide Multiplex, Multi-Axis Acceleration Sensing." which is incorporated herein by reference in its entirety. The inferometric sensor includes two FBG wavelengths separated by a length of fiber. When the length of fiber changes between the two wavelengths, a change in the arrival time of the light reflected from one wavelength to the other wavelength is measured. The change in arrival time indicates the borehole or formation parameter.

DDV 310 inkluderer også en overflateovervåkning og kontrollenhet (SMCU) 251 for å tillate klaffen 430 å åpnes og fjernlukkes fra brønnoverflaten. SMCU 251 inkluderer tilbehør av en mekanisk lignende aktuator 324 og en kontrolledning 326 for å overføre hydraulisk væske og/eller elektriske spenninger. SMCU 251 behandler og rapporterer seismisk informasjon samlet av den seismiske sensoren 362 på et display. The DDV 310 also includes a surface monitoring and control unit (SMCU) 251 to allow the flap 430 to be opened and closed remotely from the well surface. The SMCU 251 includes accessories of a mechanical-like actuator 324 and a control line 326 to transmit hydraulic fluid and/or electrical voltages. The SMCU 251 processes and reports seismic information collected by the seismic sensor 362 on a display.

En optisk ledning 327 er koplet til en ende av den optiske sensoren 362 og den andre enden til SMCU 251 og kan inkludere en prosesseringsenhet for omforming av signalet overført gjennom den optiske ledningen 327 til meningsfulle data. Den optiske ledningen 327 er i optisk kommunikasjon med den optiske sensoren 362, så vel som at SMCU 251 har optisk signalprosesseringsutstyr. En eller flere kontrolledningbeskyttere 361 er plassert på foringsrørstrengen 102 for å huse og beskytte kontrolledningen 326 så vel som den optiske ledningen 327. An optical line 327 is connected to one end of the optical sensor 362 and the other end to the SMCU 251 and may include a processing unit for converting the signal transmitted through the optical line 327 into meaningful data. The optical line 327 is in optical communication with the optical sensor 362 as well as the SMCU 251 having optical signal processing equipment. One or more control line protectors 361 are positioned on the casing string 102 to house and protect the control line 326 as well as the optical line 327 .

Ethvert antall med ytterligere seismiske sensorer 352 (eller andre typer optiske sensorer slik som en trykksensor, temperatursensor, akustisk sensor, etc.) kan lokaliseres på foringsrørstrengen 102 ved intervaller over den seismiske sensoren 362 for å forsyne ytterligere beliggenheter som den seismiske kilden 371, 471, 571 kan overføre akustiske bølger (ikke vist). Når man bruker ytterligere seismiske sensorer 352, 356 kjøres den optiske ledningen 327 inn i de seismiske sensorene 352, 356 på sin vei fra den seismiske sensoren 362 til SMCU 251. Seismisk sensorbærere 353, 357 (for eksempel metallrør) kan være anordnet rundt de seismiske sensorene 352, 356 for å beskytte de seismiske sensorene 353, 356 så vel som kontrolledningen 326 og den optiske ledningen 327. Any number of additional seismic sensors 352 (or other types of optical sensors such as a pressure sensor, temperature sensor, acoustic sensor, etc.) may be located on the casing string 102 at intervals above the seismic sensor 362 to provide additional locations such as the seismic source 371, 471 , 571 can transmit acoustic waves (not shown). When using additional seismic sensors 352, 356, the optical line 327 is run into the seismic sensors 352, 356 on its way from the seismic sensor 362 to the SMCU 251. Seismic sensor carriers 353, 357 (for example, metal pipes) may be arranged around the seismic the sensors 352, 356 to protect the seismic sensors 353, 356 as well as the control line 326 and the optical line 327.

Måling under boring Measurement during drilling

Figur 9 viser klaffen 430 i lukket posisjon, brønnhodet 106 åpent, og en borestreng 305 anstilt i borehullet 100. Borestrengen 305 er rørstrenger eller verktøystrenger med et jordfjerningsledd 306 operativt koplet til dets nedre ende. En klaffengasjerende ende 240 (Se figur 2A) av et ventilsete 442 i kabinettet 312 er plassert på motsatt side av klaffen 430.1 posisjonen til klaffen 430 fremstilt i figur 9 forspenner et forspenningsledd 234 (Se figur 2A) klaffen 430 mot ventilsetet 442.1 en utførelse vist i figur 2A er forspenningsleddet 234 en fjær. Figurene 10-12 viser DDV 310 i en åpen posisjon og borestrengen 305 forlenget fra den øvre delen 130 til den nedre delen 120 av borehullet 100. Figur 10 viser en seismisk kilde 371 som er plassert innen borestrengen 305, med akustiske bølger 401 og 411 avgitt fra den seismiske kilden 371 inn i formasjonen 248, og deretter reflektert eller delvis reflektert fra formasjonen 248 inn i den seismiske sensoren 362. På en lignende måte viser figur 11 en seismisk kilde 471 som er plassert ved overflaten av borehullet 100, med akustiske bølger 501 og 511 avgitt fra den seismiske kilden 471 inn i formasjonen 248, og deretter reflektert eller delvis reflektert fra formasjonen 248 inn i den seismiske sensoren 362. Figur 12 viser en seismisk kilde 571 som er plassert i et nærliggende borehull 700, med akustiske bølger 601 og 611 også avgitt fra den seismiske kilden 571 inn i formasjonen 248, og deretter reflektert eller delvis reflektert fra formasjonen 248 inn i den seismiske sensoren 362. I en alternativ utførelse kan vibrasjonen av selve borestrengen 305 eller et annet brønnhullsverktøy virke som den seismiske kilden når det vibrerer mot borehullet eller foringsrøret i borehullet. De seismiske kildene 371, 471 og 571 i figurene 10-12 overfører alle en akustisk bølge 403, 503 eller 603 direkte til den seismiske sensoren 362 for kalibreringsformål. Figure 9 shows the valve 430 in the closed position, the wellhead 106 open, and a drill string 305 employed in the borehole 100. The drill string 305 is pipe strings or tool strings with a soil removal joint 306 operatively connected to its lower end. A flap engaging end 240 (See Figure 2A) of a valve seat 442 in the housing 312 is located on the opposite side of the flap 430.1 the position of the flap 430 depicted in Figure 9 a biasing link 234 (See Figure 2A) biases the flap 430 against the valve seat 442.1 an embodiment shown in Figure 2A, the bias link 234 is a spring. Figures 10-12 show the DDV 310 in an open position and the drill string 305 extended from the upper portion 130 to the lower portion 120 of the borehole 100. Figure 10 shows a seismic source 371 located within the drill string 305, with acoustic waves 401 and 411 emitted from the seismic source 371 into the formation 248, and then reflected or partially reflected from the formation 248 into the seismic sensor 362. In a similar manner, Figure 11 shows a seismic source 471 located at the surface of the borehole 100, with acoustic waves 501 and 511 emitted from the seismic source 471 into the formation 248, and then reflected or partially reflected from the formation 248 into the seismic sensor 362. Figure 12 shows a seismic source 571 that is located in a nearby borehole 700, with acoustic waves 601 and 611 also emitted from the seismic source 571 into the formation 248, and then reflected or partially reflected from the formation 248 into the seismic sensor 362. In an al Alternatively, the vibration of the drill string 305 itself or another downhole tool may act as the seismic source when it vibrates against the borehole or the casing in the borehole. The seismic sources 371, 471 and 571 in Figures 10-12 all transmit an acoustic wave 403, 503 or 603 directly to the seismic sensor 362 for calibration purposes.

I bruk blir foringsrørstrengen 102 med DDV 310 anordnet derpå, senket ned i det utborede borehullet 100 gjennom det åpne brønnhodet 106 og sementert deri med sement 104. Innledningsvis er klaffen 430 holdt i åpen posisjon av hylsen 226 (Se figur 2A) for å sørge for et uhindret borehull 100 for væskesirkulering under innkjøring av foringsrørstrengen 102. Figur 8 viser foringsrørstrengen 102 og DDV 310 sementert innen borehullet 100 med klaffen 430 i åpen posisjon. In use, the casing string 102 with DDV 310 is arranged thereon, lowered into the drilled borehole 100 through the open wellhead 106 and cemented therein with cement 104. Initially, the flap 430 is held in the open position by the sleeve 226 (See Figure 2A) to ensure an unobstructed borehole 100 for fluid circulation during run-in of the casing string 102. Figure 8 shows the casing string 102 and DDV 310 cemented within the borehole 100 with the flap 430 in the open position.

Når det er ønskelig å kjøre inn borestrengen 305 i borehullet 100 for å bore til en videre dybde innen formasjonen 248, er klaffen 430 lukket. Borestrengen 305 er anstilt i brønnhodet 106. Figur 9 viser klaffventilen 430 lukket og borestrengen 305 er anstilt i borehullet 100. When it is desired to drive the drill string 305 into the borehole 100 to drill to a further depth within the formation 248, the flap 430 is closed. The drill string 305 is employed in the wellhead 106. Figure 9 shows the flap valve 430 closed and the drill string 305 is employed in the borehole 100.

Brønnhodet 106 er deretter lukket til atmosfærisk trykk fra overflaten. DDV 310 -klaffen 430 er åpnet. Borestrengen 305 er deretter senket inn i den nedre delen 120 av borehullet 100 og deretter videre senket for å bore inn i formasjonen 248. Figurene 10-12 fremstiller tre forskjellige konfigurasjoner for overføring av formasjonsforhold til overflaten mens borestrengen 305 er boret inn i formasjonen 248. Formasjonsforhold kan også overføres til SMCU 251 før eller etter borestrengen 305 er boret inn i formasjonen. The wellhead 106 is then closed to atmospheric pressure from the surface. The DDV 310 flap 430 is opened. The drill string 305 is then lowered into the lower portion 120 of the borehole 100 and then further lowered to drill into the formation 248. Figures 10-12 depict three different configurations for transferring formation conditions to the surface while the drill string 305 is drilled into the formation 248. Formation conditions can also be transmitted to the SMCU 251 before or after the drill string 305 has been drilled into the formation.

I Figur 10, mens borestrengen 305 er boret inn i formasjonen 248 overfører den seismiske kilden 371 akustiske bølger 401, som kommer tilbake fra beliggenhet 400 i formasjonen 248 til den seismiske sensoren 362. Alternativt kan den seismiske kilden aktiveres når borestrengen 305 er stasjonær (ikke borer), for eksempel ved å presse væske gjennom borestrengen gjennom en omformer som avgir akustisk energi. Den seismiske kilden 371 overfører også akustiske bølger 411 som kommer tilbake fra beliggenhet 410 i formasjonen 248 til den seismiske sensoren 362. Den seismiske kilden 371 overfører også akustiske bølger 403, som kommer direkte tilbake til den seismiske sensoren 362. Den direkte overføringen av akustiske bølger 403 er nødvendig for å behandle den samlede informasjonen og tolke det endelige bildet ved å utlede avstanden mellom borekronen og den seismiske sensoren 362 pluss reisetiden for å kalibrere de akustiske bølgene 401 og 411. Fordi de akustiske bølgene 401 og 411 må gå til formasjonen 248 og deretter til den seismiske sensoren 362, eksisterer det en tidsforsinkelse. For å utjevne de akustiske bølgene 401 og 411 med tidsforsinkelsen kan den direkte akustiske bølgen 403 måles uten tidsforsinkelse forårsaket av avprelling av formasjonen 248. De ytterligere seismiske sensorene 352 og 356 på utsiden av foringsrørstrengen 102 kan også motta akustiske bølger (ikke vist) som kommer tilbake fra formasjonen 248 ved forskjellige beliggenheter. Ethvert antall med akustiske bølger kan avgis av hver seismiske kilde 371, 352, 356 ved hvilken som helst vinkel med hensyn til formasjonen 248 og til enhver beliggenhet innen formasjonen 248. Ytterligere akustiske bølger er vist avgitt fra den seismiske kilden 371 ved varierende vinkler til varierende beliggenheter. In Figure 10, while the drill string 305 is drilled into the formation 248, the seismic source 371 transmits acoustic waves 401, which return from location 400 in the formation 248 to the seismic sensor 362. Alternatively, the seismic source can be activated when the drill string 305 is stationary (not drills), for example by forcing fluid through the drill string through a transducer that emits acoustic energy. The seismic source 371 also transmits acoustic waves 411 returning from location 410 in the formation 248 to the seismic sensor 362. The seismic source 371 also transmits acoustic waves 403, which return directly to the seismic sensor 362. The direct transmission of acoustic waves 403 is necessary to process the aggregated information and interpret the final image by deriving the distance between the drill bit and the seismic sensor 362 plus the travel time to calibrate the acoustic waves 401 and 411. Because the acoustic waves 401 and 411 must travel to the formation 248 and then to the seismic sensor 362, a time delay exists. To equalize the acoustic waves 401 and 411 with the time delay, the direct acoustic wave 403 can be measured without the time delay caused by the reflection of the formation 248. The additional seismic sensors 352 and 356 on the outside of the casing string 102 can also receive acoustic waves (not shown) coming back from formation 248 at various locations. Any number of acoustic waves may be emitted by each seismic source 371, 352, 356 at any angle with respect to the formation 248 and at any location within the formation 248. Additional acoustic waves are shown emitted from the seismic source 371 at varying angles to varying locations.

Etter at de akustiske bølgene 401,411 og 403 (og enhver akustisk bølge fra de ytterligere seismiske sensorene 352 og 356) er overført inn i formasjonen 248 til den seismiske kilden 371 og deretter reflektert eller delvis reflektert til den seismiske sensoren 362, overføres den samlede informasjonen gjennom en optisk kabel 327 til SMCU 251. SMCU 251 behandler informasjonen som er mottatt gjennom den optiske kabelen 327. Operatøren kan lese informasjonen produsert av SMCU 251 og justere posisjonen og boreretningen eller borebanen til borestrengen 305, komposisjonen av borevæsken introdusert gjennom borestrengen 305 og andre parametere i løpet av boring. Et alternativ kan være at data tolkes ved et databehandlingssenter som ikke er på stedet. After the acoustic waves 401, 411 and 403 (and any acoustic waves from the additional seismic sensors 352 and 356) are transmitted into the formation 248 to the seismic source 371 and then reflected or partially reflected to the seismic sensor 362, the aggregate information is transmitted through an optical cable 327 to the SMCU 251. The SMCU 251 processes the information received through the optical cable 327. The operator can read the information produced by the SMCU 251 and adjust the position and drilling direction or path of the drill string 305, the composition of the drilling fluid introduced through the drill string 305 and other parameters during drilling. An alternative could be for data to be interpreted at an off-site data processing centre.

Figur 11 viser en alternativ utførelse av den gjeldende oppfinnelsen. I denne utførelsen utføres vertikal seismisk profilering foran jordfjerningsleddet 306 av borestrengen 305 av en seismisk kilde 471 avgitt fra overflaten av borehullet 100, heller enn fra jordfjerningsleddet 306. Den seismiske kilden 471 avgir akustiske bølger 501 som kommer tilbake fra formasjonen 248 ved beliggenhet 500 til den seismiske sensoren 362. Den seismiske kilden 471 avgir også akustiske bølger 511, som kommer tilbake fra formasjonen 248 ved beliggenhet 510 til den seismiske sensoren 362. Den seismiske kilden 471 avgir akustiske bølger 503, som reiser gjennom en direkte bane til den seismiske sensoren 362 uten å komme tilbake fra formasjonen 248. Akustisk bølge 503 er brukt for kalibreringsformål som beskrevet ovenfor i relasjon til akustiske bølger 403 av figur 10. De ytterligere seismiske sensorene 352 og 356 på utsiden av foringsrørstrengen 102 kan også motta akustiske bølger (ikke vist) som er kommet tilbake fra formasjonen 248 ved forskjellige beliggenheter. Ethvert antall akustiske bølger kan avgis av hver seismiske kilde 471, 352, 356 ved enhver vinkel med hensyn til formasjonen 248 og til enhver beliggenhet innen formasjonen 248 og overføres til den seismiske sensoren 362. Informasjonen som blir samlet av den seismiske sensoren 362 overføres til SMCU 251 gjennom den optiske kabelen 327, og resten av operasjonen er den samme som operasjonen beskrevet i relasjon til figur 10. Figure 11 shows an alternative embodiment of the current invention. In this embodiment, vertical seismic profiling in front of the soil removal joint 306 of the drill string 305 is performed by a seismic source 471 emitted from the surface of the borehole 100, rather than from the soil removal joint 306. The seismic source 471 emits acoustic waves 501 that return from the formation 248 at location 500 to the seismic sensor 362. Seismic source 471 also emits acoustic waves 511, which return from formation 248 at location 510 to seismic sensor 362. Seismic source 471 emits acoustic waves 503, which travel through a direct path to seismic sensor 362 without to return from the formation 248. Acoustic wave 503 is used for calibration purposes as described above in relation to acoustic waves 403 of Figure 10. The additional seismic sensors 352 and 356 on the outside of the casing string 102 may also receive acoustic waves (not shown) which are returned from formation 248 at various locations. Any number of acoustic waves may be emitted by each seismic source 471, 352, 356 at any angle with respect to the formation 248 and at any location within the formation 248 and transmitted to the seismic sensor 362. The information collected by the seismic sensor 362 is transmitted to the SMCU 251 through the optical cable 327, and the rest of the operation is the same as the operation described in relation to Figure 10.

Figur 12 viser en videre alternativ utførelse av den gjeldende oppfinnelsen. Her er den seismiske kilden 571 avgitt fra et nærliggende borehull 700. Borehullet 700 er vist med foringsrør 602 sementert deri med sement 604. Den seismiske kilden 571 er vist plassert i det ringformede område mellom foringsrøret 602 og borehullet 700, men kan være plassert hvor som helst innen det nærliggende borehullet 700 for bruk i forhold til den gjeldende oppfinnelsen. Spesifikt kan den seismiske kilden 571, blant andre muligheter, være anordnet på en rørstreng (ikke vist) innen det nærliggende borehullet 700. I likhet med operasjonen av utførelsen av figurene 10-11, avgir den seismiske kilden 571 akustiske bølger 601 inn i beliggenheten 600 i formasjonen 248, som kommer tilbake fra formasjonen 248 til den seismiske sensoren 362. Den seismiske kilden 571 avgir akustiske bølger 611 inn i beliggenheten 610 i formasjonen 248, og den akustiske bølgen 611 kommer tilbake fra formasjonen 248 til den seismiske sensoren 362. Den akustiske bølgen 603 er overført direkte fra den seismiske kilden 571 til den seismiske sensoren 362 for kalibreringsformål som beskrevet over i relasjon til figurene 10-11. De ytterligere seismiske sensorene 352 og 356 på utsiden av foringsrørstrengen 102 kan også motta akustiske bølger (ikke vist) som kommer tilbake fra formasjonen 248 ved forskjellige beliggenheter. Ethvert antall akustiske bølger kan avgis av hver seismiske kilde 371, 352, 356 ved enhver vinkel med hensyn til formasjonen 248 og til enhver beliggenhet innen formasjonen 248 for mottakelse av den seismiske sensoren 362. Informasjonen som blir samlet av den seismiske sensoren 362 overføres til SMCU 251 gjennom en optisk kabel 327, og resten av operasjonen er den samme som operasjonen beskrevet i relasjon til figur 10. Figure 12 shows a further alternative embodiment of the current invention. Here, the seismic source 571 is emitted from a nearby borehole 700. The borehole 700 is shown with casing 602 cemented therein with cement 604. The seismic source 571 is shown located in the annular area between the casing 602 and the borehole 700, but may be located anywhere preferably within the adjacent borehole 700 for use in relation to the present invention. Specifically, the seismic source 571 may, among other possibilities, be disposed on a tubing string (not shown) within the adjacent wellbore 700. Similar to the operation of the embodiment of Figures 10-11, the seismic source 571 emits acoustic waves 601 into the location 600. in the formation 248, which returns from the formation 248 to the seismic sensor 362. The seismic source 571 emits acoustic waves 611 into the location 610 in the formation 248, and the acoustic wave 611 returns from the formation 248 to the seismic sensor 362. The acoustic the wave 603 is transmitted directly from the seismic source 571 to the seismic sensor 362 for calibration purposes as described above in relation to Figures 10-11. The additional seismic sensors 352 and 356 on the exterior of the casing string 102 may also receive acoustic waves (not shown) returning from the formation 248 at various locations. Any number of acoustic waves may be emitted by each seismic source 371, 352, 356 at any angle with respect to the formation 248 and at any location within the formation 248 for reception by the seismic sensor 362. The information collected by the seismic sensor 362 is transmitted to the SMCU 251 through an optical cable 327, and the rest of the operation is the same as the operation described in relation to figure 10.

I et annet aspekt av den gjeldende oppfinnelsen kan optiske sensorer brukes i utførelser av DDV, vist i figurene 1-6, for å måle differensialtrykket over utplasseringsventilen i brønnhullet. En optisk sensor kan også brukes for å måle posisjonen av klaffventilen til utplasseringsventilen i brønnhullet. En FBG kan koples med klaffen via et spenningsinduserende ledd, slik at bevegelsen av klaffventilen induserer en spenning på FBG. Spenningen på FBG kan resultere i en forandring i FBR-bølgelengden som indikerer posisjonen på klaffventilen. De optisk-seismiske, trykk-, temperatur-, eller akustiske sensorene vist og beskrevet i relasjon til figurene 8-12 kan også brukes i kombinasjon med de optiske sensorene brukt i figurene 1-6 for å måle differensialtrykk langs DDV. In another aspect of the present invention, optical sensors may be used in embodiments of the DDV, shown in Figures 1-6, to measure the differential pressure across the deployment valve in the wellbore. An optical sensor can also be used to measure the position of the flap valve of the deployment valve in the wellbore. An FBG can be connected to the flap via a voltage-inducing link, so that the movement of the flap valve induces a voltage on the FBG. The voltage on the FBG can result in a change in the FBR wavelength indicating the position of the flap valve. The optical-seismic, pressure, temperature, or acoustic sensors shown and described in relation to Figures 8-12 can also be used in combination with the optical sensors used in Figures 1-6 to measure differential pressure along the DDV.

Selv om de ovenstående beskrivelsene av figurene 8-12 var planlagt med bruken av en seismisk sensor 362 innen DDV 310, kan en optisk trykksensor (ikke Although the above descriptions of Figures 8-12 were planned with the use of a seismic sensor 362 within the DDV 310, an optical pressure sensor (not

vist) eller temperatursensor (ikke vist) også brukes med DDV 310 til de ovenstående figurene for å måle temperatur eller trykk innen formasjonen 248 eller borehullet 100. Den gjeldende oppfinnelsen kan brukes i seismisk profilering av vertikale eller kryss-brønner i 2D, 3D eller 4D eller uavbrutt seismisk overvåking, slik som mikroseismisk overvåking. VSP kan oppnås når den seismiske kilden er plassert ved overflaten ved å flytte den seismiske kilden for å akkumulere hele bildet av formasjonen. Seismisk profilering av kryssbrønn kan oppnås når seismisk kilde er plassert i et nærliggende borehull ved å flytte den seismiske kilden for å akkumulere et helt bilde av formasjonen. shown) or temperature sensor (not shown) is also used with the DDV 310 of the above figures to measure temperature or pressure within the formation 248 or the borehole 100. The present invention can be used in seismic profiling of vertical or cross-wells in 2D, 3D or 4D or continuous seismic monitoring, such as microseismic monitoring. VSP can be obtained when the seismic source is located at the surface by moving the seismic source to accumulate the entire image of the formation. Crosswell seismic profiling can be achieved when the seismic source is located in a nearby borehole by moving the seismic source to accumulate a complete image of the formation.

Utførelsene fremstilt i figurene 8-12 kan også være nyttige for å kalibrere overflateseismiske data etter at foringsrørstrengen har blitt plassert ved en kjent dybde innen borehullet. Videre, som beskrevet ovenfor, forsyner den gjeldende oppfinnelsen sanntids seismisk data mens man borer inn i formasjonen, inkludert avbilding foran borestrengen og forutsigelse av poretrykk. Målingene fra de akustiske bølgene som blir sendt til SMCU kan brukes i geostyring for å bringe det seismiske bildet i samsvar og oppdatere seismisk data som først er blitt oppnådd ved seismisk måling av nåværende forhold mens man borer inn i formasjonen. Geostyring tillater operatøren å bestemme i hvilken retning man skal styre strengen for å bore til den bestemte delen av formasjonen. Informasjonen samlet av den seismiske sensoren kan plasseres inn i modeller for å bestemme formasjonsforholdene i sanntid. The embodiments depicted in Figures 8-12 may also be useful for calibrating surface seismic data after the casing string has been placed at a known depth within the borehole. Furthermore, as described above, the present invention provides real-time seismic data while drilling into the formation, including imaging ahead of the drill string and predicting pore pressure. The measurements from the acoustic waves sent to the SMCU can be used in geomanaging to align the seismic image and update seismic data first obtained by seismic measurement of current conditions while drilling into the formation. Geosteering allows the operator to decide in which direction to steer the string to drill to that particular part of the formation. The information gathered by the seismic sensor can be placed into models to determine formation conditions in real time.

De ovenstående utførelsene er også nyttige ved utførelse av akustisk overvåking mens man borer inn i formasjonen, inkludert overvåking av vibrasjonen av borestrengen og/eller jordfjerningsleddet mot foringsrøret i borehullet, sammen med overvåking av vibrasjonen av andre verktøy og brønnhullskomponenter mot forings-røret innen borehullet, overvåking av akustikk av borevæsker introdusert i borestrengen inn i formasjonen, og overvåkingsakustikk innen et nærliggende borehull. The above embodiments are also useful in performing acoustic monitoring while drilling into the formation, including monitoring the vibration of the drill string and/or soil removal joint against the casing in the borehole, along with monitoring the vibration of other tools and downhole components against the casing within the borehole, monitoring acoustics of drilling fluids introduced in the drill string into the formation, and monitoring acoustics within a nearby borehole.

Utførelser av den gjeldende oppfinnelsen er ikke bare nyttige for å få seismisk data i sanntid, men også for å sørge for overvåking av seismiske forhold etter at brønnen har blitt boret, inkludert, men ikke begrenset til, mikroseismisk overvåking og annen akustiske overvåking under produksjonen av hydrokarboner innen brønnen. Mikroseismisk overvåking tillater operatøren å påvise, evaluere og lokalisere små bruddhendelser relatert til produksjonsoperasjoner, slik som de som er forårsaket av bevegelse av hydrokarbonvæsker eller av synkingen eller komprimeringen av formasjonen. Etter at brønnen har blitt boret kan den gjeldende oppfinnelsen også brukes for å få tak i seismisk informasjon fra et nærliggende borehull. Embodiments of the present invention are useful not only for obtaining real-time seismic data, but also for providing monitoring of seismic conditions after the well has been drilled, including, but not limited to, microseismic monitoring and other acoustic monitoring during the production of hydrocarbons within the well. Microseismic monitoring allows the operator to detect, evaluate and locate small fracturing events related to production operations, such as those caused by the movement of hydrocarbon fluids or by the subsidence or compaction of the formation. After the well has been drilled, the current invention can also be used to obtain seismic information from a nearby borehole.

Strømningsmåler Flow meter

Andre parametere kan måles ved hjelp av optiske sensorer i henhold til den gjeldende oppfinnelsen. En strømningsmåler 875 kan inkluderes som en del av foringsrørstrengen 102 for å måle volumetrisk fraksjon av individuelle faser av en flerfaset blanding som strømmer gjennom foringsrørstrengen 102, så vel som å måle strømningsrater av komponenter i flerfaseblandingen. Ved å få tak i disse målingene tillates overvåking av stoffene som fjernes fra borehullet mens man borer, som beskrevet nedenfor. Other parameters can be measured using optical sensors according to the present invention. A flow meter 875 may be included as part of the casing string 102 to measure volumetric fraction of individual phases of a multiphase mixture flowing through the casing string 102, as well as to measure flow rates of components of the multiphase mixture. Obtaining these measurements allows monitoring of the substances removed from the borehole while drilling, as described below.

Spesielt når man brukes optiske sensorer som de øvre og nedre sensorene 128 og 129 og ytterligere sensorer (ikke vist) for å måle posisjonen av hylsen 226 eller andre borehullparametere som beskrevet i relasjon til figurene 1-6, kan en strømningsmåler anordnes innen foringsrørstrengen 102 over eller under DDV 110. I figur 13 er strømningsmåleren 875 vist over DDV 110. DDV 110 har de samme komponentene og opererer på samme måte som beskrevet ovenfor i relasjon til figurene 1-6, slik at like komponenter er markert med like nummer i figurene 1-6. Foringsrørstrengen 102, som har en indre overflate 806, og en ytre overflate 807, er vist anstilt innen et borehull 100 boret ut av en formasjon 815. Foringsrørstrengen 102 er anstilt innen borehullet 100 ved hjelp av sement 104. In particular, when using optical sensors such as the upper and lower sensors 128 and 129 and additional sensors (not shown) to measure the position of the casing 226 or other wellbore parameters as described in relation to Figures 1-6, a flow meter may be provided within the casing string 102 above or below the DDV 110. In figure 13, the flow meter 875 is shown above the DDV 110. The DDV 110 has the same components and operates in the same way as described above in relation to figures 1-6, so that like components are marked with like numbers in figures 1 -6. The casing string 102, which has an inner surface 806, and an outer surface 807, is shown installed within a borehole 100 drilled out of a formation 815. The casing pipe string 102 is installed within the borehole 100 using cement 104.

Brønnhodet 106 med ventilsammenstillingen 108 kan plasseres ved overflaten 865 av borehullet 100. Forskjellige verktøy, inkludert en borestreng 880 kan senkes gjennom brønnhodet 106. Borestrengen 880 inkluderer et rør 882 som har et jordfjerningsledd 881 koplet til dets nedre ende. Jordfjerningsleddet 881 har passasjene 883 og 884 derigjennom for bruk i sirkulering av borevæske F1 mens man borer inn i formasjonen 815 (Se nedenfor). The wellhead 106 with the valve assembly 108 can be positioned at the surface 865 of the borehole 100. Various tools, including a drill string 880 can be lowered through the wellhead 106. The drill string 880 includes a pipe 882 having a soil removal joint 881 connected to its lower end. The soil removal joint 881 has passages 883 and 884 therethrough for use in circulating drilling fluid F1 while drilling into the formation 815 (See below).

En SMCU 860 som er den samme som SMCU 251 i figurene 8-12 så vel som SMCU 107 i figurene 1-7 er også tilstedeværende ved overflaten 565. SMCU 860 kan inkludere en lyskilde, leveringsutstyr og en logisk styringsenhet, inkludert optisk signalprosessering som beskrevet ovenfor. En optisk kabel 855 som i all vesentlighet er den samme som den optiske ledningen 327 i figurene 8-12 er koplet til en ende av SMCU 860. An SMCU 860 which is the same as SMCU 251 in Figures 8-12 as well as SMCU 107 in Figures 1-7 is also present at surface 565. SMCU 860 may include a light source, delivery equipment and a logic control unit, including optical signal processing as described above. An optical cable 855 which is substantially the same as the optical line 327 in Figures 8-12 is connected to one end of the SMCU 860.

Strømningsmåleren 875 kan i all vesentlighet være den samme som strømningsmåleren beskrevet i en patentanmeldt U. S patentsøknad med seriellnummer 10/348,040 med tittelen "Ikke-inntrengende strømningsmåler" og registrert 21. januar 2003, som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. Andre strømnings-målere kan også være nyttige sammen med den gjeldende oppfinnelsen. Strømnings-måleren 875 tillater at det finnes volumetriske fraksjoner av individuelle faser av en flerfaset blanding som strømmer igjennom foringsrørstrengen 102, så vel som strømningsrater av individuelle faser av den flerfasede blandingen. De volumetriske fraksjonene blir bestemt ved hjelp av en blandingstetthet og lydhastighet til blandingen. Blandingstettheten kan bestemmes ved direkte måling fra en tetthetsmåler eller basert på en målt trykkdifferensial mellom to vertikalt forskjøvete målingspunkter (vist som P1 og P2) og en målt massehastighet av blandingen som beskrevet i patentsøknaden som er innlemmet ovenfor for referanse. Forskjellige ligninger er brukt for å kalkulere strømningsraten og/eller komponentfraksjonene av væsken som strømmer igjennom foringsrørstrengen 102 ved bruk av de ovenstående parameterne, som offentliggjort og beskrevet i søknaden som er innlemmet ovenfor. The flowmeter 875 may be substantially the same as the flowmeter described in a pending U.S. patent application serial number 10/348,040 entitled “Non-Intrusive Flowmeter” and filed January 21, 2003, which is incorporated herein by reference in its entirety. Other flow meters may also be useful in conjunction with the present invention. The flowmeter 875 allows volumetric fractions of individual phases of a multiphase mixture flowing through the casing string 102 to be found, as well as flow rates of individual phases of the multiphase mixture. The volumetric fractions are determined using a mixture density and sound speed of the mixture. The mixture density can be determined by direct measurement from a density meter or based on a measured pressure differential between two vertically offset measurement points (shown as P1 and P2) and a measured mass velocity of the mixture as described in the patent application incorporated above for reference. Various equations are used to calculate the flow rate and/or component fractions of the fluid flowing through the casing string 102 using the above parameters, as disclosed and described in the application incorporated above.

I en utførelse kan strømningsmåleren 875 inkludere en hastighetssensor 891 og lydhastighetssensor 892 for måling av volumhastighet og lydhastighet av væsken, respektivt, opp gjennom den indre overflaten 806 av foringsrørstrengen 102. Disse parametere er brukt i ligninger for å kalkulere strømningsraten og/eller fasefraksjoner av væsken. Som illustrert kan sensorene 891 og 892 integreres i enkelt-strømningssensorsammenstilling (FSA) 893. Som et alternativ kan sensorene 891 og 892 være separate sensorer. Hastighetssensoren 891 og lydhastighetssensoren 892 av FSA 893 kan ligne de som er beskrevet i felleseide U. S patentnummer 6,354,147, med tittelen "Væskeparametermåling i rør ved bruk av akustiske trykk", utstedt 12. mars 2002 og innlemmet heri for referanse. In one embodiment, the flow meter 875 may include a velocity sensor 891 and sound velocity sensor 892 for measuring volume velocity and sound velocity of the fluid, respectively, up through the inner surface 806 of the casing string 102. These parameters are used in equations to calculate the flow rate and/or phase fractions of the fluid. . As illustrated, sensors 891 and 892 may be integrated into single flow sensor assembly (FSA) 893. Alternatively, sensors 891 and 892 may be separate sensors. The velocity sensor 891 and sound velocity sensor 892 of the FSA 893 may be similar to those described in jointly owned U.S. Patent No. 6,354,147, entitled "Fluid Parameter Measurement in Pipes Using Acoustic Pressures", issued March 12, 2002 and incorporated herein by reference.

Strømningsmåleren 875 kan også inkludere kombinerte trykk- og temperatursensorer (P/T) 814 og 816 rundt den ytre overflaten 807 av foringsrørstrengen 102, hvor sensorene 814 og 816 ligner på de som er beskrevet i detalj i det felleseide US patentnummeret 5,892,860 med tittelen "Flerparameter fiberoptisk sensor for bruk i barske miljøer" utstedt 6.april 1999 og er innlemmet heri for referanse. Som et alternativ kan trykk- og temperatursensorene være separate fra hverandre. Videre, for noen utførelser kan strømningsmåleren 875 bruke en optisk differensialtrykksensor (ikke vist). Sensorene 891, 892, 814 og/eller 816 kan koples til foringsrørstrengen 102 ved hjelp av metoder og apparater beskrevet i relasjon til tilkopling av sensorene 30, 130, 230, 330, 430 til foringsrørstrengene 5, 105, 205, 305, 405 i figurene 1-5 av patentanmeldt US patentsøknad med seriellnummer 10/676,376 som har juridisk sammenfatningsnummer WEAT/0438 med tittelen "Permanent utplassering av optiske sensorer i et brønnhull" registrert på samme dag som den nåværende søknaden, som er innlemmet heri for referanse i sin helhet. The flow meter 875 may also include combined pressure and temperature (P/T) sensors 814 and 816 around the outer surface 807 of the casing string 102, where the sensors 814 and 816 are similar to those described in detail in jointly owned US Patent No. 5,892,860 entitled “Multi-Parameter fiber optic sensor for use in harsh environments" issued April 6, 1999 and is incorporated herein by reference. As an alternative, the pressure and temperature sensors can be separate from each other. Furthermore, for some embodiments, the flow meter 875 may use an optical differential pressure sensor (not shown). The sensors 891, 892, 814 and/or 816 can be connected to the casing string 102 using methods and devices described in relation to connecting the sensors 30, 130, 230, 330, 430 to the casing strings 5, 105, 205, 305, 405 in the figures 1-5 of patent pending US patent application serial number 10/676,376 having legal summary number WEAT/0438 entitled “Permanent Deployment of Optical Sensors in a Wellbore” filed on the same date as the current application, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Den optiske kabelen 855, som beskrevet ovenfor i relasjon til figurene 8-12, kan inkludere en eller flere optiske fibre for å kommunisere med sensorene 891, 892, 814, 816. Avhengig av en spesiell anordning kan de optiske sensorene 891, 892, 814, 816 distribueres på en felles fiber eller distribueres blant flere fibre. Fibrene kan koples til andre sensorer (for eksempel videre i brønnhullet), avbrytes eller koples tilbake til SMCU 860. Strømningsmåleren 875 kan også inkludere enhver passende kombinasjon av periferiske elementer (f.eks. optiske kabeltilkoplinger, splittere, etc.) godt kjent i teknikken for kopling av fiber. Videre kan fibrene være dekket med beskyttende belegg og kan utplasseres i fiberleveringsutstyr som også er godt kjent i teknikken. The optical cable 855, as described above in relation to Figures 8-12, may include one or more optical fibers to communicate with the sensors 891, 892, 814, 816. Depending on a particular arrangement, the optical sensors 891, 892, 814 may , 816 is distributed on a common fiber or distributed among several fibers. The fibers can be connected to other sensors (eg, further down the wellbore), disconnected, or connected back to the SMCU 860. The flow meter 875 can also include any suitable combination of peripheral elements (eg, optical cable connectors, splitters, etc.) well known in the art for connecting fibres. Furthermore, the fibers can be covered with protective coatings and can be deployed in fiber delivery equipment which is also well known in the art.

Utførelsene av strømningsmåleren 875 kan inkludere forskjellige anordninger av trykksensorer, temperatursensorer, hastighetssensorer og lydhastighetssensorer. Således kan strømningsmåleren 875 inkludere enhver passende anordning av sensorer for å måle differensialtrykk, temperatur, volumhastighet av blandingen, og lydhastighet i blandingen. Metodene og apparatene beskrevet heri kan brukes for å måle individuelle komponentfraksjoner og strømningsrater av en stor mengde med væskeblandinger i forskjellige applikasjoner. Flere strømningsmålere 875 kan brukes sammen med foringsrørstrengen 102 for å måle strømningsraten og/eller fasefraksjonene av forskjellige beliggenheter langs foringsrørstrengen 102. The embodiments of the flow meter 875 may include various arrangements of pressure sensors, temperature sensors, velocity sensors, and sound speed sensors. Thus, the flowmeter 875 may include any suitable array of sensors to measure differential pressure, temperature, volume velocity of the mixture, and speed of sound in the mixture. The methods and apparatus described herein can be used to measure individual component fractions and flow rates of a wide variety of liquid mixtures in various applications. Multiple flow meters 875 may be used with the casing string 102 to measure the flow rate and/or phase fractions of various locations along the casing string 102 .

For noen utførelser kan en konvensjonell tetthetsmåler (for eksempel en nukleær væsketetthetsmåler) brukes for å måle tettheten av blandingen illustrert i For some embodiments, a conventional densitometer (such as a nuclear liquid densitometer) may be used to measure the density of the mixture illustrated in

Figur 2B av den ovenstående søknaden som er innlemmet (Seriellnummer 10/348,040) og beskrevet deri. Imidlertid, forandre utførelser, kan tettheten av blandingen være bestemt, basert på et målt differensialtrykk mellom to vertikale forflyttede målingspunkter og en volumhastighet av væskeblandingen, også beskrevet i den ovenstående søknaden som er innlemmet (Seriellnummer 10/348,040). Figure 2B of the above application which is incorporated (Serial number 10/348,040) and described therein. However, in different embodiments, the density of the mixture can be determined, based on a measured differential pressure between two vertically displaced measurement points and a volume velocity of the liquid mixture, also described in the above-incorporated application (Serial No. 10/348,040).

I bruk er strømningsmåleren 875 plassert innen foringsrørstrengen 102, for eksempel ved hjelp av en gjengekopling til andre foringsrørdeler. Borehullet 100 er boret til en første dybde med en borestreng (ikke vist). Borestrengen er deretter fjernet. Foringsrørstrengen 102 er deretter senket inn i det utborete borehullet 100. Sement 104 blir sendt inn i den indre diameteren av foringsrørstrengen 102, som deretter strømmer ut gjennom den nedre enden av foringsrørstrengen 102 og opp gjennom det ringformede rommet mellom den ytre overflaten 807 av foringsrør-strengen 102 og den indre diameteren av borehullet 100. Sementen 104 blir herdet under hydrostatiske forhold for å sette foringsrørstrengen 102 permanent fast innen borehullet 100. In use, the flow meter 875 is placed within the casing string 102, for example by means of a threaded connection to other casing parts. The borehole 100 is drilled to a first depth with a drill string (not shown). The drill string is then removed. The casing string 102 is then lowered into the drilled borehole 100. Cement 104 is sent into the inner diameter of the casing string 102, which then flows out through the lower end of the casing string 102 and up through the annular space between the outer surface 807 of the casing- the string 102 and the inner diameter of the borehole 100. The cement 104 is cured under hydrostatic conditions to permanently set the casing string 102 within the borehole 100.

Fra nå av er strømningsmåleren 875 permanent installert innen borehullet 100 innen foringsrørstrengen 102 og er i stand til å måle væskestrømning og komponentfraksjoner som er tilstede i væsken som strømmer gjennom den indre diameteren av foringsrørstrengen 102 i løpet av borehulloperasjoner. Samtidig opererer DDV 110 som beskrevet ovenfor for å åpne og lukke når borestrengen 880 fungerer som verktøyet 500 (Se figurene 1-6) som er satt inn i borehullet 100, og de optiske sensorene 128, 129, 131 kan føle borehull og formasjonsforhold så vel som posisjonen til hylsen 226, som beskrevet ovenfor i relasjon til figurene 1-6. Henceforth, the flowmeter 875 is permanently installed within the wellbore 100 within the casing string 102 and is capable of measuring fluid flow and component fractions present in the fluid flowing through the inner diameter of the casing string 102 during wellbore operations. At the same time, the DDV 110 operates as described above to open and close when the drill string 880 functions as the tool 500 (See Figures 1-6) inserted into the wellbore 100, and the optical sensors 128, 129, 131 can sense the wellbore and formation conditions as well as the position of sleeve 226, as described above in relation to Figures 1-6.

Ofte er borehullet 100 boret til en andre dybde innen formasjonen 815. Som beskrevet ovenfor i relasjon til figur 5 er borestrengen 880 av figur 13 satt inn i foringsrørstrengen 102 og er brukt for å bore inn i formasjonen 815 til en andre dybde. I løpet av boreprosessen er det vanlig å introdusere borevæske F1 i borestrengen 880. Borevæsken F1 strømmer ned gjennom borestrengen 880 som indikert av pilene markert F1, og deretter ut gjennom passasjene 883 og 884. Etter de går ut av passasjene 883, 884, blandes borevæsken F1 med partikkelstoffene, inkludert borekaks produsert fra boringen i jorddannelsen 815, som deretter bærer partikkelstoffene, inkludert borekakset, til overflaten 865 ved hjelp av væskeblandingen F2, som inkluderer borevæsken F1 og partikkelstoffene. Væskeblandingen F2 strømmer til overflaten 865 gjennom et ringrom mellom den ytre diameteren av borestrengen 880 og den indre overflaten 806 av foringsrørstrengen 102, som indikert av de markerte pilene F2. Borevæsken F1 er vanligvis introdusert for å kunne rense borehullet 100 for borekakset og for å forenkle banen for borestrengen 880 gjennom formasjonen 815 under boreprosessen. Often the borehole 100 is drilled to a second depth within the formation 815. As described above in relation to Figure 5, the drill string 880 of Figure 13 is inserted into the casing string 102 and is used to drill into the formation 815 to a second depth. During the drilling process, it is customary to introduce drilling fluid F1 into the drill string 880. The drilling fluid F1 flows down through the drill string 880 as indicated by the arrows marked F1, and then out through the passages 883 and 884. After exiting the passages 883, 884, the drilling fluid is mixed F1 with the particulates, including drilling cuttings produced from the borehole in the soil formation 815, which then carries the particulates, including the drilling cuttings, to the surface 865 using the fluid mixture F2, which includes the drilling fluid F1 and the particulates. The fluid mixture F2 flows to the surface 865 through an annulus between the outer diameter of the drill string 880 and the inner surface 806 of the casing string 102, as indicated by the marked arrows F2. The drilling fluid F1 is usually introduced to be able to clean the borehole 100 of the drill cuttings and to facilitate the path of the drill string 880 through the formation 815 during the drilling process.

Mens væskeblandingen F2 sirkulerer opp gjennom ringrommet mellom borestrengen 880 og foringsrørstrengen 102, kan strømningsmåleren 875 brukes for å måle strømningsraten av væskeblandingen F2 i sanntid. Videre kan strømnings-måleren 875 brukes for å måle i sanntid komponentfraksjonene av olje, vann, slam, og/eller partikkelstoffer, inkludert borekaks, som strømmer opp gjennom ringrommet i væskeblandingen F2. Spesielt sender de optiske sensorene 891, 892, 814 og 816 de målte borehullparameterne opp gjennom den optiske kabelen 855 til SMCU 860. Den optiske signalprosesseringsdelen av SMCU 860 kalkulerer strømningsraten og komponentfraksjonene av væskeblandingen F2, som beskrevet i den ovenstående søknaden som er innlemmet (Seriellnummer 10/348,040) ved hjelp av ligninger og algoritmer offentliggjort i den ovenstående søknaden. Denne prosessen er gjentatt for ytterligere borestrenger og foringsrørstrenger. As the fluid mixture F2 circulates up through the annulus between the drill string 880 and the casing string 102, the flow meter 875 can be used to measure the flow rate of the fluid mixture F2 in real time. Furthermore, the flow meter 875 can be used to measure in real time the component fractions of oil, water, sludge and/or particulate matter, including drilling cuttings, which flow up through the annulus in the liquid mixture F2. Specifically, the optical sensors 891, 892, 814, and 816 transmit the measured borehole parameters up through the optical cable 855 to the SMCU 860. The optical signal processing portion of the SMCU 860 calculates the flow rate and component fractions of the fluid mixture F2, as described in the above incorporated application (Serial No. 10/348,040) using equations and algorithms published in the above application. This process is repeated for additional drill strings and casing strings.

Ved å bruke strømningsmåleren 875 for å oppnå sanntidsmålinger under boring, kan komposisjonen av borevæsken F1 endres for å optimere boreforhold og strømningsraten til borevæsken F1 kan justeres for å sørge for den ønskede komposisjonen og/eller strømningsraten av væskeblandingen F2. I tillegg kan sanntidsmålinger under boring vise seg å være nyttig for å indikere mengden med borekaks som kommer til overflaten 865 av borehullet 100, spesielt ved måling av mengden med borekaks tilstedeværende i væskeblandingen F2 mens den strømmer opp gjennom ringrommet ved bruk av strømningsmåleren 875, og deretter måle mengden med borekaks tilstedeværende i væsken som går ut til overflaten 865. Komposisjonen og/eller strømningsraten av borevæsken F1 kan deretter justeres i løpet av boreprosessen for å forsikre seg, for eksempel, om at borekakset ikke akkumuleres innen borehullet 100 og hindrer banen for borestrengen 880 gjennom formasjonen 815. By using the flow meter 875 to obtain real-time measurements during drilling, the composition of the drilling fluid F1 can be changed to optimize drilling conditions and the flow rate of the drilling fluid F1 can be adjusted to provide the desired composition and/or flow rate of the fluid mixture F2. In addition, real-time measurements during drilling may prove useful in indicating the amount of cuttings coming to the surface 865 of the borehole 100, particularly by measuring the amount of cuttings present in the fluid mixture F2 as it flows up through the annulus using the flow meter 875, and then measure the amount of cuttings present in the fluid exiting to the surface 865. The composition and/or flow rate of the drilling fluid F1 can then be adjusted during the drilling process to ensure, for example, that the cuttings do not accumulate within the borehole 100 and obstruct the path of the drill string 880 through the formation 815.

Mens sensorene 891, 892, 814, 816 er fortrinnsvis anordnet rundt den ytre overflaten 807 av foringsrørstrengen 102 er det innen omfanget av oppfinnelsen for en eller flere av sensorene 891, 892, 814, 816 å plasseres rundt den indre overflaten av foringsrørstrengen 102 eller innkapsles innen foringsrørstrengen 102. I en applika-sjon for den gjeldende oppfinnelsen kan temperatur-, trykk- og strømningsrate-målinger oppnådd av de ovenstående utførelsene brukes for å bestemme når et underbalanser! forhold er oppnådd innen borehullet 100. While the sensors 891, 892, 814, 816 are preferably disposed around the outer surface 807 of the casing string 102 it is within the scope of the invention for one or more of the sensors 891, 892, 814, 816 to be placed around the inner surface of the casing string 102 or encapsulated within the casing string 102. In one application of the present invention, temperature, pressure and flow rate measurements obtained by the above embodiments can be used to determine when an underbalance! conditions are achieved within borehole 100.

Mens det foregående er rettet mot utførelser for den gjeldende oppfinnelsen kan andre og videre utførelser av denne oppfinnelsen planlegges uten å vike fra dets grunnleggende omfang og omfanget derav er bestemt ved patentkravene som følger: While the foregoing is directed to embodiments of the present invention, other and further embodiments of this invention may be contemplated without departing from its basic scope and the scope thereof is determined by the patent claims as follows:

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for måling av borehull- eller formasjonsparametere,karakterisert vedat den omfatter: -å plassere et brønnhullsverktøy innen et borehull (100), hvor brønnhullsverktøyet omfatter: -en foringsrørstreng (102), hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull (310); og -en optisk sensor (362) anordnet på foringsrørstrengen; - å sementere foringsrørstrengen innen borehullet; og -å senke en borestreng (305) inn i borehullet mens borehull- eller formasjonsparametere blir avfølt med den optiske sensoren.1. Method for measuring borehole or formation parameters, characterized in that it comprises: - placing a wellbore tool within a borehole (100), where the wellbore tool comprises: - a casing string (102), where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve (310); and - an optical sensor (362) arranged on the casing string; - cementing the casing string within the borehole; and - lowering a drill string (305) into the borehole while borehole or formation parameters are sensed with the optical sensor. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å justere en bane for borestrengen mens man senker borestrengen inn i borehullet.2. Method according to claim 1, further comprising adjusting a path for the drill string while lowering the drill string into the drill hole. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattede det å justere en sammensetting eller mengde med borevæske mens man senker borestrengen inn i borehullet.3. Method according to claim 1, further comprising adjusting a composition or amount of drilling fluid while lowering the drill string into the borehole. 4. Apparat for overvåking av forholdene i et borehull eller en formasjon,karakterisert vedat det omfatter: -en foringsrørstreng sementert i borehullet, hvor minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull for selektiv forhindring av en fluidbane gjennom foringsrørstrengen; og -minst en optisk sensor anordnet på foringsrørstrengen forføling av en eller flere parametere innen borehullet eller formasjonen; og -en styreledning (326) hovedsakelig parallell med en optisk ledning (327) som forbinder en overflate-overvåknings- og kontrollenhet (251) til utplasseringsventilen for brønnhull, hvori minst en del av styreledningen og den optiske ledning er beskyttet av minst et kabinett (312) anbrakt rundt foringsrørstrengen.4. Apparatus for monitoring the conditions in a borehole or a formation, characterized in that it comprises: - a casing string cemented in the borehole, where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve for selective prevention of a fluid path through the casing string; and -at least one optical sensor arranged on the casing string for tracking one or more parameters within the borehole or formation; and -a control line (326) substantially parallel to an optical line (327) connecting a surface monitoring and control unit (251) to the wellbore deployment valve, wherein at least a portion of the control line and the optical line are protected by at least one enclosure ( 312) placed around the casing string. 5. Apparat ifølge krav 4, der den minst ene optiske sensor omfatter en seismisk sensor, akustisk sensor, trykksensor, eller temperatursensor.5. Apparatus according to claim 4, where the at least one optical sensor comprises a seismic sensor, acoustic sensor, pressure sensor or temperature sensor. 6. Fremgangsmåte for permanent overvåking av minst en borehull- eller formasjonsparameter, karakterisert vedat den omfatter trinnene: -å plassere en foringsrørstreng (102) i et borehull (100), der minst en del av foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull (310) med minst en optisk sensor (362) anordnet deri, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen; - å sementere foringsrørstrengen i borehullet; -å styre utplasseringsventilen mellom lukket og åpen posisjon, hvori den lukkede posisjon i hovedsak forhindrer en boring i foringsrørstrengen og den åpne posisjonen tilveiebringer en passasje for et verktøy å føres gjennom boringen; og -å avføle minst én borehulls- eller formasjonsparameter ved hjelp av den optiske sensoren.6. Procedure for permanent monitoring of at least one borehole or formation parameter, characterized in that it comprises the steps: - placing a casing string (102) in a borehole (100), where at least part of the casing string comprises a wellbore deployment valve (310) with at least one optical sensor (362) arranged therein, in which the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string; - cementing the casing string in the borehole; -controlling the deployment valve between closed and open positions, wherein the closed position essentially prevents a bore in the casing string and the open position provides a passage for a tool to be passed through the bore; and sensing at least one borehole or formation parameter using the optical sensor. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, der den minst ene optiske sensor omfatter en seismisk sensor, akustisk sensor, trykksensor, eller temperatursensor.7. Method according to claim 6, where the at least one optical sensor comprises a seismic sensor, acoustic sensor, pressure sensor or temperature sensor. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, der foringsrørstrengen videre omfatter en strømningsmåler (875) og der strømningsmåleren avføler en fluidstrømningsrate eller en sammensetning av fluidet.8. Method according to claim 6, where the casing string further comprises a flow meter (875) and where the flow meter senses a fluid flow rate or a composition of the fluid. 9. Fremgangsmåte for bestemmelse av strømningsegenskaper for et fluid som strømmer gjennom en foringsrørstreng, karakterisert vedat den omfatter trinnene: -å tilveiebringe en foringsrørstreng sementert innen et borehull, hvor foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull og minst en optisk sensor koplet dertil, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen: -å måle egenskaper av fluider som strømmer gjennom foringsrørstrengen ved hjelp av den minst ene optiske sensoren; og -å bestemme minst en av fluidets volumetriske fasefraksjon eller fluidets strømningsrate på basis av de målte fluidegenskapene.9. Procedure for determining flow characteristics for a fluid flowing through a casing string, characterized in that it comprises the steps of: - providing a casing string cemented within a wellbore, wherein the casing string comprises a wellbore deployment valve and at least one optical sensor coupled thereto, wherein the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string: - measuring properties of fluids flowing through the casing string using the at least one optical sensor; and determining at least one of the fluid's volumetric phase fraction or the fluid's flow rate on the basis of the measured fluid properties. 10. Apparat for bestemmelse av strømningsegenskapene til et fluid som strømmer gjennom en foringsrørstreng i et borehull, karakterisert vedat det omfatter: -en foringsrørstreng sementert i borehullet, hvor foringsrørstrengen omfatter en utplasseringsventil for brønnhull, hvori utplasseringsventilen for brønnhull er en integral del av foringsrørstrengen; og -minst en optisk sensor koplet til foringsrørstrengen for avføling av minst en av fluidets volumetriske fasefraksjon eller fluidets strømningsrate gjennom foringsrørstrengen.10. Apparatus for determining the flow characteristics of a fluid flowing through a casing string in a borehole, characterized in that it comprises: - a casing string cemented in the borehole, where the casing string comprises a wellbore deployment valve, in which the wellbore deployment valve is an integral part of the casing string; and -at least one optical sensor connected to the casing string for sensing at least one of the fluid's volumetric phase fraction or the fluid's flow rate through the casing string.
NO20044202A 2003-10-01 2004-10-01 method and apparatus for measuring borehole or formation parameters, method and apparatus for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string. NO336704B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/676,376 US7219729B2 (en) 2002-11-05 2003-10-01 Permanent downhole deployment of optical sensors
US10/677,135 US7255173B2 (en) 2002-11-05 2003-10-01 Instrumentation for a downhole deployment valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20044202L NO20044202L (en) 2005-04-04
NO336704B1 true NO336704B1 (en) 2015-10-26

Family

ID=33436791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20044202A NO336704B1 (en) 2003-10-01 2004-10-01 method and apparatus for measuring borehole or formation parameters, method and apparatus for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string.

Country Status (3)

Country Link
CA (1) CA2483527C (en)
GB (2) GB2406594B (en)
NO (1) NO336704B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7836973B2 (en) * 2005-10-20 2010-11-23 Weatherford/Lamb, Inc. Annulus pressure control drilling systems and methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157893A (en) * 1995-03-31 2000-12-05 Baker Hughes Incorporated Modified formation testing apparatus and method
US6531694B2 (en) * 1997-05-02 2003-03-11 Sensor Highway Limited Wellbores utilizing fiber optic-based sensors and operating devices
GB2394974A (en) * 2002-11-05 2004-05-12 Weatherford Lamb Downhole deployment valve with sensors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7270185B2 (en) * 1998-07-15 2007-09-18 Baker Hughes Incorporated Drilling system and method for controlling equivalent circulating density during drilling of wellbores
US6325146B1 (en) * 1999-03-31 2001-12-04 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of downhole testing subterranean formations and associated apparatus therefor
US6279660B1 (en) * 1999-08-05 2001-08-28 Cidra Corporation Apparatus for optimizing production of multi-phase fluid
US6951252B2 (en) * 2002-09-24 2005-10-04 Halliburton Energy Services, Inc. Surface controlled subsurface lateral branch safety valve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157893A (en) * 1995-03-31 2000-12-05 Baker Hughes Incorporated Modified formation testing apparatus and method
US6531694B2 (en) * 1997-05-02 2003-03-11 Sensor Highway Limited Wellbores utilizing fiber optic-based sensors and operating devices
GB2394974A (en) * 2002-11-05 2004-05-12 Weatherford Lamb Downhole deployment valve with sensors

Also Published As

Publication number Publication date
CA2483527C (en) 2009-07-07
GB0719025D0 (en) 2007-11-07
GB2441901B (en) 2008-06-04
GB2406594B (en) 2008-05-28
NO20044202L (en) 2005-04-04
GB2406594A (en) 2005-04-06
GB2441901A (en) 2008-03-19
CA2483527A1 (en) 2005-04-01
GB0421899D0 (en) 2004-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7255173B2 (en) Instrumentation for a downhole deployment valve
US7219729B2 (en) Permanent downhole deployment of optical sensors
EP1153196B1 (en) Casing mounted sensors
CN102137981B (en) Drilling tool and method for widening and simultaneously monitoring the diameter of wells and the properties of the fluid
EP0910725B1 (en) Wellbores utilizing fiber optic-based sensors and operating devices
CA2998330C (en) Mitigation of cable damage during perforation
NO342382B1 (en) Method for logging soil formations during drilling of a wellbore
CA2664523A1 (en) Fiber optic sensors in mwd applications
CA3110164C (en) Time division multiplexing of distributed downhole sensing systems
NO335379B1 (en) Method for obtaining enhanced geophysical information about the subsurface using acoustic receivers in a survey borehole
WO2021086352A1 (en) Data acquisition systems
NO336704B1 (en) method and apparatus for measuring borehole or formation parameters, method and apparatus for determining flow characteristics of a fluid flowing through a casing string.
GB2443374A (en) Instrumentation for downhole deployment valve
GB2444194A (en) Instrumentation for downhole deployment valve
CA2634650C (en) Permanent downhole deployment of optical sensors

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: WEATHERFORD TECHNOLOGY HOLDINGS, US

CREP Change of representative

Representative=s name: BRYN AARFLOT AS, STORTINGSGATA 8, 0161 OSLO, NORGE