NO338630B1 - Fremgangsmåte for å bestemme et blokkeringspunkt i en borestreng i et brønnhull samt et fripunkts loggeverktøy - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsesområdet

[01]Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat og en fremgangsmåte for anvendelse i et borehull. I tillegg vedrører oppfinnelsen et brønnverktøy for å bestemme lokaliseringen og karakteren av en obstruksjon i et borehull. Enda mer spesielt vedrører oppfinnelsen et brønnverktøy for å lokalisere det punkt ved hvilket et rør som f.eks. en borestreng sitter fast i et hult rør eller et borehull.

Beskrivelse av beslektet teknikk

[02]Borehull dannes typisk ved å bore et hull inn i grunnen ved bruk av en borkrone anbrakt ved enden av en rørstreng. Mer vanlig er rørstrengen en serie av skruegjengeforbundne borekraver. Vekt utøves på borestrengen mens borkronen roteres. Fluider blir så sirkulert gjennom en boring inne i borestrengen, gjennom borkronen og tilbake opp gjennom ringromsregionen dannet mellom borestrengen og den omgivende grunnformasjon. Sirkulasjonen av fluid på denne måte tjener til å renske bunnen av borehullet for borkaks, tjener til å avkjøle borkronen og tjener også til å sirkulere borkakset tilbake opp til overflaten for opphenting og inspeksjon.

[03]Med dagens brønner er det ikke uvanlig at et borehull kompletteres i en dybde på mer enn 3000 meter. Den øvre del av borehullet er foret med en streng av overflateforingsrør, mens mellomliggende deler av borehullet er foret med for-lengingsrørstrenger. Den nederste del av borehullet forblir åpent overfor den omgivende grunn under boring. Ettersom brønnen bores til nye dybder blir borestrengen stadig lenger. På grunn av at brønnene ofte er ikke-vertikale eller avledet, kan en noe krokete bane dannes førende til brønnen av borehullet hvor den videre boring foregår. På grunn av den ikke-lineære bane gjennom borehullet kan borestrengen sette seg fast eller på annen måte bli blokkert i borehullet mens den beveges aksialt eller rotasjonsmessig. I tillegg kan prosessen med sirkulerende fluider opp gjennom ringrommet inne i grunnformasjonen bevirke at undergrunns-bergart faller sammen inn i borehullet og omslutter borestrengen. Alle boreoperasjoner må stanses og verdifull riggtid går tapt mens røret hentes opp.

[04]På grunn av at lengden av borestrengen og vanskeligheten med å frigi fastsatt rør er det nyttig å vite det punkt ved hvilket et rør sitter fast inne i et annet rør eller i et borehull. Punktet overfastsittingspunktet er kjent som "fripunktet". Det er mulig å anslå fripunktet fra overflaten. Dette er basert på det prinsipp at lengden av røret vil øke lineært når en strekkraft innenfor et gitt område utøves. Den totale lengde av røret i borehullet er kjent for operatøren. I tillegg er forskjellige mekaniske egenskaper av røret, som f.eks. flytestyrken og tykkelsen, også kjent. Ope-ratøren kan da beregne en teoretisk grad av rørforlengelse når en viss grad av strekkraft utøves. Den teoretiske lengde er basert på den antagelse at den utøv-ede kraft virker på hele lengden av røret.

[05]Den kjente strekkraft utøves deretter på røret. Den virkelige lengde av rør-forlengelsen måles så ved overflaten av brønnen. Den virkelige lengde av rørfor-lengelsen sammenliknes med den totale teoretiske lengde av rørforlengelsen. Ved å sammenlikne den målte rørforlengelse med den teoretiske rørforlengelse kan operatøren anslå fastsittingspunktet for røret. Hvis f.eks. den målte rørforlengelse er femti prosent av den teoretiske rørforlengelse, anslås det da at røret sitter fast ved et punkt som er omtrent det halve av lengden av røret fra overflaten. Slik kunnskap gjør det mulig å lokalisere verktøy eller andre gjenstander over, ved eller under det punkt ved hvilket røret er forventet å sitte fast.

[06]Det er ønskelig for operatøren å oppnå en mer nøyaktig bestemmelse av fastsittingspunktet for en rørstreng. For å gjøre dette kan operatøren anvende et verktøy kjent som et "fripunktverktøy". Den tidligere kjente teknikk inkluderer en rekke forskjellige fripunktsapparater og fremgangsmåter for å fastslå det punkt ved hvilket et rør sitter fast.

[07]En vanlig metode innebærer bruken av et verktøy som har enten ett eller flere ankere for fastsetting til den indre vegg av borerøret. Verktøyet senkes ned gjennom boringen i borerøret og festes ved et punkt til røret. Verktøyet anvender et par relativt bevegelige følerelementer for å bestemme om relativ bevegelse har forekommet. Verktøyet lokaliseres inne i røret ved et punkt hvor fastsittingspunktet er anslått å befinne seg. Verktøyet blir så forankret til røret ved hver ende av fri-punktverktøyet og en kjent strekkraft (eller torsjonskraft) utøves på borestrengen. Typisk utøves kraften fra overflaten. Hvis andelen av røret mellom de forankrede endene av fripunktverktøyet forlenges når en strekkraft utøves (eller vris når en torsjonskraft utøves) er det kjent at i det minste en del av fripunktverktøyet befinner seg over fastsittingspunktet. Hvis fripunktverktøyet ikke registrerer noen for lengelse når en strekkraft utøves (eller vridning når en torsjonskraft utøves) er det kjent at fripunktverktøyet er i sin helhet under fastsittingspunktet. Fripunktverktøyet kan inkrementalt forflyttes inne i borerøret og ett eller flere ankerelementer på nytt festes til borerøret. Ved å forankre fripunktverktøyet inne i det fastsittende rør og måle responsen forskjellige steder til en kraft som utøves ved overflaten kan lokaliseringen av fastsittingspunktet bestemmes nøyaktig.

[08]Mekaniske fripunktverktøy av denne type er ansett å være pålitelige; de lider imidlertid av visse mangler. For eksempel er fripunktverktøy av typen mekaniske transduktorer basert på bevegelige deler. Det er ønskelig å ha et fripunkt-verktøy som inneholder få eller ingen bevegelige deler. I tillegg er mekaniske fri-punktverktøy ansett å virke langsomt. I denne forbindelse krever den sekvens-messige påsetting og avtaking av fripunktverktøyet på borestrengen tid. De som er kjent med boreindustrien forstår at operasjonen av en borerigg, spesielt dem som er lokalisert offshore, er meget dyre.

[09]Andre verktøy er blitt utviklet som inkluderer anordninger for å måle den magnetiske permeabilitet av røret, slik som de som beskrives i GB 2 158 245 og US4 766 764. I denne forbindelse er en kjent karakteristikk av ferromagnetiske rør at den magnetiske permeabilitet av materialet endres med en funksjon av spenninger i materialet. Dette prinsipp tillater deteksjon av endringer i magnetisk fluks snarere enn mekanisk bevegelse. Operatøren opprettholder konstant strekk i det fastsatte rør fra overflaten og tillater den magnetiske permeabilitetsverktøyføler å operere mens verktøyet beveges gjennom en valgt seksjon av borerøret. Operatøren registrerer data som korrelerer endringer i magnetfluks til dybden av verktøyet. Dette kan vise seg å være en hurtigere prosedyre enn fripunktverktøy som er basert på sekvensmessig mekanisk forankring til borestrengen. Operasjonen av et slikt verktøy forblir imidlertid dyr ettersom det krever at en elektrisk ledningskabel tilveiebringes for innføring i borehullet.

[10]US 3 404 563 beskriver et loggeinstrument som anvender en akustisk seksjon i forbindelse med en tetthetsmålende seksjon for å gi bekreftelse av plasseringen av fastsatt rør. Instrumentet som er beskrevet i dette dokumentet er rammet av overdreven kompleksitet på grunn av behovet for å gi både signaler om akustikk og tetthet for å finne alle blokkeringspunktene.

[11]Det foreligger derfor behov for et fripunktverktøy som rask kan innføres i et borehull på en mer økonomisk basis. Et behov eksisterer alternativt for et fripunkt

loggeverktøy som anvender digital telemetri minneteknologi for å lagre informasjon detektert nede i brønnen for hurtig opphenting og etterfølgende analyse. Ennå ytterligere foreligger et behov for et fripunktverktøy som kombinerer trekk av et akustisk fastsatt rørloggeverktøy (som grafisk presenterer informasjon med hensyn til den fastsatte tilstand av et rør) med en fripunktføler i en loggestrengpakke.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[12]Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer generelt en fremgangsmåte for å bestemme lokaliseringen av fastsatt rør. Mer spesifikt tilveiebringes en fremgangsmåte for å bestemme et blokkeringspunkt i en borestreng i et brønnhull, som angitt i det selvstendige krav 1. I tillegg tilveiebringes et fripunkt loggeverktøy som angitt i det selvstendige krav 5.

[13]I én utførelsesform inkluderer fremgangsmåten trinnet med å feste et fripunkt loggeverktøy på en glatt ståltråd. Fripunkt-loggeverktøyet har en fripunktfø-ler og en energimodul som f.eks. en batteristabel for å tilveiebringe energi til fri-punktføleren. Fremgangsmåten inkluderer også trinnene med å aktivere føleren, bevege den glatte ståltråd og det forbundne fripunkt-loggeverktøy gjennom en selektert del av borehullet, en første gang for å oppnå et første sett av magnetiske permeabilitetsdata som en funksjon av borehullsdybden, utøve spenning på røret, bevege den glatte ståltråd og forbundet fripunkt-loggeverktøy gjennom den selekterte del av borehullet en andre gang for å oppnå et andre sett av magnetiske permeabilitetsdata, og sammenlikne det første sett av magnetiske permeabilitetsdata til det andre sett av magnetiske permeabilitetsdata for å bestemme fastsittingspunktet for røret. Foretrukket omfatter hvert av trinnene med å bevege den glatte ståltråd og forbundet fripunkt-loggeverkøy gjennom en selektert del av borehullet en første gang og en andre gang at fripunkt-loggeverktøyet senkes til en selektert dybde inne i borehullet og deretter trekke fripunkt-loggeverktøyet opp mot overflaten.

[14]I en utførelsesform inkluderer fripunkt-loggeverktøyet en akustisk føler. Den akustiske føler anvendes for å fremskaffe akustiske data under det første og den andre passering. Det første og andre sett av akustiske data kan sammenliknes for å bestemme den karakter hvormed røret sitter fast ved fastsittingspunktet. Andre loggeverktøy kan også implementeres, inklusive trykk- og temperaturfølere.

[15]I en utførelsesform har fripunkt-loggeverktøyet en minnemodul for å motta og registrere det første sett av data henholdsvis det andre sett av data, fra fri-punktføleren. I dette arrangement inkluderer trinnet med å sammenlikne det første sett av magnetisk permeabilitetsdata til det andre sett av magnetiske permeabilitetsdata, opphenting av første og andre sett av data fra minnemodulen til overflaten og deretter å analysere første og andre sett av data. I en ytterligere utførelses-form har fripunkt-loggeverktøyet videre en telemetrimodul for å motta det første sett av data, henholdsvis det andre sett av data fra fripunktføleren. I dette arrangement inkluderer trinnet med å sammenlikne det første sett av magnetiske permeabilitetsdata med det andre sett av magnetiske permeabilitetsdata og sende det første sett av data fra telemetrimodulen nede i brønnen til en mottaker ved jordoverflaten, overføring av det andre sett av data fra telemetrimodulen nede i brøn-nen til mottakeren ved jordoverflaten, og analysere første og andre sett av data.

[16]I et arrangement, inkluderer fripunkt-loggeverktøyet videre en senderspole og en mottakerspole. Senderspolen og mottakerspolen kan være separate spoler, eller kan være en enhetlig spole som tjener alternerende funksjoner med å sende og motta magnetisk energi. I et ytterligere arrangement inkluderer fripunkt-loggeverktøyet videre et akustisk loggeverktøy for fastsatt rør.

[17]I en alternativ utførelsesform gjennomføres fremgangmåten med å bestemme lokaliseringen av fastsatt rør ved hjelp av en enkel passering av en glatt ståltråd. I en slik metode er også her et fripunkt-loggeverktøy festet til den glatte ståltråd. Fripunkt-loggeverktøyet har også her en fripunktføler og en energimodul som f.eks. en batteristabel for å tilveiebringe energi til fripunktføleren. Fremgangsmåten inkluderer trinnene med å utøve en spenning på røret, aktivere føleren, bevege ståltråden og det forbundne fripunkt-loggeverktøy gjennom en selektert del av borehullet for å oppnå magnetiske permeabilitetsdata som en funksjon av borehullsdybden og tiden, og sammenlikne de oppnådde magnetiske permeabilitetsdata med et sett av magnetiske permeabilitetsdata som allerede er kjent for å bestemme fastsittingspunktet for røret.

[18]Et fripunkt-loggeverktøy tilveiebringes også. Fripunkt-loggeverktøyet har et kabelhode og er konfigurert til å innføres i et borehull på en glatt ståltråd. I et alter-

nativt aspekt er kabelhodet konfigurert til å forbindes til en elektrisk ledningskabel.

I dette arrangement kan fripunkt-loggeverktøyet ha et ledningskabelgrensesnitt, en telemetrimodul og en fripunktføler.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[19]For at den måte hvorpå de ovenfor angitte trekk ved den foreliggende oppfinnelse kan bli forstått i detalj, gis en mer spesiell beskrivelse av oppfinnelsen, kort oppsummert i det foregående, med henvisning til utførelsesformer, hvorav noen er illustrert i de vedføyde tegninger. Det skal imidlertid bemerkes at de ved-føyde tegninger bare illustrerer typiske utførelsesformer av denne oppfinnelse.

[20]Fig. 1 tilveiebringer et skjematisk sideriss av et fripunkt-loggeverktøy i en ut-førelsesform. Denne utførelsesform er konfigurert til å innføres i et borehull på en glatt ståltråd.

[21]Fig. 2 presenterer et skjematisk sideriss av et fripunkt-loggeverktøy i en alternativ utførelsesform, som ikke utgjør en del av oppfinnelsen. Denne utførelses-form er konfigurert til å innføres i et borehull på en elektrisk ledningskabel.

[22]Fig. 3 viser en tverrsnittstegning av et borehull med et fripunkt-loggeverktøy som beveges derigjennom.

DETALJERT BESKRIVELSE

[23]Fig. 1 tilveiebringer et skjematisk sideriss av et fripunkt-loggeverktøy 100, i en utførelsesform. Denne utførelsesform er konfigurert til å innføres i et borehull (som f.eks. borehullet 50 i fig. 3) på en glatt ståltråd. En glatt ståltråd er vist i fig. 1 ved 150. For den foreliggende fremstillings formål inkluderer betegnelsen "glatt ståltråd" også en hjelpevaier. Den glatte ståltråd tilveiebringer mekanisk forbindelse mellom verktøyet 100 i borehullet og en spole (som f.eks. spolen 155 i fig. 3) ved overflaten, men tilveiebringer ikke en elektrisk forbindelse.

[24]Andre former av mekanisk forbindelse mellom verktøyet 100 og en forråds-dispenser på overflaten kan også anvendes. Slike eksempler inkluderer produk-sjonsrør, spolerør og kontinuerlige sugestenger. For de beskrivende formål heri, vil ledningen i fig. 4 bli referert til som en "glatt ståltråd". Glatt ståltråd foretrekkes på grunn av sin lave pris og effektivitet.

[25]Loggeverktøyet 100 inkluderer et kabelhode 105 ved en øvre ende 102 av verktøyet 100 for å festes til den glatte ståltråd 150 under loggeoperasjoner. På denne måte innføres loggeverktøyet 100 i borehullet under innvirkning av tyngde-kraften og trekkes så opp igjen til overflaten ved å utøve strekk på ledningen 150. Tyngdekraftens strekk på verktøyet kan fremmes ved injeksjon av fluider fra overflaten for å "skyve" den glatte ståltråd og det tilkoplede loggeverktøy 100 nedover.

[26]Et hus 110 er foretrukket anordnet for loggeverktøyet 100. Huset 110 tjen-ere til å romme og beskytte en serie av "moduler" som utgjør verktøyet 100. I ett aspekt er huset 110 et integrert rørformet hus. I et ytterligere aspekt er huset 110 den ytre overflate av de forskjellige moduler, anbrakt i serie. I denne nomenklatur kan kabelhodet 105 betraktes som den første "modul".

[27]Den neste modul er en energimodul 120. Et eksempel på en energimodul er en batteristabel. Som betegnelsen innebærer består batteristabelen 120 av ett eller flere batterier, og anvendes for å levere energi til loggeverktøyet 100 under slike anvendelser med den glatte ståltråd. Foretrukket, representerer batteri 120 to eller flere batterier stablet i serie. Et eksempel på et egnet batteri inkluderer en 3B3900 MWD150DD battericeller fra Electrochem.

[28]Loggeverktøyet 100 inkluderer også en fripunktføler 150. Fripunktføleren 150 anvender en induktiv føleanordning for å detektere endringer i rørets magnetiske permeabilitet. De vanlig fagkyndige vil forstå at ferrorør vil endre sin magnetiske permeabilitet når det påkjennes (eller settes under strekk). Fripunktføleren 150 kan være én eller flere induktive spoler for å detektere rørpermeabilitet. Alternativt kan fripunktføleren 150 være én eller flere linser eller opptagere. I den enk-leste metode kan den induktive føler være en enkel spolekonstruksjon som magnetisk kopler til røret som undersøkes. Spolen bør være del av en oscillerende krets og dens utgangssekvens bør endres i forhold til rørpermeabilitet. Et andre følerarrangement anvender to spoler og representerer en sender (eller "magneti-serende") spole og en mottakerspole. I verktøyet 100 i fig. 1 representerer delen 152 en senderspole mens delen 154 representerer en mottakerspole. Senderspolen 152 genererer sirkulerende strømmer i røret som undersøkes. Mottakerspolen 154 detekterer i sin tur faseskift i utgangen fra senderspolen 152. Faseskiftene er lineært relatert til rørpermeabiliteten.

[29]Det skal forstås at andre typer av ikke-kontaktanordninger, for måling av rørpermeabilitet, eksiterer, selv om de fleste generelt kan klassifiseres i én av de ovennevnte to metoder, en rekke forskjellige ikke-kontakt- eller kontaktelektromag-netiske anordninger som detekterer endringer i permeabilitet kan anvendes som en fripunktmåleanordning, men de etterfølgende patentkrav som angir den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset av den type av fripunktføler som anvendes.

[30]Fripunkt-loggeverktøyet 100 inkluderer eventuelt en akustisk fastsatt rør-modul 160. Den akustiske fastsatte rørmodul 160 representerer en separat modul inne i fripunkt-loggeverktøyet 100. En akustisk fastsatt rørmodul 160 er foretrukket et enkelt sender/mottaker-krystallpar. Akustisk energi genereres inne i røret av senderen (ikke vist). Den enkle mottaker (ikke vist) mottar den akustiske energi som en returpuls og omdanner lydbølgeenergien til et elektrisk signal. Mottakeren virker således som en omformer. En tilsvarende verdi av det elektriske signal, som f.eks. amplituden av den akustiske ekko-returpuls gir informasjon om hva som befinner seg bak røret. Hvis røret sitter fast vil returpulsamplituden være høy; motsatt, hvis røret er fritt, vil den akustiske returpulsamplitude være lavere. Et slikt fastsittende rørloggeverktøy, eller "SPL", opererer hovedsakelig motsatt virkemå-ten av et sementbindingsloggeverktøy, eller "CBL". Hvor en binding detekteres er dette mest sannsynlig en region hvor røret sitter fast.

[31]Andre "SPL"-verktøy av akustisk type, kan anvendes sammen med fripunkt-loggeverktøyet 100. Et eksempel er et akustisk loggeverktøy som anvender to mottakerspoler (ikke vist). I et arrangement, ligger mottakerspolene i avstand, henholdsvis 0,9 m og 1,5 m fra en senderkrystall (ikke vist). Også her, som i tilfellet med den enkle sender/mottaker-spole, er signalamplituden primært tatt i betrakt-ning for å bestemme om røret sitter fast ved en spesiell lokalitet. I det område hvor røret sitter fast, detekteres en høy returamplitude; i områder hvor røret er fritt, er returamplituden lav.

[32]Det skal spesielt bemerkes at anvendelsen av en to-mottaker akustisk omformer tillater måling av bevegelsestiden. I denne forbindelse kan bevegelsestid eller bølgehastighet anvendes som en fripunktmåling. En teknikk kan anvendes som indikerer rørspenning ved hjelp av det akustoelastiske prinsipp hvor små variasjoner i spenning kan påvirke bølgehastigheten. Ved å registrere bølgehastig-heten eller bevegelsestiden mellom atskilte mottakeromformere, kan endringen i rørspenning beregnes. Spenning og forlengelse kan relateres som betyr at kan bestemme den andre når den ene er kjent.

[33]Den neste modul i loggeverktøyet 100 er en minnemodul 130. Minnemodulen 130 er ansvarlig for å kontrollere operasjonen av loggeverktøyet 100 så vel som lagring av data hentet fra fripunktføleren 150 og den akustiske føler 160 (og andre busstilkoblede komponenter). Fripunktfølermodulen 150 og den akustiske følermodul 160 kommuniserer med minnemodulen 130 via en feltbussforbindelse mellom de busstilkoblede moduler. I ett aspekt anvendes en HDLC-protokoll for datakommunikasjon. I stedet for en minnemodul, eller i tillegg dertil, kan modulen 130 representere en telemetrimodul. I denne utførelsesform sender modulen 130 data motsatt fra fripunktet 150 og akustiske 160 følere, eller andre busstilkoblede moduler til en operasjonsstasjon ved overflaten. Slike telemetrianordninger kan inkludere en QPSK-datakommunikasjonsplan for overføring av data til overflaten, og en frekvensskiftnøkkel (FSK) datakommunikasjonsmetode for å motta kontroll-signalerfra overflaten.

[34]Fripunkt-loggeverktøyet 100 har en nedre ende 104. Den nedre ende er foretrukket avrundet for å hjelpe til som en styring til inngangen gjennom borehullet. Sentralisatorer (ikke vist) ville foretrukket være festet til bunnen av ledningen 150 og eventuelt til bunnen 104 av verktøyet 100.

[35]Fig. 2 viser et skjematisk sideriss av fripunktloggeverktøyet 200 i en alternativ utførelsesform, som ikke utgjør en del av oppfinnelsen. Denne utførelsesform er konfigurert til å bli innført i et borehull på en elektrisk ledningskabel. En elektrisk ledning er vist ved 250 i fig. 2.

[36]Den elektriske kabel 250 kan være en konvensjonell elektrisk ledning som består av en armert koaksial lederkabel for å tilveiebringe både en mekanisk og en elektrisk forbindelse mellom verktøyet 200 og den elektriske ledning 250. Den elektriske ledning 250 tilveiebringer elektrisk kommunikasjon med kontroll- og overvåkningsutstyr lokalisert ved overflaten (ikke vist i fig. 2). Ledningskabelen 250 omfatter foretrukket én eller flere elektrisk ledende kabler omgitt av en isoler-ende kappe. Som med verktøyet 100 ved fig. 1, skjer mekanisk forbindelse av verktøyet 100 med ledningen 250 ved hjelp av et kabelhode 105 ved en øvre ende 202 av verktøyet 200.

[37]I arrangementet i fig. 2 er det tilveiebrakt et ledningskabelgrensesnitt 205. Ledningskabelgrensesnittet 205 er særegent for elektriske lednings- (eller "e-linje") anvendelser, og er ikke nødvendig for glatte ståltrådanvendelser. Ledningskabelgrensesnittet 205 muliggjør elektrisk kommunikasjon mellom den elektriske ledning 250 og elektronikkutstyret inne i verktøyet 200, beskrevet i det følgende. Ledningskabelgrensesnittet 205 er foretrukket en modul som anvendes for å segre-gere kraften fra den elektriske ledning 250 under avgivelse QPSK-telemetridata tilbake gjennom den elektriske ledning 250 til et grensesnitt ved overflaten. Foretrukket vil grensesnittet 205 også føre ned FSK-data fra overflaten for kontroll av en hvilken som helst busstilkoblet verktøymodul.

[38]Som med loggeverktøyet 100 i fig. 1, kan loggerverktøyet 200 i fig. 2 inkludere et langstrakt rørformet hus 210. Dette hus 210 beskytter også her de ulike deler som utgjør loggeapparatet 200.

[39]Den neste modul er en energimodul som f.eks. en batteristabel 220. Batteristabelen 220 består også her av ett eller flere batterier. For e-linjeoperasjoner anvendes batteristabelen 220 for å tilveiebringe støtteenergi til loggeverktøyet 200. Foretrukket representerer batteristabelen 220 to eller flere batterier stablet i serie.

[40]Som med fripunkt-loggeverkøyet 100 i fig. 1, vil loggeverktøyet 200 i fig. 2 også inkludere en fripunktføler 250. I tillegg kan det eventuelt anvendes en akustisk føler 260. Fripunktføleren 250 og den akustiske føler 260 vil være som beskrevet i det foregående for loggeverktøyet 100.

[41]Den neste modul er igjen en minnemodul 230. Som angitt i det foregående, er minnemodulen 230 ansvarlig for å kontrollere operasjon av loggeverktøyet 200 så vel som å lagre data hentet fra fripunktføleren 250 og den akustiske føler 260 (og andre busstilkoblede komponenter). For elektriske ledningsanvendelser, vil minnemodulen 230 også sende fripunkt- og akustisk informasjon til overflateinstru-menteringen via ledningskabelgrensesnittet 205 og videre til ledningen 250.

[42]Fripunkt-loggeverktøyet 200 har en nedre ende 204. Den nedre ende 204 er foretrukket avrundet for å hjelpe til som en styring for innføringen gjennom borehullet.

[43]Loggeverktøyene 100 og 200 anvender foretrukket både akustiske og magnetiske anordninger for å utvikle en fripunkt-logg. Alternativt kan loggeverktøyene 100 og 200 anvende optiske eller elektriske anordninger for å utvikle fripunkt- loggingen. Ett trekk ved verktøyet utnytter det forhold at magnetisk permeabilitet av røret endres med belastningen. Som sådan vil en endring i magnetisk permeabilitet med røret under belastning indikere "fastsettingspunktet" av et rør. Det andre trekk ved verktøyet ville anvende akustikk for å sammenlikne "bindingen" mellom røret og formasjonen. Hvor formasjonen har styrtet sammen inn mot røret, ville loggen reflektere denne tilstand i den første respons av det akustiske signal og bekrefte "fastsettingspunktet". En logg genereres, som kan tolkes ved overflaten før det gjennomføres noen videre røropphentingsoperasjoner. Så snart lokaliseringen og karakteren av fastsettingspunktet er identifisert, kan det gjennomføres strengskyteforanstaltninger eller andre foranstaltninger for å kutte eller separere røret.

[44]Fig. 3 viser en tverrsnittstegning av et borehull 50 som dannes. En borerigg 10 er anbrakt over jordoverflaten 12 for å skape en boring 15 inn i undergrunnsfor-masjoner 14. Mens en landbasert rigg er vist i fig. 3, er det klart at fremgangsmåt-ene og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse også kan anvendes for offshore boreoperasjoner.

[45]Boreriggen 10 inkluderer et heisespill med en kronblokk 20 montert i en øvre ende av en borerigg 18. Heisespillet inkluderer også en løpeblokk 22. Løpe-blokken 22 er selektivt forbundet til den øvre ende av en borestreng 30. Borestrengen 30 består av et flertall rørlengder eller seksjoner av borerør som er gjengefor-bundet ende-til-ende. Ytterligere rørlengder festes til borestrengen 30 ettersom borestrengen bores til større dybder.

[46]Borestrengen 30 inkluderer en indre boring 35 som mottar sirkulert borefluid under boreoperasjoner. Borestrengen 30 har en borkrone 32 festet til den nedre ende. Vekt anbringes på borkronen 32 gjennom borestrengen 30 slik at borkronen 32 kan virke mot underliggende bergartsformasjoner 33. Samtidig roteres borestrengen 30 inne i borehullet 15. Under boreprosessen pumpes et borefluid, f.eks. "boreslam" inn i boringen 35 av borestrengen 30. Boreslammet strømmer gjennom åpninger i borkronen 32 hvor det tjener til å avkjøle og smøre borkronen og bære formasjonsborkaks produsert under boreoperasjonen. Boreslammet beveger seg opp gjennom en ringromsregion 45 omkring borestrengen 30 og deri de oppslem-mede borkaks tilbake til overflaten 12.

[47]Det kan ses at borehullet 50 i fig. 3 først er blitt boret til en første dybde Di, og deretter til en andre dybde D2. Ved den første dybde Di er en streng av forings-rør 40 blitt anbrakt i borehullet 50. Foringsrøret 40 tjener til å opprettholde integri-teten av det dannede borehull 15 og isolere borehullet 15 fra eventuelt grunnvann eller andre fluider som kan forefinnes i formasjonene 14 som omgir det øvre borehull 15. Foringsrøret 40 strekker seg til overflaten 12 og er festet på plass ved hjelp av en søyle av herdet sement 44. Under den første dybde Di, har ennå ikke noe foringsrør eller "forlengingsrør" blitt testet.

[48]Det kan ses fra fig. 3 at en sammenstyrting av veggene i borehullet 14 har skjedd. Sammenstyrtingen ses ved et punkt "P". Sammenstyrtingen P har frem-brakt en tilstand hvori borestrengen 30 ikke lenger kan roteres eller translateres aksialt inne i borehullet 14 eller at den har satt seg "fast". Det skal imidlertid forstås at punktet "P" kan være en hvilken som helst brønntilstand som f.eks. en forutbe-stemt lokalitet for måling av rørtykkelse eller defekt som f.eks. et hull eller en sprekk, uten å gå utenfor prinsippene for den foreliggende oppfinnelse.

[49]Som drøftet i det foregående er det ønskelig at operatøren skal være i stand til å lokalisere dybden av punktet P. For dette formål og i samsvar med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, innføres et fripunkt-loggeverktøy som f.eks. verktøyet 100 i fig. 1 eller verktøyet 200 i fig. 2 i borehullet 50. I fig. 3 er verktøyet vist som verktøyet 100.

[50]Fripunkt-loggeverktøyet 100 innføres i borehullet 50 hengende på en ledning 150. Ledningen 150 kan være en elektrisk trådkabelstreng, en glatt ståltrådstreng eller en spolerørstreng. I arrangementet i fig. 3 representerer ledningen 150 en glatt ståltrådstreng. Verktøyet 100 opereres så til å lokalisere punktet P langs lengden av borestrengen 30 ved en målt avstand fra overflaten 12 slik at alle de frie seksjoner av borerøret 30 over fastsettingspunktet P kan tas opp. Så snart alle rørlengder over et sikret fritt punkt "F" er fjernet kan nytt utstyr innføres i borehullet 15 på en arbeidsstreng for å "løsne" den resterende borestreng. Derfra kan boreoperasjoner gjenopptas.

[51]Fripunkt-loggeverktøyet 100 og den glatte ståltråd 150 senkes inn i borehullet ved å spole ledningen fra en spole 155. Spolen 155 er brakt til borelokaliteten ved hjelp av et ettersynskjøretøy (ikke vist). Avspolingen av ledningen 150 inn i borehullet 50 fremmes ved hjelp av trinsehjul 152. Samtidig anvendes løpeblokken 22 for å bringe borestrengen 30 til å henge ned. I denne forbindelse er røret 30 under undersøkelse relaksert (ingen spenning) for den første loggepassering.

[52]Den glatte ståltråd 150 og det forbundne fripunkt-loggerverktøy 100 beveges gjennom en selektert del av borehullet 50. Den selekterte inkluderer den anslåtte dybde ved hvilken fastsettingspunktet P er antatt å foreligge. Ved å bevege loggeverktøyet 100 gjennom borehullet 50, samles et første sett av magnetiske permeabilitetsdata hvor de magnetiske permeabilitetsdata måles som en funksjon av tiden og borehullets dybde.

[53]Ettersom loggestrengen 150 løftes opp, registrerer loggeverktøyet 100 data lokalt. I forbindelse med elektriske ledningsanvendelser (se loggeverktøyet 200 i fig. 2) vil loggeverktøyet 200 sende informasjon til overflateinstrumentering i sanntid. Oppsamlede data ville i det minste inkludere et mål av rørpermeabiliteten. I tillegg kan data inkludere amplituden av en retur ekkopuls og bevegelsestiden for den akustiske puls. Denne informasjon kunne kombineres med annen type av loggedata som f.eks. temperatur-, trykk- og orienteringsdata hvor egnede moduler er inkludert i loggestrengen. Verktøy 100 og 200 inkluderer henholdsvis moduler 140 og 240 for å romme slike tilleggsloggefølere implementert med feltbusstekno-logi. Disse loggefølere, vanlig anvendt i loggeverktøy, som gammastråleverktøy, kalibreringsverktøy og verktøy for måling av metalltykkelse.

[54]Den første loggepassering foretas for å etablere en referanseregistrering av tilstanden for røret 30 uten noen belastning utøvet. Loggeoperasjonen kan inkludere gjennomføring av mer enn én passering gjennom rørseksjonen av interesse for å oppnå en passende referansebasislinje. Denne er den samme for glatt stål-trådanvendelse eller e-linjeanvendelse. Alternativt, og hvor borehulls-utstyrsdata allerede foreligger kunne denne første passering eventuelt utelates.

[55]Etter at et første sett av data er oppnådd utøver operatøren belastning på røret 30 som undersøkes. Belastning kan være i form av en torsjonsbelastning (ved rotasjon) eller strekkraft (ved strekking). Under opprettholdelse av belastningen beveger operatøren deretter på nytt fripunkt-loggeverktøyet 100 gjennom borehullet 50. Bevegelse av verktøyet 100 gjennom borehullet 50 den andre gang, bør følge den samme bane som den første gang. Foretrukket ville banen være å starte under det bekreftede fastsittingspunktet P og bevege seg mot overflaten til et punkt godt på oversiden av det anslåtte fripunkt F. Under bevegingen av den glatte ståltråd 150 og det forbundne fripunkt-loggeverktøy 100 gjennom den selekterte del av borehullet 50 den andre gang oppnås et andre sett av magnetiske permeabilitetsdata. I denne forbindelse registreres lokalt magnetiske permeabilitetsdata og foretrukket akustiske data. I forbindelse med anvendelser med den elektriske ledningskabel vil loggeverktøyet 200 også her sende informasjon til over-flateinstrumenteringen i sanntid.

[56]Etter at hvert sett av data er oppnådd sammenliknes de to sett av data. Angitt på en annen måte, blir data som viser magnetisk permeabilitet, amplitude og bevegelsestid gjennom den selekterte del av borestrengen 30 under belastning sammenliknet med data som viser magnetisk permeabilitet, amplitude og bevegelsestid gjennom den selekterte del av borestrengen 30 i det vesentlige uten belastning. I regionder hvor røret 30 er fritt vil der være et avvik i kurvene for permeabilitet og bevegelsestid. I regioner hvor 30 sitter fast vil der ikke være noen avvik i prøvene for permeabilitet eller bevegelsestid mellom hver loggepassasje, dvs. før-ste og andre sett av data. I tillegg vil amplituden av returekkopulsen inne i fripunkts- eller fastsettingspunkt-regionen ved å anvende den akustiske føler 160 eller 260 gi noe informasjon vedrørende hvorledes og hvorfor røret sitter fast ved denne lokalitet.

[57]Som bemerket i det foregående, inkluderer verktøy 100 og 200 respektive moduler 140 og 240 for å romme tilleggsloggerfølere implementert med feltbuss-teknologien. En ytterligere loggeoperasjon kan således gjennomføre samtidig som verktøyet 122 oppnår data under den første loggpassasje og den andre loggpassasje. Sagt med andre ord kunne en tur i borehullet 50 oppnå data vedrørende punktet P og andre loggeoperasjonsdata ved å anvende følere lignende dem som anvendes i andre loggeverktøy som f.eks. gammastråleverktøy, kalibreringsverk-tøy og metalltykkelsesmåleverktøy.

[58]Som videre angitt i det foregående inkluderer verktøyet 100 i den glatte stål-trådutførelsesform av fripunkt-loggeverktøyet 100 en minnemodul for å motta og registrere henholdsvis det første og det andre sett av data. Data mottas også her fra fripunktføleren. I denne utførelsesform gjennomføres trinnet med å sammenlikne det første sett av magnetiske permeabilitetsdata med det andre sett av magnetiske permeabilitetsdata ved å hente første og andre sett av data fra minnemodulen ved jordoverflaten. Første og andre sett av data kan så lastes ned i en passende regnemaskin og analyseres.

[59]Som også bemerket i det foregående, inkluderer verktøyet 100 i én utførel-sesform av fripunkt-loggeverktøyet 100 en telemetrimodul for å motta henholdsvis første og andre sett av data. Data mottas også her fra fripunktføleren. I denne ut-førelsesform gjennomføres trinnet med å sammenlikne det første sett av magnetiske permeabilitetsdata med det andre sett av magnetiske permeabilitetsdata ved å overføre det første sett av data fra telemetrimodulen nede i brønnen til en mottaker ved jordoverflaten, det andre sett av data overføres fra telemetrimodulen nede i brønnen til en mottaker ved jordoverflaten, og deretter analyseres det første og det andre sett av data.

[60]I alle utførelsesformer, kan fripunkt-loggeverktøyet 100 eller 200 inkludere et akustisk fastsittende rørloggeverktøy. Det akustiske loggeverktøy informerer operatøren med hensyn til den måte hvori borerøret 30 sitter fast ved punkt P. Det er foretrukket at en kravetellende lokalisator "CCL"-anordning ("coilar counting locator device") også innføres sammen med verktøyet 100. Nevnte CCL (ikke vist) ville etablere grensesnitt med minnemodulen 130 via dataverktøy-buss-strukturen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å bestemme et blokkeringspunkt i en borestreng i et brønnhull, omfattende: utøve stress på den blokkerte borestrengen; bevege et fripunkt loggeverktøy (100) langs det indre av den blokkerte borestrengen ved anvendelse av en ikke-elektrisk glatt ståltråd hvor fripunkt loggeverktøyet omfatter en punktføler (150), en minnemodul, et batteri (120) for å tilveiebringe energi til fri-punkts føleren, og å måle den magnetiske permeabiliteten til den stresspålagte borestrengen ved anvendelse av punktføleren, hvor den målte magnetiske permeabiliteten registreres i minnemodulen; bringe loggeverktøyet til overflaten og avlese de magnetiske permeabilitetsdata ved overflaten; og føre fripunkts loggeverktøyet gjennom det indre av borestrengen før utøvelse av stress på borestrengen, og å måle magnetisk permeabilitet på den ikke-stressbelagte borestrengen; hvor blokkeringspunktet til borestrengen bestemmes ved å sammenligne den magnetiske permeabiliteten under påført stress og den magnetiske permeabiliteten uten påført stress.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor: loggeverktøyet videre omfatter en akustisk føler (160), og en binding mellom borestrengen og formasjonen måles og analyseres for å bestemme blokkeringspunktet i borestrengen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor: loggeverktøyet videre omfatter et gammastråleverktøy, og gammastråleverktøyet opereres under bevegelse og måling.

4. Fripunkts loggeverktøy, omfattende: en punktfølermodul (150) som har en induktiv senderspole og en induktiv mottakerspole, spoler for måling av magnetisk permeabilitet i en blokkert borestreng; hvor nevnte verktøy erkarakterisert vedat det også omfatter: en energimodul inneholdende et batteri (120) for å tilveiebringe energi til de induktive spolene; en minnemodul (130) for å registrere den målte magnetiske permeabiliteten; og en ikke-elektrisk glatt ståltråd kabelhodemodul (105); hvor hver av følerne, energien og minnemodulene er sammenkoblet via en feltbusstilkobling.

5. Fripunkts loggeverktøy ifølge krav 4, videre omfattende en akustisk modul (160) som inkluderer en sendekrystall og en eller flere mottakerkrystaller.

6. Fripunkts loggeverktøy ifølge krav 4, videre omfattende et gammastråleverktøy.