NO339196B1

NO339196B1 - Anvendelse av fiberoptikk i kveilerør i brønner i undergrunnen

Info

Publication number: NO339196B1
Application number: NO20065838A
Authority: NO
Inventors: Sarmad Adnan; Michael Gay; John Lovell; Kean Zemlak
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2016-11-14
Also published as: US10077618B2; DK1753934T3; PL1753934T3; US20170314341A1; DE602005021780D1; EP1753934B1; US10697252B2; JP4764875B2; US20130025878A1; EA009704B1; ATE470782T1; BRPI0511469B1; US20100018703A1; BRPI0511469A; CA2566221A1; US7617873B2; US9708867B2; US10815739B2; US20050263281A1; JP2008501078A

Description

OPPFINNELSESOMRÅDET

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt undergrunns-brønnoperasjoner og vedrører mer spesielt anvendelsen av fiberoptikk og fiberoptiske komponenter som for eksempel forbindelsesledninger («tethers) og følere i spolerøroperasjoner.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Under levetiden av en undergrunnsbrønn som for eksempel de som er boret i oljefelt, er det ofte nødvendig eller ønskelig å gjennomføre ettersyn av brønnen for, for eksempel på forlenge levetiden av brønnen, forbedre produksjon, få adgang til en undergrunnssone, eller avhjelpe en tilstand som har forekommet under operasjoner. Spolerør er kjent å være nyttige for å gjennomføre slike ettersyn. Å anvende spolerør er ofte hurtigere og mer lønnsomt å anvende sammenkoplede rørlengder og en rigg for å gjennomføre ettersyn av en brønn, og spolerør tillater innføring i ikke-vertikale eller flerforgrenede borehull.

Mens spolerøroperasjoner utfører en virkning dypt i jordens undergrunn kontrollerer personell eller utstyr ved overflaten operasjonene. Der er imidlertid en generell mangel på informasjon ved overflaten med hensyn til status av spolerøroperasjonene nede i brønnen. Når ikke noen klar dataoverføring er mulig mellom brønnverktøyet og overflaten er det ikke alltid mulig å vite hva borehulltilstanden er eller hvilken tilstand et verktøy befinner seg i.

Spolerør er særlig nyttig for brønnbehandlinger som involverer fluider, hvor ett eller flere fluider pumpes inn i borehullet gjennom den hule kjerne av spolerør eller ned gjennom ringrommet mellom spolerøret og borehullet. Slike behandlinger kan inkludere sirkulasjon av brønnen, rense denne for fyllstoff, stimulere reservoaret, fjerne avleiring, frakturering, isolering av soner, etc. Spolerøret tillater anbringelse av disse fluider ved en spesiell dybde i borehullet. Spolerør kan også anvendes for å intervenere i et borehull for, for eksempel å tillate oppfisking av tapt utstyr eller anbringelse eller manipulasjon av utstyr i borehullet.

I utplassert spolerør under trykk i et borehull passeres den kontinuerlige lengde av spolerør fra spolen gjennom brønnhodetetninger og inn i borehullet. Fluidstrømningen gjennom spolerør kan også anvendes for å tilveiebringe hydraulisk energi til en verktøystreng festet til enden av spolerøret. En typisk verktøystreng kan inkludere én eller flere ikke-returventiler, slik at hvis røret brytes i stykker lukker ikke-returventilene og hindrer utslipping av brønnfluider. På grunn av strømningskravene er der typisk ikke noe system for å rette datakommunikasjon mellom verktøystrengen og overflaten. Andre innretninger anvendt med spolerør kan utløses hydraulisk. Noen innretninger som for eksempel innføringsverktøy kan utløses ved en sekvens av å trekke og skyve verktøystrengen, men også her er det vanskelig for overflateoperatøren å vite status av brønnverktøyet.

Det er på samme måte viktig å være i stand til nøyaktig å anslå dybden av en borestreng i et borehull. Direkte måling av lengden av spolerør festet til en verktøystreng og innført i et borehull behøver ikke nøyaktig å representere borestrengdybden etter som spolerør er underkastet heliksdannelse når det mates ned i brønnens foringsrør. Denne heliksdannelseseffekt gjør det uforutsigelig å anslå dybden av verktøyet utplassert på spolerøret.

Vanskeligheten med å samle og føre nøyaktige data fra dypet i undergrunnen til overflaten resulterer ofte i en uriktig representasjon av brønnbetingelsene for det personell som foretar avgjørelser i forbindelse med brønnoperasjonene. Det er ønskelig at informasjon vedrørende borehulloperasjonene overføres til overflaten, og det er spesielt ønskelig at informasjonen overføres i sann-tid for å tillate at operasjonene kan reguleres. Dette ville forbedre effektiviteten og minske omkostningene av borehulloperasjoner. For eksempel ville tilgjengeligheten av slik informasjon tillate personell bedre å operere en verktøystreng anbrakt i et borehull, tillate mer nøyaktig å bestemme posisjonen av verktøystrengen, eller å bekrefte den riktige utførelse av borehullsoperasjoner.

Det er kjente metoder for overføring av data fra borehulloperasjon til overflaten som for eksempel ved bruk av fluidpulser og ledningskabler. Hver av disse metoder har distinkte mangler. Slampulstelemetri anvender fluidpulser for å overføre en modulert trykkbølge ved overflaten. Denne bølge blir så demodulert for å gjenvinne de overførte bits. Denne telemetrimetode kan tilveiebringe data med et lite antall bits pr sekund, men ved høyere datamengder svekkes signalet sterkt av fluidegenskapene. Videre krever den måte hvorpå slampulstelemetri skaper sitt signal implisitt en temporær hindring i strømningen; denne er ofte uønsket i brønnoperasjoner.

Det er kjent å anvende elektriske eller ledningskabler med spolerør for å overføre informasjon under borehullsoperasjoner. Det er foreslått, som for eksempel i US patent nr 5.434.395, å utplassere en ledningskabel med spolerør, idet kabelen utplasseres på utsiden av spolerøret. En slik utvendig utplassering er operasjonsmessig vanskelig og det erfare for interference med borehullskompletteringer. Behovet for spesialisert utstyr og prosedyrer og sannsynligheten for at kabelen ville vikles seg omkring spolerøret når dette utplasseres gjør en slik metode uønsket. En ytterligere metode, som for eksempel læres i US patent 5.542.471 er basert på innleiring av kabel- eller datakanaler inne i veggtykkelsen av selve spolerøret. En slik konfigurasjon har fordelen at den fulle indre diameter av spolerøret kan anvendes for pumping av fluider, men har også den tydelige ulempe at der ikke er noen fordelaktig måte til å reparere slikt spolerør ute i felten. Det er ikke uvanlig under spolerøroperasjoner at spolerøret blir skadet, i hvilket tilfelle den skadede seksjon må fjernes fra spolerøret og de resterende stykker sammensveises igjen. I nærvær av innleirede kabel- eller datakanaler kan slike sveiseoperasjoner være komplisert og ganske enkelt uoppnåelige.

Det er kjent å utplassere ledningskabler inne i spolerør. Selv om denne metode tilveiebringer en viss funksjonalitet har den også mangler. For det første er innføring av kabel i spolerørspolen ikke enkelt. Fluid anvendes for å transportere ledningskabelen inn i spolerøret og et stort, høytrykks gangspill er nødvendig for å bevege kabelen sammen med fluidet. US patent nr 5.573.225 med tittel «Means for Placing Cable within Coiled Tubing», (Bruce W. Boyle, et al.) innlemmes som referanse, beskriver et slikt apparat for installering av elektrisk kabel i spolerør.

Utover vanskeligheten med å installere en kabel i spolerør oppmuntrer den relative størrelse av kabelen i forhold til den indre diameter av spolerøret så vel som vekten og prisen på kabelen, ikke anvendelsen av kabel inne i spolerør.

Elektriske kabler anvendt i spolerøroperasjoner har vanligvis 0,635 til 0,762 cm i diameter, mens spolerørets indre diameter er generelt i området fra 2,54 til 6,350 cm. Den forholdsvis store ytre diameter av kabelen sammenlignet med den relativt lille indre diameter av spolerøret reduserer uønsket tverrsnittsarealet tilgjengelig for fluidstrømning i spolerøret. I tillegg tilveiebringer det store utvendige overflateareal av kabelen friksjonsmotstanden for fluid som pumpes gjennom spolerøret.

Vekten av ledningskabelen tilveiebringer enda en ytterligere ulempe til dens anvendelse i spolerør. Kjente elektriske kabler anvendt i spolerøroperasjoner i oljefelt kan veie opptil 2,91 kg/m, slik at en 6096 cm lengde av elektrisk kabel kunne tilføye ekstra 3175 kg til vekten av spolerørstrengen. I sammenligning ville typisk en 3,175 cm spolerørstreng veie omtrent 12,5 kg/m med en resulterende vekt på 13608 kg for en 6096 cm streng. Følgelig øker den elektriske kabel systemvekten med omtrent 25%. Slikt tungt utstyr er vanskelig å manipulere og hindrer ofte installasjon av det ledningskabelutstyrte spolerør ute på feltet. Videre vil kabelens tyngde bevirke at den strekker seg under sin egen vekt i en grad forskjellig fra strekkingen av røret og dette resulterer i innføring av «slakk» i kabelen. Slakken må styres for å unnvike brekkasje og sammenfloking («birdnesting») av kabelen i spolerøret. Styring av slakken, inklusive i noen tilfeller å trimme kabelen eller å tilbakekutte spolerørstrengen til å gi tilstrekkelig kabelslakk, kan tilføye operasjonstid og utgifter til spolerøroperasjonen.

Der er andre vanskeligheter med bruk av en ledningskabel inne i spolerør for dataoverføring. For eksempel, for å gjenvinnen data fra overføringsledningen i kabelen trengs en datakollektor som kan rotere sammen med spolen, mens samtidig den del av kabelen som befinner seg utenfor spolen (for eksempel den kabel som er forbundet til en overflate computer) ikke utsettes for sammenfloking. Slike kjente innretninger er utsatt for svikt og er dyre. I tillegg er selve kabelen underkastet slitasje og nedbrytning på grunn av strømningen av fluider i spolerøret. Den utvendige armering av kabelen kan likeledes skape operasjonsvanskeligheter. I noen brønnoperasjoner skjæres spolerøret over for å tette borehullet så snart som mulig. Overskjæringer optimert til å kutte gjennom spolerør er imidlertid typisk ikke effektive til å kutte gjennom den armerte kabel.

Fra det foregående vil det være klart at det foreligger behov for systemer og metoder for å samle og føre data til og fra borehulloperasjoner ved bruk av spolerør til overflaten uten å forstyrre borehulloperasjonene. Systemer og metoder for å samle og føre denne informasjon på en tidsriktig, effektiv og kostnadseffektiv måte er spesielt vanskelig. Den foreliggende oppfinnelse overvinner manglene i den tidligere kjente teknikk og tar sikte på å fylle disse behov.

OPPSUMMERINGEN AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer systemer, apparatur og metoder for å arbeide i et borehull eller for å gjennomføre borehullsoperasjoner eller brønnbehandlinger omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning («tether») i et spolerør, utplassering av spolerøret i et borehull, og føre borehullsinformasjonen ved bruk av den fiberoptiske forbindelsesledning.

I en utførelsesform tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for å behandle en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplasserer spolerøret i borehullet, gjennomføring av en brønnbehandlingsoperasjon, måling av en egenskap i borehullet, og anvende den fiberoptiske forbindelsesledning til å føre den målte egenskap. Brønnbehandlingsoperasjonen kan omfatte i det minste en regulerbar parameter og metoden kan inkludere at parameteren reguleres. Metoden er spesielt ønskelig når egenskapen som måles gjennomføres som en brønnbehandlingsoperasjon, når en parameter an brønnbehandlingsoperasjonen reguleres eller når målingen og overføringen av den målte egenskap gjennomføres i sann-tid. Ofte vil brønnbehandlingsoperasjonen involvere i det minste injeksjon av et fluid inn i borehullet, som for eksempel injisering av et fluid inn i spolerøret, inn i borehullringrommet, eller begge deler. I noen operasjoner kan mer enn et fluid injiseres eller forskjellige fluider kan injiseres inn i spolerøret og ringrommet. Brønnbehandlingsoperasjonen kan omfatte tilveiebringelse av fluider for å stimulere hydrokarbonstrømning eller å hindre vannstrømning fra en undergrunnsformasjon. I noen utførelsesformer kan brønnbehandlingsoperasjonen inkludere kommunisering via den fiberoptiske forbindelsesledning med et verktøy i borehullet, og spesielt kommunisering fra overflateutstyr til et verktøy i borehullet. Den målte egenskap kan være en hvilken som helst egenskap som kan måles nede i brønnen, inklusive men ikke begrenset til trykk, temperatur, pH, mengden utfelling, fluidtemperatur, dybde, nærvær av gass, kjemisk lumenens, gammastråling, resistivitet, saltinnhold, fluidstrømning, fluidkompressibilitet, verktøylokalisering, nærvær av en foringsrørkragelokaliserings-innretning, verktøytilstand og verktøyorientering. I spesielle utførelsesformer kan den målte egenskap være et fordelt område av målinger over et intervall av et borehullsom for eksempel over en gren av en multilateral brønn. Parameteren av brønnbehandlingsoperasjonen kan være en hvilken som helst parameter som kan reguleres, inklusive men ikke begrenset til mengden av injeksjonsfluid, relative mengdeandeler av hvert fluid i et sett av injiserte fluider, den kjemiske konsentrasjon av hvert materiale i et sett av injiserte materialer, den relative mengdeandel av fluider som pumpes inn i ringrommet i forhold til fluider som pumpes inn i spolerøret, konsentrasjon av katalysator som skal frigis, konsentrasjon av polymer, konsentrasjon av proppemiddel, og lokalisering av spolerør. Metoden kan videre involvere tilbaketrekking av spolerør fra borehullet eller å etterlate den fiberoptiske forbindelsesledning i borehullet.

I en utførelsesform vedrører den foreliggende oppfinnelse en metode for å gjennomføre en operasjon i en undergrunnsbrønn omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av spolerøret i brønnen, og gjennomføring av i det minste et prosesstrinn med å overføre kontrollsignaler fra et kontrollsystem via den fiberoptiske forbindelsesledning til borehullutstyr forbundet til spolerøret, overføring av informasjon fra borehullutstyret til et kontrollsystem via den fiberoptiske forbindelsesledning; eller overføring av en egenskap målt av den fiberoptiske forbindelsesledning til et kontrollsystem via den fiberoptiske forbindelsesledning. Metoden kan ytterligere involvere tilbaketrekking av spolerøret fra brønnen eller å etterlate den fiberoptiske forbindelsesledning i brønnen. Typisk utplasseres den fiberoptiske forbindelsesledning i spolerøret ved å pumpe et fluid inn i spolerøret. Forbindelsesledningen kan utplasseres i spolerøret mens denne spoles inn på eller av fra spolen. Metoden kan også inkludere måling av en egenskap. I visse utførelsesformer kan målingen foregå i sann-tid. Den målte egenskap kan være en hvilken som helst egenskap som kan måles nede i brønnhullet, inklusive men ikke begrenset til bunnhullstrykk, bunnhullstemperatur, fordelt temperatur, fluidresistivitet, pH, kompresjon/strekk, dreiemoment, brønnhullsfluidstrømning, brønnhullsfluidkompressibilitet, verktøyposisjon, gammastråling, verktøyorientering, faststofflaghøyde, og foringsrørkragelokalisering.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et apparat for å gjennomføre en operasjon i et undergrunnsborehull omfattende spolerør tilpasset til å bli anbrakt i et borehull, overflatekontrollutstyr, i det minste én borehullsinnretning forbundet til spolerøret, og en fiberoptisk forbindelsesledning installert i spolerøret og forbundet til hver av borehullsinnretningene og overflatekontrollutstyret, idet den fiberoptiske forbindelsesledning omfatter i det minste én optisk fiber hvorved optiske signaler kan overføres a) fra nevnte minst én borehullsinnretning til overflatekontrollutstyret, b) fra overflatekontrollutstyret til i det minste én borehullsinnretning, eller c) fra nevnte minst én borehullsinnretning til overflatekontrollutstyret og fra overflatekontrollutstyret til nevnte minst én borehullsinnretning. I noen foretrukne utførelsesformer er den fiberoptiske forbindelsesledning et metallrør med i det minst én optisk fiber anbrakt deri. Overflate- eller brønnhullsavslutninger eller begge deler kan være anordnet. Brønnhullsinnretningen kan omfatte en måleinnretning for å måle en egenskap og generere en utgang og en grensesnittinnretning for å omdanne utgangen fra måleinnretningen til et optisk signal. Egenskapen kan være en hvilken som helst egenskap som kan måles i et borehull inklusive, men ikke begrenset til trykk, temperatur, fordelt temperatur, pH, mengde utfelling, fluidtemperatur, dybde, kjemisk lumenens, gammastråling, resistivitet, saltinnhold, fluidstrømning, fluidkompressibilitet, viskositet, sammentrykning, spenning, forlengelse, verktøylokalisering, verktøytilstand, verktøyorientering og kombinasjoner derav. I noen utførelsesformer kan apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatte en innretning for å gå inn i en forut bestemt gren av en multilateral brønn. I spesielle utførelsesformer kan borehullet være en multilateral brønn og den målte egenskap kan være en verktøyorientering eller verktøyposisjon.

I noen utførelsesformer omfatter apparatet ytterligere en anordning for å regulere operasjonen i respons til et optisk signal mottatt fra overflateutstyret fra nevnte minst én borehullsinnretning. I noen utførelsesformer omfatter den fiberoptiske forbindelsesledning mer enn én optisk fiber, hvori optiske signaler kan overføres fra overflatekontroll-utstyret til nevnte minst én borehullsinnretning på en optisk fiber og optiske signaler kan overføres fra nevnte minst én borehullsinnretning til overflatekontrollutstyret på en forskjellig fiber. Typer av borehullsinnretninger inkluderer et kamera, en kalibreringsanordning, en sensor, en foringsrørkragelokalisator, en føler, en temperaturføler, en kjemisk føler, en trykkføler, en nærhetsføler, en resistivitetsføler, en elektrisk føler, en aktuator, et optisk aktivert verktøy, en kjemikalieanalysator, en strømningsmålingsinnretning, en ventilaktuator, en avfyringshodeaktuator, en verktøyaktuator, en reverserings-ventil, en tilbakeslagsventil, og en fluidanalysator. Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er nyttig for en rekke forskjellige borehullsoperasjoner, som matriksstimulasjon, fyllstoff rensing, frakturering, avleiringsfjerning, soneisolasjon, perforasjon, brønnhullsstrømningskontroll, brønnhullskompletteringsmanipulasjon, brønnlogging, oppfisking, boring, fresing, måling av en fysisk egenskap, lokalisering av et stykke av utstyr i brønnen, lokalisering av et spesielt trekk i et borehull, kontroll av en ventil, og kontroll av et verktøy. Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en metode for å bestemme en egenskap i en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull, idet metoden omfatter utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av et måleverktøy i et borehull på spolerøret, måling av en egenskap ved bruk av måleverktøy, og anvendelse av den fiberoptiske forbindelsesledning for å overføre den målte egenskap. I noen utførelsesformer kan metoden også inkludere tilbaketrekking av spolerøret og måleverktøyet fra borehullet. I foretrukne utførelsesformer overføres egenskapen i sann-tid eller samtidig med gjennomføring av en brønnbehandlingsoperasjon.

I en bredere mening vedrører den foreliggende oppfinnelse en metode for å arbeid ei et borehull omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av spolerøret i borehullet og gjennomføring av en operasjon, hvori operasjonen kontrolleres av signalet overført via den fiberoptiske forbindelsesledning, eller operasjonen involverer overføring av informasjon fra borehullet til overflateutstyr eller fra overflateutstyret til borehullet via den fiberoptiske forbindelsesledning.

Andre aspekter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremstå tydelig fra den følgende detaljerte beskrivelse, sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, som ved hjelp av eksempler illustrerer oppfinnelsens prinsipper.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et spolerør (CT) utstyr anvendt for brønnbehandlingsoperasjoner. Fig. 2A er en tverrsnittstegning langs brønnhullsaksen i et eksempelvis spolerørapparat, som anvender et fiberoptisk system i forbindelse med spolerøroperasjoner. Fig. 2B er en tverrsnittstegning av det fiberoptiske spolerørapparat langs linjen a-a i fig. 2(a). Fig. 3 er en tverrsnittstegning av en første utførelsesform av overflateavslutningen av den fiberoptiske forbindelsesledning ifølge oppfinnelsen. Fig. 3B er en tverrsnittstegning av en andre utførelsesform av overflateavslutningen av den fiberoptiske forbindelsesledning ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 er en tverrsnittstegning av brønnhullsavslutningen av den fiberoptiske forbindelsesledning. Fig. 5A eller 5B er skjematiske illustrasjoner av et generelt tilfelle av en brønnhullsføler forbundet til en fiberoptisk forbindelsesledning for overføring av et optisk signal på den fiberoptiske forbindelsesledning hvori det optiske signal er indikativt for den målte egenskap. Fig. 6 er en skjematisk illustrasjon av brønnbehandling gjennomført ved bruk av et spolerørapparat med en fiberoptisk forbindelsesledning ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 er en skjematisk illustrasjon av en fyllstoff-renseoperasjon forbedret ved å anvende en fiberoptisk forbedret spolerørstreng ifølge oppfinnelsen. Fig. 8 er en skjematisk illustrasjon av et spolerøroverført perforeringssystem ifølge oppfinnelsen, hvori et fiberoptisk forbedret spolerørapparat er innrettet for å gjennomføre perforasjon. Fig. 9 er en eksempelvis illustrasjon av brønnhullsstrømningskontroll hvori en fiberoptisk reguleringsventil anvendes for å kontrollere strømningen av borehulls- og reservoarfluider.

DETALJERT BESKRIVELSE

I den følgende detaljerte beskrivelse og i de forskjellige figurer i tegningene er like elementer identifisert med like henvisningstall.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan operasjoner som for eksempel enn brønnbehandlingsoperasjon gjennomføres i et borehull ved bruk av et spolerør med en fiberoptisk forbindelsesledning anbrakt deri, idet den fiberoptiske forbindelsesledning kan anvendes for bruk for overføring av signaler eller informasjon fra borehullet til overflaten eller fra overflaten til borehullet. Ytelsene av et slikt system tilveiebringer mange fordeler fremfor å gjennomføre slike operasjoner med tidligere kjente overføringsmetoder og tillate mange hittil ikke-tilgjengelige anvendelser av spolerør i borehullsoperasjoner. Anvendelsen av optiske fibere i den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer fordeler som at de har lett vekt, har et lite tverrsnitt og tilveiebringer høye båndbredde-egenskaper.

Med henvisning til fig. 1 vises der en skjematisk illustrasjon av utstyr og spesielt overflateutstyr, anvendt i en tilveiebringelse av spolerørettersyn eller operasjoner ved bruk i en undergrunnsbrønn. Spolerørutstyret kan tilveiebringes til et brønnsete ved anvendelse av en lastebil 101, slede eller trailer. Lastebilen 101 bærer en rørspole 103 som oppspolet derpå inneholder en mengde spolerør 105. En ende av spolerøret 105 avsluttes ved senteraksen av spolen 103 i et spole-rør installasjonsapparat 123 som muliggjør at fluider kan pumpes inn i spolerøret 105, mens spolen tillates å rotere. Den andre ende av spolerøret 105 anbringes i borehullet 121 ved hjelp av injektorhodet 107 via svanehalsen 109. Injektorhodet 107 injiserer spolerøret 105 inn i borehullet 121 gjennom de forskjellige overflatebrønnkontrollmaskinvarer, som for eksempel utblåsningssikrings (BOP) stabelen 111 og hovedkontrollventilen 113. Spolerøret 105 kan føre ett eller flere verktøy eller følere 117 ved sin brønnhullsende.

Spolerørlastebilen 101 kan være en annen type mobil spolerørenhet eller en permanent installert struktur ved brønnsetet. Spolerørlastebilen 101 (eller alternativet) fører også noe overflatekontrol I utstyr 119, som typisk inkluderer en computer. Overflatekontrollutstyret 119 er forbundet til injektorhodet 107 og spolen 103 anvendes for å kontrollere injeksjonen av spolerør 105 inn i brønnen 121. Kontrollutstyret 119 er også nyttig for å kontrollere operasjon av verktøy og følere 117 og for oppsamling av alle data som overføres fra verktøyene og følerne 117 til overflaten. Overvåkningsutstyr 118 kan være anordnet sammen med kontrollutstyret 119 eller separat. Forbindelsen mellom spolerøret 105 og overvåkningsutstyret 118 og/eller kontrollutstyret 119 kan være en fysisk forbindelse som med kommunikasjonsledning, eller den kan være en virtuell forbindelse gjennom trådløs overføring eller kjente kommunikasjonsprotokoller som for eksempel TCP/IP («Transmission Control Protocol/lnternet Protocol»). Et slikt system for trådløs kommunikasjon nyttig med den foreliggende oppfinnelse er beskrevet i US patentsøknad nr 10/926.522, innlemmet heri i sin helhet som referanse. På denne måte er det mulig for overvåkningsutstyret 118 å være lokalisert i noen avstand fra borehullet. Videre kan overvåkningsutstyret 118 i sin tur anvendes for å overføre de mottatte signaler til ytre anleggslokaliseringer via metoder som for eksempel beskrevet av US patent 6.519.568, innlemmet heri som referanse.

Med henvisning til fig. 2A vises der en tverrsnittstegning av spolerørapparatet 200 ifølge oppfinnelsen og som inkluderer en spolerørstreng 105, en fiberoptisk forbindelsesledning 211 (i den viste utførelsesform omfattende et ytre beskyttelsesrør 203 og én eller flere optiske fibere 201), en overflateavslutning 301, en brønnhullsavslutning 207, og en overflatetrykk-kopling («bulkhead» 213. Overflatetrykk-koplingen 213 er montert i en spolerørspole 103 og anvendes for å forsegle den fiberoptiske forbindelsesledning 211 inne i spolerørstrengen 105, slik at frigivelse av behandlingsfluid og trykk unngås mens det sikres adgang til den optiske fiber 201. Brønnhullsavslutningen 207 tilveiebringer både fysiske og optiske forbindelser mellom den optiske fiber 201 og ett eller flere optiske verktøy eller følere 209. Optiske verktøy eller følere 209 kan være verktøy eller følere 117 i spolerøroperasjonen, kan være en komponent derav, eller tilveiebringer funksjonalitet uavhengig av det verktøy og følere 117 som utfører spolerøroperasjonene. Overflateavslutningen 301 og brønnhullsavslutningen 207 er beskrevet mer detaljert senere i forbindelse med fig. 3 henholdsvis 4.

Eksempelvise optiske verktøy og følere 290 inkluderer temperaturfølere og trykkfølere for å bestemme bunnhullstemperatur eller trykk. Det optiske verktøy eller føler kan også foreta en måling av formasjonstrykk eller temperatur. I alternative utførelsesformer er det optiske verktøy eller føleren 209 et kamera opererbart til å tilveiebringe et visuelt bilde av en brønnhullstilstand, for eksempel sandlag eller avleiringer samlet på veggen av produksjonsrøret, eller noe annet brønnhullsutstyr, for eksempel utstyr som skal hentes opp igjen under en oppfiskingsoperasjon. Verktøy eller føleren 209 kan likeledes være en form av sensor som kan operere til å detektere eller innføre fysisk detekterbare betingelser i brønnen, for eksempel sandlag eller avleiring. Alternativt omfatter verktøyet eller føleren 209 en kjemisk analysator opererbar til å utføre noen slags typer av kjemisk analyse, for eksempel bestemmelse av mengden av olje og/eller gass i brønnhullsfluidet eller måle pH i brønnhullsfluidet. I slike tilfeller er verktøy eller føler 209 forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 for overføring av de målte egenskaper eller betingelser til overflaten. Hvor verktøyet eller føleren 209 opererer til å måle en egenskap eller betingelse i borehullet tilveiebringes således den fiberoptiske forbindelsesledningen for å overføre eller føre den målte egenskap.

Alternativt er verktøyet eller føleren 209 et optisk aktivert verktøy som for eksempel en aktivert ventil eller perforeringsavfyringshoder. I utførelsesformer omfattende perforeringsavfyringshoder kan avfyringskoder overføres ved bruk av den eller de optiske fibere i den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Kodene kan overføres på en enkelt fiber og dekodes ved hjelp av brønnhullsutstyret. Alternativt kan den fiberoptiske forbindelsesledning 211 inneholde flere optiske fibere med avfyringshoder forbundet til en separat fiber spesielt for dette avfyringshode. Overføring av avfyringssignaler over den optiske fiber 201 i den optiske fiber 201 i den fiberoptiske forbindelsesledning 211 unngår manglene med krysstale og trykkpulsinterference som kan forekomme når det anvendes elektrisk linje- eller kabel- eller trykkpulstelemetri for å signalisere avfyringshodene. Slike mangler kan føre til avfyring av de gale perforeringsanordninger eller avfyring ved feil tidspunkt.

Med henvisning til fig. 2B vises der en tverrsnittstegning av det fiberoptiske

spolerørapparat 200 hvori den fiberoptiske forbindelsesledning 211 omfatter én eller flere optiske fibere 201 lokalisert inne i et beskyttende rør 203. De optiske fibere kan være flermodus eller enkeltmodus. I noen utførelsesformer omfatter det beskyttende rør 203 et metallisk materiale og i spesielle utførelsesformer er det beskyttende rør 203 et metallrør omfattende «lnconel™«, rustfritt stål, «Hasetloy™» eller et annet metallisk materiale med egnede strekkegenskaper så vel som motstand mot korrosjon i nærvær av syre og H2S.

Som illustrasjon men ikke begrensning har den fiberoptiske forbindelsesledning 211 et beskyttende rør 203 med en ytre diameter i området fra omtrent 1,8 mm til omtrent 3,2 mm, idet det beskyttende rør 203 er tildannet omkring én eller flere optiske fibere 201. I en foretrukket utførelsesform anvendes standard optiske fibere og det beskyttende rør 203 er ikke mer enn 0,51 mm tykt. Det bemerkes at den indre diameter av det beskyttende rør kan være større enn det som trengs for tett sammenpakking av de optiske fibere. I alternative utførelsesformer kan den fiberoptiske forbindelsesledning 211 omfatte en kabel bestående av nakne optiske fibere eller en kabel omfattende optiske fibere belagt med et komposittmateriale, og et eksempel på slik komposittbelagt fiberoptisk kabel er «Ruggedized Microcable» produsert av Andrew Corporation, Orland Park, Illinois.

Brønnhullsavslutningen 207 kan videre være forbundet til ett eller flere verktøy eller følere 117 for å gjennomføre operasjoner som måling, behandling eller intervensjon hvori signalet overføres mellom overflatekontroll-utstyr 119 og brønnhullsverktøy eller følere 117 langs den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Disse signaler kan overføre målinger fra brønnhullsverktøy og følere 117 eller overføre kontrollsignaler fra kontrollutstyret til brønnhullsverktøy og følere 117. I noen utførelsesformer kan signalene overføres i sann-tid. Eksempler på slike operasjoner inkluderer matriksstimulasjon, fyllstoff-fjerning, frakturering, avsetningsfjerning, sonevis isolasjon, spolerøroverført perforasjon, brønnhullsstrømningskontroll, brønnhullskompletteringsmanipulasjon, oppfisking, fresing og spolerørboring.

Fiberoptisk forbindelsesledning 211 kan utplasseres i spolerøret 105 ved bruk av hvilke som helst passende anordninger, idet en slik spesielt anvender fluidstrømning. En metode for å gjennomføre dette er ved å feste en ende av en kort (for eksempel 1,5 til 4,5 m lang) slange til spolerørspolen 103 og den andre ende av slangen til en Y-avslutning. Den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan innføres i et ben av Y-avslutningen og fluid pumpes inn i det andre ben av Y-avslutningen. Friksjonskraften av fluidet på forbindelsesledningen driver da den fiberoptiske forbindelsesledning ned gjennom slangen og inn i spolerørspolen 103. Som et eksempel, når den ytre diameter av den fiberoptiske forbindelsesledning er mindre enn 3,2 mm (og fremstilt av «INconel™» er en pumpetakt så lav som 159 til 795 liter/minutt blitt vist å være tilstrekkelig til å drive den fiberoptiske forbindelsesledning 211 langs lengden av spolerør 105, selv når dette er spolet opp på spolen. Denne lette operasjon frembyr signifikante fordeler fremfor komplekse metoder anvendt i den tidligere kjente teknikk for å anbringe kabler i spolerør.

I praksis må det anordnes en tilstrekkelig lengde fiberoptisk forbindelsesledning 211, slik at når en ende av forbindelsesledningen står ut gjennom spoleakslingen er den andre ende av forbindelsesledningen fremdeles utenfor spolerøret. Ytterligere 10-20% av den fiberoptiske forbindelsesledning kan trenges for å tillate slakkstyring når spolerøret spoles inn i og ut av borehullet. Så snart den ønskede lengde av forbindelsesledning er blitt pumpet inn i spolen kan forbindelsesledningen kuttes og slangen koples ut. Forbindelsesledningen som står ut gjennom spoleakslingen kan avsluttes som vist i fig. 3A og 3B. Brønnhullsenden av forbindelsesledningen kan avsluttes som vist i fig. 4.

Med henvisning til fig. 3A og 3B vises der en tverrsnittstegning av to alternative utførelsesformer av overflateavslutningen 301 av den fiberoptiske forbindelsesledning 211 og overflatetrykk-koplingen 213. I mange anvendelser er det mulig at den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan avsluttes ved å sende den omkring en 90°T-kopling eller en forbindelse som er utenfor aksen i forhold til fluidstrømningen i spolerøret, idet T-koplingen eller forbindelsen foretrukket er forbundet til spolerørinstallasjonen 123 ved akslingen for spolen 103. Ettersom høye pumpetakter, kuler og abrasive fluider kan øke sjansen for å skade installasjonen er det ønskelig med noen slags spesiell utførelsesform for å tilveiebringe en overflateavslutning.

Fig. 3A viser en tverrsnittstegning av en første utførelsesform av overflateavslutningen av den fiberoptiske forbindelsesledning 211 ifølge oppfinnelsen. I den viste utførelsesform omfatter overflateavslutningen 301 et koplingspunkt med et hovedben 303 aksielt på linje med spolerøret 105, og et lateralt ben 305 som ikke er aksiell i forhold til spolerøret 105. Fluidstrømningen følger banen definert av det laterale ben 305 og den fiberoptiske forbindelsesledning 211 følger hovedbenet 303. En forbindelsesmekanisme 313 for innføring av fluider i spolerøret 105 kan være anordnet med enden av det laterale ben 305. Overflateavslutningen 301 er forbundet til spolerøret 105 eller spolerørinstallasjonen 123 ved flensen 309 som danner en tetning med spolerøret 105 eller spolerørspolens rørinstallasjon 123. Den fiberoptiske forbindelsesledning 211 passerer fra spolerøret 105 gjennom overflateavslutningen 301 via hovedbenet 303. Overflateavslutningen 301 har en flens 307 oppe i borehullet festet til en trykk-kopling 213, som tillater at den fiberoptiske forbindelsesledning 211 å passere gjennom mens trykket i det minste av spolerøret 105 fremdeles opprettholdes. Fra overflateavslutningen 301 kan den fiberoptiske forbindelsesledning forbindes til kontrollutstyret 119, eller alternativt til den optiske komponent 505 som tillater optiske kommunikasjon til brønnhullssammenstillingen.

Et eksempel på en ytterligere utførelsesform av en overflateavslutning ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 3B. Overflateavslutningen 301' omfatter et koplingspunkt med et hovedben 303' beliggende aksielt på linje i forhold til spolerøret 105 og det laterale ben 305' som ikke er beliggende aksielt på linje med spolerøret 105. I den viste utførelsesform følger fluidstrømningen banen definert av hovedbenet 303' og den fiberoptiske forbindelsesledning 211 følger det laterale ben 305'. Overflateavslutningen 301' kan være forbundet til spolerøret 105 eller til spolerørspolerørinstallasjonen 123ved flensen 309', idet flensen danner en tetning med spolerøret 105 eller spolerørspolerørinstallasjonen 123.

Den fiberoptiske forbindelsesledning 211 passerer fra spolerøret 105 gjennom overflateavslutningen 301' via det laterale ben 303'. Overflateavslutningen 301' omfatter en flens 307' oppe i borehullet festet til en trykkopling 213', som tillater at den fiberoptiske forbindelsesledning 211 å passere gjennom mens trykket inne i spolerøret 105 fremdeles opprettholdes. Hovedbenet 305' kan ha en forbindelsesmekanisme 313' anordnet dermed for innføring av fluider i spolerøret 105.

Med henvisning til fig. 4 vises der et tverrsnitt av en utførelsesform av en brønnhullsavslutning 207 for den fiberoptiske forbindelsesledning 211, som tilveiebringer en kontrollert penetrasjon av spolerøret 105 inn i avslutningen 207. Spolerøret 105 er festet i det indre av en brønnhullsavslutning 207 og plassert på tilpasningsavsatsen 403. Spolerøret 105 kan festes i brønnhullsavslutningen 207 ved bruk av én eller flere settskruer 405 og én eller flere O-ringer 407 kan anvendes for å tette avslutningen 207 og spolerøret 105. Den fiberoptiske forbindelsesledning 211 anbrakt inne i spolerøret 105 strekker seg ut av spolerøret 105 og er festet ved hjelp av konnektoren 411. Konnektoren 411 kan også tilveiebringe en forbindelse til verktøyet eller føleren 209. Forbindelsen som dannes av konnektoren 411 kan være enten optisk eller elektrisk. For eksempel hvis føleren 209 er en optisk føler er forbindelsen en optisk forbindelse. I mange utførelsesformer er imidlertid verktøyet eller føleren 209 en elektrisk innretning, i hvilket tilfelle konnektoren 411 også tilveiebringer en nødvendig omdannelse mellom elektriske og optiske signaler. Verktøyet eller føleren 209 kan være festet til avslutningen for eksempel ved at brønnhullsenden 315 av avslutningen 207 er innsatt mellom to konsentriske utstående sylindere 417 og 417' og tettet ved bruk av én eller flere O-ringer 419.

Med henvisning til fig. 5A og 5B vises der skjematiske illustrasjoner av anvendelse av et brønnhullsoptisk apparat 501 forbundet til en fiberoptisk forbindelsesledning 211 for overføring av et optisk signal, idet den fiberoptiske forbindelsesledning 211 er festet til spolerørspolen 103 og tillates å rotere med denne. I noen utførelsesformer kan det optiske apparat 505 omfatte en trådløs sender som også roterer med spolen. Alternativt kan det optiske apparat 505 omfatte en optisk kollektar med deler som forblir stasjonære mens spolerørspolen 103 roterer. Et eksempel på et slikt apparat er en fiberoptisk roterende skjøt som fremstilles av Prizm Advanced Communications Inc., «Baltimore, Maryland. Det nevnte brønnhulls optiske apparat 501 inneholder ett eller flere verktøy eller følere 209. Verktøyet eller føleren 209 kan være av to generelle kategorier, den kategori som frembringer et optisk signal direkte og de som frembringer et elektrisk signal som krever omdannelse til et optisk signal for overføring på den fiberoptiske forbindelsesledning 211.

Flere målinger kan foretas direkte basert på observerte optiske egenskaper ved bruk av kjente optiske følere. Eksempler på slike følere inkluderer følere av de typer som er beskrevet i håndbøker som for eksempel «Fiber Optic Sensors and Applications» av D.A. Krohn, 2000, Instrumentation System (ISBN nr 1556177143) og inkluderer intensitetsmodulerte følere, fasemodulerte følere, bølgelengdemodulerte følere, digitalswitcher og digitaltelleverk, forskyvningsfølere, temperaturfølere, trykkfølere, strømningsfølere, nivåfølere, magnetiske og elektriske feltfølere, kjemisk analysefølere, rotasjonshastighetsfølere, gyroskopere, fordelte avfølingssystemer, geler, intelligente randsjikt («skins») og strukturer.

Alternativt kan verktøy eller følere 209 produsere et elektrisk signal som indikerer en målt egenskap. Når slike elektriske signalavgivende verktøy eller følere anvendes omfatter nevnte brønnhullsoptiske apparat 501 ytterligere en optisk-til-elektrisk grensesnittinnretning 503. Utførelsesformer av optiske-til-elektriske innretninger og elektriske-til-optiske innretninger er vel kjent innenfor industrien. Eksempler på omdannelse av konvensjonelle følerdata til optiske signaler er kjent og beskrevet for eksempel «Photonic Analog- To- Digital Conversion» ( Springer Series in Optical Sciences, 81) av B. Shoop, publisert av Springer-Verlag i 2001.1 noen utførelsesformer av grensesnittinnretningen 503 kan det anvendes en enkel krets hvori et elektrisk signal anvendes for å slå på en lyskilde nede i brønnen og amplityden av denne lyskilde er lineært proporsjonal til amplityden av det elektriske signal. En effektiv brønnhullslyskilde for spolerøroperasjoner er en 1300 nm inGaAsP lysemitterende diode (LED). Lyset forplantes langs lengden av fiberet og dets amplityde detekteres ved overflaten ved anvendelse av en fotodiode innleiret i overflateapparatet 505. Denne amplitydeverdi kan så føres til kontrollutstyret 119. I en ytterligere utførelsesform anvendes en analog-til-digital konverter i grensesjiktinnretningen 503 for å analysere de elektriske signaler fra føleren 209 og omdanne disse til digitale signaler. Den digitale representasjon kan så overføres til overflaten langs den fiberoptiske forbindelsesledning 211 i digital form eller omdannes tilbake til et analogt optisk signal ved å variere amplityden eller frekvensen. Protokoller for overføring av digitale data på optiske fibere er ekstremt vel kjent innen dette område og skal ikke gjentas her. En ytterligere utførelsesform av grensesjiktinnretningen 503 kan være å omdanne signalet fra føleren 209 til et optisk trekk som kan utspørres fra overflaten, det kunne for eksempel være en endring av reflektiviteten ved enden av den optiske fiber, eller en endring i resonansen av et hulrom. Det skal bemerkes at i noen utførelsesformer kan det optiske-til-elektriske grensesnitt og måleinnretningen være integrert til en fysisk innretning og håndteres som en slik enhet.

I forskjellige utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for å bestemme en borehullsegenskap, omfattende trinnene med utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av et måleverktøy i et borehull på spolerøret, måle en egenskap ved bruk av måleverktøyet, og anvende den fiberoptiske forbindelsesledning til å overføre den målte egenskap. Slike egenskaper kan for eksempel inkludere trykk, temperatur, foringsrørkravlokalisering, resistivitet, kjemisk sammensetning, strømning, verktøyposisjon, tilstand eller orientering, faststofflaghøyde, utfellingsdannelse, gass som for eksempel karbondioksid og oksygenmåling, pH, saltinnhold, og fluidkompressibilitet.

Kjennskap til bunnhullstrykket er nyttig i mange operasjoner som anvender spolerør. I noen utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for en operatør og optimere trykkavhengige parametere av borehullsoperasjonen. Egnede optiske trykkfølere er kjent, som for eksempel de som anvender «Fiber Bragg Grating» metoden og «Fabry-Perot» metoden. Fiber Bragg Grating metoden er basert på et gitt på en liten seksjon av fiberen og som lokalt modulerer brytningsindeksen av selve fiberkjernen ved en spesifikk inndeling. Seksjonen blir så belastet til å respondere til en fysisk stimulus som for eksempel trykk, temperatur eller forlengelse. Utspørringsenheten er anbrakt ved den andre ende av fiberen og sender en bredbåndslyskilde ned langs lengden av fiberen. Bølgelengden tilsvarende gitterperioden reflekteres tilbake mot utspørringsenheten og detekteres. Når den fysiske stimulus endres, endres gitterperioden; følgelig endres den reflekterte bølgelengde som så korreleres til den fysiske egenskap som iakttas, og resulterer i målingen. Fiber Bragg Grating metoden frembyr fordelen med å tillate flere målinger langs en enkelt fiber. I utførelsesformen ifølge den foreliggende oppfinnelse som anvender Fiber Bragg Grating kan utspørringsenheten anbringes i det optiske apparat 505 overflaten.

Følere som anvender Fabry-Perot metoden inneholder et lite optisk hulrom innspent til å respondere til en fysisk stimulus som for eksempel trykk, temperatur, lengde eller belastning. Den initiale overflate av hulrommet er selve fiberen med et delvis reflekterende belegg og den motsatte overflate er typisk et fullstendig reflekterende speil. En utspørringsenhet anbringes ved en ende av fiberen og anvendes for å sende en bredbåndslyskilde ned gjennom fiberen. Ved føleren skapes et interferencemønster og dette er unikt for den spesifikke hulromslengde, slik at bølgelengden av toppintensiteten reflektert tilbake til overflaten tilsvarer lengden av hulrommet. Det reflekterte signal analyseres ved utspørringsenheten for å bestemme bølgelengden av toppi ntensiteten, som så korreleres til den fysiske egenskap som iakttas og resulterer i målingen. En begrensning av Fabry-Perot metoden er at en optisk fiber kreves for hver måling som tas. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan det imidlertid anordnes flere optiske fibere inne i den fiberoptiske forbindelsesledning 211, og dette tillater anvendelse av flere Fabry-Perot følere i brønnhullsapparatet 501. En slik trykkføler som bruker Fabry-perot metoden og som er egent for bruk i spolerøranvendelser fremstilles av FISO Technologies, St-Jean-Baptiste Avenue, Montreal, Canada.

Temperaturmålinger kan også foretas ved å måle forlengelse ved hjelp av Fiber Bragg Grating eller Fabry-Perot metoden langs den optiske fiber av den fiberoptiske forbindelsesledning 211 og omdanne forlengelsen på fiberen indusert ved termisk ekspansjon av en komponent festet til fiberen til temperatur. I noen utførelsesformer kan en føler anvendes for å foreta en lokalisert måling og i noen utførelsesformer kan det også foretas en måling av den fullstendige temperaturfordeling langs lengden av forbindelsesledningen 211. For å oppnå temperaturmålinger kan pulser av lys med en bestemt bølgelengde overføres fra en lyskilde i overflateutstyret 505 ned langs en fiberoptisk ledning. Ved hvert målepunkt i ledningen returnerer lys som spredt tilbakestråling til overflateutstyret. Ved å vite lyshastigheten og tidspunktet for ankomst av retursignalet muliggjøres bestemmelse av dets opprinnelsespunkt langs fiberledningen. Temperatur stimulerer energinivåene av silikamolekylene i fiberledningen. Det spredt tilbakestrålte lys inneholder oppskiftede og nedskiftede bølgebånd (som for eksempel Stokes Råman og Anti-Stokes Råman deler av det spredt-tilbakestrålte spektrum), som kan analyseres for å bestemme temperturen ved opprinnelsen. På denne måte kan temperaturen av hvert av de responderende målepunkter i fiberledningen beregnes av utstyret og derved tilveiebringer en fullstendig temperaturprofil langs lengden av fiberledningen. Dette generelle fiberoptiske fordelte temperatursystem og metoden er vel kjent i den tidligere teknikk. Som det er videre kjent innen denne teknikk kan den fiberoptiske ledning også returnere til overflateledningen, slik at hele ledningen har en U-form. Anvendelse av en returledning kan tilveiebringe forbedret ytelse og økt romlig oppløsning på grunn av at feil som skyldes endeeffekter beveges langt bort fra sonen av interesse. I en utførelsesform av oppfinnelsen består brønnhullsapparatet 501 av en liten U-formet seksjon av fiber. Brønnhullsavslutningen 207 tilveiebringer to koplingsforbindelser mellom to optiske fibere inne i forbindelsesledningen til begge halvdeler av U-formen, slik at det samlede apparat blir en enkel optisk bane med en returledning til overflaten. I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen inneholder brønnhullsapparatet 501 en innretning for å gå inn i en spesiell gren av en multilateral brønn, slik at temperaturprofil en av en spesiell gren kan overføres til overflaten. Slike profiler kan så anvendes for å identifisere vannsoner eller olje-gass grensesnitt langs hvert ben av den multilaterale brønn. Apparatur for å orientere et brønnhullsverktøy og gå inn i en spesiell sidebrønn er kjent innenfor denne teknikk.

Noen spolerøroperasjoner utnytter målingene av differensial temperatur langs borehullet eller en seksjon av borehullet, som beskrevet av V. Jee, et al., i US patent publication US 2004/0129418, idet hele læren heri er innlemmet som referanse. For andre operasjoner er imidlertid temperaturen ved en spesiell lokalitet av interesse, for eksempel bunnhullstemperatur. For slike operasjoner er det ikke nødvendig å oppnå en fullstendig temperaturprofil langs lengden av en fiberoptisk ledning. Enkeltpunkttemperaturfølere har en fordel i forhold til fordelte temperaturmålinger ved at de sistnevnte krever at det etableres gjennomsnitt av signaler over et tidsintervall for å eliminere støy. Dette kan innføre en liten forsinkelse til operasjonen. Når fluidbrytende midler må endres (eller formasjonen ikke lenger mottar proppemiddel) er da øyeblikkelig informasjon av avgjørende betydning. En enkelt temperaturføler eller trykkføler nær bunnhullssammenstillingen BHA på spolerøret tilveiebringer en mekanisme for å overføre dette viktige data til overflaten tilstrekkelig hurtig for å tillate kontrollavgjørelser med hensyn til arbeidet.

I mange anvendelser av spolerør er det ønskelig å vite lokaliseringen i borehullet i forhold til installert foringsrør; en foringsrørkrage posisjonsgiver har en solenoidspole viklet aksielt omkring det verktøy hvori en spenning genereres i spolen i nærvær av et vekslende elektrisk eller magnetfelt. En slik endring forekommer når brønnhullsverktøyet beveges over en del av foringsrøret som har en endring i materialegenskaper som for eksempel en mekanisk skjøt mellom to foringsrørlengder. Perforasjoner og glidehylser i foringsrøret kan også skape signaturspenninger i solenoidspolen. Foringsrørkrage-posisjonsgivere må ikke drives aktivt som for eksempel beskrevet i US patent 2.558.427 innlemmet heri som referanse. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan en tradisjonell foringsrørkrage posisjonsgiver forbindes til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 via et elektrisk-til-optisk grensesnitt 503 ved bruk av en lysemitterende diode LED. For å detektere lokaliseringen av foringsrørkrager i et borehull kan foringsrørkrageposisjonsgiveren forbindes til spolerøret og føres over en lengde av borehullet. Når spolerøret beveges genereres et signal når en endring i elektrisk eller magnetisk felt detekteres som for eksempel når en foringsrørkrage påtreffes og at signal overføres ved bruk av den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Andre metoder for å bestemme dybde inkluderer måling av en egenskap av borehullet og denne egenskap korreleres mot en måling av den samme egenskap som ble oppnådd i en tidligere prosess. Under boring er det for eksempel vanlig å foreta en måling av de naturlige gammastråler som emitteres av formasjonen ved hvert punkt langs borehullet. Ved å tilveiebringe en måling av gammastrålingen via en optisk ledning kan lokaliseringen av dybden av spolerøret oppnås ved å korrelere denne gammastråling mot den tidligere måling.

Målinger av strømning i borehullet er ofte ønskelig i spolerøroperasjoner og utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er nyttige for å tilveiebringe denne informasjon. Målinger av strømning i borehullet utenfor spolerøret kan anvendes for å bestemme strømningsmengder av borehullsfluidet inn i formasjonen som for eksempel behandlings-strømningsmengde eller strømningsmengder av formasjonsfluider inn i borehullet, som for eksempel produksjonsstrømningsmengden eller differensialproduksjonsstrømningsmengde. Målinger av strømning i spolerøret kan være nyttig for å måle fluidtilførsel inn i forskjellige soner i borehullet eller for å måle kvaliteten og konsistensen av skum i skummede behandlingsfluider. Kjente metoder for måling av strømning i et borehull kan tilpasses for bruk i den foreliggende oppfinnelse. I noen utførelsesformer kan en strømningsmålende innretning, som for eksempel en spinner, forbindes til den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Etter som strømningen passerer innretningen måler den strømningsmålende innretning strømningsmengden og denne måling overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211. I utførelsesformer hvori en konvensjonell strømningsmålende innretning som avgir et elektrisk signal kan anvendes, er det anordnet et elektrisk-til-optisk grensesnitt 503 for å omdanne de elektriske signaler til optiske signaler for overføring på den fiberoptiske forbindelsesledning 211. En strømningsmålende innretning som måler strømningsspinneren ved en direkte optisk metode, som for eksempel ved å plassere et blad av spinneren mellom en lyskilde og en fotodetektor, slik at lyset vil alternativt blokkeres og passere ettersom spinneren roterer, kan anvendes i noen utførelsesformer. Alternativt kan det i noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse anvendes strømningsmålingsinnretninger som anvender indirekte optiske metoder. Slike indirekte optiske metoder er basert på hvorledes strømningsmengden påvirker en optisk innretning, slik at en endring i optiske egenskaper i denne innretning kan iakttas kan anvendes i noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse.

I spolerøroperasjoner er det ofte ønskelig å oppnå informasjon vedrørende posisjonen eller orienteringen av et verktøy eller apparat i borehullet. Videre er det i spolerøroperasjoner ønskelig å bestemme tilstanden av et verktøy eller apparat (for eksempel åpent eller lukket, i inngrep eller utkoplet) av et verktøy eller apparat i borehullet. Borehullstrajektorie kan avledes fra punktmålinger av verktøyorientering eller kan bestemmes fra kontinuerlig overvåkning av orientering ettersom et verktøy beveges langs et borehull. Orientering er nyttig til å bestemme lokalisering av et verktøy i en multilateral brønn ettersom hver gren har en kjent asimut eller inklinasjon som orienteringen av verktøyet kan sammenlignes mot. Typisk orientering av et verktøy i et borehull måles ved bruk av et gyroskop, en treghetsføler, eller et akselerometer. Foreksempel se US patent6.419.014 innlemmet heri som referanse. Slike innretninger i fiberoptiske tilpassede konfigurasjoner er kjent. Fiberoptiske gyroskoper kan for eksempel fåes fra et antall leverandører som for eksempel Exalos, basert i Zurich, Sveits. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er føleren 209 en innretning for å bestemme verktøyposisjon eller orientering, som er nyttig for å bestemme borehullstrajektorie. Denne posisjonerings- eller orienteringsinnretning kan forbindes til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, målinger tas som indikerer posisjonen eller orienteringen i borehullet, og disse målinger overføres på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 i forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse. I alternative utførelsesformer kan føleren 209 være en tradisjonell eller MEMS gyroskopinnretning koplet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 via et elektrisk-til-optisk grensesnitt 503.

Anvendelse av slike posisjonerings- eller orienteringsinnretninger er spesielt

nyttig i multilaterale borehull. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan et apparat for å komme inn i en spesiell gren av en multilateral borehullgren, som for eksempel det apparat som er beskrevet i US patent 6.349.768 innlemmet heri i sin helhet som referanse, anvendes i forbindelse med en posisjonerings- eller

orienteringsinnretning for først å bestemme om verktøyet eller apparatet er ved inngangspunktet av en gren i et multilateralt borehull og deretter til å gå inn i grenen. På denne måte kan spolerøret posisjoneres i en ønsket lokalisering inne i borehullet eller bunnhullssammenstillingen kan orienteres i en ønsket konfigurasjon. I tillegg kan en mekanisk eller optisk bryter anvendes for å bestemme posisjonen eller tilstanden av en slik bunnhullssammenstilling BHA.

I noen spolerøroperasjoner er det ønskelig med informasjon vedrørende faststoffer i borehullet, som for eksempel høyde av faststofflag eller utfellingsdannelse. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er føleren 209 nyttig for å måle faststoffer eller detektere utfellingsdannelse under brønnoperasjoner. Slike målinger kan overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Målingene kan anvendes for å regulere en parameter, som for eksempel fluidpumpestrømningsmengde eller bevegelseshastigheten av spolerøret, for å forbedre eller optimere spolerøroperasjonen. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan en nærhetsføler, inklusive en konvensjonell nærhetsføler med et optisk grensesnitt, eller en kalibreringsinnretning anvendes for å bestemme lokaliseringen og høyden av et faststofflag i en brønn. Kjente nærhetsfølere anvender nukleære, ultralyd- eller elektromagnetiske metoder for å detektere avstanden mellom bunnhullssammenstillingen og innsiden av foringsrørveggen. Slike følere kan også anvendes for å varsle om at det holder på å skje en «screenout» trykkøkning i en borehullsoperasjon som for eksempel frakturering. Deteksjon av utfellingsdannelse er nyttig i borehullsoperasjonerfor å overvåke fremdriften av brønnbehandlinger utført under spolerøroperasjoner, for eksempel matriksstimulering. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er føleren 209 en innretning for å detektere utfellingsdannelse ved bruk av kjente metoder som for eksempel en direkte optisk måling av refleksjon og spredningsamplitude.

I borehullsoperasjoner generelt kan målinger av egenskaper som for eksempel resistivitet anvendes som en indikator på nærværet av hydrokarboner eller andre

fluider i formasjonen. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan et verktøy eller føler 209 anvendes for å måle resistivitet ved bruk av vanlige metoder og underkastes grensesnitt med den fiberoptiske forbindelsesledning 211 ved hjelp av et elektrisk-til-optisk grensesnitt hvorved resistivitetsmålinger overføres på den fiberoptiske forbindelsesledning. Alternativt kan resistivitet måles indirekte ved å måle saltinnholdet eller brytningsindeksen ved bruk av optiske metoder, idet de optiske endringer som skyldes resistivitet da overføres til overflaten på den fiberoptiske forbindelsesledning 211.1 forskjellige utførelsesformer er den foreliggende oppfinnelse nyttig til å tilveiebringe resistivitetsovervåkning av formasjonen, formasjonsfluid, behandlingsfluid, eller fluid-faststoff-gassprodukter eller biprodukter.

I en borehullsanvendelse kan kjemisk analyse i noen utstrekning bestemmes ved hjelp av brønnhullsfølere som for eksempel lumenesensfølere, som for eksempel lumenesensfølere, fluoresensfølere eller en kombinasjon av disse med resistivitetsfølere. Lumenesensfølere og fluoresensfølere er kjent så vel som optiske metoder for å analysere deres utgang. En måte å gjennomføre dette på er en reflektansmåling. Ved å anvende en fiberoptisk sonde sendes lys inn i fluidet og en del av lyset reflekteres inn i sonden og korreleres til forekomsten av gass i fluidet. En kombinasjon av fluoresens- og reflektansmåling kan anvendes for å bestemme olje-og gassinnhold i fluidet. I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er føleren 209 en lumenesens- eller fluoresensmåler hvis utgang overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211.1 spesielle utførelsesformer hvori mer enn én optisk fiber er anordnet inne i den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan mer enn én føler 209 overføre informasjon på separate fibere av de optiske fibere.

Nærværet av deteksjonsgasser som for eksempel C02og 02i borehullet kan også måles optisk. Følere i stand til å måle slike gasser er kjent; se for eksempel «Fiber Optic Fluorosensor for Oxygen and Carbon Dioxide», Anal. Chem 60, 2028-2030 ( 1988) av O.S. Wolfbeis, L. Weis, M.J. P. Leiner og W.E, Ziegler, innlemmet heri som referanse. Som beskrevet deri kan evnen av fiberoptiske lysledere for å overføre en rekke forskjellige optiske signaler samtidig anvendes for å konstruere en optisk fiberføler for måling av oksygen og karbondioksid. Et oksygenfølsomt materiale (for eksempel et silikagelabsorbert fluoreserende metallorganisk kompleks) og et C02-sensitivt materiale (for eksempel en immobilisert pH indikator i en bufferløsning) anbringes i en gasspermeabel polymermatriks festet til den distale ende av en optisk fiber. Selv om begge indikatorer kan ha den samme eksitasjonsbølgelengde (for å unngå energioverføring) kan de ha helt forskjellige emisjonsmaksima. To emisjonsbånd kan således separeres ved hjelp av interferencefiltere til å gi uavhengige signaler. Typisk kan oksygen bestemmes innenfor 0 til 200 Torr området med ± Torr området med + nøyaktighet og karbondioksid kan bestemmes i 0-150 Torr-området med ± 1 Torr nøyaktighet. I forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan føleren 209 således være en optisk innretning som detekterer C02eller 02hvorfra en måling overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211.

Måling av pH er nyttig i mange spolerøroperasjoner etter som hvorledes behandlingskjemikaliene opptrer sterkt kan avhenge av pH. Måling av pH er også nyttig for å bestemme utfelling i fluider. Fiberoptiske følere for måling av pH er også kjent. En slik føler beskrevet M.H. Maher og M.R. Shahriari i Journal of Testing and Evaluation, Vol 21, Issue 5 i september 1993, er en føler konstruert av en porøs polymerfil imbolisert med pH indikator, som rommes i en porøs sonde. De optiske spetralegenskaper av denne føler viste meget god følsomhet for endringer i pH nivåer testet med synlig lys (380 til 780 nm). Sol-gel sonder kan også anvendes for å måle spesifikk kjemikalieinnhold så vel som pH. Alternativt kan en føler måle pH ved å måle det optiske spektrum av et fargestoff som er blitt injisert i fluidet, hvorved dette fargestoff er blitt valgt slik at dets spektrale egenskaper endres avhengig av fluidets pH. Slike fargestoffer er med hensyn til virkningen lignende litmuspapir og er velkjent innenfor industrien. For eksempel selger The Science Company of Denver, Colorado et antall fargestoffer som endrer farge ifølge snevre endringer i pH. Fargestoffet kan innføres i fluidet gjennom sidebenet 305 ved overflaten. I forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er en føler 209 en pH føler forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, slik at målinger fra føleren kan overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning.

Det bemerkes at avfølingen av endringer i pH endringer er et eksempel på hvorledes den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for å overvåke endringer i borehullfluider. Det er fullstendig ansett å være innenfor den foreliggende oppfinnelse at følere er nyttige for å måle endringer i kjemiske, biologiske eller fysiske parametere kan anvendes som føleren 209, hvorfra en måling av en egenskap eller en måling av en endring i egenskap kan overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211.

For eksempel kan saltinnhold av borehullfluidet eller et pumpet fluid måles eller overvåkes ved bruk av utførelsesformer ifølge den foreliggende oppfinnelse. En metode nyttig i den foreliggende oppfinnelse er å sende et lyssignal ned gjennom den optiske fiber og avføle stråleawiket som bevirkes av den optiske brytning ved mottaksendeflaten som skyldes saltoppløsningens saltinnhold. De målte optiske signaler reflekteres og overføres gjennom et sekvensmessig lineært arrangert fibersystem og deretter detekteres lysintensitetstoppverdien og dets deviant ved hjelp av en ladningskoplet innretning. I en slik konfigurasjon kan følersonden bestå av en i seg selv ren GaAs enkeltkrystall, et rettvinklet prisme, en delt vanncelle, den emitterende fiber med en påsatt selvfokuserende linse og det lineært arrangerte mottaksfibersystem. En alternativ metode for å måle saltinnholdsendringer er blitt foreslått av 0. Esteban, M. Cruz-Navarrete, N. lez-Cano og E. Bernabeu i «Measurement of the Degree of Salinity of Water with a Fiber- Optic Sensor», Applied Optics, Colume 38, issue 25, 5267-5271 September 1999, innlemmet som referanse. Den beskrevne metode anvender en fiberoptisk føler basert på overflate-plasmon resonans for bestemmelse av brytningsindeksen og følgelig graden av saltinnhold i vannet. Transduserelementet består av en flerlagsstruktur avsatt på en side-polert monomodus optisk fiber. Måling av svekkingen av den energi som overføres av fiberen viser at en lineær relasjon med brytningsindeksen av det ytre medium av strukturen oppnås. Systemet erkarakterisert vedbruk av en varierende brytningsindeks oppnådd med en blanding avvann og etylenglykol.

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er nyttig for å måle fluidkompressibilitet når føleren 209 er et apparat som for eksempel det som er beskrevet i US patent 6.474.152, innlemmet heri i sin helhet som referanse, for å måle fluidkompressibilitet og målingen overføres via den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Slike målinger unngår nødvendigheten av å måle molemetrisk sammentrykking og er spesielt egnet for spolerøranvendelse. I måling av fluidkompressibilitet korrelerer endringen i den optiske absorpsjon ved visse bølgelengder som resulterer fra en endring i trykket direkte med kompressibiliteten av fluidet. Sagt med andre ord endrer utøvelsen av en trykkendring på hydrokarbonfluid den mengde lys som absorberes av fluidet ved visse bølgelengder, og dette kan anvendes som en direkte indikasjon av fluidets kompressibilitet.

I forskjellige utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for å gjennomføre en operasjon i et undergrunnsborehull omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassere spolerøret i borehullet og gjennomføre i det minste ett av de følgende trinn: overføring av kontrollsignaler fra et kontrollsystem over den fiberoptiske forbindelsesledning til borehullsutstyr forbundet til spolerøret; overføring av informasjon fra borehullutstyret til et kontrollsystem over den fiberoptiske forbindelsesledning; eller overføring av en egenskap målt av den fiberoptiske forbindelsesledning til et kontrollsystem via den fiberoptiske forbindelsesledning. I noen utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for å arbeide i et borehull omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassere spolerøret i brønnnen; og gjennomføre en operasjon; hvori operasjonen styres av signaler overført over den fiberoptiske forbindelsesledning. Slike operasjoner kan inkludere for eksempel aktivering av ventiler, montering av verktøy, aktivering av avfyringshoder eller perforeringsanordninger, aktivering av verktøy, og reversering av ventiler. Disse eksempler er gitt som eksempler og ikke som begrensninger.

I noen utførelsesformer av oppfinnelsen kan brønnhullsinnretninger som for eksempel verktøy kontrolleres optisk via signaler overført på den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Tilsvarende kan informasjon vedrørende brønnhullsinnretningen, som for eksempel en verktøymontasje, overføres på den fiberoptiske forbindelsesledning 211.1 noen utførelsesformer hvori den fiberoptiske forbindelsesledning 211 omfatter mer enn én optisk fiber, kan i det minste én av de optiske fibere være bestemt for verktøykommunikasjoner. Om ønsket kan mer enn én brønnhullsinnretning være anordnet og en separat optisk fiber kan være bestemt for hver innretning. I andre utførelsesformer hvori en enkelt optisk fiber er anordnet i den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan denne kommunikasjon multiplekses, slik at den samme fiber også kan anvendes for å overføre avfølt informasjon. I det tilfelle at flere verktøy er tilstede kan multipleksskjemaet, som for eksempel antallet av pulser i løpet av et gitt tidsrom, lengden av en konstant puls, intensiteten av innfallende lys, bølgelengden av innfallende lys, og binære kommandoer utvides til å inkludere de ytterligere verktøy.

I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er et brønnhullsverktøy som for eksempel en ventilaktiveringsmekanisme anordnet i forbindelse med et fiberoptisk grensesnitt for å danne en fiberoptisk operert ventil. Det fiberoptiske grensesnitt er forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, slik at kontrollsignalet kan overføres til innretningen via den fiberoptiske forbindelsesleding 211. En utførelsesform av et fiberoptisk grensesnitt kan bestå av en optisk-til-elektrisk grensesnittkopling sammen med et lite batteri for å omdanne det optiske signal til et lite elektrisk signal som driver en solenoid som i sin tur aktiverer ventilen.

I spolerøroperasjoner er brønnhullsverktøy typisk konfigurert ved overflaten før de utplasseres i borehullet. Der er imidlertid anledninger når det ville være ønskelig å innstille eller regulere en montering av et verktøy nede i brønnhullet. I noen utførelsesformer av oppfinnelsen er et brønnhullsverktøy utstyrt med et optisk-til-elektrisk grensesnitt for å motta optiske signaler og overføre de optiske signaler til elektriske eller digitale signaler. Det optiske-til-elektriske grensesnitt er videre forbundet til logikk på brønnhullsverktøyet for nedlasting og eventuell lagring i hukommelsen dertil av parametere for verktøyet eller føleren. En fiberoptisk tilpasset spolerøroperasjon med et verktøy som er mottatt for å motta verktøyparametere på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 gir således operatøren evne til å regulere verktøyinnstillinger nede i brønnhullet i sann-tid.

Et eksempel er reguleringen av forsterkningen i fiberoptisk foringsrørkrage-kretssystemet. I dette tilfelle kan en forsterkningsinnstilling være ønskelig for innføringsturoperasjoner med hastigheter på 0.255 til 0,508 m/sek og en annen forsterkningsinnstilling kan være ønskelig for loggings- eller perforeringsoperasjoner med hastigheter på 0,0508 m/sek eller mindre. Et kontrollsignal fra overflateutstyret kan overføres til foringsrørkrageposisjons-giveren via den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Slik funksjonalitet er nyttig etter som forskjellige forsterkningsinnstillinger kan være ønskelig basert på den spesifikke metallurgi av foringsrøret. Denne metallurgi behøver ikke være kjent på forhånd og som et resultat kan det være ønskelig å sende et kontrollsignal fra overflateutstyret til foringsrørkrageposisjons-giveren via den fiberoptiske forbindelsesledning 211 for å regulere forsterkningsinnstillingen i sann-tid i respons til en måling foretatt av foringsrørkrageposisjonsgiveren og overført til overflateutstyret via den fiberoptiske forbindelsesledning 211.

I andre utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for å aktivere perforeringsanordninger eller avfyringshoder nede i brønnen ved å overføre et kontrollsignal fra overflateutstyret til brønnhullsinnretningen. Et fiberoptisk grensesnitt kan anvendes med et avfyringshode og som aktiveres ved bruk av elektriske signaler, idet det fiberoptiske grensesnitt omdanner det optiske signal overført på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 til et elektrisk signal for aktivering av avfyringshodet. Et lite batteri kan anvendes for å drive grensesnittet. Mer enn ett avfyringshode kan anvendes. I utførelsesformer hvori den fiberoptiske forbindelsesledning 211 omfatter mer enn én optisk fiber kan hvert hode være tildelt en egen fiber. Alternativt, når en enkelt optisk fiber er anordnet, kan en egen kodet sekvens anvendes for å tilveiebringe separate signaler til forskjellige av avfyringshodene. Anvendelse av optisk fiber for å overføre slike kontrollsignaler er fordelaktig ettersom den minimerer muligheten for tilfeldig avfyring av det gale hodet på grunn av elektromagnetisk krysstale, som for eksempel kan forekomme med elektrisk kabel. Alternativt kan en lyskilde fra overflaten anvendes for å aktivere et eksplosivt avfyringshode direkte. I visse utførelsesformer kan avfyringshodet aktiveres ved bruk av optisk kontrollkrets som for eksempel den som er beskrevet i US patentskrift 4.859.054, innlemmet heri som referanse.

I spolerøroperasjoner er det ofte nødvendig å aktivere verktøy i borehullet. Verktøyaktiveringen kan ta en rekke forskjellige former som for eksempel inklusive, men ikke begrenset til frigivelse av lagret energi, skifting av en sikring eller sperre, aktivering av en clutch, aktivering av en ventil, aktivering av et avfyringshode for perforering. Slik aktivering styres typisk eller bekreftes ved bruk av elementær telemetri bestående av trykk, strømningsmengde og skyve/drakrefter, som er utsatt for brønnpåvirkninger, og de kan ofte være ineffektive. For eksempel blir skyve/drakrefter utøvet ved overflaten redusert ved friksjon med borehullet, idet friksjonsmengden er ukjent. Ved bruk av trykkommunikasjon maskeres signalet ofte av friksjonstrykk assosiert med sirkulerende fluider gjennom spolerøret og strømning i borehullet. Strømningsmengde er typisk et bedre middel for kommunikasjon; noen verktøy krever imidlertid konfigurasjon som fører til ukjent fluidutlekking som kan påvirke strømningsmengdeindikatoren. I noen utførelsesformer av oppfinnelsen overføres verktøyaktiveringsignaler til verktøyet over den fiberoptiske forbindelsesledning 211.1 noen tilfeller kan verktøyet være utstyrt med et optisk-til-elektrisk grensesnitt som kan ha et forsterkningskretssystem og være virksomt til å motta et optisk signal og omdanne det til et elektrisk signal for hvilket verktøyaktiveringskretssystemet responderer mens i andre tilfeller kan verktøyet være egnet til å motta det optiske signal direkte.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er en optisk kontrollert omstillingsventil forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning. Et signal kan sendes til reveromstillingsventilen fra overflatekontrollutstyret 119 via den fiberoptiske forbindelsesledning 211 for å passivere tilbakeslagsventilene, for eksempel for å tillate revers sirkulasjon av fluider ved press, (d.v.s. fra ringrommet inn i spolerøret) under bestemte betingelser. I respons til dette signal skifter ventilen fra den passiverte posisjon til å aktivere tilbakeslagsventilene. I en utførelsesform kan den fiberoptiske aktivering av reverseringsventilen ytterligere tilveie et signal fra ventilen til overflateutstyret for å indikere status av ventilen.

I forskjellige utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en metode for behandling av en undergrunnsformasjon som gjennomskjæres av et borehull, idet metoden omfatter utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av spolerøret i borehullet, gjennomføring av en brønnbehandlingsoperasjon, måling av en egenskap i borehullet, og anvendelse av den fiberoptiske forbindelsesledning til å overføre den målte egenskap. Fiberoptisk tilpasset spolerørapparat 200 kan anvendes for å gjennomføre brønnbehandling, brønnintervensjon og brønnettersyn og tillate operasjoner som hittil ikke har vært mulig ved bruk av konvensjonell spolerørapparatur. Bemerk at en nøkkelfordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den fiberoptiske forbindelsesledning 211 ikke hindrer bruken av spolerørstrengen for brønnbehandlingsoperasjoner. Videre, ettersom mange brønnbehandlingsoperasjoner krever bevegelse av spolerøret i borehullet, for eksempel for å «fordele» syre langs innsiden av dette borehull, er en fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den er egnet for anvendelse som spolerør som er i bevegelse i borehullet.

Matriksstimulering er en brønnbehandlingsoperasjon hvori ett fluid, typisk surt fluid, injiseres inn i formasjonen via en pumpeoperasjon. Spolerør er nyttig i matriksstimulering ettersom det tillaterfoksuert injeksjon av behandling inn i en ønsket sone. Matriksstimulering kan involvere injeksjonen av flere injeksjonsfluider inn i en formasjon. I mange anvendelser pumpes først et første forspylingsfluid til å rense bort materiale som kunne bevirke utfelling og deretter pumpes et annet fluid så snart sonen nær borehullet er rengjort. Alternativt kan en matriksstimulasjonsoperasjon medføre injeksjon av en blanding av fluider og faste kjemikalier.

Med henvisning til fig. 6 vises der en skjematisk illustrasjon av matriksstimulasjon utført ved bruk av et spolerørapparat omfattende en fiberoptisk forbindelsesledning ifølge oppfinnelsen hvori et brønnbehandlingsfluid innføres i et borehull 600 gjennom spolerøret 601. Behandlingsfluidet kan innføres ved bruk av ett av de forskjellige verktøy kjent innen området for dette formål, for eksempel dyser festet til spolerøret. I eksemplet i fig. 6 blir fluidet som innføres i borehullet 600 hindret i å unnslippe fra behandlingssonen ved hjelp av barrierer 603 og 605. Barrierene 603 og 605 kan være en type mekanisk barriere som for eksempel en ekspanderbar pakning eller en kjemisk deling som for eksempel en «pad» barriere eller en skumbarriere.

I matriksstimulasjonsoperasjoner foretrekkes det å anbringe behandlingsfluidet i den eller de riktige soner i borehullet 600. I en foretrukket utførelsesform kan det anvendes en optisk føler 607 i stand til å bestemme dybde for å bestemme lokaliseringen av brønnhullsapparatet som tilveiebringer det matriksstimulerende fluid. Den optiske føler 607 er forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 for kommunisering av lokaliseringen i borehullet 600 til overflatekontrollutstyret for å tillate at en operatør kan aktivere innføringen av behandlingsfluidet ved den optimale lokalitet.

Den foreliggende oppfinnelse tillater sanntids overvåkning av parametere som bunnhullstrykk, bunnhullstemperatur, bunnhulls pH, mengde av utfelling som dannes ved interaksjonen av behandlingsfluidene og formasjonen, og fluidtemperatur, idet hver av disse er nyttig for å overvåke vellykketheten av en matriksstimulasjonsoperasjon. En føler 609 for å måle slike parametere (for eksempel en føler for å måle trykk, temperatur, eller pH eller for å detektere utfellingsdannelse) kan være forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 anbrakt inne i spolerøret 601 og til den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Målingene kan så kommuniseres til overflateutstyret over den fiberoptiske forbindelsesledning 211.

Sanntids måling av for eksempel bunntrykk er nyttig for å overvåke og evaluere formasjonsrandsjiktet, slik at optimering av injeksjonstakten av stimulasjonsfluidet tillates, eller tillate at konsentrasjonen av de relative mengdeandeler av blandefluid eller relative mengdeandeler av blandefluider og faste kjemikalier kan reguleres. Når spolerøret er i bevegelse kan målinger av sanntids bunnhullstrykk reguleres ved å subtrahere av-trykkminnfals- og trykkstøteffekter for å ta hensyn til bevegelsen av spolerøret. En ytterligere anvendelse av sanntids bunnhullstrykk er å opprettholde borehullstrykket fra fluidpumpingen under et ønskelig terskelnivå. Under matriksstimulasjon er det for eksempel viktig å bringe borehulloverflaten i kontakt med behandlingsfluid. Hvis borehulltrykket er for høyt vil da formasjonen frakturere og behandlingsfluidet vil uønsket strømme inn i frakturen. Evnen til å måle bunnhullstrykket i sanntid er spesielt viktig når behandlingsfluider er skummet. Ved pumping av ikke skummede fluider kan bunnhullstrykk enkelte ganger bestemmes fra oveflatemålinger ved å forutsette visse formler for friksjonstap ned gjennom borehullet, men slike metoder er ikke gått etablert for anvendelse med skummede fluider.

Målinger av andre bunnhullsparametere enn trykket er også nyttig i brønnbehandlingsoperasjoner. Sanntids bunnhulls temperaturmålinger kan anvendes for å beregne skummekvalitet og er derfor nyttig i å sikre en effektiv anvendelse av en diversjonsmetode. Bunnhullstemperatur kan lignende anvendes i å bestemme fremdriften av stimulasjonsoperasjonen og er derfor nyttig i å regulere konsentrasjon eller relative mengdeandeler av blandefluider og faste kjemikalier. Målinger av bunnhulls pH er nyttig for det formål å selektere en optimal konsentrasjon av behandlingsfluider eller de relative mengdeandeler av hvert fluid som pumpes eller de relative mengdeandeler av blandefluider og faste kjemikalier. Målinger av bunnfall dannet ved interaksjon av fluider med veggen av borehullet kan også anvendes for å analysere om konsentrasjonen eller blandingen av behandlingsfluid skal reguleres, for eksempel relative konsentrasjoner eller relative mengdeandeler av blandefluider og faste kjemikalier.

I en alternativ anvendelse av spolerørapparatet 200 hvori et flertall fluider injiseres inn i formasjonen, delvis gjennom spolerøret og delvis gjennom ringrommet dannet mellom spolerøret 105 og veggen av borehullet 121, danner spolerøret 105 en mekanisk barriere for å isolere fluidene injisert gjennom spolerøret 105 fra fluider injisert inn i ringrommet. Målinger som for eksempel bunnhullstemperatur og bunnhullstrykk tatt i sanntid og overført til overflaten på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan anvendes for å regulere de relative mengdeandeler av fluidene injisert gjennom spolerøret 105 og fluidene injisert i ringrommet.

I et alternativ hvori spolerøret 105 virker som en barriere mellom fluider i spolerøret 105 og i ringrommet, er fluidene injisert gjennom spolerøret 105 oppskummet eller luftet. Når de frigis nede i brønnen ved enden av spolerøret 105 fyller de skummede fluider delvis ringrommet omkring basis av spolerøret, slik at det skapes et grensesnitt i ringrommet mellom fluidene som pumpes ned gjennom spolerøret og fluidene som pumpes ned gjennom ringrommet. Forskjellige parametere av stimulasjonsoperasjonen inklusive de relative mengdeandeler av fluider pumpet inn i ringrommet og inn i spolerøret, og posisjonen av spolerøret kan reguleres for å sikre at dette grensesnitt posisjoneres ved en spesiell ønsket posisjon i reservoaret eller kan anvendes for å regulere lokaliseringen av grensesnittet. Regulering av den spesielle posisjon av grensesnittet er nyttig for å sikre at stimulasjonsfluidene går inn i sonen av interesse i reservoaret enten for å forbedre strømningen av hydrokarbon fra reservoaret eller for å hindre innstrømning fra en ikke-hydrokarbonførende sone. For å forbedre hydrokarbonstrømning og hindre ikke-hydrokarbonstrømning kan et avledende fluid som for eksempel det som er beskrevet i US patent6.667.280, innlemmet heri i sin helhet som referanse, pumpes ned gjennom spolerøret.

I noen matriksstimulasjonsoperasjoner kan det være ønskelig å pumpe en katalysator ned gjennom spolerøret 105 for å føre katalysatoren til en spesiell posisjon i borehullet. Fysiske egenskaper som for eksempel bunnhullstemperatur, bunnhullstrykk, og bunnhulls pH måles så og overføres til overflaten i sanntid på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 for å overvåke fremdriften av matriksstimulasjonsprosessen og anvendes følgelig for å regulere konsentrasjonen av katalysator for å påvirke denne fremdrift. I en utførelsesform av oppfinnelsen kan den fiberoptiske forbindelsesledning 211 anvendes i matriksstimulasjonsoperasjoner for å tilveiebringe en fordelt temperaturprofil, som for eksempel den som er beskrevet i US patent publication 2004/0129418.

I en ytterligere brønnbehandlingsoperasjon kan det fiberoptisk tilpassede spolerør apparat 200 ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes i en fraktureringsoperasjon. Frakturering gjennom spolerør er en stimulasjonsbehandling hvori en slurry eller syre injiseres under trykk inn i formasjonen. Fraktureringsoperasjoner har fordel av ytelsene ifølge den foreliggende oppfinnelse ved anvendelse av en fiberoptisk forbindelsesledning 211 for å overføre data i sanntid på flere måter. For det første er sanntids informasjon som for eksempel bunnhullstrykk og temperatur nyttig for å overvåke behandlingsforløpet i borehullet og å optimere fraktureringsfluidblandingen. Ofte krever fraktureringsfluider, og spesielt polymere fraktureringsfluider, et viskositetsreduserende tilsetningsstoff for å bryte opp polymeren. Den tid som kreves for å bryte opp polymeren er relatert til temperaturen, eksponeringstiden og konsentrasjonen av det viskositetsnedsettende tilsetningsstoff. Følgelig tillater kjennskap til brønnhullstemperaturen at planen for den viskositetsnedsettende behandling kan optimeres for å «bryte» fluidet når det går inn i formasjonen eller umiddelbart deretter, hvorved kontakten mellom polymeren og formasjonen reduseres. Inklusjonen av polymer forbedrer fluidets evne til å bære proppemidlet (for eksempel sand) anvendt i fraktureringsoperasjonen.

I tillegg kan trykkfølere utplasseres på spolerøret for å tillate karakterisasjon av fraktureringsforplantningen. En Nolte-Smith plot er en logg-logg plot av trykk versus tid anvendt innenfor industrien for å evaluere behandlingsforplantningen. Den manglende evne av formasjonen til å motta mer sand kan detekteres ved en stigning i hellingen av logg (trykk) versus logg (tid). Forutsatt at informasjon i sann tid ved bruk av den foreliggende oppfinnelse ville det være mulig å regulere tilførselstakten og konsentrasjonen av fluid/proppemiddel ved overflaten og å manipulere spolerøret, slik at en brønnhullsventilmekanisme aktiveres til å spyle proppemidlet ut av spolerøret. En slik brønnhullsventilmekanisme er beskrevet i US Patent Publication 2004/0084190 innlemmet heri i sin helhet som referanse. En brønnhullstrykkføler kan være forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, slik at trykkmålinger kan overføres til overflateutstyret for å gi informasjon ved overflaten med hensyn til borehullsbehandlingen. I tillegg kan målinger fra brønnhullstrykkfølere forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 anvendes for å identifisere begynnelsen av en behandlings «screenout» -trykkøkning hvor en undergrunnsformasjon under behandling ikke lenger vil akseptere behandlingsfluidet. Denne tilstand foregår typisk av en gradvis økning i trykket på NOIte-Smith plottet, idet en slik gradvis stigning typisk ikke kan identifiseres ved bruk av bare overflatebasert trykkmåling. Følgelig tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse nyttig informasjon for å identifisere den gradvise stigning i trykket som muliggjør at operatøren settes i stand til å regulere behandlingsparameterne som for eksempel tilførselstakt og sandkonsentrasjon for å unngå eller minimere effekten av screenout-trykkøkningstilstanden.

Generelt er riktig plassering av behandlingsfluider i spesielle undergrunnsformasjoner viktig. I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er føleren 607 en føler som kan være virksom til å bestemme lokaliseringen av spolerørutstyret i brønnen 600 og kan videre være virksom til å overføre nødvendige data som indikerer lokalisering, på den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Føleren kan for eksempel være en «foringsrørkrage posisjonsgiver «(casing coilar locator» - CCL). Ved overføring av dybden av spolerøret og fraktureringsverktøy ført til overflateutstyret, i sanntid til overflatekontrollenheten 119, er det mulig å sikre at fraktureringsdybden tilsvarer den ønskede sone eller det perforerte intervall.

Fyllstoffjerning er en ytterligere borehulloperasjon som spolerør ofte anvendes for. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer fordelaktig fyllstoff rensing ved å tilveiebringe informasjon som for eksempel fyllstofflaghøyde og sandkonsentrasjon ved spyledysen i sanntid over den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen kan operasjonen forbedres ved å tilveiebringe en brønnhullsmåling av kompresjonen av spolerøret, på grunn av at denne kompresjon vil øke ettersom enden av spolerøret skyves videre inn i et hardt fyllstoff. Ifølge noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse måler en brønnhullstilpasset føler fluidegenskaper og borehullparametere som påvirker fluidegenskaper og kommuniserer disse egenskapene til overflateutstyret over den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Fluidegenskaper og assosierte parametere som det er ønskelig å måle under fyllstoffrenseoperasjonene inkluderer, men er ikke begrenset til viskositet og temperatur. Overvåkning av disse egenskaper kan anvendes for å optimere kjemien eller blandingen av fluidene anvendt i fyllstoffrenseoperasjonen. Ifølge en enda ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan det optisk tilpassede spolerørsystem, 200, anvendes for å tilveiebringe renseparametere som for eksempel de som er beskrevet i US Patent Application 11/010116 «Apparatus and Methods for Measurement of Solids in a Wellbore» (Rolovic et al.), idet hele innholdet av denne er innlemmet heri som referanse.

Med henvisning til fig. 7 vises der en skjematisk illustrasjon av en utfyllingsoperasjon forbedret ved å anvende en fiberoptisk tilpasset spolerørstreng ifølge oppfinnelsen. Spolerøret 601 kan anvendes for å føre et vaskefluid inn i brønnen 600 og utøvet på fyllstoffet 703. Brønnhullslenden av spolerøret kan være forsynt med en eller annen type av dyse 701. En føler 705 er forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Føleren 705 kan måle hvilke som helst av de forskjellige egenskaper som kan være nyttig i fyllstoffutspylingsoperasjoner inklusive kompresjon av spolerøret, trykk, temperatur, viskositet og densitet. Egenskapene blir så overført opp gjennom den fiberoptiske forbindelsesledning 211 til overflateutstyret for ytterligere analyse og mulig optimering av renseprosessen.

I en alternativ utførelsesform kan dysen 701 være utstyrt med flere kontrollerbare porter. Under renseoperasjoner kan dysen bli tilstoppet eller blokkert. Ved selektiv åpning av de flere kontrollerbare porter kan dysen renses ved selektiv spyling av de kontrollerbare porter. På slike operasjoner anvendes den fiberoptiske forbindelsesledning til å føre kontrollsignaler fra overflateutstyret til dysen 701, for å instruere dysen til selektivt å spyle én eller flere av de kontrollerbare porter. Det optiske signal kan aktivere de kontrollerbare porter ved bruk av en elektrisk aktuator, operert med batterienergi, for å aktivere hver kontrollerbare port, idet det optiske signal anvendes for å kontrollere den elektriske aktuator. Alternativt kan aktuatorene være lysaktuerte ventiler hvori den optiske energi som sendes gjennom fiberen driver ventilen for å bevirke en resulterende aksjon, spesielt for selektivt å åpne eller lukke én eller flere av de kontrollerbare porter.

I noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan verktøyet eller føleren 607 idet fiberoptisk tilpassede spolerørapparat 200 omfatter et kamera eller følerarrangement anvendt for avleiringsfjerning. Avleiringer kan avsettes inn i produksjonsrøret og virker da som en innsnevring, slik at kapasiteten av brønnen og derved reduseres og/eller løfteomkostningene øker. Kameraet eller følerarrangementet forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 kan anvendes for å detektere nærværet av avleiring i produksjonsrøret. Fotografiske bilder, i tilfelle av et kamera, eller data som indikerer nærværet av avsetninger, i tilfellet av følerarrangementet, kan overføres på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 fra brønnhullskameraet eller følerarrangementet til overflaten hvor den kan analyseres.

I et ytterligere alternativ kan verktøyet eller føleren 607 omfatte en fiberoptisk kontrollert ventil. Den fiberoptisk kontrollerte ventil er forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211 og i respons til kontrollsignaler fra overflateutstyret kan ventilen anvendes for å blande eller frigi kjemikalier for å fjerne eller inhibere avleiringsavsetning.

I spolerøroperasjoner, som for eksempel stimulering, vannkontroll, og testing, er det ofte ønskelig å isolere en spesiell åpen sone i borehullet for å sikre at alt pumpet eller produsert fluid kommer fra den isolerte sone av interesse. I en utførelsesform av oppfinnelsen anvendes det fiberoptisk tilpassede spolerørapparat 200 for å aktivere det sonale kontrollutstyr. Den fiberoptiske forbindelsesledning 211 tillater operatøren å anvende overflateutstyret for å kontrollere det sonale isolasjonsutstyr mer nøyaktig enn det som er mulig ved bruk av de tidligere kjente skyve-dra og hydrauliske kommandoer. De sonale isolasjonsoperasjoner kan også fordelaktig utnytte sanntids tilgjenglighet av trykk, temperatur og lokalisering (for eksempel fra en CCL).

Ved å anvende fiberoptisk kommunikasjon langs den fiberoptiske forbindelsesledning 211 forbedres isolasjonsoperasjoner og målinger meget på grunn av at kommunikasjonssystemet ikke interfererer med bruken av spolerøret for å pumpe fluider. Videre, ved å redusere mengden av den pumping som kreves, kan operatører som anvender den fiberoptiske kommunikasjon for sonal isolasjon som beskrevet heri forvente kostnads- og tidsbesparelser.

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er nyttig ved perforering ved bruk av spolerør. Under perforering er det av avgjørende betydning å ha god dybdekontroll. Dybdekontroll i spolerøroperasjoner kan imidlertid være vanskelig på grunn av den gjenværende bøyning og forvridde bane som spolerøret inntar i borehullet. I tidligere kjente perforeringsoperasjoner gjennomført med spolerør kontrolleres den dybde ved hvilken hydraulisk aktiverte avfyringshoder avfyres ved hjelp av en serie av hukommelsesprosesser anvendt i forbindelse med et strekkforutsigelsesprogram eller en separat måleinnretning. Hukommelsesmetoden er både kostbare og tidkrevende og å anvende en separat innretning kan øke tiden og utgiftene som kreves for et slikt arbeid.

I fig. 8 vises en skjematisk illustrasjon av et spolerørinnført perforasjonssystem ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvori et fiberoptisk tilpasset spolerørapparat 200 er tilpasset for å utføre perforasjon. En foringsrørkrage posisjonsgiver 801 er festet til spolerøret 601 og forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211. Også festet til spolerøret er et perforeringsverktøy 803, for eksempel et avfyringshode. Foringsrørkrageposisjonsgiveren 801 overfører signaler som indikerer lokaliseringen av en foringsrørkrage på den fiberoptiske forbindelsesledning til overflateutstyret. Perforeringsverktøyet 803 kan også være forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, enten direkte eller indirekte, hvorved det kan aktiveres ved å overføre optiske signaler fra overflateutstyret på den fiberoptiske forbindelsesledning 211 når det befinner seg ved den ønskede dybde som målt ved hjelp av foringsrørkrageposisjonsgiveren.

Med henvisning til fig. 9 vises der en eksempelvis illustrasjon av brønnhullsstrømningskontroll hvori en fiberoptisk kontroll ventil 901 eller 901' kan anvendes for å kontrollere strømningen av borehulls- og reservoarfluider. For eksempel kan en reguleringsventil 901 anvendes for enten å rette fluid som pumpes ned gjennom spolerøret inn i reservoaret eller en reguleringsventil 901' kan anvendes for å rette fluidstrømningen tilbake opp gjennom ringrommet som omgir spolerøret 601. Denne teknikk refereres ofte til som «spotting» og er nyttig i situasjoner hvor et passende volum av det fluid som stimulerer reservoaret, men ikke for mye av dette fluid som da faktisk vil skade den produksjon som kommer fra undergrunnsformasjonen. I noen utførelsesformer omfatter den foreliggende oppfinnelse en spesifikk mekanisme for å kontrollere strømningen involverende en lysfølsom deteksjon, koplet med en forsterkningskrets 903 eller 903' for å ta lyssignalet og omvandle deteksjonen av lys til en elektrisk spennings- eller strømkilde, som i sin tur driveren aktuator for ventilen 901 eller 901'. En liten energikilden kan anvendes for å drive den elektriske forsterkningskrets 903 eller 903'.

En vanlig spolerøroperasjon er i bruk for å manipulere et brønnhullskompletteringsutstyr som for eksempel en glidehylse. Typisk gjennomføres dette ved å føre ned et spesielt konstruert verktøy som låses med kompletteringskomponenten og deretter manipuleres spolerøret og resulterer i manipuleringen av kompletteringskomponenten. Den foreliggende oppfinnelse er nyttig til å tillate selektiv manipulering av komponenter og tillate mer enn én manipulering i en enkelt tur. Hvis for eksempel operatøren krever at brønnen renses og at kompletteringskomponenten aktiveres kunne den fiberoptiske forbindelsesledning 211 anvendes for å sende kontrollsignaler for kontrollsystemet 119 for selektivt å skifte mellom rensekonfigurasjonen og manipulasjonskonfigurasjonen. Tilsvarende kan den foreliggende oppfinnelse anvendes for å bekrefte status eller lokalisering av utstyr i et borehull mens en ikke-relatert intervensjon foretas.

En ytterligere borehullsoperasjon hvori spolerør anvendes er oppfisking av utstyr som er tapt i borehull. Fisking krever typisk et spesielt dimensjonert gripe- eller spydapparat for å låses til den øverste komponent som er forblitt nede i borehullet, idet denne øverste komponent refereres til som en «fisk». I noen utførelsesformer er verktøyet eller føleren 209 en føler forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning og opererbar til å bekrefte at nevnte fisk er låst fast i opphentingsverktøyet. Føleren er for eksempel en mekanisk eller elektrisk innretning som avføler en riktig låsing av fisken. Føleren er forbundet til et optisk grensesnitt for å omdanne deteksjonen av en riktig låst fisk til et optisk signal som overføres til overflateutstyret på den fiberoptiske forbindelsesledning 211. I en ytterligere utførelsesform kan verktøyet eller føleren 209 være en avbildningsinnretning (for eksempel et kamera som for eksempel det som kan fås fra DHV International i Oxnard, California) forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning og opererbar til nøyaktig å bestemme størrelsen og formen av fisken. Bilder oppnådd ved hjelp av avbildningsinnretningen overføres til overflateutstyret på den fiberoptiske forbindelsesledning 211. I andre utførelsesformer kan et regulerbart opphentingsverktøy være forbundet til den fiberoptiske forbindelsesledning 211, slik at opphentingsverktøyet kan styres fra overflateutstyret ved overføring av optiske signaler på den fiberoptiske forbindelsesledning 211, slik at antallet av nødvendige opphentingsverktøy tillates dramatisk redusert. I denne utførelsesform er verktøyet eller føleren 209 en optisk aktivert innretning lignende de optisk aktiverte ventiler og porter drøftet heri i det foregående.

I noen utførelsesformer vedrører den foreliggende oppfinnelse en metode for logging av et borehull eller bestemmelse av en egenskap i et borehull omfattende utplassering av en fiberoptisk forbindelsesledning i et spolerør, utplassering av et måleverktøy i et borehull på spolerøret, måling av en egenskap ved bruk av måleverktøyet, og anvendelse av den fiberoptiske forbindelsesledning til å videreføre den målte egenskap. Spolerøret og måleverktøyet kan trekkes opp fra borehullet og målinger kan foretas under tilbaketrekking, eller målinger kan foretas samtidig med gjennomføringen av en brønnbehandlingsoperasjon. Målte egenskaper kan ledes til overflateutstyret i sanntid.

I kabellogging kombineres én eller flere elektriske følere (for eksempel en som måler formasjonsresistivitet) i et verktøy kjent som en sonde. Sonden senkes inn i borehullet på en elektrisk kabel og trekkes deretter opp fra borehullet mens målinger oppsamles. Den elektriske kabel anvendes både for å gi energi til sonden og for datatelemetri av oppsamlede data. Brønnloggingsmålinger har også blitt foretatt ved bruk av spolerørapparatur hvori en elektrisk kabel har vært installert i spolerøret. Et fiberoptiske tilpasset spolerørapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse har den fordel at den fiberoptiske forbindelsesledning 211 lettere utplasseres i et spolerør enn i en elektrisk ledning. I brønnloggingsanvendelse av det fiberoptiske spolerørapparat er verktøyene eller følerne 209 en måleinnretning for å måle fysisk egenskap i borehullet eller i bergarten som omgir reservoaret. I anvendelser hvor verktøyet eller føleren 209 krever energi for logging eller måling kan slik energi tilveiebringes ved bruk av en batteripakke eller turbin. I noen anvendelser betyr imidlertid dette at størrelsen og kompleksiteten av overflateenergitilførselen kan reduseres.

Selv om spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet og illustrert er oppfinnelsen ikke begrenset til de spesifikke former eller arrangementer av deler som beskrevet og illustrert. Tallrike variasjoner og modifikasjoner vil være selvfølgelige for de fagkyndige så snart den foregående fremstilling er fullstendig forstått. Det er ment at den foreliggende oppfinnelse skal fortolkes til å omfatte alle slike variasjoner og modifikasjoner.

Claims

1. En fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon som krysses av en brønnboring, idet fremgangsmåten omfatter følgende trinn: å innsette et kveilrør inn i borehullet; å utføre en brønnbehandlingsoperasjon ved bruk av kveilrøret; å oppnå en målt egenskap i borehullet; og å formidle den målte egenskapen til overflaten; fremgangsmåten erkarakterisert vedå innsette en fiberoptisk forbindelsesledning (211) inn i kveilrøret (105), den nevnte fiberoptiske forbindelsesledningen har en grad av slakk i forhold til kveilrøret, og ved hjelp av nevnte fiberoptiske forbindelsesledning å formidle den målte egenskapen til overflaten, hvor fremgangsmåten ytterligere erkarakterisert vedat brønnbehandlingsoperasjonen omfatter minst en regulerbar parameter, og å oppnå den målte egenskapen og å justere den justerbare parameteren samtidig med hverandre og med brønnbehandlingsoperasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnbehandlingsoperasjonen omfatter å injisere i det minste ett fluidum i borehullet via kveilrøret (105).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnbehandlingsoperasjonen omfatter å injisere i det minste ett fluid inn i ringrommet i brønnen på utsiden av kveilrøret (105).

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor den målte egenskapen er valgt fra gruppen som består av trykk, temperatur, pH, mengden av bunnfall, fluidtemperatur, dybde, nærvær av gass, kjemisk luminescens, gammastråling, resistivitet, saltholdighet, fluidstrømning, væske kompressibilitet.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor den målte egenskapen er trykk og brønnbehandlingsoperasjonen omfatter videre det trinn å opprettholde nevnte trykk under en forhåndsbestemt grense.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor i det minste én justerbar parameter er valgt fra gruppen bestående av mengde injeksjonsfluid, relative mengder av hver væske i et sett av injiserte fluider, den kjemiske konsentrasjonen av hvert materiale i et sett av injisert materiale, den relative andel av væske som pumpes inn i ringrommet for å fluider som pumpes inn i kveilerøret, konsentrasjon av katalysator som skal frigjøres, konsentrasjon av polymer, konsentrasjon av proppemiddel, og plassering av kveilrøret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den målte egenskapen består av en fordelt rekke målinger over et intervall av brønnen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hor brønnintervallet er innenfor en gren av en multilateral brønn.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kveilrøret (105) er posisjonert for å tilveiebringe væske til den underjordiske formasjonen og brønnbehandlingsoperasjon stimulerer strømmen av hydrokarboner fra den underjordiske formasjonen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kveilrøret (105) er posisjonert for å tilveiebringe fluider til en undergrunns-formasjon, og brønnbehandlingen hindrer strømning av vann fra formasjonen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor nevnte minst ene fluid er skummet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor brønnbehandlingsoperasjonen omfatter å kommunisere med et verktøy i borehullet via nevnte fiberoptiske forbindelsesledning (211).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor den målte egenskapen er valgt fra verktøy lokasjon, verktøy tilstand og verktøyorientering.

14. Apparat for å behandle en underjordisk formasjon som krysses av et borehull, hvor apparatet omfatter: et kveilrør for utplassering i brønnhullet for å utføre en brønnbehandlingsoperasjon; en innretning for å oppnå en målt egenskap i borehullet; og en innretning for å transportere den målte egenskapen til overflaten; karakterisert vedat transportinnretningen omfatter en fiberoptisk forbindelsesledning (211) som er anordnet i kveilerøret (105), nevnte fiberoptiske forbindelsesledning har en grad av slakk i forhold til kveilrøret, hvor apparatet ytterligere erkarakterisert vedat brønnbehandlingsoperasjonen omfatter minst én regulerbar parameter, og ved en innretning for å justere den justerbare parameteren samtidig med oppnåelse av den målte egenskapen og med brønnbehandlingsoperasjon.