NO342334B1 - Atomklokke for anvendelse nedi en brønnboring - Google Patents

Abstract

Et system og en fremgangsmåte for ervervelse av brønnhulldata er vist. Systemet omfatter en styringsenhet (18) for å skape generering av et seismisk signal, der styringsenheten har et første ur som benyttes for å tidsstemple data av det genererte seismiske signal. En seismisk mottaker (158) er plassert i en brønnboring for derigjennom å detektere et generert seismisk signal. Et atom ur (205) er anordnet i eller ved den seismiske mottaker for tidsstempling av data fra det detekterte seismiske signal. Atom uret er synkronisert med det første ur forut for plassering nedhulls.

Description

Oppfinnelsens tekniske område

Foreliggende oppfinnelse vedrører feltet geofysisk leting og mer spesifikt til et system og en fremgangsmåte for ervervelse av borehullsdata slik det er angitt i ingressene i patentkravene 1 og 3 respektivt.

Beskrivelse av relatert teknikk

En seismisk mottaker er typisk plassert i et brønnhull for å bestemme responsen fra jorden på seismisk energi i nærheten av brønnhullet, hvilket gjør det mulig å fastlegge visse karakteristika for jorden i nærheten av brønnhullet, slik som geologisk struktur og plasseringen av materialegenskapsendringer i jorden, noe som vil forekomme naturlig.

En av grunnene for å bruke en borehulls seismisk mottaker er for å matche forskjellige dybder i den jord som er penetrert av brønnboret til spesifikk forplantningstid for seismisk energi, generert ved jordens overflate. I relativt lite utforskede områder er geofysiske kartlegging typisk helt og holdent gjennomført fra jordoverflaten. Å være i stand til å fastlegge tiden det tar for den seismiske energien å forplante seg til et spesifikt dyp nede i jorda ved overflateseismiske undersøkelser, avhenger av at en del av den seismiske energien som genereres på jordoverflaten og som benyttes for undersøkelsen, blir reflektert fra en sone i grunnen som har en manglende akustisk impedanstilpasning. Manglende impedanstilpasning, kjent som reflektorer, skjer typisk ved endringsgrensesnitt i materialsammensetninger eller ved grensesnitt mellom jordsjikt med forskjellige materialegenskaper.

Reflektorer er av særlig interesse for å identifisere mulig utvinningsmål nede i grunnen. Hver reflektor er assosiert med en seismisk forplantningstid, fastlagt ved overflateseismiske undersøkelser. For å kalkulere dybden til en spesiell deflektor, er det nødvendig å bestemme hastigheten til den seismiske energien gjennom grunnen. Hastigheten til den seismiske energi gjennom grunnen er sterkt relatert til sammensetningen og materialegenskapene til grunnen.

Grunnens materialegenskaper kan variere mye innen ulike grunnformasjoner innenfor det dybdeområdet som brønnhullet strekker seg gjennom.

Det er vanskelig, om ikke umulig, eksplisitt og nøyaktig å bestemme den seismiske hastigheten til formasjoner kun ut fra overflateseismisk undersøkelser. Når et brønnhull er boret ut innen et relativt lite undersøkt område, benyttes derfor en borehulls seismisk mottaker for å gjøre målinger for å fastlegge hastigheten til den seismiske energi gjennom denne formasjonen.

Å fastlegge hastigheten til formasjonen mens brønnhullet bores, heller enn etter at boringen er fullført, kan særlig være verdifullt i visse tilfeller. Noen brønnhull bores for eksempel som retningsboring mot prøvemålet fordi målet er beliggende horisontalt til side for brønnhullets plassering på jordoverflaten. Om målet bare var valgt på basis av seismisk forplantningstid til en reflektor, så ville ikke målets dybde presist kunne fastlegges uten kunnskap til formasjonens hastighet fra jordoverflaten til målet. Denne mangel på kunnskap kunne forårsake at en planlagt brønnborings kurve bommer på målet.

Periodisk bruk av en seismisk brønnboringsmottaker under boring i tilknytning til en seismisk energikilde utplassert på jordoverflaten direkte over posisjonen til den brønnboringsseismiske mottaker, muliggjør måling av den seismiske energiens forplantningstid til dybden til den seismiske mottaker, utplassert i brønnhullet. Målingen av seismisk forplantningstid til ulike dybder, muliggjør kalibrering av overflateseismisk forplantningstid i dypet, hvorved mulighetene for at brønnboringen skal penetrere målet øker.

Visse reflektorer observert i den overflateseismiske undersøkelse er av særlig interesse ved boring av brønnhull. Reflektorer korrelerer for eksempel noen ganger til nærværet av signifikante endringer i væsketrykkgradienter som er til stede i noen formasjoner. Kunnskap om den eksakte dybde på reflektoren kan forhindre boreproblemer som eller ville kunne resultere i utilsiktet penetrasjon av en formasjon som inneholder et fluidtrykk med en mer signifikant forskjellig gradient enn forventet. Bruk av en seismisk mottaker i et borehull for å kalibrere seismisk forplantningstid til brønnhullets dyp, kan gjøre det mulig på en mer presis måte å fastlegge reflektorens dybde, hvilket vil kunne forhindre utilsiktet penetrasjon av formasjoner som har abnorme fluidtrykk.

Det er også kjent innen teknikkens stand å benytte seismiske mottakere i brønnhull for å generere seismisk refleksjonsseksjoner i et område rundt borehullet. Seismisk energi fra den seismiske energikilden forplanter seg også dypere enn mottakeren i brønnhullet og kan reflekteres fra dypere soner med mistilpasset akustisk impedans, slik som en overflateseismisk seksjon. Refleksjonsenergien kan identifiseres av passende prosessering av registreringer av energien identifisert av mottakeren. Den identifiserte refleksjonsenergien kan vises i en form for sammenligning mellom seismiske borehullsundersøkelser og seismiske overflateundersøkelser.

Systemer og verktøy er kjent fra det tekniske området relatert til detektering og lagring av seismiske nedhullssignaler for gjenfinning og prosessering på jordoverflaten. US patentskrift nr. 5,555,220 (Minto), som er overdratt til foreliggende søker som herved er inntatt ved referansen, beskriver en seismisk mottaker plassert i bunnen av en borestreng på en enkeltstrenget stålkabel for å innhente seismiske undersøkelsesdata. Seismiske data blir mottatt og lagret og mottakeren trekkes deretter tilbake til jordoverflaten. Et ur i en styringsenhet på jordoverflaten er synkronisert med et ur i den utplasserte mottaker. Kildedataene er tidsstemplet ved hjelp av uret på overflaten. Mottatte data er tidsstemplet ved å benytte uret nedhulls. Nøyaktigheten til den resulterende seismiske profil er avhengig av nøyaktig synkronisering av urene. Uret nedhulls er særlig utsatt for drift eller vandring, forårsaket i det vesentlige av endringer i temperatur i borehullets nedhullsomgivelser. De to urene krever typisk synkronisering på 1-2 millisekunder eller bedre for å oppnå akseptabel profilnøyaktighet.

Et annet slikt system er beskrevet i US patentsøknad nr.

10/108,402, søkt i navnet Jackson, men som også er overført til foreliggende søker, og herved er inntatt ved referansen. Jackson beskriver en fremgangsmåte for å utplassering av en seismisk mottaker i en borestreng ved å slippe og/eller pumpe mottakeren til bunnen av strengen hvor den sneppes fast til borestrengen. Seismiske signaler mottas, tidsstemples av et ur nedhulls og lagres i minnet i mottakeren der data er innhentet ved et flertall på forhånd fastlagte nivåer under trekking av borestrengen ut av hullet. Signalene gjenvinnes på jordoverflaten og kombineres med overflatekildedata som er blitt tidsstemplet av et ur på overflaten. Igjen er nøyaktigheten til de resulterende profiler avhengig av synkroniseringen av både uret på overflaten og uret nedhulls.

Typiske utplasseringstider for verktøyet beskrevet ovenfor er 12-48 timer. Dette faktum resulterer i et behov -8

for en urstabilitet som er bedre enn 1x10 over utplasseringstiden. Uret nedhulls benytter vanligvis piezoelektriske krystalloscillatorer som har en tendens til å vandre ved temperatur og over tid. Slike ur er også utsatt for feil forårsaket av sjokk og vibrasjoner under utplasseringen. Ved å benytte de beste tilgjengelige teknikker vil stabiliteten til uret nedhulls sjelden overstige 1x10-7.

Nedhulls urendringer ut av synkroniseringen med uret på overflaten forårsaker uakseptable kvalitetstap på utgangsstørrelsen til de seismiske profildataene.

Seismiske målinger kan også gjøres med målinger mens en borer, såkalte MWD-systemer, også kjent som logging ved boring, eller LWD-systemer. Ved slike anvendelser kan utplasseringstiden være hundrevis av timer, noe som forverrer problemene knyttet til urenes vandring. Flere re-synkroniseringsteknikker er tidligere foreslått, men disse teknikkene hatt imidlertid ikke alltid vært akseptable og/eller vist seg å være suksessfulle ut fra driftsmessige aspekter.

US2002/0060952 beskriver en anordning for å utføre seismiske målinger i en brønn der seismiske målinger registreres to ganger av en referansesensor over grunnen og av en sensor i borehullet. Målingene synkroniseres av et klokkesystem.

US5555220 beskriver et system for å utføre en geofysisk undersøkelse av et borehull med en seismisk mottaker i borehullet som er internt digitalisert og som registrere et elektrisk signal generert av en omformer i mottakeren, og en overflate kontrollenhet som registrere den akustiske natur av den seismiske energikilden.

Det er et behov for et ur nedhulls som kan motstå driftspåførte feil og endringer ved bruk i tilknytning til nedhullssystemer, inklusive nedhulls seismiske systemer.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det beskrives et seismisk datainnsamlingssystem som har et atomur plassert i en nedhulls seismisk mottaker for å opprettholde synkronisering med et ur på jordoverflaten.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således et system for ervervelse av borehullsdata, omfattende

(a) en styringsenhet som skaper generering av et signal i en formasjon som omgir et brønnhull, der nevnte styringsenhet har et første ur for tidsstempling av en registrering av genererte signaler, kjennetegnete ved at

(b) minst en mottaker anbrakt i brønnhullet, der nevnte minst ene mottaker er beregnet på å detektere nevnte signal og som er tilknyttet et atomur som er synkronisert med nevnte første ur forut for utplassering i borehullet, der nevnte mottaker refererer nevnte atomur for å registrere et tidsstempel assosiert med det detekterte signal.

I en utførelsesform har atomuret en vandringsrate på mindre enn 3 mikrosekunder per dag.

Et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for ervervelse av brønnhullsdata, omfattende:

(a) fremskaffing av en styringsenhet for å skape generering av et signal i en formasjon som omgir et brønnhull;

(b) fremskaffing av et første ur i datakommunikasjon med nevnte styringsenhet;

(c) lagring av en registrering av nevnte signaler i et medium ved å bruke nevnte første ur for å oppnå et tidsstempel som relaterer seg til nevnte genererte seismiske signal;

(d) anvende en mottaker i brønnhullet for å registrere nevnte genererte signal; kjennetegnet ved å

(e) anvende et atomur (205) i datakommunikasjon med nevnte mottaker (158), idet nevnte atomur (205) er egnet for å fremskaffe et tidsstempel til nevnte mottaker (158), der nevnte atomur er synkronisert med nevnte første ur.

Ytterligere utførelser er angitt i underkravene 4-7. Eksempler på flere viktige trekk ved oppfinnelsen er bredt oppsummert i den detaljerte beskrivelse som følger, slik at oppfinnelsen vil kunne forstås bedre, og for at oppfinnelsens bidrag til den tekniske utvikling vil kunne verdsettes. Det er selvfølgelig tilleggstrekk og alternative utførelsesformer til oppfinnelsen som vil bli beskrevet nedenfor og som videre vil danne grunnlaget for forståelsen av de medfølgende patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

For detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse refereres det til den følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelsesformen, beskrevet i forbindelse med de medfølgende tegninger, idet like henvisningstall benyttes for like elementer, og der:

figur 1 er en skjematisk diagram av et system for seismisk datainnsamling benyttet i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 2 er et blokkdiagram av en seismisk mottaker som benyttes i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; figur 3 er et skjematisk diagram av et nedhulls atomursystem som benyttes i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og

figur 4 er et skjematisk diagram av en seismisk mottaker utplassert i et verktøy for måling under boring (MWD), benyttet i tilknytning til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Ifølge en utførelsesform, vist på figur 1, inkluderer et system 100 ifølge foreliggende oppfinnelse et boretårn 110 tilkoplet en rørformet del, slik som en borestreng 120. En borekrone 155 skaper et borehull 130 gjennom en omliggende formasjon 140 som også inkluderer formasjonsgrensesnitt som samsvarer for eksempel med en sone 145 med et overtrykk. En seismisk mottaker 158, her utformet i en sondekonfigurasjon, er utstyrt med de egnede seismiske sensorer og er innført i borestrengen 120. Den seismiske mottaker 158 kan ved hjelp av tyngdekraften falle for å lande i et landingsstykke 150 nære borekrona 155. Den seismiske mottaker 158 kan være utplassert ved å bruke borevæsken 135 for effektivt å pumpe mottakeren 158 til landingsstasjonen 150. Mottakeren 158 kan alternativt være videre integrert i en hvilken som helst MWD eller et vaierstrengsystem konfigurert på en velkjent måte på området.

Den seismiske mottaker 158 mottar seismiske signaler 160 fra en seismisk kilde 170, slik som en mekanisk vibrator, plassert på jordoverflaten. Bruken av en mekanisk vibrator er kun å anse som et eksempel og er ikke ment å være begrensende for oppfinnelsens beskyttelsesomfang. For en fagmann på området vil det være åpenbart, med kunnskap til foreliggende beskrivelse, at systemet som er beskrevet enten kan benyttes til lands eller til havs og at systemet ikke er avhengig av en spesifikk seismisk kilde. Et offshoresystem kan for eksempel bli benyttet og kan inkludere en matrise av luftkanoner, enten hengt opp fra en offshoreplattform eller plassert nær et forsyningsfartøy eller fra en bøye. Den seismiske kilden 170 fremskaffer et egnet vertikalt seismisk kildesignal med profileringskvalitet.

En dybdeindikator 115 er også utplassert på overflaten for å måle borestrengens 120 dybde. Ifølge utførelsesformer der den seismiske mottaker 158 er utplassert ved hjelp av vaierstreng, kan dybdeindikatoren 115 være av en type som bestemmer dybden til vaierstrengverktøyet inne i borehullet. Signalene fra dybdeindikatoren overføres til en styringsenhet 118 ved overflaten der de tidsstemples og lagres i et minne.

Styringsenheten 118 er i datakommunikasjon med den seismiske kilde 170 og styrer genereringen av seismiske signaler. Styringsenheten 118 kan være plassert på eller nær borehullet eller så kan styringsenheten 118 være plassert fjernt fra borehullet. Begrepet ”styringsenhet” slik dette er benyttet her i denne beskrivelse og i de medfølgende patentkrav, er ment å bety en hvilken som helst enhet som gjør de styringsfunksjoner som er nødvendig for å generere seismiske signaler og for å ta imot og registrere en registrering av deres generering. I det viste utførelseseksempelet inneholder styringsenheten 118 en krets som har prosesseringskapasitet, slik som en eller flere mikroprosessorer, så vel som minnelager for å tillate programmering av styringsinstruksjoner for å styre genereringen av seismiske signaler. Alternativt kan minnelageret også være egnet for lagring av data som representerer de genererte seismiske signalene, deres karakterer (periode, amplitude, tidsstempel, signaturtrekk, nærfeltssensoravlesninger, etc.) og andre assosiert informasjoner. Styringskretsen omfatter en klokke som kan være konfigurert for å fremskaffe tidskoding tilknyttet det overførte kildesignal. Den faktiske forbindelse mellom styringsenheten 118 og den seismiske kilden 170 kan være en fysisk ledning, en radiofrekvens (RF), en infrarød forbindelse (IF) eller et hvilket som helst annen egnet system for kommunikasjonsforbindelse. For fagmenn på området vil det være åpenbart at mange forskjellige styringssystemkonfigurasjoner kan benyttes, der hver og en vil kunne anses som en ”styringsenhet”. En nærfeltssensor 180 kan være plassert nær kilden 170 for å ta i mot og registrere kildens 170 akustiske signatur. Utdata fra sensoren 180 er overført til styringsenheten 118 hvor den tidsstemples og lagres i minnet. Minnet som benyttes for lagring av data i overflateprosessoren kan være et internt minne med valgfri eller direkte tilgang, magnetisk lagring, optisk lagring eller en kombinasjon av disse. Alternativt kan utgangsdata fra sensoren 180 overføres til styringsenheten 118, tidsstemples og bringes videre via et kommunikasjonssystem for datamaskiner (ikke vist), slik som et computernettverk, asynkron kopling eller satellittoverføring, til en fjern plass (ikke vist) for lagring.

Som vist på figur 2 kan den seismiske mottaker 158 inkludere en kombinasjon av sensorer 210, slik som hydrofoner og geofoner sammen med en egnet sensorgrensesnittkrets 202, en prosessor 203 og et minne 204 for lagring av programmerte instruksjoner og lagring av mottatte seismiske data. En urkrets 205 er også inkludert i mottakeren 158 for å tilveiebringe tidsstempling i tilknytning til de mottatte seismiske signalene. Overflatetidsuret og mottakeruret 205 er synkronisert på overflaten forut for nedsenking av den seismiske mottaker 158 ned i brønnhullet 130. En kommunikasjonsport 206 er inkludert for å fasilitere nedlasting av programinstruksjoner til minnet 205 og opplasting av lagrede seismiske data (sammen med assosiert tidsstempel) til et overflatesystem, slik som en overflateprosessor. 118. Fagmannen på området vil vite at kommunikasjonsporten 206 kan operere på mange måter som er velkjent innen området, så som computeroverføring i serie eller i parallell, RF-overføring, IR-overføring eller lignende.

Mottakeren 158 kan bli forsynt med kraft på mange måter som er velkjent innen dette tekniske feltet, inklusive bruk av batterier (ikke vist). Landingsstykket 150 er utformet for fysisk å sperre den landede mottaker 158 for i det vesentlige å forhindre at mottakeren 158 spretter frem og tilbake, om borestrengen 120 plutselig trekkes ut av brønnhullet 130. Det skal anføres at for noen utførelsesformer, slik som i de utførelsesformer der mottakeren 158 er plassert som en del av et vaierstrengverktøy, så vil et landingsstykke 150 ikke være nødvendig.

Uret 205 er et atomur, slik som et rubidiumur eller andre ur som opererer på tilsvarende prinsipper og som har langtidsvandring eller –drift som er mange størrelsesordner lavere enn de krystalloscillatorer som vanligvis benyttes. Selv om det foregående eksempel relaterer seg til et rubidiumur, skal det anføres at ur som drives basert på hydrogen, cesium eller andre elementer eller molekyler også kan benyttes, forutsatt at deres størrelse kan gjøres slik at de er egnet for transport ned i et borehull. Det skal anføres at begrepet ”atomur” som benyttet i denne beskrivelse og i de medfølgende patentkrav, refererer seg til et hvilket om helst ur hvis driftsfrekvens er styrt av frekvensen til en atomprosess eller en molekylær prosess.

I rubidiumuret tilveiebrakt for demonstrasjonsformål er en krystalloscillator frekvenslåst til en høystabil atomresonansovergang av en damp, slik som 6.834 GHz overgangsfrekvensen til rubidium 87 (Rb87) damp. Dampovergangsfrekvensen er i det vesentlige ufølsom for temperatur, støt og vibrasjon. Slike ur er kommersielt tilgjengelig, for eksempel fra modell X72 fra Datum Inc., Irvine, CA og modell AR-100A fra AccuBeat, Ltd., Jerusalem, Israel. De vanlige kjernekomponentene er en resonatormodul som inneholder en lyskilde, en Rb87-fyllt hulromsresonator og en fotodetektor. Tilknyttet drivelektronikk og en frekvenslåst krystalloscillator driver en RF-generator. I drift eksiterer lyskilden Rb87-atomene i en hulromsresonator og fotodetektoren. En frekvenslåst oscillator driver RF-generatoren for å svinge med atomene i hulromsresonatoren. Når RF-generatoren er satt til 6.834 GHz overgangsferekvensen til Rb87, forandres utgangseffekten til fotodetektoren. Utgangseffekten til fotodetektoren mates tilbake til drivelektronikken for å opprettholde krystalloscillatorfrekvensen, låst til 6.834 GHz. Krystalloscillatorens utgangseffekt kan så brukes som et stabilt ursignal.

I drift opprettholdes lyskilden på om lag 140 ̊C og hulromsresonatoren holdes på om lag 90 ̊C. Slike kommersielt tilgjengelige systemer kan operere på en omgivelsestemperatur opp til 85 ̊C. Omgivelsestemperaturene nedhulls er imidlertid vanligvis i området fra 100 ̊C til 175 ̊C og kan i noen tilfeller være høyere enn 200 ̊C.

Å opprettholde temperaturene til urkomponentene på ønsket nivå ved tilstedeværelse av en vesentlig varmere utvendig omgivelsestemperatur, kan kreve bruk av forskjellige aktive og/eller passive termiske styringssystemer, som er kommersielt tilgjengelig og som ikke vil bli beskrevet nærmere, siden disse anses å være vel kjente innen dette tekniske området. Slike styringssystemer kan inkludere, men er ikke begrenset til (i) sorpsjonskjøling, (ii) termoelektrisk kjøling, (iii) termisk isolasjon og (iv) faseendringskjølesystemer. Slike tilgjengelige kjølemåter er bruksavhengige. Et batteridrevet mottakersystem kan for eksempel ha utilstrekkelig tilgjengelig kraft for å benytte termoelektrisk kjøling på grunn av ineffektiviteten til slike kjølere. Noen MWD-systemer inkorporerer imidlertid en nedhulls generator som fremskaffer tilstrekkelig kraft for bruk av en termoelektriske kjøler.

Ifølge en utførelsesform som er utstyrt med en batteridrevet mottaker, slik som mottakeren 158 (se figur 1), er atomurkomponentene montert slik at de kan kjøles ved å bruke sorpsjonkjøleteknikk, slik som vist i forbindelse med figur 3. Et termisk isolert kammer 301 inneholder en lyskilde 304 beregnet på å bestråle Rb87-dampen i resonanskammeret 305. Fotodetektoren 307 detekterer lyset i kammeret 305 som tidligere beskrevet. Den frekvenslåste krystalloscillator (ikke vist) og relevant elektronikk kan være plassert i det isolerte kammeret eller på noen andre plasser i nedihullsverktøyet. Lyskilden 304 er termisk koplet til et varmemottak 302 som inneholder et første hydratmateriale 303. Resonanskammeret 305 og fotodetektoren 307 er likeledes termisk koplet til et varmemottak 308 som inneholder et andre hydratmateriale 309. Energi overført til hydratmaterialene 303 og 309 ved faseovergangstemperaturen til hydratet, vil frigjøre vann fra hydratet, som absorbere en forut bestemt mengde energi i stedet for å heve temperaturen i de respektive hydratene 303,309 og varmemottaket 302,308. Frigjort vanndamp overføres via rørene 311 og 313 til sorpsjonskammeret 314 som inneholder et tørkemiddel 315 egnet for å absorbere vanndampen. Sorpsjonskammeret 314 er plassert på utsiden av kammeret.

Ved å bruke et slikt system, kan temperaturen i hvert varmemottak 302,308, og følgelig de kritiske komponenter, opprettholdes på egnede forutbestemte temperaturer T1,T2, faktisk uavhengige av endringer i den utvendige, omliggende temperatur. Hydratene 303,309 er valgt for å opprettholde de forutbestemte temperaturene T1,T2. Gips, som for eksempel gir opp hydratasjonsvann nær 80 ̊C, er for eksempel et hydrat som kan brukes for å kjøle en del av atomuret, så som for eksempel der rubidiumfylte resonanskammer 305 og fotodetektoren 307. For tilleggsdetaljer vedrørende hydrater og deres bruk i et kjølesystem, vises det til US patentspesifikasjon nr.

6,341,498 B1, med tittel ”Downhole Sorption Cooling Cooling of Electronics in Wireline Logging and Monitoring While Drilling” og US patentsøknad nr. 20030085039 A1, med tittel ”Downhole Sorption Cooling and Heating in Wireline Logging and Monitoring While Drilling”. Begge disse to er overdratt til innehaveren av foreliggende søknad og begge er herved inntatt ved referansen. Alternativt kan tidligere kjente faseendringsmaterialer benyttes, enten alene eller i tilknytning til de andre teknikker som er beskrevet her som en fremgangsmåte for å kjøle komponentene i atomuret. Varmelegemer (ikke vist) kan festes til lyskilden 304 og til resonanskammeret 305 for å opprettholde driftstemperaturene når den omliggende utvendige temperatur er under de ønskede driftstemperaturer. Slike varmelegemer inkluderer, men begrenses ikke, til (i) elektrisks motstandsvarmelegemer og (ii) sorpsjonsvarmelegemer som beskrevet i ovennevnte publiserte US patentsøknad nr. 20030085039, tidligere inntatt ved referansen. For fagmannen på området vil det være åpenbart at slike varmelegemer ikke vekselvis eksklusivt må være til stede i kjøleanordningene.

I drift er uret på jordoverflaten og uret nedhulls synkronisert på overflaten før mottakeren sendes ned i borehullet. Uret på jordoverflaten benyttes for å tidsstemple registreringen av initieringen av overflatesignaler. Atomuret har en stabilitet på 2x10-11 over 24 timer, hvilket overstiger med mange størrelsesordener stabilitetskravene for en seismisk undersøkelse. Det utplasserte nedhulls atomur opprettholder synkronisering med uret på jordoverflaten innenfor 3 mikrosekunder per dag for kontinuerlig nedhullsanvendelse. Uret nedhulls benyttes for å tidsstemple registreringen av mottatte signaler lagret i minnet nedhulls. Når mottakeren trekkes opp til jordoverflate, lastes de mottatte signaldataene og korreleres til overflatesignaldataene ifølge tidsstemplingen. De seismiske profiler som resulterer fra et slikt system forbedrer analysen og nøyaktigheten i forhold til systemene som benytter konvensjonelle ur nedhulls fordi atomuret er særdeles stabilt og opprettholder synkroniseringen ved uret på jordoverflaten under hele nedihullsanvendelsen.

Ifølge en utførelsesform beskrevet i forbindelse med figur 4 er et MWD-verktøy 450 festet mellom borestrengen 120 og borekrona 455. En seismisk mottaker 458 er integrert i MWD-verktøyet. Den seismiske mottaker 458 omfatter en seismisk sensor (ikke vist), slik som en geofon, og et atomur (ikke vist) av den type og konfigurasjon som er beskrevet ovenfor. Atomuret kan også være utstyrt med oppvarmingsog/eller kjølesystem for å holde temperaturen i atomuret på en akseptabel drifttemperatur.

Mottakeren 458 mottar de overflategenererte seismiske signaler på et flertall plasser nedhulls, slik som lokasjon 405a-c. De seismiske signalene kan lagres i et minne nedhulls og gjenvinnes fra systemet etter at MWD-verktøyet er trukket ut av brønnhullet. Atomuret opprettholder synkroniseringen med uret på overflaten.

Alternativt kan MWD-verktøyet 450 være benyttet på en ende av et opptromlet rør (ikke vist) ved bruk av kjent teknikk. Tilsvarende kan MWD-verktøyet 450 være benyttet i tilknytning til en vaierstreng eller lignende loggeutstyr.

Beskrivelsen foran er rettet mot særlige utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, der hensikten kun er å illustrere og forklare oppfinnelsen. Det er imidlertid åpenbart for en fagmann på området at mange modifikasjoner og endringer av utførelsesformene beskrevet her er mulig uten å fravike oppfinnelsens ide og omfang. Hensikten med de medfølgende patentkrav er at disse skal tolkes slik at alle mulige modifikasjoner og endringer inkluderes.

Claims (7)

P a t e n t k r a v

1. System for ervervelse av borehullsdata, omfattende (a) en styringsenhet (118) som skaper generering av et signal (160) i en formasjon (140) som omgir et brønnhull (130), der nevnte styringsenhet (118) har et første ur for tidsstempling av en registrering av genererte signaler (160); k a r a k t e r i s e r t v e d

(b) minst en mottaker (158) anbrakt i brønnhullet (130), der nevnte minst ene mottaker (158) er beregnet på å detektere nevnte signal (160)og som er tilknyttet et atomur (205) som er synkronisert med nevnte første ur forut for utplassering i borehullet (130), der nevnte mottaker (158) refererer nevnte atomur (205) for å registrere et tidsstempel assosiert med det detekterte signal (160).

2. System ifølge krav 1, der atomuret (205) har en vandringsrate på mindre enn 3 mikrosekunder per dag.

3. Fremgangsmåte for ervervelse av brønnhullsdata, omfattende:

(a) fremskaffing av en styringsenhet (118) for å skape generering av et signal (160) i en formasjon som omgir et brønnhull (130);

(b) fremskaffing av et første ur i datakommunikasjon med nevnte styringsenhet (118);

(c) lagring av en registrering av nevnte signaler (160) i et medium (140) ved å bruke nevnte første ur for å oppnå et tidsstempel som relaterer seg til nevnte genererte seismiske signal (160);

(d) anvende en mottaker (158) i brønnhullet for å registrere nevnte genererte signal; k a r a k t e r i s e r t v e d å

(e) anvende et atomur (205) i datakommunikasjon med nevnte mottaker (158), idet nevnte atomur (205) er egnet for å fremskaffe et tidsstempel til nevnte mottaker (158), der nevnte atomur er synkronisert med nevnte første ur.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der atomuret (205) her en vandringsrate på mindre enn 3 mikrosekunder per dag.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der mottakeren (158) er en anordning som er plassert nedihulls og som er konfigurert for å motta signalet (160) når mottakeren (158) trekkes ut av brønnhullet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der mottakeren (158) er beregnet på å være integrert montert i nærheten av en bunnende på en rørformet del som er innført i brønnhullet (130).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der signalet (160) er et seismisk signal og der mottakeren (158) er en seismisk mottaker.