NO343306B1

NO343306B1 - Trippindikator for MWD-systemer

Info

Publication number: NO343306B1
Application number: NO20100982A
Authority: NO
Inventors: Jonathan Bynum; Robert A Ester
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2019-01-28
Also published as: CA2711442C; US20090173538A1; US9157310B2; NO20100982L; WO2009088915A2; WO2009088915A3; CA2711442A1; GB201011489D0; GB2470301B; GB2470301A

Abstract

En fremgangsmåte for å undersøke en formasjon omfatter å frakte et instrument inn i brønnhullet, å måle en eller flere parametre av interesse som angår et brønnhullsrør i brønnhullet og å drive undersøkelsesinstrumentet etter den målte parameteren av interesse indikerer at brønnhullsrøret kjøres ut av brønnhullet.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

1. Oppfinnelsens område

[0001] Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for innhenting av informasjon vedrørende undergrunnsformasjoner og brønnhull som gjennomskjærer slike formasjoner.

2. Bakgrunn for oppfinnelsen

[0002] Hydrokarboner utvinnes fra undergrunnsreservoarer ved å bruke brønnhull boret inn i formasjonen som inneholder hydrokarbonene. Før og under boring utføres omfattende geologiske undersøkelser for å øke sannsynligheten for at det borede brønnhullet gjennomskjærer de interessante formasjonene på ønsket måte.

[0003] Undersøkelser av borede brønner gjøres typisk ved å bestemme de faktiske forskyvningskoordinatene (nord, øst, vertikalt) ved bunnen av en fraktinnretning, slik som en kabel (wireline) eller rørstreng, som utledes av inkrementelle asimut og helningsverdier. I én konvensjonell fremgangsmåte, senker en kabelbil eller annen overflateplattform et retningsbestemmende instrument inn i brønnen. Ettersom instrumentet beveges i brønnen, tar det målinger av vinkelorientering ved diskrete intervaller. Data formidles til overflaten gjennom kabelen i sanntid og/eller så blir data hentet ut av instrumentet ved overflaten ved å aksessere en innebygget minnemodul. I en annen konvensjonell fremgangsmåte kan undersøkelsesinstrumenter i en bunnhullsenhet (BHA .- bottom hole assembly) utføre undersøkelser ettersom BHA borer brønnhullet.

[0004] Fordi undersøkelser kan spille en vesentlig rolle for effektiv utvinning av undergrunnshydrokarboner, kan det være ønskelig å akkumulere så mye undersøkelsesdata som mulig for en gitt brønn. Den foreliggende oppfinnelsen søker å avhjelpe behovet for å innhente undersøkelser og annen informasjon vedrørende brønnhullet effektivt.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0005] Hovedtrekkene av den foreliggende oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkrav. I noen aspekter tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å undersøke en formasjon med et brønnhull. Fremgangsmåten kan omfatte å frakte et undersøkelsesinstrument inn i brønnhullet, å måle en parameter av interesse som angår et brønnhullsrør i brønnhullet og å drive undersøkelsesinstrumentet etter at den målte parameteren av interesse indikerer at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet. Parameterne av interesse kan omfatte, men er ikke begrenset til, akselerasjon og rotasjonsfart. Undersøkelsesinstrumentet kan være et gyroskopisk undersøkelsesverktøy, et magnetometer, et akselerometer, et lodd (plumb bob), et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument, eller enhver annen passende innretning konfigurert til å måle ønskede parametre. I noen utførelsesformer kan trinnet å drive undersøkelsesinstrumentet omfatte å gjøre en undersøkelse. Undersøkelsen kan omfatte å finne verdier for asimut og helning. Undersøkelsen kan også utføres ved flere diskrete lokasjoner ved bruk av undersøkelsesinstrumentet. I noen utførelsesformer kan undersøkelsesinstrumentet drives etter at det er bestemt at brønnhullsrøret har sluttet å rotere, at intet fluid pumpes langs en boring i brønnhullsrøret eller at brønnhullsrøret beveges aksialt. I ytterligere utførelsesformer kan fremgangsmåten omfatte å måle flere parametre av interesse og å drive undersøkelsesinstrumentet etter å ha detektert en endring av verdiene i de flere parametrene av interesse. I tillegg kan fremgangsmåten omfatte å bestemme en sekvens av endringene av verdier av de flere parametrene av interesse. Undersøkelsesinstrumentet kan drives etter at sekvensen er bestemt å svare til en forhåndsbestemt sekvens.

[0006] I noen aspekter tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et system for å undersøke en formasjon med et brønnhull. Systemet kan omfatte et brønnhullsrør, et undersøkelsesinstrument plassert på brønnhullsrøret, en sensor plassert på røret og en prosessor som er koblet til og mottar data fra sensoren, hvilken prosessor omfatter eksekverbare instruksjoner for å drive undersøkelsesinstrumentet etter at data fra sensoren av interesse indikerer at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet. Sensoren kan være konfigurert til å måle en parameter av interesse som angår et brønnhullsrør i brønnhullet, slik som akselerasjon eller rotasjonsfart. Undersøkelsesinstrumentet kan være et gyroskopisk undersøkelsesinstrument, et magnetometer, et akselerometer, et lodd eller et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument. Prosessoren kan være programmert til å drive undersøkelsesinstrumentet etter å ha bestemt at brønnhullsrøret har sluttet å rotere, intet fluid og/eller pumping langs en boring i brønnhullsrøret og at brønnhullsrøret beveges aksialt. Prosessoren kan også være programmert med en forhåndsbestemt sekvens for endringene i verdiene av de flere parametrene av interesse, og til å drive undersøkelsesinstrumentet etter at sekvensen er bestemt å svare til en forhåndsbestemt sekvens.

[0007] I noen aspekter tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et datamaskinlesbart medium tilgjengelig for en prosessor. Det datamaskinlesbare mediet kan omfatte instruksjoner som setter prosessoren i stand til å bestemme om et brønnhullsrør blir kjørt ut av brønnhullet eller ikke basert på minst én målt parameter av interesse som angår brønnhullsrøret, og som setter prosessoren i stand til å drive en undersøkelse etter å ha bestemt at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet.

[0008] Eksempler på de visse illustrerende trekkene ved oppfinnelsen er oppsummert (dog ganske bredt) for at den følgende detaljerte beskrivelsen av den skal forstås bedre og for at bidragene de gir til teknikkens stilling kan innses. Det er selvsagt ytterligere trekk ved oppfinnelsen som vil bli beskrevet nedenfor, og som vil definere oppfinnelsen i de etterfølgende patentkravene.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

[0009] For en detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse vises til den følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelsesform, lest i sammenheng med den vedføyde tegningen:

[0010] FIG. 1 illustrerer skjematisk et oppriss av et boresystem som benytter dybdemålinger i brønnhullet i samsvar med én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen,

[0011] FIG. 2 er et flytdiagram som illustrerer én utførelsesform av en fremgangsmåte for å drive et MWD system under kjøring,

[0012] FIG. 3 viser et brønnhullsforløp med diskrete undersøkelsespunkter og

[0013] FIG. 4 illustrerer én utførelsesform av et undersøkelsesinstrument laget i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen som beveger seg i et brønnhull under påvirkning av gravitet.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0014] Den foreliggende oppfinnelsen vedrører innretninger og fremgangsmåter for selvstartet eller automatisert aktivering av brønnhullssensorer under kjøring inn i eller ut av et brønnhull. Den foreliggende oppfinnelsen kan utføres i ulike utførelsesformer. Spesifikke utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen er vist i tegningene og nærmere beskrevet nedenfor, underforstått at den foreliggende beskrivelsen skal betraktes som en eksemplifisering av prinsippene i oppfinnelsen, og ikke er ment å begrense oppfinnelsen til det som illustreres og beskrives her. Mens utførelsesformer kan beskrives med ett eller flere trekk eller en kombinasjon av to eller flere trekk, skal videre et slikt trekk eller en kombinasjon av trekk ikke tolkes som essensiell med mindre det eller den uttrykkelig beskrives som essensiell.

[0015] Det vises først til Fig 1, som viser et konvensjonelt boretårn 10 for å utføre en eller flere operasjoner forbundet med konstruksjon, logging, komplettering eller overhaling av en hydrokarbonproduserende brønn. Men en landbrønn er vist, kan tårnet eller riggen være plassert på et boreskip eller en annen passende arbeidsstasjon på overflaten, slik som en flytende plattform eller en halvt nedsenkbar for offshorebrønner. Tårnet 10 omfatter et lager 12 av rørelementer vanligvis kalt segmenter 14 av en borestreng 20, som typisk er av samme og forhåndsbestemte lengde. Rørene 14 kan helt eller delvis utgjøres av borerør, metall- eller komposittkveilrør, forlengelsesrør, fôring eller andre kjente elementer. I tillegg kan rørene 14 omfatte en enveis eller toveis kommunikasjonsforbindelse som benytter data og kraftoverføringsbærere slik som fluidkanaler, fiberoptikk og metalledere. Rørene 14 hentes fra lageret 12 ved hjelp av en heisekran eller annen håndteringsinnretning 18, og sammenføyes for å bli deler av borestrengen 20. I noen utførelsesformer kan rør 14 være ”stands”. Som kjent kan en stand omfatte flere rørsegmenter (f.eks. tre segmenter). Ved bunnen av borestrengen 20 er en BHA 22 vist skjematisk i den gjennomskårne delen 24 som er tilpasset til på danne et brønnhull 26 i undergrunnsformasjonen 28. BHA omfatter et hus 30 og en drivmotor (ikke vist) som roterer en borekrone 32.

[0016] BHA 22 omfatter maskinvare og programvare for å tilveiebringe ”intelligens” i brønnhullet som behandler målte og forhåndsprogrammerte data og skriver resultatene til et innebygget minne og/eller sender resultatene til overflaten. I en utførelsesform er en prosessor 36 anbrakt i huset 30 operativt koblet til en eller flere sensorer (drøftet nedenfor) som tilfører målinger for utvalgte parametre av interesse, inkludert orienteringen til BHA eller borestrengens 20, formasjonsparametre og borehullsparametre. BHA kan benytte en kraftkilde i brønnhullet slik som et batteri (ikke vist), effekt tilført fra overflaten via passende ledere, en kraftgenerator i brønnhullet, slik som en turbin eller en annen egnet kraftkilde. Prosessoren 36 kan omfatte en minnemodul 38 hvortil data kan skrives, og kan være programmert med instruksjoner som evaluerer og behandler målte parametre.

[0017] I noen utførelsesformer kan BHA 22 omfatte sensorer, generelt vist til ved tall 40, som dels måler akselerasjon i x-aksens, y-aksens og z-aksens retninger. For enkelhets skyld beskriver x-aksens og y-aksens retninger bevegelse vinkelrett på den langsgående aksen til borestrengen 20, og z-aksens retning beskriver bevegelse parallelt med den langsgående aksen til borestrengen 20. I ett passende arrangement bruker pakken en toakset gyro og tre akselerometre til å tilveiebringe de nødvendige data for orientering i et magnetisk miljø. En slik pakke eller modul, GYROTRAK, lages av BAKER HUGHES INCORPORATED. I tillegg kan et magnetometer, som måler styrken eller retningen til jordens magnetfelt, brukes når BHA 22 er utenfor det magnetiske miljøet, dvs i åpent hull. Andre instrumenter omfatter mekaniske innretninger slik som lodd og elektronisk utstyr slik som magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesutstyr. Disse sensorene og instrumentene kan tilveiebringe målinger for å bestemme koordinater og posisjoner, dvs nord, øst og vertikalt, for BHA 22 i brønnhullet. Slik det brukes her, viser begrepet ”nord” både til magnetisk nord og geografisk nord.

[0018] BHA 22 kan også omfette et system 42 for måling-under-boring (”MWD” – measurement while drilling) som kan omfatte én eller flere sensorer eller verktøy for å evaluere én eller flere parametre for formasjonen som bores. Slike sensorer kan omfatte elektromagnetiske propageringssensorer for å måle resistivitet, dielektrisk konstant eller vannmetning for formasjonen, radioaktive sensorer for å bestemme formasjonens porøsitet og akustiske sensorer for å bestemme formasjonens lydhastighet og porøsitet. Andre brønnhullssensorer som har vært benyttet omfatter sensorer for å bestemme formasjonens tetthet og permeabilitet. BHA kan også omfatte trykksensorer, temperatursensorer, gammastråleinnretninger, akustiske og resistivitetsinnretninger for å bestemme laggrenser og kjernemagnetisk resonans (”NMR”) sensorer for å tilveiebringe direkte målinger for vannmetningsporøsitet og indirekte målinger for permeabilitet og andre formasjonsparametre av interesse. Som bemerket tidligere, kan BHA også omfatte innretninger for å bestemme BHAs helning og asimut, og innretninger som bidrar til å orientere borekronen i en bestemt retning. I noen utførelsesformer kan BHA 22 være konfigurert til å måle én eller flere parametre av interesse, skrive data som indikerer den eller de målte parameter(e) til minne og/eller periodisk å sende noen eller alle data til overflaten.

[0019] Det skal forstås at BHA 22 kun er representativ for brønnhullsverktøy og utstyr som kan benytte læren i den foreliggende oppfinnelsen.

[0020] I én driftsmodus kan prosessoren 36 være programmert til å innhente data ved hjelp av MWD-systemet 42 mens BHA 22 borer borehullet. Prosessoren 36 kan drive sensorene som nødvendig for å innhente målinger og registrere disse målingene i minne. I tillegg kan prosessoren 36 være programmert til å sende målte data periodisk til overflaten under boring, ved spesielle hendelser og/eller som reaksjon på kommunikasjon nedover. I noen utførelsesformer kan et slampulstelemetrisystem brukes til å sende oppover og nedover.

[0021] I en annen driftsmodus kan prosessoren 36 være programmert til å innhente data automatisk ved bruk av MWD-systemet 42 mens BHA 22 kjøres ut av brønnhullet. Borestrengen 20 kan trekkes ut av brønnhullet periodisk for å erstatte en slitt borekrone, reparere eller erstatte utstyr, for å utføre en kompletteringsoperasjon osv. Ved utkjøring fra brønnhullet sirkuleres typisk ikke borefluid under høyt trykk i brønn hullet. Dermed kan slampulstelemetri være utilgjengelig for å sende meldinger ned i brønnhullet for å styre drift av MWD-systemet 42 eller for å sende data oppover i hullet. I slike tilfeller hvor BHA 22 kjøres ut av brønnhullet, kan prosessoren 36 være programmert til å benytte data fra en eller flere sensorer til selvstendig å styre drift av MWD-systemet 42 på en måte som innfanger målinger fra MWD-systemet 42 uten å sløse minneplass og/eller batterikapasitet. Eksempler på utførelsesformer drøftes nedenfor.

[0022] I én utførelsesform kan prosessoren 36 være programmert til periodisk eller kontinuerlig å behandle sensordata for å bestemme hvorvidt en kjøreprosess er igangsatt eller underveis. Prosessoren 36 kan for eksempel være programmert til å detektere endringer i visse driftsegenskaper i brønnhullet som vil indikere opphør av normal boring, og å detektere visse andre driftsegenskaper som indikerer begynnelsen på utkjøring av borestrengen 20 fra brønnhullet.

[0023] Det vises nå til figurene 1 og 2, hvor prosessoren 46 i en illustrerende fremgangsmåte 50 ved trinn 52 kontinuerlig overvåker sensormålinger for tilstander forbundet med opphør av pumpedrift og opphør av rotasjon av borestrengen 20.

Passende sensorer for slik overvåking omfatter, men er ikke begrenset til, sensorer slik som akselerometre, magnetometre og gyroskoper. Prosessoren 46 kan for eksempel være programmert til å utføre raske Fouriertransformasjoner (FFT-fast Fourier transform) på akselerometermålingene for bestemme om en fundamental pumpefrekvens, ordinært mellom 0,3 og 4 Hz, er tilstede og over en forhåndsbestemt terskel. Deteksjon av slike frekvenser indikerer drift av overflatepumpene. Magnetometeravlesninger kan gi en indikasjon på om borestrengen 20 roterer. Akselerometermålinger gir også en indikasjon på om borestrengen beveges aksialt eller sideveis. Alle disse tilstandene, om de er tilstede, vil indikere at BHA 22 er i en boredriftsmodus.

[0024] Ved trinn 54 kan prosessoren 46 bestemme at én eller flere sensormålinger ikke er konsistent med den til boredriftsmodusen. For eksempel kan prosessoren 46 motta sensormålinger som indikerer opphør av pumpedrift, opphør av rotasjon av borestrengen 20 og/eller reduksjon av aksial eller sideveis bevegelse av borestrengen 20. Fravær av en pumpedriftsfrekvens kan indikere at overflatepumpene har sluttet å virke f.eks. kan FFT-beregningene indikere at de fundamentale pumpefrekvensene ikke er til stede i borestrengen 20. Prosessoren 46 kan være programmert til ikke bare å overvåke og bekrefte opphør av pumpedrift i en forhåndsbestemt tidsperiode (f.eks.30 sekunder). Aksiale og/eller z-akseakselerometre kan tilveiebringe målinger som indikerer ingen bevegelse av borestrengen 20 i en forhåndsbestemt tidsperiode eller en bevegelse oppover. I tillegg kan rekkefølgen disse hendelsene detekteres ved, kan også benyttes til å bestemme om en uttrekkingsoperasjon kan være nært forestående, f.eks. en reduksjon av aksial bevegelse, fulgt av manglende borestrengrotasjon, fulgt av manglende pumpedrift. Det vil si at prosessoren 46 kan være programmert til ikke bare å overvåke parametre i hullet, men også rekkefølgen eller sekvensen i hvilken endringer til disse parametrene inntreffer. Prosessoren 46 kan bruke en passiv middelverdi, en middelverdi for retningen oppover i hullet og/eller integrert dybdebevegelse for retningen oppover i hullet i evalueringen eller karakteriseringen av disse akselerometermålingene. Det innses at fordi variasjoner i størrelsen av vibrasjonsbevegelser kan inntreffe under normal boredrift, kan standardavvik tilføres utdata fra disse sensorene for å bestemme hvorvidt målingene er innenfor et område forbundet med boredrift eller indikerer et avbrudd i boredriften. Det skal forstås at disse listede parametrene og tersklene kun illustrerer typene av parametre og terskler som kan benyttes til å bestemme hvorvidt en boredriftsmodus er til stede. For eksempel kan trykksensorer også benyttes til å detektere endringer av fluidtrykk som kan indikere en endring av driftsmodus.

[0025] I trinn 56 kan prosessoren 46 utføre tilleggsevalueringer for å bekrefte start av uttrekkingsoperasjonen. Prosessoren 46 kan for eksempel evaluere aksiale akselerometermålinger på nytt for å bestemme om borestrengen faktisk beveges oppover i hullet. I tillegg kan prosessoren 46 benytte akselerometermålinger til å identifisere en sekvens av bevegelser som indikerer at stands eller segmenter fjernes fra borestrengen 20, f.eks. bevegelse av borestrengen oppover i hullet, begrenset bevegelse oppover og nedover i hullet, en stille periode, begrenset bevegelse oppover og nedover i hullet, bevegelse av borestrengen oppover i hullet osv. I noen utførelsesformer kan prosessoren 46 bruke én eller flere databaser (ikke vist) til å bistå med å bestemme hvorvidt BHA 22 er i en utkjøringsmodus. For formålene i denne beskrivelsen kan punktet hvorved borestrengen 20 kjøres ut av brønnhullet betraktes som starten på en hvilken som helst aktivitet eller handling, inkludert forberedende handlinger slik som å stoppe borestrengrotasjonen og å stoppe sirkulasjonen av borefluid, som typisk foretas før borestrengen faktisk trekkes ut av brønnhullet. Det vil si at utkjøringsmodusen kan begynne lenge før borestrengen 20 beveges aksialt oppover. Databasen kan omfatte data vedrørende de suksessive dybdene av krager langs en brønnfôring eller undersøkelsesdata vedrørende tykkelsen til bestemte geologiske lag i en formasjon. Generelt sagt kan de målte parametrene vedrøre menneskeskapte trekk slik som brønnhullsmaskinering/-utstyr og brønnhullsgeometri eller naturlig forekommende trekk slik som formasjonens litologi. Én eller flere sensorer kan forsyne prosessoren 36 i brønnhullet med målinger som kan brukes til å spørre i databasene for å bekrefte at BHA 22 beveges i en bestemt retning (f.eks. oppover i hullet).

[0026] Så snart målinger og verdiene fra eventuelle beregninger som bruker slike målinger når forhåndsbestemte verdier, kan prosessoren 46 innlede drift av MWD-systemet 42 ved trinn 58. I noen arrangementer kan prosessoren 46 drive MWD-systemet 42 ved å tilføre energi til én eller flere retningsbestemmende eller formasjonsevalueringssensorer. For eksempel kan en gyroskopisk sensor tilføres energi kontinuerlig for å detektere perioder uten bevegelse mellom stands av rør og for å utføre en gyrokompassundersøkelse i løpet av slike bevegelsesfrie perioder og registrere resultatene av undersøkelsene til minne. Prosessoren 46 kan være programmert til å starte eller stoppe tilførsel av energi til sensorene ettersom det trengs, eller tilfører energi kontinuerlig til sensorene. Å opprettholde en kontinuerlig energitilførsel til en sensor kan redusere transienter forbundet med en oppstarttilstand som ellers ville påvirke sensornøyaktigheten og redusere den totale tiden som er påkrevet for å foreta en undersøkelse.

[0027] I noen arrangementer kan prosessoren 46 være programmert til å avslutte drift av MWD-systemet 42 ved trinn 60. I noen arrangementer kan prosessoren kontinuerlig overvåke sensormålinger for å detektere hendelser forbindet med en forstyrrelse i kjøringsoperasjonen. Prosessoren 46 kan for eksempel detektere at overflatepumpene er blitt slått på. I noen utførelsesformer kan prosessoren 46 også terminere driften av MWD-systemet 42 som reaksjon på et forhåndsbestemt ”stopp”-signal tilført ved overflaten av en operatør på boredekket. For eksempel kan en magnetisk rotasjonssimulator eler en vibrerende pumpesimulator sende et signal som kan detekteres av sensorene i MWD-systemet 42. En hvilken som helst av disse fremgangsmåtene kan benyttes til å få prosessoren 46 til å avslutte innhentingen av undersøkelsesdata i kjøringsdriftsmodusen.

[0028] Det vises nå til figurene 1 og 3, hvor det er vist et brønnhull 26 boret i en grunnformasjon 49 av en BHA 22. BHA 22 er vist ved en posisjon S<1>, som er posisjonen hvor boringen avsluttes. Ettersom BHA 22 kjøres ut av brønnhullet, avbrytes bevegelsen av borestrengen periodisk for å fjerne rørlengder 14 fra borestrengen 20. Eksempler på stopposisjoner er for enkelhets skyld merket S<1>, S<2>, S<3>, S<4>, S<5>og S<6>. Innledningsvis, ved posisjon S<1>, bestemmer prosessoren 46 basert på sensormålingene i BHA 22 at boring har stoppet, og innleder begrenset eller full drift av MWD-systemet 42. I én driftsmodus undersøker MWD-systemet 42 formasjonen ettersom BHA 22 beveges fra stoppunkt til stoppunkt, f.eks. S<1>til S<2>. Ved hvert punkt S<i>innleder prosessoren 36 en retningsbestemmende undersøkelse ved bruk av de innebygde retningssensorene 40. Disse sensorene 40 kan brukes til å bestemme nord, øst og helningen til BHA 22. Undersøkelsesdataene kan så tilknyttes eller korreleres med den bestemte dybden ved hver lokasjon S<i>. Disse ”øyeblikksbildene” ved undersøkelsesstasjoner med sine tid-på-dagen data i minne skrives til den innebygde minnemodulen 38 og/eller sendes til overflaten.

[0029] Fra det ovenstående skal det innses at det er beskrevet en fremgangsmåte for undersøkelser hvor en prosessor i brønnhullet utfører dybdemålingsbergninger og innleder en undersøkelsesstasjon for statisk orientering når røret ikke beveges. I en fôring bruker undersøkelsene et gyroskopisk undersøkelsesinstrument, slik som GYROTRAK-verktøyet, mens et magnetometer kan benyttes i et åpent hull.

Prosessoren beregner inkrementelle forskyvninger nord, øst og ned for BHA kursens lengde basert på helning og asimut beregnet ved begynnelsen og slutten av rørsegmentet. Deretter frembringer en summering av de inkrementelle forskyvningene nord, øst og ned en mengde med totale forskyvningstall for BHA. Beregningene kan også brukes til å bestemme andre verdier slik som sann vertikal dybde. Prosessoren lagrer de akkumulerte forskyvningene i minnemodulen i MWD/undersøkelsesverktøyet i brønnhullet.

[0030] Det skal forstås at det som læres i den foreliggende oppfinnelsen ikke er begrenset til verktøy fraktet av stive bærere slik som borestrenger slik som vist i Fig 1. I noen utførelsesformer kan de ovenfor beskrevne fremgangsmåter og innretninger anvendes på ikke-stive bærere så som kabler (”slicklines”). I andre utførelsesformer igjen kan de ovenfor beskrevne fremgangsmåter og innretninger brukes i forbindelse med droppundersøkelsesinnretninger som slippes inn i brønnhullet.

[0031] De ovenfor beskrevne fremgangsmåter og innretninger kan i visse utførelsesformer anvendes med innretninger som foretar hovedsakelig kontinuerlige undersøkelsesmålinger av brønnhullet. I motsetning til diskrete intervaller mellom når undersøkelsene foretas som beskrevet i forbindelse med Fig 3, kan prosessoren 36 (Fig 1) kontinuerlig innhente retningsbestemmende undersøkelsesdata ved hjelp av de innebygde retningssensorene 40. Disse undersøkelsesdata med sine tid-pådagen data i minne kan skrives til den innebygde minnemodulen 38 og/eller sendes til overflaten. Et slikt arrangement kan også brukes med verktøy fraktet med en ikkestiv bærer (slickline) eller vertøy sluppet inn i et brønnhull, dvs et droppundersøkelsesverktøy. Brønnhullsverktøyet kan også fraktes med et selvgående boreverktøy slik som et traktorverktøy eller en boremaskin.

[0032] Det vises nå til figur 4, som viser et droppverktøy 80 som kan brukes til å undersøke en formasjon 82. I én utførelsesform faller droppverktøyet 80 fritt inne i en boring i et rør 84, som kan være en del av borestrengen 20 (Fig 1) som er plassert i et boret brønnhull 86. I løpet av nedstigningen kan droppverktøyet 80 utføre undersøkelser av brønnhullet 86. Droppverktøyet 80 kan være konfigurert til å lande på en passende mottakerinnretning (ikke vist) i borestrengen 20 (Fig 1). Deretter kan droppverktøyet 80 utføre undersøkelser av brønnhullet 86 mens borestrengen 20 (Fig 1) trekkes ut av brønnhullet 86. I én utførelsesform kan droppverktøyet 80 omfatte et undersøkelsesverktøy 88 som inneholder hvilke som helst av de tidligere beskrevne sensorene, slik som retningsundersøkende sensorer og formasjonsevaluerende sensorer. Droppverktøyet 80 kan også inneholde en prosessor 90, et minne 92, et batteri 94 og en klokke 96. På en måte som er drøftet ovenfor, kan prosessoren 90 være programmert til å styre driften av undersøkelsesverktøyet 88 som en funksjon av bevegelsene til droppverktøyet 80. I noen utførelsesformer kan sensorene til undersøkelsesverktøyet 88 benyttes til å bestemme om hvorvidt en kjøringsoperasjon er forestående eller foregår. I andre utførelsesformer kan en separat sensor 98 brukes av prosessoren 88 for å foreta slike bestemmelser. Et slikt arrangement kan for eksempel være fordelaktig hvis den separate sensoren 96 kan konfigureres til å påføre et lavt effektuttak fra batteriet som undersøkelsesverktøyet 88.

[0033] Det skal således innses at det som er beskrevet omfatter minst en fremgangsmåte for å undersøke en formasjon med et brønnhull. Denne fremgangsmåten kan omfatte å frakte et undersøkelsesinstrument inn i brønnhullet; å måle en parameter av interesse som angår et brønnhullsrør i brønnhullet og å operere undersøkelsesinstrumentet etter at den målte parameteren av interesse indikerer at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet. Parameteren av interesse kan omfatte akselerasjon og/eller rotasjonsfart. Undersøkelsesinstrumentet(-ene) kan være et gyroskopisk undersøkelsesverktøy, et magnetometer, et akselerometer, et lodd og/eller et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument. Undersøkelsesinstrumentet kan drives til å foreta en undersøkelse, som kan omfatte å måle verdier for asimut og helning. Undersøkelse kan utføres ved flere diskrete lokasjoner ved bruk av undersøkelsesinstrumentet. Fremgangsmåten kan omfatte å drive undersøkelsesinstrumentet etter det er bestemt at: brønnhullsrøret har sluttet å rotere, intet fluid pumpes langs en boring i brønnhullsrøret og/eller at brønnhullsrøret beveges aksialt. Fremgangsmåten kan også omfatte å måle flere parametre av interesse og å drive undersøkelsesinstrumentet etter å ha detektert en endring av verdiene i de flere parametrene av interesse. I visse aspekter kan fremgangsmåten omfatte å bestemme en rekkefølge for endringene av verdier av de flere parametrene av interesse, og å drive undersøkelsesinstrumentet etter at rekkefølgene er bestemt å svare til en forhåndsbestemt eller valgt sekvens.

[0034] Det skal også innses at det som er beskrevet omfatter minst et system for å undersøke en formasjon med et brønnhull. Systemet kan omfatte et brønnhullsrør, et undersøkelsesinstrument plassert på brønnhullsrøret, en sensor plassert på røret som måler en parameter av interesse som angår et brønnhullsrør i brønnhullet, og en prosessor som er koblet til og mottar data fra sensoren. Prosessoren kan omfatte eksekverbare instruksjoner for å drive undersøkelsesinstrumentet etter at data fra sensoren av interesse indikerer at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet.

[0035] Det skal også innses at det som er beskrevet omfatter minst et datamaskinlesbart medium tilgjengelig for en prosessor. Det datamaskinlesbare mediet kan omfatte instruksjoner som setter prosessoren i stand til å bestemme hvorvidt et brønnhullsrør blir kjørt ut av brønnhullet basert på minst én målt parameter av interesse som angår brønnhullsrøret, og som muliggjør prosessen å drive en undersøkelse som reaksjon etter å ha bestemt at brønnhullsrøret blir kjørt ut av brønnhullet. Mediet kan benytte minst én av: (i) en ROM, (ii) en EPROM, (iii) en EEPROM, (iv) et flashminne og (v) en optisk disk.

[0036] Mens den foregående beskrivelsen er rettet mot de foretrukne utførelsesformene av oppfinnelsen, vil ulike modifikasjoner som er definert av de vedføyde patentkrav, være nærliggende for fagfolk på området. Det er meningen at alle varianter innen omfanget som er definert av de etterfølgende patentkravene, omfattes av den foregående beskrivelsen.

Claims

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for å undersøke en formasjon med et brønnhull, omfattende:

å frakte et brønnhullsrør med et undersøkelsesinstrument inn i brønnhullet, å overvåke flere boreparametere ved en brønnhullsensor på brønnhullsrøret i brønnhullet for å bestemme en rekkefølge, i hvilken endringer gjøres til de flere boreparametrene, og for å måle tidsperioder forbundet med endringene av de flere boreparametrene;

å bestemme ved en prosessor i brønnhullet en sekvens av endringer til de flere boreparametrene som indikerer igangsettelse av uttrekking av brønnhullsrøret fra brønnhullet, hvori sekvensen inkluderer forhåndsbestemte tidsperioder forbundet med endringene av boreparametrene, og

å anvende prosessoren i brønnhullet til å tilføre energi til undersøkelsesinstrumentet når rekkefølgen, i hvilken endringer gjøres til de flere boreparametrene og tilknyttede tidsperioder, samsvarer med sekvensen som indikerer igangsettelse av uttrekking av brønnhullsrøret fra brønnhullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor de flere boreparametrene inkluderer minst én av: (i) akselerasjon og (ii) rotasjonsfart.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor undersøkelsesinstrumentet er ett av: (i) et gyroskopisk undersøkelsesverktøy, (ii) et magnetometer, (iii) et akselerometer, (iv) et lodd og (v) et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som videre omfatter å drive undersøkelsesinstrumentet til å foreta en undersøkelse.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor undersøkelsen omfatter å finne verdier for asimut og helning.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor å foreta undersøkelsen omfatter å foreta undersøkelsen ved flere diskrete lokasjoner ved bruk av undersøkelsesinstrumentet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sekvensen som indikerer igangsettelse av uttrekking inkluderer: (i) å stoppe aksial bevegelse av brønnhullsrøret, (ii) å stoppe rotasjon av brønnhullsrøret, etterfulgt av (iii) å stoppe pumping av fluid langs en boring i brønnhullsrøret, etterfulgt av (iv) å bevege brønnhullsrøret i en retning oppover i brønnhullet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sekvensen videre omfatter opphør av pumping av fluid for en første forhåndsbestemt tidsperiode og det å stoppe den aksiale bevegelsen av brønnhullsrøret for en andre forhåndsbestemt tidsperiode.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvori den første forhåndsbestemte tidsperiode er tretti sekunder.

10. System for undersøkelse av en formasjon med et brønnhull, omfattende: et brønnhullsrør,

et undersøkelsesinstrument plassert på brønnhullsrøret,

minst én sensor plassert på brønnhullsrøret konfigurert til å overvåke én eller flere boreparameter ved brønnhullsrøret ved en plassering nede i brønnhullet, og en prosessor i brønnhullet konfigurert til å:

motta data fra den minst ene sensoren relatert til den ene eller de flere boreparametrene;

bestemme fra dataene en rekkefølge, i hvilken endringer gjøres til den ene eller de flere boreparametrene, og måle tidsperioder forbundet med endringene av den ene eller de flere boreparametrene;

bestemme en sekvens av endringer til den ene eller de flere boreparametrene som indikerer en igangsettelse av uttrekking av brønnhullsrøret fra brønnhullet, hvori sekvensen inkluderer forhåndsbestemte tidsperioder forbundet med endringene av boreparametrene, og

tilføre energi til overvåkingsinstrumentet når rekkefølgen, i hvilken endringer gjøres til den ene eller de flere boreparametrene og de tilknyttede tidsperioder, samsvarer med sekvensen som indikerer at brønnhullsrøret blir igangsatt for uttrekking fra brønnhullet.

11. System ifølge krav 10, hvor den ene eller de flere boreparametrene inkluderer minst én av: (i) akselerasjon og (ii) rotasjonsfart.

12 System ifølge krav 10, hvor undersøkelsesinstrumentet er ett av: (i) et gyroskopisk undersøkelsesverktøy, (ii) et magnetometer, (iii) et akselerometer, (iv) et lodd og (v) et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument.

13. System ifølge krav 10, hvor sekvensen som indikerer igangsettelse av uttrekking inkluderer: (i) å stoppe aksial bevegelse av brønnhullsrøret, (ii) å stoppe rotasjon av brønnhullsrøret, etterfulgt av (iii) å stoppe pumping av fluid langs en boring i brønnhullsrøret, etterfulgt av (iv) å bevege brønnhullsrøret i en retning oppover i brønnhullet.

14. System ifølge krav 10, hvor sekvensen videre omfatter opphør av pumping av fluid for en første forhåndsbestemt tidsperiode og det å stoppe den aksiale bevegelsen av brønnhullsrøret for en andre forhåndsbestemt tidsperiode.

15. Datamaskinlesbart medium tilgjengelig for en prosessor i brønnhullet, hvilket datamaskinlesbare medium omfatter instruksjoner som setter prosessoren i stand til å:

bestemme en sekvens av endringer til flere boreparametrene som indikerer en igangsettelse av uttrekking av brønnhullsrøret fra brønnhullet, hvori sekvensen inkluderer forhåndsbestemte tidsperioder forbundet med endringene til de flere boreparametrene,

overvåke de flere boreparametrene ved en brønnhullsensor på brønnhullsrøret for å bestemme en rekkefølge, i hvilken endringer gjøres til de flere boreparametrene, og for å måle tidsperioder forbundet med endringene til de flere boreparametrene; og

tilføre energi til et overvåkingsinstrument når rekkefølgen, i hvilken endringer gjøres til de flere boreparametrene og de tilknyttede tidsperioder, samsvarer med sekvensen som indikerer at brønnhullsrøret blir igangsatt for trekking ut av brønnhullet.

16. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 15, hvor instruksjonene omfatter å få prosessoren til å drive undersøkelsesinstrumentet for å ta overvåkingsdata etter igangsettelsen av uttrekkingen.

17. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 15, hvor undersøkelsesdata omfatter data fra minst ett av: (i) et gyroskopisk undersøkelsesinstrument, (11) et magnetometer, (iii) et akselerometer, (iv) et lodd og (v) et magnetisk retningsbestemmende undersøkelsesinstrument.

18. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 15, hvor det datamaskinlesbare er ett av: (i) en ROM, (ii) en EPROM, (iii) en EEPROM, (iv) et flashminne og (v) en optisk disk.

19. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 16, hvor undersøkelsesdata omfatter data vedrørende asimut og helning.

20. Datamaskinlesbart medium ifølge krav 15, hvor sekvensen som indikerer igangsettelse av uttrekking inkluderer: (i) å stoppe aksial bevegelse av brønnhullsrøret, (ii) å stoppe rotasjon av brønnhullsrøret, etterfulgt av (iii) å stoppe pumping av fluid langs en boring i brønnhullsrøret, etterfulgt av (iv) å bevege brønnhullsrøret i en retning oppover i brønnhullet.