NO345653B1

NO345653B1 - Optimering av rensing av prøve under formasjonstesting

Info

Publication number: NO345653B1
Application number: NO20130934A
Authority: NO
Inventors: James T Cernosek; Holger Stibbe; Avigdor Hetz; Russell Mceacharn; Anthony D Self
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2021-05-31
Also published as: GB2501631B; WO2012103461A3; GB2501631A; NO20130934A1; BR112013018157A2; WO2012103461A2; BR112013018157B1; GB201311995D0; US9068438B2; US20130019671A1

Description

BAKGRUNN

1. Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen som vises her vedrører prøvetaking av formasjonsfluider, og mer spesifikt rensing av prøvene.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

Ved leting etter hydrokarboner blir borehull boret inn i geologiske formasjoner som kan inneholde reservoarer for hydrokarbonene. Boretid kan være veldig dyrt som følge av kostnader til personell og borerigg. For å utnytte boreressurser på en effektiv måte blir prøver av formasjonsfluider innhentet fra formasjonene med bruk av formasjonstestere utplassert i borehullene. Basert på testing av prøver, så som kjemisk karakterisering, kan borerelaterte avgjørelser bli tatt for å oppnå en effektiv utnyttelse av boreressursene.

Et borefluid eller -slam blir typisk pumpet gjennom en borestreng til en borkrone som borer et borehull for å smøre borkronen og skylle ut borekaks fra borehullet. Boreslammet befinner seg i borehullet og kan komme seg inn i porer i bergarter i borehullsveggen, hvor boreslammet kalles filtrat. En formasjontester blir anvendt for å trekke ut en prøve av formasjonsfluid gjennom borehullsveggen. Imidlertid kan filtrat kontaminere prøven. For å minimere kontaminering blir formasjonsfluidet trukket ut kontinuerlig over et tidsintervall. I løpet av dette tidsintervallet avtar mengden av filtratkontaminering til et akseptabelt nivå eller til nær null, og da innhentes en prøve av formasjonsfluidet.

Avhengig av faktorer som typen bergart og filtrat, kan det ta timer eller også dager å oppnå filtratnivåer som er akseptable for karakterisering. Det ville bli godt mottatt innen boreindustrien dersom formasjonstestingsteknikken kunne forbedres ved å redusere tiden nødvendig for å innhente en prøve av et formasjonsfluid med et akseptabelt nivå av slamfiltratkontaminering.

Patentpublikasjonen US 6301959 B1 beskriver en prøvetakningssonde for et formasjonsfluid som benytter to hydrauliske ledninger til å utvinne formasjonsfluidet fra to soner i et borehull. Artikkelen til Malik et al. “Comparison of wireline formation-tester sampling with focused and conventional probes in the presence of oil-base mud-filtrate invasion”; presentert ved SPWLA 49th Annual Logging Symposium, 25-28. mai 2008 beskriver utfordinger og løsninger for fluidprøvetaking ved tilstedeværelse av oljebasert slam. Patentpublikasjonen US 7196786 B2 beskriver en brønnhullsanordning og en fremgangsmåte for spektroskopi med ultrahøy oppløsning ved bruk av en avstembar diodelaser (TDL) for å analysere en formasjonsfluidprøve i brønnhullet eller ved overflaten for å bestemme formasjonsfluidparametere. Patentsøknaden US 5741962 A1 beskriver et lukket sløyfesystem for in situ-testing av formasjonsfluidbetingelser og for selektiv oppsamling av i det vesentlige mudfiltratfrie formasjonsfluidprøver ved opprinnelige formasjonsbetingelser.

KORT OPPSUMMERING

Foreliggende oppfinnelse vedrører et formasjonstesterverktøy for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid som angitt i patentkrav 1. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid som angitt i patentkrav 12.

Oppfinnelsen vedrører også et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium omfattende datamaskin-eksekverbare instruksjoner for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid, som angitt i patentkrav 13.

Det beskrives et formasjonstesterverktøy for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid, der verktøyet innbefatter: et prøve-strømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone; en prøvesone-tetning som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen; et kontaminasjonsfjerning-strømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone i formasjonen; en kontaminasjonsfjerningssonetetning som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen, som omgir og ekskluderer prøvesonen; og en styringsenhet innrettet for å regulere en prøve-strømningsrate i prøve-strømningselementet og en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet for å redusere en mengde tid nødvendig for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering.

Det beskrives også en fremgangsmåte for trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid, der fremgangsmåten inkluderer å: frakte et formasjonstesterverktøy gjennom borehullet, der verktøyet innbefatter: et prøve-strømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone; en prøvesone-tetning som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen; et kontaminasjonsfjerningstrømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone i formasjonen; en kontaminasjonsfjerningssone-tetning som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen, som omgir og ekskluderer prøvesonen; og en styringsenhet innrettet for å regulere en prøve-strømningsrate i prøve-strømningselementet og en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet; og regulere prøve-strømningsraten og kontaminasjonsfjerningstrømningsraten for å redusere en mengde tid nødvendig for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering.

Det beskrives videre et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium med datamaskin-eksekverbare instruksjoner for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid ved å utføre en fremgangsmåte som inkluderer å: regulere en prøve-strømningsrate; og regulere en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate for å redusere en mengde tid nødvendig for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering ved anvendelse av et formasjonstesterverktøy som innbefatter: et prøve-strømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone; en prøvesone-tetning som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen; et kontaminasjonsfjerning-strømningselement innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone i formasjonen; en kontaminasjonsfjerningssonetetning som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen, som omgir og ekskluderer prøvesonen; og en styringsenhet innrettet for å regulere prøve-strømningsraten i prøve-strømningselementet og kontaminasjonsfjerningstrømningsraten i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

De følgende beskrivelsene er ikke å anse som begrensende på noen som helst måte. Det henvises til de vedlagte tegningene, hvor like elementer er gitt like henvisningstall:

Figur 1 illustrerer et eksempel på utførelse av et formasjonstesterverktøy utplassert i et borehull som gjennomskjærer en grunnformasjon;

Figur 2 illustrerer aspekter ved en prøvesone, en kontaminasjonsfjerningssone og en borehullssone med hensyn til formasjonstesterverktøyet;

Figur 3 illustrerer en graf som viser aspekter ved en mengde formasjonsfluid som må trekkes ut fra grunnformasjonen for å oppnå forskjellige nivåer av kontaminasjon;

Figur 4 viser forskjellige aspekter ved formasjonstesterverktøyet for å redusere en tid nødvendig for innhenting av en formasjonsprøve; og

Figur 5 viser ett eksempel på en fremgangsmåte for å trekke ut en prøve av et formasjonsfluid innenfra borehullet.

DETALJERT BESKRIVELSE

En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli gitt her som et eksempel, og ikke en begrensning, med støtte i figurene.

Figur 1 illustrerer et eksempel på utførelse av et formasjonstesterverktøy 10 utplassert i et borehull 2 som gjennomskjærer jordgrunnen 3, som har en grunnformasjon 4. Selv om borehullet 2 er vist i figur 1 med en vertikal orientering, kan borehullet 2 også avvike fra den vertikale orienteringen. Borehullet 2 inneholder et borefluid (eller slam) 9. Formasjonstesterverktøyet 10 fraktes gjennom borehullet 2 av en bærer 5. I utførelsesformen i figur 1 er bæreren 5 en armert kabel 6. Foruten å støtte formasjonstesterverktøyet 10 i borehullet 2 kan kabelen 6 også sørge for kommunikasjon mellom formasjonstesterverktøyet 10 og et databehandlingssystem 8 på overflaten av jorden 3. I utførelser med loggingunder-boring (LWD) eller måling-under-boring (MWD) kan bæreren 5 være en borestreng. I LWD/MWD-utførelser kan formasjonstesterverktøyet 10 bli aktivert under en midlertidig stans i boringen. For å betjene nedihullsverktøyet 10 og/eller tilveiebringe et kommunikasjonsgrensesnitt med databehandlingssystemet 8 på overflaten, innbefatter formasjonstesterverktøyet 10 nedihullselektronikk 7.

Fortsatt med henvisning til figur 1 innbefatter formasjonstesterverktøyet 10 en fluidprøvetakingssideveggpute 11 innrettet for å strekkes ut fra formasjonstesterverktøyet 10 til kontakt med formasjonen 4 ved en vegg i borehullet 2. I utførelsesformen i figur 1 har fluidprøvetakingssideveggputen 11 et sirkulært tverrsnitt, hvis plan er vinkelrett på planet i figur 1. Andre utforminger av sideveggputen 11 er også mulig, deriblant former som følger krumningen til borehullet 2. For å fastgjøre fluidprøvetakingssideveggputen 11 til formasjonen 4 og hindre at sideveggputen 11 skyver verktøyet 10 bort og hindrer forsegling mot borehullsveggen, innbefatter formasjonstesterverktøyet 10 en mekanisme 12 innrettet for å holde formasjonstesterverktøyet 10 på plass i borehullet 2.

Fortsatt med henvisning til figur 1 innbefatter fluidprøvetakingssideveggputen 11 et prøve-strømningselement 13 som definerer en prøve-strømningsvei 14 og et kontaminasjonsfjerning-strømningselement 15 som definerer en kontaminasjonsfjerning-strømningsvei 16. En første tetning 17 danner en omkrets rundt prøve-strømningsveien 14 for å isolere prøve-strømningsveien 14 fra kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16. En andre tetning 18 danner en omkrets rundt kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16 for å isolere kontaminasjon-strømningsveien 16 fra et område i formasjonen 4 utenfor omkretsen dannet av den andre tetningen 18. Den første tetningen 17 og den andre tetningen 18 avgrenser således tre atskilte soner - en prøvesone innenfor omkretsen dannet av den første tetningen 17, en kontaminasjonssone dannet innenfor omkretsen til den andre tetningen 18, men som ikke inkluderer prøvesonen, og en borehullssone utenfor omkretsen dannet av den andre tetningen 18. I én utførelsesform er prøve-strømningselementet 13 konsentrisk med kontaminasjonsfjerning-strømningselementet 15.

Figur 2 er en illustrasjon som viser en prøvesone 20, en kontaminasjonsfjerningssone 21 og en borehullssone 22. Disse tre sonene er gjensidig utelukkende. Som vist i figur 2 omgir og ekskluderer kontaminasjonsfjerningssonen 21 prøvesonen 20. Prøve-strømningselementet 13 er innrettet for å trekke ut fluid fra prøvesonen 20 med en prøve-strømningsrate. Kontaminasjonsfjerningstrømningselementet er innrettet for å trekke ut fluid fra kontaminasjonsfjerningssonen 21 med en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate. Fluidet trekkes ut ved å senke trykket i det aktuelle strømningselementet i en sone ved anvendelse av en trykksenkningsanordning, så som en pumpe, koblet til et strømningselement. Det vil forstås at ett eller flere prøve-strømningselementer 13 kan bli anvendt for å trekke ut fluid fra prøvesonen 20 og at ett eller flere kontaminasjonsfjerningstrømningselementer 15 kan bli anvendt for å trekke ut fluid fra kontaminasjonsfjerningssonen 21. Det vil også forstås at prøve-strømningselementet 13 og kontaminasjonsfjerning-strømningselementet 15 kan være konstruert slik at de har andre former, så som ovale former. Det vil også forstås at prøve-strømningselementet 13 og kontaminasjonsfjerning-strømningselementet 15 kan være innrettet slik at de ikke er konsentriske med hverandre.

Før uttrekking av formasjonsfluidet anses prøvesonen som invadert av boreslammet 9. Med "invadert" menes at boreslammet 9 befinner seg inne i porer i formasjonen 4 inn til en bestemt radial avstand fra veggen i borehullet 2 eller danner et belegg eller dekke langs veggen i borehullet 2. I én utførelsesform, når uttrekkingen av formasjonsfluidet begynner, er konsentrasjonen av slamfiltratkontaminering omtrent den samme i prøvesonen 20 som den er i kontaminasjonsfjerningssonen 21. Etter hvert som uttrekkingen fortsetter vil konsentrasjonen av slamfiltratkontaminering i prøve-strømningsveien 14 være mindre enn konsentrasjonen av slamfiltratkontaminering i kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16. Dette er fordi alt eller det meste av slamfiltratet som passerer rundt den andre tetningen 18 gjennom porene i formasjonsbergarten fra borehullssonen 22 til kontaminasjonsfjerningssonen 21 (som følge av redusert trykk i sonen 21) vil bli fjernet via kontaminasjonsfjerning-strømningselementet 15.

Eksperimenter, modellering og analyse ble anvendt for å bestemme kontaminasjonsfjerningsytelsen til utførelsesformen vist i figurene 1 og 2. Det henvises nå til figur 3, som illustrerer en graf som viser aspekter ved forskjellige nivåer av kontaminasjon i et utvunnet formasjonsfluid som funksjon av mengde formasjonsfluid trukket ut fra grunnformasjonen for forskjellige forhold mellom prøve-strømningsrate og kontaminasjonsfjerning-strømningsrate. Merk at når kontaminasjonsfjerning-strømningsraten øker i forhold til prøve-strømningsraten, den totale mengden fluidstrømning nødvendig for å oppnå en ønsket mengde kontaminering i prøve-strømningsveien 14 avtar og at derfor prøveinnhentingstiden også avtar.

Det henvises nå til figur 4, som viser aspekter ved formasjonstesterverktøyet 10 mer detaljert. Til prøve-strømningselementet 13 er det koblet en prøve-strømningsreguleringsventil 40 og en prøve-strømningspumpe 41.

Tilsvarende er det til kontaminasjonsfjerning-strømningselement 15 koblet en kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventil 42 og en kontaminasjonsfjerning-strømningspumpe 43. En styringsenhet 44 er koblet til hver av strømningsreguleringsventilene 40 og 42 og hver av strømningspumpene 41 og 43. Styringsenheten 44 er innrettet for å regulere prøve-strømningsraten ved å modulere eller justere prøve-strømningsreguleringsventilen 40, hastigheten til prøve-strømningspumpen 41, eller en kombinasjon av dette. Tilsvarende er styringsenheten 44 innrettet for å regulere kontaminasjonsfjerning-strømningsraten ved å modulere eller justere kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventilen 42, hastigheten til kontaminasjonsfjerning-strømningspumpen 43, eller en kombinasjon av dette.

Fortsatt med henvisning til figur 4 føres utstrømningen fra prøvestrømningselementet 13 enten inn i borehullet 2, når kontaminasjonen overstiger en bestemt terskelverdi, eller inn i en prøvebeholder 45, når kontaminasjonen er mindre enn eller lik terskelverdien, ved hjelp av en treveisventil 49. I én eller flere utførelsesformer kan andre typer ventiler bli anvendt i stedet for eller i tillegg til treveisventilen 49. Kontaminasjonsterskelverdier kan bli matet inn til styringsenheten 44 av nedihullselektronikken 7 og/eller overflatedatabehandlingssystemet 8. Isolasjonsventiler (ikke vist) kan bli anvendt for å isolere en prøve av formasjonsfluidet i prøvebeholderen 45. Prøvebeholderen 45 kan bli hentet ut fra formasjonstesterverktøyet 10 for analyse av innholdet i et laboratorium. Alternativt kan en kjemisk analyse av innholdet bli utført i formasjonstesterverktøyet 10 ved hjelp av en kjemisk analysator 46. I én utførelsesform er den kjemiske analysatoren 46 et optisk spektrometer som optisk vekselvirker med innholdet i prøvebeholderen 45 gjennom ett eller flere vinduer i prøvebeholderen 45. Ikkebegrensende eksempler på typer optisk spektroskopi inkluderer transmissiv absorbsjonsspektroskopi og reflekterende absorbsjonsspektroskopi.

Fortsatt med henvisning til figur 4 innbefatter formasjonstesterverktøyet 10 én eller flere følere 47 anordnet for å avføle et trekk eller en egenskap ved formasjonsfluidet som strømmer i prøve-strømningsveien 14 og/eller kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16. Den ene eller de flere følerne 47 gir innmating til styringsenheten 44. Vanligvis vedrører trekket eller egenskapen en mengde kontaminering i form av borefluid 9 i formasjonsfluidet i disse strømningsveiene. I én utførelsesform er føleren 47 en akustisk føler med en resonator, så som en stemmegaffel anordnet i strømningsveien for formasjonsfluidet.

Resonatoren resonerer ved en frekvens som avhenger av mengden kontaminering i den uttrukkede formasjonsfluidprøven. Ved å måle resonansfrekvensen kan mengden kontaminering i den uttrukkede formasjonsfluidprøven bestemmes. I én utførelsesform er føleren 47 en optisk føler.

I én utførelsesform er den optiske føleren basert på Raman-effekten, som er uelastisk spredning av fotoner av molekyler. I Raman-spredning er energiene i de innkommende eller pumpede fotonene og de spredte fotonene forskjellige. Energien i Raman-spredt stråling kan være mindre enn energien i innkommende stråling og ha bølgelengder som er lengre enn de innkommende fotonene (Stokeslinjer), eller energien i den spredte strålingen kan være større enn energien til de innkommende fotonene (anti-Stokes-linjer) og ha bølgelengder som er kortere enn de innkommende fotonene. Raman-spektroskopi analyserer disse Stokes- og anti-Stokes-linjene. Spektralseparasjonen mellom den optiske pumpebølgelengden og de Raman-spredte bølgelengdene danner en spektralsignatur for sammensetningen som analyseres. Oljebasert slamfiltrat har ofte en spektralsignatur som følge av tilstedeværelsen av olefiner og estere, som ikke opptrer naturlig i råolje. På denne måten kan Raman-spektroskopi bli anvendt for å beregne prosentandelen kontaminasjon i form av oljebasert slamfiltrat i formasjonsfluidprøver (så som prøver av råolje) etter hvert som de innhentes nedihulls. Prøver av formasjonsfluid kan bli trukket inn fra formasjonen 4 og ført ut i borehullet 2 inntil kontaminasjonen faller under et valgt nivå, og deretter kan den rene prøven bli omledet, ved hjelp av treveisventilen 45, inn i prøvebeholderen 45.

Den ene eller de flere følerne 47 kan også bli anvendt for å måle en egenskap ved formasjonsfluidet knyttet til en begrensning som er påkrevet i prosessen med å trekke ut formasjonsfluidet fra formasjonen 4. For eksempel kan en begrensning være boblepunktstrykket til en formasjonsfluidblanding som inneholder formasjonsfluidet og slamfiltratkontaminasjonen. Boblepunktstrykket er det laveste trykket ved hvilket damp vil dannes fra en blanding. Trykket ved hvilket formasjonsfluidblandingen trekkes ut må holdes lavere enn boblepunktstrykket for å hindre at formasjonsfluidblandingen danner damp eller avgasses. Avgassing av formasjonsfluidblandingen kan forårsake skade på formasjonstesterverktøyet 10 og kan gjøre at følerne 47 ikke måler kontaminasjonen nøyaktig. I én utførelsesform forårsaker strømningspumpene 41 og 43 en trykksenkning henholdsvis i prøve-strømningsveien 14 og i kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16, for å trekke ut formasjonsfluidet fra formasjonen 4. Styringsenheten 44 kan således, ved anvendelse av trykkinnmatinger fra trykkfølere 47 som overvåker trykket i hver av prøve-strømningsveien 14 og kontaminasjon-strømningsveien 16, styre strømningspumpene 41 og 43 for å sikre at trykksenkningen ikke overstiger formasjonsfluidblandingens boblepunktstrykk. Data vedrørende påkrevede begrensninger, så som boblepunktstrykk, kan bli matet inn til styringsenheten 44 av nedihullselektronikken 7 og/eller overflatedatabehandlingssystemet 8.

I én utførelsesform er styringsenheten 44 en MIMO-(Multiple Input - Multiple Output)-styringsenhet. I én utførelsesform er MIMO-styringsenheten 44 innrettet for å besørge PID-(Proportional-Integral-Derivative)-kontroll. I én utførelsesform er MIMO-styringsenheten 44 innrettet for å anvende kunstig intelligens for å bestemme kontrollutmatinger. I én utførelsesform er den kunstig intelligensbaserte styringsenheten 44 innrettet for å perturbere én eller flere av kontrollutmatingene for å lære seg hvordan kontaminasjon i prøve-strømningsveien 14, som målt av følerne 47, vil reagere. Ved å lære seg hvordan systemet, som innbefatter verktøyet 10, borehullet 2, borefluidet 9 og formasjonen 4, reagerer på forskjellige kontrollperturbasjoner kan den kunstig intelligensbaserte styringsenheten optimalisere kontrollutmatingene for å minimere eller redusere tiden nødvendig for å trekke ut en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering. I én utførelsesform har styringsenheten 44 et minne innrettet for å lagre innlært informasjon. Minnet kan også være innrettet for å lagre informasjon vedrørende geometrien og strømningstrekkene i prøve-strømningsveien 14 og kontaminasjonsfjerning-strømningsveien 16.

I én utførelsesform beregner styringsenheten 44 en endring i en mengde kontaminering C i formasjonsfluidet over et tidsintervall, som kan uttrykkes som den førstederiverte av C med hensyn til tid (dvs. dC/dt). Styringsenheten 44 kan således regulere prøve-strømningsraten og kontaminasjonsstrømningsraten for å maksimere eller forsøke å maksimere dC/dt som en negativ verdi innenfor eventuelle innmatede begrensninger. Opprettholdelse av dC/dt som en så stor som mulig negativ verdi vil resultere i en reduksjon av tiden nødvendig for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering.

Når følerne 47 blir anvendt for å måle slamfiltratkontaminering måler følerne i alminnelighet en egenskap ved kontaminasjonen og konkluderer mengden kontaminering fra den målte egenskapen. For å bestemme mengden kontaminering i formasjonsfluidet i prøve-strømningsveien 14 med nøyaktighet kan utmatinger fra følerne 47 som måler forskjellige egenskaper bli matet inn til et Kalman-filter 48, som vist i figur 4, for å redusere støy og andre feilkilder.

Det vil forstås at forskjellige strømningsreguleringskomponenter, så som tilbakeslagsventiler og fireveisventiler, i tillegg til eller i stedet for strømningsreguleringsventilene og treveisventilen vist i figur 4, kan innlemmes i nedihullsverktøyet 10 for å utføre forskjellige strømningsreguleringsfunksjoner i støtte for reduksjon eller optimering av tiden nødvendig for å innhente en prøve av et formasjonsfluid med et akseptabelt nivå av slamfiltratkontaminering.

Figur 5 viser ett eksempel på en fremgangsmåte 50 for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull med et borefluid. Fremgangsmåten 50 inkluderer (trinn 51) å frakte formasjonstesterverktøyet 10 gjennom borehullet 2. Videre inkluderer fremgangsmåten 50 (trinn 52) å regulere prøve-strømningsraten og kontaminasjonsfjerning-strømningsraten i formasjonstesterverktøyet 10 ved hjelp av styringsenheten 44 for å redusere eller optimere tiden nødvendig for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering.

I støtte for idéene her kan forskjellige analysekomponenter bli anvendt, deriblant et digitalt og/eller et analogt system. For eksempel kan nedihullselektronikken 7, overflatedatabehandlingssystemet 8, styringsenheten 44 eller Kalman-filteret 48 inkludere det digitale og/eller analoge systemet. Systemet kan ha komponenter så som en prosessor, lagringsmedier, minne, innmating, utmating, kommunikasjonsforbindelser (kabelbaserte, trådløse, pulset slam, optiske eller annet), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og annet) for å muliggjøre bruk av og analyse med anordningene og fremgangsmåtene vist her på en hvilken som helst av flere mulige måter velkjent for fagmannen. Det anses at disse idéene kan, men ikke trenger å bli realisert i forbindelse med et sett av datamaskineksekverbare instruksjoner lagret på et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium, for eksempel minne (ROM, RAM), optisk (CD-ROM), eller magnetisk (platelagre, harddisker), eller en hvilken som helst annen type, som når de blir eksekvert, bevirker en datamaskin til å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for aktivering av utstyr, styring, innsamling og analyse av data og andre funksjoner anses som relevante av en utvikler, eier eller bruker av systemet og annet slikt personell, i tillegg til funksjonene beskrevet i denne beskrivelsen.

Videre kan forskjellige andre komponenter innlemmes og bli anvendt for å muliggjøre aspekter ved idéene her. For eksempel kan en kraftforsyning (f.eks. minst én av en generator, en fjernforsyning og et batteri), kjølekomponent, oppvarmingskomponent, magnet, elektromagnet, føler, elektrode, sender, mottaker, sender/mottaker-enhet, antenne, styringsenhet, optisk enhet, elektrisk enhet eller elektromekanisk enhet innlemmes i støtte for de forskjellige aspekter omtalt her eller i støtte for andre funksjoner utover denne beskrivelsen.

Med en "bærer", som betegnelsen anvendes her, menes en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, medier og/eller elementer som kan bli anvendt for å frakte, inneholde, støtte eller på annen måte lette bruk av andre anordninger, anordningskomponenter, kombinasjoner av anordninger, medier og/eller elementer. Andre ikkebegrensende eksempler på bærere inkluderer borestrenger av kveilrørtypen, av skjøterørtypen og en hvilken som helst kombinasjon eller andel av dette. Andre eksempler på bærere inkluderer fôringsrør, kabler, kabelsonder, glattvaiersonder, "drop shots", bunnhullsenheter, borestrenginnsatser, moduler, indre hus og andeler av dette.

Elementer i utførelsesformene har blitt introdusert med ubestemte entallsformer. Entallsformen er ment å forstås som at det kan være ett eller flere av elementene. Ord som "innbefatter", "inkluderer", "har" og "med" og liknende er ment inkluderende slik at det kan være ytterligere elementer utover de angitte elementene. Konjunksjonen "eller", når den anvendes med en opplisting av minst to elementer, er ment å bety et hvilket som helst element eller en hvilken som helst kombinasjon av elementer. Betegnelsene "første" og "andre" anvendes for å skille elementer og anvendes ikke for å angi en bestemt rekkefølge. Ordet "koble" vedrører kobling av én anordning til en annen anordning, enten direkte eller indirekte gjennom en mellomliggende anordning.

Det vil forstås at de forskjellige komponenter eller teknologier kan muliggjøre bestemte nødvendige eller nyttige funksjoner eller trekk. Følgelig skal disse funksjonene og trekkene, som kan være nødvendige i støtte for de vedføyde kravene og variasjoner av disse, forstås som naturlig innlemmet som en del av idéene her og en del av den viste oppfinnelsen.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i eksempler på utførelser, vil det forstås at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan bli anvendt i stedet for elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. I tillegg vil mange modifikasjoner sees for å tilpasse et gitt instrument, scenario eller materiale til idéene i oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførelsesformen omtalt som den forventet beste måte å realisere denne oppfinnelsen, men at oppfinnelsen skal inkludere alle utførelsesformer som faller innenfor rammen til de vedføyde kravene.

Claims

PATENTKRAV

1. Formasjonstesterverktøy (10) for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon (4) som gjennomskjæres av et borehull (2) med et borefluid, verktøyet omfattende:

et prøve-strømningselement (13) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone (20);

en prøvesone-tetning (17) som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen (20);

et kontaminasjonsfjerning-strømningselement (15) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone (21) i formasjonen;

en kontaminasjonsfjerningssone-tetning (18) som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen (21), som omgir og ekskluderer prøvesonen (20);

k a r a k t e r i s e r t v e d

én eller flere følere (47) innrettet for å måle en egenskap ved formasjonsfluidet trukket ut av prøve-strømningselementet (13) og/eller kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15);

en styringsenhet (44) innrettet for å regulere strømning av uttrukket formasjonsfluid fra prøve-strømningselementet (13) ved en prøvestrømningspumpe (41) og/eller en prøve-strømningsreguleringsventil (40);

styringsenheten (44) er også innrettet for å regulere strømning av uttrukket formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15) ved en kontaminasjonsfjerning-strømningspumpe (43) og/eller en kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventil (42); og styringsenheten (44) omfatter videre en innmating og en utmating og som er innrettet for:

(i) å motta innmating fra den ene eller de flere følerne (47); (ii) å motta som innmating en første mengde kontaminering i formasjonsfluidet trukket ut av prøvestrømningselementet (13); (iii) å motta som innmating en begrensning knyttet til uttrekkingen av formasjonsfluidet ved anvendelse av minst én av prøvestrømningselementet (13) og kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15) og for å regulere minst én av prøve-strømningsraten og kontaminasjonsfjerningstrømningsraten slik at den holder seg innenfor begrensningen; (iv) å beregne en førstederivert av den første mengden kontaminering med hensyn til tid; og (v) tilveiebringe en kontrollutmating for å regulere en prøve-strømningsrate i prøvestrømningselementet (13) ved å modulere eller justere prøvestrømningsreguleringsventilen (40), hastigheten til prøve-strømningspumpen (41), eller en kombinasjon av dette og en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15) ved å modulere eller justere kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventilen (42), hastigheten til kontaminasjonsfjerning-strømningspumpen (43), eller en kombinasjon av dette, for å maksimere den førstederiverte av den første mengden kontaminering over tid som en negativ verdi innenfor begrensningen for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering.

2. Verktøy ifølge krav 1, videre omfattende en prøvebeholder (45) innrettet for å inneholde en prøve av formasjonsfluidet som inneholder den akseptable mengden kontaminering.

3. Verktøy ifølge krav 2, videre omfattende en analyseanordning (46) innrettet for å analysere formasjonsfluidet i prøvekammeret.

4. Verktøy ifølge krav 1, hvor den ene eller de flere følerne (47) er innrettet for å måle en mengde kontaminering i formasjonsfluidet trukket ut av prøvestrømningselementet (13) og/eller kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15).

5. Verktøy ifølge krav 1, hvor den ene eller de flere følerne (47) er innrettet for å måle trykk.

6. Verktøy ifølge krav 1, hvor begrensningen er et boblepunktstrykk for formasjonsfluidet kontaminert med borefluidet.

7. Verktøy ifølge krav 1, hvor styringsenheten (44) omfatter en første utmating innrettet for å regulere prøve-strømningsraten og en andre utmating innrettet for å regulere kontaminasjonsfjerning-strømningsraten.

8. Verktøy ifølge krav 7, hvor den første utmatingen styrer minst én av strømningspumpen (41) og strømningsreguleringsventilen (40) tilknyttet prøvestrømningselementet (13) og den andre utmatingen styrer minst én av kontaminasjonsfjerning-strømningspumpen (43) og kontaminasjonsfjerningstrømningsreguleringsventilen (42) tilknyttet kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15).

9. Verktøy ifølge krav 8, hvor verktøyet omfatter flere følere (47) og hvor styringsenheten (44) videre omfatter en første innmating innrettet for å kobles til en første av de flere følerne (47) som måler en mengde kontaminering i formasjonsfluidet trukket ut av prøve-strømningselementet (13), og en andre innmating innrettet for å kobles til en andre av de flere følerne (47) som måler en parameter vedrørende en begrensning.

10. Verktøy ifølge krav 1, videre omfattende et Kalman-filter (48) innrettet for å redusere støy og/eller unøyaktigheter i innmatinger fra den ene eller de flere følerne (47).

11. Verktøy (10) ifølge krav 1, hvor verktøyet (10) er innrettet for å bli fraktet gjennom borehullet (2) av én av en kabel, en glatt vaier, en borestreng og kveilrør.

12. Fremgangsmåte for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon (4) som gjennomskjæres av et borehull (2) med et borefluid, fremgangsmåten omfattende å:

frakte et formasjonstesterverktøy (10) gjennom borehullet (2), verktøyet (10) omfattende:

et prøve-strømningselement (13) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone (20); en prøvesone-tetning (17) som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen (20); et kontaminasjonsfjerningstrømningselement (15) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone (21) i formasjonen; en kontaminasjonsfjerningssone-tetning (18) som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen (21), som omgir og ekskluderer prøvesonen; én eller flere følere (47) innrettet for å måle en egenskap ved formasjonsfluidet trukket ut av prøve-strømningselementet (13) og/eller kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15);

styringsenheten (44) er også innrettet for å regulere strømning av uttrukket formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15) ved en kontaminasjonsfjerning-strømningspumpe (43) og/eller en kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventil (42); og der styringsenheten (44) omfatter en innmating og en utmating og som er innrettet for:

(i) å motta innmating fra den ene eller de flere følerne (47) og (ii) tilveiebringe en kontrollutmating for å regulere en prøve-strømningsrate i prøvestrømningselementet (13) ved å modulere eller justere prøvestrømningsreguleringsventilen (40), hastigheten til prøve-strømningspumpen (41), eller en kombinasjon av dette og en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15) ved å modulere eller justere kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventilen (42), hastigheten til kontaminasjonsfjerning-strømningspumpen (43), eller en kombinasjon av dette, i henhold til en beregning av en endring i en mengde kontaminering i uttrukket formasjonsfluid over et tidsintervall; og

å motta som innmating til styringsenheten (44) en mengde kontaminering i formasjonsfluidet trukket ut av prøve-strømningselementet (13) som målt ved den ene eller de flere følerne (47);

å motta som innmating til styringsenheten (44) en følermåling av en parameter vedrørende en begrensning påkrevet i minst én av prøvestrømningsraten og kontaminasjonsfjerning-strømningsraten;

å beregne en førstederivert av den første mengden kontaminering over tid; og

regulere prøve-strømningsraten og kontaminasjonsfjerning-strømningsraten for å maksimere den førstederiverte av den første mengden kontaminering over tid som en negativ verdi innenfor begrensningen for å innhente en prøve av formasjonsfluidet som inneholder en akseptabel mengde kontaminering ved anvendelse av styringsenheten (44).

13. Ikke-volatilt datamaskinlesbart medium omfattende datamaskineksekverbare instruksjoner for å trekke ut formasjonsfluid fra en grunnformasjon (4) som gjennomskjæres av et borehull (2) med et borefluid, ved å utføre en fremgangsmåte omfattende:

anvendelse av et formasjonstesterverktøy (10) omfattende:

et prøve-strømningselement (13) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid fra formasjonen i en prøvesone (20); en prøvesone-tetning (17) som danner en omkrets som avgrenser prøvesonen (20); et kontaminasjonsfjerningstrømningselement (15) innrettet for å trekke ut formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra en kontaminasjonsfjerningssone (21) i formasjonen; en kontaminasjonsfjerningssone-tetning (18) som danner en omkrets som avgrenser kontaminasjonsfjerningssonen (21), som omgir og ekskluderer prøvesonen (20); én eller flere følere (47) innrettet for å måle en egenskap ved formasjonsfluidet trukket ut av prøve-strømningselementet (13) og/eller kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15);

en styringsenhet (44) innrettet for å regulere strømning av uttrukket formasjonsfluidet fra prøve-strømningselementet (13) ved en prøvestrømningspumpe (41) og/eller en prøve-strømningsreguleringsventil (40);

styringsenheten (44) er også innrettet for å regulere strømning av uttrukket formasjonsfluid kontaminert med borefluidet fra kontaminasjonsfjerningstrømningselementet (15) ved en kontaminasjonsfjerning-strømningspumpe (43) og/eller en kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventil (42); og der styringsenheten (44) omfatter en inngang og en utgang og som er innrettet for:

(i) å motta innmating fra den ene eller de flere følerne (47);

(ii) tilveiebringe en kontrollutmating for å regulere en prøve-strømningsrate i prøvestrømningselementet (13) ved å modulere eller justere prøvestrømningsreguleringsventilen (40), hastigheten til prøve-strømningspumpen (41), eller en kombinasjon av dette, og en kontaminasjonsfjerning-strømningsrate i kontaminasjonsfjerning-strømningselementet (15) ved å modulere eller justere kontaminasjonsfjerning-strømningsreguleringsventilen (42), hastigheten til kontaminasjonsfjerning-strømningspumpen (43), eller en kombinasjon av dette, i henhold til en beregning av en endring i en mengde kontaminering i uttrukket formasjonsfluid over et tidsintervall; og

å beregne en førstederivert av den første mengden kontaminering over tid; og

.