NO773023L - Apparat innrettet til aa foeres gjennom et skraattloepende borehull i jorden - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en anordning for logging av borehull og mer bestemt en fremgangsmåte og en anordning som benytter midler i tillegg til tyngdekraften for å føre loggeinstrumenter gjennom borehull med stor vinkel-avbøyhing.

I de siste år er det blitt forholdsvis vanlig, i forbindelse med leting etter olje, gass og lignende, å bore brønner hvor et parti av brønnhullet avviker fra dennes vanlige vertikale orientering. Avviket eller avbøyningen kan strekke seg over en betydelig strekning med vinkelavbøyning opptil 70°, enkelte med tilbakevending til den vanlige vertikale orientering.

I visse tilfeller kan slike borehull til og med ha et større vin-kelavvik enn 90° fra vertikalretningen og faktisk strekke seg oppover i en viss lengde.

Det er også kjent ved boring av slike brønner å forsøke å logge formasjonene som omgir slike borehull med loggeinstrumenter som innføres i brønnhullet ved hjelp av en line og/ eller en kabel for å utføre forskjellige operasjoner. Slike verktøy er vanligvis avhengig av tyngekraften for plassering av brønnverktøyet ved den ønskede formasjon i brønnhullet.

Det vil være klart at det relativt horisontalt av-bøyde parti av brønnhullet vil hindre innføring av linepåvirket verktøy i brønnhullets nedre parti, ettersom brønnverktøyets friksjon i det avbøyde parti virker mot tyngdekraften. Det har derfor blitt nødvendig å frembringe midler for å bevirke at brønn-loggeinstrumentet kan passere gjennom brønnhullets avbøyde partier.

Et annet problem som oppstår i forbindelse med slike borehull er den ustabilitet som opptrer i visse formasjoner som gjennomtrenges av brønnhullet/hvorved borehulldiameteren endres,

i noen tilfeller meget skarpt. Der dannes fremspring eller av-satser som brønnloggei.nstrumentet s.tøter an mot.

Det er derfor et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret anordning for logging av borehull.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning for logging av avbøyde borehull hvor det er vanske-lig å føre brønnloggeinstrumentet gjennom borehullet bare ved hjelp av tyngdekraften.

Disse formål oppnås generelt ved en anordning med organer som skaper en ytterligere kraft som får instrumentet til å bevege seg langs borehullets skråttløpende parti ved å anvende et antall skovler eller finner som berører borehullveggen og bevirker en kraft i retning motsatt finnenes skråretning.

Ovennevnte samt ytterligere trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss som viser boring'av et avbøyd borehull fra en offshore-plattform, Figur 2 er et skjematisk riss som viser brønnlogge-instrumentet ifølge foreliggende oppfinnelse under bevegelse gjennom et sterkt avbøyd borehull, Figur 3 er et skjematisk riss i større målestokk, delvis i snitt, som viser brønnloggeinstrumnetet ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 4 er et skjematisk'riss i større målestokk, delvis i snitt, som viser vendemekanisme for endring av finnenes skråretning, og Figur. 5 er. et grunnriss, delvis i snitt, langs linjen 4-4 på figur 4.

På tegningen, særlig figur 1, er skjematisk vist et konvensjonelt system for boring av et borehull med stor vinkelav-bøyning fra vertikalretningen. Som kjent er det vanlig praksis å bore slike skrå brønner fra offshore-plattformer. Et borehull 13 bores fra en boreplattform 10 med et antall ben 11 forankret til sjøbunnen 12. I borehullet 13 er en rørstreng 14 til hvis nedre ende er festet en borkrone 15. En overflateforing 25 holder på kjent måte borehullet 13 intakt. Et tårn 16 med konvensjonelt heiseverk 17 er montert på plattformen 10. Borestrengen 14 omfatter et antall sammenkoplede rørseksjoner som øverst ender i en kelly 18, fulgt av en svivel 19, en krok 20 og en løpeblokk 21 opphengt i en boreline 22 fra en toppblokk 23. Helseverket driver også et rotasjonsbor 24 som igjen overfører driften til kellyen 18. Den ene ende av linen 22, nemlig den faste line 22a, er forbundet med helseverket 17 som inneholder motoren eller motorene for manøvrering av borestrengen. Den andre ende av borelinen (ikke vist) er festet til et anker på plattformdekket, idet det parti av linen som strekker seg til ankeret fra toppblokken ge-.nerelt benevnes som dødtampen. Et slikt forankringselement

(ikke vist) vil normalt innbefatte en opphalings trommel og kan også om ønskelig innbefatte en dødtampføler for kontroll av bor-kronens vekt, f.eks. som vist i US patent nr. 3 461 978.

Ved drift av systemet vist på figur 1 er det helt . konvensjonelt ved boring av brønner fra slike offshore-plattformer å bore det første parti av brønnen stort sett langs en verti-kal linje fra plattformen■for deretter å bore videre i vinkel med vertikalretningen. Slike brønner vil ofte etter avbøyning danne en vinkel på 60 - 70° fra vertikalretningen. Det er ved slike sterkt avbøyde brønner at det oppstår problemer i forbindelse med logging av formasjonene som omgir brønnhullet.

På figur 2 er skjematisk illustrert en brønnlogge-operasjon hvor en del av jordoverflaten 12 er vist i vertikalsnitt. En brønn 13 som er boret som illustrert i figur 1 trenger gjennom jordoverflaten. I brønnen er anordnet et nedføringsinstrument 30 tilhørende brønnloggesystemet'. Nedføringsinstrumentet 30 innbefatter en loggemodul 31 som kan være av hvilken som helst konvensjonell type. F.eks. kan den være en neutronkilde og detektor som benyttet ved radioaktiv logging, eller den kan være en induk-sjonslogg, elektrisk logg, akustisk logg eller av hvilken som helst annen konvensjonell loggtype. Det skal forstås at den spe-sielle type brønnloggemodul utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse. Instrumentet 30 henger i en kabel 32 som inneholder de . nødvendige ledninger for elektrisk forbindelse mellom instrumentet 30 og overflateanordningen. Kabelen vikles på eller av en trommel

33 ved heving eller senking av instrumentet 30 i brønnen. Under

instrumentets bevegelse i brønnen sendes signaler fra brønnlogge-modulen 31 gjennom kabelen 32. Ved hjelp av sleperinger og børs-ter 34 på enden av trommelen 3 3 overføres signalene ved hjelp av ledninger 35 til elektronikkenheten 36 på overflaten. En skriver (ikke vist) i elektronikkenheten 36 drives via overføringen 37 ved hjelp av målesnellen 38, over hvilken kabelen 32 strekkes, slik at skriveren i elektronikkenheten beveges i korrelasjon med

dybden idet instrumentet 30 beveges gjennom brønnen. Det skal også forstås at instrumentet 30 er konstruert til.å motstå de trykk og mekaniske og termiske påkjenninger som instrumentet ut-settes for ved logging i en dypbrønn.

Som vist på figur 2 har instrumentet 30 et antall bøyelige skovler eller finner 40 som er skråstilt i retning oppover, og som, slik det senere skal forklares nærmere, bidrar til å senke' instrumentet 30 inn i det sterkt avbøyde borehull.

Det skal bemerkes at kabelen 32 hviler mot et fremspring 41 som også hindrer verktøyet 30 fra å senkes ned i borehullet bare ved hjelp av tyngdekraften.

På figur 3 er instrumentet 30 vist mer detaljert.

Instrumentet 30 har et antall pulspåvirkbare elektromagneter 50 som er fast festet til instrumenthusets 30 bæremantel ved hjelp av avstandselementet 51, og ved hjelp av et lignende slikt ele-ment 52 mellom hver av elektromagnetene. En svevehylse 53 som f.eks. er fremstilt av et hardt plastmateriale eller annet slikt materiale som ikke vesentlig vil påvirke de magnetiske egenskaper til elektromagnetene og de i.hylsen innstøpte permanent-ringmagneter 54, er innrettet til å beveges opp og ned rundt mantelen som inneholder elektromagnetene.

Avstandselementet 51 er festet til en endeplate 60 som igjen er festet til en fjær 61 som virker mot en ytterligere endeplate 62.

På lignende måte er avstandselementet 52 ved nedre ende av mantelen festet til en endeplate 63 mot hvilken hviler en fjær 64 som er festet til en ytterligere endeplate 65. En elektrisk kabel 66 som er forbundet med kabelen 32 samt med loggemodulen 31 løper gjennom midtpartiet til de forskjellige endeplater og elektromagneter. Elektriske ledninger er også koplet mellom de forskjellige elektromagneter og styreelektronik-ken som er anordnet i loggemodulen 31 for pulspåvirkning av elektromagnetene. Dette kan selvsagt utføres fra jordens overflate eller som reaksjon på visse forutbestemte hendelser som bevirker at elektromagnetene pulspåvirkes.

I forbindelse med virkemåten til anordningen ifølge figur 3 skal det bemerkes at enheten i virkeligheten utgjør en lineærmotor for frembringelse av frem- og tilbakegående bevegelse. Motoren driver en hylse 53 til hvilken finnene 40 er festet méd en spesiell skråstilling, i dette tilfelle er finnene rettet skrått oppover. Permanent-ringmagnetene er alle orientert i samme retning. Ettersom spolene'<p>uls<p>åvirkes alternativt blir magnetene enten frastøtt eller tiltrukket slik'at det skapes en frem- og tilbakegående bevegelse som, når den overføres til finnene 40, beveger verktøyet opp eller ned, avhengig av stillingen til vendemekanismen som skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med figur 4 og 5.

Det skal forstås at hylsen 53 "svever" rundt elektromagnetene på grunn av fjærene 61 og. 64 ved enhetens motsatte ender. Oppfinnelsen omfatter imidlertid også svevehylser uten bruk av fjærene 61 og 64. Videre innbefatter oppfinnelsen bruk av en enkelt fjær mot hvilken motoren kan virke i vekselvise sy-kluser .

I alle tilfeller vil finnene 40 ved bruk av anordningen vist på figur 3, gripe inn i borehullveggen og derved skape en kraft i motsatt retning av finnenes skråretning. Denne kraft vil i sin tur bevirke at anordningen ifølge figur 3 beveges langs det sterkt avbøyde borehull.

På figur 4 er vendemekanismen skjematisk illustrert og er vist med en magnetspole 70 gjennom hvilken løper en stang 71 som påvirkes av magnetspolen. Nedre ende av stangen 71 er forbundet med en fjær 72 som i sin tur er forankret til endeplaten

63 vist på figur 3. Det skal forstås at vendemekanismen bæres av

hylsen 53. Hver av finnene 40 dreier om dreiepunkter 80 som er fast festet til den forskyvbare hylse 53. Hver av de bøyelige finner har en langstrakt slisse 81 gjennom hvilken løper dreie-tapper 82 som er fast festet til magnetspolestangen 71.

Ved drift av apparatet ifølge figur 4, når det er ønskelig å senke instrumentet 30 ned i borehullet, påvirkes ikke magnetspolen 70, og fjæren 72 trekker stangen 71 nedover og virker således til å holde finnene 40 i den viste stilling.

Når det er ønskelig å bringe instrumentet 30 ut av borehullet påvirkes magnetspolen 70, fortrinnsvis fra jordoverflaten, og stangen 71 beveges oppover mot kraften fra fjæren 72. Dette bevirker at finnene 40 dreier om dreiepunktene 80 og idet dreietappene 82 glir gjennom slissen 81 vil finnenes ytterender dreie nedover i en retning som letter fjerning av anordningen 30 fra borehullet.

Figur 5 er et grunnriss med snitt langs linjen 4-4 på figur 4.. Som vist på figur 5 er finnene 40 innrettet til å dreie rundt dreietappen 80 og er festet til magnetspolestangen 71 ved hjelp av tappen 82 som glir i slissen 81 vist på figur 4.

Det skal forstås at de foretrukne utføringsformer av foreliggende oppfinnelse er ovenfor beskrevet for en anordning, som lett beveges gjennom sterkt avbøyde borehull ved bruk av bøyelige finner på en forskyvbar hylse for å gi instrumentet ytterligere kraft. Fagmenn på området vil imidlertid innse at de foretrukne utføringsformer kan modifiseres på mange måter for å utnytte foreliggende oppfinnelse. F.eks. vil en fagmann innse at selv om de foretrukne utføringsformer viser bruken av en mantel i hvilken er anordnet pulspåvirkbare elektromagneter omgitt av en hylse med permanent-ringmagneter for å styre finnene, kan hylsen beveges frem og tilbake omkring mantelen ved hjelp av andre vel-kjente innretninger, f.eks. ved hjelp av forskjellige hydrauliske og elektromagnetiske innretninger. Videre vil en fagmann forstå at selv om oppfinnelsen viser bruken av et antall finner, kan en nyttbar kraft frembringes ved bruk av bare én enkelt finne.

Claims (7)

1. Anordning innrettet til å føres gjennom et skråttløpende borehull i jorden, omfattende et langstrakt instrument innrettet til å føres gjennom et borehull, hvilket instrument innbefatter en langstrakt bæremantel,karakterisert vedet antall elektromagneter som er anordnet med innbyrdes avstand langs mantelen, en forskyvbar hylse (33) som omgir mantelen og langs hvilken er anordnet med innbyrdes avstand et antall permanentmagneter, et antall bøyelige finner (40) som er festet til og anordnet med innbyrdes avstand langs hylsen (53), hvilke finner (40) danner en gitt vinkel i forhold til hylsen, og organer for å .tilføre elektromagneten elektriske pulser for derved å bevirke at hylsen beveges frem og tilbake i forhold til mantelen og for å overføre bevegelse til instrumentet i retning bort fra finnenes skråretning.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedorganer for å variere finnenes skråvinkel mens instrumentet er i borehullet.

3. Anordning som-angitt i krav 1,karakterisert vedenbrønnloggemodul i instrumentet for å bestemme egenskapene til formasjonene som omgir, borehullet.

4. Anordning innrettet til å føres gjennom et skrått-løpende borehull i jorden, omfattende et langstrakt instrument innrettet til å føres gjennom et borehull i jorden, hvilket instrument innbefatter en langstrakt bæremantel, en forskyvbar hylse som omgir bæremantelen, i det minste én finne som er festet i hylsen og har en gitt vinkel i forhold til hylsen, og organer for å bevege hylsen frem og tilbake i forhold til mantelen og derved overføre bevegelse til instrumentet i retning bort fra vinkelretningen til nevnte i det minste ene finne.

5. Anordning som angitt i krav 4,.karakterisert vedorganer for å variere skråvinkelen til nevnte i det minste ene . finne mens instrumentet er i borehullet.

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert veden brønnloggemodul i instrumentet for å bestemme egenskapene til formasjonene som omgir borehullet.

7. Anordning som angitt i krav 4,karakterisert vedfjærorganer på i det' minste den ene ende av hylsen for å lette hylsens svevebevegelse rundt mantelen.