NO831830L - Fremgangsmaate og anordning for utfoerelse av maalinger i borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for måling i utforskningsbrønner for produksjon av olje eller gass.

Ved vurderingen av en slik brønn er borehullstestingen noe av det vesentligste for innsamlingen av data. Borehullstestingen medfører produksjon av fluid fra hullet under nøye kon-trollerte forhold, for å frembringe informasjon om de fremtid-ige produksjonsmuligheter under utforskningen. Ved borehullstestingen benyttes selve borerøret som et foreløpig produksjonsrrør.

Under boring av en brønnhindresfluidene i formasjonen i å trenge inn i brønnen på grunn av sitt eget trykk, ved hjelp av vekten av boreslamsøylen i brønnen. For å muliggjøre test-produksjon av fluider fra en utvalgt formasjon gjennom borerør-et på en sikker måte, må slamsøylen hele tiden opprettholdes rundt borerøret.

En oppblåsbar pakningsanordning, som en del av borerøret, bevirker tetning mellom borerøret og veggen i brønnen, som kan være fjell eller en stålforing. For å muliggjøre produksjon må borerøret inneholde et fluid som både har mindre densi-tet enn slammet og gir et hydrostatisk trykk som er mindre enn trykket i formasjonen.

De mest nyttige data som oppnås med borehullstestingen er trykkene, og det viktigste er målinger av hvordan trykket øker i reservoaret når brønnen lukkes og reservoaret stabili-seres. De sistnevte data gir den mest direkte informasjon om gjennomtrengeligheten i fjellet rundt reservoaret og i hvilken grad gjennomtrengeligheten minsker i den umiddelbare nærhet av brønnen.

For å danne et utgangspunkt for korrekt oppfatning må tryk-målingene være meget nøyaktige, og brønnen må kunne stenges nede i borehullet, for å hindre produksjon av fluider inn i brønnen eller tilførsel av fluider etter stengning ved overflaten. Bevegelsen av fluider i den lange, vertikale brønn- boring etter stengning vil bevirke trykksvingninger som ville forvrenge eller skjule de reservoarvirkninger som er av inte-resse .

Hittil er det ved borehullstesting blitt benyttet en pakningsanordning som anbringes på et sted ganske nær bunnen av borestrengen. En stengeventil i hullet anbringes nær og over pakningsanordningen. Urverksdrevne opptakere eller målere av Bourdonrør-typen plasseres i beskyttede holdere under stengeventilen, for å måle strømningen fra reservoaret og lukketrykk-et. Et urverksdrevet termometer gir data om temperaturen.

Dette system medførte de følgende problemer:

a) Unøyaktig og lite følsom måleapparatur betyr at det krevdes langvarige tester for å frembringe data som kunne forstås

med noen grad av pålitelighet.

b) Den ingeniør som utførte testen hadde ikke kjenskap til situasjonen nede i hullet eller hvorvidt måleapparaturen fung-erte . c) Måleapparaturen som ble ført ned i hullet for borehullstestingen ble utsatt for meget hardhendt behandling ved nedfør-ingen av borrøret.

Med frembringelsen av elektrisk drevne trykkmålere ble det mulig å øke nøyaktigheten betydelig. En betydelig ulempe var imidlertid at måleren måtte føres langs en ledningstråd, og den kunne derfor ikke passere stengeventilen i hullet, fordi dette ville kappe ledningen. Et alternativ er en elektrisk måler som inneholder en opptaksanordning. Denne er slik utformet at den kan føres i en konvensjonell holder.

Dette system medførte den alvorlige ulempe at ingeniøren ikke ble tilført informasjon mens testen ble utført, slik at han måtte arbeide uten å vite nøyaktig hva som skjedde nede i hullet.

I produksjonsbrønner der det normalt ikke er mulig å anvende stengeventiler nede i hullet nedføres elektrisk drevne målere

som rutine. Dette krever nøyaktig overvåking av etterstrøm-ningsvirkninger i borehullet, slik at data om dette kan igno-reres og bare reservoarvirkninger tas i betraktning. Dette medfører tidsmessige ulemper i gassbrønner med liten produk-tivitet og i oljebrønner der etterstrømningsvirkningene er meget langsvarige, slik at testene må forlenges.

En frembringelse som gjør elektriske målere til praktiske verktøy for borehullstester er SPRO-systemet utviklet av Flope-trol/Dowell Schlumberger. Dette system benytter en måler innebygget i en stengeventil i borehullet. Måleren er innrettet til å gi trykkmålinger under ventilen, ved at det anordnes trykk-komunikasjon til måleren som er montert over stengeventil-1 en.

Måleren og stengeventilen nedføres- som en del av borerøret,. og den elektriske ledningsforbindelse dannes etter at måleren og ventilenheten er brakt på plass. Dette medfører følgende ulemper: a) En komplisert ventilenhet som nedføres som en del av bore-røret krever at en spesialist på borehullstesting er tilstede under målingen. Dette kan sammen med selve verktøyet vise seg å bli meget kostbart. b) Den elektriske forbindelse for målingen må opprettes i nærvær av borefluid, og er ikke helt pålitelig. c) Strømningen gjennom ventilen begrenses av en ganske trang åpning, med diameter på omtrent 2 cm.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å unngå de ulemper som er knyttet til både anordninger med ledninger og særskilt konstruerte nedføringsanordninger for borehullstesting.

I henhold til oppfinnelsen er det kommet frem til en fremgangsmåte for utførelse av målinger i borehull der fluidtrykket er mindre enn reservoartrykket, slik at fluidet i brønnen kan strømme opp mot overflaten, og fremgangsmåten omfatter at et hult element som inneholder instrumenter for måling og for frembringelse av data fra målingene anbringes i borehullet på en slik måte at fluidet som strømmer opp gjennom hullet strømmer i en slik bane at fluidet passerer gjennom i det minste et parti av det hule element, der fluidet kommer i direkte kommunikasjon med instrumentene som utfører målingene, idet fluidet enten slippes gjennom elementet eller hindres/å slippe ut av dette.

En anordning for gjennomføring av fremgangsmåten er innrettet til å føres ned inne i hulrommet i en borestreng, og til å medføre instrumenter for frembringelse av data, idet anordningen omfatter et hult element utstyrt med et innløp og et utløp med innbyrdes avstand i lengderetningen av elementet, for å muliggjøre innslipp av fluider fra brønnen oppover gjennom innløpet og inn i den nedre ende av instrumentet, idet en lukkeinnretning som kan beveges i forhold til den øvre del av elementet kan lukke utløpet, og anordningen omfatter midler for å aktivere lukkeinnretningen for å lukke utløpet og midler for å tette det ringformede rom mellom den nedre ende av elementet og veggen i borerøret, innført i området mellom innløpet og utløpet, idet instrumentene befinner seg inne i elementet og kommer i direkte kommunikasjon med fluid i området mellom

innløpet og utløpet.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser skjermatisk et lengdesnitt gjennom en utførelses-form av anordningen . Fig. 2 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en annen utfør-elsesform av anordningen.

Som vist i fig. 1, omfatter enheten som anbringes i hulrommet i et borerør 1 et hult element 2 og en innvendig lukkeinnret ning 3 som danner en forskyvbar tetning inne i det hule element 2. Innretningen 3 omfatter en øvre, sylindrisk propp 4 som har et nedre, sylindrisk, hult parti 5.

Det hule element 2 er utstyrt med åpninger 6,7 i innbyrdes avstand i lengderetningen, hvilket kan være i form av langstrakte slisser i veggen til elementet. De nederste åpninger 7 danner innløp 8 for fluidet i brønnen, mens de øverste åpninger 6 danner utløp for fluidet.

Det hule element 2 er lukket i sin nedre ende 8, der elementet inneholder instrumenter 9 for målinger. Instrumentene kan omfatte trykkmålere, termometre og strømningsmålere.

Lukkeinnretningen 3 aktiveres ved hjelp av en aktiveringsanord-ning 10 (vist skjematisk) som omfatter en hydraulisk/pneumatisk, hydraulisk eller elektromekanisk drevet skyver 11 som er anordnet inne i det hule element over innretningen 3 og festet til denne. Drivanordningen for stempelet kan være fjernstyrt

via en kabel (ikke vist) fra overflaten.

Kabler (ikke vist) fra instrumentene 9 er ført til overflaten gjennom en ledning (ikke vist) som er hermetisk forseglet. Ledningen kan være anordnet i en langsgående utsparing i innerveggen eller ytterveggen av elementet 2, eller den kan rage oppover gjennom boringen i elementet 2 gjennom lukkeinnretningen 3 og skyveren 11, på lignende måte som vist i fig. 2 . Under bruk aktiveres skyveren 11 for å bevege lukkeinnretningen 3 nedover mot virkningen av en returfjær 12 som befinner seg over innretningen 3 og omgir skyveren 11. Bevegelse av innretningen 3 nedover bevirker at det hule parti 5 på denne dekker utløpsåpningene 6, slik at det nedre parti av det hule element 2 avstenges. Den lukkede stilling av innretningen 3 er vist med stiplede linjer i fig. 1. Når aktiveringsanordningen opphører å virke, beveges skyveren 11 oppover ved hjelp av returfjæren 12, for å bevege lukkeinnretningen 3 tilbake til opprinnelig stilling, slik at utløpsåpningene 6 avdekkes.

Dersom styresignalene til aktiveringsanordningen svikter, vil bevegelsen av lukkeinnretningen 3 oppover skje automatisk.

For å tette det ringformede rom mellom det hule element 2 og veggen til røret 1 anordnes en oppblåsbar pakning 13 i området mellom åpningene 6 og 7. Pakningen 13 kan ekspanderes hydraulisk ved fjernstyring fra overflaten.

Lukkeinnretningen 3 kan også utføres som en variant av utfør-elsesformen vist i fig. 1. F.eks. kan lukkeinnretningen 3 omfatte en hul sylinder. Alternativt kan den omfatte en hul sylinder med et parti som omfatter åpninger som tilsvarer utløpsåpningene 6 i det hule element 2. I dette tilfellet er utløpsåpningene 6 åpne når de er lengdef orsk j øvet til en stilling der de er innrettet etter åpningene i sylinderen, mens i en annen stilling er utløpsåpningene 6 lukket av et veggparti som henger sammen med sylinderen.

Som en videre variant kan innretningen omfatte en hul sylinder med åpninger fordelt rundt omkretsen, hvilke i en stilling kan overlappe utløpsåpningene 6 slik at disse er åpne. I en stilling som sylinderen kan beveges til ved begrenset dreining er utløpsåpningene 6 dekket av sylinderveggen. I dette tilfellet må naturligvis aktiveringsanordningen være innrettet til å utføre en dreining av sylinderen i stedet for en langsgående bevegelse.

I fig. 2 er like eller ekvivalente deler gitt de samme henvis-ningstall som i fig. 1. Lukkeinnretningen 14 omfatter en ytre hylse som med tetning kan forskyves utenpå det hule element 2. Bevegelse oppover av hylsen 14 begrenses av at den kommer til anlegg mot en skulder 15 på det hule element 2, dannet mellom et nedre parti 16 og et øvre parti 17 som har større diameter enn det nedre parti. En skillevegg 18 deler elementet 2 i et øvre og et nedre kammer, henholdsvis 19 og 20, og det nedre kammer 20 omfatter åpninger 6 og 7.

Hylsen 14 er tilkoblet stempelet 21 til en skyver 22, for å bevege hylsen 14 langs det hule element 20. Stempelet 21 har radialt ragende partier 23 som rager gjennom langstrakte langsgående slisser i veggen til det hule element 2, hvilke partier er forbundet med hylsen 14 for å muliggjøre bevegelse av denne ved hjelp av stempelet 21 som beveges i forhold til slissene. Skyveren 22 aktiveres av fluid som innføres under trykk i den øvre del 24 av kammeret 19. Et f luidreservoar og styreventiler (ikke vist) er anordnet i den øvre del 24 av kammeret 19.

Ragende fra overflaten og gjennom det hule element 2 gjennom en midtre boring i skyveren 22, stempelet 21 og skilleveggen 18 er en hermetisk forseglet ledning 25. Ledningen 25 inneholder kabler (ikke vist) for fjernstyring av fluidreservoaret og styreventilene og instrumentene 9.

Bevegelse av stempelet nedover fra stillingen vist i fig. 2 bevirker at hylsen 14 beveger seg slik at den dekker utløps-åpningene 6, og etter opphevelse av fluidtrykket i kammeret 19 drives skyveren 22, stempelet 21 og hylsen 14 oppover under virkningen av returf jæren 12 som er montert slik at den kom-primeres mellom stempelet 21 og skilleveggen 18.

Aktiveringen kan oppnås enten hydraulisk/pneumatisk, hydraulisk eller elektromekanisk.

Anordningen for borehullstesting i henhold til oppfinnelsen kan føres ned i borehullet på mange forskjellige måter. En konvensjonell stengeventil kan i stengt tilstand føres ned som en del av borestrengen, hvoretter anordningen i henhold til oppfinnelsen senkes ned i hullet inne i borestrengen. Etter åpning av stengeventilen nede i hullet reguleres strøm-ningen av ventilanordningen til anordningen. Alternativt kan anordningen anbringes ved at en borestreng med åpen ende føres ned i hullet. Slamsøylen i borestrengen erstattes av et mindre tungt fluid, slik som sjøvann, dieselolje eller nitrogen, hvoretter anordningen senkes ned gjennom dette fluid. Etter anbringelse av anordningen reguleres fluidstrømmen av ventilanordningen til anordningen.

Bruken av en anordning i henhold til oppfinnelsen medfører flere tekniske fordeler. Et eksempel er den selektive perfo-rering av intervaller mellom tester for å bedømme ytelsen fra korte intervaller av reservoartykkelsen og sammensetningen. Strømningsmålere nede i borehullet kan benyttes for å måle strømningen fra hver gruppe av perforeringen. Den foreliggende oppfinnelse kan med fordel benyttes for testing av produksjons-brønner. Mens dette kan være mindre viktig for brønner med høy produksjon, vil det i brønner med mindre produksjon, særlig med tofase strømning, kunne skjules verdifulle data på grunn av ny spredning av innholdet i brønnen etter stengning og etterstrømning i brønner med stor kapasitet. For å oppnå, denne mulighet med eksisterende utstyr var det tidligere nød-vendig å anordne en særskilt nippel som er en del av rørstreng-en og må føres inn etter at brønnen er fullført. Eksisterende brønner som ikke har en modifisert rørstreng kan således ikke festes med eksisterende utstyr. Ved bruk av den foreliggende oppfinnelse kreves derimot ingen modifikasjon av produksjons-røret, og oppfinnelsen kan benyttes også for eksisterende, brønner.

Fordi måleinstrumentene, i henhold til den foreliggende oppfinnelse ikke vanligvis føres inn sammen med borestrengen, er det liten risiko for skader, noe som oftere kan være tilfellet med kjente anordninger for borehullstesting, fordi disse utsettes for påkjenninger når borestrengen føres ned.

Fordi måleinstrumentene er i direkte kommunikasjon med fluidene under testingen, elimineres slike uregelmessigheter som tempera-turforandringer og langsomme trykkforandringer ved stengningen. Resultatene kan derfor oppnås både hurtig og nøyaktig, slik at det spares både tid og omkostninger.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for utførelse av en eller flere målinger i en brønn der fluidtrykket er mindre enn reservoartrykket, slik at fluidet kan strømme opp gjennom brønnen og mot overflaten, karakterisert ved at et hult element som inneholder instrumenter for måling og for frembringelse av data fra målingene anbringes i borehullet på en slik måte at fluidet som strømmer opp gjennom hullet strømmer i en bane slik at det passerer gjennom i det minste et parti av det hule element, der fluidet kommer i direkte kommunikasjon med instrumentene/ idet fluidet enten strømmer gjennom det hule element eller hindres i å slippe ut av.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at målingene utføres i et område av borehullet som avgrenses av det indre hulrom i en borestreng.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det hule element inngår i en enhet og er utstyrt med innløp og utløp i innbyrdes avstand i lengderetningen, for å muliggjøre strømning av fluider oppover gjennom innløpet og inn i den nedre ende av elementet, idet enheten videre omfatter en lukkeinnretning som kan beveges i forhold til den øvre del av elementet for å lukke utløpet, og det er anordnet midler for å aktivere lukkeinnretningen for å lukke utløpet og midler for å tette det ringformede rom mellom den nedre ende av elementet og veggen i borehullet i området mellom innløpet og utløpet.

4. Anordning for utførelse av målinger i borehull, karakterisert ved at den omfatter en enhet innrettet til å føres ned i hulrommet i en borestreng og til å medføre instrumenter for frembringelse av data, hvilken anordning omfatter et hult element utstyrt med innløp og utløp i innbyrdes avstand i lengderetningen, for å muliggjøre strøm-ning av fluid fra borehullet oppover gjennom innløpet og inn i den nedre ende av elementet, og en lukkeinnretning som kan beveges i forhold til det øvre parti av elementet for å lukke utløpet, midler for å aktivere lukkeinnretningen, for å lukke utløpet og midler for å tette det ringformede rom mellom den nedre ende av elementet og veggen til røret, ført ned i området mellom innløpet og utløpet, idet instrumentene befinner seg inne i elementet og er i direkte kommunikasjon med fluidet i området mellom innløpet og utløpet.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at lukkeinnretningen er anbrakt inne i det hule element, for bevegelse inne i dette for å lukke utløpet.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at lukkeinnretningen kan forskyves i lengderetningen inne i det hule element, og at aktiveringsanordningen er innrettet til å bevirke langsgående forskyvning av lukkeinnretningen.

7. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at lukkeinnretningen omfatter en hylse for det hule element, anordnet forskyvbart i lengderetningen utenpå den øvre del av det hule element, for å lukke utløpsåpningene, idet aktiveringsanordningen er innrettet til å bevirke at hylsen forskyves i lengderetningen.

8. Anordning som angitt i krav 4-7, karakterisert ved at midlene for tetning er en ekspanderbar pakning.

9. Anordning som angitt i krav 4-8, karakterisert ved at aktiveringsanordningen drives pneumatisk, hydraulisk/pneumatisk, hydraulisk eller elektromekanisk.