NO852332L - Fremgangsmaate for forbedret slam puls telemetri. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører måling under boreoperasjoner. Nærmere bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å forbedre måleyteevne under boreoperasjoner som anvender slampulstelemetri.

Ved petroleums og relaterte brønnhullboringsoperasjoner har der lenge vært et behov for en fremgangsmåte for måling mens man borer (MWD) som muliggjør sending av reell tidsdata fra innsiden av et brønnhull under boring. Reel tidsdata vedrørende borekronen og formasjonen som gjennomtrenges kan være av stor verdi for borepersonellet for å gjøre den beste bruk av mannskapet og utstyret.

Der er minst fire grunnleggende datatelemetrifremgangsmåter som i øyeblikket utvikles for MWD-operasjoner. Disse fremgangsmåter ..innbefatter telemetri av data ved hjelp av elektromagnetisk stråling som sendes gjennom jorden, ved hjelp av elektrisk strøm som sendes gjennom isolert leder-tråder, ved hjelp av akustiske pulser som sendes gjennom en borestreng, og ved hjelp av trykkpulser som sendes gjennom boreslam. Til dags dato har kun sistnevnte fremgangsmåte, vanligvis kjent som slampulstelemetri, vist seg å være kommersielt vellykket.

Ved boring av olje og gassbrønner, blir boreslam vanligvis sirkulert ned innenfor en hul borestreng, gjennom dyser i borekronen plassert ved bunnen av borestrengen, og tilbake opp til overflaten gjennom den ring som mellom borestrengen og veggen i brønnhullet. Store pumper, vanligvis av den frem og tilbakegående typen, anvendes for å sirkulere boreslammet. En transient undertrykker er vanligvis plassert på slammets strømningslinje mellom slampumpen og borestrengen for å utjevne strømmen som kommer fra pumpen. Primærfunksjonene for boreslammet er å smøre borekronen, og transportere steinavkutt til overflaten og å opprettholde et hydrostatisk trykk i brønnhullet som er tilstrekkelig til å hindre inntrengning av formasjonsfluida og derved hindre utblåsninger.

Slampulstelemetri anvender søylen av boreslam som forløper gjennom det indre av borestrengen eller ringen som et telemetriledd mellom instrumenter som befinner seg nedover langs hullet og overflatemottakningsutstyr. Borehull-instrumentene befinner seg vanligvis i en borestreng-instrumentunderdel plassert nær bunnen av borestrengen. Disse instrumenter er vanligvis forbundet med en slam-pulseringsinnretning som befinner seg i en annen borestreng-underdel plassert hosliggende instrumentunderdelen. Slampulseringsanordningen frembringer trykkpulser i boreslammet som svar på signaler mottatt fra instrumentene. Disse trykkpulser frembringes vanligvis i slampulseringsanordningen ved vekselsvis å åpne og lukke ventiler eller ventileringsinnretninger gjennom hvilke boreslammet strømmer. Lukking og åpning av ventilene henholdsvis øker og minsker mottrykket på boreslammet. Hver endring i trykk danner et slampulssignal, og slampulssignalene danner typisk en binær kode som bærer den ettersøkte informasjon. Disse slampulssignaler detekteres av en trykktransduser som er plassert på overflaten. Trykkavlesningene fra trykktransduseren behandles og fortolkes til å dekode slampulssignalene og derved gi informasjon vedrørende forhold nedover langs borehullet.

I det minste to tekniske hovedproblemer har man møtt i forbindelse med slampulstelemetri. Det første problemet vedrører datatransmisjonshastigheter. Slampulseringsanordninger kan utformes til å frembringe slampulssignaler ved frekvenser som overskrider en puls pr. sekund. Imidlertid har det vist seg upraktisk å oppløse slike hurtige slampulssignaler fra hverandre på overflaten. Derfor har man generelt anvendt slampulssignalfrekvenser som er mindre enn en puls hvert femte sekund. Hvis mulig ville det være meget fordelaktig å øke slampulssignalets frekvens for derved å Øke datatransmisjonshastighetene. Store anstrengelser er blitt lagt i utviklingen av elektronisk databehandlingssystemer for å forbedre slampulssignalets deteksjon og dekoding, men få har lykkes i å øke datatransmisjonshastighetene særlig over et slampulssignal hvert femte sekund eller der omkring.

Det andre tekniske hovedproblem man står overfor i forbindelse med slampulstelemetri er at trykkpulsene som frembringes av slampulseringsanordningen kan være vanskelig å ekstrahere fra trykkvariasjoner som bevirkes av andre kilder. Trykkvariasjoner som bevirkes av andre kilder danner støy som har en tendens til å forkludre slampulssignalene. Denne støy er primært en følge av de bevegelige stempler, ventiler og andre mekaniske komponenter som utgjør slampumpen. For å overvinne dette støyproblem har man vært nødt til å utvikle slampulseringsanordninger som frembringer kraftige trykkpulser, og også å utvikle kompliserte elek-troniske databehandlingssystemer.

Der eksisterer fortsatt et stort behov for en slampuls-telemetrifremgangsmåte som overvinner de ovennevnte problemer. Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å tilveiebringe en slik fremgangsmåte.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner de ovennevnte problemer ved å overvåke endringer i slamstrømningshastighet bevirket av en slampulseringsanordning. Man har oppdaget at overvåkning av slamstrømningshastighet istedet for slamtrykk kan resultere i hurtigere datatransmisjonshastigheter p.g.a. forbedrete oppløsning av slampulssignaler fra hverandre. På overflaten reagerer slamstrømningshastigheten langt skarpere på en borehullsslampulseringsanordning enn slamtrykket gjør. I tillegg er støyforholdene for slamstrømningshastighet langt høyere enn for slamtrykk. Som et resultat av dette kan slampulseringsanordninger som anvender for utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse være mindre kraftige, mer energivirksomme og langt påliteligere enn de som kreves for utførelse av tidligere kjente fremgangsmåter. Et annet gode ved den foreliggende oppfinnelse er at behovet for komplisert databehandlingsutstyr for å ekstrahere slampulssignalene fra bakgrunnsstøy reduseres. Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt, av en borerigg som anvender slampulstelemetrifremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjon av et borehull (downhole) slampulseringsanordning. Fig. 3 er en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjon av et borehull (downhole) slampulseringsanordning. Fig. 4 viser fire hypotetiske diagrammer som tjener til å sammenligne den tiden som medgår for over-flatetrykkmålinger og overflatestrømningshastig-hetsmålinger og reagere på slampulssignaler som frembringes av en borehullslampulseringsanordning. Fig. 5 er en grafisk fremstilling som angir signal/-

støyforholdet for slamtrykkmålinger foretatt på overflaten.

Fig. 6 er en grafisk fremstilling som angir signal/-

støyforholdet for slamstrømningshastighets-målinger foretatt på overflaten.

I fig. 1 er vist i sideriss og delvis i snitt en borerigg som anvender slampulstelemetrifremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Brønnhullet 10 er blitt boret inn i jorden for å utvinne petroleum eller andre verdifulle ressurser. Borestrengen 11 dreies ved hjelp av dreieboret 12 som bevirker borekronen 13 til å trenge gjennom den underjordiske formasjonen 14. Boreslam sirkuleres ved hjelp av en slampumpe 15 nedad gjennom den hule innside av borestrengen 11, gjennom dyser (ikke vist) i borekronen 13, og tilbake opp til overflaten gjennom ringen 16 mellom borestrengen 11 og veggen i brønnhullet 10. Boreslam som returnerer tilbake til overflaten fra ringen 16 flyter gjennom slamreturledning 17 inn i slamreservoaret 18. En skiferrister 19 kan anvendes til å fjerne formasjon av kutt fra boreslammet idet det kommer tilbake til overflaten.

Slampumpen 15 trekker boreslammet 20 fra slamreservoaret 18 og pumper boreslammet gjennom slamstrømningsledningen 21, den roterende slangen 23, dreieforbindelsen 24, overførings-leddet 25 (kelly) og borestrengen 11. Transientundertrykkeren 26 er plassert på slamstrømningsledningen 21 nær slampumpens 15 utløp for å utjevne utstrømningen og trykktransienter som bevirkes av slampumpen. Transientundertrykkerene er velkjente for fagfolk.

Borehullsinstrumenter (ikke vist) er plassert innenfor instrumentunderdelen 27, som er anbragt på borestrengen 11 nær borekronen 13. Slik det er velkjent, kan forskjellige instrumenttyper befinne seg i instrumentunderdelen, innbefattende instrumenter for måling av formasjonstrykk, temperatur og ledeevne og for måling av borekronens orien-tering og slitasje. Disse instrumenter frembringer signaler, vanligvis elektriske, som er representative for den borehullsinformas jon som oppsamles. Signalene overføres til slampulseringsunderdelen 28 som er anbragt på borestrengen 11 hosliggende instrumentunderdelen 27. Slam pulseringsunderdelen inneholder en slampulseringsanordning (ikke vist) som har ventiler, ventileringsinnretninger eller andre midler for å begrense strømningen av boreslam gjennom borestrengen som reaksjon på signaler fra instrumentunderdelen. Med underdel forståes her det engelske ut-trykket "sub", (dvs. en del som befinner seg under over-flatenivå) for enkelhets skyld vil operasjonen av slampulseringsanordninger som begrenser strømning ved åpning og lukking av en eller flere ventiler bli beskrevet. Disse og andre typer av slampulseringsanordninger er velkjente for fagfolk. Hver gang slampulseringsanordningens ventiler åpnes eller lukkes, frembringes et slampulssignal som forplanter seg oppad til overflaten gjennom slammet innenfor borestrengen. Slampulssignalet omfatter en endring i slamstrømningens hastighet, som følges av en korresponder-ende endring i trykk.

Slampulssignaler detekteres på overflaten av en strømnings-måler 29 som er plassert på slamstrømningsledningen 21 nedstrøms relativt transientundertrykkeren 26. Hensikts-messige strømningsmålere for anvendelse ved utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnele er magnetisk strømningsmålere, slik som magnetiske strømningsmålere av typen Foxboro Series 2800, produsert av The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, USA. Andre typer av kommersielt tilgjengelige strømningsmålere, slik som strømningsmålere av innføringstypen, kan også anvendes. Magnetiske strømnings-målere opererer ved å etablere et magnetfelt gjennom hvilket det noe ledende boreslammet strømmer, for derved å skape et elektrisk potensial. Dette potensial, som er proporsjonalt med strømningshastigheten, måles og forsterkes ved hjelp av elektronikk (ikke vist) i tilknytning til den magnetiske strømningsmåleren. For en magnetisk strømningsmåler av typen Foxboro Series 2800, kan en sender av typen Foxboro Series E96R anvendes. Disse forsterkede målinger sendes ved hjelp av senderen til en rensediagramskriver (ikke vist) og/eller databehandler 30, hvilken behandler og kommuniserer borehullsinformas jon til borepersonellet. Egnede strimmel-diagramskrivere og databehandlere er velkjente for fagfolk. Ved overvåkning av strømningshastighet i stedet for trykk ifølge fremgangsmåten ved foreliggende oppfinnelse, blir slampulsdeteksjon på oveflaten i stor grad forbedret.

Av fig. 2 fremgår en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjonen av en borehullslampulseringsanordning. Diagrammet er typisk for tidligere kjente fremgangsmåter for detektering av slampulssignaler og tilveiebringer en sammenligning med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. I en testbrønn omtrentlig 305 meter dyp, ble en slampulseringsanordning som befant seg i en slampulseringsunderdel nær bunnen av borestrengen drevet ved hjelp av en klokkekrets for å sende slampulssignaler i et firkantbølgemønster med en ti sekunders periode. Således ble slampulseringsanordningens ventiler vekselsvis åpnet og lukket en gang hver femte sekund. I virkelighet erstattet klokkekretsen instrumentunderdelen som ville vært anvendt i en reell MWD-operasjon. Borestrengen ble ikke rotert for testen. Testbrønnens oppstilling var lik den som er vist i fig. 1. Bortsett fra at en trykktransduser av strekklapptypen ble plassert i slamstrømningsledningen nær strømningsmåleren for å tilveiebringe den ønskede sammenligning. Slamtrykk ble registrert hvert fjerdedels sekund.

En plotting av trykk relativt tid vist i fig. 2 oppviser et sagtannsmønster i stedet for et firkantbølgemønster. Et firkantbølgemønster ville kunne forventes hvis slampuls-oppløsningen var nøyaktig. Således viser fig. 2 den unøyaktige oppløsning som er typisk for tidligere kjente fremgangsmåter som baserer seg på trykkmålinger ved overflaten. Selv om de individuelle trykkpulsene kan skilles ut fra sagtannmønsteret, ville en vesentlig økning i puls- frekvensen medføre signaltap p.g.a. utilstrekkelig oppløs-ning. Den store endringen i trykk som sees omkring 125 sekunder, oppstod p.g.a. en reduksjon i slampumpehastighet, som bevirket en reduksjon i totalt trykk.

Fig. 3 viser utlesningen fra en magnetisk strømningsmåler av typen "Foxboro 3-inch Series 2800" ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse. Strømningsmåleren ble plassert på slamstrømningsledningen nedstrøms relativt transientundertrykkeren. Slamstrømningshastigheten ble registrert hvert fjerdedels sekund. Strømningsmålerens registrering ble foretatt samtidig som trykktransduserens registrering vist i fig. 2. Således er tidsskalaene på fig. 2 og 3 overensstemmende. Slik det klart vil fremgå av fig. 3, nærmere registreringen av strømningshastigheten seg en firkantbølge langt mer en registreringen av trykk vist i fig. 2. Forskjellen kan godskrives forbedret oppløsning av slampulssignalene under anvendelsen av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Den forbedrede oppløsning skjer tilsynelatende p.g.a. den hurtigere reaksjon ved strømnings-hastighet enn trykk med hensyn til slampulssignalene som genereres av borehullslam pulseringsanordningen. Med den forbedrede oppløsning som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, kunne frekvensen for slampulseringsanordningen vesentlig økes til et nivå som ikke kan brukes ved tidligere kjente fremgangsmåter. På denne måte kan hurtigere datatransmisjonshastigheter oppnås under anvendelsen av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, med mindre behov for komplisert databehandlingsutstyr for å detektere og dekode de signaler som sendes.

Oppdagelsen av at strømningshastigheten reagerer hurtigere enn trykk på signaler som genereres av slampulseringsanordningen syntes først å være et paradox. Slik det er vel kjent vil begrensning av en passasje gjennom hvilket et fluidum strømmer minsker strømningshastigheten og samtidig Øke mottrykket på fluidumet oppstrøms fra innsnevringen. Antar man konstant effektutgang fra slampumpen, vil forholdet mellom trykk og strømning være et omvendt lineært forhold. Dette er klart fra den følgende velkjente ligning som gir forholdet mellom pumpeeffekt og trykk og strømning: hydraulisk hestekraft er lik trykk (psi) ganger strømnings-hastighet (gallons pr. minutt) delt med 1714. Således vil man forvente strømningshastigheten til å reagere ovenfor en innsnevring bevirket av en borehullslampulseringsanordning ikke å være hurtigere og ikke med noe mer relativ amplitude enn for trykk. Trykk og strømningshastighetsendringer tilknyttet slampulssignalet bør forplante seg sammen til overflaten. Som følge derav ville man forvente ikke å oppnå noen fordel ved å overvåke strømningshastigheten i stedet for trykk for å detektere slampulssignaler. Imidlertid, slik det vil fremgå ved å sammenligne fig. 2 og 3, blir signaloppløsningen i stor grad forbedret når strømnings-hastigheten overvåkes ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse.

Nøkkelen til forklaringen av dette tilsynelatende paradox synes å ligge i transientundertrykkeren. Som nevnt ovenfor blir transientundertrykkere vanligvis installert på slam-strømningsledningen mellom slampumpen og borestrengen for å utjevne variasjoner i strømning bevirket av pumpen. Transientundertrykkere blir vanligvis ladet med trykkgass. Denne gass virker som en demper til å utjevne variasjoner i strømning og trykk. Hvis eksempelvis strømningen fra slampumpen plutselig øker, blir gassen i transientundertrykkeren kompremert av de innstrømmende fluidum, hvorved det skapes rom for overskuddsfluidum til å bli avledet inn i transientundertrykkeren og temporært lagret innenfor denne. Ettersom strømningen fra slampumpen kommer tilbake til normaltilstanden, ekspanderer gassen i transientundertrykkeren for å tvinge overskuddsfluidumet ut av transientundertrykkeren og inn i slamstrømningsledningen. På denne måte utjevner transientundertrykkeren variasjoner i slam-strømning og trykk bevirket av slampumpen. Virkningen av transientundertrykkeren er ønskelig ut fra det synspunkt å opprettholde en stabil strøm av boreslam inn i brønnen ved et konstant trykk, men det er uønsket ut fra det standpunkt å forsøke å måle slamtrykkendringer frembragt av borehull-slampulseringsanordningen. Transientundertrykkeren er utformet til å virke som en trykkdempingsinnretning og forsøker derfor å dempe alle transiente trykkendringer, innbefattende de som frembringes av en slampulseringsanordning.

Vurder det følgende. Hvis en stabil strøm av boreslam plutselig begrenses ved virkningen av en slampulseringsanordning, øker trykket i slamstrømningsledningen og overskrider derved gasstrykket i transientundertrykkeren. Som følge derav tvinges slam inn i transientundertrykkeren. Ettersom transientundertrykkeren begynner å fylles med boreslam, blir trykkgassen kompremert og dens trykk økes. Når gassen er blitt kompremert i en viss grad, vil trykket i transientundertrykkeren og trykket i slamstrømningsledningen bli balansert. Når balansen nåes, blir strømning til og fra transientundertrykkeren redusert til null. Hvis innsnevringen i slampulseringsanordningen så åpnes for å frembringe et ytterligere slampulssignal, minsker trykket i slamstrømningsledningen. Som følge derav blir trykket i slamstrømningsledningen mindre enn trykket av gassen i transientundertrykkeren. Følgelig ekspanderer gassen i transientundertrykkeren og skyller ut overskuddsboreslam som fylte transientundertrykkeren mens slampulseringsanordningen begrenset strømningen. Strømningen av boreslam fra transientundertrykkeren fortsetter inntil trykkene utbalanseres og strøm til og fra transientundertrykkeren påny er null.

Den tid det tar for å gå fra en stabil tilstand til en annen er den tid det tar å detektere den fulle amplitude av slampulssignalet frembragt av slampulseringsanordningen. Hvis det ikke var for transientundertrykkerene, burde den tid være lik for strømningshastighetsmålinger og trykkmålinger. Imidlertid, tilsynelatende p.g.a. dempningsvirk-ningen i transientundertrykkeren, er tidsintervallet mellom stabile tilstander meget større for trykkmålinger enn for strømningshastighetsmålinger. Således har trykkmålingene som er anvendt ved de tidligere kjente MWD-fremgangsmåter hatt en saktere reaksjonstid enn strømningshastighetsmåling-ene som anvendes ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse. Den tilsynelatende årsak til forskjellen i reaksjonstider vil nå bli forklart i nærmere detalj med henvisning til fig. 4. Fig. 4 består av fire hypotetiske diagrammer som viser slamtrykk og slamstrømningshastighetsendringer bevirket av en slampulseringsanordning. Samtligere fire diagrammer er tatt samtidig, som angitt med den felles tidsskalaen. Fig. 4A viser en plotting over trykk i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren relativt tid. Fig. 4B viser en plotting over hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen relativt tiden. Fig. 4C viser hastigheten av slamstrømmen fra transientundertrykkeren relativt tiden. Fig. 4D viser hastigheten av slamstrøm inn i brønnen relativt tiden, målt i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren. Hastigheten av slamstrømmen inn i brønnen vist i fig. 4D er hastigheten av slamstrøm fra transientundertrykkeren vist i fig. 4C pluss hastigheten av slamstrøm fra slampumpen vist i fig. 4B.

Forut for tidspunktet<t>„ , • . * ^ - *

1, eksisterer der en stabil tilstand med ventilene i slampulseringsanordningen i en lukket stilling. Slamstrømningsledningens trykk er ved P1(fig. 4A) og hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen er ved Q„1(fig. 4B). Hastigheten av slamstrømmen inn i brønnen er også på Q. (fig. 4D) fordi der ikke finnes noen ytterligere

strøm fra transientundertrykkeren (fig. 4C), som forventet under stabile tilstander.

Ved tidspunktet t„ , , , .., , .

1 , åpnes slampulsermgsventilene for å sende et signal til overflaten. Slamstrømningsledningens trykk (fig. 4A) faller jevnt som reaksjon på minskningen i mottrykk bevirket av åpningen av ventilen. Samtidig øker hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen (fig. 4B) jevnt som et resultat av fallet i mottrykk. Det omvendte lineære forhold mellom fig. 4A og fig. 4B angir at slampumpen visker med en konstant effektutgang. Ved tidspunktet t^nåes en ny stabil tilstand med slamstrømningsledningens trykk ved P^

(fig. 4A) intervallet mellom t1og t3på fig. 4A er reaksjonstiden for deteksjon av den fulle amplituden av slampulssignalet frembragt av slampulseringsanordningen under anvendelse av tidligere kjente fremgangsmåter.

Fig. 4D viser den meget reduserte reaksjonstiden som er resultatet av bruken av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Måling av hastigheten av slamstrøm inn i brønnen viser at ny stabil strømningshastighet Q2nås ved tidspunktetReaksjonstiden er tidsintervallet mellom t1°9 som er langt kortere enn intervallet mellom t1og t3. Den meget reduserte reaksjonstiden for slamstrømningshastig-heten sammenlignet med slamtrykket målt på overflaten kan tilsynelatende tilskrives strømningen fra transientundertrykkeren (fig. 4C).

Når slampulseringsanordningens ventiler åpnes ved tidspunkt t^for å sende et slampulssignal, bevirker den resulterende minskning i mottrykk transientundertrykkeren til å drive ut overskuddsboreslam som er oppsamlet i den mens ventilene var lukket, som forklart ovenfor. Denne strømningshastighet fra fra transientundertrykkeren (fig. 4C) kombineres med strømningshastigheten fra slampumpen (fig. 4B) til å gi strømningshastigheten inn i brønnen (fig. 4D). Strømnings- hastigheten fra transientundertrykkeren når et maksimum omtr<ent>lig ved tQg avtar , , .... - .. ettersom 2 og avtar så gradvis til null ettersom strømningshastigheten fra slampumpen gradvis øker til ny stabil tilstand Q2ved tidspunkt tg. Resultatet er at den nye stabile strømningshastighet Q2inn i brønnen (fig. 4D) nås ved tidspunkt t ? lenge før dens nås inn i slampumpen ved tidspunkt tg.

Med den reduserte reaksjonstid som oppnås ved å overvåke hastigheten av slamstrømningen ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse, forventes der at datatransmisjonshastighetene kan i stor grad Økes over de som er praktisk anvendbare under anvendelse av trykkmålinger slik som den kjente teknikk angir. Imidlertid, som nevnt ovenfor er dette ikke den eneste fordelen som fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse har relativt de tidligere kjente fremgangsmåter. I tillegg blir signal/støyforholdene forbedret. Som følge derav kan slampulssignalene langt lettere ekstraheres fra bakgrunnsstøy som bevirkes primært av slampumpen. Følgelig reduseres behovet for komplisert databehandlingsutstyr og kraftig slampulseringsanordninger, hvorved oppnåes kostnadsbesparelser. En ytterligere fordel er at det forbedrede signal/støyforholdet kan gjøre det praktisk å motta slampulssignaler fra en slampulseringsanordning under perioder med lave slamstrømningshastigheter ofte assosiert med brønnstyringsproblemer. Reel tids borehullsinformas jon er særlig verdifull under slike perioder og kan potensielt hjelpe til å hindre utblåsninger. Signal/støyforholdene knyttet til tidligere kjente fremgangsmåter som overvåker trykkendringer er generelt for lave under perioder med lave slamstrømningshastigheter til å tillate adekvat detektering av signalene. Med de tidligere kjente fremgangsmåter kan således slampulssignalene være utilgjengelige når de mest trengs.

Fig. 5 og 6 tillater en signal/støyforholdsammenligning mellom fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse og den kjente teknikks fremgangsmåter som baserer seg ute-lukkende på trykkmålinger. Registreringer over henholdsvis slamtrykk og strømningshastighet er vist i fig. 5 og 6 som ble frembragt med den samme testbrønnoppstilling som er beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 2 og 3. Fig. 5 viser en registrering fra en trykktransduser av strekklapptypen plassert i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren. Slamtrykket ble registrert hvert fjerdedels sekund. Registreringen ble foretatt med ventilene i slampulseringsanordningen åpne hele tiden. Således ble ingen slampulseringssignaler frembragt. De relativt store trykkøkninger som sees omkring 50, 125, 225, 300, 400 og 500 sekunder ble bevirket av økninger i slampumpehastigheten.

I fraværet av støy ville man forvente å se en jevn horison-tal linje som tilsvarer hver av de forskjellige slampumpehastighetene, ettersom ingen slampulssignaler ble generert. P.g.a. trykkvariasjonene bevirket primært av slampumpen, er linjene imidlertid ikke jevne, men viser i stedet vesentlige variasjoner i trykk. Disse variasjoner danner støy som har tendens til å forkludre slampulssignalene i henhold til den kjente teknikks fremgangsmåter. Den feilaktige og store ikke-periodiske opptegning som sees i fig. 5 mellom 0 og ca. 300 sekunder oppstod p.g.a. at trykket i gassen i transientundertrykkeren (ca. 900 psi) i stor grad overskred slamtrykket ved de laveste slampumpehastighetene. Derfor var transientundertrykkeren ikke i stand til effektivt å dempe trykktransienter fra slampumpen. Således kan man se at det ville være særlig vanskelig å detektere slampulssignaler under anvendelse av trykkmålinger ved lave slampumpehastig-heter. Rent generelt gjelder at desto lavere slampumpehastigheten er, desto lavere blir signal/støyforholdet og desto dårligere blir signaldetekteringen.

Fig. 6 viser en registrering av strømningshastigheter tatt fra en magnetisk strømningsmåler av typen Foxboro 3-inch Series 2800 plassert på slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren og nær trykktransduseren som ble anvendt for å frembringe fig. 5. Slamstrømningshastigheten ble registrert hvert fjerdedels sekund. Tidsskalaen i fig. 6 er samtidig med den i fig. 5. Således ble registreringen vist i fig. 5 og 6 foretatt samtidig. Som det lett vil sees av fig. 6 er de horisontale strømningshastighetslinjene som tilsvarer de forskjellige slampumpehastighetene langt jevnere enn trykkmålingene vist i fig. 5. Dette angir at langt mindre støy måles av strømningsmåleren. Den minskede støy gjør det langt lettere å se endringene i slampumpehastigheten ved ca. 50, 125 og 225 sekunder i fig. 6 enn hva tilfellet er i fig. 5. Likeledes ville den minskede støyen gjøre det langt lettere å detektere slampulssignaler, hvilket generelt skaper strømningshastigheter og trykkendringer av langt mindre størrelse enn de som følger Økninger og minskninger i slampumpehastighet.

Den lave støy som er knyttet til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan for det meste tilskrives virkningen av transientundertrykkerene, hvilken virker til utjevne variasjoner i slampumpens strømningshastighet, som nevnt ovenfor. Kanskje nettopp betydelig som det lave totale støynivået, er den observasjon fra fig. 6 at støy-nivået er relativt uavhengig av pumpehastighet sammenlignet med tidligere kjente fremgangsmåter. Dette fenomen kan tillate fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse å oppløse slampulssignaler ved lave slamstrømningshastigheter som ofte er tilhørende brønnstyringsproblemer.

Den reduserte støy som er kjennetegnende for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse skaper likeledes andre goder. P.g.a. forbedrede signal/støyforhold, kan mindre kraftige slampulseringsanordninger anvendes. Slike slam- pulseringsanordniger har lavere energikrav, er mindre kostbare å bygge, og mer varige. I tillegg er behovet for komplisert databehandlingsutstyr for å ekstrahere de ønskede slampulssignalene fra bakgrunnstøyen i stor grad redusert. Derfor bør fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse øke måleytelsen under boreoperasjoner som anvender slampulstelemetri.

I tillegg til minsket bakgrunnstøy, er der en annen grunn til hvorfor fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse øker slampulssignalets deteksjon ved lave slamstrømnings-hastigheter. Ettersom slampumpehastigheten minsker, faller strømningshastigheten og trykket. Som følge derav faller også den absolutte størrelse av endringene i trykk og strømningshastighet frembragt av en slampulseringsanordning. Imidlertid faller de ikke med den samme faktor. Størrelsen av trykkendringene frembragt av slampulseringsanordningen vil falle i en større utstrekning enn størrelsen av strøm-ningshastighetsendringene. Denne forskjell er en konsekvens av velkjente lover innenfor fluidumsdynamikk.

Ettersom den foreliggende oppfinnelse utsettes for mange variasjoner, modifikasjoner og endringer hva angår detaljer, er det hensikten at det som er omtalt ovenfor og vist i de vedlagte tegninger skal fortolkes som illustrerende og ikke på en begrensende måte. Eksempelvis kan forskjellige strømningsmålerplasseringer anvendes. Andre variasjoner, modifikasjoner og endringer hva angår detaljer vil være innlysende for fagfolk. Slike variasjoner, modifikasjoner og detaljendringer innbefattes i oppfinnelsens omfang som definert av de etterfølgende patentkrav.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for å oppnå informasjon fra et brønnhull som bores, idet nevnte brønnhull inneholder en borestreng gjennom hvilken boreslam flyter, karakterisert ved : a) å foreta målinger av et eller flere borehullpara-metere med et eller flere instrumenter plassert nær de nedre partier av nevnte borestreng, b) å generere endringer i strømningshastigheten av nevnte boreslam som svar på å indikerende nevnte målinger, og c) å overvåke strø mningshastigheten av nevnte boreslam nær overflaten for å detektere nevnte endringer og derved oppnå nevnte informasjon.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at trinn (c) er det primære middel for å detektere nevnte endringer.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at trinn (c) er eneste midlet for detektering av nevnte endringer.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at boreslammets trykk ikke overvåkes for å oppnå nevnte informasjon.

5 . Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte endringer i strømningshastighet av nevnte boreslam frembringes ved hjelp av en slampulseringsanordning som er plassert i nevnte borestreng, idet nevnte endringer i strømningshastighet danner slampulssignaler .

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at en strømningsmåler anvendes til å overvåke nevnte strømningshastighet og derved detektere nevnte slampulssignaler.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte strømningsmåler er en magnetisk strømningsmåler.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at en slampumpe anvendes til å bevirke nevnte boreslam til å strømme gjennom en slamstrømnings-ledning og inn i nevnte borestreng, idet nevnte slamstrøm-ningsledning er i fluidumskommunikasjon med nevnte slampumpe og nevnte borestreng, at en transient undertrykker plasseres på nevnte slamstrømningsledning i mellom nevnte slampumpe og nevnte borestreng, og at nevnte strømningsmåler plasseres til å overvåke nevnte strømningshastighet i nevnte slam-strømningsledning mellom nevnte transient undertrykker og nevnte borestreng.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at slampulssignalene som detekteres av nevnte strømningsmåler behandles til å oppnå nevnte informasjon .

10. Fremgangsmåte for å oppnå informasjon fra et brønnhull ettersom det bores, idet nevnte brønnhull inneholder en borestreng gjennom hvilken boreslam strømmer, idet nevnte boreslam pumpes inn i nevnte borestang gjennom en slamstrøm-ningsledning, idet nevnte borestreng har et flertall instrumenter plassert nær nedre partier derav, idet nevnte instrumenter er i stand til å foreta målinger av borehulls tilstander og til å skape signaler som indikerer nevnte målinger, idet nevnte borestreng dessuten har en slampulseringsanordning som er tilpasset til å motta nevnte signaler fra nevnte instrumenter og til å generere slampulssignaler som indikerer nevnte målinger, karakterisert ved at strømningshastigheten av nevnte boreslam måles nær overflaten for å motta nevnte slampulssignaler. .

Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at trykket av nevnte boreslam ikke måles for å motta nevnte slampulssignaler.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at en transient undertrykker anbringes på nevnte slamstrømningsledning, og at strømningshastigheten gjennom nevnte slamstrømningsledning måles mellom nevnte transient undertrykker og nevnte borestreng.

13 . Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at en strømningsmåler anvendes til å måle nevnte strømningshastighet.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at nevnte strømningsmåler tilpasses til å tilveiebringe en utmatning som representerer den målte strømningshastigheten, og at nevnte utmatning behandles til å detektere og dekode nevnte slampulssignaler og derved å oppnå nevnte informasjon.