NO328836B1 - Anordning og fremgangsmate for formasjonstesting under boring ved bruk av kombinert absolutt- og differensialtrykkmaling - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen vedrører generelt testing av undergrunnsformasjoner eller reservoarer, og mer bestemt en anordning og en fremgangsmåte til innsam-ling av meget nøyaktig informasjon om formasjonstrykk under boring av en brønn.

For å fremskaffe hydrokarboner, så som olje og gass bores brønnborehull ved å rotere en borkrone som er festet i enden av en borestreng. Borestrengen kan være et skjøtet roterbart rør eller et kveilrør. Borehull kan bores vertikalt, men retningsbore-systemer blir ofte brukt til å bore borehull som avviker fra vertikale og/eller horisontale borehull for å øke hydrokarbonproduksjonen. Moderne ret-ningsboresystemer anvender generelt en borestreng som har en bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly (BHA)), og en borkrone i en ende av denne som roteres med en boremotor (borekronemotor) og/eller borestrengen. Et antall nedihullsinnretninger som er plassert i umiddelbar nærheten av borkronen måler visse nedihulls operasjonsparametere som er forbundet med borestrengen. Slike innretninger inkluderer typisk sensorer for måling av nedihullstemperatur og nedihullstrykk, verktøyazimut, verktøyinklinasjon. Det brukes også måleinnretninger så som en resistivitetsmåle-innretning for å bestemme tilstedeværelsen av hydrokarboner og vann. Ytterligere nedihulls instrumenter, kjent som verktøy for måling under boring (measurement-while-drilling (MWD)) eller logging under boring (logging-while-drilling (LWD)) er ofte festet til borestrengen for å bestemme forma-sjonsgeologi og formasjons-fluidtilstander under boreoperasjonene.

Borehull bores vanligvis langs forhåndsbestemte baner og går videre gjennom forskjellige formasjoner. En boreoperatør styrer typisk de overflatestyrte bo-reparameterne under boreoperasjonene. Disse parameterne inkluderer vekt på borkronen, strøm av borefluid gjennom borerøret, borestrengens rotasjonshastig-het (omdreininger pr. min. av overflatemotoren som er tilkoplet til borerøret) og tetthet og viskositet av borefluidet. Operasjonstilstandene nede i hullet endres kon-tinuerlig, og operatøren må reagere på slike endringer og justere de overflatestyrte parameterne for å styre boreoperasjonene på riktig måte. For boring av et borehull i et nytt område, er operatøren typisk avhengig av seismiske undersøkelsesplot-tinger, som tilveiebringer et makrobilde av undergrunns-formasjonene og en for-håndsplanlagt borehullsbane. For boring av flere borehull i den samme formasjon, kan operatøren også ha informasjon om de tidligere borede borehull i den samme formasjonen.

Den informasjon som tilveiebringes til operatøren under boring inkluderer typisk borehullstrykk, temperatur og boreparametere så som WOB, rotasjonshas-tighet av borkronen og/eller borestrengen, og borefluidets strømningsmengde. I enkelte tilfelle blir operatøren også gitt utvalgt informasjon om bunnhullssam-menstilingens tilstand (parametere) så som dreiemoment, slammotorens differansetrykk, dreiemoment, borkronens hopp (bounce) og kast (whirl) o.s.v.

Nedihulls sensorens data blir typisk i en viss utstrekning prosessert nede i hullet, og ved hjelp av telemetri sendt oppover i hullet ved å sende et signal gjennom borestrengen eller ved å overføre slampulser gjennom det sirkulerende borefluidet, d.v.s. slampulstelemetri

Forskjellige typer av borefluider brukes for å gjøre boreprosessen lettere og for å opprettholde et ønsket hydrostatisk trykk i borehullet. Trykksatt borefluid (vanligvis kjent som "slam" eller "boreslam") pumpes inn i et borerør gjennom en sentral boring for å rotere boremotoren og tilveiebringe smøring av forskjellige elementer i borestrengen inkludert borkronen. Borerøret roteres med et drivele-ment (prime mover), så som en motor, for å fremme retningsboring og for å bore vertikale borehull. Borkronen er typisk tilkoplet en lagersammenstilling som har en drivaksel som i sin tur roterer borkronen som er festet til denne. Radiallagere og aksiallagere i lagersammenstillingen gir støtte til borkronen mot disse radiale og aksiale kreftene.

Boreslammet blandes med additiver ved overflaten for å beskytte nedi-hullskomponenter mot korrosjon, og for å opprettholde en spesifisert tetthet. Slammets tetthet påvirkes basert på det kjente eller forventede formasjonstrykk. Slammet i borehullets ringrom holdes typisk ved et trykk som er litt høyere enn i den omgivende formasjonen. Slammet kan invadere formasjonen, hvilket forårsa-ker kontaminering av hydrokarbonene, eller det kan skade formasjonen hvis slam-trykket er for høyt. Hvis slammet holdes ved et trykk som er for lavt for den omgivende formasjonen, kan formasjonsfluidet strømme inn i ringrommet, hvilket forår-saker et trykk- "spark". Ingen av disse resultatene er ønsket ved boring av en brønn.

Formasjonstesteverktøy kan være verktøy for formasjonstesting under boring (formation testing while drilling (FTWD)) som føres inn i et borehull på en borestreng som beskrevet ovenfor, eller et formasjonstesteverktøy kan føres inn i et borehull på en kabel. Et typisk kabelverktøy senkes inn i en brønn ved bruk av en armert kabel som inkluderer elektriske ledere for overføring av data og kraft til og fra verktøyet. Et kabelverktøy blir typisk senket til en forhåndsbestemt dybde, og målinger utføres når verktøyet trekkes ut fra brønnen.

Kabel- og FTWD-verktøy brukes for å overvåke formasjonstrykk, fremskaffe fluidprøver fra formasjonen og for å forutsi reservoarets ytelse. Slike formasjons-teste-verktøy inneholder typisk et langstrakt legeme som har en oppblåsbar pakning, en putetetning eller begge deler som tettende presses mot en sone av interesse i et brønnborehull for å innsamle fluidprøver fra formasjonen i lagringskam-mere som er plassert i verktøyet.

Resistivitetsmålinger, målinger av nedihullstrykk og nedihullstemperatur, og optisk analyse av formasjonsfluider har blitt brukt til å identifisere typen av formasjonsfluid, d.v.s. for å differensiere mellom olje, vann og gass som finnes i formasjonsfluidet, og for å bestemme fluidenes boblepunkttrykk. Informasjonen som fremskaffes fra én eller flere trykksensorer og temperatursensorer, resistivitetsmålinger og optisk analyse brukes til å styre parametere så som draw down-hastighet, d.v.s. hastigheten som verktøytrykket senkes med, for å holde draw down-trykket, d.v.s. verktøytrykket under testing eller prøvetaking, over boblepunk-tet og for å bestemme når man skal samle inn fluidprøver nede i hullet.

EP 0908600 A2 fremviser en anordning som inkluderer en trykksensor forbundet med et passende konfigurert filter. Trykksensoren er plassert i fluidkommunikasjon med en formasjon som er krysset av en brønn. Et utgangssignal fra trykksensoren er forbundet med filteret, slik at filteret kan bestemme bidraget fra trykkpulser til utgangen fra trykksensoren for formasjonsfluidet. Filteret kan så benyttes for å fjerne dette trykkpulsbidraget fra utgangssignalet for formasjonsfluid trykksensoren. Videre, omfatter anordningen et par oppblåsbare pakningselemen-ter som er plassert i en aksiell avstand fra hverandre, som når de er pumpet opp, isolerer de en andel av formasjonen i forhold til resten av brønnboringen. Anordningen omfatter videre en andre trykksensor i fluidkommunikasjon med den isoler-te andelen av formasjonen, hvori den andre trykksensoren er forbundet med det ovenfor nevnte filteret for å fjerne trykkpulsbidraget fra utgangen fra formasjons-fluidtrykksensoren.

US 5,837,893 vedrører en fremgangsmåte for detektering av en type fluid som omgir et måleinstrument under testing av en brønn, hvori forskjellen i trykk målt med et differansetrykkmålerinstrument for å bestemme en fluiddensitet blir evaluert. Fremgangsmåten benytter en differensialtrykksmåler med en kjent avstand mellom to porter, hvori differansetrykket indikerer fluiddensitet. Videre inneholder anordningen en absoluttrykkmåler for måling av et absoluttrykk i en brønn, der både absoluttrykket og differansetrykket måles over tid. Fra dette får man en måling som indikerer et differansetrykk, og forandringer i trykk som oppstår for det absolutte trykket, kan valideres.

Formasjonstemperatur varierer basert på dybde og trykk på et gitt punkt, og sirkulerende borefluid har en tilbøyelighet til å tilveiebringe en relativt konstant temperatur i borehullet, hvilken er nedenfor den naturlige formasjonstemperaturen. Sirkulasjon av fluid må stoppes når en kabel brukes eller når et FTWD-verktøy brukes i visse prøvetakings- eller testanvendelser. Når sirkulasjonen av borefluidet stanses, begynner borehullstemperaturen å stige. Denne temperaturendringen har en temperaturgradient. Temperaturgradienten kan være ganske stor, hvilket gjør enkelte instrumenter unøyaktige.

En trykkgradienttest er en test hvor flere trykktester utføres når en kabel-testanordning eller en FTWD-testanordning føres gjennom et borehull. Instrumenter som brukes for trykkgradienttester møter typisk den konstante temperatur og temperatur-gradienttilstandene beskrevet ovenfor. Formålet med testen er å bestemme grenseflaten eller kontaktpunktene mellom gass, olje og vann. Bruk av en typisk trykktesteanordning tilveiebringer tilnærmede trykkverdier, som kan inkludere store feil på grunn av temperatureffekter. Mange systemer kompenserer for fei-len ved å bruke kompliserte estimeringsteknikker og datamaskiner til å analysere testdatene og bestemme formasjonstrykket ved et gitt punkt. Det vil være ønskelig å ha meget nøyaktige testdata for å unngå behovet for analytiske estimeringer.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot de ovennevnte mangler og tilveiebringer en anordning og en fremgangsmåte til å fremskaffe meget nøyaktige trykkmålinger av en formasjon for bedre styring av borefluidets hydrostatiske trykk, og for å redusere behovet for å estimere formasjonstrykk ved bruk av kabel- og FTWD-verktøy.

Det er tilveiebrakt en anordning og en fremgangsmåte til formasjonstesting under boring (Formation Testing While Drilling (FTWD)) for fremskaffelse av meget nøyaktige trykkmålinger i et brønnborehull ved bruk av en kombinasjon av en absolutt trykksensor og en differansetrykksensor for å fremskaffe absoluttrykk-målinger under store temperaturgradienter. En meget nøyaktig absoluttrykk-sensor av kvarts brukes under en periode med konstant temperatur. En sensorut-mating definerer et startområde for en differansesensor, som har mindre absolutt nøyaktighet, men som er mindre følsom for temperatureffekter på grunn av store temperaturgradienter.

Den foreliggende oppfinnelse bruker et trykkmålesystem som er basert på strekklapper, piezo-resistivitet eller lignende, og som har en god oppløsning og god temperaturkompensasjon for en dynamisk trykkmåling så som en differansetrykkmåling referert til ringromstrykket. Det brukes da en trykkmåler med et mindre måleområde med full skala, hvilket resulterer i bedre oppløsning. Strekklappen eller det lignende system har fordelen med bedre temperaturkompensasjon sammenlignet med en kvartsmåler med høy oppløsning som brukes for absoluttrykk-målinger. For å fremskaffe et absoluttrykk, er det imidlertid nødvendig med en kvartsmåler for å måle det absolutte ringromstrykket, og deretter adheres differansetrykket til dette. Denne fremgangsmåten har den fordel at den meget nøyaktig måler absoluttrykket med kvartsmåleren i situasjoner med konstant temperatur, eksempelvis før slamsirkulasjonen stanses. Verdien brukes til å justere den initiale ringromstrykk-innstillingen av differansetrykkmåleren som måler draw down-trykket ved en temperaturøkning på grunn av stanset sirkulasjon. Differansetrykkmåleren brukes således til å måle draw down-trykket mot ringromstrykket mens kvartsmåleren måler ringromstrykket.

I et aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et verktøy for å fremskaffe minst én parameter av interesse så som trykk i en undergrunnsformasjon in situ. Verktøyet omfatter et bæreelement for transport av vertøyet inn i et borehull, minst et selektivt framførbart element som er montert på bæreelementet for å separere ringrommet i et første parti og et andre parti, en første port som er åpen mot formasjonsfluid i det første parti, en annen port som er åpen mot et fluid som inneholder borefluid i det annet parti, en første sensor for å bestemme en første verdi som er indikativ for en karakteristikk i det første parti, en annen sensor for å bestemme en annen verdi som er indikativ for en karakteristikk i det annet parti referert til den første verdi.

En fremgangsmåte som er tilveiebrakt av den foreliggende oppfinnelse omfatter transport av et verktøy inn i et borehull, separering av ringrommet i et første parti og et annet parti ved fremføring av minst ett selektivt fremførbart element, blottlegging av en første port overfor formasjonsfluid i det første parti, blottlegging av en annen port overfor fluid i det annet parti, bestemmelse av en første verdi som er indikativ for et absolutt trykk i det første parti bestemmelse av en annen verdi som er indikativ for et differansetrykk i det annet parti referert til absoluttrykket i det første parti og kombinering av den første og andre verdi ved bruk av en prosessor, idet kombinasjonen er indikativ for formasjonstrykk.

For detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse skal det nå vises til den følgende detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelse, sett i samenheng med de ledsagende tegninger, hvor like elementer har blitt gitt like henvisningstall, og hvor: Fig. 1 er et sideriss av et system for samtidig boring og logging, hvilket in-korporerer en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et planriss av en borestrengseksjon som inkluderer et verktøy iføl-ge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse hvor pakninger brukes til å tette et parti av ringrommet i et borehull. Fig. 4 viser en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor en differansetrykkmåling utføres mellom to punkter i en borehullsvegg mens en absoluttrykksensor måler et absoluttrykk i ringrommet. Fig. 5 viser enn alternativ utførelse av et verktøy ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor en differansetrykkmåling utføres mellom to ringromspartier som er isolert med doble sett pakninger. Fig. 1 er et sideriss av et system for samtidig boring og logging, hvilket in-korporerer en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Et brønnborehull 102 er boret inn i grunnen under styring av overflateutstyr som inkluderer en rotasjonsbo-rerigg 104.1 samsvar med et konvensjonelt arrangement, inkluderer riggen 104 et boretårn 106, et boretårndekk 108, heisespill 110, en krok 112, en drivforbindelse (kelly joint) 114, et rotasjonsbord 116, og en borestreng 118. Borestrengen 118

inkluderer et borerør 120 som er festet til den nedre ende av drivforbindelsen 114 og til den øvre ende av en seksjon som omfatter en flerhet av vektrør. Vektrørene inkluderer ikke separat viste vektrør så som et øvre vektrør, et mellomliggende vektrør og et nedre vektrør med en bunnhullssammenstilling (Bottom Hole Assembly (BHA)) 121 umiddelbart nedenfor den mellomliggende rørdel. Den nedre ende av BHA 121 bærer et nedihullsverktøy 122 ifølge den foreliggende oppfinnelse og en borkrone 124.

Boreslam 126 sirkuleres fra en slamtank 128 gjennom en slampumpe 130, gjennom en støtavlaster 132 (desurger), gjennom en slamtilførselsledning 134, og inn i en svivel 136. Boreslammet 126 strømmer ned gjennom drivforbindelsen 114 og en langsgående sentral boring i borestrengen, og gjennom munnstykker (ikke vist) i borkronens underside. Borehullsfluid 138 som inneholder boreslam, bore-kaks og formasjonsfluid strømmer tilbake opp gjennom ringrommet mellom den utvendige overflate av borestrengen og den innvendige overflate av borehullet for å sirkuleres til overflaten hvor det returneres til slamtanken gjennom en slamretur-ledning 142. En vibrerende sikt (ikke vist) separerer formasjonsborekaks fra boreslammet før slammet returneres til slamtanken.

Systemet på fig. 1 bruker slampulstelemetri-teknikker for å overføre data fra nede i hullet til overflaten under boreoperasjoner. For å motta data ved overflaten er det en transduser 144 i slamtilførselsledningen 132. Denne transduseren gene-rerer elektriske signaler som respons på trykkvariasjoner i boreslammet, og en overflateleder 146 overfører elektriske signaler til en overflatekontroller 148.

Hvis det er anvendelig, kan borestrengen 118 ha en nedihulls boremotor 150 for rotasjon av borkronen 124.1 borestrengen 118 over borkronen 124 er det inkorporert et nedihullsverktøy 122 ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvilket vil bli beskrevet i nærmere detalj i det følgende. Et telemetrisystem 152 er lokalisert i en egnet lokalisering i borestrengen 118, så som ovenfor verktøyet 122. Telemet-risystemet 152 brukes til å motta kommandoer fra, og sende data til, overflaten via slampulstelemetri, som beskrevet ovenfor.

Fig. 2 er et planriss av en seksjon av en borestreng inkludert et verktøy iføl-ge den foreliggende oppfinnelse som kan brukes i anordningen på fig. 1. Verktøyet 202 er vist plassert på en langstrakt sylinder som kan være borerør 200, et kveile-rør eller en kabel. En fremførbar putetetning 204 inkluderer en tetning 206 av gummi eller en lignende elastomer ved en pute-endeseksjon 208. Puteendeseksjonen 208 er festet til et stempel 210 eller en annen egnet plasserings-innretning, så som en ribbe eller en pakning. Stemplet 210 befinner seg i borerøret 200, og har en lengdeakse som står hovedsakelig vinkelrett på en lengdeakse i borerøret 200. Enhver kjent fremgangsmåte til å føre frem og/eller trekke tilbake stemplet 210 kan brukes, så som slamtrykkavledning gjennom ventiler, hydraulisk aktuering ved bruk av en elektrisk pumpe eller en slamturbinpumpe, eller ved bruk av en elektrisk motor. Stemplet 210 kan være forspent i en fremført eller tilbake-trukket posisjon, for eksempel ved bruk av en fjær (ikke vist). Når den er fremført, tetter putetetningen 204 et parti av ringrommet 232, hvilket separerer ringrommet i et første parti 232a og et annet parti 232b.

En første port 230 og et rør 228 tillater fluidkommunikasjon mellom det førs-te parti av ringrommet 232a og en absolutt trykkmåler 234. Absolutt-trykkmåleren 234 er fortrinnsvis en meget nøyaktig kvartssensormåler. Absoluttrykkmåleren 234 måler trykk i det første parti av ringrommet 232a, og målingen utføres fortrinnsvis når temperaturen er relativt konstant, eksempelvis når borefluidet sirkulerer eller under en tidsperiode umiddelbart etter at sirkulasjonen er stanset.

En annen port 212 er lokalisert på puteendeseksjonen 208. Den annen port 212 kommer i fluidkommunikasjon med borehullets vegg 214 ved det annet parti av det tettede ringrom 232b når stemplet 210 er fremført. Når elastomertetningen 206 er tettet mot borehullets vegg 214 strømmer kun formasjonsfluid gjennom den annen port 212. Den annen port 212 er forbundet til en differansetrykkmåler 220 med et rør 216. Differansetrykkmåleren 220 måler differansetrykket mellom det første og annet ringromsparti 232a og 232b under perioder med store temperaturgradienter, eksempelvis når borefluid ikke sirkulerer. Differansetrykkmåleren 220 er fortrinnsvis en sensor av strekklapptypen, en piezo-resistiv sensor eller et lignende system som har høy oppløsning og god temperaturkompensasjon for en dynamisk trykkmåling så som en differansetrykkmåling referert til ringromstrykket. Det blir da brukt en trykkmåler med et mindre måleområde med full skala (ikke separat vist), hvilket resulterer i bedre oppløsning. Strekklappsystemet eller det lignende systemet har den fordelen at det gir en bedre temperaturkompensasjon sammenlignet med en kvartsmåler med høy oppløsning som brukes for abso-luttrykkmålinger. For å fremskaffe et absoluttrykk, er det imidlertid nødvendig med en kvartsmåler for å måle det absolutte ringromstrykket, og deretter adheres differansetrykket til dette.

Absolutttrykkmåleren 234 og differansetrykkmåleren 220 er operativt forbundet, slik at absoluttrykkmåleren 234 tilveiebringer et startområde for differansetrykkmåleren 220. På denne måte måler differansetrykkmåleren 220 et trykk i forhold til avlesingen av absoluttrykket. Denne konfigurasjonen muliggjør en mindre avlesingsskala for differansetrykket. Differansetrykksensorer av den type som her er beskrevet er mye mer nøyaktige for mindre differansetrykk. Kombinasjonen av absoluttrykk og differansetrykk tilveiebringer således en meget nøyaktig trykkavlesing.

Med fortsatt henvisning til fig. 2, brukes en pumpe 218 til å drive fluid inn i den annen port 212. Pumpen 218 kan være enhver egnet fluidreguleringsinnret-ning for anvendelse. En foretrukket pumpekonfigurasjon bruker et stempel 222 som beveger frem og tilbake i en sylinder 224, og som er drevet av en elektrisk motor, en hydraulisk motor eller en slammotor 226. Fluid som forlater sylinderen 224 kan avgis gjennom røret 228 og en første port 230 inn i det første parti av ringrommet 232a som ikke er tettet av putetetningen 204. Alternativt kan fluidet gå ut av verktøyet via ethvert annet egnet rør og port (ikke vist).

Fig. 3 viser en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor utvidbare pakninger brukes til å separere et borehullsringrom i et nedre ringrom, et mellomliggende ringrom og et øvre ringrom. Fig. 3 viser et verktøy 302 som er lokalisert på et avlangt rør 300 som kan være en del av en borestreng eller en kabel. En øvre pakning 304 er anordnet på rør 300 og er vist utvidet idet den tetter mot bo-rehullsveggen 306. En nedre pakning 308 er på samme vist vis utvidet idet den tetter mot borehullets vegg 306 i en annen lokalisering under den øvre pakningen 304. Disse pakningene er velkjent innen faget, og blir typisk fylt ved bruk av borefluid.

En port 310 er åpen mot et parti av ringrommet 312 som er avtettet fra et øvre parti 314 og et nedre parti 316 med pakningen 304 og 308. Et rør 318 fører fra porten 310 til en pumpe 320. Pumpen 320 er som beskrevet ovenfor og vist på fig. 2. En differansetrykkmåler 322 er forbundet til røret 318 og et annet rør 324 som fører til en port 326 for å måle trykket i det mellomliggende ringrommet i forhold til det øvre ringrommet 314. En meget nøyaktig absolutt trykkmåler 318 er forbundet til det annet rør 324 for å måle absoluttrykket i det øvre ringrommet 314. Det mellomliggende ringrommet blir fortrinnsvis målt i forhold til det øvre ringrommet 314 istedenfor i forhold til det nedre ringrommet 316, for å sikre at målinger ikke påvirkes av trykkoppbygging i det nedre ringrommet 316.

Fig. 4 viser en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor en differansetrykkmåling utføres mellom to punkter på en borehullsvegg, mens en absoluttrykk-sensor måler et absolutt trykk i ringrommet. En borestrengdel eller et borerør 402 som er egnet til bruk sammen med anordningen beskrevet ovenfor og vist på fig. 1 er vist anordnet i et borehull 404 som avgrenser et ringformet rom (ringrom) 406 mellom verktøyet 400 og borehullets vegg 408.

Verktøyet 400 inkluderer en absoluttrykkmåler 410. Absoluttrykkmåleren 410 er forbundet til en pumpe 412 med et rør 414. Røret 414 haren port 416 som er åpen mot ringrommet 406, for å muliggjøre måling av absolutt fluidtrykk i ringrommet 406 med absoluttrykkmåleren 410.

Verktøyet 400 inkluderer også en differansetrykkmåler 418. Differansetrykkmåleren 418 er tilkoplet til en flerhet av putetetningselementer (puter) 420a og 420b som hovedsakelig er identiske til puten beskrevet ovenfor og vist på fig. 2. Hvert putetetningselement er montert på et fremførbart stempel 422a og 422b for fremføring av den tilhørende pute mot borehullets vegg 308. Et rør 424a strekker seg fra en port 426a som er lokalisert i en pute 420a til den éne side av differansetrykkmåleren 418, og et tilsvarende rør 424b forbinder en annen port 426b som er lokalisert i den andre puten 420b den annen side av differansetrykkmåleren 418. Hver pute 420a og 420b tetter et separat parti av borehullets vegg 408, hvilket blottlegger den tilhørende port overfor det tettede veggparti. En fluidpumpe 430 brukes til å drive formasjonsfluid fra formasjonen og inn i porten 426b. I utførelsen vist på fig. 4, er den første pumpen 412 forbundet til røret 414 som fører til absoluttrykkmåleren 410, og røret 424a forbinder porten 426a til differansetrykkmåleren 418. De som er kyndige innen faget vil medgi at det eksisterer flere konfigurasjoner som er i stand til å trekke fluid inn i et verktøy via én eller flere porter, og at konfigurasjonen vist på fig. 1 kun er illustrativ for en slik konfigurasjon. For eksempel kan en separat pumpe være tilkoplet til hver port, eller en enkelt pumpe med korrekt rutede rør kan forbinde alle portene og målerne og fremdeles være funksjonelt ekvivalent til den viste utførelse. Hensikten med den foreliggende beskrivelse er å inkludere alle slike konfigurasjoner.

Fig. 5 viser en alternativ utførelse av et verktøy 500 ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor en differansetrykkmåling utføres mellom to ringromspartier som isolert med doble sett pakninger. Verktøyet 500 vist på fig. 5 er hovedsakelig identisk med verktøyet beskrevet ovenfor og vist på fig. 4, med det unntak at de fram-førbare puteelementer på fig. 4 er byttet ut med doble sett pakninger som omfatter et øvre pakningssett 520 og et nedre pakningssett 522.

Pakningssettene 520 og 522 er typisk utvidbare pakninger som er kjent innen faget, så som de som er beskrevet ovenfor og vist på fig. 3. De øvre pakningssett 520 omfatter en første øvre pakning 520a og en annen øvre pakning 520b. Borefluid kan brukes til å fylle pakningene 520a og 520b ved bruk av kjente fremgangsmåter til pumping og ruting av fluid. Når de er fylt, tetter pakningene 520a og 520b et øvre parti 524 av ringrommet, og videre separerer de ringrommet i et øvre parti 504a ovenfor det øvre pakningssett 520 og et mellomliggende parti 504b mellom det øvre og nedre pakningssett 520 og 522.

Det nedre pakningssett 522 omfatter en første nedre pakning 522a og en annen nedre pakning 522b. Det nedre pakningssett 522 er hovedsakelig identisk med det øvre pakningssett 520. Den første og annen nedre pakning 522a og 522b fylles for å tette et nedre parti 526 i ringrommet og for videre å separere ringrommet i et bunnparti 504c nedenfor det nedre pakningssett 522.

En øvre port 530 og en nedre port 532 er åpne mot det øvre 524 henholds-vis det nedre tettede parti 526 av ringrommet. En differansetrykkmåler 518 er anordnet i verktøyet 500 og er tilkoplet til den øvre port 530 med et rør 534. Differansetrykkmåleren 518 er forbundet til den nedre port 532 med et tilsvarende rør 536. En annen pumpe 528 er tilkoplet til røret 536 for å drive formasjonsfluid inn i det nedre tettede parti 526 av ringrommet, mens den første pumpe 512 driver formasjonsfluid inn i det øvre tettede parti 524 og den tilhørende øvre port 530. Som med utførelsen beskrevet ovenfor og vist på fig. 4, er pumpekonfigurasjonen på fig. 5 en eksemplifiserende konfigurasjon, og funksjonelt ekvivalente konfigurasjoner anses å være innenfor rammen for den foreliggende oppfinnelse.

Med fortsatt henvisning til fig. 5, måler differansetrykkmåleren 518 differansetrykket mellom de to tettede parti er 524 og 526 av ringrommet under store temperaturgradienter, mens absoluttrykkmåleren 510 måler absoluttrykket i det øvre ringrommet 504a når temperaturen er relativt konstant. De to trykkmålerne 510 og 518 er operativt forbundet, slik at absoluttrykkmåleren 510 tilveiebringer en start-verdi for differansetrykkmåleren 518. En ikke vist prosessor brukes til å kombinere målingene fra trykkmålerne for å bestemme en nøyaktig avlesing av formasjonens absoluttrykk.

Forskjellige utførelser av anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse har ovenfor blitt beskrevet med henvisning til fig. 1-5, og fremgangsmåter til måling av et formasjonstrykk ifølge den foreliggende oppfinnelse vil når bli beskrevet. Fremgangsmåtene kan bruke én eller flere av utførelsene av anordningen eller ethvert verktøy som tilveiebringer tilsvarende funksjonelle evner. De følgende be-skrivelser av fremgangsmåten vil bruke bestemte utførelser av verktøyet som er beskrevet ovenfor kun av illustrative formål, uten å begrense noen bestemt utfø-relse av fremgangsmåten til bruken av en bestemt konfigurasjon av verktøy.

Verktøyet beskrevet ovenfor og vist på fig. 2 brukes i en utførelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for å bestemme formasjonstrykk. Fremgangsmåten omfatter senking av et verktøy 202 inn i et brønnborehull ved bruk av et borerør, kveilrør eller en kabel. En absoluttrykk-måler 234 basert på kvarts eller av en annen type som befinner seg i verktøyet brukes til å bestemme en absolutt-trykkavlesing i ringrommet mens boreslammet sirkulerer og temperaturen er relativt konstant. Et parti av ringrommet separeres og tettes fra resten av ringrommet ved bruk av et utvidbart putetetningselement 204. Formasjonsfluid drives inn i en port som er åpen mot ringrommets tettede parti. Et trykkmålesystem 220 basert på strekklapper eller lignende som har høy oppløsning og god temperaturkompensasjon for den dynamiske trykkmåling brukes til å måle et differansetrykk i fluidet som kommer inn i porten i forhold til ringromstrykket. Det kan brukes en trykkmåler med et mindre måleområde med full skala, hvilket resulterer i bedre oppløsning.

Strekklapp-målesystemet har fordelen med bedre temperaturkompensasjon sammenlignet med kvartsmåleren med høy oppløsning for absoluttrykkmå-lingene, men absoluttrykkmåleren er nødvendig for å fremskaffe det initiale trykket, og deretter adheres differansetrykkverdien til dette. Denne fremgangsmåten har fordelen med en meget nøyaktig måling av absoluttrykket med kvartsmåleren i situasjoner med konstant temperatur før slamsirkulasjonen stanses, og absolutt-verdien brukes deretter for å justere et ringromstrykk for differansetrykkmåleren.

Differansetrykkmåleren brukes da til å måle draw down-trykket mens temperaturen øker på grunn av stanset sirkulasjon. Differansetrykket måles i forhold til ringromstrykket mens kvartsmåleren tilveiebringer en meget nøyaktig måling av ringromstrykket. En prosessor brukes til å prosessere de målte differanse- og ab-soluttrykkmålingene for å bestemme en meget nøyaktig verdi for formasjonstrykket og/eller bestemme fluidtetthet i borehullet.

Det skal forstås at verktøyet beskrevet ovenfor og vist på fig. 3 tilveiebringer en hovedsakelig ekvivalent funksjon til verktøyet på fig. 2. Enhver fremgangsmåte som her er beskrevet med bruk av verktøyet på fig. 2 er således like anvendbar ved bruk av verktøyet på fig. 3.

Alternative fremgangsmåter til fremskaffelse av formasjonstrykk ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved bruk av anordningen beskrevet ovenfor og vist på fig. 4 som et eksemplifiserende verktøy for å utføre fremgangsmåten. Verktøyet 400 føres inn i et borehull ved bruk av et borerør, kveilerør eller en kabel, til en ønsket dybde. En flerhet av fremførbare puter 420a og 420b føres frem for å tette to separate partier av ringrommet mot hverandre og mot resten av ringrommet. En absoluttrykkmåler 410 basert på kvarts brukes til å måle absoluttrykket i det utettede parti av ringrommet mens borefluidet sirkulerer. Én eller flere pumper brukes til å trekke fluid som inneholder formasjonsfluid inn i porter som er åpne mot hvert av de tettede ringromspartier. En strekklapp-sensor eller en annen egnet differansesensor brukes til å måle differansetrykket i en port i forhold til den andre. En prosessor brukes til å kombinere differansetrykkmålingen med absoluttrykkmålingen ved bestemmelse av en verdi som er indikativ for formasjonstrykket. Formasjonstrykk-verdien blir deretter ved hjelp av telemetri sendt til overflaten for bruk ved styring av boreoperasjoner. Det skal forstås at verktøyet som er beskrevet ovenfor og vist på fig. 5 tilveiebringer en funksjon som er hovedsakelig ekvivalent til funksjonen ved verktøyet på fig. 4. Den fremgangsmåte som nettopp er beskrevet, og som bruker verktøyet på fig. 4, er således like egnet ved bruk av verktøyet på fig. 5.

I en alternativ fremgangsmåte blir trykkmålinger som utføres som beskrevet ovenfor utført ved flere lokaliseringer langs en borehullsbane. Målingene analyse-res for å bestemme grenseflate eller kontaktpunkter mellom gass, olje og vann som befinner seg i formasjonen.

I en annen fremgangsmåte blir minst én trykkmåling som er utført som beskrevet ovenfor prosessert for å bestemme borefluidets effektivitet til å opprettholde et ønsket hydrostatisk trykk i borehullet. De prosesserte målingene sendes til en overflatelokalisering via en hvilken som helst overføring som er kjent innen faget og er egnet for anvendelsen. En boreoperatør bruker den overførte informasjon for å justere borefluid-parametere, hvilket forbedrer boreoperajonens effektivitet.

Den foregående beskrivelse er rettet mot bestemte utførelser av den foreliggende oppfinnelse med henblikk på illustrasjon og forklaring. Det vil imidlertid være åpenbart for en med fagkunnskap innen området at mange modifikasjoner og endringer av de utførelser som er beskrevet ovenfor er mulig uten å avvike fra oppfinnelsens ramme og idé. Det er meningen at de følgende krav skal tolkes slik at det omfatter alle slike modifikasjoner og endringer.

Claims (14)

1. Verktøy (122, 302, 400, 500) for fremskaffelse av en parameter av interesse i en undergrunnsformasjon in situ, omfattende et bæreelement (121) for å føre verktøyet (122, 302,400, 500) inn i et borehull (102,404), idet borehullet (102, 404) og verktøyet (122, 302, 400, 500) har et mellomliggende ringrom (232, 406) og minst ett selektivt framførbart element (208, 304, 308, 420a, 420b, 520, 522) som er montert på bæreelementet (121) for å separere ringrommet (232, 406) i en flerhet av ringromspartier inkludert et først parti (232a, 314, 504a) og et andre parti (232b, 312, 524, 526), hvori en første port (230, 326, 416) er blottlagt ovenfor et fluid som inneholder borefluid i det første parti (232a, 314, 504a) en annen port (212, 310,426a, 426b, 530, 532) som kan blottlegges ovenfor et fluid som inneholder borefluid i det annet parti (232b, 312, 524, 526) og en absoluttrykkmåler (234, 328, 410, 510) som er operativt forbundet med det første parti (232a, 314, 504a) for bestemmelse av en første verdi som er indikativ for et absoluttrykk i det første parti (232a, 314, 504a), karakterisert ved: en differansetrykkmåler (220, 322, 418, 518) som er operativt forbundet med den første port (230, 326, 416) og annen port (212, 310, 426a, 426b, 530, 532) for bestemmelse av en annen verdi som er indikativ for et differansetrykk i det annet parti (232b, 312, 524, 526) referert til absoluttrykket i det første parti (232a, 314, 504a) som er bestemt av absoluttrykkmåler (234, 328, 410, 510) og en prosessor for å kombinere den første og annen verdi, idet kombinasjonen er indikativ for formasjonstrykket.

2. Verktøy ifølge krav 1, hvori bæreelementet er valgt fra en gruppe bestående av (i) et roterbart borerør (402), (ii) et kveilerør (200) og (iii) en kabel (120).

3. Verktøy ifølge krav 1 eller 2, hvori parameteren av interesse er valgt fra en gruppe bestående av (i) formasjonstrykk og (ii) kontaktpunkter.

4. Verktøy ifølge et av kravene 1 til 3, hvori det minst ene selektivt ekspanderbare elementet (208, 304, 308, 420a, 420b, 520, 522) er valgt fra en gruppe bestående av (i) et fremførbart putetetningselement (208, 420a, 420b), (ii) en utvidbar pakning (304, 308) og et ekspanderbart pakningssett (520, 522).

5. Verktøy ifølge et av kravene 1 til 4, hvori absoluttrykkmåleren (234, 328, 410, 510) omfatter en kvarts-trykksensor.

6. Verktøy ifølge et av kravene 1 til 5, hvori differansetrykkmåleren (220, 322, 418, 518) videre omfatter en strekklapp-trykksensor.

7. Verktøy ifølge et av kravene 1 til 6, videre karakterisert ved en pumpe (218, 320, 412, 512) i fluidkommunikasjon med den første port (230, 326, 416) for å drive formasjonsfluid inn i den første port (230, 326,416).

8. Fremgangsmåte til fremskaffelse av en parameter av interesse i en undergrunnsformasjon in situ, ved føring av et verktøy (122, 302, 400, 500) inn i et borehull (102, 104) på et bæreelement(121), idet borehullet (102, 104) og verktøyet (122, 400, 500) har et mellomliggende ringrom (232, 406) og separering av ringrommet (232, 406) i en flerhet av ringromspartier inkludert i det minste et første parti (232a, 314, 504a) og et andre parti (232b, 312, 524, 526) ved fremføring av minst ett selektivt fremførbart element (208, 304, 308, 420a, 420b, 520, 522) montert på bæreelementet (121), idet fremgangsmåten omfatter følgende trinn - blottlegging av en første port (230, 326, 416) overfor et fluid som inneholder formasjonsfluid i det første parti (232a, 314, 504a), - blottlegging av en annen port (212, 310, 426a, 426b, 530, 532) overfor et fluid som inneholder borefluid i det annet parti (232b, 312, 524, 526), - bestemmelse av en første verdi som er indikativ for et absoluttrykk i det første parti (232a, 314, 504a) ved bruk av en absoluttrykksensor som er operativt forbundet med det første parti (232a, 314, 504a), karakterisert ved de ytterligere trinn å - bestemmelse av en annen verdi som er indikativ for et differansetrykk for det annet parti (232b, 312, 524, 526) referert til absoluttrykket i det første parti (232a, 314, 504a) ved bruk av en differansetrykksensor som er operativ forbundet med den første port (230, 326, 416) og den annen port (212, 310, 426a, 426b, 530, 532) og - kombinering av den første og annen verdi ved bruk av en prosessor, idet kombinasjonen er indikativ for formasjonstrykket.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvori transporteringen av verktøyet (122, 302, 400, 500) inn i et brønnborehull (102,104) videre omfatter transportering av verktøyet (122, 302, 400, 500) ved bruk av et bæreelement valgt fra en gruppe bestående av (i) et roterbart borerør (402), (ii) et kveilerør (200)og (iii) en kabel (120).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, hvori fremskaffelsen av minst en parameter av interesse er fremskaffelse av en parameter av interesse valgt fra en gruppe bestående av (i) formasjonstrykk og (ii) kontaktpunkter.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, hvori anvendelsen av et fremførbart element er valgt fra en gruppe bestående av (i) bruk av et fremførbart putetetningselement (208, 420a, 420b), (ii) bruk av en utvidbar pakning (304, 308) og (iii) et utvidbart pakningssett (520, 522).

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 til 11, videre karakterisert ved bruk av en absoluttrykkmåler (234, 328, 410, 510) som har en kvarts-trykksensor.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 til 12, videre karakterisert ved bruk av en differansetrykkmåler (220, 322, 418, 518) som har en strekklapp-trykksensor.

14. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 9 til 13, videre karakterisert ved å drive formasjonsfluid inn i den første port med en pumpe (218, 320,412, 512).