[go: up one dir, main page]

NO335379B1 - Method for obtaining enhanced geophysical information about the subsurface using acoustic receivers in a survey borehole - Google Patents

Method for obtaining enhanced geophysical information about the subsurface using acoustic receivers in a survey borehole Download PDF

Info

Publication number
NO335379B1
NO335379B1 NO19991667A NO991667A NO335379B1 NO 335379 B1 NO335379 B1 NO 335379B1 NO 19991667 A NO19991667 A NO 19991667A NO 991667 A NO991667 A NO 991667A NO 335379 B1 NO335379 B1 NO 335379B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
seismic
borehole
boreholes
receivers
formation
Prior art date
Application number
NO19991667A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO991667D0 (en
NO991667L (en
Inventor
Nils Reimers
Iii James V Leggett
Paulo Sergio Tubel
John W Harrell
Original Assignee
Baker Hughes Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/856,656 external-priority patent/US6006832A/en
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of NO991667D0 publication Critical patent/NO991667D0/en
Publication of NO991667L publication Critical patent/NO991667L/en
Publication of NO335379B1 publication Critical patent/NO335379B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/113Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
    • E21B47/114Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations using light radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/127Packers; Plugs with inflatable sleeve
    • E21B33/1275Packers; Plugs with inflatable sleeve inflated by down-hole pumping means operated by a down-hole drive
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/06Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells using chemical means for preventing or limiting, e.g. eliminating, the deposition of paraffins or like substances
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0035Apparatus or methods for multilateral well technology, e.g. for the completion of or workover on wells with one or more lateral branches
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/02Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 in situ inhibition of corrosion in boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/20Displacing by water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/01Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
    • E21B47/017Protecting measuring instruments
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06Measuring temperature or pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06Measuring temperature or pressure
    • E21B47/07Temperature
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/107Locating fluid leaks, intrusions or movements using acoustic means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/11Locating fluid leaks, intrusions or movements using tracers; using radioactivity
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • E21B47/113Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • E21B47/135Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency using light waves, e.g. infrared or ultraviolet waves
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/006Measuring wall stresses in the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/42Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators in one well and receivers elsewhere or vice versa
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/46Data acquisition
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/52Structural details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • G01V7/08Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting using balances
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • G01V7/16Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting specially adapted for use on moving platforms, e.g. ship, aircraft
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Oppfinnelsen gir en metode for å utforme borehull. I en metode bores en eller flere borehull langs planlagte baner basert delvis på seismiske undersøkelser utført fra overflaten. En akustisk transmitter brakt inn i slike borehull sender akustiske signaler på en eller flere frekvenser innenfor et frekvensspenn på en mengde adskilte steder. En mengde i det vesentlige serielt adskilte seismiske mottakere i borehullene og/eller på overflaten mottar signaler reflektert av de underjordiske formasjonene. Sensorene kan være permanent installert i borehullene og kan være fiberoptiske anordninger. Mottakersignalene prosesseres ved konvensjonelle geofysiske prosesseringsmetoder for å oppnå informasjon om de underjordiske formasjonene. Denne informasjonen utnyttes for å oppdatere tidligere seismogrammer for å oppnå seismogrammer med høyere oppløsning. De forbedrede seismogrammene blir så benyttet til å bestemme profilene på produksjonshullene som skal bores. Borehullseismisk bildedannelse kan så benyttes for ytterligere å forbedre seismogrammene og for å planlegge kommende borehull. Kryssbrønntomografi kan benyttes for ytterligere oppdatering av seismogrammene for å styre reservoarene. Permanent installerte sensorer kan også benyttes for å overvåke utbredelsen av frakturering i nærliggende brønner, og derved gi den nødvendige informasjon for å kontrollere fraktureringsoperasjoner.The invention provides a method for designing boreholes. In one method, one or more boreholes are drilled along planned paths based in part on seismic surveys performed from the surface. An acoustic transmitter brought into such boreholes transmits acoustic signals at one or more frequencies within a frequency range at a plurality of separate locations. A plurality of substantially serially separated seismic receivers in the boreholes and / or on the surface receive signals reflected by the underground formations. The sensors may be permanently installed in the boreholes and may be fiber optic devices. The receiver signals are processed by conventional geophysical processing methods to obtain information about the underground formations. This information is utilized to update previous seismograms to obtain higher resolution seismograms. The improved seismograms are then used to determine the profiles of the production holes to be drilled. Borehole seismic imaging can then be used to further improve seismograms and to plan upcoming boreholes. Cross-well tomography can be used to further update the seismograms to control the reservoirs. Permanently installed sensors can also be used to monitor the prevalence of fracturing in nearby wells, thereby providing the necessary information to control fracture operations.

Description

Oppfinnelsens fagområde. The subject area of the invention.

Denne oppfinnelsen dreier seg generelt om plasseringen av borehull og styring av de tilhørende reservoar og mer bestemt for selektivt å bore ett eller flere borehull for å gjennomføre seismiske undersøkelser fra disse for å forbedre seismogrammer og å utnytte de forbedrede seismogrammene for å bestemme typen av og retningen for borehull for å utvikle et felt. Fremgangsmåten i oppfinnelsen dreier seg videre om å oppnå seismisk informasjon under boring av borehullene og under produksjon av hydrokarboner for å forbedre hydrokarbonproduksjonen fra reservoarene. Fremgangsmåten i oppfinnelsen dreier seg videre om å benytte den utledede seismiske informasjon for automatisk å kontrollere petroleumsproduksjonsbrønner ved å bruke nedihulls regnemaskinbaserte kontrollsystemer. This invention relates generally to the placement of boreholes and management of the associated reservoirs and more particularly to selectively drilling one or more boreholes to conduct seismic surveys therefrom to improve seismograms and to utilize the improved seismograms to determine the type and direction of for boreholes to develop a field. The method of the invention further concerns obtaining seismic information during drilling of the boreholes and during production of hydrocarbons in order to improve hydrocarbon production from the reservoirs. The method of the invention further concerns using the derived seismic information to automatically control petroleum production wells by using downhole calculator-based control systems.

Tidsskriftartikkelen "Crosswell seismic radial survey tomograms and the 3-D interpretation of a heavy oil steamflood" av MATHISEN, M.E. m.fl. i tidskriftpublikasjonen Geophysics, vol.60, nr.3, mai-juni 1995 omtaler flere av trekkene som i oppfinnelsen. The journal article "Crosswell seismic radial survey tomograms and the 3-D interpretation of a heavy oil steamflood" by MATHISEN, M.E. etc. in the magazine publication Geophysics, vol.60, no.3, May-June 1995 mentions several of the features as in the invention.

Patentdokumentet WO 96/21165 A1 tilhørende INSTITUTE FRANCAIS DU PETROLE; GAZ DE FRANCE omtaler i likhet med ovennevnte artikkel kryssbrønntomografi. The patent document WO 96/21165 A1 belonging to the INSTITUTE FRANCAIS DU PETROLE; GAZ DE FRANCE, like the above-mentioned article, mentions cross-well tomography.

Patentdokumentet US 5363094 til Staron m.fl. omhandler også kryssbrønntomografi. The patent document US 5363094 to Staron et al. also deals with cross-well tomography.

Bakgrunn for oppfinnelsen. Background for the invention.

Seismiske undersøkelser utføres fra overflatesteder for å oppnå kart over strukturen av underjordiske formasjoner. Disse undersøkelsene er i form av kart (heretter kalt seismogrammer) som viser tverrsnitt av jorden under den undersøkte region eller område. Tredimensjonale ("3-D")-undersøkelser har blitt vanlig over de siste tiår og fremskaffer signifikant bedre informasjon av de underjordiske formasjoner sammenlignet med de tidligere tilgjengelige todimensjonale ("2-D")-undersøkelsene. 3-D-undersøkelsene har signifikant redusert antall tørre borehull. Dog er det fremdeles slik at fordi slike seismiske undersøkelser utføres fra overflaten mister de oppløsning på grunn av avstanden mellom overflaten og de ønskede hydrokarbonførende formasjonene, fall i og omkring de underjordiske formasjonene, lagflateavgrensninger som typisk er flere tusen fot. Seismic surveys are carried out from surface sites to obtain maps of the structure of underground formations. These surveys are in the form of maps (hereafter called seismograms) that show cross-sections of the earth beneath the investigated region or area. Three-dimensional ("3-D") surveys have become common over the last few decades and provide significantly better information of the underground formations compared to the previously available two-dimensional ("2-D") surveys. The 3-D surveys have significantly reduced the number of dry boreholes. However, it is still the case that because such seismic surveys are carried out from the surface, they lose resolution due to the distance between the surface and the desired hydrocarbon-bearing formations, dips in and around the underground formations, layer surface boundaries which are typically several thousand feet.

Overflateseismiske undersøkelser utnytter relativt lavfrekvente akustiske signaler for å utføre slike undersøkelser fordi slike signaler trenger ned til større dybder. Imidlertid gir lavfrekvente signaler lavere oppløsning, som gir lavoppløsnings-seismogrammer. Høyfrekvenssignaler gir relativt høyoppløsnings-lagflateavgrensninger, men demper relativt hurtig og er således ikke benyttet for utførelse av seismiske undersøkelser fra overflaten. Surface seismic surveys utilize relatively low-frequency acoustic signals to carry out such surveys because such signals penetrate to greater depths. However, low-frequency signals produce lower resolution, which produces low-resolution seismograms. High-frequency signals provide relatively high-resolution layer surface delineations, but attenuate relatively quickly and are thus not used for performing seismic surveys from the surface.

Kun i sjeldne tilfeller ville et oljeselskap bore et borehull uten først å studere seismogrammene for et område. Antall borehull og banen for hvert borehull blir typisk planlagt på grunnlag av seismogrammene over området. På grunn av den relativt lave oppløsningen av slike seismogrammer, blir borehull ofte ikke boret langs de mest effektive brønnbaner. I tillegg blir mer og mer komplekse brønnborehull nå boret, hvor plasseringen kan forbedres ved hjelp av høyoppløsningsseismogrammer. Enn videre har det relativt nylig blitt foreslått å bore borehull langs krumme baner gjennom og/eller omkring underjordiske formasjoner for å øke den potensielle utvinningsgrad eller for å forbedre produksjonsraten av hydrokarboner. I slike tilfeller er det enda mer kritisk å ha seismogrammer som relativt nøyaktig viser lagflategrensene eller omrisset av underjordiske formasjoner. Only in rare cases would an oil company drill a well without first studying the seismograms for an area. The number of boreholes and the path for each borehole are typically planned on the basis of the seismograms over the area. Due to the relatively low resolution of such seismograms, boreholes are often not drilled along the most efficient well paths. In addition, more and more complex well boreholes are now being drilled, where the location can be improved using high-resolution seismograms. Furthermore, relatively recently it has been proposed to drill boreholes along curved paths through and/or around underground formations to increase the potential recovery rate or to improve the production rate of hydrocarbons. In such cases, it is even more critical to have seismograms that relatively accurately show the layer surface boundaries or the outline of underground formations.

Vanligvis har seismogrammer blitt oppdatert ved a) utførelse av borehullsbildedannelse som typisk utføres under boring av et borehull og b) kryssbrønntomografi som utføres mellom et antall produserende brønner i et område. I tilfelle av borehullsavbildning genererer en seismisk kilde akustiske signaler under boring av borehullet. Et antall mottakere anbrakt på overflaten mottar akustiske refleksjoner fra underjordiske formasjonsgrenser, hvilke signaler prosesseres for å oppnå mer nøyaktig lagflateinformasjon om borehullet. Denne teknikken hjelper til å forbedre overflateseismogrammer bit for bit. Data fra hver slik brønn som bores utnyttes for kontinuerlig oppdatering av seismogrammene. Imidlertid er slike brønnborehull verken planlagt eller optimalt plassert for det formål å utføre underjordiske seismiske undersøkelser. Deres brønnbaner og størrelser bestemmes på grunnlag av potensiell utvinning av hydrokarboner. I tilfelle kryssbrønntomografi sendes akustiske signaler mellom forskjellige sendere og mottakere plassert i produserende brønnhull. Effektiviteten av slike teknikker reduseres dersom brønnborehullene ikke er optimalt plassert i feltet. Slike teknikker ville dra fordeler av brønnborehull som er planlagt på grunnlag av forbedrede seismogrammer. Typically, seismograms have been updated by a) performing borehole imaging which is typically performed while drilling a borehole and b) cross-well tomography which is performed between a number of producing wells in an area. In the case of borehole imaging, a seismic source generates acoustic signals while drilling the borehole. A number of receivers placed on the surface receive acoustic reflections from underground formation boundaries, which signals are processed to obtain more accurate layer surface information about the borehole. This technique helps to improve surface seismograms bit by bit. Data from each such well that is drilled is used for continuous updating of the seismograms. However, such boreholes are neither planned nor optimally located for the purpose of conducting underground seismic surveys. Their well paths and sizes are determined on the basis of potential hydrocarbon recovery. In the case of cross-well tomography, acoustic signals are sent between different transmitters and receivers located in producing wellbore. The effectiveness of such techniques is reduced if the wellbore holes are not optimally placed in the field. Such techniques would take advantage of well boreholes planned on the basis of improved seismograms.

Under overvåkning over produksjonsreservoarer ville det være nyttig å ha informasjon om tilstanden i reservoaret i avstand fra borehullet. Kryssbrønnteknikker er tilgjengelige for å gi denne typen informasjon. I seismisk tomografi utvikles en rekke 3-D-bilder av reservoaret for å gi en 4-D-modell av reservoaret. Slike data har vanligvis blitt innsamlet ved vaierlinemetoder hvor seismiske sensorer senkes ned i et borehull som bare er tilegnet overvåkningsformål. Enn videre lider seismiske data som er innsamlet i forskjellige vaierlinekjøringer vanligvis av manglende samsvar mellom data på grunn av forskjeller i kobling av sensorene til formasjonen, hvor dataene ikke stemmer overens. During monitoring of production reservoirs, it would be useful to have information about the state of the reservoir at a distance from the borehole. Cross-well techniques are available to provide this type of information. In seismic tomography, a series of 3-D images of the reservoir are developed to provide a 4-D model of the reservoir. Such data have usually been collected by wireline methods where seismic sensors are lowered into a borehole dedicated only for monitoring purposes. Furthermore, seismic data collected in different wireline runs usually suffer from data mismatches due to differences in coupling of the sensors to the formation, where the data does not match.

Foreliggende oppfinnelse henvender seg overfor de ovenfor nevnte problemene og gir en fremgangsmåte for å utføre underjordiske seismiske undersøkelser fra ett eller flere brønnborehull. Disse brønnborehullene kan være boret med det formålet å utføre slike undersøkelser. Alternativt kan permanent innfestede sensorer i et borehull som til og med kan være en produksjonsbrønn benyttes for å samle inn slike data. Dataene fra slike underjordiske undersøkelser utnyttes for å forbedre de tidligere tilgjengelige seismogrammene. De forbedrede seismogrammene benyttes så for å planlegge produksjonsborehullene. Borehullsseismisk bildedannelse og kryssbrønntomografi kan benyttes for ytterligere å forbedre seismogrammene for reservoarstyring og kontroll. The present invention addresses the above-mentioned problems and provides a method for carrying out underground seismic surveys from one or more well boreholes. These boreholes may have been drilled for the purpose of carrying out such investigations. Alternatively, permanently fixed sensors in a borehole which may even be a production well can be used to collect such data. The data from such underground surveys are used to improve the previously available seismograms. The improved seismograms are then used to plan the production boreholes. Borehole seismic imaging and cross-well tomography can be used to further improve the seismograms for reservoir management and control.

Sammendrag av oppfinnelsen. Summary of the invention.

Den foreliggende oppfinnelsen gir en fremgangsmåte for å forme borehull. I en fremgangsmåte bores ett eller flere borehull langs på forhånd planlagte baner basert delvis på seismiske undersøkelser utført fra overflaten. En akustisk sender sender ut akustiske signaler ved en eller flere frekvenser innenfor et spenn av frekvenser ved en mengde adskilte steder. En mengde av i det vesentlige serielt adskilte mottakere i borehullene og/eller ved overflaten mottar signaler reflektert ved de underjordiske formasjonene. Mens de akustiske mottakerne er permanent utplassert nedihulls, kan den akustiske sender valgfritt være plassert permanent eller midlertidig nedihulls; eller den kan være plassert permanent eller midlertidig ved overflaten av brønnen. Mottakersignalene prosesseres ved konvensjonelle geofysiske prosesseringsmetoderfor å oppnå informasjon om de underjordiske formasjonene. Denne informasjonen benyttes for å oppdatere tidligere seismogrammer for å oppnå seismogrammer med høyere oppløsning. De forbedrede seismogrammene blir så brukt for å bestemme profilene for produksjonsborehullene som skal bores. Borehullsseismiske bildedannelse kan så brukes for ytterligere å forbedre seismogrammene og for å planlegge kommende borehull. Informasjon samlet inn ved tomografiske undersøkelser utført over en tidsperiode kan benyttes for å kartlegge forandringer i reservoarforholdene i en avstand fra borehullene og passende kontrolltiltak kan foretas. Fiberoptiske sensorer sammen med en lyskilde kan også benyttes for å detektere de akustiske og seismiske signalene. The present invention provides a method for shaping boreholes. In one method, one or more boreholes are drilled along pre-planned paths based in part on seismic surveys carried out from the surface. An acoustic transmitter emits acoustic signals at one or more frequencies within a range of frequencies at a number of separate locations. A plurality of essentially serially spaced receivers in the boreholes and/or at the surface receive signals reflected by the underground formations. While the acoustic receivers are permanently deployed downhole, the acoustic transmitter can optionally be located permanently or temporarily downhole; or it may be located permanently or temporarily at the surface of the well. The receiver signals are processed by conventional geophysical processing methods to obtain information about the underground formations. This information is used to update previous seismograms to obtain seismograms with a higher resolution. The improved seismograms are then used to determine the profiles of the production wells to be drilled. Borehole seismic imaging can then be used to further improve the seismograms and to plan future boreholes. Information collected by tomographic surveys carried out over a period of time can be used to map changes in reservoir conditions at a distance from the boreholes and suitable control measures can be taken. Fiber optic sensors together with a light source can also be used to detect the acoustic and seismic signals.

En annen utførelse av den foreliggende oppfinnelsen omfatter permanente nedihulls formasjonsevalueringssensorer som forblir nedihulls under hele produksjonsoperasjonen. Disse formasjonsevalueringssensorene for formasjonsmålinger kan omfatte for eksempel gammastråledetekterings liar-formasjonsevaluering, nøytronporøsitet, resistivitet, akustiske sensorer og pulsede nøytroner som i sanntid kan avføle og evaluere formasjonsparametre omfattende viktig informasjon med hensyn til vannmigrasjon fra forskjellige soner. Permanent installerte fiberoptiske sensorer kan også benyttes for å måle akustiske signaler, trykk, temperatur og fluidstrømning. Disse benyttes i den seismiske kartlegging så vel som for å etablere og oppdatere reservoarmodeller og i styring av hydrokarbonproduksjonen. Another embodiment of the present invention includes permanent downhole formation evaluation sensors that remain downhole throughout the production operation. These formation evaluation sensors for formation measurements can include, for example, gamma ray detection liar formation evaluation, neutron porosity, resistivity, acoustic sensors and pulsed neutrons that can sense and evaluate formation parameters in real time including important information with respect to water migration from different zones. Permanently installed fiber optic sensors can also be used to measure acoustic signals, pressure, temperature and fluid flow. These are used in seismic mapping as well as to establish and update reservoir models and in the management of hydrocarbon production.

I spesielt fordelaktig permanent nedihulls sensorinstallering omfatter permanent anbringelse av akustiske sendere og mottakere i en olje-, gass- eller injeksjonsbrønn for å samle inn sanntids-seismiske data. De seismiske dataene benyttes for mellom andre formål til a) definere reservoaret; b) definere fordelingen av olje, vann og gass i reservoaret med hensyn til tid; c) overvåking av metning, uttynning og bevegelse av olje, vann og gass; og d) overvåking av utviklingen av en fraktureringsoperasjon. I motsetning til kjente former for seismisk overvåkning foreligger dataene som oppnås ved foreliggende oppfinnelse i sanntid. In particular advantageous permanent downhole sensor installation involves permanently placing acoustic transmitters and receivers in an oil, gas or injection well to collect real-time seismic data. The seismic data is used for, among other purposes, to a) define the reservoir; b) define the distribution of oil, water and gas in the reservoir with respect to time; c) monitoring of saturation, dilution and movement of oil, water and gas; and d) monitoring the progress of a fracturing operation. In contrast to known forms of seismic monitoring, the data obtained by the present invention is available in real time.

Kort beskrivelse av tegningene. Brief description of the drawings.

For detaljforståelse av den foreliggende oppfinnelsen henvises til den påfølgende detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelse i sammenheng med de tilhørende tegningene hvor like elementer har blitt like tallhenvisninger, hvor: Fig. 1 viser en skjematisk illustrasjon av anbringelsen av et brønnborehull og sammenhørende sendere og mottakere for utførelse av underjordiske seismiske undersøkelser ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 1a viser et mottakernettverk for bruk på overflaten ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 2 viser en skjematisk illustrasjon av anbringelsen av en mengde brønnborehull og sammenhørende sendere og mottakere for utførelse av underjordiske seismiske undersøkelser ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 3 viser en skjematisk illustrasjon av flere produksjonsbrønnborehull dannet for produksjon av hydrokarboner og som utnytter informasjonen oppnådd ved undersøkelser utført ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser en skjematisk illustrasjon av flere brønnborehull dannet for hydrokarbonproduksjon og som utnytter informasjon oppnådd ifølge den foreliggende oppfinnelsen, hvor minst ett av produksjonsbrønnborehullene er dannet ut fra brønnborehullet dannet for utførelse av den underjordiske seismiske undersøkelsen. Fig. 5 er en diagrammatisk oversikt over et akustisk seismisk monitoreringssystem ifølge den foreliggende oppfinnelsen. For a detailed understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of the preferred embodiment in connection with the associated drawings where like elements have become like numerical references, where: Fig. 1 shows a schematic illustration of the placement of a wellbore and associated transmitters and receivers for performing underground seismic surveys according to an embodiment of the present invention. Fig. 1a shows a receiver network for use on the surface according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a schematic illustration of the placement of a number of well boreholes and associated transmitters and receivers for carrying out underground seismic surveys according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a schematic illustration of several production well boreholes formed for the production of hydrocarbons and which utilize the information obtained from investigations carried out according to the present invention. Fig. 4 shows a schematic illustration of several wellboreholes formed for hydrocarbon production and which utilize information obtained according to the present invention, where at least one of the production wellboreholes is formed from the wellborehole formed for carrying out the underground seismic survey. Fig. 5 is a diagrammatic overview of an acoustic seismic monitoring system according to the present invention.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsene. Detailed description of the preferred designs.

Generelt gir den foreliggende oppfinnelsen fremgangsmåter for oppnåelse av forbedrede seismiske modeller før boring av produksjonsbrønnborehull, hvor boringen av brønnborehullene er fundert i det minste delvis på de forbedrede seismiske modellene og fremgangsmåte for forbedret reservoarmodellering ved fortsatt seismisk undersøkelse under livsløpet av produksjonsbrønnborehullene. In general, the present invention provides methods for obtaining improved seismic models before drilling production well boreholes, where the drilling of the well boreholes is based at least partially on the improved seismic models and methods for improved reservoir modeling by continued seismic investigation during the life of the production well boreholes.

Figur 1 viser en skjematisk illustrasjon av et eksempel på anbringelse av et undersøkelsesborehull og mottakere og kildepunkter for utførelse av underjordiske seismiske undersøkelser ifølge den foreliggende oppfinnelsen. For illustrasjonsformål og for å lette forståelsen, er fremgangsmåter ifølge den foreliggende oppfinnelsen beskrevet ved hjelp av eksempler og således skal slike eksempler ikke kunne tas for å være begrensninger. Videre er fremgangsmåtene beskrevet med hensyn til boring av borehull offshore men er like anvendelige for boring av brønnborehull fra landbaserte boresteder. I denne konfigurasjonen planlegges et brønnborehull 10 basert på all på forhånd eksisterende informasjon om den underjordiske formasjonens struktur. Slik informasjon omfatter typisk seismiske undersøkelser utført på overflaten og kan omfatte informasjon fra brønnborehull tidligere dannet i det samme eller i nærliggende felt. Som et eksempel viser Fig. 1 ikke-hydrokarbonførende formasjoner la og Ib adskilt av hydrokarbonførende formasjoner Ila og Nb (her også henvist til som "produksjonssoner" eller "reservoar"). Etter at brønnbanen for Figure 1 shows a schematic illustration of an example of placement of a survey borehole and receivers and source points for performing underground seismic surveys according to the present invention. For illustration purposes and to facilitate understanding, methods according to the present invention are described by means of examples and thus such examples should not be taken to be limitations. Furthermore, the methods are described with regard to drilling boreholes offshore but are equally applicable to drilling well boreholes from land-based drilling sites. In this configuration, a well borehole 10 is planned based on all pre-existing information about the structure of the underground formation. Such information typically includes seismic surveys carried out on the surface and may include information from well boreholes previously formed in the same or nearby fields. As an example, Fig. 1 shows non-hydrocarbon-bearing formations la and Ib separated by hydrocarbon-bearing formations Ila and Nb (herein also referred to as "production zones" or "reservoir"). After the well path for

undersøkelsesborehullet 10 har blitt bestemt bores det på hvilken som helst vanlig måte. Typisk finnes reservoar i flerfoldige tusen fots dybde under jordoverflaten og i mange tilfeller er olje og gass fanget i flere soner adskilt ved ikke-hydrokarbonførende soner. Det foretrekkes at de hydrokarbonførende formasjonene ikke skal invaderes av borevæsker og annen boreaktivitet unntatt det som er nødvendig for å bore brønnborehull for utvinning av hydrokarboner fra slike formasjoner. Derfor er det generelt foretrukket at undersøkelsesborehullet 10 plasseres i en ikke-hydrokarbonførende formasjon slik som formasjonen la. I tillegg er det foretrukket at undersøkelsesborehullet plasseres relativt nær og langs reservoarene. once the exploratory borehole 10 has been determined, it is drilled in any conventional manner. Typically, reservoirs are found several thousand feet below the earth's surface and in many cases oil and gas are trapped in several zones separated by non-hydrocarbon bearing zones. It is preferred that the hydrocarbon-bearing formations should not be invaded by drilling fluids and other drilling activity except that which is necessary to drill well boreholes for the extraction of hydrocarbons from such formations. Therefore, it is generally preferred that the exploration well 10 be placed in a non-hydrocarbon-bearing formation such as the formation la. In addition, it is preferred that the exploration borehole be placed relatively close to and along the reservoirs.

Vanligvis er produksjonsbrønnborehull relativt store i diameter, generelt mer enn syv tommer (7") i diameter. Slike stor-diameter brønnborehull er dyre å bore. Undersøkelsesborehull slik som borehullet 10 i eksempelet, behøver imidlertid bare være stor nok til å romme akustiske mottakere slik som hydrofoner, fiberoptiske sensorer, og en akustisk kilde som beveges innenfor borehullet som nærmere forklart nedenfor. Slike slanke borehull kan bores relativt billig i ikke-produserende soner uten hensyn til invasjon av formasjonene nær borehullet. I tillegg kan relativt billige fluider benyttes for å bore slike borehull. Som nevnt før likker reservoarer flere tusen fot under jordens overflate og således kan undersøkelsesborehullet som borehullet 10 være plassert flere tusen fot under jordoverflaten. I tillegg, dersom undersøkelsesborehullet ikke til sist skal benyttes for formål som ville kreve foring eller annen komplettering av borehullet, kan et slikt borehull fylles med et tungt fluid (kalt "kill-vekt" fluid) for å motvirke kollaps av borehullet. Typically, production well boreholes are relatively large in diameter, generally more than seven inches (7") in diameter. Such large-diameter wellbore holes are expensive to drill. Exploration boreholes such as borehole 10 in the example, however, need only be large enough to accommodate acoustic receivers such as such as hydrophones, fiber optic sensors, and an acoustic source that moves within the borehole as further explained below. Such slim boreholes can be drilled relatively inexpensively in non-producing zones without regard to invasion of the formations near the borehole. In addition, relatively inexpensive fluids can be used to drill such boreholes. As mentioned before, reservoirs lie several thousand feet below the earth's surface and thus the exploratory borehole such as borehole 10 can be located several thousand feet below the earth's surface. In addition, if the exploratory borehole is not ultimately to be used for purposes that would require lining or other completion of the borehole , such a borehole can be filled with a heavy fluid (k all "kill-weight" fluid) to prevent collapse of the borehole.

Når undersøkelsesborehullet 10 har blitt boret plasseres en mottaker- streng eller - linje 12 med en mengde serielt adskilte mottakere 12a langs borehullet. Mottakerstedene 12a er helst gitt like avstander og hvert mottakersted 12a kan omfatte en eller flere mottaker som hydrofoner, seismometre eller akselerometre. Mottakerne kunne også være enkel- eller flerfiber-optiske strenger eller segmenter, hvor hvert slikt segment inneholder en mengde adskilte fiberoptiske sensorer; i et slikt tilfelle er en lyskilde og detektor (ikke vist) utplassert i borehullet for å sende lysenergi til sensorene og mottakeren den reflekterte lysenergi fra sensorene og passende anbrakt datainnsamlings- og prosesseringsenhet benyttes for prosessering av lyssignalene. Bruken av slike mottakerlinjer er kjent innen faget og beskrives ikke i detalj her. Alternativt eller i tillegg til mottakerstrengen 12 kan en eller flere mottakerlinjer som linjen 14, hver med en mengde serielt adskilte akustiske sensorer 14a være utplassert på havbunnen 16 for anvendelse på relativt grunt vann. For relativt dypvannsanvendelse kan en eller flere mottakerlinjer være plassert med relativt kort avstand under havflaten 22. Mottakerlinjer 22 gjøres flytende slik at de forblir i en ønsket avstand under havflaten. Figur 1a viser et planriss av en eksemplelvis konfigurasjon av en mengde av mottakerlinjer R1-Rn som kan være anbrakt på jordens overflate. Mottakerne i hver linje er tilegnet ved rij hvor i er linjen og j er den sekvensielle rekkefølgens posisjon på linjen i. Mottakerne på tilstøtende linjer er vist forskjøvet med halve avstanden mellom tilstøtende mottakere. When the investigation borehole 10 has been drilled, a receiver string or line 12 with a number of serially separated receivers 12a is placed along the borehole. The receiver locations 12a are preferably given equal distances and each receiver location 12a can comprise one or more receivers such as hydrophones, seismometers or accelerometers. The receivers could also be single or multi-fiber optic strings or segments, each such segment containing a plurality of discrete fiber optic sensors; in such a case, a light source and detector (not shown) is deployed in the borehole to send light energy to the sensors and the receiver the reflected light energy from the sensors and suitably placed data acquisition and processing unit is used for processing the light signals. The use of such receiver lines is known in the art and is not described in detail here. Alternatively or in addition to the receiver string 12, one or more receiver lines such as the line 14, each with a number of serially separated acoustic sensors 14a can be deployed on the seabed 16 for use in relatively shallow water. For relatively deep water applications, one or more receiver lines can be located at a relatively short distance below the sea surface 22. Receiver lines 22 are floated so that they remain at a desired distance below the sea surface. Figure 1a shows a plan view of an exemplary configuration of a set of receiver lines R1-Rn which can be placed on the surface of the earth. The receivers in each line are assigned by rij where i is the line and j is the sequential order position on line i. The receivers on adjacent lines are shown offset by half the distance between adjacent receivers.

De samme fiberoptiske sensorene kunne benyttes som en akustisk sensor og for å bestemme andre nedihullsforhold som temperatur, trykk og fluidstrømning. Bruken av fiberoptiske sensorer i nedihulls verktøy er fullt ut beskrevet i "provisional application US/60/045,354 som herved refereres til. The same fiber optic sensors could be used as an acoustic sensor and to determine other downhole conditions such as temperature, pressure and fluid flow. The use of fiber optic sensors in downhole tools is fully described in "provisional application US/60/045,354 which is hereby referred to.

Vi henviser igjen til Fig. 1. For å utføre en seismisk undersøkelse fra undersøkelsesborehullet 10 utløses en seismisk kilde (akustisk sender) på et første sted, slik som stedet 12s1. De akustiske signalene beveger seg omkring undersøkelsesborehullet 10 og reflekteres refrakteres ved laggrenseflater mellom de forskjellige formasjoner. De reflekterte bølgene slik som bølgene 30 detekteres ved mottakere 12s i undersøkelsesborehullet 12. De detekterte signalene overføres til en overflatekontrollenhet 70 som prosesserer de detekterte signalene ifølge kjente seismiske prosesseringsmetoder. Ønsket informasjon som relaterer seg til undersøkelsesaktiviteten viser på et visningspanel og all ønsket informasjon registreres på en opptaker. Kontrollenheten omfatter helst en regnemaskin med et seismisk dataprosesseringsprogram for utførelse av prosessering av mottakerdataene og for å kontrollere opereringen av kilden 15. We refer again to Fig. 1. To perform a seismic survey from the survey borehole 10, a seismic source (acoustic transmitter) is triggered at a first location, such as location 12s1. The acoustic signals move around the exploration borehole 10 and are reflected and refracted at layer boundary surfaces between the different formations. The reflected waves such as the waves 30 are detected at receivers 12s in the exploration borehole 12. The detected signals are transmitted to a surface control unit 70 which processes the detected signals according to known seismic processing methods. Desired information relating to the survey activity is displayed on a display panel and all desired information is recorded on a recorder. The control unit preferably comprises a calculator with a seismic data processing program for performing processing of the receiver data and for controlling the operation of the source 15.

Kilden 15 flyttes så til neste sted i borehullet 10 og prosessen ovenfor gjentas. Når mottakerlinjer slik som linjer 14 er utplassert på havbunnen 16 detekteres signaler 32 fra de underjordiske formasjonene ved mottakerne 14a. Signalene detektert ved sensorene 14a blir så samlet inn og prosessert ved kontrollenheten 70 på måten som tidligere beskrevet. Når mottakerlinjer 18 er anbrakt liggende i sjøvannet 20 så blir reflekterte signaler vist ved linjene 34 detektert ved mottakere 18a i linjer 18. Signalene mottatt ved linjene 18 prosesseres så ved kontrollenheten 70 på måter som beskrevet tidligere. Det bør bemerkes at for dennes utførelse av oppfinnelsen hensikt kan enhver kombinasjon av mottakerlinjer utnyttes. I tillegg kan kilden aktiveres ved overflatesteder. The source 15 is then moved to the next location in the borehole 10 and the above process is repeated. When receiver lines such as lines 14 are deployed on the seabed 16, signals 32 from the underground formations are detected at the receivers 14a. The signals detected by the sensors 14a are then collected and processed by the control unit 70 in the manner previously described. When receiver lines 18 are placed lying in the sea water 20, then reflected signals shown by the lines 34 are detected by receivers 18a in lines 18. The signals received by the lines 18 are then processed by the control unit 70 in ways as described earlier. It should be noted that for this purpose of carrying out the invention any combination of receiver lines can be utilized. In addition, the source can be activated at surface locations.

I den første utførelsen av oppfinnelsen er kilden 15 helst ledet inn i undersøkelsesborehullet 10 og flyttet til hvert av kildepunktene 15si. Dette tillater utnyttelse av bare en kilde for utførelse av undersøkelsen. Kilden 15 er helst innrettet for å utsende akustiske signaler ved enhver frekvens innenfor et spenn av frekvenser. Kontrollenheten 70 benyttes til å forandres amplituden og frekvensen av de akustiske signalene utsendt ved kilden 15. Fordi undersøkelsesborehullet er strategisk plassert på relativt kort avstand fra noen eller alle de produserende formasjonene kan et relativt høyfrekvent signal anvendes for å oppnå høyoppløsnings-seismiske kart for korte avstander, som ikke er gjennomførbart fra noen seismiske undersøkelser som utføres fra overflaten. I tillegg kan kilden 15 orienteres i hvilken som helst retning for å sende ut akustiske signaler i en bestemt retning (heretter kalt fokuserte signaler). Dette kan tillate å oppnå sann tredimensjonal laggrenseinformasjon med hensyn til formasjoner som omgir undersøkelsesborehullet 10. Under boring av borehullet kan borkaks fra kjente dybder fremskaffe informasjon om bergartsstrukturen som igjen kan benyttes til å bestemme relativt nøyaktig de akustiske hastigheter av noen av de formasjoner som omgir undersøkelsesborehullet 10. Disse hastighetene benyttes under prosessering av signalene som detekteres ved mottakerlinjene, så som linjer, så som linje 12, 14 og 18. Dette gir et mer nøyaktig omriss av laggrenseflater sammenlignet med overflateseismiske undersøkelser som typisk benytter estimerte verdier av akustiske hastigheter for underjordiske formasjoner. In the first embodiment of the invention, the source 15 is preferably led into the exploration borehole 10 and moved to each of the source points 15si. This allows the utilization of only one source for carrying out the survey. The source 15 is preferably arranged to emit acoustic signals at any frequency within a range of frequencies. The control unit 70 is used to vary the amplitude and frequency of the acoustic signals emitted by the source 15. Because the exploration borehole is strategically located at a relatively short distance from some or all of the producing formations, a relatively high frequency signal can be used to obtain high resolution seismic maps for short distances , which is not feasible from any seismic surveys conducted from the surface. In addition, the source 15 can be oriented in any direction to emit acoustic signals in a specific direction (hereafter referred to as focused signals). This can allow true three-dimensional layer boundary information to be obtained with respect to formations surrounding the exploration borehole 10. During drilling of the borehole, cuttings from known depths can provide information about the rock structure which in turn can be used to determine relatively accurately the acoustic velocities of some of the formations surrounding the exploration borehole 10. These velocities are used during processing of the signals detected at the receiving lines, such as lines, such as lines 12, 14 and 18. This provides a more accurate outline of layer boundaries compared to surface seismic surveys which typically use estimated values of acoustic velocities for underground formations .

Informasjonen oppnådd fra undersøkelsen ovenfor benyttes for å oppdatere tidligere eksisterende seismiske modeller. Dette kan gjøres ved å kombinere data oppnådd fra undersøkelsen utført fra undersøkelsesborehullet 10 eller ved enhver annen kjent metode. I tillegg til virkelige akustiske hastigheter for underjordiske formasjoner oppnådd herved kan utnyttes til å oppdatere seismiske modeller for området. The information obtained from the above survey is used to update previously existing seismic models. This can be done by combining data obtained from the survey carried out from the survey borehole 10 or by any other known method. In addition to real acoustic velocities for underground formations obtained in this way can be used to update seismic models for the area.

Det henvises til Fig. 1a, hvor kildelinjen definert ved s1-sp er vist symmetrisk anbrakt i forhold til de overflateseismiske linjene R1-Rn . Det foretrekkes å utnytte symmetriske mottaker- og senderkonfigurasjoner fordi det forenkler dataprosessering. Reference is made to Fig. 1a, where the source line defined by s1-sp is shown symmetrically placed in relation to the surface seismic lines R1-Rn. It is preferred to utilize symmetrical receiver and transmitter configurations because it simplifies data processing.

Fig. 2 viser en skjematisk illustrasjon av anbringelsen av en mengde brønnborehull og sammenhørende sender- og mottakerlinjer for utførelse av underjordiske seismiske undersøkelser ifølge en fremgangsmåte av en utførelse av oppfinnelsen. I denne konfigurasjonen dannes et undersøkelsesborehull 100 langs en brønnbane basert på den tidligere seismikk og annen underjordisk informasjon som er tilgjengelig. Borehullet 100 har et første forgreningsborehull 100b anbrakt over det første reservoaret Ila og et andre forgreningsborehull 11 b anbrakt over og langs et andre reservoar Nb. Andre konfigurasjoner for multiple undersøkelser kan adopteres basert på plasseringen av reservoar som skal utvikles. For eksempel kan separate borehull bores fra forskjellige overflatesteder. Et undersøkelsesborehull kan bores langs et fall for mer nøyaktig å kartlegge den fallende formasjonen ved hjelp av relativt høyfrekvente akustiske signaler. Fig. 2 shows a schematic illustration of the placement of a number of well boreholes and associated transmitter and receiver lines for carrying out underground seismic surveys according to a method of an embodiment of the invention. In this configuration, an exploration well 100 is formed along a well path based on the previous seismic and other subsurface information available. The borehole 100 has a first branching borehole 100b located above the first reservoir Ila and a second branching borehole 11b located above and along a second reservoir Nb. Other configurations for multiple surveys may be adopted based on the location of the reservoir to be developed. For example, separate boreholes can be drilled from different surface locations. An exploratory borehole can be drilled along a dip to more accurately map the dropping formation using relatively high frequency acoustic signals.

Hver av undersøkelsesborehullene slik som borehullene 100a og 100b er foret med en mottakerlinje 102 og 104 respektive. For å utføre seismisk undersøkelse fra borehullet 100a blir en sender aktivert fra hver av kildepunktene s. De reflekterte signalene 106 detekteres ved mottakerne r i linje 102, hvilke som helst mottakere i alle andre undersøkelsesborehull og av hvilke som helst mottakere anbrakt på overflaten. Dataene fra mottakerne blir så prosessert ved kontrollenheten på måten beskrevet ovenfor med hensyn til Fig. 1 for å oppnå informasjon om de underjordiske formasjonene. Seismiske data kan oppnås ved forskjellige frekvenser og ved å benytte fokuserte signaler på måter beskrevet tidligere med hensyn til Fig. 1. Each of the survey boreholes such as boreholes 100a and 100b is lined with a receiver line 102 and 104 respectively. To perform seismic survey from the borehole 100a, a transmitter is activated from each of the source points s. The reflected signals 106 are detected by the receivers r in line 102, any receivers in all other survey boreholes and by any receivers placed on the surface. The data from the receivers is then processed by the control unit in the manner described above with respect to Fig. 1 to obtain information about the underground formations. Seismic data can be obtained at different frequencies and by using focused signals in ways described earlier with respect to Fig. 1.

Fig. 3 viser en skjematisk illustrasjon av multiple produksjonsbrønnborehull dannet for produksjon av hydrokarboner ved å utnytte informasjon oppnådd ved undersøkelser utført ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Når den underjordiske geologiske informasjon har blitt oppdatert, bestemmes størrelsen og plasseringen av produksjonsborehull som borehullene 100, 100a og 100b for utvikling av en region bestemt på grunnlag av de oppdaterte seismogrammene eller underjordiske modellene. De således ønskede brønnborehull bores og kompletteres for å produsere hydrokarboner. Det er ønskelig å plassere en mengde mottakere, som for eksempel mottakere 202 i borehullet 200a og mottakere 206 i borehullet 200b. I noen tilfeller kan det være ønskelig å etterlate mottakerlinjen 12 i undersøkelsesborehullet 10.1 løpet av levetiden for borehullene 200a og 200b kan akustiske kilder aktiveres ved valgte steder i hvilke som helst av produksjonsbrønnborehullene og i undersøkelsesborehullet 10. Mottakere i de forskjellige borehullene detekterer signaler samsvarende med de utsendte signaler. De detekterte signaler blir så prosessert for å bestemme tilstanden av de forskjellige reservoarene over tid. Denne informasjonen blir så benyttet for å oppdatere reservoarmodeller. De oppdaterte reservoarmodellene blir deretter benyttet for å styre produksjonen fra de forskjellige borehullene i feltet. De oppdaterte modellene kan brukes for selektivt å forandre produksjonsratene fra hvilket som helst av produksjonsbrønnborehullene i feltet, å stenge ned en bestemt brønn, å overhale et bestemt brønnborehull, etc. den permanente tilgjengelighet av mottakerlinjer i undersøkelsesborehullet 10 som er relativt nær produksjonsbrønnborehullene 200a og 200b fremskaffer mer nøyaktig informasjon om de underjordiske formasjonene enn undersøkelser utført fra overflaten. Imidlertid kan overflateseismiske undersøkelser som utføres etter at brønnborehullene har produsert fremdeles oppdateres med informasjon oppnådd fra undersøkelser som er utført ved å benytte undersøkelsesborehullet 10. Fig. 3 shows a schematic illustration of multiple production well boreholes formed for the production of hydrocarbons by utilizing information obtained from investigations carried out according to an embodiment of the invention. Once the underground geological information has been updated, the size and location of production wells such as the wells 100, 100a and 100b are determined for the development of a region determined on the basis of the updated seismograms or underground models. The well boreholes thus desired are drilled and completed to produce hydrocarbons. It is desirable to place a number of receivers, such as receivers 202 in the borehole 200a and receivers 206 in the borehole 200b. In some cases, it may be desirable to leave the receiver line 12 in the exploratory borehole 10.1 during the lifetime of the boreholes 200a and 200b, acoustic sources can be activated at selected locations in any of the production well boreholes and in the exploratory borehole 10. Receivers in the various boreholes detect signals corresponding to the transmitted signals. The detected signals are then processed to determine the state of the various reservoirs over time. This information is then used to update reservoir models. The updated reservoir models are then used to control production from the various boreholes in the field. The updated models can be used to selectively change the production rates from any of the production well boreholes in the field, to shut down a particular well, to overhaul a particular wellbore, etc. the permanent availability of receiving lines in the exploration wellbore 10 which is relatively close to the production well boreholes 200a and 200b provides more accurate information about the underground formations than surveys carried out from the surface. However, surface seismic surveys conducted after the well boreholes have produced can still be updated with information obtained from surveys conducted using the survey borehole 10.

Fig. 4 viser en skjematisk illustrasjon av multiple produksjonsbrønnborehull dannet for produksjon av hydrokarboner på bakgrunn av informasjon oppnådd fra undersøkelser utført ifølge en utførelse av oppfinnelsen, hvor minst en av produksjonsbrønnborehullene er dannet fra borehullet som er laget for å utføre underjordisk seismisk undersøkelse. I noen tilfeller kan det være ønskelig å bore et undersøkelsesborehull som senere kan benyttes til å danne Fig. 4 shows a schematic illustration of multiple production well boreholes formed for the production of hydrocarbons on the basis of information obtained from investigations carried out according to an embodiment of the invention, where at least one of the production well boreholes is formed from the borehole which is made to carry out underground seismic investigation. In some cases, it may be desirable to drill an exploratory borehole which can later be used to form

produksjonsgrenborehull ut fra. Figur 4 viser formasjonen av et undersøkelsesborehull 300a fra en felles vertikal brønnseksjon 300. Borehullet 300 er først benyttet til å utføre seismiske undersøkelser på måten beskrevet heri og så er ett eller flere produksjonsborehull slik som brønnborehullene 300b og 300c dannet ut fra undersøkelsesborehullet 300a. Ytterligere produksjonsbrønnborehull som 310 kan dannes ut fra den felles borehullseksjonen 300 eller fra andre overflatesteder (ikke vist) etter ønske. Mottakere 302a og 312a respektive vist i borehullene 300a og 310 utøver samme funksjoner som forklart ovenfor med hensyn til figurene 1-3. production branch borehole from. Figure 4 shows the formation of an exploration borehole 300a from a common vertical well section 300. The borehole 300 is first used to carry out seismic surveys in the manner described herein and then one or more production boreholes such as well boreholes 300b and 300c are formed from the exploration borehole 300a. Additional production well boreholes such as 310 may be formed from the common borehole section 300 or from other surface locations (not shown) as desired. Receivers 302a and 312a respectively shown in boreholes 300a and 310 perform the same functions as explained above with respect to Figures 1-3.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er bruken av permanent nedihulls anbrakte akustiske sensorer. Fig. 5 viser en skjematisk representasjon av det akustiske seismiske monitoreringssystemet som beskrevet umiddelbart ovenfor. Fig. 5 viser nærmere en produksjonsbrønn 410 for produksjon av olje, gass eller lignende. Brønn 410 er definert ved brønnforingen 412 som er sementert eller på annen måte permanent plassert i jorden 414 ved hjelp av en passende sement 416. Brønnen 410 har blitt komplettert på kjent måte ved å bruke produksjonsrør med en øvre seksjon med produksjonsrør vist ved 416A og en nedre del med produksjonsrør 416B. Festet mellom produksjonsrørene 416A og 416B på en passende plass er den permanente akustiske seismiske sensor i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen og er vist generelt ved 418. Akustisk sensor 418 omfatter et hus 420 med en primær strømningspassasje 422 som kommuniserer med og er generelt innrettet med produksjonsrørene 416A og 416B. Huset 420 omfatter også en sidepassasje 424 som er lateralt forskjøvet fra den primære strømningspassasje 422. Sidepassasjen 424 er definert ved en lateralt utspringende seksjon 426 av huset 420 og en indre skillevegg 428. Plassert innenfor sidepassasjen 424 er en nedihulls elektronikk- og kontrollmodul 430 som er forbundet i serie med en mengde permanente akustiske mottakere 432 (f.eks. Hydrofoner, seismometre og akselerometre). De akustiske mottakerne 432 er anbrakt longitudinalt langs produksjonsrøret 416 (og derfor longitudinalt langs veggen av borehullet) i et område av den geologiske formasjonen som er av interesse med hensyn til avføling og registrering av seismiske forandringer med hensyn til tid. Ved jordoverflaten 434 er et overflatekontrollsystem 436 som kontrollerer en akustisk sender 438. Som drøftet kan senderen 438 også være anbrakt under overflaten 434. Senderen 438 vil periodisk sende ut akustiske signaler inn i den geologiske formasjonen som så blir avfølt ved arrayen av akustiske mottakere 432 med de resulterende avfølte data prosessert ved hjelp av kjente analyseteknikker. Another aspect of the invention is the use of permanently downhole placed acoustic sensors. Fig. 5 shows a schematic representation of the acoustic seismic monitoring system as described immediately above. Fig. 5 shows in more detail a production well 410 for the production of oil, gas or the like. Well 410 is defined by the well casing 412 which is cemented or otherwise permanently placed in the soil 414 by means of a suitable cement 416. The well 410 has been completed in a known manner using production tubing having an upper section of production tubing shown at 416A and a lower part with production pipe 416B. Attached between production tubing 416A and 416B in a suitable location is the permanent acoustic seismic sensor in accordance with the present invention and is shown generally at 418. Acoustic sensor 418 includes a housing 420 with a primary flow passage 422 that communicates with and is generally aligned with the production tubing 416A and 416B. The housing 420 also includes a side passage 424 that is laterally offset from the primary flow passage 422. The side passage 424 is defined by a laterally projecting section 426 of the housing 420 and an internal partition wall 428. Located within the side passage 424 is a downhole electronics and control module 430 which is connected in series with a plurality of permanent acoustic receivers 432 (eg, hydrophones, seismometers, and accelerometers). The acoustic receivers 432 are located longitudinally along the production pipe 416 (and therefore longitudinally along the wall of the borehole) in an area of the geological formation of interest for sensing and recording seismic changes with respect to time. At the ground surface 434 is a surface control system 436 that controls an acoustic transmitter 438. As discussed, the transmitter 438 may also be located below the surface 434. The transmitter 438 will periodically emit acoustic signals into the geological formation which are then sensed by the array of acoustic receivers 432 with the resulting sensed data processed using known analysis techniques.

En mer kompleks beskrivelse av borehull som omfatter permanent nedihulls formasjonsevalueringssensorer kan finnes i US 5 662 165 hvor hele innholdet inkorporeres ved referanse dertil. A more complex description of boreholes comprising permanent downhole formation evaluation sensors can be found in US 5,662,165 the entire contents of which are incorporated by reference.

Som diskutert i fagblader som i artikkelen "4D Seismic Helps Track Drainage, Pressure Compartmentalization", Oil and Gas Journal, 27. mars 1995, pp. 55-58, og "Method Described for Using 4D Seismic to Track Reservoir Fluid Movement", Oil and Gas Journal, 3. apr. 1995, pp. 70-74 (begge artikler her fullt inkorporert ved referanse), blir seismisk monitorering av brønner over tid et viktig verktøy i analysering og varsling av brønnproduksjon og ytelse. Før foreliggende oppfinnelse kunne slik seismisk monitorering kunne slik seismisk monitorering bare gjøres i nær sanntid ved bruk av kjente vaierlinjeteknikker; eller på sensorer anbrakt på utsiden av forskjellige former for grunne anvendelser (aldri i produksjonsbrønner). Eksempler på slik seismisk monitorering er beskrevet i US 5 194 590. Artikkelen "Time-lapse crosswell seismic tomogram interpretation: Implications for heavy oil reservoir characterization, thermal recovery process monitoring and tomographic imaging technology", Geophysics 60, no.3 (mai/juni),pp 631-650; og artikkelen "Crosswell seismic radial survey tomograms and the 3-D interpretation of a heavy oil steamflood", Geophysics 60, 3 (mai/juni), pp 651-659 hvor hele innholdet inkorporeres her ved referanse. Imidlertid er, i samsvar med foreliggende oppfinnelse, et vesentlig fremskritt i seismisk monitorering oppnådd ved å installere de seismiske (dvs. akustiske) sensorene som en permanent nedihulls installasjon i en brønn. En mengde seismiske sendere som beskrevet i US 5 662 165 benyttes som kilder for seismisk energi i borehull ved kjente steder. De seismiske bølgene som detekteres ved mottakere i andre borehull gir etter passende analyse et detaljert tredimensjonalt bilde av en formasjon og fluider i formasjonen med hensyn til tid. Således ifølge oppfinnelsen har en operatør et kontinuerlig sanntids tredimensjonalt bilde av borehullet og omgivende formasjon og er i stand til å sammenligne sanntidsbildet med tidligere bilder for å forsikre seg om endringer i formasjonen; og, som diskutert mer detaljert nedenfor, kan denne kontinuerlige overvåkningen gjøres fra en fjerntliggende lokalitet. As discussed in trade journals such as the article "4D Seismic Helps Track Drainage, Pressure Compartmentalization", Oil and Gas Journal, March 27, 1995, pp. 55-58, and "Method Described for Using 4D Seismic to Track Reservoir Fluid Movement", Oil and Gas Journal, 3 Apr. 1995, pp. 70-74 (both articles here fully incorporated by reference), seismic monitoring of wells over time becomes an important tool in analyzing and forecasting well production and performance. Prior to the present invention, such seismic monitoring could only be done in near real time using known wireline techniques; or on sensors placed on the outside of various forms for shallow applications (never in production wells). Examples of such seismic monitoring are described in US 5 194 590. The article "Time-lapse crosswell seismic tomogram interpretation: Implications for heavy oil reservoir characterization, thermal recovery process monitoring and tomographic imaging technology", Geophysics 60, no.3 (May/June ),pp 631-650; and the article "Crosswell seismic radial survey tomograms and the 3-D interpretation of a heavy oil steamflood", Geophysics 60, 3 (May/June), pp 651-659, the entire content of which is incorporated herein by reference. However, in accordance with the present invention, a significant advance in seismic monitoring has been achieved by installing the seismic (ie, acoustic) sensors as a permanent downhole installation in a well. A number of seismic transmitters as described in US 5,662,165 are used as sources of seismic energy in boreholes at known locations. The seismic waves detected by receivers in other boreholes provide, after appropriate analysis, a detailed three-dimensional image of a formation and fluids in the formation with respect to time. Thus, according to the invention, an operator has a continuous real-time three-dimensional image of the borehole and surrounding formation and is able to compare the real-time image with previous images to ascertain changes in the formation; and, as discussed in more detail below, this continuous monitoring can be done from a remote location.

En slik bildedannelse av fluidforhold kan benyttes for å kontrollere produksjonsoperasjoner i reservoaret. For eksempel gjør et bilde av gass/vann kontakten i et produserende gassreservoar det mulig å foreta forebyggende handlinger før vann blir produsert i en brønn ved selektivt å stenge hylser, pakninger, sikkerhetsventiler, plugger og andre fluidkontrollinretninger nedihulls hvor det fryktes at vann kan bli produsert dersom man ikke foretar forebyggende handlinger. I en dampflømmings- eller C02-flømmingsoperasjon for sekundær utvinning av hydrokarboner injiseres damp eller C02 inn i reservoaret ved utvalgte injeksjonsbrønner. Dampen eller C02-en driver oljen i porerommene i reservoaret i retning av produksjonsbrønnene. I sekundære utvinningsoperasjoner er det kritisk at dampen eller C02 ikke når produksjonsbrønnene: dersom en direkte strømningsbane for damp eller C02 etablerer seg mellom injeksjonsbrønnen og gjenvinningsbrønnen (kalt et "gjennombrudd") vil videre "utskyllings"-operasjoner for å gjenvinne olje være ineffektive. Overvåkning av posisjonen for damp/olje eller C02/olje -grenseflaten er derfor viktig, og ved lukking av hylser, pakninger, sikkerhetsventiler, plugger og andre fluidkontrollinnretninger i en produkjonsbrønn der et gjennombrudd er umiddelbart forestående, kan strømningsmønsrene endres tilstrekkelig til å unngå et gjennombrudd. I tillegg kan hylser og fluidtrykk-kontrollinnretninger opereres i injeksjonsbrønnene for å påvirke den generelle strømningen av fluider i reservoaret. De nedihulls seismiske dataene for å utføre den tomografiske analysen overføres opp i hullet ved fremgangsmåter beskrevet i US 5 662 165 innsamlet ved kontrollsenteret og overført til en fjerntliggende plass hvor en kraftig digital regnemaskin benyttes for å utføre den tomografiske analysen i samsvar med fremgangsmåter beskrevet i patentet og referansene ovenfor. Such imaging of fluid conditions can be used to control production operations in the reservoir. For example, a picture of the gas/water contact in a producing gas reservoir makes it possible to take preventive actions before water is produced in a well by selectively closing sleeves, gaskets, safety valves, plugs and other fluid control devices downhole where it is feared that water may be produced if preventive actions are not taken. In a steam-flooding or C02-flooding operation for the secondary recovery of hydrocarbons, steam or C02 is injected into the reservoir at selected injection wells. The steam or C02 drives the oil in the pore spaces in the reservoir in the direction of the production wells. In secondary recovery operations, it is critical that the steam or C02 does not reach the production wells: if a direct flow path for steam or C02 is established between the injection well and the recovery well (called a "breakthrough"), further "flushing" operations to recover oil will be ineffective. Monitoring the position of the steam/oil or C02/oil interface is therefore important, and by closing sleeves, gaskets, safety valves, plugs and other fluid control devices in a production well where a breakthrough is imminent, the flow patterns can be changed sufficiently to avoid a breakthrough . In addition, sleeves and fluid pressure control devices can be operated in the injection wells to affect the general flow of fluids in the reservoir. The downhole seismic data to perform the tomographic analysis is transmitted uphole by methods described in US 5,662,165 collected at the control center and transmitted to a remote location where a powerful digital calculator is used to perform the tomographic analysis in accordance with methods described in the patent and the references above.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er evnen til å kontrollere en oppsprekkings- eller fraktureringsoperasjon. I en "frac jobb" injiseres fluid ved et høyt trykk inn i en geologisk formasjon som lider under utilstrekkelig permeabilitet for strømning av hydrokarboner. Injeksjon av høytrykksvæske inn i en formasjon ved en brønn har den virkningen at formasjonen fraktureres. Disse frakturene utbrer seg generelt bort fra brønnen i retninger bestemt av egenskapene i bergarten og de underjordiske stresstilstander. Som diskutert av P.B.Wills et al i en artikkel kalt "Active and Passive Imaging of Hydraulic Fracture", Geophysics, the Leading Edge of Exploration, july, pp 15-22 (som opptas her som referanse) gjør bruken av nedihulls geofoner i en brønn (en overvåkningsbrønn) det mulig å monitorere utbredelsen av frakturer fra en annen brønn enn den brønnen hvor fraktureringen induseres fra. Den utbredende fraktur i formasjonen virker som en serie av små seismiske kilder som sender ut seismiske bølger. Disse bølgene kan registreres i sensorene i overvåkningsbrønnen og på grunnlag av de registrerte signalene i et antall overvåkningsbrønner kan den aktive kant av frakturen overvåkes. Det å ha slike sanntidsobservasjoner gjør det mulig å kontrollere selve fraktureringsoperasjonen ved å benytte fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen. Another aspect of the invention is the ability to control a cracking or fracturing operation. In a "frac job", fluid is injected at high pressure into a geological formation that suffers from insufficient permeability for the flow of hydrocarbons. Injection of high-pressure fluid into a formation at a well has the effect of fracturing the formation. These fractures generally propagate away from the well in directions determined by the properties of the rock and the underground stress conditions. As discussed by P.B.Wills et al in an article called "Active and Passive Imaging of Hydraulic Fracture", Geophysics, the Leading Edge of Exploration, july, pp 15-22 (incorporated herein by reference) the use of downhole geophones in a well (a monitoring well) it is possible to monitor the propagation of fractures from a well other than the well from which the fracturing is induced. The propagating fracture in the formation acts as a series of small seismic sources that emit seismic waves. These waves can be registered in the sensors in the monitoring well and on the basis of the registered signals in a number of monitoring wells the active edge of the fracture can be monitored. Having such real-time observations makes it possible to control the fracturing operation itself by using methods according to the invention.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for å oppnå geofysisk informasjon om geologiske formasjoner,karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: a) dannelse av et undersøkelsesborehull langs en forhåndsbestemt brønnbane, der en del av borehullet er tett ved et produksjonsreservoar, og i en viss avstand fra jordoverflaten; b) anbringelse av en første mengde av adskilte seismiske mottakere i undersøkelsesborehullet; c) generering av seismiske pulser inn i de geologiske underjordiske formasjonene, der de seismiske pulsene er akustiske signaler med en frekvens i et frekvensområde; d) detektering ved mengden av seismiske mottakere av seismiske bølger som reflekteres ved de geologiske formasjonene som respons på de genererte seismiske pulsene, og generering av signaler som respons på slike detekterte seismiske bølger; og e) prosessering av de genererte signalene for å oppnå geofysisk informasjon om de underjordiske formasjonene; og f) utforming av et produksjonsbrønnhull i grunnformasjonen ved å benytte den ervervede geofysiske informasjonen.1. Procedure for obtaining geophysical information about geological formations, characterized by that it comprises the following steps: a) formation of an exploratory borehole along a predetermined well path, where part of the borehole is close to a production reservoir, and at a certain distance from the earth's surface; b) placing a first plurality of discrete seismic receivers in the exploratory borehole; c) generating seismic pulses into the geological underground formations, the seismic pulses being acoustic signals with a frequency in a frequency range; d) detecting by the plurality of seismic receivers seismic waves reflected by the geological formations in response to the generated seismic pulses, and generating signals in response to such detected seismic waves; and e) processing the generated signals to obtain geophysical information about the underground formations; and f) design of a production well hole in the base formation by using the acquired geophysical information. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at undersøkelsesborehullet er formet slik at det ikke skjærer en hydrokarbonførende formasjon.2. Method according to claim 1, characterized by that the exploration borehole is shaped so that it does not intersect a hydrocarbon-bearing formation. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter kombinasjon av den oppnådde geofysiske informasjon om de underjordiske formasjonene med andre data for å oppnå forbedret geofysisk informasjon om de underjordiske geologiske formasjonene.3. Method according to claim 1, characterized by that it further includes combining the obtained geophysical information about the underground formations with other data to obtain improved geophysical information about the underground geological formations. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den forbedrede geofysiske informasjonen er en av følgende: i) et seismogram av de underjordiske geologiske formasjonene, ii) en akustisk hastighet av en underjordisk formasjon, iii) avstand mellom undersøkelsesborehullet og en laggrenseflate, og iv) avstand mellom minst to underjordiske laggrenseflater.4. Method according to claim 3, characterized by that the enhanced geophysical information is one of the following: i) a seismogram of the subsurface geological formations, ii) an acoustic velocity of a subsurface formation, iii) distance between the exploration borehole and a layer boundary, and iv) distance between at least two subsurface layer boundaries. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den forbedrede geofysiske informasjonen er et 4-D kart over de underjordiske formasjonene.5. Method according to claim 4, characterized by that the enhanced geophysical information is a 4-D map of the underground formations. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de seismiske pulsene genereres ved en kilde anbrakt på et sted som er ett av i) innenfor undersøkelsesborehullet, ii) på overflaten, iii) et offshore sted, og iv) et sekundært borehull.6. Method according to claim 1, characterized by that the seismic pulses are generated by a source located at a location that is one of i) within the exploration borehole, ii) at the surface, iii) an offshore location, and iv) a secondary borehole. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter i) anbringelse av en andre mengde av adskilte seismiske mottakere utenfor undersøkelsesborehullet; ii) detektering av seismiske bølger som er reflektert av geologiske formasjoner som respons på induserte seismiske pulser, ved mottakere i den andre mengden av mottakere, og generering av signaler som respons på slike detekterte seismiske bølger; og iii) kombinering av signalene fra den første og den andre mengden av mottakere for å oppnå den geofysiske informasjonen.7. Method according to claim 1, characterized by that it further comprises i) placing a second set of discrete seismic receivers outside the exploratory borehole; ii) detecting seismic waves reflected by geological formations in response to induced seismic pulses, at receivers in the second set of receivers, and generating signals in response to such detected seismic waves; and iii) combining the signals from the first and second sets of receivers to obtain the geophysical information. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter dannelse av minst ett borehull i den hydrokarbonførende formasjonen hvis brønnbane i det minste delvis er bestemt ut fra den oppnådde geologiske formasjonen.8. Method according to claim 1, characterized by that it further includes the formation of at least one borehole in the hydrocarbon-bearing formation whose well trajectory is at least partially determined on the basis of the obtained geological formation. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter i) påfølgende utførelse av seismiske undersøkelser for å oppnå sekundær informasjon om den underjordiske formasjonen, og ii) kombinasjon av den oppnådde geofysiske informasjonen og den sekundære geofysiske informasjonen for å oppnå et forbedret kart over de underjordiske formasjonene.9. Method according to claim 1, characterized by that it further comprises i) subsequent execution of seismic surveys to obtain secondary information about the underground formation, and ii) combination of the obtained geophysical information and the secondary geophysical information to obtain an improved map of the underground formations. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter frembringelse av et kryss-brønn-seismogram ut fra de detekterte seismiske bølgene.10. Method according to claim 1, characterized by that it includes generating a cross-well seismogram from the detected seismic waves. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de seismiske mottakerne velges fra mengden bestående av geofoner, akselerometre, hydrofoner og fiberoptiske sensorer.11. Method according to claim 1, characterized by that the seismic receivers are selected from the set consisting of geophones, accelerometers, hydrophones and fiber optic sensors. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnbanen er nær et produserende intervall, hvor nevnte borehull primært dannes for å utføre seismiske undersøkelser og ikke for utforsknings- eller produksjonsformål og der de seismiske pulsene blir generert ved en mengde med adskilte posisjoner i undersøkelsesborehullet.12. Method according to claim 1, characterized by that the well path is close to a producing interval, where said borehole is primarily formed to carry out seismic surveys and not for exploration or production purposes and where the seismic pulses are generated at a number of separate positions in the survey borehole. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at undersøkelsesborehullet er formet slik at det ikke skjærer en hydrokarbonførende formasjon.13. Method according to claim 12, characterized by that the exploration borehole is shaped so that it does not intersect a hydrocarbon-bearing formation. 14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mottagerne er permanent installert i undersøkelsesborehullet.14. Method according to claim 1, characterized by that the receivers are permanently installed in the survey borehole.
NO19991667A 1996-10-09 1999-04-08 Method for obtaining enhanced geophysical information about the subsurface using acoustic receivers in a survey borehole NO335379B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2786096P 1996-10-09 1996-10-09
US4535497P 1997-05-02 1997-05-02
US08/856,656 US6006832A (en) 1995-02-09 1997-05-15 Method and system for monitoring and controlling production and injection wells having permanent downhole formation evaluation sensors
PCT/US1997/018511 WO1998015850A1 (en) 1996-10-09 1997-10-09 Method of obtaining improved geophysical information about earth formations

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO991667D0 NO991667D0 (en) 1999-04-08
NO991667L NO991667L (en) 1999-05-27
NO335379B1 true NO335379B1 (en) 2014-12-08

Family

ID=27363109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19991667A NO335379B1 (en) 1996-10-09 1999-04-08 Method for obtaining enhanced geophysical information about the subsurface using acoustic receivers in a survey borehole

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU730715B2 (en)
CA (1) CA2268104C (en)
GB (3) GB2354822B (en)
NO (1) NO335379B1 (en)
WO (1) WO1998015850A1 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075462A (en) * 1997-11-24 2000-06-13 Smith; Harrison C. Adjacent well electromagnetic telemetry system and method for use of the same
US6230800B1 (en) 1999-07-23 2001-05-15 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for long term monitoring of a hydrocarbon reservoir
GB2355477A (en) * 1999-09-28 2001-04-25 Baker Hughes Inc Controlling coning by sensing a formation fluid interface
GB2357841B (en) 1999-10-06 2001-12-12 Schlumberger Ltd Processing sonic waveform measurements from array borehole logging tools
GB0008545D0 (en) * 2000-04-06 2000-05-24 Read Asa Seismic surveying
NO20006228L (en) * 2000-12-07 2002-06-10 Geoinnova As Seismic recording method and apparatus
US6931378B2 (en) * 2001-12-10 2005-08-16 Halliburton Energy Services, Inc. Method, systems, and program product for selecting and acquiring data to update a geophysical database
GB2438762B (en) * 2004-12-21 2008-08-27 Schlumberger Holdings System and method for communication between a surface location and a subterranean location
GB2421614B (en) 2004-12-21 2007-11-14 Schlumberger Holdings System and method for communication between a surface location and a subterranean location
EP2163918A1 (en) * 2008-05-28 2010-03-17 BP Exploration Operating Company Limited Seismic survey method
KR101064333B1 (en) * 2008-12-22 2011-09-14 한국지질자원연구원 System and method for underground exploration using horizontal borehole receiver as virtual source
CN102913240B (en) * 2012-10-26 2015-04-08 中国石油天然气股份有限公司 Reservoir fluid identification method
US9022140B2 (en) 2012-10-31 2015-05-05 Resource Energy Solutions Inc. Methods and systems for improved drilling operations using real-time and historical drilling data
BR112016008493A2 (en) 2013-10-21 2020-05-19 Baker Hughes Incorporated. IMAGE OF ACOUSTIC WAVE TRAINING
US10208584B2 (en) 2013-12-18 2019-02-19 Halliburton Energy Services, Inc. Fiber optic current monitoring for electromagnetic ranging
WO2015125019A2 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Cgg Services Sa Methods and systems for monitoring a subsurface formation with a land active streamer
US9976920B2 (en) 2015-09-14 2018-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Detection of strain in fiber optics cables induced by narrow-band signals
KR20170063350A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 한국건설기술연구원 Method for Producing Tomography of Base using Horizontal Directional Drilling
CN106948801B (en) * 2017-04-10 2019-07-09 太原理工大学 A kind of coal seam is intelligent to be classified fracturing device and method
WO2020046700A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Halliburton Energy Services, Inc. Simultaneous seismic refraction and tomography
TWI848228B (en) * 2020-07-28 2024-07-11 艾力克斯 菲利普 葛拉漢 羅賓森 Sensitivity enhanced photoresists

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524434A (en) * 1979-05-21 1985-06-18 Daniel Silverman Method for determining the azimuth and length of a deep vertical fracture in the earth
US4893930A (en) * 1988-01-25 1990-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multiple axis, fiber optic interferometric seismic sensor
US4969130A (en) * 1989-09-29 1990-11-06 Scientific Software Intercomp, Inc. System for monitoring the changes in fluid content of a petroleum reservoir
NO307666B1 (en) * 1991-12-16 2000-05-08 Inst Francais Du Petrole Stationary system for active or passive monitoring of a subsurface deposit
FR2696241B1 (en) * 1992-09-28 1994-12-30 Geophysique Cie Gle Method of acquisition and processing of seismic data recorded on receivers arranged vertically in the basement in order to follow the movement of fluids in a tank.
US5273112A (en) * 1992-12-18 1993-12-28 Halliburton Company Surface control of well annulus pressure
GB9419006D0 (en) * 1994-09-21 1994-11-09 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for sensor installation
FR2728973A1 (en) * 1994-12-29 1996-07-05 Inst Francais Du Petrole METHOD AND DEVICE FOR THE LONG-TERM SEISMIC MONITORING OF AN UNDERGROUND AREA CONTAINING FLUIDS
US5732776A (en) * 1995-02-09 1998-03-31 Baker Hughes Incorporated Downhole production well control system and method
NO325157B1 (en) * 1995-02-09 2008-02-11 Baker Hughes Inc Device for downhole control of well tools in a production well
US5730219A (en) * 1995-02-09 1998-03-24 Baker Hughes Incorporated Production wells having permanent downhole formation evaluation sensors
US5576485A (en) * 1995-04-03 1996-11-19 Serata; Shosei Single fracture method and apparatus for simultaneous measurement of in-situ earthen stress state and material properties
US5524709A (en) * 1995-05-04 1996-06-11 Atlantic Richfield Company Method for acoustically coupling sensors in a wellbore
FR2742879B1 (en) * 1995-12-22 1998-03-13 Gaz De France SEISMIC MONITORING INSTALLATION OF AN UNDERGROUND AREA CONTAINING A FLUID
GB9605144D0 (en) * 1996-03-11 1996-05-08 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for sensing one or more parameters

Also Published As

Publication number Publication date
GB2354583A (en) 2001-03-28
NO991667D0 (en) 1999-04-08
GB2354822A (en) 2001-04-04
AU730715B2 (en) 2001-03-15
GB0031132D0 (en) 2001-01-31
GB9908166D0 (en) 1999-06-02
GB2334104A (en) 1999-08-11
GB0031129D0 (en) 2001-01-31
WO1998015850A1 (en) 1998-04-16
GB2334104B (en) 2001-02-28
NO991667L (en) 1999-05-27
GB2354583B (en) 2001-06-06
GB2354822B (en) 2001-05-16
CA2268104A1 (en) 1998-04-16
AU4902297A (en) 1998-05-05
CA2268104C (en) 2004-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6065538A (en) Method of obtaining improved geophysical information about earth formations
US10287874B2 (en) Hydraulic fracture monitoring by low-frequency das
CA2268104C (en) Method of obtaining improved geophysical information about earth formations
US10126448B2 (en) Formation measurements using downhole noise sources
EP2530492B1 (en) Method for determining geometric caracteristics of a hydraulic fracture
US9194967B2 (en) Tomographic imaging of fracture-fault permeability zones during drilling operations
US20060077757A1 (en) Apparatus and method for seismic measurement-while-drilling
US9885795B2 (en) Acoustic wave imaging of formations
EP3014060A1 (en) Fracture evaluation through cased boreholes
MX2012013432A (en) A method of real time diagnostic of fracture operations with combination of tube waves and microseismic monitoring.
US9933535B2 (en) Determining a fracture type using stress analysis
NO344460B1 (en) Methods and systems for identifying and plugging subterranean conduits
Chon et al. Reservoir continuity logging using connectivity mapping while drilling
AU748264B2 (en) Method of obtaining improved geophysical information about earth formations
AU748012B2 (en) Method of obtaining improved geophysical information about earth formations
AU770654B2 (en) Method of obtaining improved geophysical information about earth formations
Virues et al. Development of Limited Discrete Fracture Network Using Surface Microseismic Event Detection Testing in Canadian Horn River Basin
House et al. Understanding hydraulic fractures in tight-gas sands through the integration of borehole microseismic data, three-dimensional surface seismic data, and three-dimensional vertical seismic profile data: A Jonah field case study
Johnston Recent advances in exploitation geophysics
Bo et al. Study on Artificial Fracture Monitoring Technology of Coalbed Methane Reservoir Based on Microseismic Events Attribute
Shemeta Nancy House

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees