NO20111732A1 - Trykkmodul og fremgangsmater for bruk i borehull - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] I aspekter vedrører foreliggende oppfinnelse karakterisering av under-grunns formasjoner og/eller trekk. I ytterligere aspekter vedrører den foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter og anordninger for å måle trekk ved et borehull og/eller en formasjon mens det påføres et trykk på borehullsveggen.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Brønner, tunneler og andre tilsvarende huller dannet i jordgrunnen kan bli anvendt for å komme til geotermiske kilder, vann, hydrokarboner, mineraler, osv., og kan også bli anvendt for å tilveiebringe kanaler eller passasjer for utstyr så som rørledninger. Dette hullet omtales vanligvis som et borehull eller brønnhull for en brønn, og et punkt inne i borehullet sies gjerne å befinne seg nedihulls. Borehull blir ofte anvendt i kapitalkrevende kommersielle utviklinger, så som hydrokarbon-felter. Før utviklingen av feltet begynner ønsker operatører derfor å ha så mye informasjon som mulig for å kunne vurdere reservoaret med henblikk på økono-misk lønnsomhet. Denne informasjonen kan bli samlet inn under den seismiske kartleggingsfasen, under konstruksjon av brønnen, før komplettering av brønnen og/eller på et hvilket som helst senere tidspunkt. En stor andel av informasjonen som blir anvendt for karakterisering av reservoarer er basert direkte eller indirekte på målinger gjort i et borehull som går gjennom et hydrokarbonreservoar av interesse.

[0003] I aspekter er foreliggende oppfinnelse rettet mot anordninger, systemer og fremgangsmåter som kan bli anvendt for å frembringe eller forbedre informasjon som kan bli anvendt for karakterisere en formasjon og/eller et borehull som krysser gjennom en slik formasjon.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0004] Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en fremgangsmåte og en anordning for å bestemme deformasjonsegenskaper for borehull ved å utføre målinger nede i hullet samtidig som det blir påført trykk rundt et borehull.

[0005] En utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for å estimere en respons vedrørende en formasjon, omfattende: å påføre trykk på en vegg i et borehull dannet i formasjonen; og estimere en respons fra borehullsveggen til trykket.

[0006] En annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en anordning for å estimere minst én parameter av interesse vedrørende en formasjon, omfattende: en kraftmodul innrettet for å påføre trykk på en vegg i et borehull dannet i formasjonen; og et verktøy innrettet for å estimere en respons fra borehullsveggen til trykket.

[0007] De ovennevnte eksempler på trekk ved oppfinnelsen er oppsummert nokså grovt for at den detaljerte beskrivelsen av denne som følger skal forstås bedre og for at en skal kunne se bidragene til teknikken. Oppfinnelsen har, selvfølgelig, ytterligere trekk som vil bli beskrevet i det følgende og som vil være gjenstand for de vedføyde kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008] For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesform, sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like referansenummer og der: Figur 1 illustrerer et verktøy ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse som kjøres ut ved hjelp av en fleksibel bærer; Figur 2 illustrerer et verktøy ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen som anvender, delvis, et trykksatt fluid for å legge trykk på en borehullsvegg; Figur 3 illustrerer et verktøy ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen som anvender, delvis, én eller flere kraftpåføringsanordninger; Figur 4A illustrerer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse som påfører en retningskraft for å legge trykk på en borehullsvegg; Figur 4B illustrerer en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse som påfører en radielt fordelt kraft ved hjelp av kraftpåføringsanordninger for å legge trykk på en borehullsvegg; Figur 5A er en graf av endring av et borehulls radius som funksjon av tid som kan oppnås ved anvendelse av utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse; Figur 5B er en annen graf av endring av radiell spenning i et borehull som funksjon av tid som kan oppnås ved anvendelse av utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse; Figur 5C er en graf av endring av radiell spenning i et borehull som funksjon av radiell tøyning som viser en formasjons stivhets- og plastisitetsegenskaper, som kan oppnås ved anvendelse av utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse; og Figur 5D er en skjematisk skisse av sprekkutbredelse i en formasjon som kan oppnås ved anvendelse av utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0009] Den foreliggende oppfinnelse vedrører anordninger og fremgangsmåter for å frembringe informasjon vedrørende undergrunnsformasjoner. Den foreliggende oppfinnelse kan realiseres i ulike utførelsesformer. Konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er vist i tegningene og vil bli beskrevet her i detalj, men det er underforstått at beskrivelsen her er å anse som en illustrasjon av prin-sippene som beskrives og ikke er ment å begrense oppfinnelsen til det som er illustrert og beskrevet her. Som vil bli klart kan idéene i foreliggende oppfinnelse bli anvendt for en rekke forskjellige brønnverktøy og i alle faser under konstruksjon av og produksjon fra en brønn. Følgelig er utførelsesformene angitt nedenfor kun en illustrasjon av mulige anvendelser av den foreliggende oppfinnelse.

[0010] I aspekter kan idéene i foreliggende oppfinnelse bli anvendt for å estimere, vurdere eller på annen måte karakterisere en formasjons mekaniske egenskaper og lokale spenninger. Noen utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan frembringe informasjon for bruk til slike formål ved å deformere et borehull. Videre kan noen av disse utførelsesformene evaluere borehullsdeformasjon samtidig som de bevirker radielle spenninger i borehullsveggen. Disse dataene kan tjene til å bedre muligheten for en brønnoperatør til å opprettholde en produktiv brønn og fatte beslutninger vedrørende sikkerhet, produksjon, komplettering og lønnsomhet for en brønn.

[0011] Figur 1 viser skjematisk et tverrsnitt av en undergrunnsformasjon 10 der det er boret et borehull 12. Borehullet 12 kan bli anvendt for å komme til geotermiske kilder, vann, hydrokarboner, mineraler, osv., og kan også bli anvendt for å tilveie bringe kanaler eller passasjer for utstyr så som rørledninger. Inne i borehullet 12, i den nedre enden av en fleksibel bærer, så som en kabel 14, er det opphengt et formasjonsevalueringsverktøy 100. Kabelen 14 er gjerne trukket over en trinse 18 understøttet av et boretårn 20. Kabelført utsetting og trekking besørges av en motordrevet vinsj, for eksempel tilveiebragt på en operasjonsvogn 22. Et styre-panel 24 koblet til verktøyet 100 gjennom kabelen 14 på en tradisjonell måte styrer overføring av elektrisk kraft, data/kommandosignaler og sørger også for styring av aktivering av komponentene i formasjonsevalueringsverktøyet 100.

[0012] Figur 2 illustrerer skjematisk en utførelsesform av et formasjonsevalue-ringsverktøy 100 som kan påføre trykk på en borehullsvegg 101 og estimere en respons fra borehullsveggen til det påførte trykket. Med trykk menes her en påført kraft. Verktøyet 100 omfatter et kabelhode 102 som er koblet til den fleksible bæreren 14, så som en wireline, flere moduler 104 og 106, en elektronikkmodul 108, en hydraulikkmodul 110 og en testermodul 120. Testermodulen 120 kan være innrettet for å rette en kraft mot en borehullsvegg 101 og estimere, karakterisere eller på annen måte vurdere en respons fra borehullsveggen 101 til den påførte kraften. Hydraulikkmodulen 110 tilveiebringer hydraulikkfluid for aktivisering og betjening av testermodulen 120 og kan omfatte pumper, akkumulatorer og tilhørende utstyr for forsyning av trykksatt hydraulikkfluid. Elektronikkmodulen 108 kan omfatte passende kretser, styreenheter, prosessorer, minneanordninger, batterier, osv. for å sørge for nedihulls styring av prøvetakingsoperasjonene. Elektronikkmodulen 108 kan også omfatte et toveis kommunikasjonssystem for å sende data og kommandosignaler til og fra overflaten. Eksempler på utstyr i elektronikkmodulen 108 kan omfatte styreenheter forhåndsprogrammert med instruksjoner, toveis datakommunikasjonsutstyr, så som sender/mottaker-enheter, A/D-omformere og utstyr for å styre overføringen av elektrisk kraft. Det må forstås at verktøyet 100 kan være utformet som nødvendig for å utføre spesifikke ønskede operasjoner. For eksempel kan modulene 104 og 106 bli anvendt for å holde ytterligere verktøy, så som undersøkelsesverktøy, formasjonsevalueringsverktøy, reservoarkarakteriseringsverktøy, eller kan fjernes dersom det ikke er behov for dem. Det må derfor forstås at utførelsen av verktøyet 100 kun er en illustrasjon og ikke begrensende.

[0013] Testermodulen 120 kan omfatte en kraftmodul 130 for å påføre trykk på borehullsveggen 101 og et dimensjonsmålerverktøy 150 for å estimere én eller flere dimensjonsverdier vedrørende borehullet 12, omfattende, men ikke begrenset til én av: (i) diameter og (ii) form. Selv om noen få illustrerende anordninger er omtalt nedenfor for disse komponentene, må det forstås at forskjellige mekanismer og anordninger kan bli anvendt for disse komponentene.

[0014] I en illustrerende utførelsesform kan kraftmodulen 130 anvende et trykksatt fluid for å legge trykk på borehullsveggen 101.1 denne utførelsesformen anvender kraftmodulen 130 et trykksatt fluid 132 og to eller flere tetningselementer 134 som er i stand til å danne en isolert ringformet sone eller seksjon 136. For eksempel kan tetningselementene 134 fysisk gripe inn i borehullsveggen 101 for å tette av borehullet 12 og hindre bevegelse av fluid inn i og ut av sonen 136. Tetningselementene 134 kan være hvilke som helst anordninger, f.eks. pakninger, som kan hindre lekkasje av trykksatt fluid 132 fra ett område i borehullet 12 til et annet. En slamkake 13 kan være dannet rundt borehullet 12 av tilsetningsstoffene i bore-fluidene. I utførelsesformer der tetningselementene 134 blir blåst opp ved hjelp av fluid, kan hydraulikkmodulen 110 bli anvendt for å forsyne dette fluidet. Hydraulikkmodulen 110 kan også forsyne det trykksatte fluidet for å trykksette den isolerte ringformede sonen 136; og i noen tilfeller kan en hydraulisk indusert sprekk 15 strekke seg parallelt med, langs eller skrått i forhold til borehullet i den isolerte ringformede sonen 136. Ytterligere borehullsavbildningsanordninger (så som optiske, elektriske eller akustiske anordninger) 135 kan bli anvendt for å logge den induserte sprekken etter tøyningstesting i borehullet; mens passive mikro-seismiske geofoner 137 kan registrere hendelser under fraktureringsprosessen i den isolerte sonen. I andre anordninger kan et trykksettingsfluid, som kan være en væske, en gass eller blandinger av dette, også bli forsynt fra overflaten gjennom en passende kanal. I noen utførelsesformer kan videre ett enkelt tetningselement være tilstrekkelig dersom et annet trekk, f.eks. bunnen av borehullet, gjør det mulig effektivt å innestenge det trykksatte fluidet og rette det mot borehullsveggen 101. Videre kan tetningselementer være unødvendig dersom et passende isolert område allerede eksisterer. Kraftmodulen 130 kan være justerbar for å tilpasse for testområder 200 med forskjellig størrelse (f.eks. aksiell lengde) eller kan være konstruert for bruk i testområder 200 av forskjellig størrelse.

[0015] Nå med henvisning til figur 3 kan, i en annen illustrerende utførelsesform, kraftmodulen 130 anvende en mekanisk påført kraft for å legge trykk på borehullsveggen 101. Med "mekanisk" menes her at en pute eller et annet passende element fysisk går i kontakt med borehullsveggen 101.1 slike utførelsesformer kan kraftmodulen 130 anvende en aktuator 170 for radielt å skyve ut én eller flere kraftpåføringsanordninger 172 til fysisk inngrep med borehullsveggen 101. En hydraulikkmodul (ikke vist) kan forsyne et trykksatt fluid for aktivisering av aktuatoren 170. Aktuatoren 170 kan eventuelt være elektrisk drevet eller anvende en annen passende energikilde. Andre mekanisk aktiverte kraftpåførings-anordninger kan omfatte en utstrekkbar bøyleanordning som anvender en elastisk bøyle som blir ekspandert av magnetiske elementer og anordninger basert på trykksatt gass som strekkes ut når de blir forsynt med et trykkfluid. Kraften som påføres av kraftpåføringsanordningene 172 kan være periferisk balansert langs et plan på tvers av borehullets lengdeakse, slik at hovedsakelig alle punkter langs en periferi blir påført lik last.

[0016] Nå med henvisning til figurene 4A og 4B kan også andre trykkpåførings-regimer bli anvendt ved hjelp av en mekanisk kraftmodul. Figur 4A viser en kraftmodul 230 som påfører en kraft ved hjelp av puter 232 langs en første akse 234, som kan skape mikrosprekker 236 langs en andre akse 238. Aksene 234 og 238 kan stå vinkelrett på hverandre, men de kan også ha en annen innbyrdes orientering. I stedet for et uniformt påført trykk er således det påførte trykket i utførelsesformen i figur 4A i en bestemt retning. I enkelte varianter kan det påførte trykket være rettet i to eller flere retninger. I en utførelsesform kan putene 232 være innrettet for å påføre en lokal last. I andre utførelsesformer kan putene 232 være innrettet for å gripe inn i størstedelen av overflatearealet i borehullsveggen 101 både periferisk og aksielt. Nærmere bestemt kan putene 232 være aksielt langstrakte elementer med en ytre kontaktflate som griper inn i en stor andel av den blottlagte borehullsveggen 101 ved verktøyet.

[0017] Figur 4B viser en kraftmodul 240 som påfører en aksielt og radielt fordelt kraft ved hjelp av flere radielt utstrekkbare armer 246 som er periferisk oppstilt ved to eller flere aksielt forskjøvne steder. Som vist er et første sett 248 av armer posisjonert på et første sted som er aksielt atskilt fra et andre sett 250 av armer på et andre sted. Videre kan den radielle retningen til de påførte kreftene være innbyrdes forskjøvet eller vekslende for settene 248, 250 av armer. Nærmere bestemt påfører det første settet 248 av armer krefter langs akser som kan være forskjellige fra aksene langs hvilke armene i det andre settet 250 påfører krefter. For å klargjøre er et eksempel på kraftvektor 252 vist for settet 248 og et eksempel på radielt forskjøvet kraftvektor 254 er vist for settet 250. Under bruk kan den samlede kraften eller resultantkraften som påføres av de to settene 248, 250 være en mer uniform last fordelt over en aksiell lengde av borehullet. Selv om to sett av armer er vist, må det forstås at tre eller flere sett av armer eller kraftpåførings-anordninger kan bli anvendt i stedet.

[0018] Nå med henvisning til figur 2 kan på tilsvarende måte en rekke tekniske varianter bli anvendt for dimensjonsmålerverktøy 150.1 noen utførelsesformer kan dimensjonsmålerverktøyet 150 være anordnet mellom tetningselementene 134 i testermodulen 120 og kan måle dimensjonene endringer i borehullsveggen 101 etter hvert som trykk blir påført og avlastet av kraftmodulen 130.1 noen utførelser kan dimensjonsmålerverktøyet 150 sende en energibølge ut i borehullsveggen 101. Ett eksempel på energibølge kan omfatte akustiske bølger. For eksempel kan akustiske pulser bli sendt ut av en sender (ikke vist) i et borehull. En passende mottaker, eller senderen selv, kan detektere de reflekterte akustiske pulsene. Tidsfunksjoner representative for gangtiden til den reflekterte pulsen kan så bli registrert og prosessert for å estimere en borenullsdimensjon. I noen utførelses-former kan i stedet elektromagnetisk energi, som kan omfatte elektromagnetiske bølger, bli anvendt. I andre utførelsesformer kan videre en nøytronkilde og en nøytrondetektor, eller et annet passende strålingsbasert system, bli anvendt for å estimere eller karakterisere en borehullsdimensjon eller endring av borehulls-dimensjoner.

[0019] Nå med henvisning til figur 3 kan, i en annen illustrerende utførelsesform, et dimensjonsmålerverktøy 180 avføle en dimensjon og / eller dimensjonen endring i borehullet 12 mekanisk ved hjelp av følsome kaliberanordninger som går i fysisk kontakt med borehullsveggen 101. For eksempel kan en kaliberanordning med flere fingre bli anvendt for å måle responsen fra borehullsveggen til påført trykk. Fingrene på kaliberanordningen kan være periferisk anordnet rundt testermodulen 120 slik at responsen til påført trykk kan bli estimert med hensyn til både responsens retning og responsens størrelse. Nærmere bestemt kan responsen bli målt langs flere akser. En passende signalomformer, så som en LVDT-forskyvnings-omformer, kan bli anvendt for å estimere bevegelse eller forskyvning av fingrene. I noen utførelsesformer kan flere fingre, f.eks. omtrent tyve stykker, bli anvendt for å karakterisere formen til eller endringen i form for borehullet 12. Imidlertid kan en passende kaliberanordning anvende én eller flere fingre.

[0020] I noen utførelsesformer kan verktøyet 100 videre omfatte en styringsenhet 176 for å styre ett eller flere aspekter ved driften av verktøyet. Styringsenheten 176 kan omfatte en informasjonsprosessor (ikke vist), et datalagringsmedium (ikke vist) og andre passende kretser for å lagre og eksekvere dataprogrammer og instruksjoner. Datalagringsmediet kan være en hvilken som helst standard data-lagringsanordning for datamaskiner, så som en USB-stasjon, en minnepinne, en harddisk, flyttbart RAM eller andre vanlige minnelagringssystemer kjent for fagmannen, herunder Internettbasert lager. Datalagringsmediet kan lagre et program og data samlet inn under testingsprosessen. Styringsenheten 176 kan være programmert til å skrive de innsamlede måledataene til minne og/eller å sende dataene til et sted på overflaten i sanntid.

[0021] Bruk av et verktøy for å måle dimensjonene endringer er en illustrasjon og bare et eksempel, ettersom utførelsesformer av denne oppfinnelsen kan måle andre typer responser fra borehullsveggen til påført trykk, så som endringer i temperatur, resistivitet og elektromagnetisk stråling. Videre kan utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse også bli anvendt i forbindelse med et boresystem. For eksempel, som vist i figur 3, kan verktøyet 100 være anordnet langs en borestreng 182 med en borkrone 184. Enda videre må det forstås at trekkene vist i figurene kan bli anvendt i en rekke mulige kombinasjoner. For eksempel kan den mekaniske kaliberanordningen i figur 3 bli anvendt sammen med kraftmodulen basert på trykksatt fluid i figur 2.

[0022] Nå med henvisning til figurene 1, 2 og 3 omfatter en fremgangsmåte for å utplassere verktøyet 100 først å karakterisere en undergrunnsformasjon eller formasjon av interesse 200 for å identifisere et passende sted å sette verktøyet 100. Ett aspekt ved et passende sted kan omfatte lokalisering av et formasjons-intervall 200 eller lag som har en bergstyrke som er lavere enn tilstøtende lag eller et sprekkgradientprofil som gir tilstrekkelige spenningsforskjeller mellom det testede intervallet 136 og tilstøtende underliggende og overliggende formasjonslag 202.1 noen anvendelser kan et passende sted omfatte et første lag 200 beliggende mellom to lag 202 som har et relativt høyere oppsprekkingstrykk enn det første laget 200. Høyere trykk er derfor nødvendig for å sprekke opp lagene 202 enn laget 200. Når et passende sted er funnet, kan verktøyet 100 bli fraktet inn i brønnen og tetningselementene 134 kan bli aktivert til å gripe inn i og danne en forsegling med de andre lagene 202. For eksempel kan hydraulikkenheten 108 pumpe fluid inn i tetningselementene 134. Når den isolerte sonen 136 er dannet, blir et trykksatt fluid 132 ført inn i den isolerte sonen 136.1 noen utførelser er trykket i tetningselementene 132 omtrent det samme som det i det trykksatte fluidet, noe som minimerer fluksen av fluid over tetningselementene 132. Styringsenheten 176 kan være programmert til å styre én eller flere av disse oppgavene.

[0023] I en testmodus blir fluidtrykk målt periodisk eller kontinuerlig etter hvert som trykket økes i sonen 136. Trykket i den isolerte sonen 136 kan bli målt av en

passende føler (ikke vist) i hydraulikkenheten 108 eller et annet sted og registrert i elektronikkmodulen 106. En slik oppgave kan bli innledet av styringsenheten 176. På et tidspunkt vil fluidtrykket i sonen 136 skape mikrosprekker i borehullsveggen 101. Disse sprekkene kan bli oppdaget ved hjelp av optiske, elektriske eller akustiske bilder tatt av borehullsveggen 101 av passende loggeutstyr 135. Alternativt kan mikrosprekkene bli detektert gjennom et tap av fluid inn i laget 200, som kan resultere i et fall i fluidtrykket. Det skal bemerkes at mikrosprekkene vil opptre i laget 200 heller enn i de tilstøtende lagene 202, siden de tilstøtende lagene 202 har et høyere oppsprekkingstrykk. Etter at mikrosprekkene er dannet, kan fluidtrykket bli senket inntil mikrosprekkene lukkes, noe som kan gjøre at fluidtrykket stabiliseres fordi strømningen av fluid inn i laget 200 har stanset. Denne prosessen med å danne og lukke mikrosprekker kan bli utført i sykluser som nødvendig. I en annen utførelsesform kan målinger bli tatt ved bestemte tidspunkter, eller bare under trykksetting eller trykkavlastning av fluidet.

[0024] Under økningen og senkningen av trykket under testing kan dimensjons-måleranordningen 150/180 detektere endringer i borehullsveggen 101. Endringen kan være en endring i dimensjon langs én akse eller langs flere akser. Dimensjonene til og/eller endringene i dimensjon for borehullet 12 kan bli registrert som funksjon av tid og korrelert med trykk- eller lastkraftdataene. Trykk-/lastdata, deformasjonsdata (tøyningsdata) og/eller andre innsamlede data kan bli skrevet til minne og/eller sendt til overflaten. I en utførelse kan trykkdataene og borehull-deformasjonsdataene bli anvendt for å estimere tøyningsdata for borehullsveggen 101. Tøyningen kan være elastisk eller plastisk, som vist i figur 5A som endring i borehullets radius som funksjon av tid. Følgelig kan disse dataene bli analysert for å identifisere graden av elastisk tøyning og plastisitetsegenskapene til borehullet som følge av endring i indusert spenning. Nærmere bestemt kan de innsamlede dataene bli anvendt for å identifisere et plastisk område og/eller et elastisk område for den mekaniske oppførselen til formasjonen 200. Figur 5B viser et eksempel på en graf som viser en endring av radielle spenninger i et borehull som funksjon av tid, som kan bli generert ved hjelp av utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse. Den radielle spenningen som virker i borehullsveggen kan bli målt ved trykket i det isolerte intervallet når spenningene blir indusert hydraulisk, mens de radielle spenningene kan bli bestemt ved å måle den radielle lasten som virker på borehullet når spenningene i borehullet blir indusert mekanisk av radielt utstrekkbare armer 246. Kurven 270 viser tre trykk-/lastsykluser 270a, 270b, 270c der en deformasjon av borehullsveggen erkarakterisertsom en endring i borehullsradius illustrert i kurven 273 i figur 5A. Maksimal radiell spenning/maksimalt trykk er vist ved toppen 274. Toppen 274 kan være forbundet med et sprekkinitieringstrykk for borehullsveggen, også kjent som formasjonens bruddtrykk. Etter reduksjon av påført belastning går ikke den radielle deformasjonen tilbake til null fordi borehullet har blitt permanent deformert. Nærmere bestemt har borehullet gjennomgått både plastisk og elastisk deformasjon. Den endelige plastiske deformasjonen er vist med referansenummer 275 på kurven 273. Det må forstås at trykkdata også kan knyttes til borehulldeformasjonsdata på tilsvarende måte. En prekonsolideringstest kan bli utført innledningsvis rundt borehullet opp til 1/4 av forventet bruddtrykk 274 for formasjonen; denne forhåndstesten er vist som 276 over kurven 270. Etter-følgende gjentatte belastningssykluser etter formasjonens bruddtrykk 274 kan bli utført for å verifisere sprekkgjenåpningsspenningenMrykket 277.

[0025] Det må forstås at en ved å måle deformasjonen av borehullet under pålastnings- og avlastningssykluser kan måle en formasjons stivhet og plastisitetsegenskaper direkte ved in situ-betingelser ved radielt virkende borehullsspenning som funksjon av radiell borehullstøyning, vist i figur 5C. Elastiske eller plastiske egenskaper ved formasjonen kan derfor bli estimert direkte. Disse målingene kan identifisere når bergartene i laget 200 kan svikte som følge sprøtt eller seigt brudd. Disse målingene kan videre bidra til å karakterisere duktile formasjoner, så som salt, silt, visse skifere og dårlig konsolidert sandstein. I figur 5C er borehulls-konsolidering før test vist i pålastningssyklus 280 over kurven 281. Videre kan formasjonens bruddspenning 274 og sprekkutbredelsen 277 etter sprekkgjen-åpning 282 sees i denne grafen under de påfølgende pålastnings-/avlastnings-syklusene. Sprekkgjenåpningsspenningen 282 og sprekklukkingsspenningen 283 kan sees som vendepunkter på kurven 281 under pålastnings- og avlastings-baner, og de vil ikke nødvendivis sammenfalle under de første to syklusene. Sprekklukkingsspenningen skal avta noe etter hvert som gjentatte sykluser blir utført inntil de påførte lastene i borehullet er ubetydelige i forhold til den lokale formasjonsspenningen etter hvert som sprekken 15 brer seg utfra borehullet. Stivheten 284 til formasjonen 200 kan bli målt direkte ved stigningen til kurven 281 under avlastingsbanen og etter sprekklukking 283. Alternativt kan bergartens stivhet 285 også bli målt under pålastningssykluser før sprekkåpning. Bergartens stivhet kan bli sammenliknet under pålasting og avlasting etter hvert som flere sykluser blir utført. Det forventes å se en økning av bergartens stivhet etter hvert som mer plastisk tøyning er tatt opp i tidligere sykluser. Disse plastiske bergarts-egenskapene vil definere den mekaniske oppførselen til plastiske formasjoner under pålastings-/avlastingssykluser ved in situ-betingelser.

[0026] Videre kan borehulldeformasjonens orientering bli målt ved å innhente

informasjon om verktøyorientering ved hjelp av en passende anordning som frem-bringer orienteringsdata (f.eks. asimut, borehullets høyside, magnetisk nord, sann nord, osv.). Orienteringsdata, sammen med data om dimensjonene endringer eller radiell deformasjon, kan bli anvendt for å estimere ovalisering av et borehull, dvs. bestemme retningen til bestemte spenninger (f.eks. maksimal spenning) som kan deformere borehullsveggen. Borehullsovalisering kan igjen bli anvendt for å estimere orienteringen og absoluttverdien til de horisontale spenningene i vertikale borehull. Videre kan retningen til den maksimale radielle tøyningen under pålasting og etter sprekkåpning bli anvendt for å bestemme orienteringen til sprekken 15. Figur 5D viser hvordan sprekkutbredelsesretningen 300 skal være vinkelrett på retningen til den maksimale radielle borehullstøyningen 301 under pålasting og etter sprekkåpning når én enkelt indusert sprekk er dannet i borehullet.

[0027] Som vist over omfatter en utførelsesform av oppfinnelsen en fremgangsmåte for å estimere en respons vedrørende en formasjon, omfattende å: påføre trykk på en vegg i et borehull dannet i formasjonen ved å enten: pumpe et fluid inn i borehullet for å påføre trykket eller aktivere en kraftpåføringsanordning til å gripe inn i borehullsveggen for å påføre trykket, der trykknivået er lavere enn et trykk som sprekker opp borehullsveggen; estimere en dimensjonen endring av borehullsveggen som følge av trykket med ultrafølsomme kaliberanordninger med flere fingre eller tøyningsmålere anordnet i verktøyet, der den dimensjonene endringen blir estimert kontinuerlig ved hjelp av minst én av: (i) minst ett utstrekkbart element innrettet for å gå i kontakt med brønnhullsveggen, (ii) en akustisk kilde, (iii) en laserkilde og (iv) en tøyningmåler; og estimere den minst ene parameteren av interesse basert på den estimerte dimensjonene endringen, og der den dimensjonene endringen er som følge av en elastisk og plastisk deformasjon av borehullsveggen ved pålasting og avlastning av trykk på borehullet mens den radielle deformasjonen av borehullet blir målt.

[0028] En annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en anordning for å estimere minst én parameter av interesse vedrørende en formasjon, omfattende: en kraftmodul innrettet for å sette opp en spenning i en formasjon rundt et borehull dannet i formasjonen ved enten å påføre et trykksatt fluid på formasjonen eller gripe inn i formasjonen med minst ett kraftpåføringselement; et verktøy, omfattende en kaliberanordning eller en tøyningmåler, innrettet for å estimere en dimensjonen endring av formasjonen som følge av den oppsatte spenningen, der verktøyet omfatter minst én av: (i) minst ett utstrekkbart element innrettet for å gå i kontakt med brønnhullsveggen, (ii) en akustisk kilde, (iii) en laserkilde og (iv) en tøyningmåler; en første borehulltetningsanordning og en andre borehulltetningsanordning, der verktøyet er innsatt mellom den første og den andre borehulltetningsanordningen; og en informasjonsprosesseringsanordning som er programmert til å estimere den minst ene parameteren av interesse ved hjelp av en utmating fra verktøyet.

[0029] Den foregående beskrivelsen er rettet mot konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse for illustrasjons- og forklaringsformål. Det vil imidlertid være klart for fagmannen at mange modifikasjoner og endringer av utførelses-formen angitt over er mulige uten å fjerne seg fra rammen av oppfinnelsen. Det er derfor meningen at de følgende kravene skal forstås å omfavne alle slike modifikasjoner og endringer.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for å estimere en respons vedrørende en formasjon, omfattende følgende trinn: å påføre trykk på en vegg i et borehull dannet i formasjonen; og å estimere en respons fra borehullsveggen til trykket.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der responsen er en dimensjonen endring.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å: estimere en tøyning basert på responsen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der trykknivået er lavere enn et trykk som sprekker opp borehullsveggen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å: estimere minst én parameter av interesse basert på den estimerte responsen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å: pumpe inn et fluid i borehullet for å påføre trykket.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende trinnet med å: aktivere en kraftpåføringsanordning til å gripe inn i borehullsveggen for å påføre trykket.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der responsen fra borehullet estimeres ved hjelp av en energibølge.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der responsen estimeres kontinuerlig.

10. Anordning for å estimere en respons vedrørende en formasjon, omfattende: en kraftmodul innrettet for å påføre trykk på en vegg i et borehull dannet i formasjonen; og et verktøy innrettet for å estimere en respons fra borehullsveggen til trykket.

11. Anordning ifølge krav 10, der responsen er en dimensjonen endring.

12. Anordning ifølge krav 10, der kraftmodulen er innrettet for å påføre et trykksatt fluid på borehullsveggen.

13. Anordning ifølge krav 10, der kraftmodulen omfatter minst ett kraftpåførings-element innrettet for å gripe inn i borehullsveggen.

14. Anordning ifølge krav 10, der verktøyet er innrettet for å sende ut en energi-bølge.

15. Anordning ifølge krav 10, der verktøyet er innrettet for å detektere energi.

16. Anordning ifølge krav 10, videre omfattende: en informasjonsprosesseringsanordning programmert til å estimere minst én parameter av interesse ved hjelp av en utmating fra verktøyet.

17. Anordning ifølge krav 10, der verktøyet omfatter en kaliberanordning.

18. Anordning ifølge krav 17, der kaliberanordningen omfatter minst én av: (i) minst ett utstrekkbart element innrettet for å gå i kontakt med borehullsveggen; (ii) en akustisk kilde; (iii) en laserkilde; og (iv) en tøyningsmåler.

19. Anordning ifølge krav 10, videre omfattende: en første borehulltetningsanordning; og en andre borehulltetningsanordning, der verktøyet er innsatt mellom den første borehulltetningsanordningen og den andre borehulltetningsanordningen.

20. Anordning ifølge krav 19, der kraftmodulen er innrettet for å rette et trykksatt fluid inn i et rom som skiller den første borehulltetningsanordningen og den andre borehulltetningsanordningen.