NO300859B1 - Fremgangsmåte og anordning for seismisk prospektering i brönner, særlig i avvikende brönner - Google Patents

Description

1. Området for oppfinnelsen.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og anordning for prospektering i brønner, og spesielt avvikende brønner, omfattende bruken av transmisjons-mottaksinnretninger som befinner seg i det samme brønnpartiet. Med avvikende brønner må forstås brønner som er i det minste delvis horisontale eller svært skråttstilt i forhold til vertikalretningen.

Mer spesielt angår oppfinnelsen seismisk registrering av en underjordisk sone gjennom hvilken et horisontalt brønnparti passerer, og undersøkelsesområdet og oppløsningen ligger mellom det som vanligvis oppnås ved soniske brønnloggesonder og det som er mulig ved anvendelse av konvensjonelle seismiske prospekterings-metoder og stor avstand.

Brønnloggeverktøy består vanligvis av i det samme legemet ett eller flere transmisjons-elementer som er i stand til å generere akustiske signaler i et frekvensområde på omtrent 20 til 25 kHz og ett eller flere korresponderende mottakselementer. Slike verktøy er vel tilpasset det fine studium av brønner eller deres umiddelbare omgivelser. For å oppnå en stor rekkevidde blir seismiske bølger med svært lav frekvens vanligvis brukt, for eksempel i området mellom 10 og 200 Hz, hvilket gir svært dårlig oppløsning. Den seismiske pulskilden er vanligvis anordnet på overflaten og bølgene som reflekteres av de underjordiske diskontinuiteter blir mottatt av en eller flere geofoner som er anordnet i sondehuset som er nedsenket i brønnen.

Det er interessant for geofysikere å ha seismiske regi-streringer eller opptegninger som angår en relativt utstrakt sone av grunnen som brønnen passerer gjennom, og dette gjelder spesielt avvikende brønner som boret gjennom sedimentære bas-senger, for bedre å kunne studere utformingen av bassengene. Det påkrevde mellomområdet gjør det nødvendig å anvende akustiske bølger med en frekvens som er mye lavere enn frekvensen til brønnloggesonden. Men det mest"interessante resultatene kan bare fremskaffes ved vesentlig å øke avstanden som skiller de akustisk bølgetransmitterne og mottakerne. Dette kan oppnås uten for store vanskeligheter i vertikale brønner eller brønnpartier under anvendelse av, dersom det er nødvendig, et brønnverktøy som består av i det minste en satellitt-sonde som er nedsenket i en bestemt avstand under en hovedsonde. Et slikt arrangement kan imidlertid ikke brukes i tilfellet med sterkt avvikende brønner og spesielt ved horisontale brønnpartier på grunn av vanskelighetene med å fremføre og håndtere sondene.

2. Beskrivelse av kjent teknikk.

Akustiske bølger med mellomfrekvens har allerede blitt brukt i brønner. Fra US patent 4,542,487 er det kjent et seismisk prospekteringssystem som omfatter en kildeanordner på overflaten og som transmitterer akustiske bølger i et mellomfrekvensområde opptil 300 Hz. Bølgene mottas av forskjellige geofoner i legemet til en brønnsonde. Med et slikt arrangement hvor kilden er på overflaten, er den nyttige inntrengningsdybden til sonden begrenset for de høyeste frekvensene i frekvensområdet som vurderes. I tillegg kan den beskrevne anordning ikke anvendes i et svært avvikende brønnparti. US patent 4,3 94,754 kan også nevnes, idet dette patent beskriver bruken av et sett tilformet av en transmitter som sender ut akustiske vibrasjoner med en frekvens på 1 kHz og to mottakere som er adskilt noen få metere, i en brønn. En bør merke seg at et slikt sett ikke er tilpasset for drift i svært avvikende brønnpartier og at avstanden mellom transmitteren og mottakerne her er svært liten.

Fra US-patentene 4,329,072 og 4,690,214 er kjent et apparat for å fremføre en sonde eller et verktøy i et avvikende borehull ved å montere sonden løsgjørbart på et borerør som senkes ned i borehullet, og som trinn for trinn forlenges ved ende-til-ende forbindelse med ytterligere bore-rør, og ved elektrisk å forbinde sonden med en overflate-stasjon ved å sende ned i borestrengen en "våt" konnektor i enden av en flerfunksjons-kabel som er utformet for forsinket elektrisk forbindelse med sonden.

I EPO patentsøknad 246,148 er det beskrevet en seismisk prospekterings-fremgangsmåte som spesielt anvendbar i brønn-partier som er litt skråttstilt i forhold til horisontal-retningen. Denne omfatter bruken av en eller flere akustiske bølgetransmittere hvis frekvens er i 5000 til 10000 Hz båndet og derved under området hvorved brønnloggesonder vanligvis arbeider. Bølgene som reflekteres av diskontinuitetene som omgir brønnen mottas av en eller flere piezoelektriske sensorer. Transmitterne og mottakerne er anordnet i en enkelt brønnsonde som er fastgjort på enden av en borestreng, skjøvet så langt som til den avvikende sone som skal studeres. Den maksimale avstanden mellom transmitteren og mottakerne er omtrent 10 meter eller så. Et slikt arrangement er egnet for å oppnå brønnlogging i en utvidet sone om en brønn. Men det passer dårlig til seismiske prospekterings-operasjoner ved frekvenser som er vesentlig lavere, for den type mottakere som anvendes, skjelner ikke mellom oppadgående og nedadgående bølger. Den relativt reduserte avstanden mellom transmitterne og mottakerne, som skyldes deres anordning i en enkelt sonde, gir også en begrensning.

3. Oppsummering av oppfinnelsen.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er vel egnet for undersøkelser i brønner og spesielt i avvikende brønnpartier med akustiske bølger i et mellomfrekvensbånd mellom det svært lave seismiske frekvensbåndet og området av frekvenser høyere enn 10 kHz som vanligvis anvendes for sonisk logging. Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for prospektering i en brønn ved anvendelse av akustiske bølger og en mottakerinnretning med minst én sonde med en retningsbestemt sensorinnretning for avføling av akustiske bølger og en innretning for å trykke sensorinnretningen mot brønnveggen, idet sonden er forbundet med en styreanordning på overflaten ved hjelp av en stiv søyle og er i stand til å frakoples mekanisk fra denne intermitterende og spesielt i en avvikende brønn. Fremgangsmåten kjennetegnes ved de følgende trinn:

a) innføring i brønnen av

en sende- og mottakermontasje for akustiske bølger,

innbefattende den nevnte mottakerinnretning for akustiske bølger og en sendeinnretning for akustiske bølger som innbefatter minst én akustisk bølgekilde isatt i den stive søylen mellom den minst ene sonden og styre-anordningen, idet den stive søylen er utstyrt med åpninger for sending av de akustiske bølgene utenfor

søylen;

en fler-lederkabel for å forbinde sende- og mottaker-montas jen med en styre- og registreringsmontasje anbrakt

på overflaten, og

et forbindelsessystem for automatisk å tilveiebringe en forsinket elektrisk forbindelse mellom suksessivt kilden og sonden etter at den sistnevnte er senket ned i brønnen og mellom styre- og registreringsmontasjen og kilden

etter at den sistnevnte er nedsenket i brønnen,

b) mekanisk fråkopling av sonden fra den stive søylen og anvendelse av sensorinnretningen mot brønnveggen, mens sendeinnretningen for akustiske bølger fremdeles er i søylen; c) utløsning av kilden fra styre- og registreringsmontasjen mens sensorinnretningen holdes i en fast posisjon, for å få akustiske bølger fra kilden til å sendes gjennom søylen til formasjonen som omgir brønnen; d) overføring av signaler reflektert fra de diskontinuiteter som omgir brønnen og mottas av sensorinnretningen, til styre-og registreringsmontasjen gjennom fler-lederkabelen, e) haling i den stive søylen for suksessivt å forskyve sende- og mottakermontasjen til en rekke posisjoner langs brønnen; f) gjentakelse for hver posisjon av de to foregående trinn; og så g) mekanisk tilkopling igjen av sonden til den stive søylen.

Ved et veloverveid valg av avstanden mellom sonden og

kilden, som kan endres umiddelbart ved å tilføye eller fjerne et visst antall rørseksjoner dem imellom, og transmittering av en akustisk bølge hvis oppløsningeffekt i jorden under hvilken

brønnen passerer er for eksempel i størrelsesorden en meter, kan det oppnås relativt fine seismiske seksjoner med et område på 50 til 100 meter, som er svært nyttige ved undersøkelse av soner som ansees å være interessante.

Ifølge oppfinnelsen er det også frembrakt en under-søkelsesanordning innrettet for å nedsenkes i en brønn, spesielt en avvikende brønn, omfattende minst én brønnsonde med tverrsnitt tilpasset tverrsnittet av brønnen som skal undersøkes, og med en retningsbestemt sensorinnretning og en tilbaketrekkbar forankringsinnretning for intermitterende å kople sensorinnretningen til brønnveggen, samt en stiv, rørformet søyle for å forbinde sonden med en styre-installasjon på overflaten. Anordningen kjennetegnes ved en sendeinnretning isatt i den stive søylen mellom sonden og styre-installasjonen, hvor sendeinnretningen innbefatter minst én bølgekilde og én fler-lederkabel for å forbinde i det minste sonden med en styre- og registreringsmontasje på overflaten, hvorved i det minste sonden er forskyvbar mellom en utstrakt posisjon bort fra et endeparti av den stive søylen og en nærmere posisjon som er i kontakt med endepartiet.

Anordningen kan for eksempel omfatte et første forbindelsessystem for tilveiebringelse av en forsinket elektrisk forbindelse mellom sonden og bølgekilden etter at sonden er nedsenket i brønnen, og et andre forbindelsessystem for tilveiebringelse av en forsinket elektrisk forbindelse mellom kilden og styre- og registreringsmontasjen etter at bølge-kilden er nedsenket i brønnen.

I en utførelse omfatter anordningen en første styringsblokk og en andre styringsblokk som henholdsvis er tilknyttet sonden og kilden, idet hver av de to styringsblokkene omfatter et rørformet legeme festet til den stive søylen og et styringsorgan som kan beveges i legemet mellom en tilbaketrukket posisjon og en fremskreden posisjon, en innretning for å låse det første og det andre styreorganet i dets tilbaketrukne posisjon i forhold til de rørformede legemene, og en hydraulisk innretning som samarbeider med de to styreorganene for å skyve styreorganene mot deres henholdsvise fremskredne posisjoner, idet sonden frakoples mekanisk fra det tilknyttede rørformede legeme i den fremskredne posisjon.

Det første forbindelsessystemet kan innbefatte en første elektrisk forbindelsesplugg festet til det første styringsorgan tilknyttet sonden, et første flerleder-kabelelement som er forbundet med kilden, og en første elektrisk sokkel som er anvendbar i et væskemiljø og er forbundet med den første flerlederkabelen. Det andre forbindelsessystemet kan samtidig innbefatte en andre elektrisk forbindelsesplugg festet til det andre styreorganet tilknyttet kilden, et andre flerleder-kabelelement som er forbundet med den sentrale styre- og registreringsmontasjen, og en andre elektrisk sokkel som er anvendbar i et væskemiljø og forbundet med den andre flerlederkabelen, en styreinnretning for å styre henholdsvis den første og den andre sokkel til en inngrepsposisjon som tilveiebringer elektrisk forbindelse for disse med den første og den andre forbindelsespluggen og en innretning for å tilveiebringe fluidumstrømning i søylen, hvorved den første og den andre forbindelsessokkel skyves mot sine henholdsvise inngrepsposisjoner i kontakt henholdsvis med den første og den andre forbindelsesplugg, samt en innretning for å låse den første og den andre sokkel i deres inngrepsposisjoner.

Anordningen kan videre omfatte en innretning for å feste kilden til det første flerleder-kabelelementet for å kunne bevege sonden og kilden sammen mellom deres henholdsvise tilbaketrukne og fremskredne posisjoner.

Kilden kan omfatte minst en sparker.

Eventuelt kan kilden omfatten minst en vibrator, og hver vibrator kan være av magnetostriktiv eller piezoelektrisk type.

Hver vibrator kan eventuelt være tilknyttet en sendeinnretning forbundet med hver vibrator for utsendelse av signaler hvis frekvens er valgt slik at oppløsningsevnen i formasjonene som brønnen går gjennom, er i størrelsesorden 1 m.

Sensorinnretningen kan omfatte flere retningsbestemte sensorer hvis akser er rettet i forskjellige retninger. I et slikt tilfelle kan sensorinnretningen være anbrakt på en støttedel som er orienterbar i forhold til sonden.

Anordningen kan da videre omfatte en innretning forbundet med styre- og registreringsmontasjen for å detektere orienteringen for støttedelen og en drivinnretning som kan fjern-aktiveres for å endre støttedelens orientering.

Hver vibrator kan være forbundet med en pulset akustisk signalgenerator.

Kilden kan omfatte flere enheter i avstand fra hverandre langs den stive søylen.

Anordningen kan eventuelt omfatte en rekke sonder anbrakt i avstand fra hverandre langs den stive søylen.

Kilden kan være festet til den andre styringsblokkens legeme, og være forsynt med en passasje langs sin akse for kombinert bevegelse av det første og det andre styreorgan når de er koplet sammen ved hjelp av den første flerlederkabelen, og anordningen kan da også omfatte omfatte også en ekstra lederinnretning for å forbinde kilden med den andre flerlederkabelen.

Anordningen kan i en foretrukket utførelse også omfatte en dempeinnretning for å dempe de bølger som forplanter seg langs brønnen direkte mellom kilden og sonden.

Andre egenskaper og fordeler med fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen vil bli tydeliggjort av den følgende beskrivelse med henvisning til de medfølgende tegninger i hvilke: Fig. 1 viser den første utførelse av transmisjons-mottakssettet omfattende en transmisjonskilde og en målesonde adskilt fra hverandre langs en stiv søyle; Fig. 2 viser et første trinn for posisjonering av sonden i brønnen; Fig. 3 viser et andre trinn hvor kilden er tilføyd og koplet til sonden; Fig. 4 viser et tredje trinn hvor transmisjons-mottakssettet er forbundet eller koplet til et overflatekontroll og registreringssett, etter at det er brakt så langt som til et svært avvikende brønnparti; Fig. 5 viser den mekaniske fråkoplingen av sonden før begynnelsen av transmisjons-mottakssyklusene; Fig. 6 og 7 viser to forskjellige fremgangsmåter for orientering i retningssensor-rommet innbefattet i hver sonde; Fig. 8 viser en fremgangsmåte for å installere sensorer på en orienterbar opplagring; Fig. 9 viser en fremgangsmåte for å installere flere vibra torer på en orienterbar opplagring; Fig. 10 viser den andre utførelse av transmisjons-mottaks anordningen; og Fig. 11 viser en del av søylen som forbinder kilden med sonden og som har en dempeinnretning.

Transmisjons-mottakssettet som er vist på figur 1 i den sammenkoplede posisjonen er tilpasset til å bli senket i en brønn 1. Det omfatter en målesonde 2 tilordnet en styreblokk 3 tilsvarende den som er beskrevet i den publiserte franske patentsøknad 2 609 105. Styreblokken 3 består av et rørformet legeme 4 med et endestykke 5 i en ende. Den ytre veggen til dette endestykket er utvidet. Dets form er tilpasset til formen til enden av sonden slik at den sentrerer denne når den ligger an mot endestykket. En forbindelseskabel 6 passerer gjennom en åpning 7 i endestykket 5 og forbinder den øvre enden av sonden 2 med et styreelement 8 som er bevegbart inne i det rørformede legemet 4 mellom en tilbaketrukket posisjon (figur 1) og en fremskutt posisjon som er nærmere endestykket 5. Låseinnretninger låser styreelementet 8 i den tilbaketrukne posisjon. De kan være tildannet av for eksempel elektriske eller elektrohydrauliske styrte knaster 9 som aktiveres fra overfalten, og som griper inn i spor 10 i det rørformede legemet. Lengden av kabelen 6 er valgt slik at sonden ligger tett mot endestykket id en tilbaketrukne posisjonen av styreelementet 8. På siden motstående kabelen 6 og koplet til denne, omfatter styreelementet en flerkontakt hannplugg 11 som er orientert langs aksen til legemet 4 og en rørformet forlenger 12 med et tverrsnitt som er mindre enn tverrsnittet til legemet 4, som ender i en krave 13. Den sistnevnte butter mot en indre skulder 14 i legemet i den tilbaketrukne posisjon av styreelementet. Kraven 13 tjener til å styre en hunnsokkel 15 mot hannpluggen 11. Hunnsokkelen eller stikk-kontakten 15 er koplet til de forskjellige ledningene til en flerlederkabel 16. Sokkelen 15 har påmontert en rørformet vektstang 17 av hovedsakelig likt tverrsnitt. Låseinnretninger 18 låser hunnsokkelen til styreelementet 8 når den er i inngrep med hannpluggen 11. For dette formål kan fjernstyrte knaster anvendes idet disse griper inn i spor 19 ved basis av den rørformede forlenger 12.

Eksempler på elektriske støpsler og stikk-kontakter som anvender denne type flerkontakt hannplugg og tilpasset hunnsokkel, er for eksempel beskrevet i US patent nr. 4 500 155.

Åpninger 4a og 13a er tilformet i kraven 13 og veggen til legemet 4 og styreelementet har kanaler som passerer derimellom slik at en fluidstrøm kan flyte mellom innsiden og utsiden av den rørformede søylen.

Som det vil sees i forbindelse med figurene 6 til 8,

omfatter sonden 2 hus som er spesielt egnet for en eller flere retningsgeofoner eller akselerometere for å motta de akustiske bølgene som reflekteres tilbake av diskontinuitetene som omgir brønnen.

Lengden til legemet 4 og den mulige slaglengden til styreelementet 8 mellom dets låste tilbaketrukne posisjon og dets fremførte posisjon i hvilken det butter mot endestykket 5 er valgt slik at sonden kan fjernes tilstrekkelig fra det rørformede legemet 4.

Det rørformede legemet 4 er forbundet med en første rør-formet søyle eller foringsrør 2 0 dannet ved sammenkopling av flere identiske rørseksjoner.

På den motsatte enden til foringsrøret 20 er det fastgjort en andre styreblokk 21 bestående av et rørformet legeme 22 tilsvarende legemet 4. Det omfatter et rom 22a som kommuniserer med utsiden av legemet gjennom langsgående spor 23 tilformet gjennom dets vegg. En seismisk kilde 24 er anordnet i rommet 22a. En vibrasjonskilde kan for eksempel brukes og spesielt en magnetostriktiv eller piezoelektrisk kilde med konstant frekvens. Kildens vibrasjonsfrekvens er valgt i mellomfrekvens-området, d.v.s. i størrelsesorden noen få kilohertz. En sparker som har et bredt transmisjonsspekter kan også anvendes.

På siden motstående foringsrøret 2 0 er kilden forbundet med et styreelement 25 hvis tverrsnitt er tilpasset den indre delen av det andre rørformede legemet 21. På dette elementet 25 er det festet en flerkontakt hannplugg 26 orientert langs aksen til legemet 21 og anordnet i senter av en rørformet styreforlengelse 27. En krave 28 forenkler styring av en flerkontakt hunnsokkel 29 mot pluggen 26, hvilken hunnsokkel 2 9 er forbundet med en andre flerlederkabel 3 0 for å kople transmisjons-mottakssettet 2, 24 til det sentrale kontroll og registreringssettet 31 (CF. figur 4) anordnet utenfor brønnen. På tilsvarende måte har hunnsokkelen 29 montert en vektstang 32 over seg og den omfatter innretninger for å låse sokkelen i den innpluggede posisjonen hvilke innretninger kan være fjernstyrt fra overflaten. Disse låseinnretninger kan for eksempel være elektriske knaster 33 som griper inn i tilpassede spor 34 som befinner seg ved en basis av den rørformede forlengelse 27. Den elektriske kontinuiteten mellom kontaktene til hannpluggen 26 og lederne til kabelen 16 besørges av ledende linjer anordnet inne i kilden 24 og som ikke er vist.

Styreelementet 25 er også utstyrt med låseinnretninger 35 som kan være fjernstyrt fra overflaten hvilke låseinnretninger for eksempel kan være tilformet av elektriske knaster som griper inn i spor 3 6 tilformet i veggen til det andre rørformede legemet 21. Sette som dannes av kilden 24 og dens styreelement 25 kan bevege seg inne i legemet 21 mellom en tilbaketrukket posisjon hvor kraven 28 butter mot en skulder 2 7 til den indre veggen og hvor låseinnretningene vender mot sporene 36, og en fremført posisjon. Bevegelsesdistansen til dette settet 24, 25 i legemet 22 mellom de to posisjonene er hovedsakelig lik tilsvarende for styreelementet 8 inne i det første rørformede legemet 1.

På tilsvarende måte omfatter kraven 28 og veggen til det andre legemet 22 åpninger 28a, 21a og styreelementet 25 har kanaler 25a som passerer gjennom dette slik at en fluidstrøm kan dannes mellom innsiden og utsiden av det rørformede legemet 21. Legemet 21 er i enden motstående kilden 24 forbundet med en andre rørformet søyle av foringsrør 3 8 tildannet ved sammenkopling av rørseksjoner og som ved suksessive tillegg gjør det mulig å lede transmisjonssteg-mottakssettet så langt som til den påkrevde dybde selv ved svært avvikende brønnpartier. Operasjonen blir utført ved å bruke en håndteringsanordning 3 9 (figur 4) av en i og for seg kjent type på boreområdet. Flerlederkabelen 3 0 avvikles fra trommelen 4 0 og blir senket så langt som til det andre legemet 21 langs søylen 38.

I et arrangement som er spesielt kjent fra det franske patentet 2 547 861 forenkles forbindelsen mellom den tredje flerlederkabelen 30 og det sentrale settet 31 ved anvendelsen av en spesiell forbindelse med sidevindu 40, kjent av spesialister som en sideentringsdel, vist skjematisk på figur 4. Når det er behov for forsinket forbindelse mellom hunnsokkelen 29 og hannpluggen 26 i det andre rørformede legemet 21, etter senking av transmisjons-mottakssettet, blir fortrinnsvis hydraulisk drift brukt. Søylen 34 går over i et injeksjonshode 42. Fluidstrømmen inne i søylen og returen finner sted gjennom åpninger 2 8a og 21a gjennom styreelementet 25 og det ringformede rommet mellom søylen og brønnen.

Sonden 2 kan omfatte forankringsarmer 43 som er foldet langs legemet under senkingen av sonden. Et elektro-hydraulisk styresystem av typen beskrevet i for eksempel fransk patent 2 501 380 kan brukes for å bevege armene 43 ut. Åpning av armene utover resulterer i at sondelegemet presses mot brønnveggen under de suksessive transmisjons-mottakssykluser. Forankringsarmene 43 kan også være forskjøvet som vist i fransk patent 2 609 100.

Sonden kan fortrinnsvis omfatte flere retningssensorer hvis akser er anordnet slik at de henter opp signaler i flere forskjellige retninger. Triaksiale geofoner og/eller akselerometere kan for eksempel anvendes hvis akser er ortogonale to og to (se figur 6) eller ellers kan det anvendes blokker av fire sensorer Cl, C2, C3 og C4 hvis akser er i det samme planet 45° fra hverandre som vist skjematisk på figur 7. Settet av sensorer er fortrinnsvis anordnet på en orienterbar opplagring (figur 8) som kan bringes i en gitt enkelposisjon i forhold til sondelegemet ved aktivering av en elektrisk motor 45. Virkningen på motoren for å innføre en passende vinkelkorreksjon bestemmes av orienteringsmålinger hvor det anvendes en kjent type pendel 46.

Kilden 24 kan være rundtstrålende, men på samme måten kan det anvendes en kilde (figur 9) tildannet av ett eller flere transmisjonselementer El, E2 montert på en opplagring 47 som kan orienteres ved virkningen av en elektrisk motor 48 som er fjernstyrt fra overflaten. Indikasjonen vedrørende den effektive orientering av transmisjonsenhetene El, E2 ble målt av en vinkelawiks-måleinnretning så som en pendel 49 og blir sendt til operatøren gjennom flerlederkabelen 30.

For seismiske undersøkelser er det mulig å anvende en kilde som er tildannet av flere transmisjons-elementer som er adskilt langs brønnaksen.

Posisjoneringen av transmisjons-mottaksanordningen i et skråttstilt brønnparti oppnås som beskrevet i det etterfølgende og som er illustrert på figurene 2 til 5.

Sonden 2 som er fastgjort til sin styreblokk 3 blir først av alt innført i brønnen 1. Ved suksessive sammenkoplinger av et antall foringsrør-seksjoner, som danner den andre rørformede søylen 22, blir settet senket til en gitt dybde (figur 2).

Så blir den første hunnsokkelen 15 innført i brønnen ved enden av den andre flerlederkabelen 16. Under vekten av stangen 17 og dens egen vekt synker den inntil den griper inn med hannpluggen 11. Blåseinnretningene 18 blir så aktivert for å fastgjøre pluggen 11 til det første rørformede legemet 4. Så blir det andre rørformede legemet 22 som inneholder kilden 24 fastgjort til søylen 20 (figur 3).

Så blir det andre rørformede legemet 22 forbundet med en første foringsrørseksjon og, ved suksessive sammenkoplinger blir den andre stive søylen 38 tildannet. Således blir transmisjons-mottakssettet 2, 24 senket til brønnpartiet hvor de seismiske prospekteringsoppgavene skal utføres ( figur 4). Den spesielle koplingen eller forbindelsen 41 blir posi-sjonert. Den tredje flerlederkabelen 13 som har på sin ende den andre hunnsokkelen 29 som er gitt tilleggsvekt ved hjelp av stangen 32 blir innført i søylen 38. Den spesielle forbindelsen 41 blir senket med et initieringshode 42 og en fluidstrøm blir dannet for å drive den vektbelagte sokkelen 2 9 mot hannpluggen 2 6 ved den nedre enden av søylen 3 8 inntil koplings-innretningene 33 blir låst. Transmisjons-mottakssettet er så operativt.

I utførelsen som er vist på figur 10 er kilden 24 fastgjort i det nedre partiet av det andre rørformede legemet 21. En passasje 50 er tilformet langs dets akse for kabelen 16 som forbinder de to styreelementene 28 og 25 i drift slik at det tillates samtidig forskyvning av disse når en trekk-kraft utøves på kabelen 3 0 ved hjelp av styreordninger 39 (figur 4).

Den elektrisk effektforsyningen til kilden 24 besørges av en sekundær forbindelsesinnretning anordnet mellom kilden og flerkontaktpluggen 26 til styreelementet 25. Denne forbindelsesinnretning består av en koplingsboks 51 som kopler en eller flere kontakter fra flerkontaktpluggen 26 til en sekundær styrekabel 52 som er koplet til kilden 24. Kabelen 52 er tilstrekkelig løs eller lang til å tillate av styreelementet 25 inn i legemet 22.

Fremgangsmåten med progressivt å posisjonere transmisjons-mottakssettet er praktisk talt det samme som beskrevet ovenfor.

Hvilken utførelse som enn velges, er kilden 24 fortrinnsvis forbundet med sonden 2 ved hjelp av et søyleparti som har signaldempe-innretning for å dempe eller forsinke bølgene som blir forplantet langs rørene eller i brønnfluidet. Et søyleparti hvis vegg er utstyrt med åpninger 54 så som tynne spalter som er adskilt om dens periferi kan for eksempel brukes (figur 11) i et i og for seg kjent arrangement. Forbindelsen mellom kilden og sonden kan videre være dannet av et søyleparti som er fremstilt av et materiale som kan dempe vibrasjonene eller er belagt med sjikt av dempematerialer.

Den elektrisk kopling nede i brønnen mellom det sentrale settet og transmisjons-mottakssettet er tilveiebrakt som det fremgår av det ovenstående, og et antall tilleggs-seksjoner er tilføyd for å bringe anordningen til den valgte posisjon for de seismiske undersøkelser som skal utføres.

Sonden 2 blir først adskilt fra dens styreblokk 3.

En slik adskillelse er mulig etter utløsing av låseinnretningene 9 og 32 styrt fra det sentrale overflatesettet 31. De to styreelementene 8 og 25 som er koplet henholdsvis til sonden 2 og kilden 24 bringes til å gli i deres respektive legemer 4, 22 ved hjelp av en fluidskyvekraft, og injeksjons-hodet blir reposisjonert. Sonden 22 er så frigjort fra dens opplagring mot endestykket 5.

Armene 43 til sonden 2 kan også forankres til brønnveggen ved at søylen 3 0 heves slik at styreelementet 8 bringes buttende mot endestykket 5. De to operasjonen er fortrinnsvis kombinert for å forenkle uttrekking.

Kabelen 6 blir så slakket for mekanisk å frakople legemet til sonden 5 fra styreblokken 3 og å fjerne sondelegemet fra vibrasjonene til den stive søylen 30, 38.

Så blir flere transmisjons-mottakssykluser utført. Signalene som mottas av retningssensorene C blir transmittert til de sentral kontroll og registreringssettet 31 ved hjelp av ledere innlemmet i kablene 6, 16 og 30. Den elektriske forbindelse mellom disse lederne og settet 31 er besørget på en i og for seg kjent måte ved hjelp av et børstesett som skrubber mot kollektorringer som er faste med akselen til trommelen 36.

Når målingene er utført i den første stasjonen, blir armene til sonden utløst, og så blir søylen 3 0 hevet ved trekking av sonden 2 så langt som til den andre målestasjonen, for eksempel 5 eller 10 meter nærmere overfalten. Sonden 2 blir igjen forankret og søylen 3 8 blir igjen senket litt for å slakke kabelen 6. Den øvre enden av foringsrøret 38 blir

rørseksjoner fjernet og kabelen viklet på en trommel 40.

Den samme prosedyren blir gjentatt på hver stasjon inntil den spesielle koplingen 41 er kommet hovedsakelig tilbake til overflatenivået. Etter lukking av armene 43 til sonden blir en trekk-kraft utøvet på transmisjonskabelen 3 0 for å bringe styreelementene 8, 25 til å gli mot deres respektive tilbaketrukne posisjoner, og ved hjelp av en styring blir låseinnretningene 9, 33 utløst slik at de låser dem til de to legemene 4 og 22. Sonden 2 kommer tilbake til butting mot stopperen 5.

Ved å påvirke låseinnretningene 33 blir den vektbelagte sokkelen 29 utløst og kabelen 30 blir hevet. Etter at den andre legemet 22 er returnert til overflaten, blir den vektbelagte sokkelen 15 utløst. Transmitterdelen av anordningen kan så fjernes fra søylen 20. Tilbaketrekkings-operasjonen fortsetter inntil sonden 2 vender tilbake til overflaten.

Den spesielle koplingen 41 blir fjernet. Til slutt blir sonden 2 og styreelementet 3 hevet på samme måte som de var blitt senket.

Ved denne fremgangsmåten kan det foretas serier av målinger eller arbeidstypet i horisontale brønnsoner som er høyst skråttstilte (i forhold til vertikalretningen), og til og med vertikale.

Fremgangsmåten som er beskrevet gjør det mulig å frem spesielt interessante seismiske profiler når brønnen er horisontal eller svært avvikende og når det er ønskelig å bestemme nøyaktig, og i soner som ellers ville være vanskelig å undersøke ved hjelp av lyd, geologiske formasjoner så som taket av et reservoar eller lag som befinner seg på hver side av det horisontale eller høyst avvikende partiet til brønnen.

Det ble fortrinnsvis valgt en transmisjonsfrekvens i området 200 til 2000 Hz båndet. I formasjoner hvor bølge-hastigheten er omtrent 3000 meter pr. sekund oppnås for eksempel den oppløsning mellom 0,35 og 3,75 meter. Med en frekvens av denne størrelsesorden er det nyttbare området til bølgene 50 til 100 meter og deres oppløsningseffekt er omtrent

1 meter.

Uten å forlate rammen for oppfinnelsen kan flere målesonder så som sonden 2 brukes idet de holdes adskilt langs veggen ved hjelp av en rimelig stiv forbindelses-innretning for å transmittere de aksiale støt som er nødvendig for å fremføre anordningen, men samtidig dempes den direkte transmisjon dem imellom av de mottatte bølgene.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen egner seg godt til operasjoner i svært avvikende brønner. Den kan imidlertid selvfølgelig også brukes i vertikale eller hovedsakelig vertikale brønner.

De beskrevne eksempler relaterer seg til en transmisjons-mottaksanordning som har seismiske eller akustiske bølgetransmisjons-mottaksinnretninger. Det ligger fremdeles innenfor rammen av oppfinnelsen å erstatte de beskrevne innretninger med andre signaltransmisjons-mottaksinnretninger av en annen type for å nyte godt av fordelene som relaterer seg til totalstrukturen til anordningen.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for prospektering i en brønn ved anvendelse av akustiske bølger og en mottakerinnretning med minst én sonde med en retningsbestemt sensorinnretning for avføling av akustiske bølger og en innretning for å trykke sensorinnretningen mot brønnveggen, idet sonden er forbundet med en styreanordning på overflaten ved hjelp av en stiv søyle og er i stand til å frakoples mekanisk fra denne intermitterende og spesielt i en avvikende brønn, idet fremgangsmåten erkarakterisert vedde følgende trinn: a) innføring i brønnen av en sende- og mottakermontasje for akustiske bølger, innbefattende den nevnte mottakerinnretning for akustiske bølger og en sendeinnretning for akustiske bølger som innbefatter minst én akustisk bølgekilde isatt i den stive søylen mellom den minst ene sonden og styre-anordningen, idet den stive søylen er utstyrt med åpninger for sending av de akustiske bølgene utenfor søylen; en fler-lederkabel for å forbinde sende- og mottaker- montas jen med en styre- og registreringsmontasje anbrakt på overflaten, og et forbindelsessystem for automatisk å tilveiebringe en forsinket elektrisk forbindelse mellom suksessivt kilden og sonden etter at den sistnevnte er senket ned i brønnen og mellom styre- og registreringsmontasjen og kilden etter at den sistnevnte er nedsenket i brønnen, b) mekanisk fråkopling av sonden fra den stive søylen og anvendelse av sensorinnretningen mot brønnveggen, mens sendeinnretningen for akustiske bølger fremdeles er i søylen; c) utløsning av kilden fra styre- og registreringsmontasjen mens sensorinnretningen holdes i en fast posisjon, for å få akustiske bølger fra kilden til å sendes gjennom søylen til formasjonen som omgir brønnen; d) overføring av signaler reflektert fra de diskontinuiteter som omgir brønnen og mottas av sensorinnretningen, til styre- og registreringsmontasjen gjennom fler-lederkabelen, e) haling i den stive søylen for suksessivt å forskyve sende- og mottakermontasjen til en rekke posisjoner langs brønnen; f) gjentakelse for hver posisjon av de to foregående trinn; og så g) mekanisk tilkopling igjen av sonden til den stive søylen.

2. Undersøkelsesanordning innrettet for å nedsenkes i en brønn, spesielt en avvikende brønn, omfattende minst én brønnsonde med tverrsnitt tilpasset tverrsnittet av brønnen som skal undersøkes, og med en retningsbestemt sensorinnretning og en tilbaketrekkbar forankringsinnretning for intermitterende å kople sensorinnretningen til brønnveggen, samt en stiv, rørformet søyle for å forbinde sonden med en styre-installasjon på overflaten, karakterisert veden sendeinnretning isatt i den stive søylen mellom sonden og styre-installasjonen, hvor sendeinnretningen innbefatter minst én bølgekilde og én fler-lederkabel for å forbinde i det minste sonden med en styre- og registreringsmontasje på overflaten, hvorved i det minste sonden er forskyvbar mellom en utstrakt posisjon bort fra et endeparti av den stive søylen og en nærmere posisjon som er i kontakt med endepartiet.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat den videre omfatter et første forbindelsessystem for tilveiebringelse av en forsinket elektrisk forbindelse mellom sonden og bølgekilden etter at sonden er nedsenket i brønnen, og et andre forbindelsessystem for tilveiebringelse av en forsinket elektrisk forbindelse mellom kilden og styre- og registreringsmontasjen og kilden etter at bølgekilden er nedsenket i brønnen.

4. Anordning ifølge et av kravene 2 eller 3,karakterisert vedat den omfatter en første styringsblokk og en andre styringsblokk som henholdsvis er tilknyttet sonden og kilden, idet hver av de to styringsblokkene omfatter et rørformet legeme festet til den stive søylen og et styringsorgan som kan beveges i legemet mellom en tilbaketrukket posisjon og en fremskreden posisjon, en innretning for å låse det første og det andre styreorganet i dets tilbaketrukne posisjon i forhold til de rørformede legemene, og en hydraulisk innretning som samarbeider med de to styreorganene for å skyve styreorganene mot deres henholdsvise fremskredne posisjoner, idet sonden frakoples mekanisk fra det tilknyttede rørformede legeme i den nevnte fremskredne posisjon.

5. Anordning ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat det første forbindelsessystemet innbefatter en første elektrisk forbindelsesplugg festet til det første styringsorgan tilknyttet sonden, et første flerleder-kabelelement som er forbundet med kilden, og en første elektrisk sokkel som er anvendbar i et væskemiljø og er forbundet med den første flerlederkabelen, idet det andre forbindelsessystemet innbefatter en andre elektrisk forbindelsesplugg festet til det andre styreorganet tilknyttet kilden, et andre flerleder-kabelelement som er forbundet med den sentrale styre- og registreringsmontasjen og en andre elektrisk sokkel som er anvendbar i et væskemiljø og forbundet med den andre flerlederkabelen, en styreinnretning for å styre henholdsvis den første og den andre sokkel til en inngreps-posis jon som tilveiebringer elektrisk forbindelse for disse med den første og den andre forbindelsespluggen og en innretning for å tilveiebringe fluidumstrømning i søylen, hvorved den første og den andre forbindelsessokkel skyves mot sine henholdsvise inngrepsposisjoner i kontakt henholdsvis med den første og den andre forbindelsesplugg, samt en innretning for å låse den første og den andre sokkel i deres inngrepsposisjoner.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert vedat den omfatter en innretning for å feste kilden til det første flerleder-kabelelementet for å kunne bevege sonden og kilden sammen mellom deres henholdsvise tilbaketrukne og fremskredne posisjoner.

7. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat kilden omfatter minst en vibrator.

8. Anordning ifølge et av kravene 2-6,karakterisert vedat kilden omfatter minst en sparker.

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert vedat hver vibrator er av magnetostriktiv eller piezoelektrisk type.

10. Anordning ifølge krav 7, karakterisert vedat hver vibrator er tilknyttet en sendeinnretning forbundet med hver vibrator for utsendelse av signaler hvis frekvens er valgt slik at oppløsningsevnen i formasjonene som brønnen går gjennom, er i størrelsesorden 1 m.

11. Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat sensorinnretningen omfatter flere retningsbestemte sensorer hvis akser er rettet i forskjellige retninger.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert vedat sensorinnretningen er anbrakt på en støttedel som er orienterbar i forhold til sonden.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert vedat den omfatter en innretning forbundet med styre- og registreringsmontasjen for å detektere orienteringen for støttedelen og en drivinnretning som kan fjern-aktiveres for å endre støttedelens orientering.

14. Anordning ifølge krav 7, karakterisert vedat hver vibrator er forbundet med en pulset akustisk signalgenerator.

15. Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat kilden omfatter flere enheter i avstand fra hverandre langs den stive søylen.

16. Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat den videre omfatter en rekke sonder anbrakt i avstand fra hverandre langs den stive søylen.

17. Anordning ifølge krav 4 eller 5,karakterisert vedat kilden er festet til den andre styringsblokkens legeme og er forsynt med en passasje langs sin akse for kombinert bevegelse av det første og det andre styreorgan når de er koplet sammen ved hjelp av den første flerlederkabelen, og anordningen omfatter også en ekstra lederinnretning for å forbinde kilden med den andre flerlederkabelen.

18. Anordning ifølge et av kravene 2-17,karakterisert vedat den også omfatter en dempeinnretning for å dempe de bølger som forplanter seg langs brønnen direkte mellom kilden og sonden.