NO305573B1 - Anordning til installasjon i et foringsr°r for overvÕking av et produksjonsbr°nnfelt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for overvåking av et undergrunnsfelt, som er permanent installert i en foret brønn.

En slik anordning finner anvendelse f.eks. i brønner som er utstyrt for produksjon av et undergrunnsfelt, og særlig et petroleumsholdig felt. Ved anvendelser av denne art gjør en overvåkingsanordning det mulig å utføre forskjellige typer målinger: bestemmelse av brønnens tilstand, overvåking av utstyret i brønnen, registrering av såkalt akustisk emisjon som avgis fra sonen under produksjonen, utførelse av seismiske registreringer for å få kjennskap til utviklingen over tid i undergrunnssonen som skal overvåkes etc. Fra franske patentsøknader, publiseringsnr. 2.593.292 og 2.642.849, er det kjent metoder for installering av et antall sensorer i en brønn som, med sikte på produksjon av petroleumfluider, er utstyrt med et foringsrør som er forseglet i en brønn ved sementering. Sensorene er montert på utsiden av foringsrøret når dette er anbragt i brønnen, og de er innstøpt i den injiserte sement for å forbinde denne med brønnveggene. I ovennevnte patentsøknad 2.642.849 er det beskrevet en anordning for å lette installering av et brønn-overvåkingsutstyr. Den omfatter beskyttelseselementer som er festet utvendig ved visse seksjoner av foringsrøret og danner hus hvor mottakerenheter kan opptas. Hver av disse enheter omfatter en støtte med utsparinger for de akustiske eller seismiske sensorer og elektronikk-kretser for forsterkning og korrigering av de mottatte signaler, før de overføres ved hjelp av en overføringsledning som strekker seg langs røret opp til en sentral styre- og registreringsstasjon på overflaten. Anordningen er konstruert for effektiv beskyttelse av det på foringsrørets utside anbragte overvåkingsutstyr mot støt og sammentrykning som ofte skjer under operasjoner for nedsenking og posisjone-ring av foringsrøret i de borete brønner.

Installeringen av den tidligere anordning i en brønn krever bruk av rør-seksjoner som er modifisert ved påsveising av tykke ribber og forankrings-elementer, i den hensikt å danne husene for enhetene inneholdende sensorene og det elektroniske utstyr for innhenting og overføring av data. Tilføyelsen av disse beskyttelseselementer må ofte utføres ved å modifisere de rørseksjoner som er tilgjengelige på stedet samt også utstyret for brønnen. Dessuten vil de elementer som er montert på foringsrørets utside bevirke en ytterligere tykkelse og det totale tverrsnitt økes i betydelig grad, hvilket svært ofte er en betydelig ulempe i forholdsvis trange brønner.

Fra britisk patentsøknad GB-A-2 196 410 er det kjent en fremgangsmåte for overvåking av det indre rom i en rørstreng i en brønn, som hovedsakelig går ut på å anordne parameter-måleinnretninger i hus som er utformet i koplingene mellom rørstreng-seksjonene, idet disse hus eventuelt kan stå i forbindelse med det indre av hver kopling og de tilstøtende rørseksjoner.for måling av forskjellige parametre i forbindelse med fluidstrømmen, så som trykk, temperatur, samt akustisk eller elektromagnetisk aktivitet og radioaktivitet.

Anordningen ifølge oppfinnelsen tillater en forenklet integrering av utstyret for overvåking av foringsrørene som er konstruert for å sementeres når de er anbragt på plass i brønnen, ved anvendelse av elementer som kan være fremstilt i et verksted og transportert til brønnstedet for å koples direkte til foringsrør-seksjoner ved tidspunktet for deres montering.

Som angitt i det etterfølgende krav 1, er anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse beregnet på å installeres i en brønn utstyrt med et foringsrør, for overvåking av et undergrunnsfelt, og omfatter et antall seksjoner som er sammenkoplet ved hjelp av skjøteinnretninger, hvor foringsrøret holdes på plass ved injisering av sement i ringrommet mellom foringsrøret og brønnen, idet anordningen omfatter overvåkingssensorer,karakterisert vedat den innbefatter minst ett rørformet skjøtestykke som er anordnet mellom to suksessive forings-rørseksjoner og utformet med et første hulrom som er adskilt fra foringsrørets utside ved hjelp av en plate og som inneholder en hoved-overvåkingsmodul som innbefatter overvåkingssensorer som ved hjelp av forseglete koplinger og forbindelsesmidler er forbundet med en sentral styre- og registreringsenhet, idet anordningen dessuten omfatter minst et andre skjøtestykke mellom to andre foringsrørseksjoner som også er utformet med et hulrom som er adskilt fra foringsrørets utside ved hjelp av en annen plate og inneholder en andre overvåkingsmodul som innbefatter overvåkingssensorer og forseglete forbindelsesmidler for sammenkopling av hver andre overvåkingsmodul med den første modul.

Ettersom hulrommene som er utformet i skjøtestykkene er adskilt fra foringsrørets utside og formasjonene rundt brønnen ved hjelp av en plate, kan de oppta akustikk- eller seismikk-utstyr for overvåking av et undergrunnsfelt.

Anordningen omfatter f.eks. minst én sekundær overvåkingsmodul som er forbundet med hovedmodulen ved hjelp av analog overføring.

Anordningen kan også omfatte minst én sekundær overvåkingsmodul utstyrt med midler for registrering av signaler som mottas av sensorene for minst én annen sekundær overvåkingsmodul.

Elektronikkenheten for hoved-modulen omfatter f.eks. digitale overførings-midler for kommunikasjoner mellom den og nevnte installasjon på overflaten.

Anordningen kan også omfatte minst én sekundær overvåkingsmodul, innbefattende digitale midler for forbindelse med hoved-overvåkingsmodulen.

I henhold til en utføringsform omfatter anordningen asymmetriske, rør-formete skjøtestykker utstyrt med en vegg som er tykkere over en del av sin omkrets, idet denne tykkere vegg er utstyrt med flere hulrom som ved hjelp av plater er isolert fra foringsrørets utside, for overvåkingsmodul-elementene.

Ifølge en utføringsform omfatter anordningen forbindelseskabler anordnet på utsiden av foringsrøret.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for overvåking av et undergrunnsfelt, som angitt i det etterfølgende krav 8.

I henhold til en annen utføringsform omfatter anordningen forbindelsesmidler anordnet i det minste delvis i de forskjellige foringsrør-seksjoner.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen kan installeringen av foringsrøret utføres lettere ved sammenkoplingen av seksjoner ved hjelp av skjøtestykker som på forhånd er utstyrt med følsomme sensorer og elektroniske moduler som sammenkoples etterhvert som installeringen skrider frem, ved hjelp av kabler som sammenkoples ved hjelp av tette koplinger. Arbeidet med å utstyre brønnene blir følgelig vesentlig forenklet.

Andre særtrekk og fordeler ved anordningen ifølge oppfinnelsen vil bedre fremgår ved å studere den følgende beskrivelse av utføringsformer som er beskrevet i form av ikke-begrensende eksempler, under henvisning til de med-følgende tegninger, hvor: Figur 1 skjematisk viser et foringsrør med skjøtestykker for sammenkopling av dets forskjellige seksjoner; Figur 2 skjematisk viser en hoved-overvåkingsmodul som er installert i et mellom-skjøtestykke; Figur 3 til 6 viser snitt av det samme skjøtestykke langs flere snittplan; Figur 7 viser skjematisk skjøting av ledninger i en overføringskabel utenpå foringsrøret sammen med innvendige ledere for en overvåkingsmodul.

Etter å ha boret en brønn 1 med det formål å sette et undergrunnsfelt i produksjon, installeres det generelt i brønnen et foringsrør 2 (figur 1) som består av sammenkopling ende mot ende av et antall seksjoner ved hjelp av skjøtestyk-ker 3, og foringsrøret holdes på plass ved injisering av sement i ringrommet mellom foringsrøret og brønnen 1. Overvåking av produksjonssonen nødvendig-gjør anbringelse i brønnen av et antall følsomme sensorer som er tilpasset den type målinger som skal utføres. Denne anbringelse utføres ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen, idet de konvensjonelle skjøtestykker som anvendes for sammenføyning av foringsrør-seksjoner, med spesial-skjøtestykkene 3 som skal beskrives i det følgende i forbindelse med figur 2 til 7.

Skjøtestykkene 3 er rørformete og eksentriske og har i hver ende en over-gang 4 som ved en gjengeforbindelse opptar en ende av en foringsrør-seksjon. På et parti av sin omkrets har hylsene 3 en vegg-fortykning 4. I hver av disse fortykninger 4 er det utformet forskjellige hus 5 for passende sensorelementer 6 såsom f.eks. tre geofoner Gx, Gy, Gz hvis akser er orientert i samsvar med tre ortogonale retninger, for å bestemme amplituden og mottaksretningen til de mottatte bølger. Andre hus 7 er anordnet for en elektronikkenhet E. Avhengig av omstendighetene kan elektronikkenheten omfatte en eller flere kretser eller kort 8 innrettet til å behandle signalene som mottas av de forskjellige sensorer 6. Elektriske ledere 9 (figur 7) som er tilknyttet de forskjellige sensorer 7 og/eller kort 8 er via forseglete koplinger 10 i et side-hulrom 11 i øvre del av hylsen 3 forbundet med forskjellige ledninger 12 i en flerlederkabel 13. Kabelen 13 strekker seg gjennom veggen til skjøtestykket (figur 7) og kommer ut i side-hulrommet 11. Dens ytre kappe 14 holdes på plass i forhold til dette ved hjelp av en sperrekonus 15. Så snart forbindelsene mellom ledningene 12 og de forseglete ledere 10 er opprettet, fylles hulrommet 11 med et isolasjonsfett og stenges ved hjelp av en utvendig plate 16. Kabelen 13 er f.eks. anbragt på utsiden av foringsrøret og strekker seg opp til en sentral styre- og registreringsenhet C på overflaten (figur 1).

I den nedre del av hvert skjøtestykke 3 tillater forseglete koplinger 17 til-kopling av et antall ytre kabler 18 til elektronikkenheten.

Denne type skjøtestykke 3 gjør det mulig å arrangere overvåkingsanordningen på ulike måter. Ifølge oppfinnelsen omfatter den minst én hovedmodul i et sammenkoplings-skjøtestykke 3 som f.eks. det som er vist i figur 2 til 7. Denne hovedmodul omfatter en elektrisk matekrets 8A som mates fra overflateinstallasjonen C via ledere 12 i flerlederkabelen 13 og tilveiebringer de nødven-dige regulerte spenninger for drift av i det minste hovedmodulen, flere inn-samlingskretser 8B, 8C, 8D som er innrettet til å forsterke, filtrere og digitalisere og eventuelt multiplekse signalene som mottas av sensorene, samt en kodings-krets 8E for overføring av de innsamlete signaler til den sentrale enhet C på overflaten.

Overvåkingsanordningen ifølge oppfinnelsen kan også omfatte minst én sekundærmodul i et andre skjøtestykke ved en annen dybde, med hulrom for minst én eller flere sensorer 6. Disse sensorer kan via kabler 18 være direkte forbundet med hovedmodulen, og signalene de oppfanger blir innsamlet ved hjelp av dens elektronikkretser.

Ifølge en annen utføringsform kan sekundærmodulen også omfatte lokale elektronikkretser for forsterkning og filtrering av de lokalt mottatte signaler før de i analog form overføres til hovedmodulen.

Ved et annet arrangement i to trinn kan en sekundærmodul, som ikke er utstyrt med elektronikkretser, direkte overføre de analoge signaler som frembrin-ges av de lokale sensorer til en sekundær-relémodul som omfatter forsterknings-og filtreringskretser, og denne relémodul overfører alle de forsterkete signaler til en hovedmodul ved hjelp av en forbindelse av analog- eller digitaltype.

Overvåkingsanordningen kan omfatte et stort antall ulike sensorer fordelt på et antall skjøtestykker ved ulike dybder langs foringsrøret, sammen med sekundærmoduler uten elektronikkretser, idet én eller flere sekundære relémodu-ler er utstyrt med elektronikkretser for innsamling av de signaler som mottas ved ett eller flere lavere nivåer og overfører disse, etter forsterkning, til en hovedmodul som er utstyrt med kretser for koding, multipleksing og overføring av innsamlete data, mot sentralenheten C på overflaten.

De passive elementer (sensorer) og aktive elementer (elektronikkretser) er samlet i skjøtestykkene og på forhånd utstyrt med ledninger, idet anbringelsen av anordningen samtidig med opprettelsen av foringsrøret 2, går i hovedsaken ut på å opprette de elektriske forbindelser for kablene 13 og 18 som forbinder alle disse med overflateinstallasjonen.

I de beskrevne utføringsformer er kablene 13, 18 for sammenkopling av de forskjellige overføringsmoduler og tilkoplingen til en hovedmodul anordnet på utsiden av foringsrøret. Det ligger imidlertid innenfor rammen av oppfinnelsen å opprette forbindelser som i det minste delvis er opptatt innvendig i foringsrøret 42.

Claims (8)

1. Anordning for overvåking av et undergrunnsfelt beregnet på å installeres i en brønn utstyrt med et foringsrør (2) omfattende et antall sammenkoplete seksjoner ved hjelp av rørformete skjøtestykker (3), hvor foringsrøret holdes på plass ved injisering av sement i ringrommet mellom foringsrøret og brønnen,karakterisert vedat den innbefatter minst ett rørformet skjøtestykke (3) som er anordnet mellom to suksessive foringsrørseksjoner og utformet med et første hulrom som er adskilt fra foringsrørets (2) utside ved hjelp av en plate (16) og som inneholder en hoved-overvåkingsmodul som innbefatter overvåkingssensorer som ved hjelp av forseglete koplinger (10) og forbindelsesmidler (13) er forbundet med en sentral styre- og registreringsenhet (C), idet anordningen dessuten omfatter minst et andre skjøtestykke mellom to andre foringsrørseksjo-ner som også er utformet med et hulrom som er adskilt fra foringsrørets utside ved hjelp av en annen plate (16) og inneholder en andre overvåkingsmodul som innbefatter overvåkingssensorer (6) og forseglete forbindelsesmidler (17, 18) for sammenkopling av hver andre overvåkingsmodul med den første modul.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter minst en sekundær overvåkingsmodul som er forbundet med hovedmodulen ved hjelp av analoge overføringsmidler (18).

3. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat den omfatter minst en sekundær relémodul utstyrt med midler for innsamling av de signaler som mottas av overvåkingssensorene (6) anordnet i minst én andre sekundær-overvåkingsmodul.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hoved-overvåkingens elektronikkenhet (E) omfatter digitale overføringsmidler (8E) for kommunikasjoner mellom den og styre- og registreringsenheten (C) ved overflaten.

5. Anordning ifølge krav 4,karakterisert vedat minst én sekundær overvåkingsmodul omfatter digitale midler for forbindelse med hoved-overvåkingsmodulen.

6. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hvert rørformet skjøtestykke er asymmetrisk og omfatter en vegg som er tykkere over en del av sin omkrets, hvilken fortykket vegg er utstyrt med et antall hus (5, 7) for overvåkingsmodulens elementer, hvilke hus er isolert fra foringsrørets utside ved hjelp av et deksel (16) som er festet mot nevnte vegg.

7. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter forbindelsesmidler anordnet i det minste delvis innvendig i de forskjellige seksjoner av foringsrøret (2).

8. Fremgangsmåte for overvåking av et undergrunnsfelt, omfattende installering av moduler i en fast stilling i en brønn, hver av hvilke moduler innbefatter én eller flere overvåkingsmottakere bak et foringsrør (2) som er sammensatt av et antall sammenkoplete rørseksjoner og som er konstruert til å sementeres i brønnen etter å være antatt i denne,karakterisert vedat overvåkings-mottakerne innføres i hulrom som er utformet i et antall skjøtestykker (3) som er anordnet mellom to påfølgende rørseksjoner ved forskjellige dybder langs forings-røret (2), hvilke hulrom er adskilt fra foringsrørets utside ved hjelp av plater(16) og forbundet med hverandre og med en sentral styre- og registreringsenhet (C) ved hjelp av forseglete forbindelsesmidler.