NO311311B1 - Fremgangsmåte og anordning for å etablere en intermitterende elektrisk forbindelse med et stasjon¶rt verktöy i en brönn - Google Patents

Description

Gjenstand for oppfinnelsen er en fremgangsmåte og en anordning for å etablere en intermitterende forbindelse mellom et hvilket som helst intervensjonsverktøy eller montasje i en brønn og en kontroll og registreringsstasjon på overflaten. Intervensjonsmontasjen kan f.eks. omfatte seismiske eller akustiske sensorer (geofoner, hydrofoner), tilstandssensorer som måler forskjellige parametre, trykk, temperaturer, etc, en hvilken som helst kilde for signaler, vel og merke en kilde for akustiske eller seismiske bølger, etc.

Fremgangsmåten og anordningen kan f.eks. anvendes innen-for rammen av operasjoner tilknyttet overvåkningen av et und-ergrunns-reservoar og/eller ved produksjonsstart av et slikt, vel og merke, oljereservoar. Det tilrådes at intervensjonsmontasjen installeres permanent i det ringformede rommet mellom en brønnboring eller et foringsrør, eller muligens mellom et foringsrør og en rørledning.

For å komplettere en brønn for produksjonen av flytende stoffer og vel og merke oljefluider, blir vanligvis et for-ingsrør senket ned i brønnen og holdt i posisjon ved injisering av sement inn i det ringformede rommet mellom foringsrø-ret og brønnen. Oppdemmingen av brønnen blir da oppnådd ved at den dekkes med et brønnhode gjennom hvilket en rørledning blir senket ned til undergrunnssonen eller reservoaret.

De franske patentene FR 2 593 292 og FR 2 642 849 samt patentsøknad 91/11536, inngitt av søkeren, nevner velkjente fremgangsmåter og anordninger for permanent installasjon, bak et foringsrør, av seismiske eller akustiske mottakere, som kan være tilordnet med elektroniske signalbehandlingssett og være tilkoplet en overflateinstallasjon ved hjelp av én eller flere flerleder-transmisjonskabler. Disse kablene løper opp til overflaten på utsiden av foringsrøret og er også innlei-ret i koplingssementen. Denne type forbindelse med kabler har ulemper. For å tilkople de forskjellige lederne til disse kablene med en kontroll og registreringsstasjon, må de løpe gjennom brønnhodet. Dette krever installasjon av et brønnhode som er utstyrt med spesielle konnektorer med for-seglende eller avtettede terminaler, eller det kan anvendes en modifikasjon av et eksisterende brønnhode. Videre kan det oppstå vanskeligheter ved faststøpingen av foringsrøret. I virkeligheten kan foringsrøret noen ganger måtte fjernes eller roteres rundt dens akse for derved å fordele den inji-serte sementen bedre og å forbedre koplingen. Det kan av og til skje at kablene blir ødelagt under disse operasjonene, og at forbindelsen med noen av mottakerne som er installert i brønnen er defekt. Dessuten kan tilstedeværelsen av kabler i de ringformede åpningene føre til utslippsveier for de gass-aktige fluider som er inneholdt i formasjonen som gjennomlø-pes av brønnen.

De publiserte franske patentsøknadene FR 2 656 034,

2 673 672 og 2 674 029 refererer seg til anordninger og fremgangsmåter for å implementere stasjonære mottakere installert utenfor en rørledning, i det ringformede rommet mellom rør-ledningen og brønnen eller foringsrøret til denne. I likhet med de som er installert utenfor et foringsrør, er de tilkoplet en overflatekontroll og registreringsstasjon ved hjelp av flerlederkabler som også må gjennomløpe brønnhodet gjennom forseglede eller avtettede terminaler, med de samme ulempene.

Det er en velkjent fremgangsmåte for å utføre målinger i brønner ved hjelp av aksessbare måleinstrumenter. Når produksjonen til et reservoar skal overvåkes in situ og noen signifikante parametere skal måles: trykk, temperaturer, etc, er det velkjent å anvende rørformede strenger hvorav noen seksjoner er utstyrt med utbulinger på innsiden som til-veiebringer sidelommer for instrumenter som skal anvendes til å måle visse parametre, og innretninger for å registrere variasjonene av disse over tid. Disse instrumenter blir inn-stilt, og etter en viss løpetid blir et spesialisert verktøy: spindelsokkel, ført ned til dem ved enden av en kabel, og de blir tatt opp til overflaten for utlesning av de dataene de har lagret. Denne prosessen er tilpasset for å utføre målinger stedfestet til ett sted i brønnen, men de uthentede dataene kan det bare oppnås tilgang til på en forsinket måte ved at instrumentet tas opp til overflaten.

Formålet med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er etter ønske eller behov å etablere en forbindelse mellom

en stasjonær intervensjonsinnretning som er installert utenfor et rør i en brønn uten at det er nødvendig å fjerne verk-tøyet fra brønnen, eller å anvende permanente tilkoplingsinn-

retninger som løper opp mot overflatestasjonen i det ringformede rommet rundt røret. Et første aspekt av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for intermitterende å forbinde med en overflatestasjon overvåkningsutstyr som inkluderer minst ett sett seismiske sensorer, idet overvåkningsutstyret er permanent posisjonert på utsiden av en seksjon av et rør i en brønn med et sidehulrom, kjennetegnet ved at den inkluderer: å tilveiebringe røret nær posisjonen til settet med seismiske sensorer med et sidehulrom som har elektriske kontakter deri og som er tilknyttet styremidler; å intermitterende forbinde de seismiske sensorene med kontaktene i sidehulrommet ved bruk av elektriske ledere; og å periodisk forbinde overvåkningsutstyret med en overflatestasjon ved: å nedsenke i røret en elektrisk kabel avsluttet av en forbindelsesdel som er elektrisk forbundet til en overflatestasjon ved ledere inne i kabelen, idet forbindelsesdelen er innrettet til å bli styrt av styremidlene for å plugges inn på de elektriske kontaktene i sidehulrommet; og å overføre signaler mellom overvåkningsutstyret og overflatestasjonen gjennom den elektriske kabelen.

Foretrukkede utførelsesformer av fremgangsmåten er angitt i de uselvstendige kravene 2-4.

Det er f.eks. mulig å anvende ledere som består av i det minste én plugg som går gjennom veggen til røret i hulrommet, og å senke ned i røret en tilkoplingsinnretning som består av i det minste én mobil sokkel som, når den åpnes, kan gripe inn med pluggen inne i hulrommet; og det kan også være anordnet styreinnretninger i røret for å orientere tilkoplingsinnretningen for å danne kontakt når den når nivået til hulrommet .

Intervensjonsinnretningen kan være festet på utsiden av et foringsrør som er installert i brønnen eller f.eks. på utsiden av en rørledning som er senket ned i brønnen.

Ved hjelp av denne fremgangsmåte kan det f.eks; etable-res direkte kommunikasjon mellom intervensjonsinnretningen og overflatestasjonen ved hjelp av ledende elementer inne i kabelen, eller forsinket eller utsatt kommunikasjon kan etable-res mellom dem, idet tilkoplingsinnretningen blir brukt som releer, og de blir flyttet fra den ene til den andre ved overføring langs røret.

Oppfinnelsen angår også en innretning for intermitterende å forbinde med en overflatestasjon en overvåkningsinnretning permanent plassert på utsiden av en del av et rør i en brønn utstyrt med et sidehulrom, kjennetegnet ved en forbindelsesdel som inkluderer et tilbaketrekkbart element som kan innføres i hulrommet i en utstrakt posisjon, utstyrt med en hunn-kontakt tilpasset for å gripe inn med hann-kontaktene som krysser rørveggen i hulrommet, en elektrisk kabel for elektrisk å knytte sammen forbindelsesdelen til overflatestasjonen, elektriske ledere som forbinder overvåkningsinnretningen med hann-kontaktene, og styremidler for å rotere forbindelsesdelen for å tillate det tilbaketrekkbare elementet å entre sidehulrommet, og la hunn-kontakten komme i elektrisk kontakt med hann-kontaktene i sidehulrommet.

Foretrukkede utførelsesformer av innretningen er angitt i de uselvstendige kravene 6-10.

Intervensjonsinnretningen omfatter f.eks. én eller flere sensorer og/eller måleinstrumenter og/eller innretninger for å sende ut signaler.

I et tredje aspekt angår oppfinnelsen også en anvendelse av innretningen ifølge innretningen angitt over til intermitterende å forbinde med en overflatestasjon en overvåkningsinnretning under utførelse av langtidsovervåkning av en undergrunnssone ved intermitterende å forbinde forbindelsesdelen nedsenket i røret i enden av den elektriske kabelen til overvåkningsutstyr gjennom hunn-kontakten og hann-kontaktene.

Andre egenskaper og fordeler ved fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen vil bli tydeliggjort ved lesning av den etterfølgende beskrivelse av utførelser som er gitt som ikke-begrensende eksempler, med henvisning til de medfølgende tegninger, i hvilke: fig. 1 viser skjematisk et stasjonært interven-sjons-verktøy eller anordning anordnet i en brønn, med hvilket verktøy det skal dannes forbindelse,

fig. 2 viser mer detaljert et intervensjonsverktøy bak et brønnforingsrør og tilkoplingsanordningen i henhold til oppfinnelsen i en første posisjon,

fig. 3 viser tilkoplingsanordningen i dens inn-greps-posisjon, og

fig. 4 er en tegning tilsvarende fig. 2 i tilfellet med et stasjonært intervensjonsverktøy anordnet bak en rør-ledning.

Brønnen 1 som er vist skjematisk på fig. 1 er boret f.eks. gjennom et undergrunnsreservoar som inneholder flytende stoffer. En slik brønn blir vanligvis komplettert med et foringsrør 2 som holdes i posisjon ved injisering av sement i det ringformede rommet rundt foringsrøret. Som beskrevet i patentpublikasjonene som er nevnt ovenfor, er det mulig å installere, på utsiden av et foringsrør, et intervensjons-verktøy (eller innretning) 3 av en hvilken som helst type som består av f.eks. én eller flere akustiske eller seismiske mottakere, for å utføre operasjoner med aktiv eller passiv overvåkning av reservoaret som gjennomløpes av brønnen. Dette intervensjonsverktøy 3 blir installert permanent i en forut-bestemt dybde i brønnen over, eller på nivået til top-pen av formasjonen eller i en produksjonssone.

Fremgangsmåten og anordningens som skal beskrives i det etterfølgende tillates at det dannes midlertidige kommunika-sjoner eller forbindelser 1 mellom intervensjonsverktøyet 3 og en overflateinstallasjon bestående av en mobil datakon-troll og/eller registreringsstasjon 4.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter (fig. 2, 3) en modifisert rørformet seksjon 5 som er innskutt på for-ingsrøret 2 i nærheten av sonen hvor intervensjonsverktøyet skal plasseres. Et lateralt hulrom 6 er anordnet i veggen til seksjonen 5. Pluggen kan også befinne seg i tilkoplings-verktøyet, og i det tilfellet vil pluggen som er installert ved bunnen av hulrommet, være en sokkel. En hann-kontakt 7 er plassert på bunnen av hulrommet 6. Én eller flere ledende tilkoplinger 8 forbinder hann-kontakten 7 elektrisk med in-tervens jonsanordningén. Dersom denne anordningen er som vist på fig. 2 en rekke av flere sensorer RI, R2...., fordelt f.eks. i intervaller fra hverandre langs en del av foringsrø-ret, er en flerkontakt-plugg hvis elektriske kontakter er tilkoplet gjennom forbindelsen 8 til de respektive forskjellige sensorer RI, R2...., installert.

Anordningen omfatter også en tilkoplingsdel 9 som blir senket inn i brønnen fra overflateinstallasjonen på enden av en kabel 10. Tverrsnittet til denne er fortrinnsvis tilpasset det indre tverrsnittet til røret. Tilkoplingsdelen 9 omfatter en sidelomme for en dreiefinger 11. En fjær (ikke vist) utøver en kraft på fingeren for å bevege denne bort fra delen 9 og å holde den hvilende på den indre overflaten av røret. På sin nedre ende er fingeren 11 utstyrt med en hunn-kontakt 12 med en størrelse som er tilpasset størrelsen til pluggen, og som omfatter på innsiden så mange kontakter som det er kontakter på pluggen 7. Over det laterale hulrommet er rørseksjonen 5 utstyrt på innsiden med en hul styrerampe 13 hvis basis når i hovedsak det øvre nivået til hulrommet. Tykkelsen til rampen 13 er tilstrekkelig for fingeren 11 slik at den kan hvile mot denne og følge denne, hvilket bringer tilkoplingsdelen 9 til å rotere rundt dens akse. Dette sik-rer at fingeren 11 griper inn i hulrommet 6 (fig. 3) uansett vinkelposisjonen til delen 9 når den kommer nær denne ved nedføring i røret (fig. 2) .

Når røret blir brukt som foringsrør for brønnen og skal faststøpes, gir et rørformet deksel (ikke vist) installert inne i rørseksjonen 5 for å forhindre at sementen som injise-res inn i røret kommer inn i hulrommet og for å forhindre fastplugging av hunn-kontakten i pluggen, og dette dekselet blir deretter fjernet ved å senke et passende fiskeverktøy.

I henhold til utførelsen på fig. 4 er anordningen i henhold til oppfinnelsen tilpasset rør 2 med mindre tverrsnitt enn tverrsnittet til brønnen, slik som et avløpsrør. I sam-svar med en velkjent utforming tillater en oppdemningsdel 14, slik som en pakning, røret å bli holdt oppe og det ringformede rommet mellom rørledningen og brønnen å bli avtettet for å kanalisere fra innsiden av rørledningen fluidene som trek-kes ut fra formasjonen. Intervensjonsverktøyet kan omfatte i dette tilfellet elementer 15 anordnet i dette ringformede rommet, og mulige måleinstrumenter 16 anordnet i den avgrens-ede delen av brønnen, som beskrevet i de ovenfor angitte franske patentsøknader 2 656 034 og 2 673 672.

Intervensjonsverktøyene kan være signalmottakere, anordninger for å måle tilstandsparametere: temperaturer, trykk, etc, eller kilder for bilder eller utstrålinger av en hvilken som helst type som er nødvendig for å utføre undersøkel-ser i brønnen.

Tilkoplingsdelen kan senkes inn i røret ved hjelp av bare gravitasjonskraften, eller dersom det er nødvendig, blir drevet av en strøm av fluid under trykk.

Tilkoplingsdelen kan være permanent tilkoplet overflatestasjonen 4 (fig. 1) via én eller flere ledende ledninger for å kunne motta direkte signaler som kommer fra intervensjons-verktøyet 3 og som er oppsamlet ved pluggingen av hunn-kontakten 12 på hann-kontakten 7. Uten å forlate rammen for oppfinnelsen kan imidlertid en totrinns-prosedyre anvendes med en tilkoplingsdel 9 som er utstyrt med datalagringsinn-retning. Først blir tilkoplingsdelen senket på enden av kabelen og plugget inn for å oppsamle dataene fra intervensjons-verktøyet 4. Under det andre trinnet blir tilkoplingsdelen 9 tatt til overflaten for avlesning av den lagrede informa-sjonen .

Det viser seg at i alle tilfellene er det mulig å ha fri tilgang til et stasjonært intervensjonsverktøy installert i en brønn og å tilkople dette uten at det er nødvendig å krysse oppdemningsanordninger. Denne tilkoplingsfremgangsmå-ten er egnet for et stort antall operasjoner som blir utført bare intermitterende i brønner, for formålene aktiv eller passiv overvåkning av en formasjon.

Det kan f.eks. være et tilfelle hvor det utføres seismiske undersøkelser med en seismisk kilde anordnet i den samme brønnen, i en annen brønn eller på overflaten, og in-tervens j onsanordningen omfatter da en rekke seismiske sensorer .

Dette verktøy kan også være en seismisk kilde som er installert permanent i brønnen og som må aktiveres bare lenge nok til å utføre en serie av emmisjonsmottaks-sykluser.

Det kan også være akustiske eller seismiske overvåk-nings-sensorer for å registrere støy som utsendes fra en formasjon under dennes produksjonsstart, eller tilstandssensorer som er anordnet i produksjonssonen for å måle forskjellige signifikante parametre, idet disse sensorer blir avsøkt periodisk.

I utførelsen som er blitt beskrevet blir den elektriske tilkopling av intervensjonsverktøyet utført ved innplugging i hunn-kontakten 12 på enden av fingeren 11 en plugg 17 som befinner seg på bunnen av hulrommet 6.

Uten å forlate rammen for oppfinnelsen kan det imidlertid anvendes en symmetrisk utforming med en hunn-kontakt som befinner seg på bunnen av hulrommet og en komplementær hann-kontakt på enden av dreiefingeren 11.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for intermitterende å forbinde med en overflatestasjon overvåkningsutstyr (R, 15, 16) som inkluderer minst ett sett seismiske sensorer (R) , idet overvåkningsutstyret (R, 15, 16) er permanent posisjonert på utsiden av en seksjon av et rør (2) i en brønn (1) med et sidehulrom, karakterisert ved at den inkluderer: å tilveiebringe røret (2) nær posisjonen til settet med seismiske sensorer med et sidehulrom (6) som har elektriske kontakter (7) deri og som er tilknyttet styremidler (13); å intermitterende forbinde de seismiske sensorene med kontaktene (7) i sidehulrommet (6) ved bruk av elektriske ledere (8); og å periodisk forbinde overvåkningsutstyret med en overflatestasjon (4) ved: å nedsenke i røret (2) en elektrisk kabel (10) avsluttet av en forbindelsesdel (9) som er elektrisk forbundet til en overflatestasjon ved ledere inne i kabelen, idet forbindelsesdelen er innrettet til å bli styrt av styremidlene (13) for å plugges inn på de elektriske kontaktene (7) i sidehulrommet (6); og å overføre signaler mellom overvåkningsutstyret og overflatestasjonen (4) gjennom den elektriske kabelen (10).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at røret er et forings-rør sementert i brønnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at røret er en produk-sjonsrørstreng nedsenket i brønnen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2 eller 3, karakterisert ved å kommunisere forbindelsesdelen suksessivt med overvåkningsinnretningen og overflatestasjonen i denne rekkefølgen eller i den omvendte rekkefølgen, gjennom en forflytting av forbindelsesdelen langs røret.

5. Innretning for intermitterende å forbinde med en overflatestasjon (4) en overvåkningsinnretning (R) permanent plassert på utsiden av en del av et rør i en brønn utstyrt med et sidehulrom, karakterisert ved en forbindelsesdel (9) som inkluderer et tilbaketrekkbart element (11) som kan innføres i hulrommet (6) i en utstrakt posisjon, utstyrt med en hunn-kontakt (12) tilpasset for å gripe inn med hann-kontaktene (7) som krysser rørveggen i hulrommet, en elektrisk kabel for elektrisk å knytte sammen forbindelsesdelen til overflatestasjonen, elektriske ledere (8) som forbinder overvåkningsinnretningen med hann-kontaktene (7), og styremidler (13) for å rotere forbindelsesdelen for å tillate det tilbaketrekkbare elementet å entre sidehulrommet, og la hunn-kontakten (12) komme i elektrisk kontakt med hann-kontaktene (7) i sidehulrommet.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at styremidlene (13) omfatter en styrerampe.

7. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 5 eller 6, karakterisert ved at forbindelsesdelen inkluderer et datalagringsmiddel.

8. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at overvåkningsinnretningen omfatter en eller flere sensorer.

9. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 8, karakterisert ved at overvåkningsinnretningen omfatter måleinstrumenter.

10. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 9, karakterisert ved at overvåkningsinnretningen omfatter midler for å sende ut signaler.

11. Anvendelse av innretningen ifølge ett av kravene 5-10 til intermitterende å forbinde med en overflatestasjon (4) en overvåkningsinnretning (R) under utførelse av langtidsovervåkning av en undergrunnssone ved intermitterende å forbinde forbindelsesdelen (9) nedsenket i røret i enden av den elektriske kabelen til overvåkningsutstyr (R) gjennom hunn-kontakten (12) og hann-kontaktene (7).