NO20121217A1 - Fremgangsmate og anordning for evaluering av et sementert fôringsror for borehull - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon omfatter trinn med å: sende ut minst ett akustisk signal i borehullet ved hjelp av en akustisk kilde og detektere et akustisk retursignal ved hjelp av en akustisk føler eller sensor, der borehullet inneholder et fôringsrør og et fôringsrør-støttemateriale anordnet mellom fôringsrøret og en borehullsvegg; sende ut en nøytronfluks ved hjelp av en nøytronkilde inn i borehullet og detektere et strålingssignal ved hjelp av en strålingsdetektor, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; og identifisere et trekk ved fôringsrør-støttematerialet basert på det akustiske retursignalet og strålingssignalet.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER

Denne søknaden tar prioritet fra den ugranskede US-søknaden 61/321,637, innlevert 7. april 2010, som inntas her som referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0001] Produksjonsborehull som blir anvendt i undergrunnsoperasjoner anvender typisk foringsrør installert i borehullet for å beskytte borehullet mot brønntrykk, kjemiske reaksjoner og andre forhold og hindre svikt, så som kollaps, sprengning og strekkbrudd i borehullet. Foringsrør kan også bli anvendt for å avgrense produksjonssoner i forskjellige deler av borehullet.

[0002] Teknikker for overvåkning og evaluering av foringsrør er et viktig verktøy for å bevare foringsrørets integritet, og med det bevare borehullets integritet. Typiske evaluerings- og vedlikeholdsprosesser omfatter å undersøke foringsrøret og sementen som er anvendt for å binde foringsrøret til en borehullsvegg for å avgjøre om det finnes hulrom mellom foringsrøret og borehullsveggen.

[0003] Typiske metoder for å oppdage hulrom inkluderer undersøkelse av foringsrøret og sementen med akustiske signaler for å detektere mikroringrom og andre åpninger dannet mellom foringsrøret og borehullsveggen. Oppdagede mikroringrom blir typisk korrigert ved hjelp av metoder så som påføring av hydrostatisk trykk på innsiden av foringsrøret. Slike deteksjonsmetoder kan være uvirksomme og unøyaktige ved at de kan være ute av stand til effektivt å skille mellom et ubetydelig mikroringrom og et ekte hulrom mellom foringsrøret og sementen som kan kompromittere den hydrauliske forseglingen dannet mellom foringsrøret og sementen.

SAMMENFATNING

[0004] En fremgangsmåte for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon omfatter å: emittere eller sende ut minst ett akustisk signal i borehullet ved hjelp av en akustisk kilde og detektere et akustisk retursignal ved hjelp av en akustisk føler eller sensor, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støttemateriale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg; emittere eller sende ut en nøytronfluks ved hjelp av en nøytronkilde inn i borehullet og detektere et strålingssignal ved hjelp av en strålingsdetektor, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; og identifisere et trekk ved foringsrør-støttematerialet basert på det akustiske retursignalet og strålingssignalet.

[0005] En fremgangsmåte for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon omfatter å: plassere en akustisk måleanordning i det forede borehullet, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støttemateriale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg, og den akustiske måleanordningen omfatter minst én akustisk kilde og minst én akustisk mottaker; emittere eller sende ut et akustisk signal i borehullet ved et flertall steder og detektere et akustisk retursignal ved hvert av de flere stedene; generere en akustisk logg som omfatter et flertall retursignalamplituder, hver retursignalamplitude korrelert med et tilhørende sted; identifisere et sted med et gap i foringsrør-støttematerialet ved å sammenlikne minst én av en amplitude og en dempning av hver retursignalamplitude med en referanseverdi; plassere en nøytron-måleanordning i det forede borehullet, der nøytronmåleanordningen omfatter minst én nøytronkilde og minst én gammastråledetektor; emittere eller sende ut en nøytronfluks i borehullet ved de flere stedene og detektere et strålingssignal ved hvert av de flere stedene, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; generere en nøytronlogg som omfatter et flertall strålingstellinger, hver strålingstelling svarende til en bestanddelkonsentrasjon ved hvert av de flere stedene; bestemme strålingstellingen på stedet med gapet og sammenlikne strålingstellingen på stedet med gapet med en referansestrålingstelling; og fastslå om gapet er et hulrom basert på sammenlikningen.

[0006] En anordning for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon omfatter: en akustisk måleanordning innrettet for å utplasseres i det forede borehullet og som omfatter minst én akustisk kilde innrettet for å emittere eller sende ut minst ett akustisk signal i borehullet og minst én akustisk føler eller sensor innrettet for å detektere et akustisk retursignal, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støtte-materiale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg; en nøytronmåle-anordning innrettet for å utplasseres i det forede borehullet og som omfatter minst én nøytronkilde innrettet for å emittere eller sende ut en nøytronfluks i borehullet og minst én strålingsdetektor innrettet for å detektere et strålingssignal, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; og minst én prosessor innrettet for å motta det minst ene akustiske retursignalet, analysere det akustiske retursignalet for å estimere et sted for et gap i foringsrør-støttematerialet, analysere strålingssignalet for å estimere en konsentrasjon av en bestanddel av foringsrør-støttematerialet, og fastslå om gapet er en svekket (an)del av foringsrør-støttematerialet basert på konsentrasjonen av bestanddelen på stedet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] Gjenstanden som betraktes som oppfinnelsen, er spesifikt angitt og krevet beskyttelse for i kravene som følger beskrivelsen. De foregående og andre trekk og fordeler med oppfinnelsen vil tydeliggjøres av den følgende detaljerte beskrivelsen sett sammen med de vedlagte tegningene, der:

[0008] Figur 1 er en tverrsnittsbetraktning av en utførelse av et undergrunnssystem for boring, evaluering, utforsking og/eller produksjon av en brønn;

[0009] Figur 2 er en tverrsnittsbetraktning av en utførelse av et nedihullsverktøy for evaluering av et brønnforingsrør gjennom måling av induserte nøytronaktiverings-signaler;

[0010] Figur 3 er en tverrsnittsbetraktning av en utførelse av et nedihullsverktøy for akustisk evaluering av et brønnforingsrør

[0011] Figur 4 er et flytdiagram som viser et eksempel på en fremgangsmåte for evaluering av et foret borehull i en grunnformasjon; og

[0012] Figurene 5A og 5B er illustrasjoner henholdsvis av et eksempel på en pulset nøytronlogg og et eksempel på en sementbindingslogg, generert i forbindelse med fremgangsmåten i figur 4.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0013] Anordninger og fremgangsmåter for evaluering av brønnforingsmaterialer er beskrevet her. Anordningene og fremgangsmåter omfatter bruk av akustiske sement-vurderingsmetoder i kombinasjon med nøytronmålinger for å estimere egenskaper ved brønnforingsmaterialer og/eller vurdere integriteten til en brønnforingssammenstilling. I en utførelsesform kombinerer anordningene og fremgangsmåtene akustiske målinger og nøytronmålinger for å detektere gap, hulrom eller andre betydelige svakheter eller mangelfulle (an)deler i materialer som støtter opp og/eller binder brønnforingsrør, så som sement.

[0014] Med henvisning til figur 1 omfatter et eksempel på utførelse av et undergrunnssystem 10 for boring, evaluering, utforsking og/eller produksjon av en brønn en bore- hullstreng 12 som er vist utplassert i et borehull 14 som strekker seg gjennom minst én grunnformasjon 16 under en undergrunnsoperasjon. Med en "formasjon" menes her de forskjellige trekk og materialer som kan møtes i et undergrunnsmiljø og omgir borehullet 14. Et foringsrør 18 er innsatt i borehullet 14 og er sementert eller bundet til borehullsveggen ved hjelp av et foringsrør-støttemateriale, så som sement 20, som omfatter et hvilket som helst passende sementeringsmateriale eller annet materiale tilstrekkelig til å binde foringsrøret 18 til borehullsveggen, bistå foringsrøret med å understøtte og/eller isolere deler av borehullet 14 eller støtte foringsrøret på annen måte. I én utførelsesform er foringsrør-støttematerialet et sementmateriale som inneholder silisium.

[0015] Foringsrøret 18 kan være laget av et hvilket som helst materiale egnet til å tåle nedihullsforhold så som trykk, temperatur og kjemisk påvirkning. Eksempler på slike materialer omfatter stål, varmebehandlet karbonstål, rustfritt stål, aluminum, titan, glassfiber og andre materialer. I én utførelsesform omfatter foringsrøret 18 et flertall rørdeler eller foringsrørseksjoner koblet sammen via gjengeledd eller andre koblings-mekanismer. Foringsrøret 18 kan strekke seg over en hvilken som helst lengde av borehullet. For eksempel kan borehullet 14 omfatte et fullt foringsrør som strekker seg fra overflaten eller nær overflaten til et valgt dyp, eller et forlengningsrør så som et produksjonsforlengningsrør som er opphengt i borehullet 14. Sementen 20 omfatter et materiale eller en blanding som er presset inn i et rom mellom foringsrøret 18 og borehullet 14 og tjener til å binde foringsrøret 18 til borehullsveggen.

[0016] I én utførelsesform omfatter borehullstrengen 12 et nedihullsverktøy 22, så som et brønnloggingsverktøy. I én utførelsesform er nedihullsverktøyet 22 et foringsrør-/sementevalueringsverktøy. Nedihullsverktøyet 22 er vist i figur 1 som et kabelverktøy, men er ikke begrenset til dette og kan bli utplassert med en hvilken som helst passende bærer. Med en "bærer" menes her en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, medier og/eller elementer som kan bli anvendt for å frakte, inneholde eller romme, støtte eller på annen måte lette bruk av andre anordninger, anordningskomponenter, kombinasjoner av anordninger, medier og/eller elementer. Ikke-begrensende eksempler på bærere omfatter bore-hullstrenger av kveilrørtypen, av skjøterørtypen og en hvilken som helst kombinasjon eller (an)del av dette. Andre eksempler på bærere omfatter foringsrør, kabler, kabel- sonder, glattlinesonder, "drop shots", nedihulls rørstammer, bunnhullsenheter og bore-strenger.

[0017] Nedihullsverktøyet 22 er i én utførelsesform et nøytronmåleverktøy og/eller et akustisk undersøkelsesverktøy. Verktøyet 22 omfatter minst én senderkilde 24 og minst én detektor 26. I én utførelsesform er også elektronikk 28 innlemmet for å lagre, emittere / sende ut og/eller prosessere signaler og/eller data generert av den minst ene detektoren 26. Antallet kilder 24 og detektorer 26 er ikke begrenset.

[0018] I én utførelsesform er den minst ene kilden 24 minst én akustisk kilde og den minst ene detektoren 26 er minst én akustisk detektor. I en annen utførelsesform er den minst ene kilden 24 minst én nøytronkilde og den minst ene detektoren 26 er minst én strålingsdetektor, så som en gammastråle- og/eller nøytrondetektor. I en annen utførelsesform omfatter verktøyet 22 følere / sensorer og detektorer for å under-søke foringsrøret 18, sementen 20 og/eller formasjonen 16 med både akustiske signaler og nøytronfluksavgivelse.

[0019] I en utførelsesform er verktøyet 22 utstyrt med overføringsutstyr for å kommu-nisere, eventuelt ved hjelp av mellomledd, til en prosesseringsenhet 30 på overflaten. Slikt overføringsutstyr kan være av en hvilken som helst type, og forskjellige over-føringsmedier og -metoder kan bli anvendt. Eksempler på forbindelser omfatter kabel-baserte, fiberoptiske og trådløse forbindelser samt minnebaserte systemer.

[0020] Figur 2 illustrerer et eksempel på utførelse av verktøyet 22, der verktøyet 22 er utformet som et nøytronmåleverktøy 23. I denne utførelsesformen omfatter den minst ene senderkilden 24 minst én nøytronkilde 32 og den minst ene detektoren 26 omfatter én eller flere gammastråledetektorer 34, 36. Nøytronkilden 32 er innrettet for å emittere eller sende ut høyenerginøytroner (dvs. en nøytronfluks) på valgte steder i borehullet over valgte tidsperioder. Nøytronfluksen kan bli generert som en pulset avgivelse. Nøytronkilden kan være en hvilken som helst passende anordning som emitterer eller sender ut nøytroner. Eksempler på nøytronkilder omfatter pulsede nøytronkilder og kjemiske nøytronkilder, så som americium-beryllium-(AmBe)-kilder. To av de viktigste vekselvirkningsmekanismene som detekteres av gammastråledetektorene 34, 36, blant annet, er nøytroninnfangning og uelastisk nøytronspredning, som kan generere nøytroninduserte gammastråler.

[0021] I en utførelsesform er gammastråledetektorene 34, 36 innrettet for å detektere gammastrålefotonet som avgis naturlig fra borehullet 14 og formasjonen 16, så vel som gammastrålefotoner generert fra nøytronvekselvirkninger med kjerner i borehullet 14 og formasjonen 16. Deteksjon av fotoner omfatter telling av fotonene, måling av energien i hvert detekterte foton og/eller måling av deteksjonstidspunktet i forhold til tidspunktet for hver nøytronpuls. Gammastråledetektorene 34, 36 kan således samle inn data som kan bli anvendt for å frembringe et tidsspektrum og/eller et energi-spektrum. I en utførelsesform omfatter den minst ene detektoren 26 også én eller flere nøytrondetektorer, for eksempel, for å måle nøytronfluks for å korrigere detektert silisiumaktivering og kompensere for endringer i nøytronutmating.

[0022] I en utførelsesform omfatter gammastråledetektorene 34, 36 en første eller fremre detektor 34 anordnet en valgt avstand "D1" oppihulls fra nøytronkilden 32, og en andre eller bakre detektor 36 anordnet en valgt avstand "D2" nedihulls fra nøytron-kilden 32. Med "oppihulls" menes her et sted på verktøyet 23 som er nærmere overflaten i forhold til et referansested når verktøyet 23 befinner seg i borehullet 14. Med "nedihulls" menes tilsvarende et sted på verktøyet 23 som er lengre vekk fra overflaten i forhold til et referansested når verktøyet 23 befinner seg i borehullet 14. I en utførel-sesform har D1 og D2 i hvert fall tilnærmet lik verdi, selv om D1 og D2 kan være forskjellige. For eksempel kan den fremre detektoren 34 og den bakre detektoren 36 begge være anordnet omtrent 3 meter fra nøytronkilden 32. Antallet gammastråledetektorer 34 og 36 og posisjoneringen av disse er ikke begrenset.

[0023] I en utførelsesform er den fremre detektoren 34 innrettet for å detektere naturlig forekommende stråling avgitt fra formasjonen 16 når verktøyet 23 befinner seg i og/eller blir ført gjennom borehullet, og den bakre detektoren 36 er innrettet for å detektere stråling avgitt fra formasjonen 16 som følge av naturlig forekommende stråling og vekselvirkninger mellom de utsendte nøytronene og kjernene i borehullet 14 og formasjonen 16. Med en "fremre" posisjon menes her et sted i verktøyet 23 som kommer til et referansested før nøytronkilden 32 når verktøyet 23 blir beveget gjennom borehullet 14. Med en "bakre" posisjon menes tilsvarende et sted i verktøyet 23 som kommer til et referansested etter nøytronkilden 32 når verktøyet 23 blir beveget gjennom borehullet 14.

[0024] Selv om nøytronmåleverktøyet 23 vist i figur 2 omfatter flere detektorer, er ikke typen og utførelsen av nøytronverktøyet 23 beskrevet her begrenset. For eksempel kan verktøyet 23 omfatte kun én enkelt detektor og gammastrålemålingene kan se bort fra innvirkningen av naturlig forekommende stråling. I et annet eksempel er verktøyet 23 i form av flere verktøy eller komponenter, hver med minst én tilhørende kilde og/eller detektor. Verktøyet 23 kan omfatte et hvilket som helst antall kilder og detektorer, så som en detektorgruppe og/eller detektorer plassert på flere radiale og/eller periferiske steder i eller på verktøyet 23.

[0025] Med henvisning til figur 3 er i en utførelsesform verktøyet 22 et akustisk måle-verktøy 37. I en utførelsesform er det akustiske måleverktøyet 37 innrettet for å måle egenskaper ved både foringsrøret 18 og sementen 20. I en utførelsesform er det akustiske måleverktøyet 37 innrettet for å måle egenskaper vedrørende trekk ved bindingen mellom foringsrøret 18 og sementen 20.

[0026] Den minst ene kilden 24 er i denne utførelsesformen en akustisk kilde 38 innrettet for å emittere eller sende ut soniske eller andre akustiske bølger i foringsrøret 14, sementen 20 og/eller formasjonen 14. Eksempler på akustiske kilder omfatter piezoelektriske anordninger, elektromagnetiske akustiske sendere, pulsede laser-anordninger, bøyeresonatorer, wedge-transdusere og kombinasjoner av dette. Den minst ene detektoren 26 er utført som én eller flere akustiske mottakere 40, 42 innrettet for å detektere reflekterte akustiske bølger. I utførelsesformen vist i figur 3 er to detektorer 40, 42 illustrert. Imidlertid kan et hvilket som helst antall detektorer 40 være plassert på forskjellige steder i eller på verktøyet 37. For eksempel kan en gruppe av detektorer kan være plassert på flere steder langs verktøyets lengde og/eller i flere vinkelposisjoner for å påvirke et todimensjonalt eller tredimensjonalt datasett.

[0027] I ett eksempel, illustrert i figur 3, omfatter det akustiske måleverktøyet 37 en første akustisk detektor 40 plassert i en første avstand D1 fra den akustiske kilden 38, og en andre akustisk detektor 42 plassert i en andre, større avstand D2 fra den akustiske kilden 38. Eksempler på verdier for D1 og D2 er henholdsvis 90 cm og 1,5 meter. Den første akustiske detektoren 40 kan være innrettet for å detektere reflekterte bølgeamplituder, i alminnelighet svarende til et område nærved en grenseflate mellom foringsrøret 18 og sementen 20 (dvs. "foringsrør/sement-bindingen"), og den andre akustiske detektoren 42 kan være innrettet for å detektere reflekterte bølger, i alminnelighet svarende til et område nær ved en grenseflate mellom sementen 20 og formasjonen 14 (dvs. "sement/formasjon-bindingen").

[0028] Figur 4 illustrerer en fremgangsmåte 50 for evaluering av et foret borehull. Fremgangsmåten kan bli anvendt for å identifisere trekk ved sementen 20 og/eller vurdere integriteten til bindingen mellom foringsrøret 18 og sementen 20. I en utførel- sesform er fremgangsmåten 50 en fremgangsmåte for å identifisere trekk ved sementen 20. Disse trekkene kan omfatte eller være en indikasjon om hulrom og andre svekkede andeler eller deler av sementen, så som områder med separasjon eller løsrivelse mellom foringsrøret 18 og sementen 20 som er betydelig nok til å muliggjøre strømning av brønnfluider derigjennom og kompromittere en hydraulisk forsegling dannet mellom foringsrøret 18 og sementen 20. I en utførelsesform henviser "svekkede (an)deler" til de (an)delene av sementen 20 som omfatter områder med separasjon mellom foringsrøret 18 og sementen 20, områder med redusert sement-tykkelse eller andre trekk som muliggjør fluidstrømning derigjennom. Slike svekkede (an)deler kan true integriteten til produksjonssoner dannet i borehullet 14 av forings-røret 18. Andre trekk omfatter typen og/eller mengden materialbestanddeler (f.eks. silisium) i sementen.

[0029] Fremgangsmåten 50 kan bli utført i forbindelse med systemet 10, nøytronverk-tøyet 23, det akustiske verktøyet 37 og/eller et verktøy 22, eller en nedihullsenhet med både akustisk og nøytronbasert målefunksjon, men er ikke begrenset til dette. Fremgangsmåten 50 kan bli anvendt i forbindelse med en hvilken som helst anordning eller utførelse i stand til å innhente nøytron-/gammastrålebaserte og akustiske målinger. Fremgangsmåten 50 omfatter ett eller flere trinn 51-56. I en utførelsesform omfatter fremgangsmåten 50 utførelse av alle trinnene 51-56 i den beskrevne rekkefølgen. Imidlertid kan noen trinn utelates, trinn legges til eller trinnenes rekkefølge endres.

[0030] I en utførelsesform blir innhentingen av målinger med nøytronverktøyet 23 (som innbefatter en nøytronkilde, så som en pulset nøytronkilde eller kjemisk kilde), det akustiske verktøyet 37 og/eller andre verktøy registrert som funksjon av dypet og/eller posisjonen til verktøyet 22, hvilket omtales som "logging" og en journal av slike målinger omtales som en "logg". Eksempler på logger omfatter en sementbindingslogg (CBL) generert av det akustiske verktøyet 37 og en nøytronlogg generert av nøytron-verktøyet 23. Andre eksempler på loggeprosesser omfatter loggemålinger etter boring, kabellogging, rørførte loggeoperasjoner, "drop shot"-logging og minnelogging. Dataene som innhentes under disse prosessene kan bli sendt til overflaten, for eksempel til overflateprosesseringsenheten 30, og kan også bli lagret med verktøyet (ved hjelp for eksempel av elektronikken 28) for senere uthenting.

[0031] I det første trinnet 51 blir et akustisk måleverktøy, så som det akustiske verk-tøyet 37, utplassert i borehullet 14. I en utførelsesform blir det akustiske verktøyet 37 senket inn i borehullet 14 på en kabel, selv om det akustiske verktøyet 37 kan bli ført inn ved hjelp av en hvilken som helst passende mekanisme.

[0032] Den akustiske kilden 38 aktiveres og et akustisk signal blir sendt i hvert fall inn i foringsrøret 18 og sementen 20. De akustiske bølgene som emitteres eller sendes ut som del av det akustiske signalet forplanter seg gjennom foringsrøret 18, forings-rør/sement-bindingen, sementen 20, sement/formasjon-bindingen og/eller formasjonen 14. Eksempler på akustiske bølger omfatter ultrasoniske bølger, så som en Lamb-bølge, og horisontale skjærbølger, kompresjonsbølger og P-bølger.

[0033] Én eller flere mottakere 40, 42 detekterer bølger reflektert fra forskjellige steder i borehullet 14 og/eller formasjonen 16 som akustiske retursignaler. Slike steder omfatter for eksempel foringsrør/sement-bindingen og sement/formasjon-bindingen. Disse hendelsene kan bli registrert som akustiske data i form av, for eksempel, bølge-spektre med forskjellige mønstre.

[0034] I det andre trinnet 52 blir de akustiske retursignalene analysert for å bestemme parametere og tilstanden til sementen og/eller bindingen mellom sement og foringsrør. Denne analysen kan omfatte å registrere retursignalene over tid og korrelere dem med dypet samt å prosessere de tilhørende dataene for å frembringe en logg (f.eks. en CBL) eller en annen målejournal. Eksempler på nyttige data omfatter tiden og amplituden til både utsendte og registrerte bølger, signalamplitude og tidsforsinkelsesverdier. I tillegg kan bølgedempning når bølgen forplanter seg gjennom foringsrøret 18 og sementen 20 bli registrert.

[0035] For eksempel kan amplitudene til og/eller dempningen av mottatte akustiske signaler bli sammenliknet på forskjellige steder og/eller på steder svarende til flere mottakere i en gruppe. En økning i den registrerte dempningen indikerer en form for avvik, som kan betraktes som en mulig indikasjon om et betydelig hulrom eller en annen svekket andel eller del av sementen. Et slikt avvik, så som et mikroringrom, kan tyde på en betydelig svekket (an)del, eller kan bare representere et bagatellmessig trekk ved sementen.

[0036] For eksempel blir en stor retursignalamplitude registrert av en mottaker 40, 42 tolket som å indikere et gap, så som et mikroringrom, mellom foringsrøret 18 og sementen 20 og/eller mellom sementen 20 og formasjonen 14. Dette gapet kan være en indikator for en mulig svekket (an)del eller en "dårlig binding" i sementen 20 som kan true bindingen mellom foringsrør og sement. En lav signalamplitude blir tolket som å indikere at det ikke finnes noe gap og er således en indikator for en "god binding" mellom foringsrøret 18 og sementen 20.

[0037] Identifisering av gapet omfatter, i en utførelsesform, sammenlikning av det akustiske retursignalet med en referanseverdi. For eksempel kan en referanse-dempning og/eller -amplitudeverdi bli valgt som representerer en verdi ved eller over hvilken det indikeres et gap eller en mulig dårlig binding. Denne referanseverdien kan bli valgt fra en amplitude- og/eller dempningsverdi kjent for å indikere en god binding basert på tidligere målinger eller en gjennomsnittlig amplitude og/eller dempning estimert fra en akustisk logg.

[0038] I det tredje trinnet 53 blir et nøytronverktøy 23, så som et pulset nøytronverktøy eller kjemisk kildeverktøy, utplassert i borehullet 14 og nøytronkilden 32 blir aktivert til å emittere eller sende ut høyenerginøytroner inn i foringsrøret 18, sementen 20 og/eller formasjonen 14. Strålingsdetektorene 34, 36 detekterer stråling, inkludert gammastråler, som avgis fra foringsrøret 18, sementen 20 og/eller formasjonen 14. I en utførelsesform blir én eller flere målinger innhentet for hvert av et flertall steder og/eller dyp i borehullet for å generere en nøytronlogg. Aktivering og deteksjon skjer ved flere dyp, og kan bli utført mens nøytronverktøyet 23 er i bevegelse, f.eks. blir trukket oppihulls gjennom et valgt parti av borehullet 14 med en valgt hastighet. Et eksempel på loggehastighet er 3m/min i oppihullsretning for eksempelet med en avstand D1 på 3 meter og nøytronkilden 32 plassert foran minst én detektor 34, 36. Med "nøytronmålinger" og "nøytronlogger" menes her målinger av stråling som omfatter stråling fremkommet fra vekselvirkning mellom utsendte nøytroner og grunnstoffer i borehullet og/eller formasjonen.

[0039] I en utførelsesform detekterer den fremre gammastråledetektoren 34 naturlig gammastråling fra materialbestanddeler så som silisium, kalium, uranium og torium. Den bakre detektoren 36 detekterer gammastråler som omfatter både naturlig stråling og gammastråler fremkommet fra vekselvirkninger mellom de utsendte nøytronene og kjernene (så som silisiumkjerner i sementen og formasjonen) i foringsrøret 18, sementen 20 og/eller formasjonen 16.

[0040] I det fjerde trinnet 54 blir gammastrålesignaler detektert av den bakre detektoren 36 analysert for å generere uelastiske, termisk nøytroninnfangningsspektre og/eller nøytronaktiverte gammastrålespektre. Spektrene blir analysert, for eksempel ved å telle gammastråler i vinduer plassert ved hovedtoppene for de aktuelle grunn- stoffene eller ved å sammenlikne med kjente standarder, eller ved å kombinere disse to metodene.

[0041] I en utførelsesform blir konsentrasjonen av ett eller flere grunnstoffer, så som oksygen og silisium, bestemt via målte tellerater av nøytronaktivering-gammastråling registrert av gammastråledetektorene 34, 36. For eksempel kan konsentrasjoner av grunnstoffer bli identifisert ved å registrere strålingstelleraten (f.eks. i API-(American Petroleum lnstitute)-enheter) som varierer med grunnstoffenes halveringstid. I en ut-førelsesform blir en silisiumaktivering-gammastråletellerate (dvs. mengden gammastråler generert som følge av silisiumaktivering av nøytroner, omtalt her som "silisiumaktivering-tellerate") generert som angir konsentrasjonen av silisium i sementen 20 og/eller formasjonen 16, svarende til et antall dyp og/eller steder i borehullet 14. En journal eller logg av silisiumaktiving-tellerater kan bli dannet. Selv om analysen beskrevet her vedrører måling av silisiumkonsentrasjon, kan analysen rette seg mot et hvilket som helst antall målinger, så som konsentrasjoner av grunnstoffer som jern, oksygen og hvilke som helst andre grunnstoffer som kan bli aktivert av hurtige nøytroner.

[0042] I en utførelsesform blir silisiumaktivering-telleraten generert ved å sammenlikne telleraten for naturlig radioaktivitet (dvs. den fremre telleraten) detektert av den fremre detektoren 34 med telleraten for naturlig radioaktivitet pluss silisium (dvs. bakre tellerate) detektert av den bakre detektoren 36. For eksempel blir den fremre telleraten subtrahert fra den bakre telleraten for å generere en tellerate som indikerer mengden silika bak foringsrøret 18 i sementen 20 og formasjonen 16. Telleraten av silisium kan tilskrives det sementfylte ringrommet, med ytterligere tellinger forårsaket av silika i formasjonen. I en annen utførelsesform er den fremre detektoren fjernet, og silisiumaktivering-telleraten blir bestemt uten å ta hensyn til naturlig radioaktivitet.

[0043] Silisiumaktivering-telleraten er proporsjonal med volumet av sement i ringrommet mellom foringsrøret 18 og formasjonen 16 ved et måledyp, og kan også være proporsjonal med mengden silisium i formasjonen 16. Variasjoner i mengden av silisium blir registrert ved sammenlikning med en referanseverdi eller et referansenivå, så som en referansetellerate eller grunntellerate. Referansetelleraten kan være en hvilken som helst valgt rate som anses å henge sammen med et sementvolum, eller kan være basert på den målte silisiumaktivering-telleraten. For eksempel kan referansetelleraten være et gjennomsnitt av silisiumaktivering-telleratene målt ved for skjellige dyp langs borehullet 14. Foreksempel kan silisiumaktivering-telleraten målt for forskjellige dyp være i området fra mellom null og omtrent 1000 API-enheter. Et potensielt betydelig fall i telleraten, dvs. et mulig hulrom, kan være i størrelsesorden omtrent 100 API-enheter.

[0044] Selv om trinnene 51 og 53 er beskrevet som utført hver for seg, for eksempel i separate loggkjøringer, kan trinnene 51 og 53 bli utført som ett enkelt trinn. For eksempel kan borehullstrengen 12 omfatte både akustiske verktøy og nøytronverktøy, og akustiske og nøytronbaserte målinger bli utført under samme loggkjøring. I et annet eksempel kan nøytronmålinger og akustiske målinger bli samlet inn ved hjelp av ett enkelt nedihullsverktøy 22 innrettet for å ta både nøytronmålinger og akustiske målinger.

[0045] I det femte trinnet 55 blir målinger fra nøytronverktøyet 23 og det akustiske verktøyet 37 sammenliknet for å evaluere foringsrøret 18 og/eller sementen 20. For eksempel blir en sementbindingslogg sammenliknet med en logg av silisiumaktivering-tellerate for å identifisere svekkede (an)deler eller dårlige bindinger i sementen 20.

[0046] I en utførelsesform omfatter evalueringen å identifisere steder med potensielt dårlige bindinger fra sementbindingsloggen (CBL). En silisiumaktivering-telleratelogg blir så anvendt for å identifisere de målte silisiumkonsentrasjonene på identifiserte steder svarende til steder med potensielt dårlig binding fra sementbindingsloggen. Inspeksjon av silisiumkonsentrasjonsmålingene på de identifiserte stedene kan bli anvendt for å slå fast om indikasjonen av en potensielt dårlig binding er et mikroringrom (et ubetydelig gap som ikke har nevneverdig innvirkning på integriteten til forings-røret/sementen) eller faktisk er et hulrom eller en annen svekket andel eller del i sementen 20.

[0047] Silisiumaktivering-telleratene på de identifiserte stedene blir analysert for å av-gjøre om det var et betydelig avvik i silisiumaktivering-telleraten på det aktuelle stedet, noe som i så fall indikerer tilstedeværelse av en svekket andel eller del. I en utførel-sesform er et betydelig avvik valgt som et fall i silisiumaktivering-telleraten til et nivå som er lavere enn et grunn- eller referansenivå, så som en gjennomsnittlig verdi for silisiumaktivering-telleraten. Dersom silisiumaktivering-telleraten på et identifisert sted utviser et betydelig avvik, anses endringen i sammensetning på dette stedet å representere et hulrom i sementen bak foringsrøret, i motsetning til et mikroringrom.

[0048] Alternativt, dersom silisiumaktivering-telleraten er innenfor en valgt avstand fra referansenivået, anses den "potensielt" dårlige bindingen kun å være et mikroringrom eller et annet ubetydelig trekk, som ikke krever avhjelpende eller korrigerende tiltak.

[0049] I det sjette trinnet 56, dersom en dårlig binding eller et hulrom er identifisert, blir korrigerende tiltak utført for å reparere den dårlige bindingen. Eksempler på slike korrigerende tiltak omfatter tradisjonell avhjelpende sementering så som trykk-sementering.

[0050] Figurene 5A og 5B illustrerer et eksempel på en akustisk logg 60 og en pulset nøytronlogg 62 som kan bli anvendt i fremgangsmåten 50. Den akustiske loggen 60 i dette eksempelet er en sementbindingslogg som viser akustiske dempningsverdier. Områder 64 og 66 er vist i den akustiske loggen 60 som mulige dårlige bindinger, som følge av et fall i dempningen i disse områdene. Sammenlikning av silisiumaktiverings-tellingene fra den pulsede nøytronloggen 62 på steder svarende til områdene 64 og 66 viser et fall i silisiumaktiveringstellingen kun i området 64, og følgelig blir bare området 64 utpekt som en svekket (an)del. Bruk av både den akustiske loggen 60 og den pulsede nøytronloggen 62 som beskrevet i fremgangsmåtene over gir således en mer nøyaktig utpekelse av faktisk svekkede sementandeler eller -deler.

[0051] Anordningene og fremgangsmåtene beskrevet her har forskjellige fordeler fremfor tidligere teknikks anordninger og metoder. Anordningene og fremgangsmåtene muliggjør nøyaktig deteksjon av dårlige bindinger i forede borehull, og muliggjør også effektiv skjelning mellom mikroringrom, som ikke i nevneverdig grad påvirker integriteten til foringsrør/sement-bindingen, fra hulrom eller områder med tynn sement som truer den hydrauliske stabiliteten. I tillegg fjerner anordningene og fremgangsmåtene beskrevet her behovet for å iverksette unødvendige avhjelpende tiltak i foringsrør-områder som omfatter hydraulisk ubetydelige mikroringrom.

[0052] Videre tilveiebringer anordningene og fremgangsmåtene forenklet teknikk for å detektere dårlige bindinger. For eksempel inkluderer noen av tidligere teknikks metoder for å identifisere dårlige bindinger utførelse av en første akustisk loggkjøring i et borehull ved et første hydrostatisk trykk, etterfulgt av tilførsel av ytterligere fluid inn i borehullet til et andre, høyere hydrostatisk trykk tilstrekkelig til å påføre trykk og redusere eller fjerne mikroringrom eller andre gap i sementen. En andre akustisk logg-kjøring blir utført mens borehullet er under det andre hydrostatiske trykket. Signalene fra første og andre loggkjøring blir sammenliknet for å identifisere mikroringrom eller andre avvikende steder som utviser en betydelig forbedring i signalamplitude mellom motsvarende første og andre akustiske signaler. Anordningene og fremgangsmåtene beskrevet her krever ikke slike trykksettingsteknikker for å identifisere dårlige bindinger.

[0053] I forbindelse med idéene her kan forskjellige analyser og/eller analyse-komponenter bli anvendt, herunder digitale og/eller analoge systemer. Systemet kan ha komponenter så som en prosessor, lagringsmedier, minne, innmating, utmating, kommunikasjonsforbindelse (kabelbasert, trådløs, pulset slam, optisk eller annet), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og annet) for å muliggjøre bruk av og analyse med anordningene og fremgangsmåtene vist her på en hvilken som helst av flere mulige måter velkjent for fagmannen. Det anses at disse idéene kan, men ikke trenger å bli realisert i forbindelse med et sett av datamaskin-eksekverbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, herunder minne (ROM, RAM), optisk (CD-ROM) eller magnetisk (platelager, harddisk) eller en hvilken som helst annen type, som når de blir eksekvert, bevirker en datamaskin til å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for aktivering av utstyr, styring, innsamling og analyse av data og andre funksjoner anses som relevant av en utvikler, eier eller bruker av systemet og annet slikt personell, i tillegg til funksjonene beskrevet i denne beskrivelsen.

[0054] Fagmannen vil forstå at de forskjellige komponenter eller teknologier kan tilveiebringe bestemte nødvendige eller nyttige funksjoner eller trekk. Følgelig skal disse funksjonene og trekkene, som kan være nødvendige i støtte for de vedføyde kravene og variasjoner av disse, forstås som naturlig innlemmet som en del av idéene her og en del av den viste oppfinnelsen.

[0055] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i eksempler på utførelser, vil det forstås av fagmannen at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan bli anvendt i stedet for elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. I tillegg vil mange modifikasjoner sees av fagmannen for å tilpasse et gitt instrument, scenario eller materiale til idéene i oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførel-sesformen omtalt den forventet beste måte å realisere denne oppfinnelsen.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon, omfattende trinnene med å: emittere eller sende ut minst ett akustisk signal i borehullet ved hjelp av en akustisk kilde og detektere et akustisk retursignal ved hjelp av en akustisk føler eller sensor, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støttemateriale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg; emittere eller sende ut en nøytronfluks ved hjelp av en nøytronkilde inn i borehullet og detektere et strålingssignal ved hjelp av en strålingsdetektor, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; og identifisere et trekk ved foringsrør-støttematerialet basert på det akustiske retursignalet og strålingssignalet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der trekket indikerer en svekket andel eller del av foringsrør-støttematerialet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der trinnet med å identifisere trekket omfatter trinnene med å: analysere det akustiske retursignalet for å estimere et sted for et gap i forings-rør-støttematerialet; analysere strålingssignalet for å estimere en konsentrasjon av en bestanddel av foringsrør-støttematerialet; og fastslå om gapet er en svekket andel eller del av foringsrør-støttematerialet basert på konsentrasjonen av bestanddelen på stedet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der trinnet med å analysere det akustiske retursignalet omfatter trinnene med å beregne minst én av en amplitude og en dempning av det akustiske retursignalet, og å korrelere den minst ene av amplituden og dempningen til et sted i borehullet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, der trinnet med å analysere det akustiske retursignalet omfatter trinnet med å sammenlikne den minst ene av amplituden og dempningen med en referanseverdi.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der trinnet med å analysere det akustiske retursignalet omfatter trinnet med å identifisere gapet dersom den minst ene av amplituden og dempningen er større enn referanseverdien.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der strålingen omfatter naturlig gammastråling, og evalueringen av strålingssignalet omfatter trinnet med å subtrahere den naturlige gammastrålingen fra den induserte gammastrålingen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der bestanddelen velges fra minst én av: silisium, oksygen, jern og et hvilket som helst grunnstoff i stand til å bli aktivert av hurtige nøytroner.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der foringsrør-støttematerialet er et sementmateriale.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der trinnet med å fastslå om gapet er en svekket andel eller del omfatter trinnene med å: bestemme eller slå fast at gapet ikke er en svekket andel eller del dersom konsentrasjonen av bestanddelen er lik eller større enn en referanseverdi på stedet; og bestemme eller slå fast at gapet er en svekket andel eller del dersom konsentrasjonen av bestanddelen er mindre enn en referanseverdi på stedet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, der nøytronfluksen sendes ut eller emitteres, og strålingssignalet detekteres på et flertall av steder, og referanseverdien er en gjennomsnittlig bestanddelkonsentrasjon over de flere stedene.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der trinnet med å analysere strålingssignalet omfatter trinnene med å måle en strålingstelling svarende til en valgt bestanddel og å korrelere strålingstellingen med et sted i borehullet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 3, der stedet er minst én av: et borehullsdyp og en periferisk posisjon i borehullet.

14. Fremgangsmåte for å evaluere et foret borehull i en grunnformasjon, omfattende trinnene med å: plassere en akustisk måleanordning i det forede borehullet, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støttemateriale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg, og den akustiske måleanordningen omfatter minst én akustisk kilde og minst én akustisk mottaker; emittere eller sende ut et akustisk signal i borehullet ved et flertall av steder og detektere et akustisk retursignal ved hvert av de flere stedene; generere en akustisk logg som omfatter et flertall av retursignalamplituder, hver retursignalamplitude korrelert med et tilhørende sted; identifisere et sted med et gap i foringsrør-støttematerialet ved å sammenlikne minst én av en amplitude og en dempning for hver retursignalamplitude med en referanseverdi; plassere en nøytronmåleanordning i det forede borehullet, der nøytronmåle-anordningen omfatter minst én nøytronkilde og minst én gammastråledetektor; emittere eller sende ut en nøytronfluks i borehullet ved de flere stedene og detektere et strålingssignal ved hvert av de flere stedene, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytronvekselvirkninger; generere en nøytronlogg som omfatter et flertall strålingstellinger, hver strålingstelling svarende til en bestanddelkonsentrasjon ved hvert av de flere stedene; bestemme strålingstellingen på stedet med gapet og sammenlikne strålingstellingen på stedet med gapet med en referansestrålingstelling; og fastslå om gapet er et hulrom basert på sammenlikningen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, der bestanddelen er silisium.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14, der referansestrålingstellingen er en gjennomsnittlig strålingstelling over de flere stedene.

17. Anordning for evaluering av et foret borehull i en grunnformasjon, omfattende: en akustisk måleanordning innrettet for å utplasseres i det forede borehullet og som omfatter minst én akustisk kilde innrettet for å emittere eller sende ut minst ett akustisk signal i borehullet og minst én akustisk føler eller sensor innrettet for å detektere et akustisk retursignal, der borehullet omfatter et foringsrør og et foringsrør-støttemateriale anordnet mellom foringsrøret og en borehullsvegg; en nøytronmåleanordning innrettet for å utplasseres i det forede borehullet og som omfatter minst én nøytronkilde innrettet for å emittere eller sende ut en nøytron-fluks i borehullet og minst én strålingsdetektor innrettet for å detektere et strålingssignal, der strålingssignalet omfatter indusert gammastråling fremkommet fra nøytron-vekselvirkninger; og minst én prosessor innrettet for å: motta det minst ene akustiske retursignalet, analysere det akustiske retursignalet for å estimere et sted for et gap i foringsrør-støttematerialet, analysere strålingssignalet for å estimere en konsentrasjon av en bestanddel av foringsrør-støttematerialet, og slå fast om gapet er en svekket andel eller del i foringsrør-støttematerialet basert på konsentrasjonen av bestanddelen på stedet.

18. Anordning ifølge krav 17, der den minst ene strålingsdetektoren omfatter en fremre detektor innrettet for å detektere et naturlig strålingssignal som omfatter naturlig gammastråling, og en bakre detektor innrettet for å detektere et indusert nøytron-aktiveringssignal som omfatter både naturlig gammastråling og indusert gammastråling.

19. Anordning ifølge krav 18, der den minst ene prosessoren er innrettet for å estimere konsentrasjonen av bestanddelen ved å sammenlikne det naturlige strålingssignalet og det nøytroninduserte nøytronaktiveringssignalet.

20. Anordning ifølge krav 17, der den akustiske måleanordningen og nøytron-måleanordningen er innlemmet i én enkelt bærer.