NO20130595A1 - Et konnektivitetssystem for et permanent borehullsystem - Google Patents

Description

ET KONNEKTIVITETSSYSTEM FOR ET ET PERMANENT BOREHULLSYSTEM

Fagområde

[0001] Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et konnektivitetssystem for å samle inn data i et borebrønn som omfatter tre eller flere forings- eller produksjonsrør ved bruk av induktive koblere for å overføre energi og signaler gjennom ett eller flere fluidfylte ringrom og ett eller flere foringsrør eller rørformede elementer.

Bakgrunnsteknikk

[0002] Petroleumsindustrien er kontinuerlig opptatt av håndteringen av olje- og gassbrønner, så vel som lagringsreservoarer. Dette er hovedsakelig på grunn av de enorme utgiftene knyttet til fremstilling og drift av enhver type petroleumsbrønn og risikoen ved å måtte omarbeide og komplettere på nytt. I denne sammenheng er en petroleumsbrønn definert som en hvilken som helst brønntype som bores og utstyres med den hensikt å produsere eller lagre hydrokarbonfragmenter fra eller til underjordiske formasjoner. Videre er petroleumsbrønnerkarakterisertsom en hvilken som helst av-, eller en kombinasjon av; lagrings-, observasjons-, produksjons-, eller injeksjonsbrønn.

[0003] Moderne reservoarhåndteringssystemer ser i økende grad for seg muligheten å benytte målinger fra utsiden av brønnens foringsrør.

[0004] Målinger både nært og fjernt i forhold til borebrønnen blir vurdert.

[0005] Dermed har mulighetene og formålet med monitorering av formasjonsparametre blitt mer sammensatte enn slik det tidligere var. Innenfor denne industrien, er man opptatt av å forstå de fysiske egenskapene og geometrien til reservoaret til fulle, og dette bidrar i det lange løp til å øke levetiden til brønnen og avkastningen fra produksjonen.

[0006] Det er mange formasjonsparametre som kan være av interesse når man har sensorteknologi tilgjengelig for å se inn i formasjonen på siden av foringsrøret slik som i den foreliggende oppfinnelsen. Dermed er måleteknologien basert på sensorer som er foreslått anvendelig for enhver type formasjonsmålinger slik som f.eks. resistivitet, flerakseseismikk, stråling, trykk, temperatur og kjemiske sammensetninger for å ha nevnt noen. Vi har valgt å vise en spesiell måleanvendelse for å vise trekkene og funksjonaliteten til den foreliggende oppfinnelsen. Dermed vil det videre bli diskutert et eksempel på en prosess hvor poretrykket i en formasjon utenfor foringsrøret kan predikeres korrekt samtidig som det er produksjon i brønnen.

[0007] Moderne brønner har flere ringrom [Eng: annulus] utenfor produksjonsrøret.

Det første ringrommet utenfor produksjonsrøret er vanligvis benevnt A-ringrom, så, på utsiden av A-ringrommet er et nytt produksjonsrør eller et foringsrør omgitt av B-ringrommet. Noen brønner kan ha opptil 5 ringrom, dvs. A, B, C, D og E. Trykket og temperaturen inne i ringrommene kan påvirke driften av brønnen og slike parametre kan derfor benyttes direkte som tilbakekoblingsparametre i produksjonskontroll-systemet.

[0008] Av sikkerhets- og pålitelighetsgrunner bør i det minste ett av rørene utenfor produksjonsrøret, f.eks. mellom A og B ringrommene være en brønnbarriere, noe som i denne sammenhengen betyr at gjennomføringer for kommunikasjonskabler osv. bør unngås for å opprettholde barrierens opprinnelige egenskaper.

[0009] Trådløs nedihulls sensorteknologi installeres i mange olje- og gassbrønner. I den seneste teknologien er systemkomponentene induktivt koblet, noe som muliggjør ekstern plassering av frittstående apparater på utsiden av brønnrørene uten behov for noen kabelforbindelse, ledning eller batteri for hverken kraft eller kommunikasjon.

[0010] Nedihulls trådløse kommunikasjonssystemer benyttes til å monitorere ulike nedihullsaspekter/parametre og kommunisere informasjonen relatert til disse aspektene også til andre områder, som til overflaten. I noen tilfeller overføres energi og informasjon langs en tubulær streng i en kabel. Ved en nedre ende av kabelen sender en induktiv kopler eller "antenne" energi/informasjon til en annen antenne i borebrønnen. I noen tilfeller er den andre antennen plassert på en streng på utsiden av en første streng og i noen tilfeller er den koaksialt plassert inne i det første røret. Slik trådløs kommunikasjon forenkler måling av parametre eksternt i forhold til den første antennen uten bruk av ledere eller hull i rørene som kan påvirke integriteten til områder som egentlig skal være isolert fra hverandre.

[0011] Med fremskrittene innenfor boring- og kompletteringsteknologier, er det ikke uvanlig forflere strenger å benyttes i borebrønner på en overlappende måte og flere ringformede rom blir dannet mellom disse, hvor noen eller alle av disse inneholder parametre som trenger å måles og monitoreres fra overflaten, i tillegg til parametre i formasjonen som omgir borebrønnen.

[0012] Det som trengs er en forbedret fremgangsmåte og apparat for å måle og kommunisere brønnparametre i borebrønner med i det minste tre rørformede strenger plassert inne i hverandre og som danner ringrom mellom seg.

[0013] Nedihullskommunikasjon mellom borestrenger har blitt diskutert tidligere i patentlitteraturen.

[0014] Europeisk patent nummer EP 2389498 Bl viser en trådløs sensoranordning utenfor en ikke-magnetisk foring og en energiforsyningsenhet for en sensor. Energiforsyningsenheten forsyner sensoranordningen trådløst med energi og kommuniserer trådløst med sensoranordningen gjennom foringen. Informasjon og energi overføres ved å benytte et modulert alternerende elektromagnetisk felt. Sensoranordningen inneholder energihøstingsmidler for å motta energi fra energiforsyningseneheten, f.eks. ved induksjon.

[0015] US patent 328664 viser et apparat som benytter et sett med induktive spoler for å overføre AC data og energisignaler mellom et nedihullsapparat og en overflateenhet. AC signalet propagerer nedover en ledning langs produksjonsrøret til en første koplerspole som er induktivt koplet til en andre koplerspole inne i produksjonsrøret. Den andre koplerspolen høster energien som benyttes til å forsyne ulike enheter med energi. I den andre retningen sendes et sensorsignal induktivt fra den andre koplerspolen til den første koplerspolen.

[0016] US patentsøknad 2011/0011580 Al fremviser trådløs kommunikasjon av energisignaler og/eller datasignaler mellom et moderbrønnhull og laterale brønnhull. En første trådløs enhet er plassert i en moderbrønn i nærheten av en lateral brønn og en andre trådløs enhet er plassert i den laterale brønnen.

[0017] International patentsøknad WO/2012/018322 presenterer et ikke-inngripende trådløst kommunikasjonssystem for monitorering av parametre som finnes innenfor ringrommet til en foring til et undersjøisk

hydrokarbonproduksjonssystem.

[0018] Brønnbarrierer er i mange situasjoner nødvendig for å overholde nye bestemmelser og for å gi den nødvendige grad av pålitelighet for komplekse installasjoner både innenfor petroleumsindustrien og i andre industrier som f.eks. lagring av atomavfall.

[0019] Med introduksjonen av brønner med flere ringrom og brønnbarrierer som beskrevet ovenfor har behovet for fleksibel monitorering av både formasjonsparametre og ringromsparametre over brønnbarrierer økt.

[0020] Selv om noe av bakgrunnsteknikken i teorien hevder at de kan kommunisere trådløst gjennom mer enn en barriere, f.eks. foringsrørveggen, har dette vist seg vanskelig å få til i virkelige systemer på grunn av stor dempning av energi- og kommunikasjonssignalene i produksjonsrør- og foringsrørsegmentene.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

[0021] Et mål med den foreliggende oppfinnelsen er å fremvise et system og en fremgangsmåte for å formidle sensormålinger fra en sensor gjennom to produksjonsrør- eller foringsrørvegger, hvori én av produksjonsrør- eller foringsrørveggene er en brønn barriere,

[0022] Videre er det et mål med oppfinnelsen å beholde brønnbarrierene slik de er, uten tillegg, unntatt de vanlige kragene som benyttes for å skjøte sammen endene. Gjennomføringer i brønnbarrieren bør ikke være nødvendig for å etablere kommunikasjonen.

[0023] Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et apparat for in-situ brønnmålinger for monitorering og kontroll av olje og gassproduksjonsbrønner, injeksjonsbrønner og observasjonsbrønner. Videre vedrører denne oppfinnelsen en fremgangsmåte og et apparat for å monitorere parametre i borebrønner og formasjonen in situ.

[0024] Driftsmidler kan installeres trådløst bak foringen eller produksjonsbarrieren i brønnen uten behov for en kabel eller ledning for kraftoverføring, og uten å endre trykkintegriteten til brønnen eller brønnkonstruksjonen på noen måte.

[0025] Den foreliggende oppfinnelsen fører til bedre forståelse av prosess- eller formasjonsparametre ettersom sensorene er plassert nærmere, eller i direkte kontakt med området man er interessert i. Det apparatet som er benyttet gjør det mulig å måle parametre samtidig inne i- og på utsiden av foringsrøret i brønnen. Sensorens nærhet til formasjonen og den generelle ytelsen når det gjelder datainnhenting gjør det mulig for operatøren å avgjøre om en endring i en fysisk parameter som måles er forårsaket av en endring i den fysiske parameteren selv, eller om den er forårsaket av prosess- eller miljømessige fluktuasjoner.

[0026] Oppfinnelsen omfatter også telemetri for nedihullskommunikasjon fra overflaten og også kombinert energihøsting og telemetriutstyr for å kommunisere med de trådløse sensoranordningene som er plassert bak foringen eller barrieren i brønnen. Kraft og telemetriforbindelsen mellom overflaten og nedihulls i brønnen, muliggjør tilknytning og drift av flere sensoranordninger til den samme nedihullskabelen. Denne nettverkskonfigurasjonen muliggjør in-situ monitorering av brønnparametre i forskjellige soner i den samme borebrønnen.

[0027]

[0028] Oppfinnelsen fremviser et konnektivitetssystem for et permanent borehullsystem som løser problemene med å kommunisere på tvers av en uendret brønn barriere, hvor konnektivitetssystemet (1) omfatter; - en første, en andre og en tredje rørformet seksjon (21, 22, 23), hvori den andre rørformede seksjonen er innrettet mellom den første og den tredje rørformede seksjonen (21, 23) og slik danner et første ringrom (10) mellom den første og den andre rørformede seksjonen (21, 22) og et andre ringrom (11) mellom den andre rørformede seksjonen og den tredje rørformede seksjonen, hvori - et første brønninstrument (41) omfatter en første induktiv kopler (31), hvori det første brønninstrumentet (41) er fast festet til den første rørformede seksjonen (21),

og peker mot det første ringrommet (10),

- en kabel (9) tilkoblet det første brønninstrumentet (41) hvor kabelen er innrettet til å overføre kraft til det første brønninstrumentet (41), - et andre brønninstrument (42) omfatter en andre induktiv kopler (32), hvori det andre brønninstrumentet (42) er fast festet til en første side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), og hvori den første siden peker mot det andre ringrommet (11), - den andre rørformede seksjonen (22) har en relativ magnetisk permeabilitet mindre enn 1,05 mellom det første brønninstrumentet (41) og det andre brønninstrumentet (42), - en første sensoranordning (33) fast festet til en andre side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), motsatt av den første siden, hvori,

den første sensoranordningen (33) er tilkoblet det indre brønninstrumentet (41) med en signalkommunikasjonsforbindelse (34).

[0029] Ifølge oppfinnelsen vil plasseringen av de trådløse instrumentene i brønnen bli flyttet til rørformede brønnsammenstillinger som befinner seg innenfor og utenfor brønnbarrieren.

[0030] I en utførelse er den andre rørformede seksjonen (22) en barriere for brønnfluid.

[0031] I en utførelse av oppfinnelsen er sensoren anordnet i C-ringrommet og måleverdier fra C-ringrommet kan overføres til en overflateenhet sammen med en kabel tilkoblet produksjonsrøret. I denne utførelsen er den første rørformede seksjonen (21) et produksjonsrør, det første ringrommet (10) er et A-ringrom, det andre ringrommet (11) er et B-ringrom og den første sensoranordningen (33) er anordnet i et C-ringrom.

[0032] I en utførelse av oppfinnelsen er den første sensoranordningen (33) anordnet inne i produksjonsrøret og måleverdier fra produksjonsrøret kan overføres til en overflateenhet via en kabel tilkoblet foringsrøret som skiller C- og D-ringrommene fra hverandre. I denne utførelsen er den tredje rørformede seksjonen (23) et produksjonsrør, det andre ringrommet (11) er et A-ringrom, den første ringrommet (10) er et B-ringrom og den første sensoranordningen (33) er anordnet inne i produksjonsrøret.

Figurbeskrivelse

[0033] De vedlagte figurene illustrerer noen utførelser av oppfinnelsen lik den er beskrevet i kravene.

[0034] Figur 1 illustrerer i forenklede skjematiske tegninger de generelle prinsipp ved oppfinnelsen.

[0035] Figur 2 er et snitt av en borebrønn som illustrerer en sammenstilling hvor parametre i et ringrom måles og informasjon overføres via et mellomliggende ringrom på en ikke-invasiv måte.

[0036] Figur 3 er også et snitt av en borebrønn som illustrerer en utførelse hvor parametre i et ringrom måles og informasjon overføres via et mellomliggende ringrom på en ikke-invasiv måte.

[0037] Figur 4 er en utførelse vist i en borebrønn som omfatter en indre rørformet streng (100), en mellomliggende rørformet streng (200) og en ytre rørformet streng

(300) med ringrom A, B dannet mellom dem.

Utførelser av oppfinnelsen

[0038] Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet og utførelser av oppfinnelsen vil bli forklart med henvisning til de vedlagte tegningene.

[0039] Fig. la illustrerer det generelle prinsippet med kommunikasjon av sensormåleverdier fra en første sensoranordning (33), over to produksjonsrør- eller foringsrørvegger til en signalmottaker eller et første brønninstrument (41) festet til en tredje vegg, hvor det første brønninstrumentet (41) er innrettet til å videresende måleverdiene fra den første sensoren (33) til en overflateenhet (ikke vist). En av produksjonsrør- eller foringsrørveggene kan være en opprinnelig brønnbarriere som ikke fysisk bør brytes. Den fysiske barrieren er indikert med en hel, tykk linje.

[0040] Tre vegger av respektive en første, en andre og en tredje rørformede seksjon (21, 22, 23) er vist, hvor det første brønninstrumentet (41) er festet til den første rørformede seksjonen (21) og den første sensoranordningen (33) er festet til den tredje rørformede seksjonen (23).

[0041] Det første brønninstrumentet (41) kan ha andre egenskaper i tillegg til signalmottakeren. Dette vil bli beskrevet senere. For å etablere forbindelsen mellom sensoren og det første brønninstrumentet må to ulike forbindelser etableres. Først etableres en trådløs kommunikasjonslink mellom det første brønninstrumentet (41) og et andre brønninstrument (42) fast festet til den tredje rørformede seksjonen (23) på motsatt side av den første sensoranordningen (33). Så settes det opp en forbindelse mellom det andre brønninstrumentet (42) og den første sensoranordningen (33). På denne måten kan signaler som detekteres av den første sensoranordningen (33) overføres fra sensoren til det andre brønninstrumentet (42), så fra det andre brønninstrumentet (42) til det første brønninstrumentet, og til slutt fra det første brønninstrumentet (41) til en overflateenhet som er i kontakt med det første brønninstrumentet (41).

[0042] Kabelen (50) er også innrettet til å overføre elektrisk energi til det første brønninstrumentet (41) som igjen forsyner en første induktiv kobler (31) med energi. Den andre induktive kobleren (32) til det andre brønninstrumentet (42) i det elektromagnetiske feltet til den første magnetiske dipolen (32) vil høste energien. Det andre brønninstrumentet (42) er innrettet til å høste denne energien og til å forsyne de aktive komponentene, så vel som eksterne og interne sensorer i det andre brønninstrumentet med elektrisk kraft.

[0043] I en utførelse er oppfinnelsen derfor et konnektivitetssystem (1) for et permanent borehullsystem med nedihullskonnektivitet, hvor konnektivitetssystemet (1) omfatter; - en første, en andre og en tredje rørformet seksjon (21, 22, 23), hvori den andre rørformede seksjonen er innrettet mellom den første og den tredje rørformede seksjonen (21, 23) og slik danner et første ringrom (10) mellom den første og den andre rørformede seksjonen (21, 22) og et andre ringrom (11) mellom den andre rørformede seksjonen og den tredje rørformede seksjonen, hvori - et første brønninstrument (41) omfatter en første induktiv kopler (31), hvori det første brønninstrumentet (41) er fast festet til den første rørformede seksjonen (21), og peker mot det første ringrommet (10), - en kabel (9) tilkoblet det første brønninstrumentet (41) hvor kabelen er innrettet til å overføre kraft til det første brønninstrumentet (41), - et andre brønninstrument (42) omfatter en andre induktiv kopler (32), hvori det andre brønninstrumentet (42) er fast festet til en første side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), og hvori den første siden peker mot det andre ringrommet (11), - den andre rørformede seksjonen (22) har en relativ magnetisk permeabilitet mindre enn 1,05 mellom det første brønninstrumentet (41) og det andre brønninstrumentet (42), - en første sensoranordning (33) fast festet til en andre side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), motsatt av den første siden, hvori, den første sensoranordningen (33) er tilkoblet det indre brønninstrumentet (41) med en signalkommunikasjonsforbindelse (34).

[0044] Typisk vil lite magnetiske eller ikke-magnetiske materialer som kan benyttes omfatte f.eks. 316 ikke magnetisk rustfritt stål, Inconel 718, MP 35N, Inconel 825 og 25 Cr, super duplex.

[0045] Figurene lb, lc og ld illustrerer alle alternative utførelser innenfor oppfinnelsens omfang. Mens figur lb viser kabelen (50) på en side av den første rørformede seksjonen (21) som peker mot det andre brønninstrumentet (42), viser figur lb kabelen (50) som løper opp på motsatt side av veggen til den første rørformede seksjonen (21).

[0046] Fig. lb viser at en andre sensor (35) er anordnet på den samme veggen til den første rørformede seksjonen (21) som det første brønninstrumentet (41). I denne utførelsen omfatter det første brønninstrumentet (41) en andre sensor (35) innrettet til å sense temperatur og trykk i det første ringrommet (10).

[0047] For å måle trykk og temperatur på den andre siden av veggen til den første rørformede seksjonen (21), omfatter det permanente borehullsystemet i en utførelse en tredje sensor (36) som man kan se i figur ld, innrettet til å sense temperatur og trykk på motsatt side av den første rørformede seksjonen (21) relativt det første brønninstrumentet.

[0048] Fig. ld viser også at en fjerde sensor (38) er anordnet på den samme veggen til den tredje rørformede seksjonen (23) som det andre brønninstrumentet (42). I denne utførelsen omfatter det andre brønninstrumentet (42) en fjerde sensor

(38) innrettet til å sense temperatur og trykk i det andre ringrommet (11).

[0049] I en utførelse er den første sensoranordningen (33) innrettet til å sense formasjonsparametre i en formasjon på motsatt side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23) relativt det andre brønninstrumentet (42).

[0050] I en annen utførelse er den første sensoranordningen (33) innrettet til å sense trykk og temperatur i et ringrom på motsatt side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23) relativt det andre brønninstrumentet (42).

[0051] Ovenfor har de første, andre, tredje og fjerde sensorene (33, 35, 36, 38) blitt beskrevet i uavhengige utførelser. Imidlertid omfatter de første og andre brønninstrumentene (41, 42) i en utførelse signalmultipleksingsfunksjoner som tillater sensorene å bli benyttet i en hvilken som helst kombinasjon som kreves av anvendelsen.

[0052] I en utførelse er den første sensoren (33) anordnet på samme side av veggen til den første rørformede seksjonen (21) og innrettet til å monitorere trykk og temperatur til ringrommet på andre siden av veggen ved å benytte en fluidgjennomføring i veggen som setter den første sensoren (33) i fluid forbindelse med ringrommet.

[0053] På samme måte er i en utførelse er den tredje sensoren (36) anordnet på samme side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23) og innrettet til å monitorere trykk og temperatur til ringrommet på andre siden av veggen ved å benytte en fluidgjennomføring i veggen som setter den tredje sensoren (36) i fluid forbindelse med ringrommet.

[0054] Figur 2 er et snitt av en borebrønn som illustrerer en sammenstilling hvor parametre i et ringrom måles og informasjon overføres via et mellomliggende ringrom på en ikke-invasiv måte. I Figur 2 er tre ringformede områder A, B, C dannet mellom fire rørformede strenger 21, 22 og 23. Borebrønnen omfatter en første rørformede seksjon (21), f.eks. en mellomliggende rørformede streng, en andre rørformet streng (22), f.eks. en andre mellomliggende rørformet streng og en tredje rørformede seksjon (23) f.eks. et foringsrør med ringformede områder A og B dannet mellom disse. I tillegg danner et eksternt utenforliggende foringsrør (600) ringrom C mellom seg selv og den tredje rørformede seksjonen (23). De ringformede områdene kan være fylt med væske i form av vann, brønnfluid, herdende materiale hydrokarboner og/eller gass. I eksemplet som er vist er den første rørformede seksjonen (21) et produksjonsrør, den andre rørformede seksjonen (22) er liner og den tredje rørformede seksjonen (23) er foringsrør. Den indre første rørformede seksjonen (21) er typisk kompletteringsrør og omfatter en første induktive kopler (31). Den andre induktive kobleren (32) er installert i en tredje rørformet seksjon (23) og trykk og temperatursensorer er plassert ved den første kopleren (31) og den andre kopleren (32). Mens den andre sensoren (35) tilknyttet den første kopleren (31) gjør at man kan monitorere ringrom A, er den første sensoren (33) innrettet til å monitorere ringrom C ved bruk av en fluidport (502) som bringer sensoren i fluid kontakt med ringrom C. På denne måten monitoreres trykk og temperatur i ringrom C og sendes over ringrom B (som kan være et barriereringrom) på en ikke-inntrengende/inngripende måte. Mens utførelsen i Figur 2 omfatter monitorering av to ringrom, vil det bli forstått at ethvert antall ringrom kan monitoreres ved å benytte apparatene og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og at den ikke er begrenset til de viste utførelsene.

[0055] I ulike utførelser kan sense-elementene (f.eks. temperatur og/eller trykk) plasseres på den samme rørveggen som den induktive kopleren. På denne måten kan sensorelementene og kopleren dele det samme trykkrommet. For eksempel kan temperatur- og trykksensorene, som vist i figurene, inkluderes i et hus for den første induktive kopleren og festet til den ytre diameteren til en indre rørstreng (f.eks. produksjonsrøret). Disse sensorene monitorerer miljøegenskaper i ringrommet mellom den indre- og mellomliggende strengen.

[0056] Selv om det ikke er vist, er det også mulig å lage en gjennomføring gjennom veggen til den indre rørstrengen for å tillate sensortilgang til den indre diameteren til produksjonsrøret. I dette tilfellet mottar sensorene energi via den første kopleren 31 og vil operere en port som leder til innsiden av røret for å monitorere parametre for fluidet (som produksjonsfluid) der. Som vist i figur 4 er det også mulig å plassere sensorelementer nær den andre kopleren (32). I disse tilfellene mottar sensoren energi fra- og sender signalene via kopleren (32). I dette eksemplet monitoreres omgivelsene i ringrommet mellom det ytre foringsrøret og den mellomliggende

foringsstrengen (ringrom A, figur 4).

[0057] En stor fordel med systemet som er beskrevet ovenfor er at det fremviser en løsning for å gjøre målinger på hver side av en rørformet streng samtidig som man opprettholder en primær barriere (produksjonsrøret) som er uten gjennomføringer som kan føre til lekkasjer. Et slikt system kan bestå av en første induktive kopler tilkoplet den ytre diameteren til et indre produksjonsrør, hvor den første induktive kopleren er plassert i brønnen ved en posisjon under et lineroppheng for et mellomliggende foringsrør og over skoen til det ytre foringsrøret. En andre induktive kopler kan være plassert i den indre diameteren til en ytre streng på en dybde mellom lineropphenget til den mellomliggende foringen og skoen til den ytre foringen slik at den første og den andre induktive kopleren er plassert på den hovedsakelig samme dybden i brønnen. Den ytre foringen kan ha en gjennomføring (se port 502, figur 2) som sensorene kan kan ha tilgang til or å monitorere omgivelsene utenfor den ytre foringen. Dermed muliggjør man måling av trykket i takbergarten over skoen til foringen og under opphenget til den mellomliggende foringen.

[0058] Den mellomliggende og ytre produksjonsstrengen kan være støpt fast, slik at en potensiell lekkasje som kan oppstå i gjennomføringen i foringen isoleres fra overflaten ved den mellomliggende foringsrøret som tetter mot foringsopphenget og er støpt på plass. Som beskrevet ovenfor kan en seksjon med den mellomliggende foringen som er hovedsakelig på samme dybde som de induktive koplerne konstrueres av et materiale med lav magnetisk permeabilitet.

[0059] Sensorer kan plasseres på begge sider av produksjonsrørseksjonen som de induktive koplerne er tilknyttet. Dette muliggjør måling av parametre i flere ringrom med hvert instrument samtidig som man tillater å ha en mellomliggende foring uten hull for å være sikker på at trykket opprettholdes. I ett aspekt monitoreres trykket/temperaturen i formasjonen av en sensor som er plassert enten på en ytre diameter til en ytre streng eller via en port dannet i en vegg til den ytre strengen. Informasjon relatert til formasjonen kan så sendes over et barriereringrom som vist over.

[0060] Selv om det er vist at kabelen er strukket fra det indre produksjonsrøret vil det være underforstått at kabelen kunne være støttet og båret av et hvilket som helst av rørene, som har en kopler. For eksempel føres, i en annen utførelse, en elektrisk leder i ringrommet mellom den mellomliggende og ytre foringsstrengen og forsyner energi til en andre (ytre) induktive kopler. Energi og signaler kan overføres i det samme ringrommet mellom den andre induktive kopleren og den ytre diameteren til den mellomliggende foringen, gjennom den mellomliggende foringen og gjennom ringrommet mellom den mellomliggende foringen og den første induktive kopleren. I ennå en annen mulig utførelse føres en elektrisk leder langs den ytre diameteren til den ytre foringsstrengen og forsyner energi til den andre (ytre) induktive kopleren. Energi og signaler kan overføres gjennom ringrommet mellom den andre induktive kopleren og den ytre diameteren til den mellomliggende foringen, gjennom den mellomliggende foringen og gjennom ringrommet mellom den mellomliggende foringen og den første induktive kopleren.

[0061] Figur 3 er også et snitt av en borebrønn som illustrerer en utførelse hvor parametre i et ringrom måles og informasjon overføres via et mellomliggende ringrom på en ikke-invasiv måte. I Figur 3 er tre ringformede områder A, B, C dannet mellom fire rørformede strenger 100, 23, 22, 21. Borebrønnen omfatter en indre rørformede streng (100), en tredje rørformet seksjon (23), f.eks. en mellomliggende rørformet streng, en andre rørformet seksjon (22), f.eks. en andre mellomliggende rørformet seksjon, og en første rørformede seksjon (21) f.eks. et foringsrør med ringformede områder A, B og C dannet mellom disse. I denne utførelsen måles parameterne i A-ringrommet og overføres til en kabel (50) som løper opp til overflaten i D-ringrommet. Dermed er overføringsretningen til de målte verdiene i denne utførelsen motsatt overføringsretningen i utførelsen i figur 2 hvor kabelen løp langs produksjonsrøret og trykk/temperatursensoren 833) var plassert i C-ringrommet.

[0062] Den ytre første rørformede seksjonen (21) er typisk en foring og omfatter en første induktive kopler (31). Den andre induktive kopleren (32) er installert i det første mellomliggende produksjonsrøret (200). Sensoren (33) er innrettet til å monitorere A-ringrommet. Sensoren (33) kan også plasseres på den ytre diameteren til den tredje rørformede seksjonen (23) og benytte fluidporten som setter sensoren i fluid forbindelse med C-ringrommet. På denne måten monitoreres trykk og temperatur i C-ringrommet og sendes over ringrom B (som kan være et barriereringrom) på en ikke-inntrengende/inngripende måte. Mens utførelsen i Figur 3 omfatter monitorering av to ringrom, vil det bli forstått at ethvert antall ringrom kan monitoreres ved å benytte apparatene og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og at den ikke er begrenset til de viste utførelsene.

[0063] Figur 4 er en utførelse vist i en borebrønn som omfatter en første rørformet seksjon (21), en mellomliggende andre rørformet seksjon (200) og en ytre tredje rørformet seksjon (23) med ringformede områder A, B dannet mellom dem. De ringformede områdene kan være fylt med væske i form av vann, brønnfluid, herdende materiale hydrokarboner og/eller gass. [I eksemplet som er vist er den første rørformede seksjonen (21) et produksjonsrør, den andre rørformede seksjonen (22) er liner og den tredje rørformede seksjonen (23) er foringsrør som er festet i brønnen med sement (160). Selv om figur 3 viser rørformede strenger i form av produksjonsrør, linere og foringsrør, vil det være underforstått at oppfinnelsen ikke er begrenset til noen spesiell type av rør, rørstrenger eller lignende sammenstillinger, og aspekter ved oppfinnelsen kan like gjerne benyttes uansett hvor rørene benyttes i brønnen så lende det er ringrom dannet mellom dem.

[0064] Den første tubulære seksjonen (21) omfatter en seksjon (101) som er installert i strengen ved å benytte gjengede forbindelser (102) i øvre og nedre ender og omfatter en første ringformet induktiv kopler (antenne) (31) montert på denne. Kopleren (31) omfatter en sensorenergiforsyningsenhet (ikke vist) tilpasset å holde en trådløs sensor (35). I en typisk konfigurasjon forsyner et elektromagnetisk armatur sensoranordningen med både en kraftkilde og en kommunikasjonslink. Hovedprinsippet for armaturets transmisjon, er bruk av lavfrekvent induksjon eller elektromagnetisme (EM), som plukkes opp og konverteres til elektrisk energi av sensoranordningen. En kontrollkabel (50) er festet til armaturet og den første tubulære seksjonen (21) med vanlige kabelklemmer og går ut av brønnen ved brønnhodet (ikke vist). Typisk vil kontrollkabelen (50) være en enkeltleder, rørformet elektrisk kabel, som forsyner sensoranordningen med energi og er i stand til å overføre informasjon i to retninger.

[0065] I eksempelet vist i figur 4 har den andre rørformede seksjonen (22) blitt "hengt av" den tredje rørformede seksjonen (23) ved lineroppheng (410) som tetter den øvre enden av ringrom B. Ved en nedre ende er ringrom B tettet på grunn av faststøpingen av den andre rørformede seksjonen (22) i borebrønnen nær foringsrørskoen (420). På denne måten isoleres ringrom B dannet mellom mellomliggende og ytre strenger fra ringrom A. På samme måte som for den første ringformede seksjonen (21) omfatter den andre tubulære seksjonen (22) en øvre seksjon (201) laget av ikke-metalliske materialer eller andre materialer med lav magnetisk permeabilitet. I utførelsen som er vist er den indre rørformede seksjonen

(101) aksialt justerbar i forhold til den mellomliggende seksjonen med gjengede forbindelser (102).

[0066] Den tredje rørformede seksjonen (23) omfatter en andre induktive kopler (32) laget og innrettet for å kommunisere med kopleren (31) som er plassert på den første rørformede seksjonen (21). Seksjonen (301) er installert ved en nedre ende av strengen for å sikre at den er nær en underliggende sko (420) for foringsrøret.

[0067] Sammenstillingen av komponentene i figur 4 illustrerer mulighetene for å overføre informasjon fra ett område av brønnen på utsiden av ringrom A over det ringrommet på en ikke-invasiv måte, slik at integriteten til A-ringrommet sikres. I utførelsen som er vist er komponentene innrettet til å samle informasjon relatert til temperatur og trykk i B-ringrommet nær foringsrørskoen (420). En sensor (33) installert i huset med den andre induktive kopleren (32) måler temperatur og trykk i B-ringrommet og informasjonen overføres deretter fra den andre kopleren (32) til den første (31) og sendes i kontroll ka belen (50) til overflaten av brønnen.

[0068] Selv om det ikke er vist i figur 4, er det mulig å lage en gjennomføring gjennom veggen til den ytre rørstrengen for å tillate sensortilgang til miljøet på utsiden av den ytre diameteren til den ytre foringsrørstrengen. Det er også mulig å plassere sensorer direkte på den ytre diameteren til den ytre foringsrørstrengen som er i elektrisk forbindelse med den andre induktive kopleren via en elektrisk leder som løper gjennom hulet i veggen til den ytre foringsrørstrengen. Trykkintegritet kan opprettholdes ved å benytte en elektrisk gjennomføring som er laget for formålet.

[0069] Sammenstillingen vist i Figur 4 er installert i en borebrønn på følgende måte: Etter at en første seksjon av børebrønnen er boret, kjøres den tredje rørformede seksjonen (23) ned i brønnen med en foringsrørsko (420) ved en nedre ende som inkluderer seksjon (301) med den induktive kopleren (32), sensoren (33) og enhver port som leder til et ytre formasjonsområde. Så, bores en seksjon av borebrønnen med en mindre diameter og den andre tubulære seksjonen (22) kjøres ned og henges av på den tredje rørformede seksjonen (23) med et lineroppheng

(410). Den andre rørformede seksjonen (22) er utstyrt med en ikke-magnetisk seksjon (201) og er plassert nær seksjon (301) til den ytre rørformede strengen

(300). Etter faststøping av den andre rørformede seksjonen (22), tettes ringrom B ved en øvre ende ved å tette lineropphenget (410) i et område nær foringsrørskoen

(420). Litt senere, når brønnen er komplettert, kjøres den første rørformede seksjonen (21) ned i brønnen med antenneseksjonen (101) anordnet slik at den første antennen (31) kommer nær den ytre antennen (32), og på denne måten danne ringrom A mellom første ringformede seksjon (21) og andre ringformede seksjon (22). Med alle deler på plass kan trykk/temperatur i det isolerte ringrom A måles og trykk/temperatur kan måles i ringrom B og overføres trådløst over ringrom A uten å true integriteten til det tette ringrommet.

Claims (11)

1. Et konnektivitetssystem (1) for et permanent borehullsystem, hvor konnektivitetssystemet (1) omfatter; - en første, en andre og en tredje rørformet seksjon (21, 22, 23), hvori den andre rørformede seksjonen er innrettet mellom den første og den tredje rørformede seksjonen (21, 23) og slik danner et første ringrom (10) mellom den første og den andre rørformede seksjonen (21, 22) og et andre ringrom (11) mellom den andre rørformede seksjonen og den tredje rørformede seksjonen, hvori - et første brønninstrument (41) omfatter en første induktiv kopler (31), hvori det første brønninstrumentet (41) er fast festet til den første rørformede seksjonen (21), og peker mot det første ringrommet (10), - en kabel (9) tilkoblet det første brønninstrumentet (41) hvor kabelen er innrettet til å overføre kraft til det første brønninstrumentet (41), - et andre brønninstrument (42) omfatter en andre induktiv kopler (32), hvori det andre brønninstrumentet (42) er fast festet til en første side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), og hvori den første siden peker mot det andre ringrommet (11), - den andre rørformede seksjonen (22) har en relativ magnetisk permeabilitet mindre enn 1,05 mellom det første brønninstrumentet (41) og det andre brønninstrumentet (42), - en første sensoranordning (33) fast festet til en andre side av veggen til den tredje rørformede seksjonen (23), motsatt av den første siden, hvori, den første sensoranordningen (33) er tilkoblet det indre brønninstrumentet (41) med en signalkommunikasjonsforbindelse (34).

2. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den andre rørformede seksjonen (22) er en barriere for brønnfluid.

3. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den første rørformede seksjonen (21) er et produksjonsrør, det første ringrommet (10) er et A-ringrom, det andre ringrommet (11) er et B-ringrom og den første sensoranordningen (33) er anordnet i et C-ringrom.

4. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den tredje rørformede seksjonen (23) er et A-ringrom, det andre ringrommet (11) er et B-ringrom, det første ringrommet (10) er et C-ringrom og den første sensoranordningen (33) er anordnet inne i A-ringrommet.

5. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den tredje rørformede seksjonen (23) er et produksjonsrør, det andre ringrommet (11) er et A-ringrom, det første ringrommet (10) er et B-ringrom og den første sensoranordningen (33) er anordnet inne i produksjonsrøret.

6. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den første rørformede seksjonen (21) er en rørskjøt med gjengede ender.

7. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, som omfatter en nedihullskabel (50) som sammenkobler det første brønninstrumentet (31) med en overflateenhet (60).

8. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori det første brønninstrumentet (41) omfatter en andre sensor (35) innrettet til å sense temperatur og trykk i det første ringrommet (10).

9. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, som omfatter en tredje sensor (36) innrettet til å sense temperatur og trykk på motsatt side av den første rørformede seksjonen (21) relativt det første brønninstrumentet (41).

10. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori det andre brønninstrumentet (42) omfatter en fjerde sensor (38) innrettet til å sense temperatur og trykk i det andre ringrommet (10).

11. Et konnektivitetssystem ifølge krav 1, hvori den første sensoranordningen (33) er innrettet til å sense formasjonsparametre.