NO319004B1

NO319004B1 - Anordning for overvaking av posisjon for et olje-vann-grensesjikt i en petroleums-produksjonsbronn

Info

Publication number: NO319004B1
Application number: NO20031306A
Authority: NO
Inventors: Fan-Nian Kong; Harald Westerdahl; Svein Erling Johnstad
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2005-06-06
Also published as: CA2525451C; NO20031306D0; CA2525451A1; GB2414611A; US7453265B2; AU2004221500B2; NO20031306L; GB0518239D0; MXPA05009917A; BRPI0408451A; US20070040557A1; WO2004083790A1; RU2365880C2; BRPI0408451B1; RU2005132468A; GB2414611B; AU2004221500A1

Description

Oppfinnelsen gjelder en anordning for overvåking av et olje-vann-grensesjikt (OWC) mellom et olje-kontinuerlig fluid som befinner seg over et vann-kontinuerlig fluid inne i et foringsrør, ved bruk av en sender for å generere et elektromagnetisk signal, og detektering av et reflektert signal fra olje-vann-grensesjiktet.

Kjent teknikk

En anordning for å bruke ledede elektromagnetiske bølger langs utsiden av et konduktivt foringsrør er vist i US Patent 6480000 til Fan-Nian Kong et al.

En lignende anordning er vist i WO 00/00849 "Device and method for measurement by guided waves on a metal string in a well" beskriver en anordning for å detektere forandringer i resistivitet eller dielektriske egenskaper som skyldes endringer i væskesammensetning i nærbrønn-området omkring en brønn i en geologisk formasjon. Utstyret benytter en elektrisk ledende rørstreng, for eksempel et produksjonsrør. En elektrisk drevet signalgenerator sender ut et signal via en senderantenne for elektromagnetiske bølger. Bølgene forplanter seg langs rørstrengen, og en eller flere mottakerantenner mottar elektromagnetiske bølger som har blitt reflektert langs rørstrengen. Den sentrale rørstrengen fungerer som en elektromagnetisk bølgeleder for bølger som beveger seg langs den ytre overflaten av rørstrengen. Imidlertid fungerer ikke dette langs innsiden av et foringsrør, se Fig. 11 og forklaringen til denne nedenfor.

Yashiros' US-patent 4621264 "Method and apparatus for measuring water level in a well" beskriver en fremgangsmåte for å måle vann-nivået i en brønn under boring, hvor man har en borestreng anordnet inne i et foringsrør, og hvor det angivelig skal være en viss vannstand omkring borestrengen, hvor vannstanden ser ut til å være relativt skarpt definert. Metoden er irrelevant for boring til sjøs, fordi man ønsker å holde vannstanden i brønnen under en viss formasjon hvor man ikke ønsker inntrengning av forurenset boreslam. Dessuten gjelder foreliggende søknad en produksjonsbrønn med innstrømmende vann og olje, og ikke en borebrønn på land, med bare vann som borefluid, og således ikke olje-vannblanding.

US Patent 5 926 024 til Blount, "System and method for measuring fluid properties by forming a coaxial transmission line in a cased well", er et loggeinstrument som sender ut mikrobølgefrekvenser i en seksjon av borehullet. Det apparatet er i stand til å bestemme hvilken sone som produserer overskytende mengder av vann inn i produksjonsfluidene, men ute av stand til å måle avstanden ned til et olje-vann-grensesjikt fra en fast posisjon.

For å produsere en stor andel olje fra en brønn hvor der forekommer en risiko for også å produsere vann, er det en fordel å være i stand til å overvåke dybden til olje-vann-grensesjiktet (OWC) inne i produksjonssonen, inne i foringsrøret eller skjermen gjennom produksjonssonen.

Den foreliggende oppfinnelsen er en løsning på dette problemet, og representeres av en anordning for overvåking av posisjonen for et olje-vann-grensesjikt (OWC) mellom et olje-kontinuerlig fluid som ligger over et vann-kontinuerlig fluid inne i en petroleumsproduksjonsbrønn omfattende i det minste ett elektrisk ledende rør, for eksempel et brønnforingsrør eller et sentralt produksjonsrør, omfattende følgende trekk: en sender for generering av et elektromagnetisk signal kalt et EM-signal, hvor senderen forsynes med elektrisk energi fra en spennings-signalgenerator og er anordnet inne i eller like over det ofje-kontinuerlige fluidet og over olje-vann-grensesjiktet,

hvor det elektromagnetiske bølgesignalet delvis forplanter seg nedover fra senderen og delvis reflekteres fra olje-vann-grensesjiktet, og gir opphav til et oppover forplantende reflektert elektromagnetisk signal,

en sensor for detektering av det reflekterte elektromagnetiske signalet, hvor sensoren også er anordnet over olje-vann-grensesjiktet, og gir et sensorsignal til en mottaker innrettet til å motta sensorsignalet og videre til en analyseinnretning for analyse av sensorsignalet, f.eks. med hensyn til toveis gangtid eller amplitude,

med den hensikt å beregne et høydenivå for olje-vann-grensesjiktet, hvor det nye og oppfinneriske omfatter: at senderen er innrettet for generering av et transvers-elektrisk felt mellom en konduktiv vaier eller stang anordnet nær innerveggen av foringsrøret eller ytterveggen av produksjonsrøret, hvor den konduktive vaieren eller stangen utgjør en bølgeleder for en hoveddel av den utsendte EM-energien av det elektriske feltet langs i det minste deler av toveis-banen for EM-signalene langs den konduktive vaieren eller stangen.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er gitt i de underordnede kravene.

Kort figurbeskrivelse

Oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte tegningene, som kun er ment å illustrere oppfinnelsen, men som ikke skal kunne oppfattes som begrensende for oppfinnelsen som kun skal defineres ved kravene som er vedlagt. Fig. 1 illustrerer en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, og viser et foringsrør med et ringrom omkring et sentralt produksjonsrør, og en senderantenne anordnet omkring det sentrale røret. Fig. 2 og 3 illustrerer et lignende foringsrør hvor det innvendige "ringrommet" (den innvendige del av foringsrøret nedenfor pakningen som ligger over produksjonssonen) mangler et produksjonsrør, unntatt i den øverste delen under pakningen. På lignende måte som utførelsen i Fig. 1, er en senderantenne anordnet omkring det eksisterende korte sentrale røret som strekker seg ned i oljen under pakningen. Fig. 4 illustrerer en andre foretrukket utførelse av oppfinnelsen hvor en heliks-formet konduktiv vaier eller stang er anordnet med liten avstand fra den indre overflaten av foringsrøret, for å danne en forplantningskanal for elektromagnetisk energi som utbrer seg langs det sentrale røret. Fig. 5 illustrerer nok en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, og viser et foringsrør med et ringrom omkring et sentralt produksjonsrør, og en senderantenne anordnet med en kort avstand fra det sentrale produksjonsrøret for å danne en forplantningskanal for elektromagnetisk energi som forplanter seg langs det sentrale røret. Fig. 6 illustrerer en lignende utførelse som ligner en slags kombinasjon av utførelsene fra Fig. 4 og 5, hvor den konduktive vaieren eller stangen er anordnet som en heliksform omkring det sentrale produksjonsrøret og har en liten avstand fra det sentrale røret, for å danne en forplantningskanal for elektromagnetisk energi som utbrer seg langs den heliksformede banen langs det sentrale røret. Fig. 7 definerer EM-vektorer i forhold til et imaginært produksjonsrør som er aksialt i forhold til et foringsrør, i en transvers-magnetisk (TM) aksesymmetrisk modell. Fig. 8 er en illustrasjon av et modellert 100 kHz tangensialt magnetfelt ifølge den fysiske modellen i Fig. 1. Den øvre delen av Fig. 8 viser amplitude-normaliserte traser av signal som har forplantet seg til en imaginær mottaker langs det nedover løpende signalets bane. Den nedre delen av Fig. 8 viser en maksimum-amplitude-kurve for et nedover løpende signal. Olje-vann-grensesjiktet OWC er mellom trase 19 og 20. Fig. 9 er en illustrasjon av den dempede og reflekterte pulsen fra Fig. 8 på et seinere tidspunkt, for den delen av energien som reflekteres av olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) på sin reflekterte bane oppover fra olje-vann-grensesjiktet (22, OWC). Fig. 10 er et bilde av en resistivitetsmodell som kun brukes for å beregne den direkte bølgen. Fig. 11 er en illustrasjon av et modellert 100 kHz, tangensialt magnetfelt som utbrer seg ifølge den fysiske modellen fra Fig. 2. Den øvre delen av Fig. 11 viser

amplitude-normaliserte traser av signal som har forplantet seg til en gitt imaginær mottaker langs det nedover løpende signalets bane. Den nedre delen av Fig. 11 viser en maksimum-amplitude-kurve for et nedover løpende signal. Olje-vann-grensesjiktet detekteres ikke.

Fig. 12 er en illustrasjon av en utførelse hvor en metallisk skjerm eller et nett (72) erstatter det metalliske foringsrøret (7) i produksjonsbrønnen gjennom den petroleumsproduserende formasjonen.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen

Nedenfor blir det gitt en beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen. Fig.

1 illustrerer en vertikal langsgående sentral seksjon av en anordning for å overvåke posisjonen av et olje-vann-grensesjikt (OWC, 22) mellom et petroleumsfluid (2o) som befinner seg over et vannfluid (2w) inne i et foringsrør (7). Olje- og gass-petroleumsfluid vil ha en tendens til å samle seg oppå vann på grunn av tetthetsforskjeller og på grunn av ikke-blandbarhet mellom petroleumsfluidene og vannet. Vannfluidet (2w) vil normalt inneholde oppløste salter slik at vannet har lav resistivitet og således demper elektromagnetiske bølger mer enn petroleums-fluider gjør. Denne forskjellen i elektromagnetiske egenskaper, dvs. resistivitet, signalhastighet og elektrisk impedans blir utnyttet i de nedenfor beskrevne utførelser av den foreliggende oppfinnelsen. Petroleumsfluidet (2o) er, som sådan, under normale omstendigheter, en mer eller mindre petroleums-kontinuerlig fluid, hvor gass kan løses ved trykk, og hvor vanndråper kan forekomme i et økende antall og størrelse i en retning nedover mot olje-vann-grensesjiktet, men hvor olje danner et kontinuum. Vannfluidet (2w) er, i dette henseende, det motsatte, hvor en mer eller mindre vann-kontinuerlig fluid (2w) inneholder dråper av olje og/eller gass, i en avtakende mengde og størrelse i en retning nedover fra olje-vann-grensesjiktet. I en produserende brønn hvor vannet strømmer inn fra de petroleumsførende formasjonene til ringrommet (8) gjennom perforasjonshull i den nedre og mellomliggende sonen av foringsrørveggen (7), og hvor olje forlater den øvre delen (8u) av ringrommet gjennom perforeringer i det sentrale produksjons-røret (70), vil man forvente intens blanding i deler av olje-vann-søylen, og overgangen som kalles olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) kan være heller diffus når man ser på den i liten skala og vanskelig å definere. Dette kan bøtes på ved å benytte korte og lange bølgelengder og en bestemt utførelse av oppfinnelsen frembringer en forlenget signalbane for sensorsignalet, og forbedrer således oppløsningsevnen for posisjonen av olje-vann-grensesjiktet (22, OWC).

Samtlige utførelser av oppfinnelsen omfatter de følgende trekk:

En sender (5) for generering av et elektromagnetisk signal (Sr) er anordnet inne i foringsrøret (7). Senderen (5) er utstyrt med elektriske energisignaler (Gt) fra en spenningssignalgenerator (G), se øvre høyre del av Fig. 1. Senderen (5) er helst anordnet inne i det olje-kontinuerlige fluidet (2o) og også anordnet over olje-vann-grensesjiktet (22), og, for dette formålet, anordnet inne i foringsrøret (7), fordi anordningen skal overvåke OWC inne i foringsrøret (7).

Det elektromagnetiske bølgesignalet (ST) vil delvis forplante seg nedover fra senderen (5). Senderen kan ha flere forskjellige utførelser som vil bli beskrevet nedenfor. Videre, mens signalet vil dempes mens det forplanter seg nedover gjennom olje og/eller vann, vil deler av det elektromagnetiske bølgesignalet (St) delvis bli reflektert fra olje-vann-grensesjiktet (22), og også delvis reflektert ved enden av foringsrøret, og gi opphav til et oppover forplantende reflektert elektromagnetisk signal (Sr).

En sensor (6) er anordnet for å detektere det reflekterte elektromagnetiske signalet (SR). Sensoren (6) er også anordnet over olje-vann-grensesjiktet (22) og gir et sensorsignal (Rr) som den gir videre til en mottaker (60) for mottak av sensorsignalet (Rr). Mottakeren er videre forbundet til en analysatoranordning (61) for analyse av sensorsignalet (Rr), f.eks. med hensyn til toveis forplantningstid eller amplitude med den hensikt å beregne et høydenivå for olje-vann-grensesjiktet (22).

Foringsrøret og rør i produksjonssonen

Foringsrøret (7) har et ringrom (8) omkring det sentrale produksjonsrøret (70) som illustrert i Fig. 1, 2, 3, 4, 5 og 6. I Fig. 2 og 3 mangler dette indre ringrommet et produksjonsrør (70) bortsett fra i den øvre delen under en pakning (4). Høyden (eller lengden i tilfelle av en awiksboret eller hellende brønn) av dette ringrommet kan være omkring 130 meter. Den ytre diameter av foringsrøret (7) kan være 8 tø tommer (21,6 cm). Den ytre diameteren av det sentrale produksjonsrøret kan være 6 tommer (15,2 cm).

Fig. 1, 2, 3, 4, 5 og 6 illustrerer foretrukne utførelser av oppfinnelsen hvor senderen (5) er anordnet i et ringrom (8) mellom en utside av en indre, konduktiv rørstreng (70) anordnet inne i foringsrøret, og innersiden av foringsrøret (7). Ringrommet (8) mellom den konduktive rørstrengen (70) og foringsrørets (7) konduktive innerflate utgjør en bølgeleder (eng.: "waveguide") for minst en del av den toveis banen av de nevnte elektromagnetiske signaler (St, Sr).

I den foretrukne utførelsen illustrert i Fig. 1 og 2 omfatter senderen (5) en toroidal senderantenne (50). Antennen (50) er anordnet med toroiden anordnet rundt omkretsen av den konduktive rørstrengen (70), og den toroidale antennen (50) er innrettet til å generere et transvers magnetfelt (Htm) med hensyn til den konduktive rørstrengen (70).

I den foretrukne utførelsen illustrert i Fig. 1, strekker den konduktive rørstrengen (70) seg minst mellom senderen (5) og olje-vann-grensesjiktet (OWC, 22). Denne utførelsen har gitt positive resultater under den matematiske modelleringen og vil bli diskutert nedenfor.

I de foretrukne utførelser av oppfinnelsen er den elektromagnetiske senderen (5) anordnet inne i en øvre del (8u) av ringrommet. Imidlertid er det en mulighet i at dersom pakningen (4) som er anordnet for å tette den øvre delen av ringrommet (8u) ikke er konduktiv, for eksempel laget i gummi eller lignende materiale, kan senderen (5) være anordnet ovenfor pakningen (4). I alle de illustrerte utførelsene av oppfinnelsen er den elektromagnetiske senderen (5) anordnet under eller over den nevnte pakningen (4) mellom innsiden av foringsrøret (7) og utsiden av den konduktive rørstrengen (70). Pakningen (4) danner en overliggende barriere for fluider i ringrommet (8). I en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er den oven-nevnte toroidale antennen (50) utstyrt med en ringkjerne (51) av u.-metall eller ferritt, med høy permeabilitet.

I de foretrukne utførelsene av oppfinnelsen har det utsendte elektromagnetiske signalet (St) en frekvens eller frekvenser i frekvensområdet mellom 1 kHz og 10 MHz. Nærmere bestemt har frekvenser mellom 100 kHz og 1MHz blitt benyttet i modelleringen som er beskrevet nedenfor. Det modellerte signalet følger en Ricker-puls med senterfrekvens på 100 kHz eller 1 MHz respektive. Effekten som tilføres av generatoren (G) er i området mellom 1W og 10 kW.

I en foretrukket utførelse som illustrert i Fig. 1 til 6, forsyner sensoren (6) det mottatte elektromagnetiske signalet (RR) til mottakeren (60). En anaiyseinnretning (61) mottar signalet fra mottakeren (60) via en signalleder (62) anordnet med en gjennomføring gjennom pakningen (4), dersom sensoren og/eller mottakerne er anordnet nedenfor pakningen (4), noe som er det vanlige tilfellet. Fig. 8 er en illustrasjon av et modellert 100 kHz tangensialt magnetfelt ifølge den fysiske modellen i Fig. 1. Pulsen kan sendes ut ved hjelp av en toroidal antenne som beskrevet ovenfor. Den øvre delen av Fig. 8 viser amplitude-normaliserte traser av signal som har forplantet seg til hver suksessiv mottaker i en rekke av imaginære mottakere langs det nedover løpende signalets bane. Den nederste delen av Fig. 8 viser en maksimumsamplitude-kurve for et nedover løpende signal. Olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) er mellom trase 19 og 20. man vil se at dempningen er 40 dB for signaloverføringen ned til 100 m hvor olje-vann-grensesjiktet forekommer. Vår modellering viser at for et 1 MHz signal er dempningen 0,8 dB/m. I vannsonen ser vi at dempningen er 2,5 dB/m for 100 kHz-signalet og 8 dB/m for 1 MHz-signalet. Fig. 9 er en illustrasjon av den dempede reflekterte pulsen fra Fig. 8 sett på et seinere tidspunkt, for den delen av energien som reflekteres ved olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) på sin reflekterte bane oppover fra olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) og tilbake til mottakersensoren (6), helst nær senderen (5). Man vil se fra Fig. 9 at amplituden er redusert med tilnærmet samme gradient langs returbanen, omtrent 40 dB. Det som startet ut som et signal på 140 dB returnerer som et signal som ligger like over 60 dB, med en veldefinert topp ved omkring 50 us. Fig. 10 er et bilde av en resistivitetsmodell benyttet for å beregne den direkte bølgen kun. Avfasningen på enden av modellen, fra 100 m, er introdusert for å redusere refleksjoner fra modellgrensen for å danne et bakgrunns-datasett som kan subtraheres for å se den reflekterte energien i andre modeller som har en skarp grense mellom olje og vann. Fig. 11 illustrerer et modellert 100 kHz, tangensialt magnetfelt ifølge den fysiske modellen i Fig. 2, med lignende sender- og mottakeranordninger, men med den vesentlige forskjellen at det indre røret (70) kun strekker seg 5 meter under den toroidale senderen (5, 50). Den øverste delen av Fig. 11 viser en maksimumsamplitude-kurve for et nedover løpende signal. Åpenbart er dempningen for høy for signalet, omtrent 30 dB/m. Etter fire til seks traser finnes det bare numerisk støy til stede i modelleringen. Modelleringen kan være usikker på grunn av singulariteter ved senter av foringsrøret. Vi antar at et TE-felt ville være bedre å benytte dersom det ikke er noe sentralt rør (70) til stede inne i foringsrøret (7), fordi vi forventer at TE-modus vil bli dempet mindre i en slik utførelse. Et alternativ er å anordne en konduktiv vaier som beskrevet nedenfor og illustrert i Fig. 3, 4, 5 og 6. Fig. 12 er en illustrasjon av en utførelse hvor en metallisk skjerm eller et nett (72) erstatter det metalliske foringsrøret (7) i produksjonsbrønnen gjennom den petroleumsproduserende formasjonen. Skjermen (72) fungerer som et filter som slipper gjennom fluider og stopper sandpartikler fra å komme inn i ringrommet (8).

Denne metalliske skjermen (72) kan på lignende måte erstatte deler av foringsrøret (7) illustrert i Fig. 1 til 6.

Vaier-bølgeleder langs foringsrørveggen

Fig. 3 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen hvor det indre "ring"-rommet (det innenfor foringsrøret og under pakningen som ligger over produksjonssonen) mangler et produksjonsrør unntatt for i den øvre delen under pakningen. En sender (5) for å generere et transvers-elektrisk felt (Ete) mellom en utover-vendende side av en indre, konduktiv vaier eller stang (51) er anordnet inne i foringsrøret (7) og nær, men ikke i metallisk elektrisk kontakt med innsiden av foringsrøret (7). Den konduktive vaieren eller stangen (51) utgjør en bølgeleder for en hoveddel av den utsendte EM-energien av det transvers-elektriske feltet (Ete) langs minst en del av toveis-banen for de elektromagnetiske signalene (ST, Sr) langs den konduktive vaieren eller stangen (51). Fig. 4 illustrerer en videre utvikling av anordningen som ble vist i Fig. 3, hvor vaieren eller stangen (51) er anordnet langs en heliksformet bane (52) langs den indre vegg av foringsrøret (7). Den heliksformede banen strekker seg mellom senderen (5) og minst ned til olje-vann-grensesjiktet (22, OWC). Formålet er å forlenge den toveis bane for de utsendte og reflekterte EM-signalene (St, Sr) langs den heliske banen (52) av vaieren (51), slik at man oppnår bedre oppløsning og generelt forbedret respons når man måler posisjonen for olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) langs vaieren (51).

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan vaieren eller stangen (51) være dekket av et elektrisk isolasjonsmateriale, men dette er ikke absolutt nødvendig så lenge som vaieren (51) har en avstand fra foringsrøret (7).

Vaier-bølgeleder langs det sentrale rørets yttervegg

Fig. 5 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen hvor en vaier-bølgeleder er anordnet langs det sentrale rørets ytre vegg. Senderen (5) er innrettet for å generere et elektromagnetisk felt mellom en konduktiv vaier eller stang (53) anordnet utenfor, men ikke i metallisk elektrisk kontakt med, det sentrale røret (70). I denne sammenhengen befinner vaieren (53) seg selvfølgelig i ringrommet (8). Den konduktive vaieren ([52] 53) utgjør en bølgeleder for en hoveddel av den utsendte EM-energien langs minst deler av den toveis bane for EM-signalene (Sr, Sr). Den konduktive vaieren ([52] 53) er anordnet for å generere et transvers-elektrisk felt (Ete) med hensyn til vaieren ([52] 53).

Vaier-helix langs sentralrørets ytre vegg

Fig. 6 illustrerer en videre utvikling av den foretrukne utførelse av oppfinnelsen, hvor vaieren (53) er anordnet langs en heliks-formet bane (54) langs den ytre vegg av rørstrengsrøret (70). Den heliksformede banen (54) med vaieren (53) strekker seg mellom senderen (5) og minst ned til olje-vann-grensesjiktet (22, OWC), for å forlenge den toveis banen for EM-signalene (St, Sr) langs den heliske banen (54) for den isolerte vaieren (53), med det formål å oppnå bedre oppløsning ved måling av avstanden til olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) langs vaieren (53).

Forenklet anordning i åpent hull (eng.: "openhole")

Faktisk ville en forenklet utførelse (ikke illustrert) av oppfinnelsen, hvor modellen er illustrert i Fig. 5 og 6, også fungere uten det ytre foringsrøret (7), f.eks. hvor et produksjonsrør er anordnet i en åpenhulls produksjonssone. I det tilfellet ville signaloverføringen ned til, og opp fra, olje-vann-grensesjiktet (22) finne sted med den forplantende energien konsentrert i det smale rommet mellom den ytre overflaten av produksjonsrøret (70) og den innovervendende overflaten av den konduktive vaieren eller stangen (53, 54) langs produksjonsrøret (70).

Modellparametre

I vår modellering har vi benyttet et konservativt estimat for resistiviteten for råolje poii = 100 £2m. Sannsynligvis er dette tallet et lavt estimat, og ville være høyere i naturen. Vi har benyttet en resistivitet for vann eller "brine" med pw = 0.5 Qm. Senderen (5) er anordnet 5 meter fra den øvre enden av ringrommet (8u), og i et av våre matematisk modellerte eksempler er olje-vann-grensesjiktet 100 meter under senderen (5), dvs. 105 meter under pakningen (4), og 25 meter over den nedre enden av ringrommet (8L). Et pulssignal (St) med pulsbredde 10 M-s blir sendt ut. Toveis gangtiden vil således være omtrent 40 u.s, som gir det reflekterte pulssignalet (Sr) god oppløsning i tidsdomenet i forhold til det utsendte pulssignalet (St). Pulssignalfrekvenser på 100 kHz og 1 MHz er benyttet i modellene. For 100 kHz-signalet, er dempningen av den maksimale amplituden av pulsen 0,4 dB/m i oljen for Hz-komponenten, (se Fig. 7 for feltkomponent-definisjoner) og en dempning på 0,8 dB/m for 1 MHz frekvenssignalet.

Definisjoner av feltretninger

Feltmodellen vist i Fig. 7 er aksesymmetrisk (2D) med symmetriaksen i senter av det sentrale røret (70). Transvers-magnetisk modus har de følgende EM-komponenter: Hz, Ex, Ey, hvor Hz er det tangensiale magnetfeltet (piler rettet langs den sirkelformede omkretsen), Ex er E-feltet langs symmetriaksen (vertikale piler) og Ey er det radiale e-feltet (innover radialt rettede piler) normalt på det aksiale røret (70).

I tilfelle man benytter lange bølgelengder eller i tilfelle man har en ikke-differensiert olje/vann-blanding i store deler av ringrommet (8), som gir vanskeligheter med å definere et olje-vann-grensesjikt (22), vil refleksjonen fra den nedre enden av foringsrøret som indikert i Fig. 1) eller en metallplate i den nedre enden av ringrommet (8) gi en toveis gangtid som bestemmes av vann/olje-forholdet i hele søylen av vann inne i ringrommet (8), og slik fremskaffe verdifull informasjon for produksjonsselskapet.

Claims

1. En anordning for overvåking av posisjonen for et olje-vann-grensesjikt (OWC, 22) mellom et olje-kontinuerlig fluid (2o) som ligger over et vann-kontinuerlig fluid (2w) inne i en petroleumsproduksjonsbrønn omfattende i det minste ett elektrisk ledende rør, for eksempel et brønnforingsrør (7) eller et sentralt produksjonsrør (70), omfattende følgende trekk: en sender (5) for generering av et elektromagnetisk signal kalt et EM-signal (St), hvor senderen forsynes med elektrisk energi (Gt) fra en spennings-signalgenerator (G) og er anordnet inne i eller like over det olje-kontinuerlige fluidet (2o) og over olje-vann-grensesjiktet (22); hvor det elektromagnetiske bølgesignalet (St) delvis forplanter seg nedover fra senderen (5) og delvis reflekteres fra olje-vann-grensesjiktet (22), og gir opphav til et oppover forplantende reflektert elektromagnetisk signal (Sr); en sensor (6) for detektering av det reflekterte elektromagnetiske signalet (Sr), hvor sensoren (6) også er anordnet over olje-vann-grensesjiktet (22), og gir et sensorsignal (Rr) til en mottaker (6) innrettet til å motta sensorsignalet (RR) og videre til en analyseinnretning (61) for analyse av sensorsignalet (RR), f.eks. med hensyn til toveis gangtid eller amplitude, med den hensikt å beregne et høydenivå for olje-vann-grensesjiktet (22);karakterisert vedat senderen (5) er innrettet for generering av et transvers-elektrisk felt (Ete) mellom en konduktiv vaier eller stang (51, 53) anordnet nær innerveggen av foringsrøret (7) eller ytterveggen av produksjonsrøret (70), hvor den konduktive vaieren eller stangen (51, 53) utgjør en bølgeleder for en hoveddel av den utsendte EM-energien av det elektriske feltet (Ete) langs i det minste deler av toveis-banen for EM-signalene (ST, SR) langs den konduktive vaieren eller stangen (51, 53).

2. Anordningen ifølge krav 1, hvor den konduktive vaieren eller stangen (51, 53) er anordnet langs en helisk bane (52, 54) langs innerveggen av foringsrøret (7) eller langs ytterveggen av produksjonsrøret (70) og strekker seg mellom senderen (5) og i det minste ned til olje-vann-grensesjiktet (22, OWC), for å forlenge toveis-banen for EM-signalene (St, Sr) langs den heliske banen (52, 54) av den konduktive vaieren (51, 53), med det formål å oppnå bedre dybdemessig oppløsning eller generelt forbedret respons ved måling av posisjonen av olje-vann-grensesjiktet (22, OWC) langs den heliske konduktive strengen (51, 53).

3. Anordningen ifølge krav 1, hvor senderen (5) også er anordnet i et ringrom (8) mellom en utside av det konduktive produksjonsrøret (70) anordnet inne i foringsrøret (7), og innsiden av foringsrøret (7), hvor foringsrøret (70) utgjør i det minste en del av en bølgeleder for i det minste deler av toveis-banen for EM-signalene (St, Sr).

4. Anordningen ifølge krav 1, hvor den konduktive vaieren eller stangen (51, 53) er dekket av et elektrisk isolasjonsmateriale.

5 Anordningen ifølge krav 1, hvor produksjonsrøret (70) strekker seg minst mellom senderen (5) og olje-vann-grensesjiktet (OWC, 22).

6. Anordningen ifølge krav 1, hvor den elektromagnetiske senderen (5) er anordnet inne i en øvre del (8u) av ringrommet.

7. Anordningen ifølge krav 1, hvor den elektromagnetiske senderen (5) er anordnet under eller over en pakning (4) mellom innsiden av foringsrøret (7) og utsiden av produksjonsrøret (70), hvor pakningen (4) danner en overliggende barriere for fluider i ringrommet (8).

8. Anordningen ifølge krav 1, hvor det elektromagnetiske signalet har en frekvens eller frekvenser i frekvensområdet mellom 1 kHz og 10 MHz.

9. Anordningen ifølge krav 10, hvor det elektromagnetiske signalet har en frekvens eller frekvenser i frekvensområdet mellom 100 kHz og 1 MHz.

10. Anordningen ifølge krav 1, hvor effekten forsynt av generatoren (G) ligger i området mellom 1 W og 10 kW.

11. Anordningen ifølge krav 1, hvor sensoren (6) forsyner det mottatte elektromagnetiske signalet (RR) til mottakeren (60) og analyseinnretningen (61) via en signalleder (62) anordnet med en passasje gjennom pakningen (4).

12. Anordningen ifølge krav 1, med en vaier eller stang (53, 54) anordnet langs et sentralt produksjonsrør (70) for bruk med det utvendige foringsrøret (7) erstattet av en metallisk skjerm eller nett (72) gjennom en produksjonssone.