NO972140L - Fremgangsmåte for akustisk bestemmelse av lengden av et fluidrör - Google Patents

Description

Det er ofte ønskelig å bestemme lengden av en fluidrørledning som ikke er lett målbar. F.eks. er det ofte ønskelig ved operasjoner på oljefeltet å bestemme dybden eller posisjonen i en brønn som verktøy eller annet utstyr befinner seg. Mange brønnserviceoperasjoner krever nøyaktige målinger for rørlengde eller verktøydybde. disse innbefatter, men er ikke begrenset til, formasjonsevaluering (innbefattende borestrengtesting), produksjonsrørbefordret perforering, MWD, LWD og annet komletteringsarbeide.

Flere metoder foreligger for å bestemme verktøydybden. Den enkleste er en røropptelling. Dette krever summering av manuelle målinger av alle verktøy- og rørseksjoner kjørt ned i brønnen. Denne fremgangsmåte er utsatt for feil fordi den avhenger av mange, gjentagende manuelle målinger. Ytterligere usikkerhet foreligger fra ufullstendig sammensetting av lengder av gjengede forbindelser og muligheten for feil i den matematiske oppsummering av de individuelle lengder.

Glattline- eller vaierline dybdemålinger er godt kjent og vanligvis antatt å være nøyaktig innenfor omlag 4,57 m under mange forhold.

Målinger med elektrisk ledning blir ofte benyttet for målinger av verktøydybde. Disse er mer nøyaktige og antas typisk å være nøyaktige innenfor omlag 0,91 m under mange forhold. Operasjoner med elektrisk ledning er mer kostbar enn glattline-operasjoner.

Metoder med både vaierline og elektrisk line krever en vaierlineenhet og betydelig tid for å kjøre dybdekorrelasjon. Å skaffe vaierline-enheten kan være tidkrevende og kostbart. Videre må alt arbeide stoppe mens kjøringen blir foretatt, som spiller verdifull rigg- og personelltid.

Et annet problem som kan skje under olje- og gassbrønnoperasjoner er bestemmelsen om en ventil i hovedboringen er åpnet eller lukket. Tradisjonelt bestemmes statusen til ventilen ved å kjøre ned et vaierlineverktøy i brønnen. Dersom dybden av ventilen er kjent, ville en mulig alternativ løsning være å bestemme den kontinuerlige åpne lengde av brønnboringen, fordi når ventilen er åpen, finnes en lengre, kontinuerlig fliidrørledning enn når ventilen er lukket. Dersom en nøyaktig målelengde av den åpne fluidrørledning i brønnboringen er lik den kjente dybde av verktøyet, så må ventilen lukkes. Dersom en nøyaktig måling av lengden av den åpne fluidrørledning i brønnboringen er vesentlig større enn den kjente dybde av verktøyet, så må ventilen være åpen.

Det som derfor trengs er en enklere, hurtigere dybdemålingstest, som kan kjøres fra toppen av brønnen, som ikke krever noen vaierlineenhet eller noen andre innretninger for fysisk å måle dybden til verktøyet (eller til bunnen av hullet), og kan utføres hurtig, mens det gir resultater i det minste så gode som de beste tilgjengelige målinger med elektrisk line. Utstyr for utførelse av fremgangsmåten er det også behov for.

Den nye fremgangsmåte for bestemmelse av lengden Lpc av en usperret seksjon av fluidrørledning, hvor den usperrede seksjon av fluidrørledningen har en proksimal og en distal ende, omfattende trinnene av:

(1) bygge opp et trykkpåholdende system, der systemet omfatter:

(a) den usperrede seksjon av fluidrørledningen; og

(b) et forlengelsesrør, der forlengelsesrøret har en kjent lengde og en proksimal distal ende, den distale ende er lukket, den proksimale ende av forlengelsesrøret er operativt forbundet til den proksimale ende av fluidrørledningen, fluidrørledningen og forlengelsesrøret står i fluid- og trykkommunikasjon, idet systemet er istand til å holde et forholdsvis konstant innvendig trykk; (2) forbinde en trykkendring-føleranordning til systemet, trykkendring-føleranordningen er istand til å avføle endringer i trykket inne i systemet; (3) fylle systemet med et fluid; (4) generere minst en trykkbølge i systemet;

(5) tidsavstemme trykkbølgen fra et tidsavstemt startpunkt en kjent avstand L3

fra trykkendring-føleranordningen, der L3er et positivt tall dersom trykkendring-føleranordningen ligger mellom det tidsavstemmende startpunkt og den distale ende av fluidrørledningen, og at L3er et negativt tall dersom trykkendring-følerinnretningen ikke ligger mellom tidsavstemming-startpunktet og den distale ende av fluidrørledningen; (6) måle tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra tidsavstemming-startpunktet til den distale ende av fluidrørledningen og tilbake til trykkendring-føleranordningen; (7) bestemme tiden T2som krever for trykkbølgen å bevege seg gjennom en del av systemet av kjent lengde L2; og

beregne Lpc ved ligningen LpQ= ((L2<*>Ti/T2)-L3)/2.

I en foretrukken utførelse er L2avstanden fra den distale ende av forlengelsesrøret til trykkendring-føleranordningen, og tiden T2bestemmes ved å måle tiden T3som er nødvendig for trykkbølgen å bevege seg fra trykkendring-føleranordningen til den distale ende av forlengelsesrøret og returnere til trykkendring-føleranordningen, og så beregne T2med ligningen T2= T3/2.

I en annen foretrukken utførelse er L2avstanden fra et punkt der trykkbølgen blir initiert til trykkendring-føleranordningen, og T2bestemmes ved å måle tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra utgangspunktet for trykkbølgen til trykkendring-føleranordningen. I en annen foretrukken utførelse er L2avstanden mellom trykkendring-føleranordningen og en andre trykkendring-føleranordning, og T2er tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra den ene trykkendring-føleranordning til den andre.

I en annen foretrukken utførelse er utgangs-tidsavstemmingspunktet også det punkt hvorved trykkbølgen blir initiert.

I en annen foretrukken utførelse omfatter den minst ene trykkbølge to trykkbølger, som i utgangspunktet beveger seg i motsatt retning gjennom systemet, de to trykkbølger utgår i systemet i nærheten av trykkendring-føleranordning en trykktransduktor.

I nok en foretrukken utførelse er trykkendring-føleranordningen operativt forbundet til en utgangsanordning, slik som en computer eller strimmeldiagram-skriver.

I en annen foretrukket utførelse blir trykkbølgen generert ved en brå trykkfrigjøring gjennom en ventil.

I en annen foretrukken utførelse av den foreliggende oppfinnelse befinner trykkendring-føleranordningen og ventilen seg nær inntil den proksimale ende av forlengelsesrøret.

Den nye fremgangmåte kan benyttes til å bestemme dybden til et brønnverktøy i en olje-eller gassbrønn, der verktøyet danner den distale ende av fluidrørledningen. I et slikt tilfelle kunne fluidrørledningen være ytterligere avgrenset av innsiden av verktøystrengen, ringrommet dannet mellom verktøystrengen og foringsrøret eller på en eller annen annen måte.

Den nye framgangsmåte kunne også bli benyttet til å bestemme om en hovedventil i brønnen står åpen eller er lukket, ved å bestemme lengden av den åpne fluidrørledning og sammenligne den lengde med verktøyets kjente dybde.

Den nye fremgangsmåte kan faktisk benyttes til å beregne lengden av enhver usperret seksjon av en fluidrørledning av en mellomliggende lengde i en hvilken som helst applikasjon, ikke bare i oljefelt-applikasjoner, dersom søylen er i stand til å tillate overføring av forholdsvis jevne akustiske bølger.

Anordning for å utføre fremgangsmåten er også vist.

Fig. 1 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk ved den nye fremgangsmåte før initiering av trykkbølger. Fig. 2 er en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=0, når trykkbølger W\(som beveger seg nedad) og W2(som beveger seg oppad) blir initiert. Fig. 3 viser en svært skjematisk fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=T3/2, når trykkbølgen W2reflekteres av den distale ende av forlengelsesrøret. Fig. 4 viser en svært skjematisk fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=T3, når trykkbølgen W2har returnert til trykktransduktoren. Fig. 5 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=T\/ 2, når trykkbølgen W\reflekteres av fra den distale ende av fluidrørledningen. Fig. 6 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangmåte ved tidspunktet t=Ti/2 + T3, når trykkbølgen W2reflekteres av fra den sentrale ende av fluidrørledningen. Fig. 7 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=Ti, når trykkbølgen har returnert til trykktransduktoren. Fig. 8 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=T^+13/2, når trykkbølgen W2reflekterer av fra den distale ende av forlengelsesrøret. Fig. 9 viser en svært skjematisert fremstilling av en foretrukken anordning for bruk med den nye fremgangsmåte ved tidspunktet t=T]+ T3, når trykkbølgene Wj og W2møter ved trykktransduktoren. Fig. 10 viser en enkel tidsplotting mot trykkutgangen fra en computer benyttet i en foretrukken utførelse av den nye fremgangsmåte. Fig. 11 viser nok en prøve på en tidsplotting mot trykkutgangen fra en computer benyttet i en foretrukken utførelse av den nye fremgangsmåten.

I beskrivelsen som følger er like deler markert gjennom hele beskrivelsen og tegningene med de samme henvisningstall respektivt. Tegningene er ikke nødvendigvis i målestokk og proporsjonene av visse deler har blitt forstørret for å illustrere bedre detaljer og trekk ved oppfinnelsen. I den følgende beskrivelse skal begreper som "øvre","oppad","nedre", "under", "nedihulls" og lignende som det blir brukt her, bety i forhold til bunnen, eller den lengste utstrekning av den omgivende brønnboring selv om brønnboringen eller deler av den kan være avvikende eller horisontal. Oppfinnelsen kan faktisk benyttes like godt i applikasjoner som ikke er innenfor oljefeltet. Hvor komponenter av forholdsvis godt kjent kostruksjon blir benyttet vil deres oppbygning og virkemåte ikke bli beskrevet i detalj.

Den nye fremgangsmåte er istand til å bestemme lengden av et usperret parti av en fluidrørledning. Fluidrørledningen behøver ikke å være rett. I tilfelle av oljefelt-operasjoner, kan denne fremgangsmåte benyttes for å bestemme lengden av et rør, foringsrør eller åpent hull som har en fast og massiv bunn og kan fylles opp med fluid, eller for å bestemme dybden av et verktøy i en usperret seksjon av en fluidrørledning. Den nye fremgangsmåte kan også benyttes til å bestemme om en hovedventil i brønnen er åpnet eller lukket. I denne beskrivelse av den foretrukne utførelse vil beskrivelsen være i termer av å bestemme lengden av en fluidrørledning (slik som produksjonsrør eller foringsrør) med en lukket nedre ende, men den samme metode gjelder like godt for å bestemme dybden for et verktøy som sperrer en fluidrørledning i en brønn, slik som en ekspansjonspakning som blokkerer et ringrom, eller et testverktøy som blokkerer enden av en fluidsøyle i en verktøystreng.

I en foretrukken utførelse hvor det nå refereres til fig. 1 (ikke i målestokk) har denne en ublokkert seksjon av fluidrørledningen 10 av ukjent lengde Lpc som målt fra dens øvre (proksimale) ende 12 til sin nedre (distale) ende 14, der den distale ende 14 er avgrenset av de blokkeringer eller avstengninger som måtte være i fluidrørledningen 10, slik som et brønnverktøy eller bunnen av brønnen. Den nye fremgangsmåte krever først oppbygning av et lukket system innbefattende fluidledningen, som er istand til å holde på trykket. Derfor er et forlengelsesrør 18 forbundet til den proksimale ende 12 av fluidrørledningen 10. Forlengelsesrøret 18 har en proksimal ende 28 og en distal ende 32 hvor den proksimale ende 28 av forlengelsesrøret er forbundet til den proksimale ende 12 av fluidrørledningen. Når dybden av en brønn måles ville forlengelsesrøret vanligvis være et rør. Den foretrukne nye fremgangsmåte krever ikke at røret har en høy trykkgradering hvor 6,9 MPa er tilstrekkelig i de fleste tilfeller. Forlengelsesrøret 18 er av kjent lengde, som skal måles så nøyaktig som mulig. En lengde på 3,05 til 9,15 m er anbefalt for oljefelt-bruk. Forlengelsesrøret har fordelaktig en nåleventil 30 i sin distale ende 32 for å tillate fjerning av gasser. Forlengelsesrøret 18 og fluidrøret 10 står i fluid-og trykkommunikasjon.

En trykkendring-føleranordning står i fluidkommunikasjon med innsiden av forlengelsesrøret/fluidrørledningssystemet. I den viste foretrukne utførelse er trykkendring-føleranordningen en trykktransduktor 16 forbundet til den proksimale ende 12 av fluidrørledningen. Trykktransduktoren bør ha god oppløsning og følsomhet. Høy nøyaktighet, god stabilitet og høye temperatur- og trykkgraderinger er ikke så viktig. En billig, kommersiell tilgjengelig strekklapp-type transduktor bør være tilstrekkelig. En hvilken som helst type trykkendring-føleranordning kunne imidlertid tilpasses til å virke med denne oppfinnelse. Videre, mens trykktransduktoren 16 i denne foretrukne utførelse er vist lokalisert ved den proksimale ende av forlengelsesrøret, i den nye fremgangsmåte, kan den også befinne seg praktisk talt hvor som helst langs lengden av forlengelsesrøret 18 eller fluidrøret 10, så lenge som avstanden L3fra et tidsavstemt startpunkt til trykkendring-føleranordningen er hurtig målbar.

For å utføre den nye fremgangsmåte må en seksjon av systemet ha en kjent lengde L2, der seksjonen er plassert slik at tiden T2, som kreves for at en trykkbølge passerer lengden L2, kan måles. Dette kan gjøres på mange måter. F.eks., dersom trykkbølgen genereres fra den distale ende av forlengelsesrøret, kunne L2være avstanden fra den distale ende av forlengelsesrøret til trykkendring-føleranordningen, og T2ville være tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra dens genereringspunkt i den distale ende av forlengelsesrøret til trykkendring-føleranordningen. I en annen utførelse kunne lengden L2være avstanden mellom to trykkendring-følerinnretninger, og T2ville være tiden som kreves for at trykkbølgen beveger seg fra en trykkendring-føleranordning til den annen. I den foretrukne utførelse som er vist her måles tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra trykkendring-føleranordningen til den distale ende av forlengelsesrøret og tilbake til trykkendring-føleranordningen og refereres til som T3. Med en slik metode er T2lik med T3\2, og L2er avstanden fra trykkendring-føleranordningen til den distale ende av forlengelsesrøret. En variant av den nye fremgangsmåte ville måtte ha trykkbølgen til å bevege seg gjennom en hvilken som helst avstand som trengs for å bli målt (som L2eller L3) flere ganger, og deretter dele tiden som kreves for å bevege denne mange ganger ved det passende antall sykluser.

I den viste foretrukne utførelse er avstanden fra den distale ende 32 av forlengelsesrøret til trykktransduktoren 16 referert til som I/>, og avstanden fra den proksimale ende 12 av fluidrørledningen til trykktransduktoren 16 er referert til som L3. Plasseringen av transduktoren vist i denne utførelsen er foretrukket for lett installering og forbedret løsning, og ville ha en L3på nær inntil 0. Som det vil bli vist senere bør transduktoren 16 ikke være for nær den distale ende 32 av forlengelsesrøret.

Med fordel, for enkel analyse og bestemmelse av Lpc, er en computer (ikke vist) forbundet til trykkendring-føleranordningen. Computeren tjener som en registreringsanordning for å registrere trykk (eller trykkendringer) over tid. En stripediagram-skriver eller registreringsinnretning kunne også virke med den nye fremgangsmåte. Fremgangsmåten kunne også benyttes uten å registrere utgangen fra trykkendring-føleranordningen, sålenge som tiden mellom pulser (omtalt nedenfor) er mulig å fastslå.

Den nye fremgangsmåte krever at en trykkbølge blir generert i systemet. Dette kan utføres på et antall måter. F.eks. kunne en eksplosiv ladning brukes. I den viste foretrukne utførelse blir en ventil benyttet som en trykkbølge-genereringsanordning. Ventilen 24 er også forbundet i den proksimale ende 12 av fluidrørledningen, fortrinnsvis i den proksimale ende av forlengelsesrøret 18. En innretning for å generere trykk, fortrinnvis så høyt som 6,9 MPa er forbundet til ventilen. Ventilen 24 bør ha et åpent strømningsareal tilstrekkelig stort til å ventilere 0,69 MPa - 3,45 MPa fra systemet på hurtig måte og deretter lukke hurtig. Utvcntilering/lukkeoperasjonen må fortrinnsvis skje på mindre enn 3 sekunder. En 50 mm eller 75 mm Halliburton Lo-Torc ® ventil er akseptabelt.

Ventilen 24 bør fortrinnsvis befinne seg nær ved trykktranduktoren 16, fortrinnsvis hvor både ventilen og trykktransduktoren er den samme avstand fra den distale ende 32 av forlengelsesrøret. Imidlertid kan ventilen faktisk befinne seg hvor som helst langs lengden av forlengelsesrøret eller fluidrørledningen, sålenge som ventilen (eller hvilken annen innretning som måtte benyttes for å generere minst en trykkbølge) kan forårsake at minst en trykkbølge blir generert som beveger seg frem og tilbake gjennom lengden av fluidrørledningen, og forlengelsesrøret. Andre innretninger som kunne benyttes for å generere trykkbølger innbefatter et stempel elelr en gassinjeksjonsanordning.

For enkel bruk kan forlengelsesrøret, trykkendring-føleranordningen og bølgegeneratoren alle være forbundet i en enkelt verktøyenhet før bruk. Deretter, ved ankomst på stedet hvor fluidrørledningen som skal testes, blir ganske enkelt hele enheten koplet inn i fluidrørledningen og systemet er klart for bruk.

Grunnlaget for denne oppfinnelse er akkustikk. En enkelt målt egenskap for alle materialer er dens akustiske impedans. Akustisk impedans er et mål på hvor hurtig lyd (som er en trykkbølge) beveger seg gjennom et bestemt materiale. Når man ser på en grenseflate mellom to materialer (f.eks. når boreslam sitter på overflaten av et stålverktøy) kan en sammenligning av deres akustiske impedans indikere hvordan trykkbølgen vil reflektere ved grenseflaten. I tilfelle av boreslam som er avsatt på et verktøy, er det forventet at 86% av en trykkbølge som beveger seg ned gjennom slammet vil reflektere av på stålflaten. Dette betyr at en trykkbølge sent ned fluidrørledningen vil reflektere tilbake opp fluidrørledningen til den distale ende av forlengelsesrørledningen, reflektere igjen, gå tilbake ned, osv. og fortsatt være målbar med trykkendring-føleranordningen eventuelt mange ganger før den dør hen til et nivå under følsomheten for trykkendring-føleranordningen.

I den foretrukne utførelse er ventilen 24 og trykktransduktoren 16 tettende forbundet til fluidrørledningen 10 etter forlengelsesrøret 18 for å danne et trykkpåholdende system 26. Systemet 26 blir deretter fullstendig fyllt med en væske, vanligvis vann, boreslam eller olje, det som måtte være prsktiserbart for situasjonen. Fremgangsmåten kan også bli utført med hele fluidrørledningen 10 og forlengelsesrøret 18 fyllt med en gass. I tilfelle av faktiske boreoperasjoner elelr de fleste andre oljefelt-applikasjoner, vil fluidrørledningen være i det minste delvis fyllt allerede med væske (boreslam elelr produsert olje), og ettersom det ville være vanskelig å fullstendig fjerne denne væske fra fluidrørledningen, er det mye enklere å fylle fluidrørledningen og forlengelsesrøret med en væske. Dermed er den foretrukne fremgangsmåte beskrevet her bruk av en væske.

I den foretrukne utførelse innbefatter en måleventil 30 operativt forbundet til innsiden av den distale ende 32 av forlengelsesrøret. Måleventilen 30 er åpnet for å tillate at all innfanget gass kan unnslippe mens væsken pumpes inn gjennom ventilen 24, inntil systemet er renset. Måleventilen 30 blir deretter lukket og systemet trykksatt til et forholdsvis lavt trykk, slik som 0,69 til 3,45 MPa.

Med den nye fremgangsmåte må en trykkbølge bli generert. I den foretrukne utførelse reduseres trykket bak ventilen 24 til et mye lavere tall, slik en atmosfære. Ventilen 24 blir deretter åpnet og lukket hurtig. Tiden som dette blir gjort er referert til her som tiden t=0. Åpning av ventilen 24 forårsaker en hurtig senkning i trykket og et par trykkbølger blir generert. Den første bølge (W]) beveger seg ned fluidrørledningen 10 mot dens distale ende 14. Den andre bølge (W2) beveger seg opp forlengelsesrøret 18 mot dens distale ende 32. Se fig. 2. Bemerk at mange bølger kan benyttes istedenfor en enkelt ventil for oppfylling, trykksetting og avlasting av trykk. Bemerk også at dersom ventilen eller en annen bølgegenererende anordning er plassert nær de distale ender av enten forlengelsesrøret elelr fluidrørledningen, vil kun en bølge bli generert, som kan også benyttes med den nye fremgangsmåte.

I fig. 3 til 9 refererer "T3" seg til tidsstørrelsen det tar først å bevege oppad W*2 til å forflytte seg til den distale ende 32 av forlengelsesrøret, reflektere og forflytte seg tilbake til trykktransduktoren 16. " T\" refererer til tidsstørrelsen det tar først å bevege Wj nedad til å nå den distale ende 14 av fluidrørledningen, reflektere og returnere til trykktransduktoren 16. Det refereres nå til fig. 3, ved tiden t = T3/2, reflekterer W2av fra den distale ende 32 av forlengelsesrøret og begynner å bevege seg nedad, som følger Wj. Bemerk at systemtrykket med fordel ikke blir redusert til 0.

Det vises nå til fig. 4, ved tidspunktet t = T3, er W2ved trykktransduktoren 16 og W\lengre ned i fluidrørledningen 10. Bemerk at trykktransduktoren 16 skal se W2passere ved dette tidspunkt.

Det vises nå til fig. 5, ved tidspunktet t = Tj/2, reflekterer Wi av fra den distale ende 14 av fluidrørledningen og starte tilbake mot trykktransduktoren 16. W2beveger seg fortsatt nedad.

Det vises nå til fig. 6, ved tidspunktet t = Ti/2+T3, reflekterer W2av fra den distale ende 14 av fluidrørledningen og følger Wj opp fluidrørledningen 10.

Det refereres nå til fig. 7, ved tidspunktet t = Ti, er W]tilbake ved trykktransduktoren 16 og W2følger på. Ved dette punkt skal trykktransduktoren 16 registrere Wj som passerer.

Det vises nå til fig. 8, ved tidspunktet t = Ti + T3/2, reflekterer Wj av fra den distale ende 32 av forlengelsesrøret og begynner å bevege seg nedad mot W2. Begge bølger forflytter seg nå mot hverandre. Begge forflytter seg med den samme hastighet og samme avstand fra trykktransduktoren 16.

Det vises nå til fig. 9, ved tidspunktet t = T\ + T3, er begge bølger sammenfallende ved trykktransduktoren 16. Bølgene skal detekteres ved trykktransduktoren 16 og deres sammenlagte amplituder bør observeres som en sterk, enkelt puls.

Bølgene vil deretter igjen bevege seg gjennom hele systemet på en repeterende måte, hvor bølgene reduseres hver syklus på grunn av absorbsjonen i stålflatene i de distale ender av forlengelsesrøret og fluidrørledningen, såvel som på grunn av friksjonen med sideveggene og andre energitap. Videre genereres støy i koplingene og andre mindre reflekterende flater. Etter flere sykluser vil bølgene ikke lenger være målbare.

Verdiene på Tj og T3kan nøyaktig bestemmes fra registrerte trykkdata. Alternativt kunne utgangen fra trykkendring-føleranordningen ganske enkelt observeres og tiden T\ og T3bestemmes basert på disse obersevasjoner. Fig. 10 viser et forventet, normal trykkutplotting for det foretrukne system. Bemerk at tidligere trykkdata vil sannsynligvis være ubrukelige på grunn av turbulensen forbundet med brått trykkfall ved åpning av ventilen 24.

Tre adskilte, repeterende, negative trykkpulser Pj, P2, P3, skal observeres i en normal trykkplotting. ?\skjer ved tidspunktet T3, som vist i fig. 4, når W2reflekterer av fra den distale ende av forlengelsesrøret og returnerer til trykktransduktoren. P2opptrer ved tidspunktet T\, som vist i fig. 7, når Wj returnerer til trykktransduktoren etter reflektering av fra den distale ende av fluidrørledningen. P3forekommer ved tidspunktet T\ + T3, som vist i fig. 9, når Wj og W2samtidig ankommer tilbake ved trykktransduktoren etter at begge har foretatt en full krets av hele systemets lengde. De omtrentlige relative størrelser på pulsene er vist i fig. 10. Hvert påfølgende sett med tre pulser bør være mindre enn dens forløper. Det vises til fig. 10 hvor T3kan måles et antall ganger, slik som fra P2 til P3, såvel som fra P3til den neste Pj, og tiden mellom pulsene fra P3til den neste P2er også et mål på Tj. Bemerk at den første Pj ikke behøver å være hurtig identifiserbar på grunn av den første støy i systemet ved tidspunktet for initiering av bølgene Wj og W2.

Som det lett fremgår, dersom trykktransduktoren 16 og ventilen 24 er for nære den distale ende av forlengelsesrøret, vil tiden T3være for liten til å måle nøyaktig i forhold til tiden T\, selv med bruken av en digital mating til en computer. Det er foretrukket at forholdet T1/T3ikke er under 1:1000.

I den foretrukne utførelse er T2lik T3/2. Når data har blitt registrert beregnes lengden LpCav en fluidsøyle som går fra trykktransduktoren 16 til den distale ende 14 av fluidrørledningen ved følgende ligning: Lpc = ((L2<*>T]/T2)-L3)/2.

Dersom ett er forsøk på å bestemme dybden for et verktøy, ville man måtte ta i betraktning om den proksimale ende av fluidrørledningen slutter nøyaktig ved jordens overflate. Om ikke, så må avstanden L§fra jordens overflate til den proksimale ende av fluidrørledningen ville bli tatt i betraktning på riktig måte. Spesielt, dersom den proksimale ende av fluidrørledningen ligger over jordens overflate, så ville avstanden Lg måtte bli trukket fra avstanden L\for korrekt å bestemme verktøyets dybde. Dersom den proksimale ende av fluidrørledningen ligger under jordens overflate, så ville avstanden Lg måtte bli tilføyd avstanden L\for å korrekt bestemme verktøyets dybde.

Den nye fremgangsmåte kan også benyttes i olje- eller gassbrønnoperasjoner for å bestemme dersom en ventil i hovedboringen som ligger ved en kjent dybde er åpen eller lukket. Dette foretas ved å bestemme den åpne lengde av brønnboringen, fordi når ventilen er åpen, foreligger en lengre, kontinuerlig fluidrørledning enn når ventilen er lukket. Dersom en nøyaktig måling av lengden på den åpne fluidrørledning i brønnboringen foretatt med den nye fremgangsmåte, er lik med den kjente dybden til verktøyet, så må ventilen lukkes. Dersom en nøyaktig måling av lengden på den åpne fluidrørledning i brønnboringen med den nye fremgangsmåte er betydelig større enn den kjente dybde for verktøyet, så må ventilen åpnes.

Dersom luft er tilstede i den distale ende 32 av forlengelsesrøret, er målingen av Lpc ugyldig. Dette er fordi istedenfor å reflektere kun av fra slam-stålgrenseflaten ved den distale ende 32 av forlengelsesrøret, reflekteres bølger fra en slam-luftgrenseflate ved en eller annen ukjent avstand som er mindre enn L2. Den tilsynelatende måling av T3vil være ukorrekt og bruken av ligningene fremsatt her vil resultere i en falsk måling av

<L>FC-

Heldigvis, siden reflekteringskoeffisienten for slam-luftgrenseflaten er -1, vil det registrerte trykkprofil være mye annerledes. Det forventede, registrerte trykkdata for systemet med luft i den distale ende 32 av forlengelsesrørledningen bør se ut som fig. 11. Bemerk at istedenfor tre negative pulser er mønsteret en negativ puls P4, etterfulgt av en større positiv puls P5, etterfulgt av en tredje negativ puls Pg som er mindre enn den første. Dette er en klar diagnostisk hjelp for å bestemme gyldigheten av dybdemålingen.

Dersom måling blir forsøkt og den registrerte trykkrespons er lik med den i fig. 11, bør luft ventileres ut fra systemet med nåleventilen 30 i den distale ende 32 av forlengelsesrørledningen og målingen repetert inntil den observerte respons er lik med den vist i fig. 10.

Analysen og beskrivelsene av trykkbølge-oppførselen er av første ordens tilnærmelser. Det er sannsynlig at en liten refleksjon vil bli observert fra forstyrrelser mellom hver rørskjøt i brønnen. Uttynning av trykkbølger under transit er ikke tatt i betraktning i den foreliggende beskrivelse, men uttynning eller demping bør kun endre størrelsen på trykkpulsene. Pulsene skulle fortsatt være hurtig gjenkjennbare. Videre inntar det beskrevne system en flat overflate i toppen og bunnen. For et virkelig system skulle en flat overflate i den distale ende av forlengelsesrøret være lett oppnåelig. Uheldigvis vil en flat overflate i den distale ende 14 av fluidrørledningen sannsynligvis ikke være mulig. Dette kan potensielt komplisere identifikasjonen av tre karakteristiske trykkpulser, skjønt de skulle fortsatt være lett identifiserbare. Fordi en computer som kan registrere data ved svært små tidsintervaller og trykkbølger med konstant hastighet blir brukt, er svært høy presisjon og nøyaktighet mulig, lik med eller overlegen de mekaniske målemetoder ved bruk av en vaierline eller elektrisk line.

Med denne fremgangsmåte og anordning er det ikke nødvendig å kjøre en vaierline eller elektrisk line ned hele lengden av fluidrørledningen, der begge disse operasjoner kan være tidkrevende. Faktisk kan anordningen bli satt opp og fremgangsmåten kjørt på en relativt mye kortere tid. Videre er ingen rigger med vaierline eller elektrisk line nødvendig, og servicejobben blir ferdiggjort uten noen inntrengning i selve brønnen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av lengden Lpc av en usperret seksjon av en fluidrørledning, den ublokkerte fluidrørledningsseksjon har en proksimal og distal ende, der fremgangsmåten omfatter trinnene: Bygge et trykkpåholdende system, der systemet omfatter: den usperrede fluidrørledningsseksjon; og et forlengelsesrør, der forlengelsesrøret har en kjent lengde og en proksimal og distal ende, den distale ende er lukket, den proksimale ende av forlengelsesrøret er operativt forbundet til den proksimale ende av fluidrørledningen, fluidrørledningen og forlengelsesrøret står i fluid- og trykkkommunikasjon, idet systemet kan holde på et forholdsvis konstant indre trykk; karakterisert ved å forbinde en trykkendring-føleranordning til systemet, trykkendring- føleranordningen er istend til å avføle endringer i trykket inne i systemet; fylle systemet fullstendig med et fluid; generere minst en trykkbølge i systemet; tidsavstemme trykkbølgen fra et tidsavstemt startpunkt en kjent avstand L3 fra trykkendring-føleranordningen, der L3 er et positivt tall dersom trykkendring-føleranordningen er mellom det tidsavstemte startpunkt og den distale ende av fluidrørledningen, og at L3 er et negativt tall dersom trykkendring/føleranordningen ikke ligger mellom det tidsavstemte startpunkt og den distale ende av fluidrørledningen; måle tiden T\ som kreves for trykkpulsen å bevege seg fra tids-startpunktet til den distale ende av fluidrørledningen og tilbake til trykkendring-føleranordningen; bestemme tiden T2 som kreves for trykkpulsen å bevege seg gjennom en del av systemet av kjent lengde L2 ; og beregne Lpc med ligningen Lpc = ((L2<*> Tj/T2 )-L3 )/2.;

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at L2 er avstanden fra den distale ende av forlengelsesrøret til trykkendring-føleranordningen, og at tiden T2 bestemmes ved å måle tiden T3 som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra trykkendring-føleranordningen til den distale ende av forlengelsesrøret og returnere til trykkendring-føleranordningen, og deretter beregne T2 ved ligningen T2= T3 /2.;

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at L2 er avstanden fra et punkt der trykkbølgen initieres til trykkendring-føleranordningen og videre at T2 bestemmes ved å måle tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra utgangspunktet for trykkbølgen til trykkendring-føleranordningen.;

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden L2 er avstanden mellom trykkendring-føleranordningen og en andre trykkendring-føleranordning, og videre at tiden T2 er tiden det kreves for trykkbølgen å bevege seg fra den ene trykkendring-føleranordning til den annen.;

5. Fremgangsmåte ved bestemmelse av dybden D\ for et brønnverktøy i en olje- eller gassbrønn, der brønnen har en proksimal og distal ende, brønnen har minst en usperret fluidrørledningsseksjon som går uavbrutt fra den proksimale ende av brønnen til verktøyet, fluidrørledningen og en proksimal og distal ende, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene: den proksimale ende av fluidrørledningen er en kjent avstand L§ fra jordoverflaten, L§ er negativ dersom den proksimale ende av fluidrørledningen ligger over jordens overflate, og L§ er positiv dersom den proksimale ende av fluidrørledningen ligger under jordens overflate; bygge et trykkpåholdende system, der systemet omfatter en usperret seksjon av fluidrørledningen; og et forlengelsesrør, forlengelsesrøret har en kjent lengde og en proksimal og distal ende, den distale ende er lukket, den proksimale ende av forlengelsesrøret er operativt forbundet til den proksimale ende av fluidrørledningen, fluidrørledningen og forlengelsesrøret står i fluid- og trykkommunikasjon, systemet er i stand til å holde på et forholdsvis konstant indre trykk; forbinde en trykkendring-føleranordning til systemet, trykkendring-føleranordningen er istand til å avføle endringer i trykket inne i systemet; fylle systemet fullstendig med fluid, generere minst en trykkbølge i systemet; tidsavstemme trykkbølgen fra et tidsavstemt startpunkt en kjent avstand L3 , fra trykkendring-føleranordningen, der L3 er et positivt tall dersom trykkendring-føleranordningen ligger mellom det tidsavstemte startpunkt og verktøyet, og at L3 er et negativt tall dersom trykkendring-føleranordningen ikke er mellom det tidsavstemte startpunkt og verktøyet; måle tiden T\ som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra det tidsavstemte startpunkt til verktøyet og tilbake til trykkendring-føleranordningen; bestemme tiden T2 som kreves for trykkbølgen å bevege seg gjennom et parti av systemet av kjent lengde L2 ; å beregne verktøyets dybde med ligningenDi= (((L2 *T1/ T2 )-L3 )/2) + Ls.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert vedatL2 er avstanden fra den distale ende av forlengelsesrøret til trykkendring-føleranordningen, og videre at trinnet ned å bestemme tiden T2 utføres ved å måle tiden T3 som kreves for trykkbøgen å bevege seg fra trykkendring-føleranordningen til den distale ende av forlengelsesrøret og returnere til trykkendring-føleranordningen, deretter beregne T2 med ligningen T2 = T3 /2.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert vedatL2 er avstanden fra et punkt der trykkbølgen initieres til trykkendring-føleranordningen, og videre at T2 bestemmes ved å måle tiden som kreves for trykkbølgen å bevege seg fra initieringspunktet for trykkbølgen til trykkendring-føleranordningen.

8. Anordning for å bestemme lengden av et usperret parti av en fluidrørledning, det usperrede parti av fluidrørledningen har en proksimal og distal ende, karakterisert ved at anordningen omfatter: et forlengelsesrør av en kjent lengde med en proksimal og distal ende, den proksimale ende av forlengelsesrøret er operativt forbundet til den proksimale ende av fluidrørledningen; en trykkendring-føleranordning operativt forbundet til den proksimale ende av forlengelsesrøret; og en trykkbølge-generator operativt forbundet til innsiden av forlengelsesrøret.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at trykkbølge-generatoren er en ventil som gir fluidkommunikasjon fra utsiden av forlengelsesrøret til innsiden av forlengelsesrøret, der ventilen er plassert nær ved trykkføleranordningen.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at ventilen kan frigjøre trykk fra 0,6 til 9 til 3,45 MPa fra den trykkbeholdende anordning på mindre enn 3 sekunder.