NFR seminar Olje og gass programmet Bruk av EM-bølger for påvisning og monitorering av hydrokarboner

Transkript

1 NFR seminar Olje og gass programmet Bruk av EM-bølger for påvisning og monitorering av hydrokarboner John H.Løvholt Norges Geotekniske Institutt

2 Prosjekter innen Olje og gass programmet BIP - Ny EM sensorteknologi for leting etter hydrokarboner BIP Use of Guided Waves Techniques in an Oil Well for Monitoring of Petroleum Reservoir Characteristics

3 Prosjekt oversikt Seabed Logging Overlagring Guided Waves WMR Reservoir Radar POSLOG Gass Oljesone Vann

4 Overordnet mål Verktøy til videre utvikling av Smart Wells Større utbytte av oljefeltene Lavere kostnader og forbedret kvalitet på leting etter hydrokarboner

5 POSLOG Deltakere: Statoil, IKU, NGI, Elf, BP, Norsk Hydro, NFR Mål: Bestemme borkrones posisjon i oljerommet

6 Reservoir Radar Deltakere: KOS, Statoil, NGI, NFR

7 Reservoir Radar Design 1 Design 2 Reservoir: 150 ohmm Target: 10 X 10 m Tx 8 m Reservoir: 150 ohmm Target: 10 X 10 m Tx 4 m Rx1 2 m Rx2 2 m m +-2 m 35 m m 1-40 mhz 10 W output 2D Directionality along wellbore & Resistivity w/2 Rx - antennas Rx1 8 m mhz 10 W output 2D Directionality along wellbore & Resistivity w/2 Rx - antennas 3D Directionality w/multiple antennas 10 m Rx2 8 m

8 Water Monitoring Radar (WMR) for Reservoir Resistivity Monitoring Prosjektleder: NGI Sponsorer: NFR, Roxar,, Statoil, NGI FoU-utførende utførende: : NGI og Roxar Feltinstallasjoner El Furial,, Venezuela Norne (ikke installert)

9

10 WMR - Full skala radarenhet EM-Transmitter section Electronics section EM-Receiver section Standard tubing

11 Use of Guided Waves Techniques in an Oil Well for Monitoring of Petroleum Reservoir Characteristics Prosjektleder: ROXAR v/per Arne Haug Sponsorer: NFR, Norsk Hydro, Statoil FoU-utførende utførende: : NGI

12 THE ROXAR GROUP 2002 Total turnover: NOK 535 m (US$ 75) From international activities: 65% Headquarter: Stavanger,, NW No of staff: ca. 350 Three business lines - Reservoir modelling - Flow measurement - Downhole instrumentation Advanced technology for reservoir management and optimised recovery

13 MAIN PRODUCTS Top-side metering Data acquisition Sub-sea metering Reservoir modelling Reservoir simulation Inflow control Saturation monitoring P and T monitoring

14 PDMS - Permanent Downhole D Monitoring DACQUS Save Logging Costs Manage Production Transients Read Reservoir Footprint Increase Oil Recovery

15 Use of Guided Waves Techniques in an Oil Well for Monitoring of Petroleum Reservoir Characteristics Varighet: 2003 (videre planer til 2006) Finansiering (knok( knok): NFR 600 Norsk Hydro 200 Statoil 200 Roxar 200

16

17

18 Resistivity (Ωm) Transmitter Receiver GW Borestreng Electromagnetic signal Pulse or CW OWC (T 2 ) OWC (T 1 )

19 Reflektert signal: 1 mv Sender signal: 10 V Direkte bølge: 1 V Oljesone 50 ohm-m Mottatt signal = A exp(2πft + θ) ) (1 + γ e j4 πd/ d/λ+φ ) Mål : Ut fra mottatt signal estimere avstand til olje/vann Refleksjons koeffisient: 0,75 Vannsone 1 ohm-m Vi trenger: Størrelse og fase på mottatt signal for noen frekvenser Sterkt nok reflektert signal i forhold til sendersignal Algoritmer

20 Resultater Deteksjonsavstand som funksjon av frekvens f (khz) Avstand Nøyaktighet FDFD (finite difference frequency domain) software er utviklet og brukes for simulering. Resultatene viser at bølgen ledes av en metallsylinder

21 Resultater Utstyr som er utviklet: Sender: * Ferrit toroid antenne * Det benyttes DDS (direct digital synthesiser) teknikk med programmerbar frekvens Mottaker: * Koherent mikser og SSB (single side band) teknikk, Dynamisk område A/D (24 bit). Resultat : nøyaktig måling av fase og amplitude. Test i tank og med lang kabel : Bølgen guides. Guidewave kan brukes for deteksjon på lang avstand. Utstyret virker tilfredsstillende.

22 Bondkall felttestlaboratorium

23 Bondkall felttestlaboratorium Gjennomskåret

24 Laboratorie test Guidewaves Sender Mottaker Testmottaker

25 Guided Waves Arbeidsplan 2003 Administrasjon (Roxar( Roxar) Modellering og simulering (NGI) Utstyrsutvikling lab. prototype Test av lab. prototype i ferskvann (Langlivann)

26 Guide Waves Arbeidsplan Modellering og simulering (NGI) Deteksjon HC/vann og gass/olje kontakter Deteksjon vann koning Undersøke effekter av cement lining Undersøke effekter av dobbel casing Undersøke HC metning Rapportering

27 Guide Waves Utstyrsutvikling (Roxar( Roxar/NGI) Forbedre batterilading Redesign frekvens mikser krets Markedsstudie (begrenset) Elektronikk design. Konseptstudie Høytemperaturelektronikk. Studie Tilgjengelighet og kvalitet, komponenter Potensiell forbedring av nøkkel-kretser kretser Praktisk implementering av GW i nedihulls systemer Rapportering

28 Guides Waves Felt test (NGI/Roxar Roxar) Forberedelser (utstyr og programvare) Test Langlivann (juli 2003) Oppfølging Rapport

29 Site - Langlivann i Sørkedalen PC Power supply 21m Flyteelement 20m Sender Mottaker Vanntett box for elektronikk Metallrør (7x3m) Saltvann Anker

30 Guided Waves utstyr Sender Mottaker Trykktett boks

31 Havbunns logging (HBL) Et fartøy trekker en dyptgående kraftig EM-kilde og flere mottakere registrerer multi- offset respons

32 Ny EM sensorteknologi for leting etter hydrokarboner Prosjektleder: EMGS v/svein Ellingsrud Sponsorer: NFR, Norsk Hydro, Statoil FoU-utførende utførende: : NGI

33 Electromagnetic Geoservices (EMGS) Etablert 2002 i Trondheim 15 fulltids ansatte Forretningsidé: Kommersialisere HBL-metoden for å øke sannsynligheten for hydrokarbon funn på dypt vann Arbeidsområder: Planlegge, samle inn data, prosessere og tolke data fra HBL undersøkelser

34 Ny EM sensorteknologi for leting etter hydrokarboner Varighet: Finansiering (knok( knok) 2003: NFR 1000 Norsk Hydro 300 Statoil 300 EMGS 400 Tilsvarende budsjett for 2004

35 Bølgeforplantning i hydrokarbon reservoir Programseminar Olje og gass programmet Luftbølge Signalhastighet: ~ r d Demping: ~exp( ) r Saltvann 0.2 ohm-m Havbunn Kilde Direkte bølge Mottaker Overdekning (havbunn) 1.0 ohm-m Reflektert bølge Refraktert bølge Hydrokarbon reservoir 50 ohm-m

36 Mottaker for EM-signaler Sentralenhet/ logger Sensor Forforsterker

37 EM Sensor Prosjektmål Effektivisere letevirksomheten etter nye olje- og gassfelt gjennom å utvide anvendelsesområdet av HBL (Havbunnslogging) muliggjort gjennom nye EM-sensorer Bedre sensor følsomhet gir mulighet for Påvisning av dypereliggende reservoirer (> 2000m) Undersøkelser av mindre reservoirer/prospekter Undersøkelser på grunt vann

38 EM Sensor Arbeidsoppgaver Forstudie forforsterker State og the art, sensorer og mottakere Etablere lavstøy laboratorie testutstyr Analyser og studier Sensorer Sensor arrays Rapportering

39 EM Sensor Arbeidsoppgaver (forts.) Utvikle dataprosesseringsalgoritmer Prototyputvikling Full skala prototyp test Evaluere flersensor kabel

40 EM Sensor State of the art Sensorer Teste og evaluere Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) Magnetic Coil Antenna Flux-gate Magnetometer Ag og AgCl elektroder, Quantum Magnetometer

41 Forskjellige mottakere SMM lll magnetometer based on nuclear polarisation oscillation 3-axis underwater e-field sensor Three axis sensor plattform Model G377 3-axis 3 77K Geophysical magnetometer SQUID system

42 EM Sensor Arbeidsoppgaver (2004) Fullskala test av revidert prototyp Designrevisjon, offshore marinisert enhet Integrasjon mot nye mottakere Sluttrapport og videreføring

43 Signal/støy forhold Mottatt signal (V) Reservoir med HC Reservoir uten HC Avstand sender mottaker (km)

44 Noen patenter Produksjonshullsradar (NGI/KOS/Statoil) Logging av petroleumsbrønn v.hj.a EM NGI/Statoil Radaranalyse i oljebrønner (NGI/Statoil) Resistivitet utenfor casing (NGI/Statoil) Signaloverføring v.hj.a Guidewave prinsippet (2 patenter) Antenne for bruk i borede brønner (NGI/KOS) Havbunnslogging (EMGS/Statoil/NGI)

45 Oppsummering 15 års utviklingsarbeide med NFR støtte har gitt konkrete resultater Leverandørindustrien arbeider med nye EM verktøy Forskningsmiljøet har fått et nytt bein å stå på Fortsatt er det mye ugjort

46