-
Die
Erfindung betrifft die Erforschung/Förderung einer durch ein Bohrloch
durchdrungenen unterirdischen Formation und insbesondere Techniken zum
Kommunizieren zwischen einer Einrichtung an der Oberfläche und
einem im Bohrloch positionierten Bohrlochwerkzeug.
-
Die
Erforschung und Förderung
von Kohlenwasserstoffen beinhaltet das Platzieren eines Bohrlochwerkzeugs
in das Bohrloch, um verschiedene Bohrlochoperationen durchzuführen. Es
gibt viele Typen von Bohrlochwerkzeugen, die bei der Erforschung/Förderung
von Kohlenwasserstofflagerstätten
verwendet werden. Typischerweise ist ein Bohrwerkzeug an einem Bohrturm
aufgehängt
und wird in die Erde vorgetrieben, um das Bohrloch zu bilden. Das
Bohrwerkzeug kann ein Bohrwerkzeug für Messung während des Bohrens (MWD, measurement-while-drilling) oder ein
Bohrwerkzeug für
Protokollierung während
des Bohrens (LWD, logging-while-drilling) sein, das Bohrlochoperationen wie
etwa das Erfassen von Messwerten während des Bohrprozesses durchführen kann.
Solche Messwerte werden im Allgemeinen von Instrumenten erfasst,
die in Schwerstangen oberhalb der Bohrkrone angebracht sind und
Informationen wie etwa die Position der Bohrkrone, das Wesen des
Bohrprozesses, die Öl/Gas-Zusammensetzung/Qualität, den Druck,
die Temperatur und andere geophysikalische und geologische Bedingungen
erlangen können.
-
Bohrloch-Bohr-
und/oder -Messwerkzeuge können
mit Kommunikationssystemen versehen sein, die geeignet sind, Signale
wie etwa Befehle, Energie und Informationen zwischen einer in dem
Bohrlochwerkzeug untergebrachten Bohrlocheinheit und einer Oberflächeneinheit
zu senden. Kommunikationssysteme in Bohrwerkzeugen können beispielsweise
Schlammimpulssysteme umfassen, die den Fluss von Bohrschlamm durch
ein Bohrloch-Bohrwerkzeug manipulieren, um Druckimpulse zu erzeugen.
Ein solches Schlammimpulssystem ist in
US 5 517 464 offenbart, das in seiner
Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist.
-
Drahtlose
Kommunikationstechniken wie etwa elektromagnetische (oder EMAG)
Telemetriesysteme sind ebenfalls in Bohrloch-Bohrwerkzeugen eingesetzt
worden. Solche Systeme umfassen eine Bohrlocheinheit, die ein elektromagnetisches
Feld erzeugt, das fähig
ist, ein Signal zu einer fernen Oberflächeneinheit zu senden. Beispiele
von elektromagnetischen Telemetriesystemen sind in
US 5 642 051 und
US 5 396 232 offenbart.
-
Um
die Funktionsfähigkeit
von elektromagnetischen Systemen bei Bohranwendungen zu verbessern,
sind Weiterentwicklungen wie etwa die Verwendung von Zwischenverstärkern und
Zwischenräumen
in vorhandene Bohrwerkzeuge implementiert worden. Durch Schaffen
eines Zwischenraums oder eines nicht leitenden Einschubs zwischen
benachbarten Abschnitten eines Gestängerohrs wird das elektromagnetische
Feld verstärkt,
um ein besseres Signal zu liefern. Beispiele für einen in einem elektromagnetischen
Telemetriesystem verwendeten Zwischenraum sind in
US 5 396 232 in
US 2 400 170 beschrieben.
-
In
einigen Fällen
wie etwa bei Tiefbohranwendungen kann die Schlammimpulstelemetrie
die beste Telemetriequelle sein. In anderen Fällen wie etwa unter den Bedingungen
einer hohen Datenrate oder einer hohen Penetrationsgeschwindigkeit
und unter den Bedingungen eines Schlamms schlechter Qualität kann die
elektromagnetische Telemetrie die beste Telemetriequelle darstellen.
Die elektromagnetische Telemetrie ist beispielsweise einfach aufzubauen
und zu betreiben, jedoch kann sie von Formationseigenschaften abhängen und
besitzt eine begrenzte Tiefeneignung. In anderen Fällen können Schlammimpulstelemetrie- Werkzeuge für extreme Tiefen
geeignet, jedoch empfindlich gegenüber Schlammbedingungen sein
und für
ihren Betrieb eine größere Erfahrung
erfordern.
-
In
manchen Fällen
können
Telemetriesysteme auch einholbar ausgeführt sein. Beispielsweise beschreibt
US 6 577 244 ein einholbares
MWD-Bohrwerkzeug. Gegenwärtige
Telemetriewerkzeuge sind typischerweise in einer teuren Schwerstange,
die speziell für
eine Kopplung mit dem Telemetriewerkzeug entworfen ist, untergebracht.
Diese teuren Schwerstangen besitzen im Allgemeinen ein Orientierungsmerkmal
an der Unterseite, um die Sensoren in Bezug auf die Schwerstange
zu orientieren, und eine Telemetrie-Untereinheit, die die Übertragung
der Informationen an die Oberfläche
erleichtert.
-
Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Telemetriesystem zu schaffen,
das an verschiedene Bohrlochbedingungen anpassbar ist, wobei ein
solches System zwischen verschiedenen Typen von Telemetriesystemen
umwandelbar sein und/oder ein effizientes Orientierungssystem bereitstellen
sollte und zusätzliche
Merkmale aufweisen könnte,
die die Zuverlässigkeit,
die Funktionsfähigkeit,
die Leistungsfähigkeit,
die Größenskalierbarkeit,
die Orientierung und/oder die Möglichkeit
des Bergens oder Einholens verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 14 bzw. durch ein Verfahren
nach Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung schafft ein Telemetriesystem für ein Bohrlochwerkzeug, das
in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch positionierbar
ist. Das System umfasst ein Telemetriewerkzeug, das in das Bohrlochwerkzeug
einsetzbar ist. Das Telemetriewerkzeug umfasst eine Telemetrieeinheit,
die zwischen einer Schlammimpuls-Telemetrieeinheit und einer elektromagnetischen
Telemetrieeinheit austauschbar ist.
-
Die
Erfindung schafft ferner ein Telemetriesystem für ein Bohrlochwerkzeug, das
in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch positionierbar
ist. Das System umfasst ein Telemetriewerkzeug, das ein elektromagnetisches
Telemetriewerkzeug und ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug umfasst,
wobei das elektromagnetische Telemetriewerkzeug oder das Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug
einzeln angeordnet oder aus dem Telemetriewerkzeug geborgen werden
kann, wenn das Werkzeug im Bohrloch angeordnet ist.
-
Die
Erfindung schafft ein Verfahren zum Anordnen eines Telemetrie systems
in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch.
Dieses Verfahren umfasst das Einsetzen eines Telemetriewerkzeugs
in ein Bohrlochwerkzeug zum Anordnen im Bohrloch, wobei das Telemetriewerkzeug
eine Telemetrieeinheit umfasst, die zwischen einer Schlammimpuls-Telemetrieeinheit
und einer elektromagnetischen Telemetrieeinheit austauschbar ist, und
das wahlweise Ausrüsten
des Telemetriewerkzeugs mit einer Schlammimpuls-Telemetrieeinheit oder einer elektromagnetischen
Telemetrieeinheit, wenn das Bohrlochwerkzeug im Bohrloch angeordnet
ist.
-
Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen
gezeigten Ausführungsformen
erläutert.
-
1 ist
eine schematische Darstellung eines Bohrlochwerkzeugs, das in einem
Bohrloch über einen
Bohrstrang an einem Bohrgestell aufgehängt und mit einem erfindungsgemäßen Telemetriewerkzeug
versehen ist;
-
2A ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen
Telemetriewerkzeugs;
-
2B ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen
Telemetriewerkzeugs ist;
-
3A ist
schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlammimpuls-Telemetriewerkzeugs
ist;
-
3B ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schlammimpuls-Telemetriewerkzeugs
ist;
-
4A ist
eine schematische Darstellung eines kombinierten Telemetriewerkzeugs
und zeigt eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Aufhängesystems;
und
-
4B ist
eine schematische Darstellung eines kombinierten Telemetriewerkzeugs
und zeigt eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Aufhängesystems.
-
In 1 unterstützt ein
Gestell 11 ein Bohrloch-Bohrwerkzeug 12, das in
einem Bohrloch 14 an dem Gestell 11 aufgehängt ist.
Das Bohrlochwerkzeug 12 kann mittels einer Bohrkrone 16,
die sich an seinem unteren Ende befindet, das Bohrloch 14 bohren.
Das Bohrlochwerkzeug 12, das ein Bohrloch-Telemetriewerkzeug 18 enthält, ist
mit diesem und mit einem Bohrstrang 20 wirksam verbunden.
Der Bohrstrang 20 umfasst mehrere verbundene Schwerstangen,
die ihn bilden.
-
Verschiedene
Komponenten wie etwa das Telemetriewerkzeug 18, Sensoren 22,
eine Stromversorgungseinheit 24 sowie weitere Komponenten sind
in einer oder mehreren Schwerstangen positioniert und ermöglichen
dem Bohrlochwerkzeug 12 das Durchführen verschiedener Bohrlochoperationen. Das
Telemetriewerkzeug 18 kann ein elektromagnetisches Werkzeug
sein, wie im Zusammenhang mit den 2A und 2B beschrieben
wird, das mit einer Oberflächen-Erfassungseinheit 26 kommuniziert,
die elektromagnetische Impulse erfassen kann, oder ein Schlammimpulswerkzeug
sein, wie im Zusammenhang mit den 3A und 3B näher beschrieben
wird, das mit einer Oberflächen-Erfassungseinheit
kommuniziert, die Schlammimpulse erfassen kann, wie weiter unten
ausführlicher
beschrieben wird. Somit enthalten die Telemetriewerkzeuge nach den 2 und 3 austauschbare
Module. Durch diese austauschbaren Module kann das Telemetriewerkzeug 18 von 1 von
einem elektromagnetischen Telemetriewerkzeug in ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug
(und umgekehrt) umgewandelt werden. Ferner kann das Telemetriewerkzeug 18 von 1 so
beschaffen sein, dass es ein elektromagnetisches Telemetriewerkzeug
und ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug enthält. Weitere Telemetriewerkzeuge
wie etwa ein akustisches Werkzeug können ebenfalls verwendet werden.
Außerdem
können
diese Telemetriewerkzeuge an der Oberfläche umgewandelt werden oder
zur Umwandlung aus dem Bohrloch geholt und wieder eingeführt werden.
-
In 1 und 2A ist
ein Teil des Bohrlochwerkzeugs 12 gezeigt, wobei das Telemetriewerkzeug 18 ein
elektromagnetisches Telemetriewerkzeug 18a ist. Das elektromagnetische
Telemetriewerkzeug 18a ist vorzugsweise über eine
drahtlose Kommunikationsverbindung wirksam mit der Oberflächeneinheit 26 verbunden
(wie in 1 gezeigt ist), um mit ihr zu
kommunizieren. Das elektromagnetische Werkzeug 18a erzeugt
ein elektromagnetisches Feld F, das von der Oberflächeneinheit 26 empfangen
werden kann. Das elektromagnetische Werkzeug 18a überträgt das elektromagnetische Feld
F, das die in dem Bohrlochwerkzeug 12 gesammelten Daten
befördert,
zu der Oberflächeneinheit 26.
Die Oberflächeneinheit 26 kann
ebenfalls ein elektromagnetisches Feld senden, das von dem elektromagnetischen
Werkzeug 18a empfangen werden kann.
-
Das
elektromagnetische Werkzeug 18a ist in einem Schwerstangensystem 100 angeordnet.
Das elektromagnetische Werkzeug 18a umfasst einen Fangkopf 200,
ein Batteriemodul 202, ein Steuereinheitmodul 204 und
ein Sendermodul 206. Diese Module können in einer oder mehreren
Schwerstangen, die das Schwerstangensystem 100 bilden,
enthalten sein. Ferner ist der Umfang der vorliegenden Erfindung
nicht durch die relative Positionierung der Module begrenzt; die
Reihenfolge der Module kann wie gewünscht verändert werden.
-
Der
Fangkopf 200 ist an einem lochaufwärts gerichteten Ende des elektromagnetischen
Werkzeugs 18a angeordnet. Der Fangkopf 200 ist
so beschaffen, dass ein einfaches Bergen und Wiedereinsetzen des
elektromagnetischen Werkzeugs 18a möglich ist. Dies ist besonders
nützlich,
wenn das Schwerstangensystem festsitzt und das elektromagnetische
Werkzeug 18a geborgen werden muss, bevor das Schwerstangensystem
verlassen wird. Zum Bergen wird eine herkömmliche Bergungsvorrichtung durch
die Mitte des Schwerstangensystems oder Bohrstrangs hinab gelassen
und an dem Fangkopf 200 befestigt, wie es an sich bekannt
ist. Das Telemetriewerkzeug 18a kann dann für eine künftige Verwendung
an die Oberfläche
gezogen werden.
-
Das
Batteriemodul 202 enthält
eine oder mehrere Batterien wie etwa sich fortschreitend erschöpfende Batterien,
die zur Versorgung des Telemetriewerkzeugs wie etwa des elektromagnetischen Werkzeugs 18a mit
Energie verwendet werden können.
Das Batteriesystem ist eine Art und Weise der Versorgung der Werkzeugelektronik
mit Energie. Bei Implementierungen kann das wirtschaftlichste System
eingesetzt werden. Die verschiedenen Möglichkeiten kostengünstige Energieversorgungssysteme zu
schaffen, umfassen Batterien, die sich fortschreitend erschöpfen, und
Batterien mit eingebauten Benutzungsverfolgungsschaltungen, jedoch
sind sie nicht darauf begrenzt. Es sind weitere Ausführungen möglich einschließlich eines
durch den Bohrfluidfluss angetriebenen Turbine/Wechselstromgenerator-Systems
wie etwa eines Turbo-Modulators, wie an sich bekannt ist.
-
Das
Steuereinheitmodul 204 nimmt die Elektronik auf, die verwendet
wird, um das elektromagnetische Werkzeug 18a zu betreiben.
Die Elektronik in dem Steuereinheitmodul 204 wird verwendet,
um codierte Nachrichten oder Daten zu senden und zu empfangen. Das
Steuereinheitmodul 204 kann mit elektronischen Schaltungen
und Sensoren konfiguriert sein, die speziell für hohe Zuverlässigkeit
entworfen sind. Die Sensoren können
beispielsweise Richtungs- und Neigungssensoren, Gammastrahlen-,
Leitfähigkeits-
oder Bohrdynamiksensoren oder andere MWD- oder LWD-Sensoren sein.
In den Entwurf können
höher als üblich angesetzte
Entwurfsgrenzen einfließen,
um eine wesentlich höhere
Zuverlässigkeit
zu erzielen. Dies kann durch Anwendung der Multi-Chip-Module-(MCM)-Elektronik-Packungstechnik
erreicht werden, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
-
Das
Sendermodul 206 wird verwendet, um die elektromagnetischen
Signale, die gesendet werden, zu erzeugen sowie elektromagnetische
Signale zu erfassen. Das Sendermodul 206 umfasst eine Orientierungsvorrichtung 208,
die mit einer Lande- oder Anschlagvorrichtung 209 des Schwerstangensystems 100 in
einen Eingriff gelangt, einen unteren Senderkontakt 210,
der in einem Loch in einer unteren Senderaufnahme 212 positioniert
ist, und eine nichtmetallische Zwischenraumschwerstange oder Zwischenraumeinfassung 214.
Der untere Senderkontakt 210 ist lösbar in der unteren Senderaufnahme 212 positionierbar.
Vorzugsweise weist der untere Senderkontakt 210 einen verjüngten Nasenabschnitt 216 auf,
um das Einführen
in die Senderaufnahme 212 zu erleichtern. Die Zwischenraumeinfassung 214 ist
nicht leitend und erweitert die Signalfähigkeiten des elektromagnetischen
Werkzeugs 18a.
-
Die
Orientierungsvorrichtung 208 weist eine Keilnut 218 auf,
die so beschaffen ist, dass sie an der Landevorrichtung 209 in
Anlage kommt und folglich das elektromagnetische Werkzeug 18a innerhalb
des Schwerstangensystems 100 positioniert. Die Keilnut 218 unterstützt die
Ausrichtung des elektromagnetischen Werkzeugs 18a innerhalb
des Bohrlochwerkzeugs 12. Die Kombination aus Orientierungsvorrichtung 208 und
Landevorrichtung 209 bildet eine integrierte Lande- und Orientierungsvorrichtung,
die die werkzeugspezifische Schwerstangen-Hardware in einem kürzeren und kostengünstigeren
Schwerstangensystem unterbringt. Der Rest des Telemetriewerkzeugs 18a kann
dann in einer kostengünstigen Schwerstange
(z. B. einer gemieteten Monel-Schwerstange) untergebracht sein.
Die integrierte Vorrichtung kann dann in einer kürzeren isolierten Zwischenraumschwerstange
wie etwa der Zwischenraumschwerstange 214 für elektromagnetische
Telemetrie oder in einer kurzen Fluss- oder Strömungsuntereinheit für Schlammimpulstelemetrie
untergebracht sein.
-
In 2B ist
ein elektromagnetisches Telemetriewerkzeug 18b, das eine
alternative Ausführungsform
des Telemetriewerkzeugs 18 des Bohrlochwerkzeugs 12 von 1 bildet,
in einem Schwerstangensystem 102 positioniert. Das Schwerstangensystem 102 umfasst
eine Strömungshülse 220,
die in Bezug auf einen Fangkopf 222 des elektromagnetischen
Werkzeugs 18b proximal positioniert ist. In dieser Ausführungsform
ist das Bohrlochwerkzeug 12 ein umwandelbares Bohrlochwerkzeug,
das so angepasst werden kann, dass es ein elektromagnetisches Telemetriewerkzeug,
ein Schlammimpulswerkzeug oder ein kombiniertes Telemetriewerkzeug
enthält,
wie im Folgenden näher besprochen
wird.
-
In
einer Ausführungsform
enthält
das elektromagnetische Werkzeug 18b ein Batteriemodul 224 und
ein Steuermodul 226, wovon jedes in einer Weise betrieben
werden kann, die den oben bezüglich des
elektromagnetischen Werkzeugs 18a besprochenen Operationen
gleicht. Das elektromagnetische Werkzeug 18b umfasst eine
Sendereinheit 230 zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen.
Das Sendermodul 230 umfasst eine Orientierungseinheit 232 und
einen Senderkontakt 234. Die Orientierungseinheit 232 weist
eine Keilnut 231 auf, die das Ausrichten des elektromagnetischen Werkzeugs 18b innerhalb
des Schwerstangensystems 102 unterstützt. Die Keilnut 231 der
Orientierungseinheit 232 gelangt mit einer Landeeinheit 236 in
Eingriff, um das elektromagnetische Werkzeug 18b auszurichten.
Der Senderkontakt 234 ist einer nichtmetallischen Zwischenraumschwerstange 238 positioniert
und in einer Senderaufnahme 240 lösbar positioniert. In einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Senderkontakt 234 einen verjüngten Nasenabschnitt auf. Die
Zwischenraumschwerstange 238 ist vorgesehen, um die Signalfähigkeiten
des elektromagnetischen Werkzeugs 18b zu erweitern.
-
In 3A umfasst
ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug 18c einen Fangkopf 300,
ein Sendermodul 302, ein Steuereinheitmodul 304 und
ein Batteriemodul 306. Diese Module können in einer oder mehreren
Schwerstangen wie etwa dem Schwerstangensystem 104 aufgenommen
sein. Der Fangkopf 300 ist an einem lochaufwärts gerichteten Ende
des Schlammimpulswerkzeugs 18c positioniert. Der Fangkopf 300 wird
im Allgemeinen dazu verwendet, das Schlammimpulswerkzeug 18c einzusetzen
oder zu bergen, wie es an sich bekannt ist.
-
Das
Sendermodul
302 umfasst einen Schlammimpulsgenerator wie
etwa jenen, der in
US 5 5,17
464 beschrieben ist. Dieser Sender kann mit einer Orientierungsvorrichtung
308 und
einer entsprechenden Landevorrichtung
309 versehen sein. Demgemäß ist die
Orientierungsvorrichtung
308 mit der Landevorrichtung
309 des
Schwerstangensystems
104 verkeilt, um das Schlammimpulswerkzeug
18c zu
orientieren.
-
Das
Steuermodul 304 nimmt die Elektronik auf, die verwendet
wird, um das Schlammimpulswerkzeug 18c zu betreiben. Die
Elektronik in dem Steuermodul 304 wird verwendet, um Schlammimpulssignale
zu einer Erfassungseinheit, die sich an der Oberfläche befindet,
zu senden, sowie Schlammimpulssignale, die von der Oberfläche empfangen werden,
zu erfassen. Zum Implementieren von Ausführungsformen der Erfindung
kann herkömmliche Schlammimpuls-Hardware
verwendet werden. Das Batteriemodul 306 enthält Batterien,
die, wie oben bezüglich
der Werkzeuge 18a und 18b von 2A bzw. 2B besprochen
worden ist, zur Bereitstellung von Energie verwendet werden. Solche
Batterien können
beispielsweise Batterien sein, die sich fortschreitend erschöpfen.
-
Wie
in 3B gezeigt ist, umfasst ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug 18d,
das in einem gewöhnlichen
Schwerstangen- oder Einfassungssystem 106 des Bohrlochwerkzeugs 12 von 1 verwendet
wird, eine Druckimpulsgeneratoreinheit 320 und einen Fangkopf 322.
Die Impulseinheit 320 ist proximal in einer Strömungshülse 324 des Schwerstangensystems 106 positioniert.
In dieser Ausführungsform
ist das Bohrlochwerkzeug 12 ein umwandelbares Bohrlochwerkzeug,
das ein elektromagnetisches Telemetriewerkzeug anstelle oder zusätzlich zu
einem Schlammimpulswerkzeug enthalten kann.
-
In
einer Ausführungsform
umfasst das Schlammimpulswerkzeug 18d ein Batteriemodul 326 und
ein Steuermodul 328, wovon jedes ähnlich wie das oben besprochene
Schlammimpulswerkzeug 18c von 3A betrieben
wird. In einer alternativen Ausführungsform
ist das Batteriemodul durch eine Turbineneinheit ergänzt oder
ersetzt, die den Schlammfluss in elektrische Energie umsetzt und
dadurch Energie für
das Werkzeug bereitstellt. Eine solche Energie- oder Stromerzeugungseinheit
kann mit jeder der hier offenbarten Werkzeugausführungen verwendet werden. Bei
einigen Ausführungsformen kann
die Turbineneinheit als Teil der Impulseinheit 320 enthalten
sein, während
in anderen Ausführungsformen
die Turbineneinheit eine getrennte Einheit ist.
-
Das
Schlammimpulswerkzeug 18d umfasst eine Orientierungseinheit 330,
die eine Keilnut 331 aufweist. Die Keilnut 331 der
Orientierungseinheit 330 gelangt mit einer Landeeinheit 332 des Schwerstangensystems 106 in
Eingriff, um das Schlammimpulswerkzeug 18d in dem Schwerstangensystem 106 auszurichten.
-
In 4A umfasst
ein kombiniertes Telemetriewerkzeug 400 eine Schlammimpuls-Telemetrieeinheit 402 und
eine elektromagnetische Telemetrieeinheit 404, die sich
jeweils an entgegengesetzten Enden des Telemetrie werkzeugs 400 befinden.
Das Telemetriewerkzeug 400 umfasst außerdem einen Fangkopf 410,
ein Steuermodul 412 und ein Batteriemodul 414.
Die Telemetrieeinheit 402 des Telemetriewerkzeugs 400 ist
in einer Strömungshülse 420 des
Schwerstangensystems 108 positioniert. Die Telemetrieeinheit 404 weist
einen Senderkontaktabschnitt 406 auf, der in einer nichtmetallischen
Zwischenraumschwerstange 422 positioniert ist und in einer
Senderaufnahmehülse 426 beweglich
angeordnet sein kann. Wie oben besprochen worden ist, ist die Zwischenraumschwerstange 422 vorgesehen, um
das elektromagnetische Signal zu verbessern.
-
Das
Telemetriewerkzeug 400 umfasst eine Orientierungseinheit 430,
die verwendet wird, um das Telemetriewerkzeug 400 auszurichten.
Die Orientierungseinheit 430 weist einen Keil 432 auf,
der verwendet wird, um das Telemetriewerkzeug 400 in einer
genauen Orientierung auszurichten, wenn der Keil 432 auf
eine entsprechenden Keilnut in einer Lande- oder Anschlaghülse 434 in
dem Schwerstangensystem 108 ausgerichtet ist.
-
In 4B ist
ein dem Telemetriewerkzeug 400 von 4A in
der Funktion gleichendes Telemetriewerkzeug 400a mit einer
alternativen Orientierungseinheit 440 gezeigt. Es ist gezeigt,
dass die Orientierungseinheit 440 einen lasttragenden Keil 442 aufweist,
der in einer entsprechenden Nut 444 einer Aufhängehülse 446 positioniert
ist. Wenn das Telemetriewerkzeug 400a in einem Schwerstangensystem 110 abgesenkt
wird, richtet sich der Keil 442 auf die Nut 444 der
Aufhängehülse 446 aus,
wodurch das Telemetriewerkzeug 400a genau ausgerichtet und
in sicherer Weise in dem Schwerstangensystem 110, das Teil
des Bohrlochwerkzeugs 12 ist, positioniert wird.
-
In
den 2A und 3A sind
die Telemetriewerkzeuge 18a und 18c vorzugsweise
austauschbar. Das Bohrlochwerkzeug 12 von 1 kann
mit einem elektromagnetischen Werkzeug wie etwa dem elektromagnetischen
Werkzeug 18a von 2A versehen
sein. Das elektromagnetische Werkzeug 18a kann dann entfernt
und durch das Schlammimpulswerkzeug 18c von 3A ersetzt
werden. Dies wird durch Bergen des elektromagnetischen Werkzeugs 18a und
Austauschen bestimmter Module erreicht. Beispielsweise wird das
Sendermodul 206 des elektromagnetischen Werkzeugs 18a durch
das Sendermodul 302 des Schlammimpulswerkzeugs 18c ersetzt.
In diesem Bespiel besitzt jede der Steuereinheiten 204 und 304 eine
Elektronik und Steuersysteme, die ausreichen, um entweder die Schlammimpulstelemetrie
oder die elektromagnetische Telemetrie durchzuführen. In dieser Weise kann
das Bohrlochwerkzeug 12 zwischen einer elektromagnetischen Telemetrie
und einer Schlammimpulstelemetrie wechseln, ohne das gesamte Bohrlochwerkzeug 12 zu
bergen. Wenn beispielsweise die Tiefengrenzwerte eines elektromagnetischen
Telemetriewerkzeugs erreicht sind, kann somit das Bohrlochwerkzeug
in ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug umgewandelt werden, indem
das Sendermodul 206 für
elektromagnetische Felder des elektromagnetischen Telemetriewerkzeugs 18a entfernt
wird und der Schlammimpulstelemetriesender 302 des Schlammimpuls-Telemetriewerkzeugs 18c angebracht
wird. Obwohl dieses Beispiel das Entfernen und Austauschen von bestimmten
Teilen des Werkzeugs 18 bespricht, liegt es ebenfalls im
Umfang der Erfindung, ein Werkzeug zu entfernen und es durch ein
neues Werkzeug zu ersetzen, anstatt bestimmte Module auszutauschen.
-
In
den 2B und 3B sind
die Telemetriewerkzeuge 18b und 18d vorzugsweise
austauschbar. Das Bohrlochwerkzeug 12 von 1 kann
mit einem elektromagnetischen Werkzeug wie etwa dem elektromagnetischen
Werkzeug 18b von 2B versehen
sein. Das elektromagnetische Werkzeug 18b kann dann entfernt
und durch das Schlammimpulswerkzeug 18d von 3B ersetzt
werden. Dies wird durch Einholen des elektromagnetischen Werkzeugs 18b und
Austauschen bestimmter Module erreicht. Beispielsweise wird das
Sendermodul 224 des elektromagnetischen Werkzeugs 18b durch
das Sendermodul 328 des Schlammimpulswerkzeugs 18d ersetzt.
In dieser Weise kann das Bohrlochwerkzeug 12 zwischen einer
elektromagnetischen Telemetrie und einer Schlammimpulstelemetrie
wechseln, ohne das gesamte Bohrlochwerkzeug 12 zu bergen.
Wenn beispielsweise die Tiefengrenzwerte eines elektromagnetischen
Telemetriewerkzeugs erreicht sind, kann somit das Werkzeug in ein
Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug
umgewandelt werden, indem das Sendermodul 224 für elektromagnetische
Felder des elektromagnetischen Telemetriewerkzeugs 18b entfernt
wird und der Schlammimpulstelemetriesender 328 des Schlammimpuls-Telemetriewerkzeugs 18d angebracht
wird.
-
In
den 4A und 4B ist
ein kombiniertes Werkzeug eingesetzt, wodurch das Bohrlochwerkzeug 12 mittels
elektromagnetischer Telemetrie und/oder Schlammimpulstelemetrie
Informationen zu einem entfernten Ort übermittelt. Die gewünschte Telemetrie
kann in Abhängigkeit
von Bohrlochbedingungen und der Tiefe des Bohrlochwerkzeugs bestimmt
werden.
-
Die
hier verwendeten Steuersysteme oder Steuereinheiten sind vorzugs weise
mit einer automatisierten Software versehen, die Bohrlochfunktionen automatisch
ausüben
kann. Es können
verschiedene Prozessoren oder andere Bohrlochsysteme für eine eigenständige Verwendung
oder in Verbindung mit Systemen an der Oberfläche vorgesehen sein, wobei der
Umfang der Erfindung nicht darauf begrenzt ist. Es können auch
manuelle Systeme vorgesehen sein, um die Werkzeugoperationen auszulösen.
-
Obwohl
die 1–4 verschiedene Konfigurationen eines umwandelbaren
oder kombinierbaren Telemetriesystems zeigen, begrenzt die Reihenfolge, in
der die Komponenten gezeigt sind, nicht den Umfang der Erfindung.
Jedes der gezeigten Module kann für verschiedene Konfigurationen
umgeordnet werden. Beispielsweise kann der Sender in dem elektromagnetischen
Telemetriewerkzeug an der Unterseite angeordnet sein, um beispielsweise
in schneller Reaktion auf den Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug das
Futterrohr verlässt,
oder so früh
wie möglich
während
des Bohrprozesses eine Übertragung
von dem Werkzeug zu ermöglichen.