DE102006015144A1

DE102006015144A1 - Verfahren und Rohrleitung zum Übertragen von Signalen

Info

Publication number: DE102006015144A1
Application number: DE102006015144A
Authority: DE
Inventors: Raghu Houston Madhavan; Bruce W. Sugar Land Boyle; Brian Sugar Land Clark
Original assignee: Schlumberger Technology BV
Current assignee: LNTELLISERV INTERNATIONAL HOLDING, LTD., GEORG, KY; LNTELLISERV INTERNATIONAL HOLDING, LTD., KY
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-26
Also published as: NO344840B1; FR2883915A1; NO342373B1; RU2006110347A; NO20180496A1; CA2541077A1; US20060225926A1; MXPA06003400A; CA2541077C; CN1880721A; NO20061443L; FR2883915B1; US7413021B2; CN1880721B; RU2413071C2

Abstract

Eine dehnbare, rohrförmige Hülse, die beim Auskleiden eines rohrförmigen Bohrlochelements von Nutzen ist und einen rohrförmigen Körper umfasst, der einen Abschnitt besitzt, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann ein plastisch verformbarer Abschnitt sein, der z. B. durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf eine Wand des Körpers geformt wird. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann durch einen Abschnitt des Körpers definiert sein, der eine verringerte Wanddicke aufweist. Die verringerte Wanddicke kann erhalten werden, indem z. B. die Wanddicke überall mit Ausnahme des prädisponierten Abschnitts verstärkt wird. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann durch Modifizieren der Materialeigenschaften eines Abschnitts des Körpers, z. B. durch örtlich begrenzte Wärmebehandlung, geformt sein. Die Hülse und die darauf bezogenen Vorrichtungen und Verfahren sind nützlich zum Befestigen und Schützen eines Kabels mit einem oder mehreren isolierten, leitenden Drähten für die Übertragung von Signalen zwischen Orten im Bohrloch und an der Oberfläche.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bohrloch-Telemetriesysteme und insbesondere auf eine verdrahtete oder verkabelte Rohrleitung wie etwa ein Gestängerohr oder Bohrgestänge, die zum Befördern von Daten und/oder Leistung zwischen einem oder mehreren tieferen Orten in einem Bohrloch und der Oberfläche geeignet ist.
Systeme zum Messen während des Bohrens (MWD, measurement-while-drilling) oder Protokollieren während des Bohrens (LWD, logging-while-drilling) leiten einen großen Teil ihres Wertes von der Fähigkeit ab, Echtzeit-Informationen über Bohrlochbedingungen in der Nähe der Bohrkrone zu verschaffen. Ölgesell schaften verwenden diese Bohrlochmesswerte, um Entscheidungen während des Bohrprozesses zu treffen, z. B. um Eingabe- oder Rückkopplungsinformationen für hoch entwickelte Bohrtechniken wie etwa das von Schlumberger entwickelte GeoSteering-System bereitzustellen. Solche Techniken stützen sich stark auf die schnelle Kenntnis der gerade gebohrten Formation. Dementsprechend fährt die Industrie damit fort, neuartige Messungen in Echtzeit (oder nahezu in Echtzeit) für MWD/LWD, die bilderzeugende Messungen mit hohem Datengehalt umfassen, zu entwickeln.
Solche neuartige Messungen und die zugehörigen Steuersystem erfordern Telemetriesysteme mit höheren Übertragungsraten als jenen, die gegenwärtig verfügbar sind. Im Ergebnis ist eine Anzahl neuer und/oder modifizierter Telemetrietechniken zur Verwendung mit MWD/LWD-Systemen vorgeschlagen oder mit unterschiedlicher Erfolgsquote erprobt worden.
Der übliche Industriestandard für die Datenübertragung zwischen Orten im Bohrloch und an der Oberfläche ist die Schlammimpulstelemetrie, bei der der Bohrstrang verwendet wird, um modulierte Schallwellen in dem Bohrfluid zu befördern. Die Datenübertragungsraten mittels Schlammimpulstelemetrie liegen im Bereich von 1–6 Bits/Sekunde. Solche niedrigen Raten sind ungeeignet, die großen Datenmengen, die im Allgemeinen mit einem LWD-Strang gesammelt werden, zu übertragen. Außerdem funktioniert die Schlammimpulstelemetrie in manchen Fällen (z. B. dann, wenn geschäumtes Bohrfluid verwendet wird) überhaupt nicht. Im Ergebnis ist es nicht ungewöhnlich, manche oder alle durch MWD/LWD-Systeme gesammelte Daten in einem Bohrloch-Speicher zu speichern und am Ende eines Bohrkronenvortriebs herunter zu laden. Diese große Verzögerung verringert den Wert der Daten für Anwendungen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit stark. Außerdem besteht eine große Gefahr eines Datenverlustes beispielsweise dann, wenn die ein oder mehreren MWD/LWD-Werkzeuge im Bohrloch verloren gehen.
Die elektromagnetische (EM) Telemetrie über unterirdische Erdpfade ist mit begrenztem Erfolg erprobt worden. Die Brauchbarkeit der EM-Telemetrie ist je nach spezifischem elektrischem Widerstand des Bodens auch bei niedrigen Datenübertragungsraten in der Tiefe begrenzt.
Die akustische Telemetrie durch das Gestängerohr selbst ist umfassend untersucht, jedoch bis heute nicht kommerziell genutzt worden. Theoretisch sollten Datenübertragungsraten von einigen 10 Bits/Sekunde möglich sein, wenn Schallwellen verwendet werden, die durch den Stahl-Bohrstrang befördert werden, jedoch ist dies nicht zuverlässig nachgewiesen worden.

Das Konzept des Verlegens einer Leitung in zusammengeschalteten Gestängerohrverbindungen ist in den letzten 25 Jahren mehrmals vorgeschlagen worden. Manche der früheren Vorschläge sind im US-Patent Nr. 4.126.848 von Denison, im US-Patent Nr. 3.957.118 von Barry u. a. und im US-Patent Nr. 3.807.502 von Heilhecker u. a. sowie in Veröffentlichungen wie etwa "Four Different Systems Used for MWD", W. J. McDonald, The Oil and Gas Journal, Seiten 115–124, 3. April 1978, offenbart.

Eine Anzahl jüngerer Patente und Veröffentlichungen ist auf die Verwendung von stromgekoppelten induktiven Kopplern in einem verdrahteten Gestängerohr (WDP, wired drill pipe) gerichtet. Das US-Patent Nr. 4.605.268 von Meador beschreibt die Verwendung und die grundlegende Funktionsweise von an den Dichtungsflächen von Gestängerohren angebrachten stromgekoppelten induktiven Kopplern. Die russische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2140537 von Basarygin u. a. und eine frühere russische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2040691 von Konovalov u. a. beschreiben beide ein Gestängerohr-Telemetriesystem, das stromgekoppelte induktive Koppler verwendet, die in der Nähe der Dichtungsflächen von Gestängerohren angebracht sind. Die internationale Veröffentlichung Nr. WO 90/14497 A2 von Jürgens u. a. beschreibt einen induktiven Koppler, der für den Datentransfer an dem Innendurchmesser (ID) der Gestängerohrverbindung angebracht ist. Weitere relevante Patente umfassen die folgenden US-Patente Nrn.: 5.052.941 von Hernandez-Marti u. a., 4.806.928 von Veneruso, 4.901.069 von Veneruso, 5.531.592 von Veneruso, 5.278.550 von Rhein-Knudsen u. a., 5.971.072 von Huber u. a. und 6.641.434 von Boyle u. a.

Die oben angeführten Entgegenhaltungen sind allgemein auf die Übertragung von Daten über gekoppelte Enden von miteinander verbundenen Gestängerohrverbindungen, anstatt über die axialen Längen der Rohrverbindungen gerichtet. Eine Anzahl weiterer Patententgegenhaltungen haben besondere Lösungen für die Datenübertragung über die axialen Längen einer Bohrlochrohrleitung oder von Bohrloch-Rohrverbindungen offenbart oder vorgeschlagen, einschließlich: der US-Patente Nrn. 2.000.716 von Polk, 2.096.359 von Hawthorn, 4.095.865 von Denison u. a., 4.72.402 von Weldon, 4.953.636 von Mohn, 6.392.317 von Hall u. a. und 6.799.632 von Hall u. a. Weitere relevante Patententgegenhaltungen umfassen die internationale Veröffentlichung Nr. WO 2004/033847 A1 von Williams u. a., die internationale Veröffentlichung Nr. WO 0206716 A1 von Hall u. a. und die US-Veröffentlichung Nr. US 2004/0119607 A1 von Davies u. a.

DEFINITIONEN

Im Zuge dieser Beschreibung werden bestimmte Begriffe definiert, wenn sie das erste Mal verwendet werden, während bestimmte andere in dieser Beschreibung verwendete Begriffe wie folgt definiert sind:
"Kommunikativ" bedeutet geeignet zum Leiten oder Befördern eines Signals.
"Kommunikativer Koppler" bedeutet eine Vorrichtung oder Struktur, die dazu dient, die jeweiligen Enden zweier benachbarter rohrförmiger Elemente wie etwa der Gewindebuchsen-/Gewindestiftenden von benachbarten Rohrverbindungen, über die ein Signal geleitet werden kann, zu verbinden.
"Kommunikationsstrecke" bedeutet mehrere kommunikativ verbundene rohrförmige Elemente wie etwa zusammengeschaltete WDP-Verbindungen zum Leiten von Signalen über eine Entfernung.
"Telemetriesystem" bedeutet wenigstens eine Kommunikationsverbindung zuzüglich weiterer Komponenten wie etwa eines Oberflächen-Computers, MWD/LWD-Werkzeugen, Kommunikations-Teilsystemen und/oder Routern, die für die Messung, die Übertragung und die Anzeige/Aufzeichnung von aus einem Bohrloch oder durch ein solches hindurch erlangten Daten erforderlich sind.
"Verdrahtete Strecke" bedeutet einen Pfad, der zum Leiten von Signalen wenigstens teilweise längs einer WDP-Verbindung oder durch eine solche hindurch verdrahtet ist.
"Verdrahtetes Gestängerohr" oder "WDP" bedeutet ein oder mehrere rohrförmige Elemente – einschließlich eines Gestängerohrs, Schwerstangen, einer Ummantelung, einer Verrohrung und anderer Rohrleitungen – die zur Verwendung in einem Rohrstrang geeignet sind, wobei jedes rohrförmige Element eine verdrahtete Strecke umfasst. Ein verdrahtetes Gestängerohr kann neben anderen Varianten ein Futterrohr oder eine Auskleidung umfassen und dehnbar sein.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Daten über die axiale Länge einer Rohrleitung oder von Rohrverbindungen, die zur Verwendung bei Bohrlochoperationen wie etwa dem Bohren geeignet sind.

Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung in einem Aspekt ein Verfahren zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge vor. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte, in denen ein rohrförmiger Körper an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet wird und in dem rohrförmigen Körper eine dehnbare, rohrförmige Hülse positioniert wird. Die Hülse besitzt einen Abschnitt, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt. Zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und der rohrförmigen Hülse werden ein oder mehrere leitende Drähte gezogen, wobei der eine oder die mehreren Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden werden, um so eine verdrahtete Strecke zu bilden. Die rohrförmige Hülse wird in dem rohrförmigen Körper durch Beaufschlagen ihrer Innenwand mit Fluiddruck gedehnt. Somit ist der leitende Draht (sind die leitenden Drähte) zwischen dem rohrförmigen Körper und der rohrförmigen Hülse befestigt.

In besonderen Ausführungsformen des erfinderischen Verfahrens wird der prädisponierte Abschnitt der rohrförmigen Hülse im Voraus (d. h. vor dem Positionieren der rohrförmigen Hülse in dem rohrförmigen Körper) geformt durch: örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse, örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Außenwand der rohrförmigen Hülse, Modifizieren der Materialeigenschaften eines Abschnitts der rohrförmigen Hülse oder eine Kombination davon. Der prädisponierte Abschnitt der rohrförmigen Hülse kann auf andere Art und Weise definiert werden, etwa durch: Verringern der Wanddicke eines Abschnitts der rohrförmigen Hülse, Verstärken der rohrförmigen Hülse mit Ausnahme eines Abschnitts davon oder eine Kombination von diesem.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, das zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge eine oder mehrere Zwischenlagen verwendet. Das Verfahren umfasst die Schritte, in denen ein rohrförmiger Körper an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet wird und an der Innenwand des rohrförmigen Körpers oder in der Nähe von dieser eine lang gestreckte Zwischenlage positioniert wird. Längs der Zwischenlage werden ein oder mehrere leitende Drähte gezogen, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet sind, wobei die ein oder mehreren leitenden Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden werden, um so eine verdrahtete Strecke zu bilden. Die lang gestreckte Zwischenlage wird an dem rohrförmigen Körper befestigt. Somit sind die ein oder mehreren leitenden Drähte zwischen dem rohrförmigen Körper und der Zwischenlage befestigt.

In einer besonderen Ausführungsform des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Zwischenlagenbefestigungsschritt die Schritte, in denen in dem rohrförmigen Körper eine dehnbare, rohrförmige Hülse positioniert wird, derart, dass die Zwischenlage zwischen dem rohrförmigen Körper und der dehnbaren Hülse angeordnet ist, und die dehnbare Hülse in einen Eingriff mit dem rohrförmigen Körper gedehnt wird, wodurch die Zwischenlage zwischen der dehnbaren Hülse und dem rohrförmigen Körper befestigt wird. Die dehnbare, rohrförmige Hülse kann verschiedene Formen aufweisen, wobei sie beispielsweise zylindrisch ist oder einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt, wenn sie in dem rohrförmigen Körper positioniert wird. Außerdem kann die dehnbare, rohrförmige Hülse mehrere axial orientierte Schlitze enthalten, um ihre Dehnung zu erleichtern.

Der Hülsendehnungsschritt kann das Beaufschlagen der Innenwand der rohrförmigen Hülse mit Fluiddruck, das mechanische Ausüben von Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse oder eine Kombination aus diesen Schritten umfassen. Außerdem kann der Hülsendehnungsschritt das Zünden eines Sprengstoffs in der rohrförmigen Hülse umfassen, um so auf deren Innenwand eine Sprengkraft auszuüben.

In weiteren Ausführungsformen des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Zwischenlagenbefestigungsschritt den Schritt, in dem eine rohrförmige Hülse über ihre Länge beschnitten wird, wobei die rohrförmige Hülse vor einem solchen Beschneiden einen Durchmesser besitzt, der ihr Einpassen in den rohrförmigen Körper verhindert. Auf die beschnittene rohrförmige Hülse wird eine Druckkraft ausgeübt, um sie radial so zusammenzudrücken, dass sie in den rohrförmigen Körper passt. Während die rohrförmige Hülse in dem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, wird sie in dem rohrförmigen Körper so positioniert, dass die lang gestreckte Zwischenlage zwischen dem rohrförmigen Körper und der rohrförmigen Hülse positioniert ist. Die rohrförmige Hülse wird dann aus ihrem zusammengedrückten Zustand freigegeben, so dass sie sich radial in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage und dem rohrförmigen Körper dehnt.

In besonderen Ausführungsformen des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Zwischenlage metallisch ist, umfasst der Zwischenlagenbefestigungsschritt das Anschweißen der Zwischenlage an der Innenwand des rohrförmigen Körpers an einem oder mehreren Orten über seine Länge.

In weiteren Ausführungsform des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Zwischenlage Glasfaser ist, umfasst der Zwischenlagenbefestigungsschritt das Verbinden der Zwischenlage mit der Innenwand des rohrförmigen Körpers. Außerdem können die ein oder mehreren leitenden Drähte mit der Innenwand des rohrförmigen Körpers verbunden werden.

In besonderen Ausführungsformen des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist der rohrförmige Körper eine Gestängerohrverbindung, die ein Buchsenende und ein Stiftende aufweist, die jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet sind. In solchen Ausführungsformen kann der Drahtverbindungsschritt die Schritte umfassen, in denen in den Stift- und Buchsenenden der Gestängerohrverbindung Öffnungen ausgebildet werden, die sich von den jeweiligen kommunikativen Kopplern zur Innenwand des Gestängerohrs erstrecken, und die ein oder mehreren leitenden Drähte durch die Öffnungen gezogen werden.

In besonderen Ausführungsformen des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens definiert die Form der Zwischenlage ein im Wesentlichen zylindrisches Segment mit einer äußeren, gekrümmten Oberfläche, die zur Innenwand des rohrförmigen Körpers komplementär ist. In der äußeren, gekrümmten Oberfläche der Zwischenlage kann eine lang gestreckte Rille für die Aufnahme des einen oder der mehreren leitenden Drähte ausgebildet werden.

In besonderen Ausführungsformen des Zwischenlagen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zwischenlage entweder metallisch, polymerisch, aus einem Verbundwerkstoff, aus Glasfaser, keramisch oder eine Kombination davon.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, das zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge Rillen verwendet. Das Verfahren umfasst den Schritt, in dem ein rohrförmiger Körper an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet wird. In der Innenwand und/oder der Außenwand des rohrförmigen Körpers werden eine oder mehrere Rillen ausgebildet, die sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstrecken. Durch die eine oder die mehreren Rillen werden ein oder mehrere leitende Drähte gezogen. Der eine oder die mehreren Drähte werden zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden, um so eine oder mehrere verdrahtete Strecken zu bilden. Der eine oder die mehreren Drähte werden in der einen oder den mehreren inneren Rillen befestigt.

In besonderen Ausführungsformen des Rillen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens werden die eine oder die mehreren Rillen in der Innenwand des rohrförmigen Körpers ausgebildet. In solchen Ausführungsformen kann der Drahtbefestigungsschritt das Verbinden der ein oder mehreren Drähte in der einen oder den mehreren Rillen umfassen. Der Drahtbefestigungsschritt kann anderweitig das Abdecken der einen oder der mehreren Rillen umfassen, beispielsweise durch Aufbringen eines polymerischen Überzugs um die Innenwand des rohrförmigen Körpers. Der Rillenabdeckungsschritt kann anderweitig das Befestigen einer oder mehrerer Platten an der Innenwand des rohrförmigen Körpers umfassen, um so jede der einen oder der mehreren Rillen unabhängig abzudecken. Der Drahtbefestigungsschritt kann anderweitig das Ziehen der ein oder mehreren Drähte durch eine oder mehrere zweite Rohrleitungen, die jeweils mit einer der Rillen verbunden sind, umfassen, wobei jede zweite Rohrleitung so geformt und orientiert ist, dass sie sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstreckt.

In besonderen Ausführungsformen des Rillen verwendenden erfindungsgemäßen Verfahrens werden die eine oder die mehreren Rillen in der Außenwand des rohrförmigen Körpers ausgebildet. In solchen Ausführungsformen kann der Drahtbefestigungsschritt das Verbinden der ein oder mehreren Drähte mit der einen oder den mehreren Rillen umfassen. Der Drahtbefestigungsschritt kann anderweitig das Abdecken der einen oder der mehreren Rillen umfassen, beispielsweise durch Befestigen einer Hülse um die Außenwand des rohrförmigen Körpers. Eine solche Hülse kann entweder metallisch, polymerisch, aus einem Verbundwerkstoff, aus Glasfaser, keramisch oder eine Kombination davon sein.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine dehnbare, rohrförmige Hülse für das Auskleiden eines rohrförmigen Bohrlochelements vor, die einen rohrförmigen Körper umfasst, der einen Abschnitt aufweist, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann ein plastisch verformbarer Abschnitt sein, der z. B. durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf eine innere oder äußere Wand des Körpers geformt wird. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann anderweitig durch einen Abschnitt des Körpers definiert sein, der eine verringerte Wanddicke aufweist. Die verringerte Wanddicke kann erhalten werden, indem z. B. die Wanddicke überall mit Ausnahme des prädisponierten Abschnitts verstärkt wird. Der prädisponierte Abschnitt des Körpers kann anderweitig durch Modifizieren der Materialeigenschaften eines Abschnitts des Körpers, z. B. durch örtlich begrenzte Wärmebehandlung, geformt sein.

In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung eine Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung vor, die einen rohrförmigen Körper umfasst, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist. Jeder der kommunikativen Koppler enthält eine Spule mit einer oder mehreren unabhängigen Spulenwicklungen, wobei jede Spulenwicklung im Wesentlichen in einem einzelnen Bogen der Spule liegt. Längs der Wand oder durch die Wand des rohrförmigen Körpers erstrecken sich unabhängig zwei oder mehr Leiter, die zwischen den jeweiligen Spulenwicklungen verbunden sind, so dass sie zwei oder mehr unabhängig verdrahtete Strecken bilden. Jeder Leiter umfasst ein oder mehrere leitende Drähte.

In besonderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rohrleitung besitzt die Spule jedes kommunikativen Kopplers zwei unabhängige Spulenwicklungen, wobei jede Wicklung im Wesentlichen in einem einzelnen 180°-Bogen der Spule liegt.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Übertragen von Signalen über die Länge eines rohrförmigen Körpers vor. Der rohrförmige Körper wird an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet, wobei jeder der kommunikativen Koppler eine Spule mit zwei oder mehr unabhängigen Wicklungen aufweist. Längs der Wand oder durch die Wand des rohrförmigen Körpers werden unabhängig zwei oder mehr Leiter gezogen, wobei die unabhängigen Leiter zwischen den jeweiligen unabhängigen Spulenwicklungen verbunden werden, um so zwei oder mehr unabhängig verdrahtete Strecken zu bilden. Daher kann eine drahtgebundene Kommunikation aufrechterhalten werden, wenn in einer (oder möglicherweise in mehreren) der verdrahteten Strecken ein Fehler auftritt.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Rohrleitung vor, die zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung eine Zwischenlage verwendet. Die Rohrleitung umfasst einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, und eine lang gestreckte Zwischenlage, die längs einer Innenwand des rohrförmigen Körpers befestigt ist. Längs der Zwischenlage erstrecken sich ein oder mehrere leitende Drähte, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet und zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden sind, so dass sie eine verdrahtete Strecke bilden. Die lang gestreckte Zwischenlage kann durch eine in dem rohrförmigen Körper gedehnte rohrförmige Hülse befestigt sein.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Rohrleitung vor, die zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung Rillen verwendet und einen rohrförmigen Körper umfasst, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist. Der rohrförmige Körper weist in seiner Innenwand und/oder seiner Außenwand eine oder mehrere Rillen auf, die sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstrecken. Ein oder mehrere leitende Drähte erstrecken sich durch die eine oder die mehreren Rillen und sind in diesen befestigt. Der eine oder die mehreren Drähte sind zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden, so dass sie eine oder mehrere verdrahtete Strecken bilden.

In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein System von miteinander verbundenen Rohrleitungen zum Übertragen von Signalen in einer Bohrlochumgebung vor. Jede der Rohrleitungen umfasst einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, wobei die kommunikativen Koppler das Übertragen von Signalen zwischen benachbarten, miteinander verbundenen Rohrleitungen ermöglichen. Längs einer Innenwand des rohrförmigen Körpers ist eine lang gestreckte Zwischenlage positioniert, wobei sich längs der Zwischenlage ein oder mehrere leitende Drähte erstrecken, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet sind. Der eine oder die mehreren Drähte sind zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden, so dass eine verdrahtete Strecke gebildet ist. In dem rohrförmigen Körper ist eine rohrförmige Hülse so gedehnt, dass die Zwischenlage zwischen dem rohrförmigen Körper und der dehnbaren Hülse befestigt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die oben angeführten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung im Einzelnen verständlich werden, kann eine genauere Beschreibung der oben kurz zusammengefassten Erfindung durch Bezugnahme auf ihre in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen erhalten werden. Es sei jedoch angemerkt, dass die beigefügten Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen dieser Erfindung zeigen und daher nicht als deren Umfang begrenzend betrachtet werden dürfen, da die Erfindung andere gleich wirksame Ausführungsformen zulassen kann.
1 ist eine Seitenrissdarstellung einer Bohrstranganordnung, mit der die vorliegende Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann.
2 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer verdrahteten Rohrleitung, mit der die vorliegende Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann.
3 ist eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Darstellung eines Paars einander zugewandter kommunikativer Koppler gemäß der verdrahteten Rohrleitung von 2.
4 ist eine detaillierte Schnittdarstellung des Paars einander zugewandter kommunikativer Koppler von 3, die als Teil eines betriebsfähigen Rohrleitungsstrangs miteinander verriegelt sind.
5 zeigt eine Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zu jener, die in 2 gezeigt ist, ähnlich ist, jedoch eine dehnbare, rohrförmige Hülse zum Befestigen und Schützen eines oder mehrerer leitender Drähte zwischen einem Paar kommunikativer Koppler verwendet.
Die 6A–6D zeigen verschiedene Mittel zum Formen der dehnbaren Hülse von 5 im Voraus, um so einen Abschnitt der Hülse zu prädisponieren und unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck wie beispielsweise durch Hydroformung seine Dehnung auszulösen.
7 zeigt einen Sprengstoff, der in einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse wie etwa jener von 5 positioniert ist, um mit der Detonation die Hülse zu dehnen.
8A ist eine Schnittdarstellung einer Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zu jener, die in 5 gezeigt ist, ähnlich ist, jedoch eine lang gestreckte Zwischenlage in Kombination mit einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse zum Befestigen und Schützen eines oder mehrerer leitender Drähte verwendet.
8B ist eine perspektivische Darstellung der Rohrleitung von 8A, nachdem die dehnbare, rohrförmige Hülse in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage und der Innenwand der Rohrleitung gedehnt worden ist.
9A ist eine Querschnittsdarstellung der Rohrleitung von 8A, wobei in gestrichelten Linien außerdem eine alternative, U-förmige, dehnbare, rohrförmige Hülse gezeigt ist.
9B ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung der Rohrleitung von 8B, wobei die Hülse in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage und der Innenwand der Rohrleitung gedehnt worden ist.
10A zeigt eine Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zu jener, die in 5 gezeigt ist, ähnlich ist, jedoch eine verschweißte, gerillte, lang gestreckte Zwischenlage zum Befestigen eines oder mehrerer leitender Drähte verwendet.
10B ist eine längs der Schnittlinie 10B-10B in 10A aufgenommene Querschnittsdarstellung der Rohrleitung von 10A.
11A zeigt eine Ausführungsform einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung, die, um ihre Dehnung zu erleichtern, mit axial orientierten Schlitzen versehen ist.
11B zeigt die Hülse von 11A nach ihrer Dehnung.
11C zeigt einen Aufweitdorn, der zum mechanischen Dehnen der Hülse von 11A verwendet wird.
12 ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung, die zu jener von 9B ähnlich ist, wobei jedoch unabhängig von einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse eine lang gestreckte Zwischenlage, die mit der Innenwand einer Rohrleitung verbunden ist, verwendet wird.
Die 13A–B sind Querschnittsdarstellungen einer alternativen dehnbaren, rohrförmigen Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung in einem zusammengezogenen bzw. einem gedehnten Zustand, die verwendet wird, um eine lang gestreckte Zwischenlage zu schützen.
14A ist eine Querschnittsdarstellung einer Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum Befestigen eines oder mehrerer leitender Drähte eine Rille in ihrer Innenwand verwendet.
14B zeigt die gerillte Rohrleitung von 14A, die mit einer Abdeckplatte versehen ist.
15 ist eine Querschnittsdarstellung einer Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Rille in ihrer Außenwand und eine Außenverkleidung zum Befestigen eines oder mehrerer leitender Drähte verwendet.
16A zeigt schematisch eine verdrahtete Strecke gemäß den Rohrleitungen aus den 2–4.
16B zeigt schematisch ein Paar unabhängiger verdrahteter Strecken für die Verwendung durch eine Rohrleitung gemäß der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein herkömmliches Bohrgestell mit einem Bohrstrang, bei dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Plattform- und Hebewerkanordnung 10 über einem Bohrloch 11, das eine unterirdische Formation F durchdringt, angeordnet. In dem Bohrloch 11 ist ein Bohrstrang 12 aufgehängt, der an seinem unteren Ende eine Bohrkrone 15 aufweist. Der Bohrstrang 12 wird durch einen Drehtisch 16 gedreht, der durch nicht gezeigte Mittel mit Energie versorgt wird und der am oberen Ende des Bohrstrangs mit einer Mitnehmerstange 17 in Eingriff ist. Der Bohrstrang 12 hängt von einem Haken 18 herab, der über die Mitnehmerstange 17 und einen Spülkopf 19, der eine Drehung des Bohrstrangs relativ zu dem Haken zulässt, an einem (nicht gezeigten) Flaschenzugblock befestigt ist.
In einer auf dem Bohrgelände angeordneten Grube 27 ist Bohrfluid oder Bohrschlamm 26 gelagert. Eine Schlammpumpe 29 gibt Bohrfluid 26 durch eine (nicht bezeichnete) Öffnung in dem Spülkopf 19 in den Innenraum des Bohrstrangs 12 ab und veranlasst, dass das Bohrfluid durch den Bohrstrang 12 hinab strömt, wie durch den Richtungspfeil 9 angegeben ist. Das Bohrfluid verlässt anschließend den Bohrstrang 12 durch Öffnungen in der Bohrkrone 15 und kehrt dann durch den Bereich zwischen der Außenseite des Bohrstrangs und der Wand des Bohrlochs, den so genannten Ringraum, nach oben zurück, wie durch Richtungspfeile 32 angegeben ist. In dieser Weise schmiert das Bohrfluid die Bohrkrone 15 und transportiert, wenn es in die Grube 27 zur Siebung und Wiederumwälzung zurückgeführt wird, Formationsabfälle hoch zur Oberfläche.
Der Bohrstrang 12 umfasst ferner eine Bohrlochsohlenausrüstung (BHA, unterer Teil der Bohrgarnitur) 20, die in der Nähe der Bohrkrone 15 angeordnet ist. Die BHA 20 kann Fähigkeiten zum Messen, Verarbeiten und Speichern von Informationen sowie zum Kommunizieren mit der Oberfläche (z. B. mit MWD/LWD-Werkzeugen) umfassen. Ein Beispiel einer Kommunikationsvorrichtung, die in einer BHA verwendet werden kann, ist in dem US-Patent Nr. 5.339.037 näher beschrieben.
Das Kommunikationssignal von der BHA kann an der Oberfläche durch einen Messwandler 31, der mit einem Empfangs-Untersystem 90 außerhalb des Bohrlochs gekoppelt ist, empfangen werden. Der Ausgang des Empfangs-Untersystems 90 ist dann mit einem Prozessor 85 und einem Aufzeichnungsgerät 45 gekoppelt. Das Oberflächen-System kann ferner ein Sendesystem 95 zum Kommunizieren mit den Bohrloch-Instrumenten umfassen. Die Kommunikationsstrecke zwischen den Bohrloch-Instrumenten und dem Oberflächen-System kann unter anderem ein Bohrstrang-Telemetriesystem umfassen, das mehrere verdrahtete Gestängerohrverbindungen (WDP-Verbindungen) umfasst.
Der Bohrstrang 12 kann anderweitig eine (ebenfalls bekannte) "Top-Drive"-Konfiguration verwenden, wobei anstelle einer Mitnehmerstangenverbindung und eines Drehtischs ein Leistungsspülkopf den Bohrstrang dreht. Fachleute auf dem Gebiet wissen, dass "gleitende" Bohroperationen anderweitig durch Verwendung eines wohlbekannten Moineau-Schlammmotors ausgeführt werden können, der die hydraulische Energie des aus der Schlammgrube 27 durch den Bohrstrang 12 hinab gepumpten Bohrschlamms 26 in ein Drehmoment zum Drehen der Bohrkrone umsetzt. Das Bohren kann ferner durch so genannte "rotatorisch lenkbare" (rotary-steerable) Systeme, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgeführt werden. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sind für die Verwendung bei jeder dieser Bohrkonfigurationen geeignet und nicht auf herkömmliche Rotary-Bohroperationen begrenzt.
Der Bohrstrang 12 verwendet ein drahtgebundenes Telemetriesystem, bei dem mehrere WDP-Verbindungen 210 innerhalb des Bohrstrangs zusammengeschaltet sind, um eine (nicht bezeichnete) Kommunikationsstrecke zu bilden. Ein Typ von WDP-Verbindung, der in dem an den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen US-Patent Nr. 6.641.434 von Boyle u. a. offenbart ist, verwendet kommunikative Koppler – insbesondere induktive Koppler – zum Übertragen von Signalen über die WDP-Verbindungen. Ein induktiver Koppler in den WDP-Verbindungen gemäß Boyle u. a. umfasst einen Transformator, der einen ringförmigen Kern besitzt, der aus einem verlustarmen Material hoher anfänglicher Permeabilität wie etwa Supermalloy (eine Nickel-Eisen-Legierung, die für Transformatoranwendungen mit außergewöhnlich hoher Permeabilität entwickelt worden und für Niedrigpegel-Signalumformeranwendungen geeignet ist) gefertigt ist. Um den ringförmigen Kern ist eine Wicklung, die aus mehreren Windungen aus isoliertem Draht besteht, gewickelt, um einen Ringtransformator zu bilden. In einer Konfiguration ist der Ringtransformator in Gummi oder andere Isolier materialien eingekapselt, wobei der eingebaute Transformator in einem in der Gestängerohrverbindung befindlichen Einschnitt versenkt ist.
In den 2–4 ist nun eine WDP-Verbindung 210 gezeigt, die kommunikative Koppler 221, 231 – insbesondere induktive Koppelelemente – an oder bei ihrem Ende 241 des Buchsenendes 222 bzw. ihrem Ende 234 des Stiftendes 232 aufweist. Ein erstes Kabel 214 erstreckt sich durch eine Rohrleitung 213, um die kommunikativen Koppler 221, 231 in einer Weise zu verbinden, die weiter unten näher beschrieben wird.
Die WDP-Verbindung 210 ist mit einem lang gestreckten, rohrförmigen Körper 211 versehen, der eine axiale Bohrung 212, ein Buchsenende 222, ein Stiftende 232 und ein erstes Kabel 214 aufweist, das vom Buchsenende 222 zum Stiftende 232 verläuft. Am Buchsenende 222 bzw. am Stiftende 232 sind ein erstes induktives Stromschleifen-Koppelelement 221 (z. B. ein Ringtransformator) und ein ähnliches zweites induktives Stromschleifen-Koppelelement 231 angeordnet. Das erste induktive Stromschleifen-Koppelelement 221, das zweite induktive Stromschleifen-Koppelelement 231 und das erste Kabel 214 schaffen gemeinsam eine kommunikative Rohrleitung über die Länge jeder WDP-Verbindung. Es ist ein induktiver Koppler (oder eine kommunikative Verbindung) 220 an der Koppelschnittstelle zwischen zwei WDP-Verbindungen gezeigt, der aus einem ersten induktiven Koppelelement 221 von der WDP-Verbindung 210 und einem zweiten induktiven Stromschleifen-Koppelelement 231' von dem nächsten rohrförmigen Element, das eine weitere WDP-Verbindung sein kann, gebildet ist. Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die induktiven Koppelelemente durch andere kommunikative Koppler, die eine ähnliche kommunikative Funktion innehaben, wie z. B. Verbindungen mit direktem elektrischem Kontakt der Art, die in dem US-Patent Nr. 4.126.848 von Denison offenbart ist, ersetzt sein können.
4 zeigt den induktiven Koppler oder die kommunikative Verbindung 220 von 3 ausführlicher. Das Buchsenende 222 weist ein Innengewinde 223 und eine ringförmige innere Kontaktschulter 224 auf, die einen ersten Schlitz 225 enthält, in dem ein erster Ringtransformator 226 angeordnet ist. Der Ringtransformator 226 ist mit dem Kabel 214 verbunden. Ähnlich weist das Stiftende 232' eines benachbarten verdrahteten rohrförmigen Elements (z. B. einer weiteren WDP-Verbindung) ein Außengewinde 233' und ein ringförmiges inneres Kontaktrohrende 234' auf, das einen zweiten Schlitz 235' enthält, in dem ein zweiter Ringtransformator 236' angeordnet ist. Der zweite Ringtransformator 236' ist mit einem zweiten Kabel 214' des benachbarten rohrförmigen Elements 9a verbunden. Die Schlitze 225 und 235' können mit einem Material hoher Leitfähigkeit und niedriger Permeabilität (z. B. Kupfer) verkleidet sein, um die Wirksamkeit der induktiven Kopplung zu verbessern. Wenn das Buchsenende 222 einer WDP-Verbindung mit dem Stiftende 232' des benachbarten rohrförmigen Elements (z. B. einer weiteren WDP-Verbindung) zusammengesetzt ist, ist eine kommunikative Verbindung gebildet. 4 zeigt so einen Querschnitt eines Abschnitts der sich ergebenden Schnittstelle, bei der ein Paar einander zugewandter induktiver Koppelelemente (z. B. die Ringtransformatoren 226, 236') miteinander verriegelt sind, um eine kommunikative Verbindung innerhalb einer betriebsfähigen Kommunikationsstrecke zu bilden. Diese Querschnittsansicht zeigt außerdem, dass die geschlossenen ringförmigen Pfade 240 und 240' die Ringtransformatoren 226 bzw. 236' umschließen und dass die Rohrleitungen 213 und 213' Durchgänge für interne elektrische Kabel 214 und 214' bilden, die die an den zwei Enden einer jeden WDP-Verbindung angeordneten zwei induktiven Koppelelemente verbinden.
Die oben beschriebenen induktiven Koppler bilden einen elektrischen Koppler, der mit einem doppelten Ring gefertigt ist. Der Doppelring-Koppler verwendet innere Schultern der Stift- und Buchsenenden als elektrische Kontakte. Die inneren Schultern sind unter extremem Druck in einen Eingriff gebracht, wenn die Stift- und Buchsenenden zusammengesetzt sind, was einen elektrischen Durchgang zwischen ihnen sicherstellt. In dem Metall der Verbindung werden mittels in Schlitze gesetzter Ringtransformatoren Ströme induziert. Bei einer gegebenen Frequenz (von beispielsweise 100 kHz) sind diese Ströme wegen der Eindringtiefeneffekte auf die Oberfläche der Schlitze begrenzt. Die Stift- und Buchsenenden bilden die Sekundärkreise der jeweiligen Transformatoren, wobei die zwei Sekundärkreise durch die aufeinander abgestimmten inneren Schulterflächen Rücken an Rücken geschaltet sind.
Obwohl die 3–5 bestimmte kommunikative Kopplertypen zeigen, weiß ein Fachmann auf dem Gebiet, dass eine Vielzahl von Kopplern für die Übermittlung eines Signals über miteinander verbundene rohrförmige Elemente verwendet werden kann. Beispielsweise können solche Systeme magnetische Koppler wie etwa jene, die in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 02/06716 von Hall u. a. beschrieben sind, umfassen. Andere Systeme und/oder Koppler kommen ebenso in Betracht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Daten über die axiale Länge einer Rohrleitung oder von Rohrverbindungen wie etwa WDP mittels eines oder mehrerer leitender Drähte. 5 zeigt eine Rohrleitung 510, die zu der in 2 gezeigten WDP-Verbindung ähnlich ist. Demgemäß ist die Rohrleitung 510 durch einen rohrförmigen Körper 502 definiert, der an seinen jeweiligen Buchsen- und Stiftenden 522, 532 oder in der Nähe von diesen mit einem Paar kommunikativer Koppler 521, 531 ausgestattet ist. Die für die Bohrlochverwendung vorgesehene Rohrleitung wie etwa ein Gestängerohr aus legiertem Stahl besteht typischerweise aus einem geraden Rohrabschnitt (siehe rohrförmiger Körper 502) mit einer unteren Stiftverbindung (siehe Stiftende 532) und einer oberen Buchsenverbindung (siehe Buchsenende 522). Im Fall eines Standard-Gestängerohrs verändert sich der Innendurchmesser (ID) so, dass sich der kleinste ID an den Endverbindungen (siehe ID₁) befindet und sich der größte ID im mittleren axialen Abschnitt des Rohrkörpers befindet (siehe ID₂). Typische Unterschiede zwischen den Endverbindungs-ID und den Rohrkörper-ID betragen 0,5 bis 0,75 Zoll, jedoch können sie in manchen Fällen größer sein (z. B. 1,25 Zoll oder mehr). Selbstverständlich weisen andere Bohrloch-Rohrleitungen (sogar manche Gestängerohre) keinen solchen sich verjüngenden ID auf, sondern verwenden stattdessen einen konstanten ID durch die Endverbindungen und den Körper. Ein Beispiel eines Gestängerohrs mit konstantem ID ist das HiTorque^TM-Gestängerohr von Grant Prideco. Die vorliegende Erfindung ist an Bohrloch-Rohrleitungen mit zahlreichen (variierenden oder konstanten) ID-Konfigurationen anpassbar.
Die kommunikativen Koppler 521, 531 können induktive Koppelelemente sein, die jeweils einen (nicht gezeigten) Ringtransformator enthalten und durch ein oder mehrere leitende Drähte 514 (die hier auch einfach als "Kabel" bezeichnet sind), die dazwischen Signale übertragen, verbunden sind. Die Kabelenden sind im Allgemeinen durch die "gestauchten" Enden der Rohrleitung mittels eines "mit Tieflochbohrer gebohrten" Lochs oder eines herausgearbeiteten Einschnitts in den jeweiligen gestauchten Enden geführt, damit sie z. B. die jeweiligen Ringtransformatoren erreichen. Somit bilden die kommunikativen Koppler 521, 531 und das Kabel 514 gemeinsam eine kommunikative Strecke längs jeder Rohrleitung 510 (z. B. längs jeder WDP-Verbindung).
Besondere Nützlichkeiten der vorliegenden Erfindung umfassen das Befestigen und Schützen der elektrisch leitenden Drähte oder des Paars leitender Drähte (auch als Leiter bekannt) wie etwa das Kabel 514, das von einem Ende einer Verbindung der Rohrleitung zum anderen verläuft. Falls nur ein leitender Draht verwendet wird, kann die Rohrleitung selbst als zweiter Leiter dienen, um einen Kreis zu vervollständigen. Im Allgemeinen werden wenigstens zwei leitende Drähte wie etwa eine Konfiguration als verdrilltes Leitungspaar oder Koaxialkabel verwendet. Wenigstens einer der Leiter muss von dem (den) anderen Leiter(n) elektrisch isoliert sein. Unter bestimmten Umständen sollten zugunsten der Redundanz oder zu anderen Zwecken mehr als zwei Leiter verwendet werden. Beispiele einer solchen redundanten Drahtführung werden weiter unten mit Bezug auf die 16A–B beschrieben.
In einer Ausführungsform sind die ein oder mehreren Leiter durch eine dehnbare, rohrförmige Hülse 550 befestigt und geschützt, die wie in 5 gezeigt in dem rohrförmigen Körper 502 angeordnet (und gedehnt) ist. Die Hülse 550 ist so beschaffen, dass sie in ihrem ungedehnten Zustand in den engsten Durchmesser, ID₄, der Rohrleitung 510 passt. Somit kann die dehnbare, rohrförmige, Hülse 550 z. B. anfänglich zylindrisch in der Form sein und einen Außendurchmesser (OD) aufweisen, der etwas knapper als der Rohrleitungs-ID bei ID₄ ist. Selbstverständlich muss die dehnbare, rohrförmige Hülse anfänglich nicht zylindrisch sein; es können vorteilhaft verschiedene Konfigurationen (z. B. eine U-Form, wie weiter unten beschrieben wird) verwendet werden.
In besonderen Ausführungsformen besitzt die dehnbare, rohrförmige Hülse einen Abschnitt, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck wie etwa Gas- oder Fluiddruck und insbesondere durch Hydroformung (weiter unten beschrieben) zu dehnen beginnt. Wenn eine Hülse wie etwa die Hülse 550 in einer Rohrleitung 510 angeordnet ist, erstreckt sich ein Kabel 514 – das zwischen den kommunikativen Kopplern 521, 531 verbunden ist, so dass eine verdrahtete Strecke gebildet ist – längs des rohrförmigen Körpers 502 der Rohrleitung zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und der (ungedehnten) rohrförmigen Hülse 550. Die rohrförmige Hülse 550 wird danach in dem rohrförmigen Körper 502 gedehnt, indem ihre Innenwand mit Fluiddruck beaufschlagt wird, wobei die Dehnung an einem vorgegebenen Ort (z. B. in der Mitte des Körpers 502 oder nahe bei dieser) ausgelöst wird. Eine solche Dehnung hat die Auswirkung, das Kabel 514 zuverlässig zwischen dem rohrförmigen Körper 502 und der rohrförmigen Hülse 550 zu befestigen.
Die 6A–6D zeigen verschiedene Mittel, die eine dehnbare Hülse wie etwa die Hülse 550 von 5 im Voraus (vor dem Positionieren der rohrförmigen Hülse in dem rohrförmigen Rohrleitungskörper) so formen, dass ein Abschnitt der Hülse so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt. In besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der prädisponierte Abschnitt der rohrförmigen Hülse im Voraus geformt durch: örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse (siehe gedehnter ringförmiger Abschnitt 652 der Hülse 650 in 6A), örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Außenwand der rohrförmigen Hülse (siehe zusammengezogener ringförmiger Abschnitt 652' der Hülse 650' in 6B), Verringern der Wanddicke eines Abschnitts der rohrförmigen Hülse (siehe verdünnter ringförmiger Abschnitt 652'' der Hülse 650'' in 6C), selektives Verstärken der rohrförmigen Hülse (siehe unverstärkter ringförmiger Abschnitt 652''' der Hülse 650''' in 6D), Modifizieren der Materialeigenschaften eines Abschnitts der rohrförmigen Hülse (z. B. durch lokale Wärmebehandlung – nicht gezeigt) oder eine Kombination davon.
Ein besonderes Verfahren des Dehnens der dehnbaren, rohrförmigen, Hülse in einer Rohrleitung wie etwa einem Gestängerohr verwendet Hochdruckwasser in einem als Hydroformung bezeichneten bekannten Prozess, einem hydraulischen, dreidimensionalen Dehnungsprozess, der bei Umgebungstemperatur ausgeführt werden kann, um die Hülse in einer Rohrleitung zu befestigen. Der rohrförmige Körper der Rohrleitung kann in einer geschlossenen Matrizenanordnung gehalten sein, während die Hülse – in der Rohrleitung angeordnet – mit Hydraulikfluid wie etwa Wasser mit hohem Druck (von z. B. 5000–10.000 psig) beladen wird. Eine Hydroformungsanordnung kann z. B. aus mehreren Abdichtkolben und Hydropumpen bestehen, wie an sich allgemein bekannt ist. Die Hülse sollte axial zugeführt werden, indem eine kompressive Schubkraft (die proportional zu dem Hydraulikdruck ist und z. B. mehrere tausend psig beträgt) auf die Enden ausgeübt wird, während der ID der Hülse mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird.
Der Hydroformungsprozess bewirkt die plastische Dehnung der Hülse, bis sie mit dem Innenprofil der Rohrleitung in Eingriff gelangt und sich diesem angepasst hat (siehe z. B. Hülse 550 in dem ID des Rohrleitungskörpers 502 von 5). Um die Reibung zwischen dem Hülsen-OD und dem Rohrleitungs-ID klein zu halten, werden spezielle Metallformungsschmiermittel verwendet. Sobald die hydraulische Dehnung abgeschlossen ist, erstreckt sich überschüssiges Hülsenmaterial über die zwei Rohrleitungsenden hinaus und wird auf Länge zugeschnitten.
Nach der Wegnahme des inneren Hydraulikdrucks zieht sich die Hülse in der Rohrleitung elastisch etwas zusammen und hinterlässt einen kleinen ringförmigen Zwischenraum zwischen sich und dem ID der Rohrleitung. Dieser Zwischenraum kann unter Anwendung eines herkömmlichen Vakuum-Befüllprozesses mit einem Polymer wie etwa Epoxidharz aufgefüllt werden. Er könnte auch mit einem Korrosionshemmstoff wie etwa einem Harz und/oder einem Schmiermittel (z. B. Öl oder Fett) aufgefüllt werden. Das Füllmaterial minimiert das Eindringen von korrosivem Fluid in den ringförmigen Zwischenraum. Es minimiert auch jegliche relative Bewegung der Hülse innerhalb der Rohrleitung.
Die dehnbare, rohrförmige Hülse kann einen dünnwandigen, rohrförmigen Körper besitzen, der aus einem Metall oder einem Polymer gefertigt ist und einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner als der kleinste Gestängerohr-ID ist, um ihre Einführung in die Rohrleitung zu erleichtern. Das Kabel erstreckt sich zwischen der Hülse und der Innenwand der Rohrleitung. Im Fall einer Polymerhülse kann das Kabel in der Hülsenwand eingebettet sein. Bei einer Metallhülse sind in der Nähe des Kabels oder um das Kabel schützende Abstandshalter (z. B. Metallstäbe oder eine lang gestreckte Zwischenlage, wie sie weiter unten beschrieben wird) positioniert, um es davor zu bewahren, während der Dehnung der Hülse zerdrückt zu werden. Neben dem Schützen des Kabels kann die gedehnte, rohrförmige Hülse auch die Rohrleitung (insbesondere ein Gestängerohr) vor Korrosion, Erosion und anderer Beschädigung schützen. Die Hülse kann in manchen Fällen eine Beschichtung des Gestängerohr-ID erübrigen und daher die Gesamtkosten verringern.
Ein Beispiel einer Gestängerohrverbindung weist an den Endverbindungen einen ID von 3,00 Zoll und im Mittelabschnitt des rohrförmigen Hülsenkörpers einen ID von 4,276 Zoll auf. Bei dieser Geometrie muss sich eine rohrförmige Metallhülse von einem anfänglichen OD von gerade etwas unter 3,00 Zoll auf einen OD von 4,276 Zoll dehnen, um eng an dem ID-Profil des Gestängerohrs anzuliegen. Dies führt zu einer Dehnung von nahezu 43 % und legt für die Hydroformung die Verwendung eines duktilen Rohrmaterials wie etwa einer voll vergüteten 304-Edelstahlrohrleitung (mit einem OD von 3,00'' und einer Wandstärke von 0,065'') nahe. Von einer solchen Hülse darf auch erwartet werden, dass sie während der Hydroformung eine wesentliche Verlängerung (von z. B. 55–60 %) erfährt.
Das Ziel des Hydroformungsprozesses ist das Erreichen eines endgültigen Spannungszustands (an allen Punkten des Rohrs) in definierbaren sicheren Zonen mit ausreichenden Sicherheitsspielräumen. Geeignetes Experimentieren gibt das Maß der Hülsenwandverdünnung und der sich ergebenden Sicherheitsspielräume, die in einem Hydroformungsprozess erreicht werden können, an.
Wie nun in 7 gezeigt ist, verwendet eine andere Art und Weise des Dehnens einer mit 750 bezeichneten rohrförmigen Hülse zum Befestigen und Schützen eines Kabels 714 in einer Rohrleitung 710 eine Sprengladung 754. In einer der Hydroformung ähnlichen Weise wird eine relativ dünnwandige Hülse 750 in eine Rohrleitung wie etwa ein Gestängerohr 710 gesetzt. Innerhalb der Hülse 750 werden eine oder mehrere Sprengladungen 754 gezündet, um die Hülse 750 dazu zu bringen, sich schnell zu dehnen und dem Gestängerohr-ID anzupassen. Um das Kabel 714 während der Explosion vor einer Beschädigung zu schützen, können (nicht gezeigte) Metallabstandshalter verwendet werden. Idealerweise wird die Hülse durch die Kraft des Sprengstoffs metallurgisch mit dem Gestängerohr-ID verbunden. Um jedoch eine Beschädigung des Kabels 714 zu verhindern, reicht es aus, die Hülse unter Verwendung einer relativ kleinen Sprengstoffmenge zu dehnen, damit sich die Auskleidung nicht mit dem Gestängerohr-ID verbindet, jedoch dem ID nach Größe und Form nahezu entspricht (d. h. einen schmalen, ringförmigen Zwischenraum hinterlässt). Wie bei der hydrogeformten Hülse kann zwischen die Hülse 750 und das Gestängerohr 712 ein Harz oder ein anderes schützendes Material platziert werden, um jegliche Lücken aufzufüllen und einen Korrosionsschutz zu gewährleisten.
8A ist eine Querschnittsdarstellung einer Rohrleitung 810 gemäß der vorliegenden Erfindung, die zu der in 5 gezeigten Rohrleitung 510 ähnlich ist, jedoch eine lang gestreckte Zwischenlage 856 in Kombination mit einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse 850 verwendet, um ein oder mehrere leitende Drähte (auch als Kabel bekannt) 814 zu befestigen. 8B ist eine perspektivische Darstellung der Rohrleitung 810 von 8A, nachdem die dehnbare, rohrförmige Hülse 850 in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage 856 und der Innenwand der Rohrleitung 810 gedehnt worden ist. Der rohrförmige Körper 802 der Rohrleitung 810 ist an seinen jeweiligen Buchsen- und Stiftenden 822, 832 oder in der Nähe von diesen mit einem Paar kommunikativer Koppler 821, 831 ausgestattet. Die lang gestreckte Zwischenlage 856 ist an einer Innenwand des rohrförmigen Körper 802 oder in der Nähe von dieser positioniert, um das Kabel 814, das sich zwischen den kommunikativen Kopplern 821, 831 erstreckt, zu schützen und an der Innenwand des rohrförmigen Körpers 802 zu befestigen, wodurch eine befestigte verdrahtete Strecke gebildet wird. Die lang gestreckte Zwischenlage kann in der Konstruktion metallisch sein und zulassen, dass sie so gebogen wird, dass sie sich dem ID-Profil der Rohrleitung 810 anpasst. Es können Keilnutmittel (nicht gezeigt), die an den Verbindungsenden-ID der Rohrleitung herausgearbeitet sind, verwendet werden, um die Zwischenlage darin zu befestigen. Selbstverständlich kann die Zwischenlage anderweitig an der Rohrleitungsinnenwand befestigt sein, beispielsweise durch Auftragen eines geeigneten Klebstoffs. Wenn die Zwischenlage in dieser Weise befestigt ist, ist verhindert, dass sie sich während der Dehnung der rohrförmigen Hülse 850 bewegt.
9A ist eine Querschnittsdarstellung der Rohrleitung 810, wobei die zylindrische, dehnbare, rohrförmige Hülse 850 in einem unausgedehnten Zustand gezeigt ist und außerdem eine alternative, U-förmige, dehnbare, rohrförmige Hülse 850' in gestrichelten Linien gezeigt ist. Die alternative Hülse 850' besitzt anfänglich einen kreisförmigen Querschnitt, wobei ihr Durchmesser zur Zeit, zu der sie in die Rohrleitung 810 eingeführt wird, dem endgültigen gedehnten Durchmesser innerhalb der Rohrleitung 810 nahe kommt. Die Hülse 850' ist im Voraus durch ihr teilweises Zusammendrücken zu der U-Form geformt worden. In jedem Fall besitzt die Hülse (z. B. 850 oder 850') einen OD, der etwas kleiner ist als der minimale ID (als ID₃ bezeichnet) an den Endverbindungen der Rohrleitung 810. 9B ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung eines Abschnitts der Rohrleitung 810, wobei die Hülse 850 in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage 856 und der Innenwand des Rohrleitungskörpers 802 gedehnt worden ist. Zusammen mit der gerillten metallischen Zwischenlage 856 befestigt die gedehnte Hülse das Kabel 814, das zwischen den Enden der Rohrleitung (z.B. ein Gestängerohr) 810 längs ihres ID verläuft. Die Rille 858 der metallischen Zwischenlage 856 schafft einen glatten Kabelkanal und schützt das Kabel 814 vor den auf die Hülse 850 ausgeübten Dehnungskräften sowie vor der Bohrlochumgebung.
Die rohrförmige Hülse 850 kann durch Beaufschlagung der Innenwand der Hülse mit Fluiddruck (wie oben in den 5–6 mit Bezug auf die Hydroformung beschrieben worden ist), durch mechanisches Ausüben einer Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse (siehe 11C) oder durch eine Kombination dieser Schritte in einen Eingriff mit der Zwischenlage 856 und der Rohrleitungsinnenwand gedehnt werden. Außerdem kann der Hülsendehnungsschritt das Zünden eines Sprengstoffs innerhalb der rohrförmigen Hülse umfassen, um so eine Sprengkraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse auszuüben, wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben worden ist.
Die 11A–B zeigen die rohrförmige Hülse 1150, die mit mehreren axial orientierten Schlitzen 1162 versehen ist, um die Dehnung der Hülse zu erleichtern. Somit wird die rohrförmige Hülse 1150 bei verschlossenen Schlitzen 1162, wie in 11A gezeigt ist, in das Gestängerohr oder eine andere Rohrleitung eingeführt. Zum Dehnen der Hülse 1150 wird ein mechanischer oder hydraulischer Aufweitdorn M (siehe 11C) verwendet, der die Schlitze 1162 öffnet, wie in 11B gezeigt ist.
Wie in den 8–9 weiter gezeigt ist, definiert die Form der lang gestreckten Zwischenlage 856 im Wesentlichen ein zylindrisches Segment, das eine äußere gekrümmte Oberfläche aufweist, die zur Innenwand des Rohrleitungskörpers 802 komplementär ist (d. h., dass die lang gestreckte Zwischenlage 856 halbmondförmig ist), um die in der Hülse 850 erfahrene maximale Spannung zu verringern. In der äußeren, gekrümmten Oberfläche der Zwischenlage 856 ist zur Aufnahme des einen oder der mehreren leitenden Drähte (d. h. eines Kabels) eine lang gestreckte Rille 858 ausgebildet. Wie oben erwähnt worden ist, wird die Zwischenlage 856 vor der Dehnung der Hülse 850, beispielsweise durch Verleimen der Zwischenlage 856 mit der Rohrleitungsinnenwand an dem ID der Rohrleitung 810 befestigt, um sicherzustellen, dass sie sich während der Dehnung der Hülse nicht bewegt. Im Fall einer metallischen Zwischenlage kann sie jedoch im Voraus geformt sein, damit sie sich dem ID-Profil der Rohrleitung (z. B. des Gestängerohrs) anpasst, was außerdem dazu führen soll, sie während des Hülsendehnungsprozesses an Ort und Stelle zu halten. Die Rohrleitung 810 kann ein (nicht gezeigtes) Schlitz-/Keilnutmerkmal an ihrem ID an oder nahe bei den Endverbindungen verwenden, um das Kabel 814 von dem Drahtkanal 858 der Zwischenlage 856 zu mit Tieflochbohrern gebohrten Öffnungen oder Einschnitten (nicht gezeigt) an den Rohrleitungsenden 822, 832 zu führen.
Wie in den 10A–B gezeigt ist, kann selbstverständlich eine lang gestreckte Zwischenlage wie etwa die Zwischenlage 1056 im Wesentlichen metallisch, polymerisch, aus einem Verbundwerkstoff, aus Glasfaser, keramisch oder eine Kombination davon sein. In besonderen Ausführungsformen, bei denen die Zwischenlage metallisch ist, kann die Zwischenlage 1056 an der Innenwand der Rohrleitung 1010 durch Anschweißen der Zwischenlage an dieser an einem oder mehreren Orten 1055 (siehe 10B) längs der Zwischenlage 1056 befestigt sein. Bei einer solchen verschweißten Konfiguration ist keine dehnbare Hülse erforderlich, um die Zwischenlage 1056 in der Rohrleitung 1010 zu befestigen/schützen. Die Zwischenlage 1056 kann durch intermittierende Schweißung (z. B. Heftschweißung) oder kontinuierliche Schweißung an der Rohrleitungsinnenwand befestigt sein. Die Zwischenlage kann in verschiedener Weise konfiguriert sein, beispielsweise als Schraubenlinie, als gerade Linie oder als Sinuswellen. Es könnte eine Roboter-Schweißbefestigung verwendet werden, um z. B. die Mitte einer dreißig Fuß großen Gestängerohrverbindung zu erreichen. Die Innenwand des Gestängerohrs (oder einer anderen Rohrleitung) wird als Teil eines Drahtdurchgangs verwendet, was die lichte Weite des Durchmessers des Gestängerohrs effektiv vergrößert und möglicherweise Probleme mit der Erosion, dem Schlammfluss-Druckabfall und der Verstopfung von Bohrlochmesswerkzeugen usw. verringert. Dieser Entwurf verwendet somit eine gerillte metallische Zwischenlage oder einen solchen Streifen, die bzw. der dem ID-Profil eines Gestängerohrs folgt. In diesen gerillten metallischen Streifen eingesetzte Drähte werden durch in die Endverbindungen gebohrte Löcher zu Rillen an jeweiligen Rohrleitungsenden geführt.
In weiteren Ausführungsformen, bei denen die Zwischenlage Glasfaser ist, wie durch die Zwischenlage 1256 in 12 gezeigt ist, wird die Zwischenlage 1256 an der Rohrleitung 1210 durch Verbinden mit der Innenwand des rohrförmigen Körpers der Rohrleitung mittels eines Epoxidharzes 1266, wie es gewöhnlich für den Korrosionsschutz angewandt wird, befestigt. Außerdem können die ein oder mehreren leitenden Drähte, die das Kabel 1214 bilden, z. B. mittels desselben Epoxidharzes 1266, mit der Innenwand des rohrförmigen Körpers verbunden werden. Die Glasfaserzwischenlage 1256 unterstützt die Haftung des Kabels 1214, indem sie ein poröses Gewebe bereitstellt, das die Kontaktfläche mit dem Epoxidharz maximal vergrößert und eine zuverlässige Verbindung garantiert. Die Glasfaserzwischenlage schützt außerdem das Kabel vor Erosion, Abrieb und anderer mechanischer Beschädigung, selbst dann, wenn die Epoxidharzbeschichtung abplatzt.
Die 13A–B sind Querschnittsdarstellungen einer alternativen dehnbaren, rohrförmigen Hülse 1350 in dem zusammengezogenen bzw. dem gedehnten Zustand. Die Hülse 1350 wird verwendet, um eine lang gestreckte Zwischenlage 1356 in einer Rohrleitung 1310 gemäß der vorliegenden Erfindung zu schützen. Die rohrförmige Hülse 1350 ist über ihre Länge (z. B. axial oder spiralförmig) beschnitten, wobei sie vor einem solchen Beschneiden einen Durchmesser besitzt, der ihr Einpassen in den kleinsten, mit ID₄ bezeichneten ID der Rohrleitung 1310 verhindert. Auf die beschnittene rohrförmige Hülse 1350 wird eine Druckkraft ausgeübt, um sie radial zu einer Spiralform zusammenzudrücken, damit sie in den kleinsten Zwischenraum ID4 an den Endverbindungen des rohrförmigen Körpers der Rohrleitung 1310 passt. Während die rohrförmige Hülse 1350 in dem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, wird sie in der Rohrleitung 1310 positioniert, wie in 13A gezeigt ist. Demgemäß wird die lang gestreckte Zwischenlage 1356 zwischen die Rohrleitung 1310 und die rohrförmige Hülse 1350 positioniert. Die rohrförmige Hülse 1350 wird dann aus ihrem zusammengedrückten Zustand freigegeben (und möglicherweise zum Öffnen gezwungen), damit sie sich in einen Eingriff mit der lang gestreckten Zwischenlage 1356 und dem rohrförmigen Körper der Rohrleitung 1310 radial ausdehnt, wie in 13B gezeigt ist. In dieser Position dehnt sich wenigstens ein Abschnitt der Hülse 1350 in den größeren, mit ID₅ bezeichneten ID des Körperzwischenabschnitts der Rohrleitung 1310 aus. Dem Innenraum der geöffneten rohrförmigen Hülse können Stützringe hinzugefügt sein, die eine zusätzliche Festigkeit verleihen und an Ort und Stelle heftgeschweißt werden können.
14A ist eine Querschnittsdarstellung einer Rohrleitung 1410 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die eine oder mehrere Rillen 1458 in ihrer Innenwand verwendet, um ein Kabel 1414 gemäß der vorliegenden Erfindung zu schützen und zu befestigen. Die Rohrleitung 1410 ist an den zwei Enden ihres rohrförmigen Körpers oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem (nicht gezeigten) kommunikativen Koppler ausgestattet. Die innere Rille 1458 wird in der Innenwand des rohrförmigen Körpers der Rohrleitung durch spanabhebende Bearbeitung oder vorzugsweise während des Rohr-Strangpressprozesses gebildet. Die Rille 1458 erstreckt sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern. Durch die Rille 1458 verläuft ein Kabel 1414 mit einem oder mehreren leitenden Drähten. Das Kabel 1414 ist zwischen den kommunikativen Kopplern in einer Weise verbunden, die jener, die für die anderen Ausführungsformen beschrieben worden ist, gleicht, so dass eine oder mehrere verdrahtete Strecken gebildet sind. Das Kabel 1414 wird durch Vergießen 1466 in der inneren Rille befestigt.
Die Rille 1458 kann anderweitig eine oder mehrere Platten 1448 enthalten, die mit der Innenwand des rohrförmigen Körpers der Rohrleitung verbunden sind, wie in 14B gezeigt ist, um jeweils eine oder mehrere Rillen unabhängig abzudecken. Der Abdeckstreifen 1448 kann mit dem Gestängerohr oder einer anderen Rohrleitung 1410 durch herkömmliche Schweißverfahren oder durch Explosionsformgebung verbunden werden. Häufig wird zugunsten des Korrosionsschutzes eine Epoxidharzbeschichtung auf den Rohr-ID aufgebracht, die auch dazu dienen kann, die Drähte in einer Rille zu schützen. Das Kabel 1414 kann anderweitig befestigt werden, indem es durch eine oder mehrere zweite Rohrleitungen gezogen wird, die jeweils mit oder in einer der Rillen verbunden sind, wobei jede zweite Rohrleitung so geformt und orientiert ist, dass sie sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstreckt (in den 14A–B nicht gezeigt).
15 ist eine Querschnittsdarstellung einer Rohrleitung 1510 gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine oder mehrere Rillen 1558 in ihrer Außenwand und eine äußere Auskleidung/Hülse 1550 verwendet, um ein Kabel 1514 mit ein oder mehreren Drähten in der (den) Rille(n) 1558 zu schützen. Das Kabel 1514 kann in der (den) Rille(n) vergossen und anderweitig darin abgedeckt sein, beispielsweise durch Befestigen einer Hülse 1550 um die Außenwand der Rohrleitung 1510. Eine solche Hülse 1550 kann entweder metallisch, polymerisch, aus einem Verbundwerkstoff, aus Glasfaser, keramisch oder eine Kombination davon sein.
Einem gewöhnlichen Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass die hier beschriebenen verdrahteten Rohrleitungen für eine Integration in einen Bohrstrang als Telemetriesystem von miteinander verbundenen WDP zum Übertragen von Signalen in einer Bohrlochumgebung gut geeignet sind. Jede der Rohrleitungen weist einen rohrförmigen Körper auf, der an seinen zwei Enden des rohrförmigen Körpers oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, wobei die kommunikativen Koppler das Übertragen von Signalen zwischen benachbarten miteinander verbundenen Rohrleitungen ermöglichen. In besonderen Versionen eines solchen Systems, ist z. B. eine lang gestreckte Zwischenlage und/oder eine dehnbare, rohrförmige Hülse längs einer Innenwand des rohrförmigen Rohrleitungskörpers positioniert, wobei sich längs der Zwischenlage/Hülse ein oder mehrere leitende Drähte erstrecken, derart, dass der eine oder die mehreren Drähte zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage/Hülse angeordnet sind. Der eine oder die mehreren Drähte, die hier auch als Kabel bezeichnet werden, sind zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden, so dass eine verdrahtete Strecke gebildet ist.
Zweifellos wird auch erkannt, dass die vorliegende Erfindung bestimmte Leistungsfähigkeiten bei der Fertigung erleichtert. Ein Gestängerohr wird z. B. in drei einzelnen Teilen, die zusammengeschweißt werden, hergestellt. Das Mittelteil (der rohrförmige Körper) ist ein einfaches Stahlrohr, das an jedem Ende in einem Schmiedeprozess gestaucht wird. Die Endteile (Werkzeugverbindungen oder Endverbindungen) sind zu Beginn geschmiedete Stahlformen, auf die Gewinde und andere Merkmale gearbeitet werden, bevor sie mit dem rohrförmigen Körper reibverschweißt werden.
Die hier beschriebenen Modifikationen in Bezug auf eine normale Rohrleitung, insbesondere ein Gestängerohr, können im Allgemeinen ausgeführt werden, nachdem das Gestängerohr vollständig hergestellt worden ist. Jedoch wären manche Bearbeitungen viel leichter, wenn sie während der Fertigung erfolgten. Beispielsweise könnten die Drahtdurchgänge (z.B. mit Tieflochbohrer gebohrte Löcher) von den Transformatorspulen zu dem rohrförmigen Rohrkörper gleichzeitig mit den Gewinden und Schultern der Rohrverbindungen bearbeitet werden. Ähnlich könnten Rillen und andere Merkmale vor dem Reibungsschweißvorgang, der die Werkzeugverbindungen an den rohrförmigen Körper anfügt, dem Körper hinzugefügt werden, wenn der Rohrkörper-ID zugänglicher wäre.
Viele der in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenen Verfahren könnten anderweitig vorteilhaft und in manchen Fällen entsprechend einer anderen zeitlichen Ausführung der Verfahrensschritte in den Herstellungsprozess aufgenommen werden. Beispielsweise könnten die Drahtführungsmerkmale vor allen Stauchungs- und/oder Schweißschritten in den langen Mittelabschnitt eines Gestängerohrs eingebaut werden. Das Einbauen von Drahtführungsmerkmalen in ein Gestängerohr mit einem gleichmäßigen ID ist viel einfacher als das Ausführen derselben in ein fertig gestelltes Gestängerohr, das an den Enden im Allgemeinen einen kleineren ID besitzt. Sobald der Mittelabschnitt mit den Drahtführungsmerkmalen ausgestattet ist, kann er herkömmlichen Stauch- und Schweißbearbeitungen unterzogen werden. Das folgende Konstruktionsschema liefert ein integriertes Drahtführungsmerkmal, das nahezu 80 % der Länge (z. B. 25 von 30 Fuß) des fertig gestellten Gestängerohrs überspannt.
Zuerst könnte die rohrförmige Metall- oder Polymerhülse vor dem Stauchvorgang innerhalb des Körpers hydrogeformt werden. Da der Innendurchmesser gleichmäßiger wäre, würde das Ausmaß der Dehnung stark reduziert, was den Vorgang vereinfachen und die Übereinstimmung verbessern würde. Um die Verdrahtung von der Werkzeugverbindung über die Reibungsschweißnaht hinaus zu führen, könnte ein eigenes Leitungs- bzw. Führungsverfahren angewandt werden.
Ähnlich könnte eine Metallhülse innerhalb des rohrförmigen Körpers der Rohrleitung vor der Reibungsschweißung durch Stoßwellen geformt werden. Außerdem wäre es möglich, die Hülse metallurgisch mit dem Rohr zu verbinden, was den Stauchprozess erleichtern würde. Ähnlich könnte die Metallzwischenlage vor der Reibungsschweißung einfacher an Ort und Stelle verschweißt werden.
Außerdem könnten in dem rohrförmigen Rohrkörper die inneren/äußeren Rillen für die Aufnahme des Kabels stranggepresst, geformt oder herausgearbeitet werden, bevor der Körper gestaucht und geschweißt wird. Vor allem eine stranggepresste oder geformte Rille wäre viel preiswerter als eine spanabhebende Bearbeitung, stärker und gegen Ermüdung widerstandsfähiger.
Weitere Herstellungsmodifikationen beziehen sich auf die Fähigkeit der erfinderischen verdrahteten Rohrleitungen, Verdrahtungsfehlern oder anderen Fehlern gegenüber weniger anfällig zu sein. 16A zeigt schematisch eine verdrahtete Strecke gemäß den Rohrleitungen (z. B. WDP) nach den 2–4. So sind ein Paar gegenüberliegender Ringtransformatoren 226, 236 (Komponenten von jeweiligen kommunikativen Kopplern) durch ein Kabel 214 mit einem Paar isolierter leitender Drähte, die in dem rohrförmigen Körper einer Rohrleitung geführt sind, miteinander verbunden. Jeder Ringtransformator verwendet ein Kernmaterial mit einer hohen magnetischen Permeabilität (z. B. Supermalloy) und ist mit N Windungen aus isoliertem Draht (N ~ 100 bis 200 Windungen) umwickelt. Der isolierte Draht ist gleichförmig um den Umfang des Ringkerns gewickelt, um die Transformatorspulen (nicht getrennt bezeichnet) zu bilden. Um die Drähte des Kabels 214 mit den jeweiligen Spulen der Transformatoren 226, 236 zu verbinden, werden vier isolierte gelötete, geschweißte oder gecrimpte Verbindungen oder Verbinder 215 verwendet.
Die Zuverlässigkeit solcher WDP-Verbindungen ist kritisch. Falls ein Draht in einer solchen Verbindung bricht, fällt auch das gesamte WDP-System, das die fehlerhafte WDP-Verbindung verwendet, aus. Es gibt einige Fehlerarten, die auftreten können. Beispielsweise sind "kalte Lötverbindungen" – wo das Lötmittel die beiden Drähte nicht korrekt verbindet – nicht ungewöhnlich. Diese können zeitweise offen sein und dann im offenen Zustand versagen. Eine längere Vibration kann dazu führen, dass die Drähte ermüden und brechen, wenn sie nicht starr befestigt sind. Wärmeausdehnung, Stoß oder Schutt können den zum Umwickeln des Ringkerns verwendeten Draht beschädigen oder durchschneiden.
16B zeigt schematisch ein Paar unabhängiger verdrahteter Strecken für die Verwendung durch eine Rohrleitung wie etwa eine WDP-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung. So besitzen ein Paar gegenüberliegender Ringtransformatoren 1626, 1636 jeweils ein Spulensystem mit zwei unabhängigen Spulenwicklungen, wobei jede Spulenwicklung im Wesentlichen innerhalb eines 180°-Bogens des Spulensystems liegt. Genauer besitzt der Ringtransformator 1626 eine erste Spulenwicklung 1626a und eine zweite Spulenwicklung 1626b, wovon jede unabhängig und gleichmäßig um den halben Umfang des Ringkerns des Transformators 1626 gewickelt ist. Ähnlich besitzt der Ringtransformator 1636 eine erste Spulenwicklung 1636a und eine zweite Spulenwicklung 1636b, wovon jede unabhängig und gleichmäßig um den halben Umfang des Ringkerns des Transformators 1636 gewickelt ist. Ein Paar isolierter leitender Drähte, die als Kabel 1614a bezeichnet sind, erstrecken sich zwischen ihren jeweiligen Enden mittels vier isolierter Lötverbindungen 1615a zu den Spulenwicklungen 1626a, 1636a und sind dort verbunden. Ähnlich erstrecken sich ein Paar isolierter leitender Drähte, die als Kabel 1614b bezeichnet sind, zwischen ihren jeweiligen Enden mittels vier isolierter Lötverbindungen 1615b zu den Spulenwicklungen 1626b, 1636b und sind dort verbunden. Das Kabel 1614a wird unabhängig von dem Kabel 1614b geführt (was getrennte elektrische Wege, jedoch nicht unbedingt entfernte Leit- oder Führungsorte innerhalb eines WDP bedeutet), so dass die Kabel und ihre jeweiligen miteinander verbundenen Spulenwicklungen zwei unabhängig verdrahtete Strecken bilden.
Selbstverständlich kann die WDP-Zuverlässigkeit durch Verwendung einer Konfiguration mit Doppelumwicklung (oder anderer Mehrfachumwicklung) erhöht werden, wie in 16B gezeigt ist. In diesem Entwurf gibt es einen zweiten, redundanten Kreis. Jeder Ringkern ist mit zwei getrennten Spulenwicklungen (die durch die punktierten und gestrichelten Linien angegeben sind) umwickelt. In einer besonderen Ausführungsform besitzt jede Wicklung die gleiche Anzahl von Windungen (M). Jedoch können die zwei Umwicklungen eine unterschiedliche Anzahl von Windungen besitzen und dennoch einen großen Teil der Vorzüge einer Redundanz bieten. Falls M = N, sind die elektromagnetischen Eigenschaften des neuen Entwurfs dieselben wie bei dem vorhergehenden Entwurf.
Da beide Kreise parallel sind, kann, falls ein Kreis ausfällt, der andere Kreis dennoch das Telemetriesignal transportieren. Ferner verändert sich der Wellenwiderstand der Übertragungsleitung nicht wesentlich, so dass ein solcher Fehler die Dämpfung nicht erhöht. Der Längswiderstand der Verbindungsdrähte nimmt in diesem Abschnitt des Gestängerohrs zu, falls ein Kreis ausgefallen ist, jedoch ist er gegenüber dem Übertragungsverlust keinesfalls vorherrschend. Der Streufluss von dem Ringkern erhöht sich ebenfalls leicht, wenn ein Kreis ausfällt, jedoch besitzt dieser gleichfalls eine geringe Auswirkung. Da die magnetische Permeabilität des Kerns sehr groß ist, verbleibt der größte Teil des Flusses von der einen Wicklung noch immer im Kern.
Unkorrelierte Fehler sollten stark verringert sein. Beispielsweise sei angenommen, dass kalte Lötstellen bei einer Auftrittsrate von 10^–3 pro Lötvorgang unkorreliert sind. Es seien 660 Gestängerohre (20,000 ft) mit einem einzigen Kreis und vier Lötstellen pro Gestängerohr angenommen. Die Anzahl von kalten Lötstellen bei diesem System beträgt dann (10^–3)(660)(4) ~ 3. Falls eine dieser kalten Lötstellen während eines Bohrkronenvortriebs versagt, fällt das WDP-System aus. Es sei nun ein WDP mit dem redundanten, zweiten Kreis betrachtet. Jedes Gestängerohr besitzt nun 8 Lötstellen, so dass ein Bohrstrang mit einem Gestängerohr von 20.000 ft (10^–3)(660)(8) ~ 6 kalte Lötstellen hat. Falls jedoch eine dieser Lötstellen versagt, fährt der zweite Kreis mit dem Befördern des Signals fort. Die Chancen, dass der zweite Kreis infolge einer kalten Lötstelle ausfällt, ist nun ~ 10^–3.
Ein weiterer Fehlertyp kann sich ergeben, wenn ein Stein oder ein anderer kleiner Gegenstand mit einer Spulenwicklung in Kontakt kommt und den Draht zerquetscht oder zerschneidet. Falls jede der beiden Wicklungen in einem 180°-Bogen an gegenüberliegenden Hälften des Ringtransformators liegt, sind die Chancen, dass beide Wicklungen beschädigt werden, stark verringert. Das physische Trennen der zwei Wicklungen wird somit vorgezogen, jedoch ist es auch möglich die zwei Wicklungen so zu verteilen, dass jede 360° des Ringkerns belegt.
Falls die zwei Kreise über zwei verschiedene Wege längs des Gestängerohrs zwischen den Ringtransformatoren geführt werden, sind die Chancen, dass beide Kreise gleichzeitig beschädigt werden, weiter verringert. Falls beispielsweise scharfe Kanten in den Kanälen, die die Drähte längs des Gestängerohrs führen, vorhanden sind, kann ein Stoß und Vibration dazu führen, dass die Drähte an solchen scharten Kanten reiben und durchschnitten werden. Solche scharten Kanten können sich aus einem unvollständigen Entgraten der mechanischen Teile während der Herstellung ergeben.
Selbstverständlich können anhand der vorangehenden Beschreibung verschiedene Abwandlungen und Veränderungen an den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden, die nicht vom Umfang der Erfindung abweichen. Beispielsweise könnten unter dem Aspekt der vorliegenden Erfindung einer unabhängig verdrahteten Strecke zugunsten eines höheren Redundanzgrades drei oder mehr Kreise in verdrahteten Gestängerohren verwendet werden. In diesem Fall würde jede Wicklung im Wesentlichen in einem 120°-Bogen des Ringtransformators liegen. Somit würde selbst dann, wenn zwei Kreise in einem Gestängerohr ausfallen, der dritte Kreis noch immer das Signal transportieren.
Andere Typen induktiver Kopplungen würden ebenfalls einen Nutzen aus redundanten Kreisen ziehen. Beispielsweise verwenden herkömmliche WDP-Systeme an jedem Ende eines Gestängerohrs induktive Koppler, wobei jeder Koppler ein oder mehrere Drahtschleifen in magnetischen Kernen aufweist. Jedoch enthalten solche Systeme nur einen Kreis pro Gestängerohr. Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung einer unabhängig verdrahteten Strecke könnten zwei oder mehr unabhängige Kreise verwendet werden, wobei jeder Kreis aus einer Drahtschleife pro Koppler und den Verbindungsdrähten zwischen den zwei Kopplern bestehen würde.
Ferner ist Fachleuten auf dem Gebiet klar, dass die vorliegende Erfindung gemäß ihren verschiedenen Aspekten und Ausführungsformen nicht auf WDP-Anwendungen begrenzt ist. So können z. B. der Aspekt verdrahteter Strecken und verwandte Aspekte der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auf eine Bohrlochverrohrung, eine Ummantelung usw. die nicht für das Bohren verwendet werden, angewandt werden. Eine solche Anwendung würde sich auf dauerhafte, unterirdische Installationen, die Sensoren für die langfristige Überwachung verschiedener Formationsparameter verwenden, beziehen. Demgemäß könnte die vorliegende Erfindung bei solchen Anwendungen der dauerhaften Überwachung verwendet werden, um eine Kommunikation zwischen der Oberfläche und ständigen unterirdischen Sensoren herzustellen.
Diese Beschreibung ist lediglich zur Veranschaulichung gedacht und soll nicht in einschränkendem Sinn ausgelegt werden. Daher soll der Umfang dieser Erfindung nur durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche begrenzt sein. Die Begriffe "umfassen" in den Ansprüchen sollen die Bedeutung von "umfassen wenigstens" besitzen, so dass die angeführte Auflistung von Elementen in einem Anspruch eine offene Menge oder Gruppe ist. Ähnlich sollen die Begriffe "enthalten", "haben" und "aufweisen" eine offene Menge oder Gruppe von Elementen bedeuten. "Ein", "einer" und andere Einzahlbegriffe dieser Art sollen die Pluralformen davon umfassen, sofern dies nicht speziell ausgeschlossen wird. Außerdem sind die Verfahrensansprüche nicht durch die Reihenfolge oder Abfolge, in der die Schritte in solchen Ansprüchen dargestellt werden, begrenzt.
So muss z. B. ein zuerst genannter Schritt eines Verfahrensanspruchs nicht zwangsläufig vor einem zweiten genannten Schritt jenes Anspruchs ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge, das die folgenden Schritte umfasst: Ausstatten eines rohrförmigen Körpers an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler; Positionieren einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse in dem rohrförmigen Körper, wobei die Hülse einen Abschnitt besitzt, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt; Ziehen eines oder mehrerer leitender Drähte zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und der rohrförmigen Hülse; Verbinden des einen oder der mehreren Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern, um so eine verdrahtete Strecke zu bilden; und Dehnen der rohrförmigen Hülse in dem rohrförmigen Körper durch Beaufschlagen ihrer Innenwand mit Fluiddruck.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der prädisponierte Abschnitt der rohrförmigen Hülse durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse im Voraus geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der prädisponierte Abschnitt der rohrförmigen Hülse durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf die Außenwand der rohrförmigen Hülse im Voraus geformt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge, das die folgenden Schritte umfasst: Ausstatten eines rohrförmigen Körpers an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler; Positionieren einer lang gestreckten Zwischenlage an der Innenwand des rohrförmigen Körpers oder in der Nähe von dieser; Ziehen eines oder mehrerer leitender Drähte längs der Zwischenlage, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet sind; Verbinden des einen oder der mehreren leitenden Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern, um so eine verdrahtete Strecke zu bilden; und Befestigen der lang gestreckten Zwischenlage an dem rohrförmigen Körper.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Befestigungsschritt umfasst: Positionieren einer dehnbaren, rohrförmigen Hülse in dem rohrförmigen Körper, derart, dass die Zwischenlage zwischen dem rohrförmigen Körper und der dehnbaren Hülse angeordnet ist; und Dehnen der dehnbaren Hülse in einen Eingriff mit dem rohrförmigen Körper, wodurch die Zwischenlage zwischen der dehnbaren Hülse und dem rohrförmigen Körper befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der rohrförmige Körper eine Gestängerohrverbindung ist, die ein Buchsenende und ein Stiftende aufweist, die jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet sind; wobei der Verbindungsschritt umfasst: Ausbilden von Öffnungen in den Stift- und Buchsenenden der Gestängerohrverbindung, die sich von den jeweiligen kommunikativen Kopplern zur Innenwand des Gestängerohrs erstrecken; und Ziehen des einen oder der mehreren leitenden Drähte durch die Öffnungen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Dehnungsschritt das Beaufschlagen der Innenwand der rohrförmigen Hülse mit Fluiddruck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Dehnungsschritt das mechanische Ausüben von Kraft auf die Innenwand der rohrförmigen Hülse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Dehnungsschritt das Zünden eines Sprengstoffs in der rohrförmigen Hülse, um so auf deren Innenwand eine Sprengkraft auszuüben, umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge, das die folgenden Schritte umfasst: Ausstatten eines rohrförmigen Körpers an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler; Ausbilden einer oder mehrerer Rillen in der Innenwand und/oder der Außenwand des rohrförmigen Körpers, die sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstrecken; Ziehen eines oder mehrerer leitender Drähte durch die eine oder die mehreren Rillen; Verbinden der ein oder mehreren Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern, um so eine oder mehrere verdrahtete Strecken zu bilden; und Befestigen der ein oder mehreren Drähte in den ein oder mehreren inneren Rillen.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die eine oder die mehreren Rillen in der Innenwand des rohrförmigen Körpers ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Befestigungsschritt das Ziehen der ein oder mehreren Drähte durch eine oder mehrere zweite Rohrleitungen, die jeweils mit einer der Rillen verbunden sind, umfasst, wobei jede zweite Rohrleitung so geformt und orientiert ist, dass sie sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die eine oder die mehreren Rillen in der Außenwand des rohrförmigen Körpers ausgebildet werden.
Dehnbare, rohrförmige Hülse für das Auskleiden eines rohrförmigen Bohrlochelements, die umfasst: einen rohrförmigen Körper, der einen Abschnitt aufweist, der so prädisponiert ist, dass er sich unter Beaufschlagung mit innerem Fluiddruck zu dehnen beginnt.
Hülse nach Anspruch 14, bei der der prädisponierte Abschnitt des Körpers ein plastisch verformbarer Abschnitt ist, der durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf eine innere Wand des Körpers geformt wird.
Hülse nach Anspruch 14, bei der der prädisponierte Abschnitt des Körpers ein plastisch verformbarer Abschnitt ist, der durch örtlich begrenztes Ausüben einer mechanischen Kraft auf eine äußere Wand des Körpers geformt wird.
Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung, die umfasst: einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, wobei jeder der kommunikativen Koppler eine Spule mit einer oder mehreren unabhängigen Spulenwicklungen enthält; und zwei oder mehr Leiter, die sich unabhängig längs der Wand oder durch die Wand des rohrförmigen Körpers erstrecken und zwischen den jeweiligen Spulenwicklungen verbunden sind, so dass sie zwei oder mehr unabhängig verdrahtete Strecken bilden, wobei jeder Leiter ein oder mehrere leitende Drähte umfasst.
Rohrleitung nach Anspruch 17, bei der die Spule jedes kommunikativen Kopplers zwei unabhängige Spulenwicklungen besitzt, wobei jede Wicklung im Wesentlichen in einem einzelnen 180°-Bogen der Spule liegt.
Rohrleitung nach Anspruch 17, bei der die Spule jedes kommunikativen Kopplers drei unabhängige Spulenwicklungen besitzt, wobei jede Wicklung im Wesentlichen in einem einzelnen 120°-Bogen der Spule liegt.
Verfahren zum Übertragen von Signalen über die Länge eines rohrförmigen Körpers, das die folgenden Schritte umfasst: Ausstatten eines rohrförmigen Körpers an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler, wobei jeder der kommunikativen Koppler eine Spule mit zwei oder mehr unabhängigen Wicklungen aufweist; und Ziehen von zwei oder mehr Leitern unabhängig längs der Wand oder durch die Wand des rohrförmigen Körpers und Verbinden der unabhängigen Leiter zwischen den jeweiligen unabhängigen Spulenwicklungen, um so zwei oder mehr unabhängig verdrahtete Strecken zu bilden, wobei jeder Leiter ein oder mehr leitende Drähte umfasst.
Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung, die umfasst: einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist; eine lang gestreckte Zwischenlage, die längs einer Innenwand des rohrförmigen Körpers befestigt ist; und ein oder mehrere leitende Drähte, die sich längs der Zwischenlage erstrecken, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet und zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden sind, so dass sie eine verdrahtete Strecke bilden.
Rohrleitung nach Anspruch 21, bei der die lang gestreckte Zwischenlage durch eine in dem rohrförmigen Körper gedehnte rohrförmige Hülse befestigt ist.
Rohrleitung nach Anspruch 21, bei der der rohrförmige Körper eine Gestängerohrverbindung ist, die ein Buchsenende und ein Stiftende aufweist, die jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet sind; und die Gestängerohrverbindung in den Stift- und Buchsenenden jeweils eine Öffnung aufweist, die sich von den jeweiligen kommunikativen Kopplern zur Innenwand des Gestängerohrs erstreckt, wobei die leitenden Drähte zur Verbindung mit den kommunikativen Kopplern durch die Öffnungen verlaufen.
Rohrleitung nach Anspruch 21, bei der die Zwischenlage entweder metallisch, polymerisch, aus einem Verbundwerkstoff, aus Glasfaser, keramisch oder eine Kombination davon ist.
Rohrleitung zum Übertragen von Signalen über ihre Länge in einer Bohrlochumgebung, die umfasst: einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, wobei der rohrförmige Körper in seiner Innenwand und/oder seiner Außenwand eine oder mehrere Rillen aufweist, die sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstrecken; und ein oder mehrere leitende Drähte, die sich durch die eine oder die mehreren Rillen erstrecken und in diesen befestigt sind, wobei der eine oder die mehreren Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden sind, so dass sie eine oder mehrere verdrahtete Strecken bilden.
Rohrleitung nach Anspruch 25, bei der der rohrförmige Körper eine oder mehrere Rillen in seiner Innenwand aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 26, bei der der eine oder die mehreren Drähte befestigt sind, indem sie durch eine oder mehrere zweite Rohrleitungen gezogen sind, die jeweils mit einer der Rillen verbunden sind, wobei jede zweite Rohrleitung so geformt und orientiert ist, dass sie sich im Wesentlichen zwischen den kommunikativen Kopplern erstreckt.
Rohrleitung nach Anspruch 25, bei der der rohrförmige Körper eine oder mehrere Rillen in seiner Außenwand aufweist.
System von miteinander verbundenen Rohrleitungen zum Übertragen von Signalen in einer Bohrlochumgebung, wobei jede der Rohrleitungen umfasst: einen rohrförmigen Körper, der an seinen zwei Enden oder in der Nähe von diesen jeweils mit einem kommunikativen Koppler ausgestattet ist, wobei die kommunikativen Koppler das Übertragen von Signalen zwischen benachbarten, miteinander verbundenen Rohrleitungen ermöglichen; eine lang gestreckte Zwischenlage, die längs einer Innenwand des rohrförmigen Körpers positioniert ist; einen oder mehrere leitende Drähte, die sich längs der Zwischenlage erstrecken, derart, dass diese zwischen der Innenwand des rohrförmigen Körpers und wenigstens einem Abschnitt der Zwischenlage angeordnet sind, wobei der eine oder die mehreren Drähte zwischen den kommunikativen Kopplern verbunden sind, so dass eine verdrahtete Strecke gebildet ist; und eine rohrförmige Hülse, die in dem rohrförmigen Körper so gedehnt ist, dass die Zwischenlage zwischen dem rohrförmigen Körper und der dehnbaren Hülse befestigt ist.