DE102006030883A1

DE102006030883A1 - Bohrlochtelemetriesystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102006030883A1
Application number: DE102006030883A
Authority: DE
Inventors: Brian Sugar Land Clark; Lucian Sugar Land Johnston; Remi New Ulm Hutin; Nicolas G. Pacault; Pablo A. Codesal; Steve R. Houston Gomez; Randall P. Katy Leblanc
Original assignee: Schlumberger Technology BV
Current assignee: Schlumberger Technology BV
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-01-11
Also published as: GB0611833D0; MXPA06007407A; RU2006124080A; FR2888283A1; GB2428054A; CA2551090A1; US20070017671A1; FR2899931A1; NO20062913L

Abstract

Bohrlochkommunikationssysteme und -verfahren für ein Bohrgelände, mit einem Bohrlochwerkzeug (401), das von einem Bohrturm (10) in ein eine unterirdische Formation (18) durchdringendes Bohrloch (30) eingefahren wird. Ein beispielhaftes Kommunikationssystem (400) umfasst eine erste Schlammimpulstelemetrievorrichtung (438), die in einem Bohrlochwerkzeug (401) positioniert ist, und wenigstens eine zweite Telemetrievorrichtung (448), die keine Schlammimpulstelemetrievorrichtung ist und in dem Bohrlochwerkzeug (401) positioniert ist. Das beispielhafte System (400) umfasst wenigstens einen Druckmesswandler (40) oder einen Drucksensor (42), der geeignet ist, einen durch wenigstens eine der Telemetrievorrichtungen gelieferten modulierten Druck zu erfassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Telemetriesysteme und -verfahren zur Verwendung bei Bohrtätigkeiten und insbesondere auf Bohrlochtelemetriesysteme und -verfahren zum Transportieren von Signalen zwischen einer oberirdischen Einheit und einem Bohrlochwerkzeug.
Bohrlöcher werden im Allgemeinen gebohrt, um Kohlenwasserstoffe zu lokalisieren und zu fördern. Üblicherweise wird ein Bohrloch gebildet, indem ein Bohrlochbohrwerkzeug, an dessen Ende sich eine Bohrkrone befindet, in den Untergrund vorgetrieben wird. Beim Vortreiben des Bohrwerkzeugs wird Bohrfluid (Schlamm) aus einer Schlammgrube an der Oberfläche durch einen Durchgang oder Durchgänge in dem Bohrwerkzeug und aus der Bohrkrone heraus gepumpt. Der Schlamm, der die Bohrkrone verlässt, strömt zur Oberfläche zurück, um zur Schlammgrube zurückgeführt zu werden, und kann erneut durch das Bohrwerkzeug geleitet werden. Auf diese Weise kühlt der Bohrschlamm das Bohrwerkzeug, transportiert Bohrabfälle und anderen Schutt von dem Bohrwerkzeug weg und lagert diese Bohrabfälle und den anderen Schutt in der Schlammgrube ab. Neben dem Ausführen der Kühl- und Reinigungstätigkeit bildet der Schlamm außerdem einen Schlammkuchen, der das Bohrloch auskleidet und unter anderem die Reibung zwischen dem Bohrstrang und unterirdischen Formationen verringert.
Während Bohrvorgängen (d. h. dem Vortreiben des Bohrlochbohrwerkzeugs) kann mittels eines Telemetriesystems eine (Daten-)Kommunikation zwischen dem Bohrlochbohrwerkzeug und einer Verarbeitungseinheit an der Oberfläche und/oder anderen Oberflächenvorrichtungen erfolgen. Im Allgemeinen ermöglichen solche Telemetriesysteme den Transport von Energie, Daten, Befehlen und/oder irgendwelchen anderen Signalen oder Informationen zwischen den Bohrlochbohrwerkzeugen/der Bottom Hole Assembly (BHA, unterer Teil der Bohrgarnitur) und den Oberflächenvorrichtungen. Somit ermöglichen die Telemetriesysteme beispielsweise das Transportieren von Daten, die sich auf die Bedingungen des Bohrlochs und/oder des Bohrlochbohrwerkzeugs beziehen, zu den Oberflächenvorrichtungen zur Weiterverarbeitung, Anzeige usw. und außerdem das Steuern der Operationen des Bohrlochbohrwerkzeugs über Befehle und/oder andere Informationen, die von der oder den Oberflächenvorrichtungen an das Bohrlochbohrwerkzeug gesendet werden.
In 1 ist ein herkömmliches Bohrlochtelemetriesystem 100 gezeigt. Eine genauere Beschreibung eines solchen bekannten Systems findet sich in US 5 517 464 , das hier in seiner Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Bohrturm 10 einen Antriebsmechanismus 12, der einem Bohrstrang 14 ein Antriebsmoment verleiht. Das untere Ende des Bohrstrangs 14 erstreckt sich in ein Bohrloch 30 und trägt eine Bohrkrone 16 zum Bohren einer unterirdischen Formation 18. Während der Bohrtätigkeit wird mittels einer oder mehrerer Pumpen 24 (z. B. Kolbenpumpen) Bohrschlamm 20 aus einer Schlammgrube 22 an einer Oberfläche 29 angesaugt. Der Bohrschlamm 20 wird durch eine Schlammleitung 26 durch den Bohrstrang 14 hinab, durch die Bohrkrone 16 hindurch und über einen Ringraum 28 zwischen dem Bohrstrang 14 und der Wand des Bohrlochs 30 an die Oberfläche 29 zurück umgewälzt. Der Bohrschlamm 20 wird nach dem Erreichen der Oberfläche 29 durch eine Leitung 32 in die Schlammgrube 22 entleert, damit sich das Gestein und/oder anderer Bohrlochschutt, die im Schlamm mitgeführt werden, am Boden der Schlammgrube 22 absetzen können, bevor der Bohrschlamm 20 erneut umgewälzt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, ist in den Bohrstrang 14 in der Nähe der Bohrkrone 16 ein Bohrlochbohrwerkzeug 34 für Messung während des Bohrens (MWD, measurement-while-drilling) eingebaut, das Bohrlochdaten oder -informationen erfasst und überträgt. Das MWD-Werkzeug 34 umfasst ein elektronisches Sensorpaket 36 und eine Schlammfluss-Bohrlochtelemetrievorrichtung 38. Die Schlammflusstelemetrievorrichtung 38 kann den Durchgang des Schlamms 20 durch den Bohrstrang 14 wahlweise sperren, um Druckänderungen in der Schlammleitung 26 zu verursachen. Mit anderen Worten, die Bohrlochtelemetrievorrichtung 38 kann dazu verwendet werden, den Druck im Schlamm 20 zu modulieren, um Daten von dem Sensorpaket 36 zur Oberfläche 29 zu senden. Modulierte Druckänderungen werden von einem Druckmesswandler 40 und einem Pumpenkolbensensor 42 erfasst, die beide mit einem (nicht gezeigten) Prozessor gekoppelt sind. Der Prozessor interpretiert die modulierten Druckänderungen, um die durch das Sensorpaket 36 gesammelten und gesendeten Daten zu rekonstruieren. Die Modulation und die Demodulation einer Druckwelle sind in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 375 098, das hier in seiner Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist, näher beschrieben.

Neben dem in 1 gezeigten herkömmlichen Schlammimpulstelemetriesystem können weitere Bohrlochtelemetriesysteme verwendet werden, um eine Kommunikation zwischen einem Bohrlochwerkzeug und einer oberirdischen Einheit herzustellen. Beispiele herkömmlicher Telemetriesysteme umfassen ein Bohrlochtelemetriesystem für verdrahtetes bzw. verkabeltes Gestängerohr, wie es in US 6 641 434 beschrieben ist, ein elektromagnetisches Bohrlochtelemetriesystem, wie es in US 5 624 051 beschrieben ist, ein akustisches Bohrlochtelemetriesystem, wie es in der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung Nr. WO 2004/085796 beschrieben ist, die hiermit alle in ihren Gesamtheiten durch Verweis hier aufgenommen sind. Weitere Beispiele, die Datentransport- oder Kommunikationsvorrichtungen (z. B. mit Sensoren gekoppelte Sende-Empfänger) verwenden, sind ebenfalls verwendet worden, um Energie und/oder Daten zwischen einem Bohrlochwerkzeug und einer oberirdischen Einheit zu befördern.

Trotz der Entwicklung und des Fortschritts von Bohrlochtelemetrievorrichtungen bei Bohrtätigkeiten besteht noch immer ein Bedarf an weiterer Zuverlässigkeit und zusätzlichen Bohrlochtelemetriefähigkeiten für Bohroperationen. Wie viele andere Bohrlochvorrichtungen können Bohrlochtelemetrievorrichtungen gelegentlich versagen. Außerdem kann die Energie, die von vielen herkömmlichen Bohrlochtelemetrievorrichtungen geliefert wird, für die Versorgung bestimmter Bohroperationen unzureichend sein. Es sind Versuche unternommen worden, zwei verschiedene Typen von Schlammimpulstelemetrievorrichtungen in einem Bohrlochwerkzeug zu verwenden. Die verschiedenen Schlammimpuls telemetrievorrichtungen werden jeweils in dem Bohrlochwerkzeug angeordnet und mit unterschiedlichen oberirdischen Einheiten kommunikativ verbunden. Solche Bohrlochtelemetriewerkzeuge werden gleichzeitig oder nicht gleichzeitig und mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben. Es sind auch Versuche unternommen worden, eine Zweikanal-Bohrlochtelemetrie zum Übertragen von Datenströmen über Kommunikationskanäle zu entwickeln, die unabhängig interpretiert werden, wie in US 6 909 667 beschrieben ist.

Trotz der oben erwähnten Fortschritte bei Bohrlochtelemetriesystemen besteht noch immer ein Bedarf an Bohrlochtelemetriesystemen mit der Fähigkeit zu größerer Zuverlässigkeit, höherer Geschwindigkeit und höherer Leistung. Die Verfahren und Vorrichtungen sollten, wie weiter unten in der genauen Beschreibung dargelegt ist, es Telemetriesystemen ermöglichen, mit einer oder mehreren gewünschten Frequenzen zu arbeiten, und eine größere Bandbreite bieten. Außerdem sollten die weiter unten beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen das Kombinieren mehrerer verschiedener Bohrlochtelemetrievorrichtungen mit einer oder mehreren verschiedenen Bohrlochkomponenten wie etwa Bewertungswerkzeugen ermöglichen, um eine Flexibilität bei der Ausführung von Bohrlochoperationen zu schaffen. Des Weiteren sollten die weiter unten beschriebenen Beispiele für Verfahren und Vorrichtungen eine Reserve-Bohrlochtelemetriefähigkeit schaffen, den Betrieb mehrerer gleicher oder ähnlicher Bohrlochtelemetriewerkzeuge ermöglichen, die Erzeugung vergleichender Bohrlochmessungen ermöglichen, die Aktivierung mehrerer Bohrlochtelemetriewerkzeuge ermöglichen, die verfügbare Bandbreite und/oder die Datenübertragungsraten für die Datenkommunikation zwischen einem oder mehreren Bohrlochwerkzeugen und einer oder mehreren oberirdischen Einheiten steigern und die Anpassung der Bohrlochtelemetriewerkzeuge an verschiedene und/oder sich verändernde Bohrlochbedingungen ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, Systeme und Verfahren zu schaffen, die die oben genannten Vorteile aufweisen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System nach Anspruch 1, 9, 13 oder 23 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 16. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit einem offenbarten Beispiel umfasst ein Bohrlochkommunikationssystem für ein Bohrgelände mit einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch eingesetzt wird, eine in dem Bohrlochwerkzeug angeordnete erste Schlammimpulstelemetrie vorrichtung. Das beispielhafte System kann außerdem wenigstens eine in dem Bohrloch angeordnete zusätzliche Telemetrievorrichtung, die keine Schlammimpulstelemetrievorrichtung ist, umfassen. Außerdem kann das beispielhafte System wenigstens einen Druckmesswandler oder einen Drucksensor umfassen, der geeignet ist, einen durch wenigstens eine der Telemetrievorrichtungen gelieferten modulierten Druck zu erfassen.

In einem weiteren offenbarten Beispiel umfasst ein Bohrlochkommunikationssystem für ein Bohrgelände mit einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch eingesetzt wird, mehrere Bohrlochtelemetriesysteme. Wenigstens eines der Bohrlochtelemetriesysteme kann ein Telemetriesystem für verdrahtetes bzw. verkabeltes Gestängerohr umfassen. Das beispielhafte System kann außerdem wenigstens eine oberirdische Einheit umfassen, die mit wenigstens einem der mehreren Bohrlochtelemetriesysteme in Verbindung steht.

In einem nochmals weiteren offenbarten Beispiel umfasst ein Bohrlochkommunikationssystem für ein Bohrgelände mit einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch eingesetzt wird, wenigstens eine Formationsbewertungskomponente, die wenigstens einen Bohrlochparameter misst. Das beispielhafte System kann außerdem mehrere Bohrlochtelemetriesysteme umfassen. Wenigstens eines der Bohrlochtelemetriesysteme kann mit der wenigstens einen Formationsbewertungskomponente in Verbindung stehen, um von ihr Daten zu empfangen und diese an eine oberirdische Einheit zu senden.

In einem nochmals weiteren offenbarten Beispiel bewertet ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem Oberflächenort und einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation durchdringenden Bohrloch eingesetzt wird, eine unterirdische Formation mit Hilfe wenigstens einer in dem Bohrlochwerkzeug angeordneten Bohrlochkomponente. Das Bohrlochwerkzeug kann mehrere Bohrlochtelemetriesysteme umfassen. Das beispielhafte Verfahren kann außerdem wahlweise Daten von der wenigstens einen Bohrlochkomponente über wenigstens eines der Bohrlochtelemetriesysteme an eine oberirdische Einheit senden.

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung, die auf die folgenden Abbildungen Bezug nimmt.
1 ist eine bereits erwähnte schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines mit einem Bohrstrang verbundenen und von einem Bohrturm in ein Bohrloch eingefahrenen bekannten Bohrwerkzeugs für Messung während des Bohrens mit Bohrlochtelemetrievorrichtung.
2 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines beispielhaften Telemetriesystems, das ein Bohrlochwerkzeug mit mehreren Schlammimpulstelemetrievorrichtungen umfasst.
3 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines weiteren beispielhaften Telemetriesystems, das ein Bohrlochwerkzeug mit einer Bohrlochtelemetrievorrichtung für verdrahtetes Gestängerohr umfasst.
4 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines nochmals weiteren beispielhaften Telemetriesystems, das ein Bohrlochwerkzeug mit einer Schlammimpulstelemetrievorrichtung und einer elektromagnetischen Bohrlochtelemetrievorrichtung umfasst.
5 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines nochmals weiteren beispielhaften Telemetriesystems, das ein Bohrlochwerkzeug mit mehreren Bohrlochkomponenten und mehreren Bohrlochtelemetrievorrichtungen umfasst.
In den oben identifizierten Abbildungen sind bestimmte Beispiele gezeigt, die im Folgenden genau beschrieben werden. Beim Beschreiben dieser Beispiele werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame oder ähnliche Elemente zu identifizieren. Die Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei bestimmte Merkmale und bestimmte Ansichten in den Abbildungen zur Klarheit und/oder Prägnanz im Maßstab übertrieben oder schematisch gezeigt sein können.
In 2 ist ein Schlammimpuls-Bohrlochtelemetriesystem 200 mit mehreren Telemetrievorrichtungen gezeigt. Im Gegensatz zu dem bekannten System 100 von 1 umfasst das Bohrlochtelemetriesystem 200 zwei MWD-Werkzeuge 234a und 234b, zwei Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b, zwei Messwandler 240a und 240b und zwei Sensoren 242a und 242b. Außerdem können die MWD-Werkzeug 234a und 234b über die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b mit einem einzelnen Computer oder einer einzelnen Einheit 202 an der Oberfläche kommunizieren. Wie in dem beispielhaften System 200 von 2 zu erkennen ist, sind die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b gleich oder im Wesentlichen gleich, und die MWD-Werkzeuge 234a und 234b sind gleich oder im Wesentlichen gleich, wobei die Vorrichtungen 238a und 238b und die Werkzeuge 234a und 234b in einem einzigen Bohrlochwerkzeug 201 (d. h. dem gleichen Bohrlochwerkzeug) angeordnet sind.
Die oberirdische Einheit oder der Oberflächencomputer 202 kann durch irgendeine gewünschte Kombination von Hardware und/oder Software ausgeführt sein. Beispielsweise können eine Personalcomputerplattform, eine Arbeitsplatzrechnerplattform usw. eine oder mehrere Softwareroutinen, Programme, maschinenlesbaren Code oder Befehle usw. auf einem computerlesbaren Medium (z. B. einer magnetischen oder optischen Festplatte, einem Direktzugriffsspeicher usw.) speichern und ausführen, um die hier beschriebenen Operationen durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann die oberirdische Einheit oder der Oberflächencomputer 202 eine speziell entworfene Hardware oder Logik wie beispielsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, konfigurierte speicherprogrammierbare Steuerungen, eine diskrete Logik, Analogschaltkreise, passive elektrische Komponenten usw. verwenden, um die hier beschriebenen Funktionen oder Operationen auszuführen.
Obwohl in dem Beispiel von 2 eine oberirdische Einheit 202 gezeigt ist, die sich relativ nahe an dem Bohrturm 10 befindet, kann sich alternativ ein Teil der oberirdischen Einheit oder die gesamte oberirdische Einheit 202 relativ fern vom Bohrturm 10 befinden. Die oberirdische Einheit 202 kann beispielsweise über irgendeine Kombination von einer oder mehreren drahtlosen oder fest verdrahteten Kommunikationsverbindungen (nicht gezeigt) funktional und/oder kommunikativ mit dem Bohrlochtelemetriesystem 200 gekoppelt sein. Solche Kommunikationsverbindungen können Datenkommunikationen über ein Paketvermittlungsnetz (z. B. das Internet), fest verdrahtete Telefonleitungen, zellulare Kommunikationsverbindungen und/oder andere hochfrequenzbasierte Kommunikationsverbindungen usw., die irgendein gewünschtes Kommunikationsprotokoll verwenden, umfassen.
Um auf 2 näher einzugehen, können die MWD-Werkzeuge 234a und 234b durch dieselbe Vorrichtung oder dieselben Vorrichtungen implementiert sein, die zum Implementieren des MWD-Werkzeugs 34 von 1 verwendet werden. Ähnlich können die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b durch dieselbe Vorrichtung oder dieselben Vorrichtungen implementiert sein, die zum Implementieren der Schlammimpulstelemetrievorrichtung 38 von 1 verwendet werden. Ein Beispiel einer Schlammimpulstelemetrievorrichtung, die zum Implementieren der Vorrichtungen 38, 238a und 238b verwendet oder angepasst werden kann, ist in US 5 517 464 , das bereits durch Verweis aufgenommen worden ist, beschrieben.
Im Betrieb verwendet das beispielhafte Bohrlochtelemetriesystem 200 von 2 die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b, um Signale (z. B. modulierte Drucksignale) in dem im Ringraum 28 des Bohrlochs 30 fließenden Schlamm 20 zu erzeugen. Diese erzeugten Signale (z. B. modulierte Drucksignale oder Signale mit veränderlichem Druck) können durch einen oder mehrere der Druckmesswandler 240a und 240b und/oder der Drucksensoren 242a und 242b erfasst und durch die oberirdische Einheit 202 analysiert werden, um Daten oder andere Informationen, die sich auf die Betriebsbedingung oder die Betriebsbedingungen des Bohrlochwerkzeugs 201 (z. B. eines oder beider MWD-Werkzeuge 234a und 234b) oder die Bedingungen im Bohrloch 30 beziehen, und/oder andere gewünschte Bohrlochinformationen zu extrahieren oder anderweitig zu erlangen. In dieser Weise können Datenkommunikationen zwischen dem Bohrlochwerkzeug 201 und somit zwischen den MWD-Werkzeugen 234a und 234b und der oberirdischen Einheit 202 hergestellt werden. Allgemeiner gesagt können solche Datenkommunikationen zwischen dem Bohrlochwerkzeug 201 und der oberirdischen Einheit 202 durch Aufwärtsstrecken- und/oder Abwärtsstreckensysteme hergestellt werden. Obwohl in Verbindung mit dem beispielhaften Telemetriesystem 200 von 2 Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b beschrieben worden sind, können stattdessen oder zusätzlich zu diesen weitere Typen von Bohrlochtelemetrievorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise können eine oder mehrer Schlammsirenen, Negativimpuls-Schlammflusstelemetrievorrichtungen und/oder Positivimpuls-Schlammflusstelemetrievorrichtungen verwendet werden.
Allgemein können die hier beschriebenen beispielhaften Bohrlochtelemetriesysteme Telemetrievorrichtungen verwenden, die in verschiedenen Konfigurationen in Bezug auf das Bohrlochwerkzeug angeordnet oder positioniert sind. In dem Beispiel von 2 können eine oder beide der Telemetrievorrichtungen 238a und 238b funktional oder kommunikativ mit dem gleichen (d. h. einem einzigen) MWD-Werkzeug (z. B. dem Werkzeug 234a oder dem Werkzeug 234b) gekoppelt sein. Alternativ können die Telemetrievorrichtungen 238a und 238b jeweils mit unterschiedlichen Werkzeugen funktional oder kommunikativ gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Telemetrievorrichtung 238a mit dem MWD-Werkzeug 234a kommunikativ oder funktional gekoppelt sein, während die Telemetrievorrichtung 238b mit dem MWD-Werkzeug 234b kommunikativ oder funktional gekoppelt sein kann, wie in 2 gezeigt ist. Wie weiter unten näher beschrieben wird, können eine oder beide der Telemetrievorrichtungen 238a und 238b mit einer oder mehreren zusätzlichen Bohrlochkomponenten kommunikativ oder funktional gekoppelt sein.
Um wieder zur Funktionsweise des beispielhaften Systems 200 von 2 zurückzukommen, können die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b Aufwärtsstreckensignale (z. B. veränderliche oder modulierte Drucksignale, die längs des Ringraums 28 zur Oberfläche 29 befördert werden) senden, indem sie den Schlammfluss durch die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b verändern. Solche Aufwärtsstreckensignale werden durch die Druckmesswandler 240a und 240b und/oder die Drucksensoren 242a und 242b gemessen oder erfasst. Insbesondere können die von der Telemetrievorrichtung 238a erzeugten Aufwärtsstreckensignale durch den Messwandler 240a und/oder den Drucksensor 242a erfasst oder gemessen werden. Ähnlich können die von der Telemetrievorrichtung 238b erzeugten Aufwärtsstreckensignale durch den Messwandler 240b und/oder den Drucksensor 242b erfasst oder gemessen werden. Die Druckmesswandler 240a und 240b können durch Vorrichtungen implementiert sein, die zu jenen, die zum Implementieren des Druckmesswandlers 40 von 1 verwendet werden, gleich oder ähnlich sind, während die Sensoren 242a und 242b durch Vorrichtungen implementiert sein können, die zu jenen, die zum Implementieren des Drucksensors 42 von 1 verwendet werden, gleich oder ähnlich sind.
3 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines weiteren beispielhaften Telemetriesystems 300, das ein Bohrlochwerkzeug 301 mit einer Bohrlochtelemetrievorrichtung für verdrahtetes Gestängerohr 348 umfasst. Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten herkömmlichen Schlammimpulstelemetriesystem 100 verwendet das beispielhafte Telemetriesystem 300 eine Schlammimpulstelemetrievorrichtung 338, die in einem MWD-Werkzeug 334 untergebracht ist, und umfasst das Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr 348.
Wie in 3 gezeigt ist, können das MWD-Werkzeug 334 und die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 338 in dem Bohrlochwerkzeug 301 positioniert sein. Das MWD-Werkzeug 334 kann durch eine Vorrichtung implementiert sein, die zu jener, die zum Implementieren des MWD-Werkzeugs 34 von 1 und/oder der MWD-Werkzeuge 234a und 234b von 2 verwendet wird, gleich oder ähnlich ist. Ähnlich kann die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 338 durch eine Vorrichtung implementiert sein, die zu jener, die zum Implementieren der Schlammimpulstelemetrievorrichtung 38 von 1 und/oder der Schlamm impulstelemetrievorrichtungen 238a und 238b von 2 verwendet wird, gleich oder ähnlich ist. Außerdem kann die oberirdische Einheit oder der Oberflächencomputer 302 in einer Weise implementiert sein, die zu jener, in der die oberirdische Einheit oder der Oberflächencomputer 202, die bzw. der in Verbindung mit 2 beschriebenen worden ist, implementiert ist, gleich oder ähnlich ist. Somit kann die oberirdische Einheit 302 über die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 338 mit dem MWD-Werkzeug 334 funktional oder kommunikativ gekoppelt sein und/oder über eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen (nicht gezeigt) mit dem Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr 348 funktional oder kommunikativ gekoppelt sein. Wie bei dem beispielhaften System 200 von 2 kann sich die oberirdische Einheit oder der Oberflächencomputer 302 in der Nähe des Bohrturms 10 befinden oder kann alternativ ein Teil der oberirdischen Einheit oder des Oberflächencomputers 302 oder die gesamte oberirdische Einheit oder der gesamte Oberflächencomputer 302 relativ fern vom Bohrturm 10 angeordnet sein.
Um auf das Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr 348 näher einzugehen, ist in dem Beispiel von 3 zu sehen, dass sich das System 348 im Wesentlichen vollständig durch den Bohrstrang 14 erstreckt. Ein Beispiel eines Telemetriesystems für verdrahtetes Gestängerohr, das zum Implementieren des Systems 348 verwendet werden kann, ist in US 6 641 434 , das hier bereits durch Verweis aufgenommen worden ist, beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr 348 mehrere Folgen von Drähten 352, die jeweils in den Gestängerohren 350, die den Bohrstrang 14 bilden, angeordnet sind. Am Ende jedes Gestängerohrs 350 ist jeweils ein Koppler 354 angeordnet, so dass der Bohrstrang 14, wenn die Rohre 350 verbunden, aneinandergefügt oder anderweitig gekoppelt sind, eine durch den Bohrstrang 14 verlaufende fest verdrahtete Kommunikationsverbindung bildet. Obwohl in 3 ein Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr 348 gezeigt ist, das sich im Wesentlichen vollständig durch den Bohrstrang 14 zu dem MWD-Werkzeug 334 erstreckt, kann es sich stattdessen nur teilweise durch den Bohrstrang 14 erstrecken.
Während des Betriebs kann entweder die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 338 oder das System für verdrahtetes Gestängerohr 348 oder beides dazu verwendet werden, (Daten-)Kommunikationen zwischen dem Bohrlochwerkzeug 301 (z. B. dem MWD-Werkzeug 334) und der oberirdischen Einheit 302 zu ermöglichen. In Abhängigkeit von der bestimmten Betriebsart des Bohrturms 10 und/oder den Bedingungen im Bohrloch oder anderen Umgebungsbedingungen kann entweder die Vorrichtung 338 oder das System 348 am besten geeignet sein, um Daten zu der oberirdischen Einheit 302 zu befördern. Alternativ können sowohl die Vorrichtung 338 als auch das System 348 gleichzeitig dazu verwendet werden, Informationen zwischen der oberirdischen Einheit 302 und dem Bohrlochwerkzeug 301 zu befördern. In diesem Fall können die beförderten Informationen den oder die gleichen Bohrlochparameter oder Bedingungen oder verschiedene Parameter oder Bedingungen betreffen.
4 ist ein nochmals weiteres Telemetriesystem 400, das ein Bohrlochwerkzeug 401 mit einer Schlammimpulstelemetrievorrichtung 438 und einer elektromagnetischen Bohrlochtelemetrievorrichtung 448 umfasst. Ähnlich wie die in den 2 bzw. 3 gezeigten Systeme 200 und 300 umfasst das System 400 eine oberirdische Einheit oder einen Oberflächencomputer 402, die bzw. der mit dem Bohrlochwerkzeug 401 und/oder anderen Bohrlochkomponenten kommunizieren und von diesen erhaltene Informationen analysieren kann. In dieser Weise kann die oberirdische Einheit 402 beispielsweise über die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 438 funktional oder anderweitig mit einem MWD-Werkzeug 434 gekoppelt sein. Wie bei den anderen Systemen 200 und 300 kann sich die oberirdische Einheit 402 in der Nähe des Bohrturms 10 befinden, wie gezeigt ist, oder ein Teil der oberirdischen Einheit oder die gesamte oberirdische Einheit 402 kann relativ fern von dem Bohrturm 10 angeordnet und beispielsweise über irgendeine gewünschte Kombination von drahtlosen oder fest verdrahteten Kommunikationsverbindungen kommunikativ mit dem System 400 verbunden sein.
Die Schlammimpulstelemetrievorrichtung 438 ist in dem Bohrlochwerkzeug 401 positioniert und kann durch eine Vorrichtung implementiert sein, die zu der Vorrichtung, die zum Implementieren der Vorrichtung 38 von 1, der Vorrichtungen 238a und 238b von 2 und/oder der Vorrichtung 338 von 3 verwendet wird, gleich oder ähnlich ist. Das MWD-Werkzeug 434 ist in dem Bohrlochwerkzeug 401 positioniert und kann durch eine Vorrichtung implementiert sein, die zu der Vorrichtung, die zum Implementieren der Werkzeuge 234a und 234b von 2 und/oder 334 von 3 verwendet wird, gleich oder ähnlich ist.
Das elektromagnetische Bohrlochtelemetriesystem 448 umfasst einen Bohrloch-Sende-Empfänger 454 und einen Oberflächen-Sende-Empfänger 452. Ein Beispiel eines elektromagnetischen Bohrlochtelemetriesystems, das zum Implementieren des Systems 448 von 4 verwendet werden kann, ist in US 5 624 051 , das hier bereits durch Verweis aufgenommen ist, beschrieben. Wie in dem Beispiel von 4 gezeigt ist, ist das elektromagnetische Bohrlochtelemetriesystem 448 außerdem mit einer Zwischenraumeinfassung 450 versehen, die in dem Bohrlochwerkzeug 401 positioniert ist, um die zwischen den Sende-Empfängern 452 und 454 transportierten elektromagnetischen Signale zu verstärken. Ein Beispiel einer Zwischenraumeinfassung, die zum Implementieren der Einfassung 450 verwendet werden kann, ist in US 5 396 232 beschrieben.
Obwohl die in den 2–4 gezeigten beispielhaften Systeme bestimmte Kombinationen von Schlammimpulstelemetriesystemen, Telemetriesystemen für verdrahtetes Gestängerohr und elektromagnetischen Telemetriesystemen umfassen, können andere Kombinationen solcher Systeme verwendet werden, um die gleichen oder ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Beispielsweise könnten anstelle jener oder zusätzlich zu jenen, die in den 2–4 gezeigt sind, ein Bohrlochtelemetriesystem, das eine Schlammsirene verwendet, Positivimpuls- und/oder Negativimpuls-Telemetrievorrichtungen, eine akustische Telemetrievorrichtung, eine Torsionswellentelemetrievorrichtung oder eine oder mehrere andere Telemetrievorrichtungen verwendet werden, um mit einer oberirdischen Einheit oder einem Oberflächencomputer zu kommunizieren. Außerdem können verschiedene Kombinationen von Kommunikationsverbindungen (z. B. drahtlose, fest verdrahtete usw.) verwendet werden, um zur Erfüllung der Bedürfnisse bestimmter Anwendungen wahlweise (Daten-)Kommunikationen zwischen der oberirdischen Einheit und den Telemetrievorrichtungen zu versehen.
Selbstverständlich können die Telemetrievorrichtungen oder irgendeine Kombination von diesen, die im Zusammenhang mit den hier beschriebenen beispielhaften Systemen verwendet werden, in verschiedenen Konfigurationen um das Bohrlochwerkzeug angeordnet sein. Beispielsweise können die Vorrichtungen in gegenseitiger Nähe oder alternativ in einem bestimmten Abstand voneinander ohne dazwischen befindliche Komponenten angeordnet sein. Die Telemetrievorrichtungen können vertikal orientiert sein, wie in den Beispielen gezeigt ist, oder eine oder mehrere der Vorrichtungen können umgekehrt angeordnet sein.
5 ist eine schematische Ansicht, teilweise in einem Querschnitt, eines nochmals weiteren beispielhaften Telemetriesystems 500, das ein Bohrlochwerkzeug 501 mit mehreren Bohrlochkomponenten und mehreren Bohrlochtelemetrievorrichtungen umfasst. Wie in dem beispielhaften System 500 von 5 gezeigt ist, umfasst das Bohrlochwerkzeug 501 zwei MWD-Werkzeuge 534a und 534b, zwei Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 538a und 538b, zwei Druckmess wandler 540a und 540b und zwei Sensoren 542a und 542b.
Mit den Telemetrievorrichtungen 538a und 538b und/oder den Bohrlochkomponenten 548a und 548b kann eine oberirdische Einheit oder ein Oberflächencomputer 502, die bzw. der zu einer oder mehreren der beispielhaften oberirdischen Einheiten 202, 302 und 402 der 2, 3 bzw. 4 gleich oder ähnlich ist, kommunikativ und/oder funktional gekoppelt sein. Wie die anderen oberirdischen Einheiten 202, 302 und 402 kann sich die beispielhafte oberirdische Einheit 502 in der Nähe des Bohrturms 10 (z. B. auf dem Gelände) oder von diesem entfernt (z. B. abseits des Geländes) befinden und über irgendwelche gewünschten Kommunikationsverbindungen (nicht gezeigt) funktional und/oder anderweitig mit den Telemetriesystemen, den MWD-Werkzeugen 534a und 534b und/oder den Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 538a und 538b gekoppelt sein. Die MWD-Werkzeuge 534a und 534b können durch Vorrichtungen implementiert sein, die zu jenen, die zum Implementieren der MWD-Werkzeuge 34, 234a, 234b, 334 und/oder 434 verwendet werden, gleich oder ähnlich sind. Ähnlich können die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 538a und 538b durch Vorrichtungen implementiert sein, die zu jenen, die zum Implementieren der Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 38, 338a, 238b, 338 und/oder 438 verwendet werden, gleich oder ähnlich sind.
Wie in 5 gezeigt ist, beherbergt das Bohrlochwerkzeug 501 die MWD-Werkzeuge 534a und 534b, die Schlammimpulstelemetrievorrichtungen 538a und 538b und die Bohrlochkomponenten 548a und 548b. In dem Beispiel von 5 sind die Bohrlochkomponenten 548a und 548b als Formationsbewertungswerkzeuge gezeigt, die dazu verwendet werden können, Fluid aus einer umgebenden Formation zu prüfen und/oder Proben von diesem zu nehmen. Beispiele solcher Formationsbewertungswerkzeuge, die zum Implementieren der Werkzeuge 548a und 548b verwendet werden können, sind in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2005/01109538, die hier in ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist, beschrieben. Wie gezeigt ist, umfassen die Bohrlochkomponenten 548a und 548b Stabilisatorklingen 552a und 552b mit Sonden 554a und 554b zum Ansaugen von Fluid in das Bohrlochwerkzeug 501 und Reservekolben 550a und 550b, die das Ausfahren der Sonden 554a und 554b in eine Position an der Wand des Bohrlochs 30 unterstützen. Mit den Formationsbewertungskomponenten 548a und 548b können verschiedene Druckprüfungs- und/oder Probenahmeprozeduren ausgeführt werden. Obwohl das Beispiel von 5 zwei Formationsbewertungskomponenten in dem Bohrlochwerkzeug 501 zeigt, können auch eine oder mehr als zwei Formationsbewertungskomponenten verwendet werden.
In dem Beispiel von 5 sind die Bohrlochtelemetrievorrichtungen 538a und 538b mit den jeweiligen Bohrlochkomponenten 548a und 548b funktional gekoppelt. Jedoch können eine oder mehrere Bohrlochtelemetrievorrichtungen mit den ein oder mehreren Formationsbewertungskomponenten gekoppelt sein. Beispielsweise können zwei Bohrlochtelemetrievorrichtungen mit der gleichen Bohrlochkomponente gekoppelt sein oder alternativ kann jede Bohrlochtelemetrievorrichtung mit einer einzigen jeweiligen Bohrlochkomponente gekoppelt sein. Außerdem kann eine Reihe von Formationsbewertungskomponenten mit einer oder beiden der Bohrlochtelemetrievorrichtungen 538a und 538b gekoppelt sein. Der Begriff "Formationsbewertungskomponente", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Durchführen einer Formationsbewertung wie beispielsweise das Probenehmen, das Erfassen des Formationsdrucks während des Bohrens, das Messen des spezifischen elektrischen Widerstands oder das kernmagnetische Bohrlochmessen, oder auf irgendein anderes Bohrlochwerkzeug, das zum Bewerten einer unterirdischen Formation verwendet wird.
Um Bohrlochwerkzeuge mit der Fähigkeit, unabhängige oder integrierte Bohrlochoperationen auszuführen, bereitzustellen, können mehrere Bohrlochtelemetrievorrichtungen und/oder -systeme wie etwa jene, die in Verbindung mit den beispielhaften Systemen hier beschrieben worden sind, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Bohrlochtelemetriesystem und/oder eine Bohrlochtelemetrievorrichtung in Verbindung mit einer Bohrloch-Formationsbewertungskomponente verwendet werden, um verschiedene Prüfoperationen auszuführen, während eine zweite Telemetrievorrichtung verwendet werden kann, um Leitwertmessungsoperationen auszuführen. Nach Bedarf können zusätzliche Bohrlochtelemetriesysteme und/oder -vorrichtungen vorgesehen sein. In manchen Fällen kann es zum Ausführen bestimmter Bohrlochoperationen erwünscht sein, bestimmte Bohrlochtelemetriesysteme oder -vorrichtungen in Verbindung mit bestimmten Bohrlochkomponenten zu verwenden.
Messungen, die mit Hilfe der Bohrlochtelemetrievorrichtungen vorgenommen werden, können verglichen und analysiert werden. In dieser Weise können zum Zweck der Kalibrierung und/oder Überprüfung doppelte oder redundante Messungen vorgenommen werden. Doppelte oder redundante Messungen können auch an verschiedenen Positionen (zur gleichen Zeit oder zu verschiedenen Zeiten) vorgenommen werden, um Unterschiede der Formation an verschiedenen Orten um das Bohrloch zu bestimmen. Messungen, die durch verschiedene Komponenten ausgeführt werden, können auch analysiert werden, um beispielsweise die Leistungsgrade und/oder Formationseigenschaften zu bestimmen.
Die einzelne oder jeweilige Funktionalität von Bohrlochtelemetrievorrichtungen kann auch dazu verwendet werden, für die Ausführung von ununterbrochenen oder zusätzlichen Operationen die Energieversorgung der Instrumente oder Werkzeuge im Bohrloch/der BHA zu gewährleisten und/oder nach Bedarf zu steigern. Beispielsweise können Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme mit einer Energiequelle (z. B. Batterien) oder einem Energieerzeuger (z. B. einer Schlammturbine) ausgeführt sein, wie es an sich bekannt ist, um die gewünschte Energie zu liefern. Nochmals weitere Ausführungsformen können für eine Energieübertragung durch elektromagnetischen Energietransport mittels der hier offenbarten Systeme für verdrahtetes Gestängerohr ausgeführt sein.
Um die Datenübertragungsraten an die Oberfläche zu erhöhen und/oder Batterien für das Bohrlochwerkzeug zu erübrigen, können auch mehrere Bohrlochtelemetrievorrichtungen verwendet werden. Die Verwendung von mehreren Bohrlochtelemetrievorrichtungen kann auch ein Reservesystem bilden, falls eines oder mehrere der Bohrlochtelemetriesysteme versagen oder anderweitig unfähig sind, korrekt zu arbeiten. Falls zwei verschiedene Bohrlochtelemetriesysteme und/oder -vorrichtungen verwendet werden, können wie gewünscht oder wie erforderlich zwei alternative (Daten-)Kommunikationstypen verwendet werden, um wirksamere (Daten-)Kommunikationen zwischen einem Bohrlochwerkzeug und einer oberirdischen Einheit bereitzustellen. Um die hier beschriebenen Telemetriesysteme zu implementieren, kann irgendein gewünschtes Kommunikationsmedium (z. B. Gas-Gas-Gemische, die Luft, Methan, Stickstoff, Schlamm usw. umfassen) verwendet werden. Beispielsweise kann zur Erfüllung der Bedürfnisse bestimmter Anwendungen irgendeine Kombination aus drahtlosem und/oder fest verdrahtetem Medium verwendet werden. Insbesondere kann ein drahtloses Medium Bohrschlamm, elektromagnetische Signale, akustische Signale usw. umfassen, während ein fest verdrahtetes Medium ein verdrahtetes oder verkabeltes Gestängerohr oder ein anderes Medium, das elektrische Leiter verwendet, umfassen kann. In manchen Fällen, vor allem dann, wenn das Bohren unterhalb des Gleichgewichts (under-balanced) abgewickelt wird, wird ein Inertgas wie etwa Stickstoff, Methan oder Luft in den Schlamm gemischt, um dessen Gewicht zu verringern. Falls in dem Schlammsystem eine überschüssige Menge an Gas vorhanden ist, versagen Schlammimpulstelemetriesysteme häufig. In manchen Fällen wird zum Bohren lediglich mit Druck beaufschlagtes Gas verwendet. In diesen Fällen können elektromagnetische Telemetriesysteme und/oder Telemetriesysteme für verdrahtetes Gestängerohr gemäß der Erfindung verwendet werden. Wie hier offenbart ist, können auch eine Kombination dieser Telemetriesysteme oder mehrere elektromagnetische oder andere Telemetrievorrichtungen verwendet werden.
Wie oben in Verbindung mit den Beispielen der 2, 3, 4 und 5 angemerkt worden ist, können sich die oberirdischen Einheiten 202, 302, 402 und/oder 502 auf dem Gelände oder abseits des Geländes (z. B. in Bezug auf den Bohrturm) befinden und über Kommunikationsverbindungen (nicht gezeigt) mit ein oder mehreren jeweiligen Bohrlochwerkzeugen kommunikativ und/oder funktional gekoppelt sein. Die Kommunikationsverbindungen können durch irgendwelche drahtlosen und/oder fest verdrahteten Verbindungen implementiert sein, die für die Übertragung von Daten zwischen Bohrlochtelemetrievorrichtungen und oberirdischen Einheiten oder Oberflächencomputern geeignet sind. In manchen Fällen kann die Kommunikationsverbindung über eine Zwischenvorrichtung wie beispielsweise einen Druckmesswandler mit einer Bohrlochtelemetrievorrichtung gekoppelt sein. Die Kommunikationsverbindung bildet Mittel zum Leiten von Signalen wie etwa Befehls-, Daten- und Energiesignalen oder anderen Signalen zwischen den Bohrlochtelemetrievorrichtungen und dem Oberflächencomputer. Diese Signale können dazu verwendet werden, das Bohrlochwerkzeug zu steuern und durch das Bohrlochwerkzeug gesammelte Daten abzurufen. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, werden die Signale in Echtzeit geleitet, um ein schnelles und wirksames Sammeln von Daten, einen schnellen und wirksamen Betrieb des Werkzeugs und/oder eine schnelle und wirksame Reaktion auf Bohrlochbedingungen sicherzustellen.
Um das (die) Telemetriesystem(e) und/oder die Telemetrievorrichtung(en) mit der (den) oberirdischen Einheit(en) funktional zu koppeln, können ein oder mehrere Kommunikationsverbindungen vorgesehen sein. In dieser Weise kann jede Bohrlochtelemetrievorrichtung und/oder jedes Bohrlochtelemetriesystem wahlweise mit einer oder mehreren oberirdischen Einheiten kommunizieren. Alternativ können solche Verbindungen das (die) Bohrlochtelemetriesystem(e) und/oder die oberirdische(n) Einheit(en) verbinden. Die Telemetrievorrichtung(en) kann (können) über ein Bohrlochtelemetriesystem mit der Oberfläche kommunizieren. Es können verschiedene Kommunikationsverbindungen vorgesehen sein, so dass die Bohrlochtelemetrievorrichtungen und/oder Bohrlochtelemetriesysteme unabhängig, gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig, abwechselnd (z. B. so, dass während eine Telemetrievorrichtung aktiv kommuniziert, die anderen Telemetrievorrichtungen nicht aktiv kommunizieren) miteinander und/oder mit der (den) oberirdische(n) Einheit(en) und/oder während ausgewählter (z. B. im Voraus bestimmter) Zeitrahmen oder Zeitintervalle kommunizieren.
Die über die hier beschriebenen beispielhaften Bohrlochtelemetriesysteme transportierten Signale und/oder anderen Datenkommunikationen können verwendet oder manipuliert werden, um einen effizienten Daten- oder Informationsfluss zu gewährleisten. Beispielsweise können die beispielhaften Telemetrievorrichtungen und/oder -systeme wahlweise betrieben werden, um Daten von dem Bohrlochwerkzeug zur oberirdischen Einheit oder zum Oberflächencomputer zu leiten. Solche Daten können von den Telemetrievorrichtungen und/oder -systemen bei gleichen oder unterschiedlichen Frequenzen, gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig und/oder unabhängig geleitet werden. Die Daten und/oder Signale können wahlweise manipuliert, analysiert oder anderweitig verarbeitet werden, um eine optimale und/oder gewünschte Datenausgabe zu erzeugen. Die Daten (z. B. die Ausgangsdaten) können (z. B. mit Referenzwerten, Schwellenwerten usw.) verglichen und/oder analysiert werden, um Bohrgeländebedingungen zu bestimmen, die verwendet werden können, um Betriebsbedingungen einzustellen, wertvolle Kohlenwasserstoffe zu lokalisieren und/oder irgendwelche anderen gewünschten Operationen oder Funktionen auf dem Bohrgelände auszuführen bzw. zu erfüllen.
Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, dass die hier beschriebenen beispielhaften Systeme und Verfahren gegenüber den vorgesehenen spezifischen Ausführungsformen modifiziert sein können. Beispielsweise können die hier beschriebenen Kommunikationsverbindungen drahtgebunden oder drahtlos sein. Die hier beschriebenen beispielhaften Vorrichtungen können manuell und/oder automatisch aktiviert oder betätigt werden, damit sie die gewünschten Operationen ausführen. Eine solche Aktivierung kann nach Bedarf und/oder auf der Grundlage von erzeugten Daten, erfassten Bedingungen und/oder Ergebnissen aus Bohrlochoperationen erfolgen.
Die vorangehende Beschreibung und die darin angeführten beispielhaften Systeme und Verfahren dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als begrenzend auszulegen. Obwohl hier bestimmte Vorrichtungen und Verfahren beschrieben worden sind, ist der Schutzumfang dieses Patents nicht darauf begrenzt. Dieses Patent deckt im Gegenteil alle Ausführungsformen ab, die entweder nach dem Wortlaut oder dem Äquivalenzgrundsatz deutlich in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Bohrlochkommunikationssystem (200; 300; 400; 500) für ein Bohrgelände, mit einem Bohrlochwerkzeug (201; 301; 401; 501), das in ein eine unterirdische Formation (18) durchdringendes Bohrloch (30) eingesetzt wird, gekennzeichnet durch eine erste Schlammimpulstelemetrievorrichtung (238a; 338; 438; 538a), die in dem Bohrlochwerkzeug (201; 301; 401; 501) angeordnet ist; wenigstens eine zusätzliche Telemetrievorrichtung, die von der Schlammimpulstelemetrievorrichtung (238a; 338; 438; 538a) verschieden ist und im Bohrloch (30) angeordnet ist; und wenigstens einen Druckmesswandler (40; 240a, 240b; 540a, 540b) oder einen Drucksensor (42; 242a, 242b; 542a, 542b), der einen durch die Schlammimpulstelemetrievorrichtung (238a; 338; 438; 538a) gelieferten modulierten Druck erfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oberirdische Einheit (202; 302; 402; 502), die mit wenigstens einer der Telemetrievorrichtungen (238a; 338; 438; 538a) kommuniziert.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Formationsbewertungskomponente (548a, 548b), die eine Bohrlochoperation ausführt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Formationsbewertungskomponente (548a, 548b) mit wenigstens einer der Telemetrievorrichtungen (538a, 538b) funktional gekoppelt ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zusätzliche Telemetrievorrichtung ein Telemetriesystem umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Telemetriesystem ein elektromagnetisches Bohrlochtelemetriesystem (448) umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zusätzliche Telemetriesystem ein Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr (348) umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schlammimpulstelemetrievorrichtung (238b; 538b), die in dem Bohrlochwerkzeug (201; 501) angeordnet ist.
Bohrlochkommunikationssystem für ein Bohrgelände, mit einem Bohrlochwerkzeug, das von einem Bohrturm (10) in ein eine unterirdische Formation (18) durchdringendes Bohrloch (30) eingefahren wird, gekennzeichnet durch mehrere Bohrlochtelemetriesysteme, wovon wenigstens eines ein Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr (348) umfasst; und wenigstens eine oberirdische Einheit (202; 302; 402; 502), die mit wenigstens einem der mehreren Bohrlochtelemetriesysteme in Verbindung steht.
Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bohrlochtelemetriesysteme wenigstens ein weiteres Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr (348), Schlammimpulstelemetriesystem (201; 301; 401; 501) oder elektromagnetisches Telemetriesystem (448) umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch wenigstens eine Formationsbewertungskomponente (548a, 548b), mit der eine Bohrlochoperation ausführbar ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Formationsbewertungskomponente (548a, 548b) mit wenigstens einem der Bohrlochtelemetriesysteme funktional gekoppelt ist.
Bohrlochkommunikationssystem für ein Bohrgelände, mit einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation (18) durchdringenden Bohrloch (30) eingesetzt wird, gekennzeichnet durch wenigstens eine Formationsbewertungskomponente (548a, 548b), die einen Bohrlochparameter misst; und mehrere Bohrlochtelemetriesysteme, wovon wenigstens eines mit der wenigstens einen Formationsbewertungskomponente (548a, 548b) in Verbindung steht, um von dieser Daten zu empfangen und die Daten an eine oberirdische Einheit zu senden.
Kommunikationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochtelemetriesysteme wenigstens ein Schlammimpulstelemetriesystem (201; 301; 401; 501), ein elektromagnetisches Telemetriesystem (448) oder ein Telemetriesystem für verdrahtetes Gestängerohr (348) umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Formationsbewertungswerkzeug mit wenigstens einer jeweiligen Bohrlochtelemetrievorrichtung funktional gekoppelt ist.
Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem Ort an der Oberfläche und einem Bohrlochwerkzeug, das in einem eine unterirdische Formation (18) durchdringenden Bohrloch (30) eingesetzt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bewerten einer unterirdischen Formation (18) mit Hilfe wenigstens einer in dem Bohrlochwerkzeug (500) positionierten Bohrlochkomponente (548a, 548b), wobei das Bohrlochwerkzeug (500) mehrere Bohrlochtelemetriesysteme umfasst; und wahlweises Übertragen von Daten von der wenigstens einen Bohrlochkomponente (548a, 548b) über wenigstens eines der Bohrlochtelemetriesysteme an eine oberirdische Einheit (502).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von jeder Bohrlochkomponente (548a, 548b) gleichzeitig übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von wenigstens zwei Bohrlochkomponenten (548a, 548b) zu verschiedenen Zeiten übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Daten zwischen Bohrlochtelemetrievorrichtungen übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Daten, die von der wenigstens einen Formationsbewertungskomponente (548a, 548b) gesammelt werden, analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von jeder Formationsbewertungskomponente (548a, 548b) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrlochwerkzeug mit Hilfe eines der mehreren Bohrlochtelemetriesysteme mit Energie versorgt wird.
Bohrlochtelemetriesystem (200; 300, 348; 400, 448; 500), gekennzeichnet durch eine erste Bohrlochtelemetrievorrichtung, die mit einem Bohrlochwerkzeug gekoppelt und so beschaffen ist, dass sie zum Kommunizieren mit einem Oberflächencomputer ein Kommunikationsmedium verwendet; und eine zweite Bohrlochtelemetrievorrichtung, die mit dem Bohrlochwerkzeug gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass sie zum Kommunizieren mit dem Oberflächencomputer entweder das Kommunikationsmedium, eine Kommunikationsverbindung durch verdrahtetes Gestängerohr oder eine elektromagnetische Kommunikationsverbindung verwendet.
Bohrlochtelemetriesystem nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Werkzeuge für eine Messung während des Bohrens.
Bohrlochtelemetriesystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium Schlamm in einem Bohrloch (30) umfasst.
Bohrlochtelemetriesystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium ein Gemisch aus Schlamm und Gas in einem Bohrloch (30) umfasst.
Bohrlochtelemetriesystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium Gas, das im Wesentlichen aus Stickstoff, Methan oder Luft in einem Bohrloch (30) gebildet ist, umfasst.
Bohrlochtelemetriesystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Bohrlochtelemetrievorrichtung Schlammimpulstelemetrievorrichtungen, Schlammsirenen, Positivimpulsvorrichtungen oder Negativimpulsvorrichtungen umfassen