DE102007034589A1 - Drahtlose Telemetrie zwischen Bohrlochwerkzeugen - Google Patents

Drahtlose Telemetrie zwischen Bohrlochwerkzeugen Download PDF

Info

Publication number
DE102007034589A1
DE102007034589A1 DE102007034589A DE102007034589A DE102007034589A1 DE 102007034589 A1 DE102007034589 A1 DE 102007034589A1 DE 102007034589 A DE102007034589 A DE 102007034589A DE 102007034589 A DE102007034589 A DE 102007034589A DE 102007034589 A1 DE102007034589 A1 DE 102007034589A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transceiver
section
antenna
drill collar
signal communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007034589A
Other languages
English (en)
Inventor
Attillio C. Pisoni
Mark T. Sugar Land Frey
David L. Smith
Brian Sugar Land Clark
Jean Sugar Land Seydoux
Vassilis Sugar Land Varveropoulos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schlumberger Technology BV
Original Assignee
Schlumberger Technology BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schlumberger Technology BV filed Critical Schlumberger Technology BV
Publication of DE102007034589A1 publication Critical patent/DE102007034589A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Ein drahtloses Telemetriesystem (10) zum Herstellen einer Signalkommunikation über eine Lücke der verdrahteten Kommunikation in einer Bohrlochsohlen-Baugruppe (BHA) (14), die einen oberen Abschnitt (8) und einen unteren Abschnitt (6) besitzt, die durch die Lücke der verdrahteten Kommunikation getrennt sind, wobei das System (10) einen oberen Sendeempfänger (12a), der in dem oberen Abschnitt (8) angeordnet ist und mit dem Oberflächentelemetriesystem (30) in Signalkommunikation steht, und einen unteren Sendeempfänger (12b), der in dem unteren Abschnitt (6) angeordnet ist und mit einem Bohrwerkzeug in Signalkommunikation steht, umfasst, wobei der obere Sendeempfänger (12a) und der untere Sendeempfänger (12b) per drahtloser Induktionstelemetrie miteinander in Signalkommunikation stehen. Jeder Sendeempfänger (12) kann eine Antenne (40) aufweisen, die in der Bohrung (38) einer Schwerstange (36) in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) der Schwerstange (36) angeordnet ist. Der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) kann einen Innendurchmesser (60), der größer als ein Basisinnendurchmesser (54) der Bohrung (38) ist, und/oder einen Außendurchmesser (62), der kleiner als ein Basisaußendurchmesser (56) der Schwerstange (36) ist, besitzen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bohrloch-Bohroperationen und insbesondere auf Systeme und Verfahren für drahtlose Kommunikation zwischen Bohrwerkzeugen im Bohrloch.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Ifd. Nr. 60/882.358, eingereicht am 28. Dezember 2006, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist.
  • Um ein Bohrloch genau positionieren zu können, muss ein Bohrführer genaue Informationen in Echtzeit über die Position und die Bewegung der Bohrbaugruppe sowie Informationen über die unterirdischen Formationen und die Möglichkeit, die Bohrbaugruppe zu steuern, erhalten. Um diese Ziele zu erreichen, umfassen Bohrlochsohlen-Baugruppen (BHA, bottom-hole assemblies) gewöhnlich verschiedene Kombinationen von Techniken und Systemen für Messung während des Bohrens (MWD, measurement while drilling) und Protokollierung während des Bohrens (LWD, logging while drilling). Im Allgemeinen sammeln MWD-Systeme Daten wie etwa Gefälle und Neigung der Bohrbaugruppe, während LWD-Systeme Daten für die Formationsbewertung sammeln, die mit Formationseigenschaften zusammenhängen. Im Folgenden wird eine LWD- und MWD-Komponenten umfassende Instrumentenkombination einfach als MWD-System bezeichnet. Außerdem umfassen Bohrlochsohlen-Baugruppen gewöhnlich Bohrwerkzeuge wie etwa ein Lenksystem.
  • Das MWD-System und/oder das Lenksystem sind für die Übertragung von Signalen, die im Bohrloch erlangte Daten enthalten, an die Oberfläche und für den Empfang von Befehlssignalen von der Oberfläche typischerweise mit einem Oberflächentelemetriesystem verdrahtet. Ein typisches Oberflächentelemetriesystem verwendet die Schlammimpulstelemetrie. Bei diesem Verfahren wirkt ein aus einem Rotationsventil bestehender Modulator auf eine kontinuierliche Druckwelle in der Schlammsäule ein. Durch Verändern der Phase des Signals (Frequenzmodulation) und Erfassen dieser Veränderungen kann ein Signal zwischen der Oberfläche und den Bohrlochwerkzeugen übertragen werden. Häufig sind Modulatoren und Empfänger an der Oberfläche, beispielsweise in der Schlammpumpen-Abflussleitung, und in der BHA positioniert, so dass Daten und Befehle zwischen der Oberfläche und der BHA übertragen werden können.
  • Es ist erkannt worden, dass es Fälle gibt, in denen nicht die volle Spannweite der BHA verdrahtet werden kann, um Daten durch Leitungsführung zu dem Oberflächentelemetriesystem zu übertragen. Dies tritt typischerweise ein, wenn es unpraktisch oder undurchführbar ist, einen oder mehrere der BHA-Abschnitte durchgehend zu verdrahten. Ein gewöhnliches Beispiel einer lückenhaften verdrahteten Kommunikation in der BHA ergibt sich bei lenkbaren Rotary-Bohrsystemen. Bei diesen Systemen ist ein Schlammmotor in der BHA enthalten. Bei dem Schlammmotor ist eine durchgehende Verdrahtung zum Übertragen von Daten zwischen dem Oberflächentelemetriesystem und dem Bohrwerkzeug, die Neigungsdaten verschafft und/oder eine Lenksteuerung ermöglicht, im Allgemeinen nicht durchführbar. Eine Lösung ist, die verschiedenen Sensoren und Werkzeuge zur Verbindung mit dem Oberflächentelemetriesystem oberhalb des Schlammmotors anzuordnen. Jedoch liefert diese Konfiguration nicht die Daten, die für eine genaue Bohrlochplatzierung erforderlich sind. Andere Werkzeuge wie etwa u. a. Räumer, Filter, Stabilisatoren und Schwerstangen erzeugen ebenfalls Lücken in der verdrahteten Kommunikation. Diese Lücken in der verdrahteten Kommunikation begrenzen die Optionen der BHA-Konfiguration und die Fähigkeit, das Bohrloch genau zu steuern und zu positionieren.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein drahtloses Telemetriesystem zu schaffen, das die Nachteile der MWD-Systeme des Standes der Technik beseitigt, eine Kommunikation zwischen Bohrlochwerkzeugen und -systemen ermöglicht und Lücken der verdrahteten Kommunikation in einer BHA überbrückt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System nach Anspruch 1 oder 11 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 17. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Demgemäß werden drahtlose Telemetriesysteme und -verfahren zum Überbrücken von Lücken der verdrahteten Kommunikation zwischen Werkzeugen oder Systemen, die in einem Bohrloch platziert sind, geschaffen.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein drahtloses Telemetriesystem zum Herstellen einer Kommunikation zwischen wenigstens zwei Bohrlochwerkzeugen einen ersten Sendeempfänger, der mit einem ersten Bohrlochwerkzeug in Signalkommunikation steht, und einen zweiten Sendeempfänger, der mit einem zweiten Bohrlochwerkzeug in Signalkommunikation steht, wobei der erste und der zweite Sendeempfänger per drahtloser Induktionstelemetrie miteinander in Signalkommunikation stehen.
  • Eine Ausführungsform eines drahtlosen Telemetriesystems zum Herstellen einer Signalkommunikation über eine Lücke der verdrahteten Kommunikation in einer Bohrlochsohlen-Baugruppe (BHA, bottom-hole assembly), wobei die BHA einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt besitzt, die durch die Lücke der verdrahteten Kommunikation getrennt sind, umfasst einen oberen Sendeempfänger, der in dem oberen Abschnitt angeordnet ist und mit einem Oberflächentelemetriesystem in Signalkommunikation steht, und einen unteren Sendeempfänger, der in dem unteren Abschnitt angeordnet ist und mit einem Bohrwerkzeug in Signalkommunikation steht, wobei der obere und der untere Sendeempfänger per drahtloser Induktionstelemetrie miteinander in Signalkommunikation stehen.
  • Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Überbrücken einer in einer Bohrlochsohlen-Baugruppe bestehenden Lücke der verdrahteten Kommunikation, die einen oberen Abschnitt mit einem Oberflächentelemetriesystem von einem unteren Abschnitt mit einem Bohrwerkzeug trennt, umfasst die folgenden Schritte: Vorsehen eines oberen Sendeempfängers, der mit einem Oberflächentelemetriesystem in Signalkommunikation steht, Vorsehen eines unteren Sendeempfängers, der mit einem Bohrwerkzeug in Signalkommunikation steht, und Kommunizieren zwischen dem oberen Sendeempfänger und dem unteren Sendeempfänger per drahtloser Induktionstelemetrie.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Sendeempfänger eine Antenne besitzen, die in der Bohrung einer Schwerstange in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts dieser Schwerstange angeordnet ist. Der dünner gehaltene Wandabschnitt kann einen Innendurchmesser, der größer als der Basisinnendurchmesser der Schwerstangenbohrung ist, und/oder einen Außendurchmesser, der kleiner als der Basisaußendurchmesser der Schwerstange ist, aufweisen.
  • Im Vorhergehenden sind die Merkmale und technischen Vorteile der Erfindung umrissen worden, damit die folgende Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden kann. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche, die auf die folgenden Abbildungen Bezug nehmen.
  • 1 ist ein Schema einer Ausführungsform eines drahtlosen Telemetriesystems für Bohrlochwerkzeug gemäß der Erfindung;
  • 2 ist ein Schema einer Ausführungsform eines drahtlosen Telemetriesystems für Bohrlochwerkzeug, das einen Sendeempfänger als Zwischenverstärker verwendet;
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines drahtlosen Telemetriesystems für Bohrlochwerkzeug gemäß der Erfindung;
  • die 4A und 4B sind schematische Darstellungen von Ausführungs formen von Dorn-Sendeempfängerinstallationen gemäß der Erfindung; und
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines drahtlosen Sendeempfängers gemäß der Erfindung.
  • In den gesamten Figuren sind ähnliche oder gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei die gezeigten Elemente nicht unbedingt maßstäblich sind.
  • Die Begriffe "aufwärts" und "abwärts", "obere" und "untere" oder ähnliche Begriffe, die Relativpositionen bezüglich eines gegebenen Punkts oder Elements angeben, werden in dieser Beschreibung verwendet, um manche Elemente der Ausführungsformen der Erfindung klarer zu beschreiben. Gewöhnlich beziehen sich solche Begriffe auf einen Bezugspunkt wie etwa die Oberfläche als höchstem Punkt, von dem aus Bohroperationen eingeleitet werden, und die Gesamttiefe des Bohrlochs als tiefstem Punkt.
  • 1 ist ein Schema eines allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten drahtlosen Telemetriesystems für Bohrlochwerkzeuge gemäß der Erfindung. Das drahtlose Telemetriesystem 10 umfasst eine erste Datenendeinrichtung 12a und eine zweite Datenendeinrichtung 12b, die miteinander in Signalkommunikation stehen. Jede Datenendeinrichtung oder jeder Sendeempfänger umfasst eine Antenne zum Senden und Empfangen eines Signals, eine zugeordnete Elektronik- und Schaltungsanordnung und eine Leistungsquelle. Die Sendeempfänger 12 können Induktionstelemetrie bei Frequenzen im Bereich von 500 Hz bis 10 kHz anwenden.
  • Jeder Sendeempfänger 12 steht mit einem Bohrlochwerkzeug in Signalkommunikation, um Daten von diesem zu empfangen und/oder an diesen zu senden. Beispiele von Bohrlochwerkzeugen umfassen u. a. Bohrlochmessvorrichtungen, Systeme zur Messung von Formationseigenschaften, lenkbare Systeme und Oberflächentelemetriesysteme für die Kommunikation mit der Oberfläche.
  • Die Sendeempfänger 12 sind mit einer Bohrlochsohlen-Baugruppe (BHA) 14 verbunden. Die BHA 14 ist über einen Bohrstrang 16 mit der Oberfläche 18 verbunden. Die BHA 14 kann in Abhängigkeit von der bestimmten Bohroperation verschiedene Werkzeuge und Messvorrichtungen sowie Subsysteme bzw. Untereinheiten enthalten. Die Messvorrichtungen können u. a. Antennen, Quellen, Sensoren, Detektoren und dergleichen umfassen, um Daten, die sich auf Formationseigenschaften, Bohrlochbedingungen (z. B. Druck und Temperatur) und die Positionierung (z. B. Gefälle und Neigung) beziehen, zu erlangen.
  • Die BHA 14, wie sie in 1 gezeigt ist, bietet eine allgemeine Konfiguration einer üblichen Bohrlochsohlen-Baugruppe. Die BHA 14 umfasst einen unteren Abschnitt 6 und einen oberen Abschnitt 8, die durch einen nicht durchgehend verdrahteten Abschnitt 4 getrennt sind, der eine Lücke der verdrahteten Kommunikation erzeugt. Der untere Abschnitt 6 umfasst eine Bohrkrone 20, die mit einem Rotary-Lenkwerkzeug 22 und dem zugehörigen System verbunden ist. Das Bohr-Lenkwerkzeug 22, das an sich wohlbekannt ist, erfasst Positionierungsdaten wie etwa Gefälle und Neigung und sorgt für eine wirksame Steuerung der Bohrkrone 20. Das Lenkwerkzeug 22 steht mit dem zweiten oder unteren Sendeempfänger 12b in einer durch einen Pfeil 24 angedeuteten verdrahteten Verbindung, um Signale zu übermitteln, die Daten zu und von dem Sendeempfänger 12b befördern. Die Daten können Gefälle- und Neigungsinformationen umfassen, die an die Oberfläche 18 gesendet werden sollen, oder Lenkbefehle sein, die von der Oberfläche 18 zu dem Lenkwerkzeug 22 übertragen werden.
  • Oberhalb des Sendeempfängers 12b in der BHA 14 sind eine oder mehrere allgemein mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Vorrichtungen angeschlossen, die keine durchgehenden Drahtverbindungen aufweisen. Die Vorrichtungen 26 ohne durchgehende Drahtverbindung können u. a. Schlammmotoren, Filter, flexible Bohrkränze, Schwerstangen und Räumer umfassen. Die BHA 14 aus 1 umfasst einen Schlammmotor 26a und ein Filter 26b.
  • Der obere Abschnitt 8 umfasst ein Formationsbewertungswerkzeug 28 wie etwa ein elektromagnetisches Leitwertwerkzeug zum Erlangen von Daten, die mit den Eigenschaften der umgebenden Formation verbunden sind. Das Werkzeug 28 ist mit einem Oberflächentelemetriesystem 30 fest verdrahtet (Pfeil 24). Der Sendeempfänger 12a steht über eine Verdrahtung (Pfeil 24) mit einem Oberflächentelemetriesystem 30 in Kommunikationsverbindung. Das Oberflächentelemetriesystem 30 kann in das Bewertungswerkzeug 28 aufgenommen sein. Das Oberflächentelemetriesystem 30 ist als Schlammimpuls-Telemetriesystem zum Senden von Daten zu einer Oberflächensteuereinheit 32 (Pfeil 33) oder Empfangen von Daten von einer solchen gezeigt. Jedoch sei angemerkt, dass das Oberflächentelemetriesystem 30 weitere Mittel zum Kommunizieren mit der Oberfläche einschließlich einer festen Verdrahtung oder einer Übertragung von Signalen durch die umgebende Formation umfassen kann.
  • Die Arbeitweise des drahtlosen Telemetriesystems 10 wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Die BHA 14 umfasst einen unteren Abschnitt 6 und einen oberen Abschnitt 8, die durch eine Lücke der verdrahteten Kommunikation getrennt sind. Der untere Abschnitt 6 umfasst wenigstens ein Bohrwerkzeug, das als Lenksystem 22 gezeigt ist und mit einem unteren oder zweiten Sendeempfänger 12b in Signalkommunikation (Pfeil 24) steht, um mit diesem Signale auszutauschen. Der obere Abschnitt 8 umfasst wenigstens einen oberen oder ersten Sendeempfänger 12a, der über eine verdrahtete Verbindung 24 mit dem Oberflächentelemetriesystem 30 in Signalkommunikation steht. Der erste Sendeempfänger 12a und der zweite Sendeempfänger 12b stehen miteinander in drahtloser Kommunikation, wie durch einen Pfeil 34 angedeutet ist.
  • In 2 ist nun ein weiteres Beispiel eines drahtlosen Telemetriesystems 10 für Bohrlochwerkzeug gezeigt. Das System 10 aus 2 weist einen Sendeempfänger 12b auf, der als Zwischenverstärker dient. In dieser Darstellung umfasst das Bohrwerkzeug 22 einen Sender für Kurzfeld, der die Gefälle- und Neigungsdaten in einem periodischen Intervall sendet. Da das Bohrwerkzeug 22 nicht den erforderlichen Bereich besitzt, um über den nicht durchgehend verdrahteten Abschnitt 4 zu kommunizieren, dient der untere Sendeempfänger 12b als Zwischenverstärker zum Übermitteln der Daten von dem Werkzeug 22 zu dem oberen Sendeempfänger 12a. In dieser Darstellung umfasst der nicht durchgehend verdrahtete Abschnitt 4 einen Schlammmotor 26a, ein Filter 24b und einen flexiblen Bohrkranz 26c.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines drahtlosen Telemetriesystems 10 für Bohrlochwerkzeug. Die BHA 14 umfasst einen unteren Abschnitt 6 und einen oberen Abschnitt 8, die durch einen nicht durchgehend verdrahteten Abschnitt 4 getrennt sind. Der untere Abschnitt 6 umfasst die Bohrkrone 20 und den unteren Sendeempfänger 12b. Der untere Sendeempfänger 12b umfasst eine Antenne 40, eine integrierte Leistungsquelle und ein Inklinometer 43. Das Inklinometer 43 kann als Teil eines umfassenden Bohrwerkzeugs oder Lenksystems enthalten oder ein eigenständiger Sensor sein. Der Sendeempfänger 12b übermittelt Daten von dem Inklinometer 43 zu dem oberen Sendeempfänger 12a. Es sei angemerkt, dass der untere Abschnitt 6 weitere Messwerkzeuge oder steuerbare Werkzeuge umfassen kann, die in dieser Figur nicht gezeigt sind.
  • Der Sendeempfänger 12b ist mit einer Antenne 40 gezeigt, die in der Wand einer Schwerstange 36 angeordnet ist. Das Anbringen der Antenne 40 an der Schwerstange minimiert die Auswirkung des Bohrkranzes auf die Antennenimpedanz. Außerdem erleichtert eine Bohrkranzantenne 40 die Verwendung einer größeren Antennenfläche, wodurch das Antennenmoment vergrößert wird und sich beim Senden ein stärkeres Signal ergibt. Mit einer am Bohrkranz angebrachten Antenne kann außerdem eine höhere Trägerfrequenz verwendet werden, was zu höheren Bitraten führt. Insgesamt kann eine am Bohrkranz angebrachte Antenne die Sendestrecke gegenüber Dorn-Sendeempfängerantennen vergrößern.
  • Der nicht durchgehend verdrahtete Abschnitt 4 ist als Schlammmotor 22a gezeigt. Wie kurz beschrieben worden ist, weist der Motor 22a aus Gründen der Machbarkeit und Zuverlässigkeit keine durchgehende Verdrahtung zum Verbinden der Systeme des unteren Abschnitts 6 und des oberen Abschnitts 8 auf.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist der obere Sendeempfänger 12a als Dorn-Werkzeug ausgeführt, das in der Bohrung 38 der Schwerstange 36 angeordnet ist. Um eine axiale Bewegung des Sendeempfängerwerkzeugs 12a in Bezug auf die Schwerstange 36 einzuschränken und die Bewegungsstöße zu dämpfen, sind ein oder mehrere Zentrierer 50 vorgesehen. Der Sendeempfänger 12a steht mit dem als Schlammimpulsmodulator gezeigten Oberflächentelemetriesystem 30 in Signalkommunikation. Die Antenne 40 steht mit der zugeordneten Elektronik- und Schaltungsanordnung 42, die in einem Druckgehäuse eingeschlossen sein kann, in funktionaler Verbindung. Der Sendeempfänger 12a kann ferner einen Stachel 44 aufweisen, der für eine Verbindung mit einem Aufsetzschuh 46 ausgestaltet ist. In der in 3 gezeigten Ausführungsform sind Schlitze 48 in der Schwerstange 36 ausgestaltet bzw. ausgespart, um den Bohrkranzeffekt auf das zu und von der Antenne 40 gesendete Signal zu minimieren. Der Aufsetzschuh 46 und der Sendeempfänger 12a sind so voneinander beabstandet, dass dann, wenn der Sendeempfänger 12a aufgesetzt ist, die Antenne 40 in der Nähe der Schlitze 48 positioniert ist. Es sei angemerkt, dass der Sendeempfänger 12a, wie in anderen Figuren gezeigt ist, in verdrahteter oder drahtloser Signalkommunikation mit einem Messwerkzeug zur Formationsbewertung stehen und/oder in einem solchen angeordnet sein kann.
  • Das in 3 gezeigte System 10 umfasst einen ersten Dorn-Sendeempfänger 12a und einen an einer Schwerstange angebrachten zweiten Sendeempfänger 12b. Es sei angemerkt, dass beide Sendeempfänger an einer Schwerstange angebrachte Sendeempfänger oder Dorn-Sendeempfänger sein könnten.
  • 4A ist ein Schema einer Dorn-Ausführungsform eines drahtlosen Sendeempfängers 12 gemäß der Erfindung. Der Sendeempfänger 12 weist eine Antenne 40 auf, die mit dem Elektronik- und Schaltungsanordnungsabschnitt 42 verbunden ist. Der Sendeempfänger 12 ist in der Bohrung 38 der Schwerstange 36 angeordnet, wobei die Antenne 40 in unmittelbarer Nähe eines Sendeempfängerabschnitts 52 der Schwerstange 36 positioniert ist. Der Sendeempfänger 12 kann, wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben worden ist, in der Schwerstange 36 angeordnet sein.
  • Der Elektronik- und Schaltungsanordnungsabschnitt 42 umfasst die in einem Druckgehäuse angeordnete Signalverarbeitungs-, Leistungs- und Kommunikationselektronik. Die Sendeempfänger 12 können von dem Werkzeugbus gespeist werden oder eine eigens zugewiesene Batterie umfassen. Die Sendeempfänger 12 können ein Datenmodem mit binärer Pulslagenmodulation oder oktaler Pulslagenmodulation (BPSK oder OPSK) und variabler Rate sein, wobei der Demodulationsprozess vollständig digital implementiert ist. Die Telemetrie ist vom Induktionstyp, um eine Unabhängigkeit vom Schlamm zu verschaffen. Jedoch kann die Telemetrie von dem spezifischen elektrischen Widerstand der Formation abhängen, wobei Widerstandswerte unter 0,2 Ωm das Signal (Pfeil 34 in den 1 und 2) in dem maximalen Bereich stark dämpfen. Die Trägerfrequenz der beschriebenen Ausführungsformen liegt zwischen 500 Hz und 10 kHz bei einer einstellbaren Bitrate von bis zu 400 bps. Es wird angenommen, dass eine Trägerfrequenz von etwa 600 Hz optimal für eine Innenantenne ist, da der Bohrkranzeffekt auf die Antennenimpedanz und die Signaldämpfung am kleinsten sind und dabei eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 bps möglich ist. Zur Anpassung an den veränderlichen spezifischen elektrischen Widerstand der Formation und das Rauschen im Bohrloch kann die Bitrate im Bohrloch durch die zwei Sendeempfänger dynamisch eingestellt werden. Dies wird durch Austausch von Rauschabstandsinformationen für jede Nachricht und Einstellen der Bitrate der nächsten Nachricht in der Weise, das der Rauschabstand innerhalb annehmbarer Grenzen liegt, erreicht. Für eine Außenantenne können 2 kHz optimal sein.
  • Die Schwerstange 36 besitzt einen Basisinnendurchmesser 54 und einen Basisaußendurchmesser 56. Der Sendeempfängerabschnitt 52 umfasst einen Abschnitt 58 mit dünner gehaltener oder reduzierter Wandstärke, um den Bohrkranzeffekt auf das übertragene Signal zu reduzieren. In der Ausführungsform von 4A ist der dünner gehaltene Wandabschnitt 58 durch Vergrößern des Innendurchmessers des Sendeempfängerabschnitts 52 relativ zu dem Basisinnendurchmesser 54 gebildet, wie bei 60 angegeben ist. Dies erleichtert die Verwendung einer Antenne 40 mit einem bei gegebener Schwerstangengröße maximalen Außendurchmesser.
  • In 4B ist eine Ausführungsform des dünner gehaltenen Wandabschnitts 58 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser längs des Sendeempfängerabschnitts 52 kleiner als der Basisaußendurchmesser 56 gehalten, wie bei 62 gezeigt ist. Der kleinere Außendurchmesser 62 des Abschnitts 52 setzt den dünner gehaltenen Wandabschnitt gegenüber einem Kontakt mit der Wand des Bohrlochs zurück.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines Sendeempfängers 12 gemäß der Erfindung. Der Sendeempfänger 12 ist ein Dorn-Werkzeug, das in der Bohrung 38 der Schwerstange 36 angeordnet ist. Die Antenne 40 ist in der Nähe bzw. benachbart des Sendeempfängerabschnitts 52 positioniert. Der dünner gehaltene Wandabschnitt 58 besitzt einen Abschnitt mit vergrößertem Innendurchmesser, wie in 4A gezeigt ist. Die Antenne 40 ist mit der Elektronik- und Schaltungsanordnung 42 verbunden. Dieser Sendeempfänger 12 steht mit dem Oberflächen-Telemetriesystem 30 in verdrahteter Verbindung.
  • Aus der vorangehenden genauen Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung sollte deutlich geworden sein, dass ein System zum Überbrücken von Kommunikationslücken in Bohrlochsohlen-Baugruppen offenbart worden ist, das neu ist. Obwohl hier spezifische Ausführungsformen der Erfindung in gewisser Ausführlichkeit offenbart worden sind, erfolgte dies lediglich zum Zweck des Beschreibens verschiedener Merkmale und Aspekte der Erfindung und ist nicht als Begrenzung des Umfangs der Erfindung auszulegen. Es kommen verschiedene Ersetzungen, Änderungen und/oder Abwandlungen einschließlich jener Varianten, deren Ausführung hier vorgeschlagen worden ist, jedoch nicht darauf begrenzt, in Betracht, ohne vom Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims (23)

  1. Drahtloses Telemetriesystem (10) zum Herstellen einer Kommunikation zwischen wenigstens zwei Bohrlochwerkzeugen, gekennzeichnet durch einen ersten Sendeempfänger (12a), der mit einem ersten Bohrlochwerkzeug in Signalkommunikation steht; und einen zweiten Sendeempfänger (12b), der mit einem zweiten Bohrlochwerkzeug in Signalkommunikation steht, wobei der erste Sendeempfänger (12a) und der zweite Sendeempfänger (12b) per drahtloser Induktionstelemetrie miteinander in Signalkommunikation stehen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bohrlochwerkzeug ein Oberflächentelemetriesystem (30) ist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächentelemetriesystem (30) ein Schlammimpulssystem ist.
  4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sendeempfänger (12a) eine Antenne (40) besitzt, wobei die Antenne (40) in einer Wand einer Schwerstange (36) angeordnet ist.
  5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sendeempfänger (12a) eine Antenne (40) besitzt, wobei die Antenne (40) in einer Bohrung (38) einer Schwerstange (36) angeordnet ist.
  6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sendeempfänger (12a) eine Antenne (40) besitzt, die in einer Wand des ersten Bohrlochwerkzeugs angeordnet ist, und der zweite Sendeempfänger (12b) eine Antenne (40) besitzt, die in einer Wand des zweiten Bohrlochwerkzeugs angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sendeempfänger (12a) eine Antenne (40) besitzt, die in der Bohrung (38) einer Schwerstange (36) in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) der Schwerstange (36) angeordnet ist.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Innendurchmesser (60) aufweist, der größer als ein Basisinnendurchmesser (54) der Schwerstange (36) ist.
  9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Außendurchmesser (62) aufweist, der kleiner als ein Basisaußendurchmesser (56) der Schwerstange (36) ist.
  10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Außendurchmesser (62) aufweist, der kleiner als ein Basisaußendurchmesser (56) der Schwerstange (36) ist.
  11. Drahtloses Telemetriesystem (10) zum Herstellen einer Signalkommunikation über eine Lücke der verdrahteten Kommunikation in einer Bohrlochsohlen-Baugruppe, BHA, (14), wobei die BHA (14) einen oberen Abschnitt (8) und einen unteren Abschnitt (6) besitzt, die durch die Lücke der verdrahteten Kommunikation getrennt sind, gekennzeichnet durch einen oberen Sendeempfänger (12a), der in dem oberen Abschnitt (8) angeordnet ist und mit einem Oberflächentelemetriesystem (30) in Signalkommunikation steht; und einen unteren Sendeempfänger (12b), der in dem unteren Abschnitt (6) angeordnet ist und mit einem Bohrwerkzeug in Signalkommunikation steht, wobei der obere Sendeempfänger (12a) und der untere Sendeempfänger (12b) per drahtloser Induktionstelemetrie miteinander in Signalkommunikation stehen.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug einen Messsensor (43) und/oder ein Lenksystem (22) umfasst.
  13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (8) der BHA (14) eine Schwerstange (36) mit einer Innenbohrung (38) und einem dünner gehaltenen Wandabschnitt (58) umfasst und dass der obere Abschnitt (8) eine Antenne (40) umfasst, wobei die Antenne (40) in der Bohrung (38) in der Nähe des dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) positioniert ist.
  14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Innendurchmesser (60) aufweist, der größer als ein Basisinnendurchmesser (54) der Schwerstange (36) ist.
  15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Außendurchmesser (62) aufweist, der kleiner als ein Basisaußendurchmesser (56) der Schwerstange (36) ist.
  16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Außendurchmesser (62) aufweist, der kleiner als ein Basisaußendurchmesser (56) der Schwerstange (36) ist.
  17. Verfahren zum Überbrücken einer in einer Bohrlochsohlen-Baugruppe, BHA, (14) bestehenden Lücke der verdrahteten Kommunikation, die einen oberen Abschnitt (8) mit einem Oberflächentelemetriesystem (30) von einem unteren Abschnitt (6) mit einem Bohrwerkzeug trennt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Vorsehen eines oberen Sendeempfängers (12a), der mit einem Oberflächentelemetriesystem (30) in Signalkommunikation steht; Vorsehen eines unteren Sendeempfängers (12b), der mit dem Bohrwerkzeug in Signalkommunikation steht; und Kommunizieren zwischen dem oberen Sendeempfänger (12a) und dem unteren Sendeempfänger (12b) per drahtloser Induktionstelemetrie.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücke der verdrahteten Kommunikation einen Schlammmotor (26a; 22a) umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Induktionstelemetrie bei einer Frequenz im Bereich von etwa 500 Hz bis 10 kHz erfolgt.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Sendeempfänger (12a) eine Antenne (40) aufweist, die in einer Bohrung (38) des oberen Abschnitts (8) in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) in dem oberen Abschnitt (8) positioniert ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der dünner gehaltene Wandabschnitt (58) einen Innendurchmesser (60), der größer als ein Basisinnendurchmesser (54) der Wand des oberen Abschnitts (8) ist, und/oder einen Außendurchmesser (62), der größer als ein Basisaußendurchmesser (56) der Wand des oberen Abschnitts (8) ist, aufweist.
  22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Sendeempfänger (12b) eine Antenne (40) aufweist, die in einer Bohrung (38) des unteren Abschnitts (6) in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) in dem oberen Abschnitt (8) positioniert ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Sendeempfänger (12b) eine Antenne (40) aufweist, die in einer Bohrung (38) des unteren Abschnitts (6) in der Nähe eines dünner gehaltenen Wandabschnitts (58) in dem oberen Abschnitt (8) positioniert ist.
DE102007034589A 2006-12-28 2007-07-25 Drahtlose Telemetrie zwischen Bohrlochwerkzeugen Withdrawn DE102007034589A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88235806P 2006-12-28 2006-12-28
US60/882,358 2006-12-28
US11/769,098 US8031081B2 (en) 2006-12-28 2007-06-27 Wireless telemetry between wellbore tools
US11/769,098 2007-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007034589A1 true DE102007034589A1 (de) 2008-07-03

Family

ID=38461429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007034589A Withdrawn DE102007034589A1 (de) 2006-12-28 2007-07-25 Drahtlose Telemetrie zwischen Bohrlochwerkzeugen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8031081B2 (de)
CA (1) CA2594598A1 (de)
DE (1) DE102007034589A1 (de)
FR (1) FR2910924A1 (de)
GB (1) GB2445208B (de)
MX (1) MX2007009331A (de)
RU (1) RU2007134895A (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8041720B2 (en) * 2008-07-23 2011-10-18 Honeywell International Inc. Ordering telemetry messages
US8672031B2 (en) * 2009-03-13 2014-03-18 Schlumberger Technology Corporation Perforating with wired drill pipe
WO2011163602A2 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Schlumberger Canada Limited Systems and methods for collecting one or more measurements in a borehole
DE102010056497A1 (de) * 2010-12-30 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Funkwerkzeug und Verfahren zu dessen Betrieb
US20130021166A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Schlumberger Technology Corporation System and method for borehole communication
US8833472B2 (en) 2012-04-10 2014-09-16 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and apparatus for transmission of telemetry data
EP2755061A1 (de) * 2013-01-10 2014-07-16 Services Pétroliers Schlumberger Digitalisierung in einem Pad eines unter hydrostatischem Druck stehenden Bohrlochwerkzeugs
AU2015281732B2 (en) 2014-06-23 2019-07-11 Evolution Engineering Inc. Optimizing downhole data communication with at bit sensors and nodes
DE112014007034T5 (de) 2014-12-18 2017-07-20 Halliburton Energy Services, Inc. Hocheffiziente Untertagefunkkommunikation
CN107075943A (zh) 2014-12-29 2017-08-18 哈利伯顿能源服务公司 电磁耦合的带隙收发器
US11261667B2 (en) 2015-03-24 2022-03-01 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Self-adjusting directional drilling apparatus and methods for drilling directional wells
US10570722B2 (en) 2015-07-13 2020-02-25 Schlumberger Technology Corporation Measurement and control of shock and vibration
WO2017172563A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 Schlumberger Technology Corporation Equipment string communication and steering
WO2018034637A1 (en) 2016-08-14 2018-02-22 Halliburton Energy Services, Inc. Telemetry system
US11193331B2 (en) 2019-06-12 2021-12-07 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Self initiating bend motor for coil tubing drilling

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5706896A (en) 1995-02-09 1998-01-13 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for the remote control and monitoring of production wells
US6188222B1 (en) 1997-09-19 2001-02-13 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for measuring resistivity of an earth formation
GB2340520B (en) * 1998-08-15 2000-11-01 Schlumberger Ltd Data acquisition apparatus
US6836218B2 (en) 2000-05-22 2004-12-28 Schlumberger Technology Corporation Modified tubular equipped with a tilted or transverse magnetic dipole for downhole logging
US6995684B2 (en) 2000-05-22 2006-02-07 Schlumberger Technology Corporation Retrievable subsurface nuclear logging system
US6577244B1 (en) 2000-05-22 2003-06-10 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for downhole signal communication and measurement through a metal tubular
US20030142586A1 (en) 2002-01-30 2003-07-31 Shah Vimal V. Smart self-calibrating acoustic telemetry system
CA2525583C (en) 2003-05-20 2007-08-14 Silversmith, Inc. Wireless well communication system and method for using the same
US20050107079A1 (en) 2003-11-14 2005-05-19 Schultz Roger L. Wireless telemetry systems and methods for real time transmission of electromagnetic signals through a lossy environment
US7730967B2 (en) 2004-06-22 2010-06-08 Baker Hughes Incorporated Drilling wellbores with optimal physical drill string conditions
US8827006B2 (en) 2005-05-12 2014-09-09 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for measuring while drilling

Also Published As

Publication number Publication date
FR2910924A1 (fr) 2008-07-04
CA2594598A1 (en) 2008-06-28
MX2007009331A (es) 2009-01-26
US20080158006A1 (en) 2008-07-03
US8031081B2 (en) 2011-10-04
GB2445208A8 (en) 2008-07-07
RU2007134895A (ru) 2009-03-27
GB2445208A (en) 2008-07-02
GB0713498D0 (en) 2007-08-22
GB2445208B (en) 2009-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007034589A1 (de) Drahtlose Telemetrie zwischen Bohrlochwerkzeugen
DE102005032257A1 (de) Anordnung, Werkzeug und Verfahren zum Messen der Resistivität in einem Bohrloch, Verfahren zum Aufbauen der Anordnung und Verfahren zum Steuern einer Bohrrichtung
DE69914838T2 (de) Formationsdruckmessung mit Fernsensoren in verrohrten Bohrlöchern
DE4291022B4 (de) Kurzstreckenübertragungsverbindung für ein Tiefen-MWD-System
DE102004051615A1 (de) Verkabelte Kommunikationsverbindung für einen Bohrstrang, Telemetriesystem für einen Bohrstrang und Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs
DE112014006333B4 (de) Drehbare Sensoren zur Messung von Eigenschaften einer unterirdischen Formation
DE102007015727B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren von Untertagewerkzeugen bezüglich Drift
DE60018765T2 (de) Messgerät zur Messung des spezifischen Widerstands mehrfrequenter elektromagnetischer Wellen mit verbesserter Kalibriermessung
DE60032920T2 (de) Vorrichtung zur übertragung von elektrische energie zwischen rotierenden und nicht rotierenden teilen von bohrlochwerkzeugen
DE60118373T2 (de) Steuerbare modulare bohrvorrichtung
DE2848722A1 (de) Telemetriesystem
DE69815240T2 (de) Verfahren und Anordnung zur Messung des Widerstandes von Erdformationen
DE102007062230A1 (de) Hybrid-Telemetriesystem, Hybrid-Datenübertragungssystem und Verfahren zum Leiten von Signalen
DE60308470T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fernübertragung und Verarbeitung von Messdaten während des Bohrens
DE102005007325B4 (de) Antenne für Reifendruckinformationssendevorrichtung und diese verwendende Reifendruckinformationssendevorrichtung
DE112009002144T5 (de) Elektrische Übertragung zwischen rotierenden und nicht rotierenden Elementen
DE102006043865A1 (de) Bohranlagen-Kommunikationssystem und -verfahren
DE102004046302A1 (de) Hülle zur Verwendung in einem Bohrloch
DE10303242A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Kernresonanzmessungen während des Bohrens eines Bohrlochs
DE112014007008T5 (de) Rollenkegelwiderstandssensor
DE102006013708A1 (de) Bohrlochkommunikationssystem
DE112015005957T5 (de) An Schwerstangen anbringbare Spulenkörperantenne mit Spulen- und Ferritschlitzen
DE102006043346A1 (de) Bohrlochtelemetriesystem und -verfahren
DE112015005966T5 (de) Fest zugeordnete Kabelkanäle für an Schwerstangen angebrachte Spulenkörperantennen
DE102006019815A1 (de) Bohrloch-Abbildungswerkzeug und ein Verfahren zum Abbilden eines Bohrlochs

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110201