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Die
Erfindung betrifft ein Hybrid-Telemetriesystem nach Anspruch 1,
ein Hybrid-Datenübertragungssystem nach Anspruch 10 bzw.
22 und ein Verfahren zum Leiten von Signalen nach Anspruch 19.
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Es
werden Telemetriesysteme zur Verwendung in Förderbohrungsoperationen
und insbesondere Telemetriesysteme zum Bereitstellen von Leistung
für Bohrlochoperationen und/oder zum Leiten von Signalen
zwischen einer Oberflächen-Steuereinheit und einem Bohrlochwerkzeug,
das in einer Förderbohrung, die eine unterirdische Formation
durchdringt, positioniert werden kann, beschrieben.
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Diese
Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Anmeldung mit
dem Aktenzeichen 11/228,111, die am 16. September 2005 eingereicht
wurde und deren Inhalt in seiner Gesamtheit hiermit durch Literaturhinweis
eingefügt ist.
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Die
Förderung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation
beinhaltet die Verwendung eines Bohrwerkzeugs im Erdboden. Das Bohrwerkzeug
wird in den Erdboden von einem Bohrturm getrieben, um eine Förderbohrung
bzw. ein Bohrloch zu erzeugen, durch die bzw. das Kohlenwasserstoffe
geleitet werden. Während des Bohrprozesses ist es erwünscht,
Informationen über die Bohroperation und die unterirdischen
Formationen zu sammeln. Sensoren sind in verschiedenen Abschnitten
der Oberflächen- und/oder Bohrlochsysteme vorgesehen, um
Daten unter anderem über die Förderbohrung, die
Erdformationen und die Betriebsbedingungen zu erzeugen. Die Daten
werden gesammelt und analysiert, so dass Entscheidungen in Bezug
auf die Bohroperation und die Erdformationen getroffen werden können.
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Telemetriesysteme
werden bei der Analyse und Steuerung von Förderbohrungsoperationen
verwendet und ermöglichen eine Analyse und Steuerung von
einer Oberflächen-Steuerstation, die vor Ort oder entfernt
angeordnet sein kann. Die erlangten Informationen ermöglichen
eine wirkungsvollere Steuerung des Bohrsystems und liefern des Weiteren nützliche
Informationen für die Analyse von Formationseigenschaften
sowie weiteren Faktoren, die das Bohren beeinflussen. Die Informationen
können zusätzlich verwendet werden, um einen gewünschten Bohrweg
und optimale Bedingungen zu bestimmen, oder sind auf andere Weise
für den Bohrprozess nützlich.
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Verschiedene
Telemetriewerkzeuge ermöglichen das Messen und Erfassen
von verschiedenen Daten sowie die Übertragung dieser Daten
zu einem Oberflächen-Steuersystem. In einem Bohrstrang können
Komponenten zum Messen während des Bohrens (measurement
while drilling, MWD) und zum Protokollieren während des
Bohrens (logging while drilling, LWD) angeordnet sein, um gewünschte
Informationen zu sammeln. Es sind verschiedene Lösungsansätze
verwendet worden, um Daten und/oder Leistungssignale von der Oberfläche
zu den Mess- und Erfassungskomponenten, die in dem Bohrstrang angeordnet
sind, zu leiten. Diese können u. a. z. B. die Schlammimpuls-Telemetrie,
die im US-Patent
US 5,517,464 beschrieben
ist, und ein leitungsgestütztes Bohrgestänge,
das im US-Patent
US 6,641,434 beschrieben
ist, enthalten.
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Trotz
der Entwicklung und des Fortschritts von Telemetrievorrichtungen
bei Förderbohrungsoperationen besteht eine Notwendigkeit,
eine verbesserte Zuverlässigkeit sowie Möglichkeiten
der Telemetrie zu schaffen. Wie jede andere Förderbohrungsvorrichtung
fallen Telemetrievorrichtungen gelegentlich aus. Außerdem
kann die Leistung, die durch Telemetrievorrichtungen bereitgestellt
wird, unzureichend sein, um gewünschte Förderbohrungsoperationen
zu versorgen. Darüber hinaus ist es häufig schwierig,
dass Datenübertragungsverbindungen durch bestimmte Bohrlochwerkzeuge,
etwa durch Bohrglocken, verlaufen. Die Kupplungen, die bei Leistungs-
und/oder Datenübertragungsleitungen in einem Bohrstrang
verwendet werden, sind häufig einer rauen Umgebung ausgesetzt,
wie etwa Schwankungen und Extremwerte von Druck und Temperatur, die
zur Ausfallrate derartiger Übertragungssysteme beitragen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Telemetriesysteme zu
schaffen, die sich über Abschnitte des Rohrstrangs und/oder
des Bohrlochwerkzeugs erstrecken, wobei es in einigen Fällen erwünscht
ist, eine Redundanz in bzw. zu dem vorhandenen Telemetriesystem
zu schaffen und/oder Abschnitte von vorhandenen Systemen zu umgehen und
wobei es ferner erwünscht ist, dass ein derartiges System
einen einfachen und zuverlässigen Betrieb ermöglicht
und mit einer Vielzahl von Werkzeugen und Bohrlochsohlenausrüstungen
(bottom hole assembly, BHA) kompatibel ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Hybrid-Telemetriesystem nach Anspruch 1 bzw. durch ein Hybrid-Datenübertragungssystem nach
den Ansprüchen 10 oder 22 sowie durch ein Verfahren zum
Leiten von Signalen nach Anspruch 19. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Derartige
Techniken gewährleisten vorzugsweise unter anderem erhöhte
Geschwindigkeit, höhere Signalgüte, verringerte
Dämpfung, erhöhte Zuverlässigkeit, erhöhte
Datenrate, Schutz für Komponenten des Bohrlochwerkzeugs,
verringerte unproduktive Zeit im Bohrloch, einfachen Zugriff auf
Telemetriekomponenten, Synchronisation zwischen Oberflächen-
und Bohrlochkomponenten, Vielseitigkeit, Hochfrequenz-Inhalte, verringerte
Verzögerung und verringerten Abstand zu Telemetriekomponenten,
bessere Leistungspotentiale und/oder Diagnosemöglichkeiten.
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In
einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Hybrid-Telemetriesystem
zum Leiten von Signalen zwischen einer Oberflächen-Steuereinheit
und einem Bohrlochwerkzeug, wobei das Bohrlochwerkzeug über
einen Bohrstrang in eine Förderbohrung eingesetzt wird,
die eine unterirdische Formation durchdringt. Das System enthält
einen bohrlochausgangsseitigen Verbinder, der mit einem Bohrstrang-Telemetriesystem
funktional verbunden werden kann für eine Datenübertragung
mit diesem, einen bohrlochseitigen Verbinder, der mit dem Bohrlochwerkzeug
funktional verbunden werden kann für eine Datenübertragung
mit diesem, und ein Kabel, das den bohrlochausgangsseitigen und
den bohrlochseitigen Verbinder funktional miteinander verbindet.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Hybrid-Datenübertragungssystem für
eine Förderstelle, das Signale zwischen einer Oberflächen-Steuereinheit
und einem Bohrlochwerkzeug leitet, wobei das Bohrlochwerkzeug über
einen Bohrstrang in eine Förderbohrung eingesetzt ist,
die eine unterirdische Formation durchdringt. Das System enthält
ein Bohrstrang-Telemetriesystem, das im Bohrstrang angeordnet ist,
wobei das Bohrstrang-Telemetriesystem funktional mit der Oberflächeneinheit verbunden
ist, um Signale zwischen ihnen zu leiten, und wenigstens ein Hybrid-Telemetriesystem,
das mit dem Bohrstrang-Telemetriesystem und dem Bohrlochwerkzeug
funktional verbunden werden kann, um Signale zwischen ihnen zu leiten,
wobei das Hybrid-Telemetriesystem einen bohrlochausgangsseitigen
Verbinder, der mit einem Bohrstrang-Telemetriesystem für
eine Datenübertragung mit diesem funktional verbunden werden
kann, einen bohrlochseitigen Verbinder, der mit dem Bohrlochwerkzeug
für eine Datenübertragung mit diesem funktional
verbunden werden kann, und ein Kabel, das den bohrlochausgangsseitigen
und den bohrlochseitigen Verbinder funktional verbindet, enthält.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein
Verfahren zum Leiten von Signalen zwischen einer Oberflächen-Steuereinheit und
einem Bohrlochwerkzeug über ein Hybrid-Telemetriesystem,
wobei das Bohrloch Werkzeug über einen Bohrstrang in eine
Förderbohrung eingesetzt ist, die eine unterirdische Formation
durchdringt. Das System enthält das funktionale Verbinden
eines bohrlochseitigen Endes des Hybrid-Telemetriesystems mit einem
Bohrlochwerkzeug für eine Datenübertragung mit
diesem, das Positionieren eines Bohrstrang-Telemetriesystems in
dem Bohrstrang in einem Abstand von dem Bohrlochwerkzeug, das funktionale
Verbinden eines bohrlochausgangsseitigen Endes des Hybrid-Telemetriesystems
mit einem Bohrstrang-Telemetriesystem für eine Datenübertragung
mit diesem und das Leiten eines Signals zwischen der Oberflächen-Steuereinheit
und dem Bohrlochwerkzeug über das Hybrid-Telemetriesystem.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden
ausführlichen Beschreibung und der angehängten
Ansprüche, die auf die folgenden Abbildungen Bezug nehmen.
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1 zeigt
ein Förderstellensystem, das mit einem Förderbohrungs-Datenübertragungssystem versehen
ist;
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2 zeigt
einen Abschnitt eines leitungsgestützten Bohrgestänge-Telemetriesystems
nach dem Stand der Technik;
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3A zeigt
eine Oberflächen-Telemetriebaugruppe gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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3B zeigt
eine Oberflächen-Telemetriebaugruppe gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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4 zeigt
einen Telemetriebausatz gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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5A zeigt
einen Abschnitt eines Förderbohrung-Datenübertragungssystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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5B zeigt
einen Abschnitt eines Förderbohrung-Datenübertragungssystems
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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6A zeigt
einen Abschnitt eines Förderbohrung-Datenübertragungssystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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6B zeigt
einen Abschnitt eines Förderbohrung-Datenübertragungssystems
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
eine schematische Darstellung eines Förderstellensystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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8 ist
eine schematische Darstellung eines Förderstellensystems
gemäß der Ausführungsform von 7;
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9 ist
eine schematische Darstellung eines Förderstellensystems
gemäß der Ausführungsform von 7;
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10 ist
eine schematische Darstellung eines Förderstellensystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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11 ist
eine schematische Darstellung eines bohrlochseitigen Abschnitts
eines Förderstellensystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
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12 ist
eine schematische Darstellung eines Förderstellensystems
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Spezielle
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter
Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genau beschrieben.
Gleiche Elemente werden in den verschiedenen Figuren zur Konsistenz
durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
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In
der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung sind zahlreiche spezielle Einzelheiten dargestellt,
um ein vollständigeres Verständnis der Erfindung
zu gewährleisten. Es ist jedoch für einen Fachmann
klar, dass die Erfindung ohne diese speziellen Einzelheiten realisiert werden
kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Merkmale nicht
genau beschrieben worden, um eine unnötige Kompliziertheit
der Beschreibung zu vermeiden.
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1 veranschaulicht
ein Beispiel eines Förderstellensystems 1, bei
dem die Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann. Das Förderstellensystem 1 enthält
ein Oberflächensystem 2, ein Bohrlochsystem 3 und
eine Oberflächen-Steuereinheit 4. Ein Bohrloch 11 ist
durch Drehbohren gebildet. Ein Fachmann wird jedoch unter Voraussetzung
des Vorteils dieser Offenbarung anerkennen, dass die Erfindung außerdem
bei Bohranwendungen außer dem herkömmlichen Drehbohren
verwendet werden kann (z. B. Richtungsbohren mit Hilfe eines Schlammmotors)
und dass ihre Verwendung nicht auf landgestützte Bohrtürme beschränkt
ist. Außerdem können Variationen zum Typ des Bohrsystems
verwendet werden, wie etwa Aufsatzantrieb, Kelly-System oder andere
Systeme.
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Das
Bohrlochsystem 3 enthält einen Bohrstrang 12 der
in einem Bohrloch 11 hängt, wobei an seinem unteren
Ende eine Bohrkrone 15 angeordnet ist. Das Oberflächensystem 2 enthält
eine landgestützte Plattform- und Bohrturmbaueinheit 10,
die über dem Bohrloch 11 positioniert ist, das
eine unterirdische Formation F durchdringt. Der Bohrstrang 12 wird
durch einen Drehtisch 16 gedreht, der an einer Mitnehmerstange 17 am
oberen Ende des Bohrstrangs 12 in Eingriff gelangt. Der
Bohrstrang 12 hängt an einem Haken 18,
der an einem (nicht gezeigten) Bewegungsblock durch die Mitnehmerstange 17 und
eine Drehschwenkeinrichtung 19 befestigt ist, die eine
Drehung des Bohrstrangs 12 relativ zum Haken 18 ermöglicht.
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Das
Oberflächensystem enthält ferner Bohrfluid oder
Schlamm 26, das bzw. der in einer Grube 27 aufbewahrt
wird, die an der Förderstelle gebildet ist. Eine Pumpe 29 liefert
das Bohrfluid 26 über einen Anschluss in der Schwenkeinrichtung 19 in
das Innere des Bohrstrangs 12, wodurch bewirkt wird, dass das
Bohrfluid 26 durch den Bohrstrang 12 nach unten strömt.
Das Bohrfluid 26 tritt über Anschlüsse
in der Bohrkrone 15 aus dem Bohrstrang 12 aus
und zirkuliert anschließend durch den Bereich zwischen
der Außenseite des Bohrstrangs 12 und der Wand
des Bohrlochs, der als Ringraum bezeichnet wird, nach oben. Auf
diese Weise schmiert das Bohrfluid 26 die Bohrkrone 15 und
befördert Formationsschneidabfälle nach oben zur
Oberfläche, wenn es für eine erneute Zirkulation
an die Grube 27 zurückgegeben wird.
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Der
Bohrstrang 12 enthält ferner ein Bohrlochwerkzeug
oder eine Bohrlochsohlenausrüstung (bottom hole assembly,
BHA), die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 angegeben
ist, nahe an der Bohrkrone 15. Die BHA 30 enthält
Komponenten mit der Möglichkeit zum Messen, Verarbeiten
und Speichern von Informationen sowie für eine Datenübertragung mit
der Oberfläche. Die BHA 30 kann daher unter anderem
wenigstens ein Messwerkzeug, wie etwa ein Werkzeug zum Erfassen
bzw. Protokollieren während des Bohrens (logging while
drilling, LWD) und/oder ein Werkzeug zum Messen während
des Bohrens (measurement while drilling, MWD) zum Bestimmen und Übertragen
einer oder mehrerer Eigenschaften der Formation F, die das Bohrloch 11 umgibt,
wie etwa der spezifische Widerstand der Formation (oder die Leitfähigkeit),
die natürliche Strahlung, die Dichte (Gammastrahl oder
Neutronen), der Porendruck u. a. Das MWD-Werkzeug kann so konfiguriert
sein, dass es elektrische Leistung für verschiedene Bohrlochsysteme
erzeugt und/oder auf andere Weise bereitstellt und kann außerdem
verschiedene Mess- und Übertragungskomponenten enthalten. Messwerkzeuge
können außerdem an anderen Stellen längs
des Bohrstrangs 12 angeordnet sein.
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Die
Messwerkzeuge können außerdem eine Datenübertragungskomponente
enthalten, wie etwa ein Schlammimpuls-Telemetriewerkzeug oder -System
für eine Datenübertragung mit dem Oberflächensystem 2.
Die Datenübertragungskomponente ist so beschaffen, dass
sie Signale an die Oberfläche sendet und von dieser empfängt.
Die Datenübertragungskomponente kann z. B. einen Sender
enthalten, der ein Signal, wie etwa ein elektrisches, akustisches
oder elektromagnetisches Signal erzeugt, das eine Darstellung der
gemessenen Bohrparameter ist. Das erzeugte Signal wird an der Oberfläche
durch einen Wandler oder eine ähnliche Vorrichtung empfangen,
die durch das Bezugszeichen 31 dargestellt ist, die eine
Komponente der Oberflächen-Datenübertragungsverbindung
ist (allgemein durch das Bezugszeichen 14 dargestellt),
die ein empfangenes Signal in ein gewünschtes elektronisches
Signal für eine weitere Verarbeitung, Speicherung, Verschlüsselung, Übertragung
und Verwendung umsetzt. Ein Fachmann wird anerkennen, dass eine
Vielzahl von Telemetriesystemen verwendet werden können,
wie etwa ein leitungsgestütztes Bohrgestänge,
elektromagnetische Telemetrie oder andere bekannte Telemetriesysteme.
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Eine
Datenübertragungsverbindung kann zwischen der Oberflächen-Steuereinheit 4 und
dem Bohrlochsystem 3 hergestellt werden, um die Bohroperation
zu manipulieren und/oder Informationen von Sensoren, die in dem
Bohrstrang 12 angeordnet sind, zu erlangen. In einem Beispiel
führt das Bohrlochsystem 3 eine Datenübertragung
mit der Oberflächen-Steuereinheit 4 über
das Oberflächensystem 2 aus. Signale werden typischerweise
zu dem Oberflächensystem 2 gesendet und dann von
dem Oberflächensystem 2 über eine Oberflächen-Datenübertragungsverbindung 14 an
die Oberflächen-Steuereinheit 4 übertragen.
Alternativ können die Signale direkt von einem Bohrloch-Bohrwerkzeug über
eine Datenübertragungsverbindung 5 und gegebenenfalls unter
Verwendung von elektromagnetischer Telemetrie (nicht gezeigt) zu
der Oberflächen-Steuereinheit 4 geleitet werden.
Zusätzliche Telemetriesysteme, wie etwa Schlammimpuls-,
akustische, elektromagnetische, seismische und andere bekannte Telemetriesysteme
können ebenfalls in dem Bohrlochsystem 3 enthalten
sein.
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Die
Oberflächen-Steuereinheit 4 kann Befehle zurück
zum Bohrlochsystem 3 senden (z. B. über die Datenübertragungsverbindung 5 oder
die Oberflächen-Datenübertragungsverbindung 14),
um eine oder mehrere Komponenten der BHA 30 oder andere
Werkzeuge, die in den Bohrstrang 12 angeordnet sind, zu
aktivieren und/oder zu steuern und verschiedene Bohrlochoperationen
und/oder Einstellungen auszuführen. Auf diese Weise kann
die Oberflächen-Steuereinheit 4 das Oberflächensystem 2 und/oder
das Bohrlochsystem 3 manipulieren. Eine Manipulierung der
Bohroperation kann manuell oder automatisch durchgeführt
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist das Förderstellensystem 1 mit
einem Förderbohrungs-Datenübertragungssystem 33 versehen.
Das Förderbohrungs-Datenübertragungssystem 33 enthält
mehrere leitungsgestützte Bohrgestänge (WDPs)
die miteinander verbunden sind, um ein WDP-Telemetriesystem 58 zu
bilden, um ein Signal durch den Bohrstrang 12 zu senden.
Alternativ kann das WDP-Telemetriesystem 58 ein drahtloses
System sein, das sich unter Verwendung eines leitfähigen
Signals durch mehrere Bohrgestänge erstreckt. Signale werden
typischerweise von der BHA 30 über das leitungsgestützte Bohrgestänge-Telemetriesystem 58 zu
einer Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 geleitet.
Wie gezeigt ist, ist die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 am bohrlochausgangsseitigen
Ende des WDP-Telemetriesystems 58 positioniert. In einigen
Fällen kann jedoch die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 über oder neben
der Mitnehmerstange 17 positioniert sein. Die hier verwendeten
Signale können Datenübertragungs- oder Leistungssignale
sein.
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2 zeigt
einen genauen Abschnitt eines optionalen WDP-Telemetriesystems,
das als das WDP-Telemetriesystem von
1 verwendet
werden kann. Das WDP-Telemetriesystem kann ein solches System sein
wie jenes, das im US-Patent
US 6,641,434 beschrieben
ist, dessen gesamter Inhalt hier durch Literaturhinweis eingefügt
ist. Wie in
2 gezeigt ist, enthält
ein WDP
40 typischerweise ein erstes Kopplungselement
41 an
einem Ende und ein zweites Kopplungselement
42 an einem
zweiten Ende. Die Kopplungselemente
41,
42 sind
so beschaffen, dass sie ein Signal über die Schnittstelle
zwischen zwei benachbarten Komponenten des Bohrstrangs
12 übertragen,
wie etwa zwei Abschnitte des WDP
40. Die Übertragung
des Signals über die Schnittstelle kann jedes in der Technik
bekannte Mittel verwenden, einschließlich, jedoch nicht
beschränkt auf induktive, leitende, optische, leitungsgestützte
oder drahtlose Übertragung.
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Das
WDP 40 kann eine interne Leitung 43 enthalten,
die ein internes elektrisches Kabel 44 umschließt.
Demzufolge können mehrere funktional verbundene Abschnitte
des WDP 40 in einem Bohrstrang 12 verwendet werden,
um ein Signal über eine gewünschte Länge
des Bohrstrangs 12 zu übertragen. Auf diese Weise
kann ein Signal zwischen der Oberflächen-Steuereinheit 4 des
Förderstellensystems 1 und einem oder mehreren
Werkzeugen, die in dem Bohrloch 11 angeordnet sind und
MWD-Werkzeuge und LWD-Werkzeuge enthalten, geleitet werden.
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3A zeigt
die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 von 1 genauer.
Die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 ist mit
dem WDP-Telemetriesystem 58 für eine Datenübertragung
mit diesem funktional verbunden. Die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 kann
dann mit der Oberflächen-Steuereinheit 4 (1)
funktional verbinden. Die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 kann
an der Oberseite des Bohrstrangs 12 oder in deren Nähe
angeordnet sein und kann einen Sender und/oder Empfänger
(wie etwa dem Sender/Empfänger 48 von 3B)
für das Austauschen von Signalen mit der Oberflächen-Steuereinheit 4 und/oder eine
oder mehrere Komponenten des Oberflächensystems 2 in
Daten verbindung mit einer oder mehreren Oberflächen-Steuereinheiten 4 enthalten.
Wie gezeigt ist, kann die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 drahtlos
mit der Oberflächeneinheit Daten austauschen.
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Wie
in 3B gezeigt ist, kann die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45a des
Förderstellensystems 1 alternativ Schleifringe
und/oder einen Drehwandler umfassen, der mittels eines Kabels 47, eines
Sender/Empfängers 48, einer Kombination hiervon
und/oder jedem anderen in der Technik bekannten Mittel funktional
mit der Oberflächen-Steuereinheit 4 (1)
verbunden sein kann. In Abhängigkeit von der Konfiguration
und weiteren Faktoren kann die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45a in einem
oberen Abschnitt des Bohrlochsystems 3, in dem Oberflächensystem 2 des
Bohrstellensystems 1 oder in einer Schnittstelle zwischen
ihnen angeordnet sein. Die Oberflächen-Telemetriebaugruppe
verbindet das WDP-Telemetriesystem 58 und die Oberflächen-Steuereinheit 4 (1)
funktional miteinander.
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Eine
Konfiguration der Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45, 45a kann
mit drahtlosen und/oder festverdrahteten Übertragungsmöglichkeiten
für eine Datenübertragung mit der Oberflächen-Steuereinheit 4 versehen
sein. Konfigurationen können außerdem Hardware
und/oder Software für eine WDP-Diagnose, Speicher, Sensoren
und/oder einen Leistungsgenerator enthalten.
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In 4 ist
ein Beispiel eines Telemetriebausatzes 50 dargestellt.
Der Telemetriebausatz enthält einen Anschluss 52 und
einen Anschluss 54, um ein Übertragungselement
(allgemein dargestellt am Bezugszeichen 56) zur Übertragung
eines Signals zwischen ihnen funktional zu verbinden. Einer oder
beide Anschlüsse 52, 54 können
eine Unter-Baueinheit umfassen oder können alternativ eine
Konfiguration aus einer oder mehreren Komponenten eines Bohrstrangs
umfassen (z. B. einen Kranz, ein Bohrgestänge, eine Baugruppe
oder ein Werkzeug), so dass die Komponente funktional mit dem Übertragungselement 56 verbindet.
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Die
funktionale Verbindung zwischen dem Übertragungselement 56 und
dem Anschluss 52, 54 kann umkehrbar sein. Der
Anschluss 52 kann sich z. B. an einem bohrlochausgangsseitigen
Ende befinden und der Anschluss 54 kann sich an einem bohrlochseitigen
Ende befinden, wie dargestellt ist. Dort, wo Endverbinder vorgesehen
sind, um Verbindungen zwischen benachbarten Vorrichtungen herzustellen, können
die Anschlüsse alternativ so umgeschaltet werden, dass
der Anschluss 54 sich an einem bohrlochausgangsseitigen
Ende befindet und der Anschluss 52 sich an einem bohrlochseitigen
Ende befindet. Eine umkehrbare Verbindung vereinfacht vorteilhaft
die Anordnung des Übertragungselements 56 in dem
Bohrstrang 12 während oder nach dem Einrichten
eines bestimmten Abschnitts des Bohrstrangs 12.
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Eine Übertragung über
und/oder durch einen Telemetriebausatz 50 kann induktiv,
leitend, optisch, leitungsgestützt oder drahtlos sein.
Die Art der Übertragung soll keine Einschränkung
an dem Telemetriebausatz 50 darstellen und deswegen können
die hier beschriebenen Beispiele, falls nicht anders angegeben,
bei einer beliebigen Übertragungsart verwendet werden.
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Wie
gezeigt ist, enthält der Telemetriebausatz 50 vorzugsweise
ein Kabel 56a, das sich zwischen den Anschlüssen 52, 54 erstreckt.
In einigen Fällen kann jedoch kein Kabel erforderlich sein.
In einigen Fällen kann z. B. ein spezielles Rohr 56b verwendet
werden. Ein spezielles Rohr, wie etwa ein leitendes Rohr, kann verwendet
werden, um Signale zwischen den Anschlüssen zu leiten.
In einigen Fällen kann es möglich sein, dass zwischen
den Anschlüssen eine drahtlose Übertragung vorhanden
ist. Andere Vorrichtungen, wie etwa Systeme zur elektromagnetischen
Datenübertragung, die Signale durch die Formation und/oder
den Bausatz leiten können, können verwendet werden,
um ein Signal zwischen den Anschlüssen 52, 54 zu übertragen.
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Wenn
ein Kabel 56a als Übertragungselement 56 verwendet
wird, kann das Kabel 56a von einem beliebigen in der Technik
bekannten Typ sein, der siebenadriges Kabel, Koaxialkabel und einadriges
Kabel enthält, jedoch nicht darauf beschränkt
ist. Das Kabel kann außerdem einen oder mehrere Leiter und/oder
eine oder mehrere Lichtleitfasern enthalten (z. B. Einmoden-Lichtleitfasern,
Multimoden-Lichtleitfasern oder jede andere Lichtleitfaser, die
in der Technik bekannt ist). Kabel können verwendet werden,
um Stabilisatoren, Glocken und schwere Gewichte, die in der BHA 30 angeordnet
sind, vorteilhaft zu umgehen. Es ist außerdem vorteilhaft,
dass ein Kabel vorhanden ist, das der Bohrumgebung widerstehen kann
und dass einen Feldabschluss zur Fangarbeit und zum Entfernen des
Kabels unterstützen kann.
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Die
Anschlüsse 52, 54 können so
beschaffen sein, dass sie Signale durch eine funktionale Verbindung
mit angrenzenden Komponenten leiten. Der Anschluss 54 kann
verwendet werden, um mit dem Bohrlochwerkzeug oder der BHA funktional
zu verbinden. Eine Schnittstelle kann vorgesehen sein, um eine funktionale
Verbindung damit herzustellen. Die Anschlüsse können
direkt oder über eine oder mehrere zusätzliche
Komponenten mit einer bohrlochseitigen Telemetriebaugruppe (in Figur
nicht gezeigt) verbinden, die im Bohrloch angeordnet ist. Der Anschluss 52 kann
so beschaffen sein, dass er mit einem WDP-Telemetriesystem 58 funktional
verbindet.
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In
einem Beispiel kann der Anschluss (die Anschlüsse) so beschaffen
sein, dass er das Gewicht verschiedener anderer Komponenten des
Telemetriebausatzes 50 z. B. durch einen Fanghals unterstützt,
und kann einen elektrischen und/oder mechanischen Mechanismus enthalten,
der dann, wenn er bei einem Kabel verwendet wird, das Kabel unterstützt
und verbindet, während eine Übertragung durch
das Kabel ermöglicht ist. Der Anschluss (die Anschlüsse)
kann (können) außerdem eine Schnittstelle enthalten,
um mit dem WDP-Telemetriesystem 58 (1) funktional
zu verbinden. Es kann außerdem erwünscht sein,
andere Vorrichtungen, wie etwa ein Kabelmodem, einen oder mehrere
Sensoren, Taktgeber, Prozessoren, Speicher, Diagnoseeinrichtungen,
Leistungsgeneratoren und/oder andere Vorrichtungen, die für
Bohrlochoperationen geeignet sind, in dem Anschluss (den Anschlüssen)
und/oder dem Telemetriebausatz 50 anzuordnen.
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Der
Anschluss (die Anschlüsse) kann (können) dann,
wenn er (sie) z. B. mit einem Kabel als Übertragungselement 56 verwendet
wird (werden), eine Verriegelungseinrichtung enthalten, um das Ende
des Kabels lösbar zu verriegeln, und ist (sind) außerdem
so beschaffen, dass er (sie) ein Signal leitet (leiten). Der lösbare
Verriegelungsmechanismus der Verriegelungseinrichtung kann von einem
beliebigen in der Technik bekannten Typ sein und kann so beschaffen
sein, dass er bei einer ausreichenden Zugkraft des Kabels freigegeben
wird.
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Wenn
kein Kabel als Übertragungselement 56 verwendet
wird, kann es erwünscht sein, dass in dem Anschluss 54 eine
Konfiguration mit Durchgangsbohrung vorhanden ist, um ein Fangen
von Bohrlochkomponenten zu ermöglichen. Ein Kabelmodem,
ein oder mehrere Sensoren, ein Speicher, Diagnoseeinrichtungen und/oder
ein Leistungsgenerator können außerdem in dem
zweiten Anschluss 54 angeordnet sein.
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Der
Telemetriebausatz 50 kann so beschaffen sein, dass er einen
oder mehrere Normabschnitte des Bohrgestänges und/oder
des Übertragungselements 56 enthält.
Die Länge des Bausatzes kann veränderlich sein.
Längenänderungen können erreicht werden,
indem der Abschnitt des Übertragungselements 56,
der die Strecke übersteigt, die erforderlich ist, um die
Anschlüsse 52, 54 funktional zu verbinden,
abgeschnitten oder aufgewickelt wird oder indem er sich über
mehrere Bohrgestänge erstreckt. In einer Konfiguration,
bei der das Übertragungselement 56 ein Kabel umfasst,
können ein oder mehrere der Anschlüsse 52, 54 eine
Haspel oder eine ähnliche Konfiguration zum Aufwickeln
von überschüssigem Kabel enthalten.
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Die
Haspel oder die ähnliche Konfiguration kann vorbelastet
sein, um einen gewünschten Druck auf das Kabel auszuüben
und/oder aufrechtzuerhalten, wodurch das Kabel vorteilhaft gegen
Beschädigungen infolge von Änderungen der Strecke
zwischen den Anschlüssen 52, 54 geschützt
wird. Derartige Konfigurationen ermöglichen ferner vorteilhaft die
Verwendung von nichtoptimalen Kabellängen für eine
bestimmte Übertragungsstrecke und die Verwendung von genormten
Kabelabschnitten, um veränderliche Strecken zu überwinden.
Bei Verwendung mit einem Kabel oder anderen gestängelosen Übertragungselementen 56a können
ein oder mehrere Bohrgestänge zwischen den Anschlüssen 52, 54 des Telemetriebausatzes 50 angeordnet
sein. Dieses Bohrgestänge kann verwendet werden, um das Übertragungselement 56,
das zwischen ihnen angeordnet ist, zu schützen und/oder
Komponenten darin aufzunehmen.
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Der
Telemetriebausatz 50 kann so angeordnet sein, dass er wenigstens einen
Abschnitts des WDP-Telemetriesystems überspannt. Durch
das Überqueren eines Abschnitts des WDP-Systems kann wenigstens
ein Abschnitt des WDP-Systems eliminiert und durch den Telemetriebausatz 50 ersetzt
werden. In einigen Fällen überlappt der Telemetriebausatz 50 mit
vorhandenen WDP-Systemen, um eine Redundanz zu schaffen. Diese Redundanz
kann für eine größere Sicherheit der
Datenübertragung und/oder für Diagnosezwecke verwendet
werden. Eine derartige Konfiguration kann außerdem z. B. vorteilhaft
ein System für die Diagnose eines Abschnitts des WDP schaffen,
indem ein alternatives System für die Signalübertragung
geschaffen wird, so dass Signale, die durch den Telemetriebausatz 50 übertragen
werden, mit jenen verglichen werden können, die durch einen überlappenden
Abschnitt des WDP-Telemetriesystems übertragen werden.
Unterschiede zwischen dem Signal, das durch den Telemetriebausatz 50 übertragen
wird, und jenen, die durch den überlappenden Abschnitt
des WDP-Telemetriesystems übertragen werden, können
verwendet werden, um Übertragungsfehler im Telemetriebausatz 50 zu
identifizieren und/oder zu lokalisieren.
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Der
Telemetriebausatz 50 kann sich in verschiedenen Abschnitten
des Bohrstrangs 12 und/oder des Bohrlochwerkzeugs über
ein oder mehrere Bohrgestänge erstrecken. Verschiedene
Komponenten, Werkzeuge oder Vorrichtungen können in einem
oder mehreren dieser Bohrgestänge positioniert sein. Auf
diese Weise kann der Telemetriebausatz 50 mit Abschnitten
der BHA und/oder des Bohrstrangs überlappen und verschiedene
Komponenten enthalten, die für Mess-, Telemetrie-, Leistungs-
und andere Bohrlochfunktionen verwendet werden.
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Die 5A und 5B zeigen
einen oder mehrere Telemetriebausätze 50, die
an verschiedenen Abschnitten des leitungsgestützten Bohrgestänge-Telemetriesystems 58 und
des Bohrlochwerkzeugs positioniert sind, um Signale zwischen ihnen zu
leiten. In dem gezeigten Beispiel sind die Telemetriebausätze 50 mit
Kabeln 56a versehen. Die Telemetriebausätze 50 können
in dem Bohrstrang 12 und/oder einem oberen Abschnitt der
BHA 30 angeordnet sein. 5A zeigt
schematisch einen bohrlochseitigen Abschnitt des Förderbohrungs-Datenübertragungssystems 33 von 1.
Wie in 5A gezeigt ist, ist das WDP-Telemetriesystem 58 über zwei
Telemetriebausätze 50a, 50b mit der BHA 30 funktional
verbunden. Die Telemetriebausätze 50a, 50b sind
unter dem WDP 58 angeordnet.
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Die
Telemetriebausätze 50a, 50b können über
eine Vielzahl von funktionalen Verbindungen mit dem WDP-Telemetriesystem 58 und/oder
der BHA 30 funktional verbunden sein. Wie gezeigt ist,
kann die funktionale Verbindung eine Telemetriebaugruppe 60,
ein Telemetrieadapter 62 und/oder zusätzliche Bohrgestänge 64 sein,
die eine Datenübertragungsverbindung zum Leiten von Signalen
von der Baugruppe (den Baugruppen) zu dem WDP-Telemetriesystem 58 und/oder
dem Bohrlochwerkzeug aufweisen. Die Telemetriebaugruppe 60 ist
für eine Verbindung mit verschiedenen Komponenten der BHA 30 zur
Datenübertragung mit diesen ausgestaltet. Die Telemetriebaugruppe 60 kann
mit einem Prozessor versehen sein, um Signale zu analysieren, die
durch sie hindurchgeleitet werden.
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Die
zusätzlichen Bohrgestänge 64 sind mit Datenübertragungsvorrichtungen
und Prozessoren zum Analysieren von Signalen und für eine
Datenübertragung mit den Telemetriebausätzen 50a, 50b versehen.
Der Telemetrieadapter 62 ist für eine Verbindung
mit dem WDP-Telemetriesystem 58 zur Datenübertragung
mit diesem ausgestaltet bzw. geeignet. Die verschiedenen funktionalen
Verbindungen können unter anderem dazu dienen, zwischen
dem WDP-Telemetriesystem 58, der BHA 30 und anderen Komponenten
zu verbinden, um eine Datenübertragung zwischen ihnen zu
ermöglichen. Die funktionalen Verbindungen können
WDP- und/oder Nicht-WDP-Diagnoseeinrichtungen, Sensoren, Taktgeber,
Prozessoren, Speicher und/oder einen Leistungsgenerator enthalten.
Die funktionalen Verbindungen 62, 64 und 60 können
wahlweise für eine Verbindung mit einem oder mehreren Typen
von WDP-Telemetriesystemen geeignet sein.
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Ein
Anschluss 52 eines oberen Telemetriebausatzes 50a ist über
einen Telemetrieadapter 62 mit dem WDP-Telemetriesystem 58 funktional
verbunden. Das WDP-Telemetriesystem und/oder der Telemetriebausatz 50a kann
eine oder mehrere Verstärkerbaugruppen (nicht gezeigt)
enthalten, um ein Signal zu verstärken, umzuformen und/oder
zu modulieren/demodulieren, das durch den Telemetriebausatz 50a und
das WDP-Telemetriesystem 58 übertragen wird.
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In
dem Beispiel von 5A sind zwei Telemetriebausätze 50a, 50b gezeigt.
Wenn mehrere Telemetriebausätze 50 verwendet werden,
können ein oder mehrere zusätzliche Bohrgestänge 64,
die Werkzeuge wie etwa Messwerkzeuge und/oder Sensorbaugruppen 64 enthalten,
zwischen den Telemetriebausätzen 50 angeordnet
sein. Ein unterer Anschluss 54 des unteren Telemetriebausatzes 50b ist mit
einer bohrlochseitigen Telemetriebaugruppe 60 des Bohrlochwerkzeugs
funktional verbunden. Die bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 ist
eine Komponente der funktionalen Verbindung zwischen dem Telemetriebausatz 50b und
einem oder mehreren Werkzeugen, die in der BHA 30 angeordnet
sind. Datenübertragungen zwischen einer bohrlochseitigen
Telemetriebaugruppe 60 und diesen Werkzeugen können
eine genormte Sprache zwischen den Werkzeugen verwenden, wie etwa
ein Signalprotokoll, oder können unterschiedliche Sprachen
aufweisen, wobei zwischen ihnen ein Adapter zur Übersetzung
vorhanden ist. Wie in 5A gezeigt ist, kann die bohrlochseitige
Telemetriebaugruppe 60 in der BHA 30 so positioniert
sein, dass der untere Telemetriebausatz 50b einen oberen
Abschnitt der BHA 30 überquert. Die bohrlochseitige
Telemetriebaugruppe 60 kann alternativ zwischen dem Bohrstrang 12 und der
BHA 30 angeordnet sein, so dass der funktional verbundene
untere Telemetriebausatz 50b in dem Bohrstrang 12 über
der BHA 30 angeordnet ist.
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Die
Werkzeuge, mit denen die bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 funktional
verbinden kann, können ein oder mehrere LWD-Werkzeuge, MWD-Werkzeuge,
lenkbare Drehsysteme (RSS), Motoren, Stabilisierungseinrichtungen
und/oder andere Bohrlochwerkzeuge enthalten, die typischerweise
in der BHA 30 angeordnet sind. Durch das Umgehen einer
oder mehrerer derartiger Komponenten wird die Notwendigkeit eliminiert,
eine Datenübertragungsverbindung durch derartige Komponenten
herzustellen. In einigen Fällen kann die Möglichkeit,
bestimmte Komponenten zu umgehen, wie etwa Bohrglocken, Stabilisierungseinrichtungen
und andere schwergewichtige Bohrgestänge, ermöglichen,
dass bestimmte Kosten verringert werden und die Leistungsfähigkeit
verbessert wird.
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Wie
in 5B gezeigt ist, kann sich ein Telemetriebausatz 50 durch
einen Abschnitt des Bohrstrangs 12 unter einem Abschnitt
des WDP-Telemetriesystems 58 und in einen oberen Abschnitt
der BHA 30 erstrecken. Durch Umgehen des oberen Abschnitts
der BHA 30 kann der Telemetriebausatz 50 den Abschnitt
des Bohrstrangs 12, der durch derartige Komponenten eingenommen
wird, überqueren.
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Wie
in 5B gezeigt ist können eine oder mehrere
funktionale Verbindungen in dem Telemetriebausatz 50 enthalten
sein. Der Telemetrieadapter 62 ist funktionsfähig
in dem Telemetriebausatz 50 positioniert, um eine Datenübertragungsverbindung
mit dem WDP-System 58 zu schaffen. Während die
Telemetriebaugruppe 60 als ein von dem Telemetriebausatz 50 getrenntes
Element gezeigt ist, könnte die Telemetriebaugruppe 60 gleichfalls
mit dem Telemetriebausatz 50 einteilig sein.
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Eine
bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 ist in der BHA 30 angeordnet
und ist mit einer oder mehreren Komponenten (nicht gezeigt) funktional verbunden,
die im unteren Abschnitt der BHA 30 angeordnet sind (z.
B. LWD-Werkzeuge, MWD-Werkzeuge, steuerbare Drehsysteme, Motoren
und/oder Stabilisierungseinrichtungen). Die bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 kann
optional über oder zwischen verschiedenen Werkzeugen, wie
etwa die LWD/MWD-Werkzeuge der BHA 30, angeordnet und mit
dem Telemetriebausatz 50 und den Werkzeugen der BHA 30 funktional
verbunden sein. Wie oben erläutert wurde, verbindet die
bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 funktional mit dem
Anschluss 54 des Telemetriebausatzes 50 und kann
mit dem Anschluss 54 des Telemetriebausatzes 50 einteilig
sein.
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Während
die 5A und 5B spezielle Konfigurationen
zur Anordnung eines Telemetriebausatzes 50 in einen Förderbohrungs-Datenübertragungssystem
darstellen, wird anerkannt, dass ein oder mehrere Telemetriebausätze 50 in
einem oder mehreren Bohrkränzen positioniert sein können.
Der eine oder die mehreren Telemetriebausätze 50 können
sich durch einen Abschnitt des Bohrstrangs 12 und/oder
einen Abschnitts des Bohrlochwerkzeugs erstrecken. Der Telemetriebausatz 50 ist
vorzugsweise so positioniert, dass er eine Datenübertragungsverbindung
zwischen dem leitungsgestützten Bohrgestänge-Telemetriesystem 58 und
den bohrlochseitigen Komponenten schafft. Auf diese Weise kann der
Telemetriebausatz 50 Vorrichtungen umgehen, die Datenübertragungen
behindern können und/oder eine wirksame Verbindung zwischen
Abschnitten des Bohrstrangs 12 und/oder dem Bohrlochwerkzeug schaffen.
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In
den
6A und
6B sind
zusätzliche Konfigurationen gezeigt, die einen Telemetriebausatz
50 darstellen.
In dem in den
6A und
6B gezeigten
Beispielen benötigt der Telemetriebausatz
50 keine
Drahtleitung
56a. Der Telemetriebausatz
50 weist
ein spezielles Gestänge
56b anstelle des leitungsgestützten Übertragungselements
56a (z.
B. ein Kabel) des Telemetriebausatzes
50, der in den
5A und
5B verwendet
wird, auf. Dieses spezielle Bohrgestänge kann z. B. ein
leitendes Bohrgestänge sein, das einen Metallabschnitt
aufweist, der sich zwischen den Anschlüssen erstreckt.
Der Metallabschnitt ist so beschaffen, dass er ein Signal zwischen
den Anschlüssen leitet. Beispiele derartiger Techniken
zum Leiten von Signalen zwischen Anschlüssen unter Verwendung
eines Metallgestänges sind in den US Patenten
US 4,953,636 und
US 4,095,865 offenbart. Wenigstens
ein Telemetriebausatz
50 ist mit einem WDP-Telemetriesystem
58 des Bohrstrangs
12 in
der Weise funktional verbunden, dass ein Signal zwischen der Oberflächen-Telemetriebaugruppe
(
45 in
1) und der BHA
30 geleitet werden
kann.
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Wie
in 6A gezeigt ist, ist der Telemetriebausatz 50 zwischen
dem WDP-Telemetriesystem 58 und der BHA 30 positioniert.
Ein Telemetrieadapter 62 verbindet das WDP-Telemetriesystem 58 funktional
mit dem Anschluss 52 des Telemetriebausatzes 50.
Eine bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 verbindet mit
einem bohrlochseitigen Anschluss 54 des Telemetriebausatzes 50 oder
ist mit diesem einteilig. Die bohrlochseitige Telemetriebaugruppe 60 bildet
eine funktionale Verbindung zwischen dem Telemetriebausatz 50 und
einer oder mehreren Komponenten der BHA 30.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann der Telemetriebausatz 50 so
angeordnet sein, dass er einen oberen Abschnitt der BHA 30 überquert
und mit einen oder mehreren Werkzeugen, die in dem unteren Abschnitt
der BHA 30 angeordnet sind, funktional verbindet. Signale,
die mit Hilfe von Beispielen geleitet werden, bei denen ein spezielles
Bohrgestänge als Übertragungselement 56 verwendet
werden, werden typischerweise durchgeleitet. Die Anschlüsse 52, 54 können
jedoch so konfiguriert sein, dass sie die Signale zu benachbarten
Komponenten des Bohrstrangs 12 leiten.
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Das
in 6A gezeigte Beispiel stellt einen Telemetriebausatz 50 dar,
der einen Abschnitt der BHA 30 überquert. Der
Telemetriebausatz 50 kann jedoch auf Wunsch wenigstens
einen Abschnitt des WDP-Telemetriesystems 58 und/oder die
BHA 30 überqueren.
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In 6B ist
der Telemetriebausatz 50 über den WDP-Telemetriesystem 58 angeordnet.
Der bohrlochseitige Anschluss 54 des Telemetriebausatzes 50 ist über
den Telemetrieadapter 62 funktional mit dem WDP-Telemetriesystem 58 verbunden.
Ein bohrlochausgangsseitiger Anschluss 52 des Telemetriebausatzes 50 verbindet
an seinem oberen Ende funktional mit der Oberflächen-Telemetriebaugruppe (45 in 1).
Ein zusätzlicher Telemetrieadapter 62 kann zwischen
dem Telemetriebausatz 50 und der Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 positioniert sein,
um ein Signal zwischen ihnen zu leiten. Die Oberflächen-Telemetriebaugruppe 45 kann
mit dem oberen Anschluss 52 des Telemetriebausatzes 50 und/oder
dem Telemetrieadapter 62 einteilig sein. Das WDP-Telemetriesystem 58 ist
an seinem bohrlochseitigen Ende mittels einer Telemetriebaugruppe 60 funktional
mit der BHA 30 verbunden, wie oben beschrieben wurde.
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Es
kann in verschiedenen Konfigurationen erwünscht sein, die
Baugruppen 45, 60 und/oder die Telemetrieadapter 62 des
Bohrlochsystems so zu konfigurieren, dass sie einen oder mehrere
Sender und/oder Sensoren enthalten, um zweiseitige Datenübertragungen
mit einer Oberflächen-Steuereinheit 4 aufrechtzuerhalten.
In verschiedenen Konfigurationen kann es erwünscht sein,
Baugruppen 45, 60 und/oder einen Telemetrieadapter 62 mit
einem oder beiden Enden eines Telemetriebausatzes 50, einem WDP-Telemetriesystem 58 oder
einem speziellen (z. B. leitenden) Gestänge funktional
zu verbinden. Ein oder mehrere der verschiedenen funktionalen Verbinder
können mit Abschnitten des Telemetriebausatzes 50,
wie etwa ein benachbarter Anschluss und/oder mit Abschnitten des
WDP-Telemetriesystems 58 und/oder der BHA 30 einteilig
oder von diesen getrennt sein. Verschiedene Kombinationen der verschiedenen
Telemetriebausätze 50 mit einem oder mehreren
WDP-Telemetriesystemen 58, BHAs 30 und/oder funktionalen
Verbindungen können vorgesehen sein. Ein Telemetriebausatz 50 mit
einem Kabel kann z. B. bohrlochausgangsseitig von dem WDP-Telemetriesystem 58 positioniert
sein, wie in 6B gezeigt ist.
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Die 7 bis 10 stellen
ein Förderstellen-System 700 mit einem Förderstellen-Datenübertragungssystem 33a dar.
Die 7 bis 10 zeigen nacheinander eine
Technik zum Aufbau des Förderstellen-Datenübertragungssystems 33a.
Das Förderstellensystem 700 ist im Wesentlichen
gleich dem Förderstellensystem von 1 mit der
Ausnahme, dass das Bohrlochsystem die BHA (Bohrlochwerkzeug) 30a,
ein Hybrid-Telemetriesystem 702, das in dem Bohrstrang 12 eingeführt
werden kann, und ein Bohrstrang-Telemetriesystem 742 (die 8 bis 10),
das damit funktional verbunden ist, enthält. Bei dieser
Konfiguration können Signale zwischen der BHA 30a und
der Oberflächeneinheit 4 über das Hybrid-Telemetriesystem 702 und
das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 geleitet werden.
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In 7 wurde
das bohrlochseitige Bohrwerkzeug in die unterirdische Formation
vorgeschoben, um die Förderbohrung 11 zu bilden.
Das Bohrwerkzeug wurde dann entfernt und das Auskleidungsrohr 706 wurde
in die Förderbohrung 11 eingeführt und
an der Verwendungsstelle befestigt. Eine BHA 30a mit einer
Krone 15 an ihrem Ende wurde in die verschalte bzw. ausgekleidete
Förderbohrung 11 vorgeschoben. Die BHA 30a kann
gleich der oben beschriebenen BHA 30 sein mit der Ausnahme,
dass sie mit einem passenden BHA-Verbinder 730 versehen
ist. Der passende BHA-Verbinder 730 ist vorzugsweise so
beschaffen, dass er mit einem entsprechenden passenden Verbinder
lösbar verbindet, wenn er daran angebracht wird. Der BHA-Verbinder 730 kann
an einem bohrlochausgangsseitigen Ende der BHA 30a positioniert
sein, um einen passenden Verbinder aufzunehmen. Der BHA-Verbinder 730 kann
außerdem in der BHA 30a positioniert sein, so dass
ein Abschnitt des Hybrid-Telemetriesystems 702 einen Abschnitt
der BHA 30a überquert.
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Die
BHA 30a ist mit Sensoren 710 zum Sammeln von Daten
versehen. Diese Sensoren sind vorzugsweise hochauflösende
MWD/LWD-Sensoren, wie etwa die gegenwärtigen LWD-Systeme.
Die BHA 30a besitzt außerdem einen Telemetrie-Sender/Empfänger 720.
Wie gezeigt ist, ist der Telemetrie-Sender/Empfänger 720 an
einem oberen Ende der BHA 30a positioniert, wobei der BHA-Verbinder 730 funktional
damit verbunden ist. Der BHA-Verbinder 730 ist außerdem
funktional mit dem Hybrid-Telemetriesystem 702 verbunden,
um Signale zwischen der BHA 30a und dem Hybrid-Telemetriesystem 702 zu übertragen.
Zum Beispiel werden Daten von den Sensoren 710 von der
BHA 30a zum Hybrid-Telemetriesystem 702 geleitet,
wenn sich dieses an der Verwendungsstelle befindet. Der Telemetrie-Sender/Empfänger 720 kann
gleich der oben beschriebenen Telemetriebaugruppe 60 sein.
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Der
Bohrstrang 12 wird gebildet, wenn Bohrgestänge 739 zusammengefügt
und die BHA 30a in die Förderbohrung 11 vorgeschoben
wird. Die BHA 30a wird in der Ummantelung 706 abwärts
geführt, indem Bohrgestänge 739 hinzugefügt
werden, um den Bohrstrang 12 zu bilden, und die gewünschte Tiefe
erreicht wird. Die BHA 30a wird typischerweise angehalten,
wenn die Krone 15 am Ummantelungsschuh 711 ankommt.
Während die 7 bis 10 Telemetriesysteme
in teilweise eingefassten Förderbohrungen zeigen, können
die Telemetriesysteme in ummantelten oder nicht ummantelten Förderbohrungen
verwendet werden (1).
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Dabei
kann das Hybrid-Telemetriesystem 702 unter Verwendung eines
Windensystems 704 in den Bohrstrang 12 eingeführt
werden. Das Windensystem 704 senkt das Hybrid-Telemetriesystem 702 in
den Bohrstrang 12 ab und Schlamm wird in den Bohrstrang 12 gepumpt,
um das Hybrid-Telemetriesystem 702 in Position zu schieben.
Beispiele derartiger Windenabsenksysteme sind in der Industrie bekannt.
Ein System zur Erfassung unter schwierigen Bedingungen (tough Jogging
conditions, TLC-System), das von Schlumberger bereitgestellt wird,
kann z. B. verwendet werden.
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Das
Hybrid-Telemetriesystem 702 enthält ein Kabel 708 mit
einem bohrlochseitigen Verbinder 734 und einem bohrlochausgangsseitigen
Verbinder 738 an seinen entsprechenden Enden. Das Hybrid-Telemetriesystem 702 kann
gleich dem oben beschriebenen Telemetriebausatz sein. Wie in 7 gezeigt
ist, wird das Hybrid-Telemetriesystem 702 im Bohrstrang 12 positioniert
und mit einem bohrlochseitigen Ende der BHA 30a funktional
verbunden. Das bohrlochausgangsseitige Ende des Hybrid-Telemetriesystems 702 wird
während dieses Schritts des Montageprozesses durch einen
Hebezug 707 des Windensystems unterstützt.
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Die
Verbinder (
734,
738) können gleich den zuvor
beschriebenen Anschlüssen
52,
54 sein.
Die Verbinder
734,
738 verbinden vorzugsweise
lösbar die Enden des Kabels
708 für eine
funktionale Verbindung mit benachbarten Komponenten. Der bohrlochseitige
Verbinder
734 kann z. B. in seiner Position verriegelt
sein. Ein Beispiel eines Verriegelungssystems ist in der US-Patentveröffentlichung
US 2005/10087368 dargestellt,
die an den Anmelder dieser Erfindung übertragen ist. Der
bohrlochseitige Verbinder
734 kann z. B. unter Verwendung
einer induktiven Kopplung funktional mit einer benachbarten Komponente
verbunden sein. Der bohrlochseitige Verbinder
734 kann
z. B. ein Nassverbinder sein, der im Schlamm betrieben werden kann
und formschlüssig mit einem BHA-Verbinder
730 verbindet,
um eine Bohrloch- oder BHA-Nassverbindung
736 zu bilden. Ein
Nassverbinder kann verwendet werden, um zu ermöglichen,
dass die Verbindungen in einer Umgebung eines beliebigen Förderfluids
funktionieren.
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Wie
in 7 gezeigt ist, ist das Hybrid-Telemetriesystem 702 über
eine Nassverbindung 736 lösbar mit der BHA 30a verbunden.
Der BHA-Verbinder 730 der Nassverbindung 736 ist
funktional mit einem Telemetriemodul 720 (oder der Telemetriebaugruppe 60)
in der BHA 30a verbunden. Dadurch ermöglicht die
Verbindung 736 eine wahlweise Verbindung des Hybrid-Telemetriesystems 702 mit
der BHA 30a für eine Datenübertragung
zwischen ihnen.
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Das
Kabel 708 erstreckt sich vom bohrlochseitigen Verbinder 734 zum
bohrlochausgangsseitigen Verbinder 738. Die Länge
des Kabels 708 kann bei Bedarf verändert werden.
Wie in den 7 bis 10 gezeigt
ist, besitzt das Kabel 708 typischerweise die Länge
der Auskleidung 706. Vorzugsweise verbleibt in dem Kabel 708 eine
ausreichende Schlaffstelle, um den Betrieb der Telemetriesysteme zu
ermöglichen. Das Kabel 708 kann gleich dem oben
beschriebenen Kabel 56a sein. Das Kabel 708 kann
in dem Bohrstrang 12 lose oder längs des Bohrstrangs 12 befestigt
sein. Beispiele von Techniken zum Befestigen eines Kabels an der
Verwendungsstelle sind der US-Patentanmeldung 10/907419 beschrieben,
die auf den Anmelder dieser Erfindung übertragen wurde.
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In
einem Beispiel kann das Kabel 708 ein Lichtleiterkabel
für eine Datenübertragung durch das Hybrid-Telemetriesystem 702 sein.
Wenn ein Lichtleiterkabel verwendet wird, können optoelektrische
(optisch zu elektrisch) und elektrooptische (elektrisch zu optisch)
Umsetzer (nicht gezeigt) verwendet werden, um Signale zwischen dem
optischen Hybrid-Telemetriesystem 702 und benachbarten
elektrischen Komponenten zu leiten. Das Telemetriemodul in der BHA 30a kann
z. B. mit einem optoelektrischen Umsetzer versehen sein, um Signale über
ein Lichtleiterkabel des Hybrid-Telemetriesystems 702 zu
leiten, und ein elektro-optischer Umsetzer kann in einen Oberflächen-Telemetriesystem,
wie etwa das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 (oben beschrieben)
vorgesehen sein, um Signale von dem Hybrid-Telemetriesystem 702 zu
empfangen.
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Während
des Montageprozesses kann es erwünscht sein, das Gewicht
des Kabels 708 zu unterstützen, indem es an einer
bohrlochausgangsseitigen Stelle unter Verwendung des bohrlochausgangsseitigen
Verbinders 738 festgeklemmt wird. Das Kabel 708 kann
z. B. in einem speziellen Überkreuzungspunkt aufgehängt
sein. Das Kabel 708 kann außerdem an einer Befestigungsbaugruppe 740 festgeklemmt
sein, die in größter Nähe zur Oberfläche durch
das Bohrgestänge unterstützt wird. Die Befestigungsbaugruppe 740 kann
in der Oberseite des Bohrgestänges des Bohrstrangs 12 ruhen,
wobei das Bohrgestänge auf dem Drehtisch 16 (in 1 gezeigt)
durch (nicht gezeigte) Gleiter unterstützt wird.
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In 8 ist
das Kabel 708 abgeschnitten und endet in dem bohrlochausgangsseitigen
Verbinder 738. Der bohrlochausgangsseitige Verbinder 738 kann
gleich dem bohrlochseitigen Verbinder 734 oder z. B. ein
Schnellverbinder sein. Der bohrlochausgangsseitige Verbinder 738 verbindet
vorzugsweise lösbar ein bohrlochausgangsseitiges Ende des
Hybrid-Telemetriesystems 702 mit einer benachbarten Komponente
für eine Datenübertragung mit dieser. Wie in 8 gezeigt
ist, ist der bohrlochausgangsseitige Verbinder 738 so vorbereitet,
dass er das Hybrid-Telemetriesystem 702 funktional mit
einem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 (oder einer Verstärkungsstation)
verbindet, so dass das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 über
das Hybrid-Telemetriesystem 702 mit der BHA 30a Daten
austauscht.
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Wie
dargestellt ist, enthält das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 einen
Telemetrieadapter 745 und eine Telemetrieeinheit 747.
Der Telemetrieadapter 745 kann gleich dem oben beschriebenen Telemetrieadapter 62 sein,
um das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 mit dem Hybrid-Telemetriesystem 702 für
eine Datenübertragung zwischen ihnen funktional zu verbinden.
Das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 kann mit einem oder
mehreren Telemetrieadaptern 745 oder einem Direktverbindungssystem versehen
sein. Das zusätzliche Direktverbindungssystem kann ähnlich
wie bei der Technologie von Lenkwerkzeugen an seinem unteren Ende
so beschaffen sein, dass es die Schnellverbindung und eine Elektronik
aufnimmt, um die leitungsgestützte Telemetrie in das MWD-Telemetrieformat
umzusetzen.
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Der
Telemetrieadapter 745 kann mit einem Bohrstrang-Telemetrieverbinder 741 versehen
sein, um mit dem bohrlochausgangsseitigen Verbinder 738 formschlüssig
zu verbinden. Der Bohrstrang-Telemetrieverbinder 745 kann
an einem bohrlochseitigen Ende des Bohrstrang-Telemetriesystems 742 oder
in dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 positioniert sein,
so dass ein Abschnitt des Hybrid-Telemetriesystems 702 einen
Abschnitt des Bohrstrang-Telemetriesystems 742 überquert.
Der bohrlochausgangsseitige Verbinder und der Bohrstrangverbinder verbinden
das Hybrid-Telemetriesystem 702 funktional mit dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 für eine
Datenübertragung zwischen ihnen.
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Das
Bohrstrang-Telemetriesystem 742 kann mit einer oder mehreren
Telemetrieeinheiten 747 versehen sein. Wie gezeigt ist,
ist die Telemetrieeinheit 747 eine Schlammimpuls-Telemetrieeinheit.
Es wird jedoch anerkannt, dass die Telemetrieeinheit 747 ein beliebiger
Typ des Telemetriesystems sein kann, wie etwa ein Schlammimpuls-Telemetriesystem,
ein Schallwellen-, elektromagnetisches, akustisches, MWD-Werkzeug-,
Bohrgestänge- oder ein anderes Telemetriesystem, das Signale
zur Oberflächeneinheit 4 senden oder von dieser
empfangen kann.
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Während
der Montage wird, wie in den 8 und 9 gezeigt
ist, das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 durch einen (nicht
gezeigten) Hebezug über den Bohrturmboden angehoben und
auf die Befestigungsbaugruppe 740 an der Oberfläche
abgesenkt. Der Bohrstrang-Telemetrieverbinder 741 wird
dann mit dem bohrlochausgangsseitigen" Verbinder 738 zum
Leiten von Signalen verbunden. Die Verbinder werden vorzugsweise
lösbar verbunden, so dass sie bei Bedarf entfernt werden
können. Der bohrlochausgangsseitige Verbinder 738 kann
unter Verwendung eines Verriegelungsmechanismus, wie oben beschrieben
wurde, in Bezug auf den bohrlochseitigen Verbinder 734 funktional
mit dem Bohrstrang 12 verbunden werden.
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Das
Bohrstrang-Telemetriesystem 742 kann wahlweise entlang
des Bohrstrangs 12 positioniert werden. Die Länge
des Kabels 708 und die Anzahl von Bohrgestängen
können so eingestellt sein, dass sich das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 in
der gewünschten Position befindet. Das Hybrid-Telemetriesystem 702 kann
außerdem auf Wunsch in oder über dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742,
dem Bohrstrang 12 und/oder der BHA 30a positioniert
und befestigt sein.
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Nachdem
es sich in Position befindet, wie in 10 gezeigt
ist, kann das Förderstellensystem verwendet werden, wie
gewöhnlich zu bohren, indem zusätzliche Bohrgestänge 739 an
der Oberseite des Bohrstrang-Telemetriesystems 742 angebracht
werden. Schlamm wird unter Verwendung des Schlammpumpensystems 749 durch
die Förderstelle gepumpt. Das Schlammpumpensystem 749 kann
in der gleichen Weise wie das in Bezug auf 1 beschriebene
Schlammpumpensystem arbeiten. Die BHA 30a kann dann in
den Erdboden vorgeschoben und rotatorisch angetrieben werden, wie
oben beschrieben wurde.
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Das
Hybrid-Telemetriesystem 702 zwischen der BHA 30a und
dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 ist nun in der Förderbohrung
unter der Oberfläche positioniert. Nachdem sich die Bohrlochsensoren über
den Auskleidungsschuh hinaus erstrecken, kann die Datensammlung
beginnen. Daten können dann durch die BHA 30a und
zu dem Hybrid-Telemetriesystem 702 gesendet werden. Vom
Hybrid-Telemetriesystem 702 können Signale dann
zu dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 geleitet werden. Signale
werden dann von dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 zur
Oberflächeneinheit 4 geleitet. Die Signale von
dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 können nun
an der Oberfläche durch Oberflächensensoren 750 erfasst
und durch die Oberflächeneinheit 4 decodiert werden.
Signale können außerdem von der Oberflächeneinheit 4 zurück
zur BHA 30a gesendet werden, indem der Prozess umgekehrt
wird. Das System ermöglicht vorzugsweise eine derartige Datenübertragung
während normaler Bohroperationen.
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11 zeigt
einen Bohrlochabschnitt der Förderstelle von 10 unter
Verwendung eines alternativen Bohrstrang-Telemetriesystems 742a. 11 ist
im Wesentlichen gleich der 10 mit
der Ausnahme, dass das Bohrstrang-Telemetriesystem als ein leitungsgestütztes
Bohrgestänge-Telemetriesystem (WDP-Telemetriesystem) 742a dargestellt
ist, das aus einer Reihe von leitungsgestützten oder drahtlosen
Bohrgestängen (WDPs) 749, besteht.
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Das
WDP-Telemetriesystem 742a kann gleich dem WDP-Telemetriesystem 58 sein,
das WDPs 40 aufweist, wie oben beschrieben wurde. Das WDP-Telemetriesystem 742a kann
in der gleichen Weise mit der Oberfläche Daten austauschen, wie
oben in Bezug auf das WDP-Telemetriesystem 58 beschrieben
wurde. Wie gezeigt ist, enthält das Bohrstrang-Telemetriesystem 742a ebenfalls
einen Telemetrieadapter 745a. Der Telemetrieadapter 745a kann
gleich den Telemetrieadaptern 745 und/oder 62 mit
einem Bohrstrangverbinder 739 sein, wie oben beschrieben
wurde.
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In
dem beispielhaften Verfahren von 11 ist
das Hybrid-Telemetriesystem 702 in dem Bohrstrang 12 installiert,
um das Bohrstrang-Telemetriesystem 742a mit verschiedenen
Komponenten (wie etwa MWD/LWD-Werkzeuge) in der BHA 30a zu
verbinden. Der bohrlochseitige Verbinder 734 kann in dem
Bohrstrang 12 installiert sein und über den BHA-Verbinder 730 funktional
mit der BHA 30a verbunden sein. Das Hybrid-Telemetriesystem 702 wird installiert,
indem das bohrlochseitige Ende des Hybrid-Telemetriesystems 702 in
dem Bohrgestänge-Innendurchmesser unter Verwendung der
oben beschriebenen TLC-Technik nach unten gepumpt wird. Der Verbindungsprozess
hat zur Folge, dass der Kabelverbinder verriegelt wird und in dem
BHA-Verbinder 730 der Telemetriebaugruppe 60 sitzt.
Die Oberseite des Kabels ist abgeschlossen und vorbereitet für
eine Verbindung in dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742a.
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Eine
oder mehrere WDPs 40 können dann an der Oberseite
des Bohrstrangs 12 hinzugefügt werden, um das
Bohrstrang-Telemetriesystem 742a zu bilden. Der Telemetrieadapter 745a ist
vorzugsweise in einer WDP 40 oder benachbart zu dieser
an einem bohrlochseitigen Ende des Bohrstrang-Telemetriesystems 742a positioniert.
Der bohrlochausgangsseitige Verbinder 738 ist mit dem Bohrstrangverbinder 741 des
Telemetrieadapters 745a funktional verbunden. Eine oder
mehrere WDPs 40 werden dann hinzugefügt, um den
Montageprozess zu beenden.
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Während
der Installation kann eine beliebige Anzahl von WDPs eingesetzt
werden. Der gesamte Bohrstrang kann aus WDPs bestehen. Es kann jedoch
erwünscht sein, eine begrenzte Anzahl von WDPs zu verwenden,
so dass sie nahe an der Oberfläche verbleiben. Wenn die
WDP-Zuverlässigkeit ein Problem darstellt, kann es erwünscht
sein, die Anzahl von WDPs zu verringern und die Länge des
Hybrid-Telemetriesystems zu erweitern, um den Rest des Bohrstrangs
zu überspannen. In derartigen Fällen kann eine
vorgegebene Anzahl von WDPs verwendet werden, um eine schnelle bidirektionale
Datenübertragung zu Werkzeugen/Sensoren in der BHA zu unterstützen.
Es kann erwünscht sein, verhältnismäßig
wenige leitungsgestützte Bohrgestänge (d. h. 1000
Fuß (304,8 km)) an der Oberseite der Förderbohrung
zu verwenden und das Kabel durch den restlichen Bohrstrang zu verlängern,
um die BHA zu erreichen. Das Hybrid-Telemetriesystem kann sich durch
eine oder mehrere WDPs erstrecken. In solchen Fällen kann
ein redundantes oder überlappendes Telemetriesystem geschaffen
werden.
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In 10 kann
in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 eine
oder mehrere WDPs zusätzlich zu der Telemetrieeinheit 747 (d.
h. die Schlammimpuls-Telemetrieeinheit von 10) enthalten.
In einer derartigen Ausführungsform kann daher das Bohrstrang-Telemetriesystem 742 eine
Kombination aus der Telemetrieeinheit 747 von 10 und
dem WDP-Telemetriesystem 742a von 11 enthalten. Nachdem
z. B. die Telemetrieeinheit 747 in dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 positioniert
wurde, können dann eine oder mehrere WDPs in dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 an
der Oberseite der Telemetrieeinheit 747 positioniert werden,
so dass ein oberer Abschnitt des Bohrstrang-Telemetriesystems 742 durch
eine oder mehrere WDPs gebildet wird. Alternativ können
eine oder mehrere WDPs in dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 unter
der Telemetrieeinheit 747 positioniert sein, so dass ein
unterer Abschnitt des Bohrstrang-Telemetriesystems 742 aus
einer oder mehreren WDPs gebildet ist.
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12 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Förderstellensystems,
das in 10 dargestellt ist. 12 ist
im Wesentlichen gleich der 10 mit
der Ausnahme, dass das Hybrid-Telemetriesystem 702 aus
einer Reihe von leitungsgestützten oder drahtlosen Rohrgestängen
(WDPs) 749 gebildet ist. Anstelle eines Kabels, das ein
unteres Ende des Hybrid-Telemetriesystems 702 mit seinem
oberen Ende verbindet, verbindet die Reihe von WDPs 749 die
beiden Enden funktional miteinander. Eine WDP 749, die
nahe an der BAH 30a angeordnet ist, verbindet z. B. mit
der BHA 30a und eine andere WDP 749, die nahe
an dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 angeordnet ist,
verbindet mit diesem. Dadurch kann das Hybrid-Telemetriesystem 702,
das aus WDPs 749 aufgebaut ist, Daten zwischen der BHA 30a und
dem Bohrstrang-Telemetriesystem 742 leiten.
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Das
Bohrstrang-Telemetriesystem kann sich über einen gewünschten
Abschnitt des Bohrstrangs erstrecken. In Abhängigkeit von
der gewünschten Länge des Bohrstrang-Telemetriesystems
kann die Anzahl von WDPs und die Anzahl von regulären Bohrgestängen
eingestellt werden, um die gewünschte Länge von
WDPs an der gewünschten Stelle in der Förderbohrung
zu schaffen. Wie in Bezug auf die 5A bis 6B beschrieben
wurde, können ein oder mehrere Abschnitte eines leitungsgestützten
Bohrgestänges oder Hybrid-Telemetrie systems in Kombination
mit einem oder mehreren Bausätzen oder Hybrid-Telemetriesystem
verwendet werden, um die gewünschte Konfiguration zu erreichen.
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Das
gesamte Datenübertragungssystem ist vorzugsweise so konfiguriert,
dass schnelle Datenraten für eine bidirektionale Datenübertragung
zwischen der BHA und der Oberfläche unterstützt
werden. Das Hybrid-Telemetriesystem kann so beschaffen sein, dass
es mit jeder BHA-Konfiguration arbeitet. Das Hybrid-Telemetriesystem
kann außerdem so konfiguriert sein, dass es eine insgesamt
einfachere Bohrbaueinheit schafft. Eine typische BHA kann Bohrglocken,
schwere Bohrgestänge, Bohrkränze, mehrere Verbindungspunkte
und/oder MWD/LWD-Werkzeuge enthalten.
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In
einigen Fällen kann das Hybrid-Telemetriesystem in den
Bohrstrang eingesetzt werden und die Sensoren gelangen zu dem Auskleidungsschuh, wie
oben beschrieben wurde. Alternativ kann das Hybrid-Telemetriesystem
unter Verwendung einer im Voraus festgelegten Länge eines
Kabels im Voraus hergestellt werden, wobei die Verbinder und die
Befestigungsbaugruppe im Voraus installiert werden. Bei einer derartigen
Vorfertigung wird die Position der Bohrlochsensoren an die Länge
des Kabels angepasst. Es kann außerdem möglich
sein, das Hybrid-Telemetriesystem im Voraus zu fertigen, so dass das
gesamte Hybrid-Telemetriesystem oder Abschnitte hiervon in Position
befestigt werden. Es kann z. B. erwünscht sein, das Kabel
an der inneren Oberfläche des Bohrstrangs zu befestigen.
In einem weiteren Beispiel kann es erwünscht sein, die
Verbinder an der Verwendungsstelle lösbar oder nicht lösbar
zu befestigen.
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Das
Hybrid-Telemetriesystem kann optional wiedergewonnen werden, indem
einfach der Montageprozess umgekehrt wird. In einigen Fällen
kann ein Fangwerkzeug verwendet werden, um durch den Bohrstrang-Innendurchmesser
zu gelangen und die Bohrlochkomponenten wiederzugewinnen. Das gesamte
Bohrstrang-Telemetriesystem oder ein Teil hiervon, das Hybrid-Telemetriesystem
und/oder die BHA können durch Fangen wiedergewonnen werden.
Diese Komponente kann mit (nicht gezeigten) Fangköpfen
versehen sein, um den Wiedergewinnungsprozess zu vereinfachen, wie
in der Technik allgemein bekannt ist.
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Die
Konfiguration des Förderstellensystems ist vorzugsweise
optimiert, um eine geringe Dämpfung und hohe Datenraten
zu schaffen, ohne dass eine Störung mit den Manövern
des Bohrturms auftritt. Die Konfiguration aus BHA, Hybrid-Telemetriesystem,
Bohrstrang-Telemetriesystem und Oberflächeneinheit kann
verwendet werden, um kompliziertere Bohrlochbefehle zu übertragen,
wie etwa eine Variation von hydraulischen Parametern, (d. h. Strömung,
Druck, Zeit), die am Bohrturm ausgeführt werden, wobei
die verringerte Dämpfung einen höheren Frequenzinhalt
ermöglicht. In Abhängigkeit von der Anwendung
kann es erwünscht sein, einen bestimmten Typ der Telemetrieeinheit
in der Bohrstrangtelemetrie in Abhängigkeit von der Tiefe
der Förderbohrung, der Bohrlochbedingungen und anderer
Faktoren zu verwenden. In einigen Fällen kann es z. B.
bevorzugt sein, MWD-Telemetrie zu verwenden, d. h. Schallwellen
in dem Bohrgestänge, was normalerweise durch die Dämpfung
beschränkt ist.
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Das
Hybrid-Telemetriesystem kann in der Länge angepasst sein,
um die Dämpfung und Datenrate zu unterstützen.
Eine derartige Signaldämpfung kann den Tiefenbereich und
die Übertragungsrate von gegenwärtigen MWD-Systemen
begrenzen. Darüber hinaus können die Hybrid-Telemetriesysteme
so konfiguriert sein, dass sie die MWD-Übertragung beschleunigen,
indem sie eine höhere Frequenz bei der Schlammtelemetrie
ermöglichen, die normalerweise durch die Dämpfung
begrenzt ist.
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Es
kann erwünscht sein, das Bohrstrang-Telemetriesystem näher
an der Bohrfläche zu positionieren, um raue Bohrlochbedingungen
zu vermeiden. Das Hybrid-Telemetriesystem kann in dem Bohrstrang
positioniert werden, um den Abschnitt des Systems zu überspannen,
der rauen Bedingungen ausgesetzt ist. Das Hybrid-Telemetriesystem
wird z. B. dort in dem Bohrstrang positioniert, wo Schlamm strömt,
so dass BHA-Komponenten wie etwa der Telemetriebausatz, Stromversorgungen,
Speicher mit hoher Dichte und andere Komponenten in der BHA gesichert
sind, wo sie isoliert und vor Bohrlochbedingungen geschützt
sind. Das Hybrid-Telemetriesystem kann in exponierten oder gefährdeten
Abschnitten der Förderbohrung positioniert werden, um die Zuverlässigkeit
zu verbessern, wobei die Anzahl der Komponenten, die Bedingungen
mit hohen Temperaturen und hohen Druck ausgesetzt sind, minimal
gemacht wird. Das Hybrid-Telemetriesystem kann außerdem
in Förderbohrungen mit Umwegen verwendet werden, um Abschnitte
des Werkzeugs zu überspannen, die einer wesentlichen Biegung
unterzogen werden, und um eine größere Lebensdauer
und/oder Zuverlässigkeit zu schaffen.
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Das
Bohrstrang-Telemetriesystem kann außerdem aus dem Bohrwerkzeug
wiedergewonnen werden, so dass ein leichter Zugang zu dem Bohrstrang-Telemetriesystem
geschaffen wird, indem ermöglicht wird, dass eine mechanische
Trennung unter dem Bohrstrang-Telemetriesystem erfolgt. Das Bohrstrang-Telemetriesystem
kann in dem ausgekleideten Abschnitt der Förderbohrung
positioniert werden, um die Wahrscheinlichkeit des Steckenbleibens
zu verringern. Das Bohrstrang-Telemetriesystem kann unter Verwendung
von Fanginstrumenten entfernt werden, um einen Verlust bei den Bohrlochkosten
zu verringern. Das Bohrstrang-Telemetriesystem bleibt vorzugsweise
in einem vertikalen Abschnitt des Lochs, um das Entfernen daraus
zu vereinfachen.
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Das
Bohrstrang-Telemetriesystem kann außerdem verwendet werden,
um eine Synchronisation zwischen einem schwachen Impuls (nicht gezeigt), der
in dem Bohrstrang-Telemetriesystem positioniert ist, und einem starken
Impuls (nicht gezeigt), der bei den Bohrlochsensoren in der BHA
angeordnet ist, zu schaffen. Dies kann z. B. bei seismischen Bewegungen
während Bohroperationen verwendet werden. Die Impulse können
außerdem verwendet werden, um eine Synchronisation zwischen
einem Oberflächenimpuls (nicht gezeigt) und dem schwachen
Impuls durch ein leitungsgestütztes und Nassverbindungssystem
zu schaffen. Wenn sich das Bohrstrang-Telemetriesystem in einer
verhältnismäßig geringen Tiefe befindet,
kann eine Schnellverbindung zwischen der Oberflächeneinheit
und dem Bohrstrang-Telemetriesystem verwendet werden. Diese Verbindung
kann z. B. verwendet werden, um Lenkoperationen auszuführen.
Die geringe Tiefe des Bohrstrang-Telemetriesystems kann vorzugsweise
verwendet werden, um einen schnelleren leitungsgestützten
Zugriff von dem Bohrturm auf das Bohrstrang-Telemetriesystem zu
ermöglichen.
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Wie
in den 7 bis 10 gezeigt ist, ist das Hybrid-Telemetriesystem
zwischen der BHA und dem Bohrstrang-Telemetriesystem positioniert.
Das Hybrid-Telemetriesystem kann jedoch an verschiedenen Stellen
des Bohrstrangs und der BHA positioniert sein, wie oben in den 5A bis 6B beschrieben
wurde. Ein Abschnitt des Hybrid-Telemetriesystems kann sich z. B.
in einem Abschnitt der BHA und/oder des Bohrstrang-Telemetriesystems
erstrecken. Das Hybrid-Telemetriesystem kann außerdem mit
der Oberfläche verbinden und ein redundantes Telemetriesystem
schaffen. Außerdem können zusätzliche
Telemetrieeinheiten in der BHA positioniert sein. Mehrere Hybrid-Telemetriesysteme,
Kabel, Verbinder oder andere Merkmale können an redundanten
und/oder separaten Stellen in dem Förderbohrungs-Datenübertragungssystem
vorgesehen sein.
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Falls
nicht anders angegeben können der Telemetriebausatz, WDP,
Telemetriebaugruppen, Telemetrieadapter, Hybrid-Telemetriesysteme,
Bohrstrang-Telemetriesysteme und/oder andere Komponenten, die hier
in verschiedenen Beispielen beschrieben wurden, an einer beliebigen
Stelle in dem Bohrstrang und in Bezug zueinander angeordnet sein.
Es kann ferner vorteilhaft sein, Telemetriebausätze 50 mit
oder ohne Kabeln 56a innerhalb des gleichen Bohrstellensystems 1 zu
kombinieren. Die speziellen Konfigurationen und Anordnungen, die
beschrieben wurden, sollen nicht umfassend sein, sondern lediglich
Darstellungen einer begrenzten Anzahl von Konfigurationen, die die
beschriebenen Technologien ausführen.
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Obwohl
die Erfindung in Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird ein Fachmann unter Verwendung des Nutzens
dieser Offenbarung anerkennen, dass andere Ausführungsformen
vorgesehen werden können, die nicht vom Umfang der hier
offenbarten Erfindung abweichen. Demzufolge sollte der Umfang der
Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche
begrenzt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5517464 [0006]
- - US 6641434 [0006, 0040]
- - US 4953636 [0068]
- - US 4095865 [0068]
- - US 2005/10087368 [0080]