DE102022114818A1

DE102022114818A1 - System and method for determining fluid communication between rooms

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Publication number: DE102022114818A1
Application number: DE102022114818.1A
Authority: DE
Inventors: Andriy Bilogan; Rainer Zamow
Original assignee: Individual
Current assignee: BILOGAN, ANDRIY, DIPL.-ING., DE
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fluidkommunikation zwischen grundsätzlich fluidisch getrennten, mit Fluid gefüllten Räumen, insbesondere wobei die Räume zylindrische Räume einer mehrwandigen Rohrleitung sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erzeugen eines ersten Schallsignals mittels wenigstens einer ersten elektronischen Schallerzeugungseinrichtung in einem der Räume, nämlich einem ersten Erzeugungsraum; Erfassen des ersten Schallsignals mittels wenigstens einer ersten Schallerfassungseinrichtung in einem anderen der Räume, nämlich einem ersten Erfassungsraum; Feststellen des Vorhandenseins einer Fluidkommunikation zwischen dem ersten Erzeugungsraum und dem ersten Erfassungsraum, wenn das wenigstens erste Schallsignal mittels der ersten Schallerfassungseinrichtung erfasst wird.The invention relates to a method for determining fluid communication between basically fluidically separated spaces filled with fluid, in particular wherein the spaces are cylindrical spaces of a multi-walled pipeline, the method comprising the steps: generating a first sound signal by means of at least a first electronic sound generating device in one of the rooms, namely a first generation room; Detecting the first sound signal by means of at least one first sound detection device in another of the rooms, namely a first detection room; Determining the presence of fluid communication between the first generation space and the first detection space when the at least first sound signal is detected by means of the first sound detection device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Fluidkommunikation zwischen grundsätzlich fluidisch getrennten, mit Fluid gefüllten Räumen, insbesondere wobei die Räume zylindrische Räume einer mehrwandigen Rohrleitung sind.The invention relates to a method for determining fluid communication between basically fluidically separated spaces filled with fluid, in particular where the spaces are cylindrical spaces of a multi-walled pipeline.

Eine Fluidkommunikation zwischen grundsätzlich fluidisch getrennten Räumen kann bestehen, wenn zwischen den Räumen ein Fluiddurchgang besteht. Ein solcher Fluiddurchgang bzw. die Fluidkommunikation ist im gegebenen Kontext typischerweise unerwünscht. Entsprechend kann ein Fluiddurchgang auch als Leck bzw. die Fluidkommunikation als Leckage bezeichnet werden. Die Erfindung dient dazu, eben diese Fluidkommunikation bzw. eben diesen Fluiddurchgang zu ermitteln, um etwa bei Vorliegen eines Lecks das System, welches die Räume aufweist, zu reparieren, stillzulegen oder zumindest einen unerwünschten Zustand des Systems zu kennen und/oder beobachten zu können.Fluid communication between fundamentally fluidly separated spaces can exist if there is a fluid passage between the spaces. Such fluid passage or fluid communication is typically undesirable in the given context. Accordingly, a fluid passage can also be referred to as a leak or the fluid communication as a leak. The invention serves to determine this fluid communication or this fluid passage in order to be able to repair or shut down the system that has the rooms or at least to be able to know and/or observe an undesirable state of the system in the event of a leak.

Die vorstehende Problematik ist beispielsweise in mehrwandigen Rohrleitungen relevant, vor allem wenn in wenigstens einem der Räume der mehrwandigen Rohrleitung umweltschädliche, gesundheitsschädliche oder auch wertvolle Fluide vorhanden sind. Dies ist beispielsweise bei der Erdölförderung der Fall. Typischerweise ist dabei in einem Bohrloch eine mehrwandige Rohrleitung vorgesehen. Eine Leckage zwischen den Räumen der mehrwandigen Rohrleitung kann die Ausbeute und/oder die Effizienz verringern und gegebenenfalls auch zu einer Umweltbelastung führen, wenn beispielsweise Erdöl unerwünscht entweicht.The above problem is relevant, for example, in multi-walled pipelines, especially if environmentally harmful, health-damaging or even valuable fluids are present in at least one of the rooms of the multi-walled pipeline. This is the case, for example, with oil production. Typically, a multi-walled pipeline is provided in a borehole. A leak between the rooms of the multi-walled pipeline can reduce the yield and/or the efficiency and possibly also lead to environmental pollution if, for example, petroleum escapes undesirably.

Dementsprechend ist es ratsam, den Zustand einer Erdöl-Fördereinrichtung - englisch „well integrity“ - zu überwachen, insbesondere im Hinblick auf Leckage. Zudem ist auch der Umweltschutz ein generell wichtiges Betriebskriterium.Accordingly, it is advisable to monitor the condition of an oil production facility - well integrity - especially with regard to leakage. In addition, environmental protection is also a generally important operating criterion.

Grundsätzlich sind besonders alte Bohrungen problembehaftet. Die untertägige Verrohrung korrodiert mit der Zeit, Ringraum-Schutzrohre werden beschädigt. Mit der Zeit entstehen Leckagen zwischen Förderstrang und Ringraumverrohrungen. Basically, old boreholes in particular are problematic. The underground piping corrodes over time and annulus protective pipes are damaged. Over time, leaks develop between the conveyor line and the annulus piping.

Diese Probleme werden „Well Integrity Impairments“ genannt und führen typischerweise zur Stilllegung der Bohrung, da es meist nicht erlaubt ist, aus Bohrungen mit Well Integrity Problemen zu produzieren.These problems are called “well integrity impairments” and typically lead to the shutdown of the well, as it is usually not permitted to produce from wells with well integrity problems.

Ein Unternehmen, welches Erdöl fördert, ist typischerweise verpflichtet, Bohrungen gemäß bestimmten Verordnungen und Gesetzen zu betreiben und den entsprechenden Zustand der Bohrung zu gewährleisten. Für die Bohrlochzustandsbeobachtung sind Richtlinien und Anforderungen vorgegeben, die streng überwacht und nachverfolgt werden.A company that produces oil is typically obliged to drill in accordance with certain regulations and laws and to ensure that the well is in the appropriate condition. There are guidelines and requirements for borehole condition monitoring that are strictly monitored and tracked.

Wesentliche Bohrlochintegritätsprobleme sind: Korrosion ober- und untertägig; Undichtigkeiten der obertägigen Sicherheitseinrichtungen (E-kreuz, Schieber, Untertagesicherheitsventile, Rohrleitungen etc.) aber auch untertägig (Undichtigkeiten an der Verflanschung E-Kreuz, UTSV und dessen Control Line, Komplettierungselemente etc.); Schlechte Zementation außerhalb der Casing-Verrohrung, Microchanneling.Significant well integrity issues include: surface and subsurface corrosion; Leaks in the above-ground safety devices (E-cross, gate valves, underground safety valves, pipelines, etc.) but also underground (leaks in the flange of the E-cross, UTSV and its control line, completion elements, etc.); Poor cementation outside casing, microchanneling.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln von Fluidkommunikation zwischen grundsätzlich fluidisch getrennten, mit Fluid gefüllten Räumen anzugeben, welches einfach durchführbar ist, insbesondere dabei aber eine hohe Genauigkeit und/oder hohe Zuverlässigkeit aufweist.It is an object of the invention to provide a method for determining fluid communication between basically fluidically separated spaces filled with fluid, which is easy to carry out, but in particular has a high level of accuracy and/or high reliability.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren umfasst die Schritte: Erzeugen eines ersten Schallsignals mittels wenigstens einer ersten elektronischen Schallerzeugungseinrichtung in einem der Räume, nämlich einem ersten Erzeugungsraum; Erfassen des ersten Schallsignals mittels wenigstens einer ersten Schallerfassungseinrichtung in einem anderen der Räume, nämlich einem ersten Erfassungsraum; Feststellen des Vorhandenseins einer Fluidkommunikation zwischen dem ersten Erzeugungsraum und dem ersten Erfassungsraum, wenn das wenigstens erste Schallsignal mittels der ersten Schallerfassungseinrichtung erfasst wird.This task is solved by a method according to claim 1. This method comprises the steps: generating a first sound signal by means of at least one first electronic sound generating device in one of the rooms, namely a first generating room; Detecting the first sound signal by means of at least one first sound detection device in another of the rooms, namely a first detection room; Determining the presence of fluid communication between the first generation space and the first detection space when the at least first sound signal is detected by means of the first sound detection device.

Hierdurch lässt sich in sehr einfacher Weise eine Kommunikation zwischen den Räumen feststellen. Insbesondere muss nicht etwa eine Wand, welche die Räume trennt, aufwendig über ihre gesamte Fläche untersucht werden. In vielen Anwendungen würde dies bedeuten, dass das betreffende System während der Zeit der Untersuchung nicht arbeiten könnte. Mitunter müsste es auch aufwendig zerlegt werden. Im Kontext einer Rohrleitung in einem Bohrloch müsste die Rohrleitung typischerweise zunächst aus dem Bohrloch herausgeholt werden, um eine entsprechende Untersuchung durchzuführen. Da dies sehr aufwendig ist, erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders in diesem Kontext als vorteilhaft.This makes it very easy to establish communication between the rooms. In particular, a wall that separates the rooms does not have to be extensively examined over its entire surface. In many applications this would mean that the system in question would not be able to work during the time of the examination. Sometimes it would have to be laboriously dismantled. In the context of a pipeline in a wellbore, the pipeline would typically first have to be removed from the wellbore in order to carry out an appropriate examination. Since this is very complex, the method according to the invention proves to be particularly advantageous in this context.

Grundsätzlich muss die Schallerzeugungseinrichtung den Schall so erzeugen, dass er in das Fluid im betreffenden Raum einkoppelt, um sich anschließend in dem Fluid auszubreiten. Dementsprechend kann die Schallerzeugungseinrichtung beispielsweise im Raum angeordnet sein oder grundsätzlich auch so am Raum angeordnet sein, dass der Schall in den Raum beziehungsweise das Fluid gelangt.In principle, the sound generating device must generate the sound in such a way that it couples into the fluid in the relevant room in order to then propagate in the fluid. Accordingly, the sound generating device can be arranged in space, for example In principle, they should also be arranged in the room in such a way that the sound gets into the room or the fluid.

Das in dem jeweiligen Raum vorhandene Fluid kann grundsätzlich ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, wobei es sich in beiden Fällen auch um ein Gemisch handeln kann. Grundsätzlich können zusätzlich zum Fluid auch Feststoffe im Raum vorhanden sein. Die Fluide in den Räumen können auch unterschiedlich sein, beispielsweise in einem Raum ein Gas und im anderen Raum eine Flüssigkeit. Bei einer Flüssigkeit kann es sich beispielweise um Rohöl handeln. Bei einem Gas kann es sich beispielsweise um Erdgas handeln. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass in einem oder mehreren Räumen wenigstens ein Gas und wenigstens eine Flüssigkeit vorhanden sind.The fluid present in the respective space can in principle be a gas or a liquid, although in both cases it can also be a mixture. In principle, in addition to the fluid, solids can also be present in the room. The fluids in the rooms can also be different, for example a gas in one room and a liquid in the other room. A liquid can be, for example, crude oil. A gas can be, for example, natural gas. In principle, it is also possible for at least one gas and at least one liquid to be present in one or more rooms.

Die Fluidkommunikation zwischen den Räumen erfolgt typischerweise durch wenigstens einen Fluiddurchgang zwischen den Räumen. Als Fluiddurchgang wird insbesondere eine Öffnung und/oder eine Leitung bezeichnet, die in einem Körper, typischerweise einer Wand, definiert ist, wobei der Körper bzw. die Wand zwei Räume voneinander trennt. Eine Fluidkommunikation kann also beispielsweise auch durch einen ersten Fluiddurchgang, einen weiteren Raum und dann einen zweiten Fluiddurchgang erfolgen. Ein Fluiddurchgang kann insbesondere auch als Leck bezeichnet werden oder ein solches bilden.Fluid communication between spaces typically occurs through at least one fluid passageway between spaces. A fluid passage refers in particular to an opening and/or a line that is defined in a body, typically a wall, the body or the wall separating two spaces from one another. Fluid communication can also take place, for example, through a first fluid passage, a further space and then a second fluid passage. A fluid passage can in particular also be referred to as a leak or form one.

Grundsätzlich können die Räume unterschiedliche Formen haben. Die Räume können beispielsweise unmittelbar zueinander benachbart sein und/oder durch eine Wand voneinander getrennt sein. Zwischen dem Erzeugungsraum und dem Erfassungsraum können aber beispielsweise auch ein oder mehrere andere Räume vorgesehen sein. In den anderen Räumen kann grundsätzlich, wie unten noch näher beschrieben, ebenfalls ein Schallsignal erzeugt und/oder erfasst werden. Somit kann letztlich ein komplexes System mit mehreren Räumen auf einfache Weise zuverlässig im Hinblick auf Fluidkommunikation zwischen den Räumen überwacht werden.Basically, the rooms can have different shapes. The rooms can, for example, be directly adjacent to one another and/or separated from one another by a wall. However, one or more other rooms can also be provided between the generation space and the detection space, for example. In principle, as described in more detail below, a sound signal can also be generated and/or detected in the other rooms. Ultimately, a complex system with multiple rooms can be reliably monitored in a simple manner with regard to fluid communication between the rooms.

Insbesondere kann es sich bei den Räumen um solche einer mehrwandigen Rohrleitung handeln. Diese Räume sind typischerweise zylindrisch und/oder werden von verschachtelten Rohrabschnitten zwischen den jeweiligen Rohrwänden definiert. Ein mehrwandiger Abschnitt der Rohrleitung kann bevorzugt wenigstens 100 m, bevorzugt wenigstens 500 m lang sein.In particular, the rooms can be those of a multi-walled pipeline. These spaces are typically cylindrical and/or are defined by nested tube sections between the respective tube walls. A multi-walled section of the pipeline can preferably be at least 100 m, preferably at least 500 m long.

Es versteht sich, dass das erste Schallsignal bei Erfassung anders sein kann als bei der Erzeugung. Z.B. können bestimmte Frequenzbestandteile nicht oder nur gedämpft bei der Schallerfassungseinrichtung ankommen. Typischerweise ist auch eine andere Amplitude zu erwarten. All dies ist abhängig vom Weg des Schalls, insbesondere von der Geometrie der Räume und der Fluiddurchgänge sowie von den passierten Fluiden und ggf. Phasengrenzen.It is understood that the first sound signal may be different when detected than when generated. For example, certain frequency components may not arrive at the sound detection device or may only arrive attenuated. Typically, a different amplitude can also be expected. All of this depends on the path of the sound, in particular on the geometry of the rooms and the fluid passages as well as on the fluids passed through and, if necessary, phase boundaries.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren: Erfassen des ersten Schallsignals mittels einer zweiten Schallerfassungseinrichtung in wenigstens einem Raum, nämlich einem zweiten Erfassungsraum, der vom ersten Erfassungsraum verschiedenen ist; Feststellen des Vorhandenseins einer Fluidkommunikation zwischen wenigstens dem ersten Erzeugungsraum und dem zweiten Erfassungsraum, wenn das erste Schallsignal mittels der zweiten Schallerfassungseinrichtung erfasst wird. Somit können auf einfache Weise gleich mehrere Räume mit derselben Schallerzeugungseinrichtung auf Fluidkommunikation überwacht werden.According to a further development, the method comprises: detecting the first sound signal by means of a second sound detection device in at least one room, namely a second detection space, which is different from the first detection space; Determining the presence of fluid communication between at least the first generation space and the second detection space when the first sound signal is detected by the second sound detection device. This means that several rooms can easily be monitored for fluid communication using the same sound generating device.

Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren umfassen: Erzeugen eines zweiten Schallsignals mittels wenigstens einer zweiten Schallerzeugungseinrichtung in einem der Räume, nämlich einem zweiten Erzeugungsraum, der vom ersten Erzeugungsraum verschieden ist; Erfassen des zweiten Schallsignals mittels einer Schallerfassungseinrichtung in wenigstens einem Erfassungsraum; Feststellen des Vorhandensein einer Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Erzeugungsraum und dem wenigstens einen Erfassungsraum, wenn das zweite Schallsignal mittels der Schallerfassungseinrichtung erfasst wird. Es kann also grundsätzlich auch in ein oder mehreren weiteren Räumen ein Schallsignal erzeugt werden, welches in den jeweils anderen Räumen erfasst werden kann. Hierdurch lassen sich insbesondere komplexe Raumanordnungen auf einfache Weise überwachen. Ein oder mehrere zusätzliche Schallerzeugungseinrichtungen erweisen sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn mehrere Räume in Reihe zueinander angeordnet sind. Hierbei könnte beispielsweise eine Schallerzeugung an einem Anfang der Reihe bei einer Erfassung am Ende der Reihe dazu führen, dass keine ausreichende Amplitude mehr bei der Erfassung ankommt, weil beispielsweise mehrere Fluiddurchgänge zwischen jeweiligen Räumen vom Schall überwunden werden müssten und weil gerade bei kleinen Fluiddurchgängen mit einer recht starken Reduzierung der Amplitude zu rechnen ist. Ferner lassen sich mit zusätzlichen Schallerzeugungseinrichtungen auch Fluiddurchgänge ermitteln, die ansonsten möglicherweise isoliert und dadurch durch die erste Schallerzeugungseinrichtung nicht auffindbar wären.Alternatively or additionally, the method may include: generating a second sound signal by means of at least one second sound generating device in one of the rooms, namely a second generating room that is different from the first generating room; Detecting the second sound signal by means of a sound detection device in at least one detection space; Determining the presence of fluid communication between the second generation space and the at least one detection space when the second sound signal is detected by means of the sound detection device. In principle, a sound signal can also be generated in one or more other rooms, which can be detected in the other rooms. This makes it possible to monitor complex spatial arrangements in particular in a simple manner. One or more additional sound generating devices prove to be particularly advantageous when several rooms are arranged in a row with one another. In this case, for example, sound generation at the beginning of the row when detected at the end of the row could lead to the detection no longer being of sufficient amplitude because, for example, several fluid passages between respective rooms would have to be overcome by the sound and because, especially in the case of small fluid passages, with one Quite a strong reduction in amplitude can be expected. Furthermore, additional sound generating devices can also be used to determine fluid passages that might otherwise be isolated and therefore not detectable by the first sound generating device.

Bei dem im vorstehenden Absatz genannten Erfassungsraum kann es sich beispielsweise um den ersten, den zweiten und/oder einen weiteren Erfassungsraum handeln. Entsprechend kann die genannte Schallerfassungseinrichtung die erste, die zweite und/oder eine weitere Schallerfassungseinrichtung sein. Generell kann jeder Erzeugungsraum und/oder jeder Raum ein Erfassungsraum sein und umgekehrt.The detection area mentioned in the previous paragraph can be, for example, the first, the second and/or another detection area act in the solution space. Accordingly, the sound detection device mentioned can be the first, the second and/or a further sound detection device. In general, every generation space and/or every space can be a detection space and vice versa.

Grundsätzlich lässt sich also durch mehrere Schallerzeugungseinrichtungen und/oder mehrere Schallerfassungseinrichtungen, insbesondere in komplexen Raumanordnungen und/oder bei einer Vielzahl von Räumen, eine umfassende aber dennoch recht einfache Überwachung des Zustands der Raumwände durchführen.In principle, a comprehensive but still quite simple monitoring of the condition of the room walls can be carried out using several sound generating devices and/or several sound detection devices, particularly in complex room arrangements and/or in a large number of rooms.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: Ermitteln einer Position wenigstens eines Fluiddurchgangs zwischen einem Erzeugungsraum und einem Erfassungsraum, insbesondere eines Fluiddurchgangs, der die Kommunikation zwischen dem Erzeugungsraum und dem Erfassungsraum ermöglicht, wobei das Ermitteln anhand einer Laufzeit zwischen dem Erzeugen des Schallsignals im Erzeugungsraum und dem Erfassen des Schallsignals im Erfassungsraum erfolgt. Somit lässt sich die Position auf besonders einfache Weise ermitteln. Die Kenntnis der Position erlaubt insbesondere Rückschlüsse auf den für eine Reparatur nötigen Aufwand und auch darauf, ob der Fluiddurchgang an einer kritischen Stelle vorhanden ist. Grundsätzlich und bei dieser Ausführungsform müssen der Erzeugungsraum und der Erfassungsraum nicht notwendigerweise direkt benachbart sein. Es kann beispielsweise auch ein weiterer Raum zwischen Erzeugungsraum und Erfassungsraum vorgesehen sein. Entsprechend kann der Fluiddurchgang beispielsweise auch einer von mehreren Fluiddurchgängen auf dem Kommunikationsweg zwischen Erzeugungsraum und Erfassungsraum sein.According to one embodiment, the method comprises: determining a position of at least one fluid passage between a generation space and a detection space, in particular a fluid passage that enables communication between the generation space and the detection space, the determination based on a transit time between the generation of the sound signal in the generation space and the The sound signal is detected in the detection room. This means that the position can be determined in a particularly simple manner. Knowing the position allows conclusions to be drawn in particular about the effort required for a repair and also whether the fluid passage is present at a critical point. In principle and in this embodiment, the generation space and the detection space do not necessarily have to be directly adjacent. For example, a further space can also be provided between the generation space and the detection space. Accordingly, the fluid passage can also be, for example, one of several fluid passages on the communication path between the generation space and the detection space.

Die Position kann insbesondere relativ zur Schallerzeugungseinrichtung und/oder zur Schallerfassungseinrichtung ermittelt werden. Die Ermittlung kann insbesondere in Abhängigkeit von der Geometrie einer Wand erfolgen, welche die Räume trennt. Bei einer Rohrleitung kann die Position beispielsweise eine solche in Bezug auf die Längserstreckung der Rohrleitung sein.The position can be determined in particular relative to the sound generating device and/or the sound detection device. The determination can be made in particular depending on the geometry of a wall that separates the rooms. In the case of a pipeline, the position can, for example, be one in relation to the longitudinal extent of the pipeline.

Zur Erzeugung des ersten Schallsignals kann eine Ansteuerung der ersten Schallerzeugungseinrichtung, z.B. mittels einer Steuereinrichtung, erfolgen. Ein Beginn der Laufzeit kann bevorzugt in Bezug auf einen Zeitpunkt der Ansteuerung festgelegt werden. Dieser Ansatz erlaubt ein besonders einfaches Verfahren. Der Zeitpunkt der Schallerzeugung muss insbesondere nicht gesondert gemessen werden.To generate the first sound signal, the first sound generating device can be controlled, for example by means of a control device. A start of the running time can preferably be determined in relation to a time of control. This approach allows a particularly simple procedure. In particular, the time at which sound is generated does not need to be measured separately.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren: Ermitteln einer Größe wenigstens eines Fluiddurchgangs zwischen einem Erzeugungsraum und einem Erfassungsraum, insbesondere eines Fluiddurchgangs, der die Kommunikation zwischen dem Erzeugungsraum und dem Erfassungsraum ermöglicht, wobei das Ermitteln anhand einer Amplitude des Schallsignals erfolgt, welches im Erfassungsraum erfasst wird. Hier wird auf einfache Weise ausgenutzt, dass sich eine Schallamplitude beim durchtreten einer Öffnung in Abhängigkeit von der Größe der Öffnung verringert. Entsprechend kann anhand der Amplitude auf die Größe des Fluiddurchgangs geschlossen werden. Insbesondere kann dabei ein Vergleich zu einer Erzeugungsamplitude gezogen werden, mit der das Schallsignal erzeugt wird. Zum Beispiel kann ein Verhältnis und/oder eine Differenz zwischen Erzeugungsamplitude und erfasster Amplitude ermittelt werden.In a further embodiment, the method comprises: determining a size of at least one fluid passage between a generation space and a detection space, in particular a fluid passage that enables communication between the generation space and the detection space, the determination being carried out on the basis of an amplitude of the sound signal which is detected in the detection space becomes. Here it is easily exploited that a sound amplitude is reduced when passing through an opening depending on the size of the opening. Accordingly, the size of the fluid passage can be determined based on the amplitude. In particular, a comparison can be made with a generation amplitude with which the sound signal is generated. For example, a ratio and/or a difference between the generation amplitude and the detected amplitude can be determined.

Insbesondere wenn ein weiterer Raum zwischen Erzeugungsraum und Erfassungsraum vorgesehen ist, können vorteilhafterweise auch das Vorhandensein, die Position und/oder die Größe von anderen und/oder mehreren Fluiddurchgängen jeweils zwischen zwei Räumen entsprechend ermittelt werden.In particular, if a further space is provided between the generation space and the detection space, the presence, the position and/or the size of other and/or multiple fluid passages between two spaces can advantageously also be determined accordingly.

Grundsätzlich können bevorzugterweise wenigstens drei, insbesondere wenigstens vier Räume vorgesehen sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit auf einfache Weise ein komplexes Raumsystem zuverlässig überwachen.In principle, at least three, in particular at least four, rooms can preferably be provided. The method according to the invention can therefore be used to reliably monitor a complex room system in a simple manner.

Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass in wenigstens einem Erfassungsraum auch ein Schallsignal erzeugt wird, sodass der Erfassungsraum auch ein Erzeugungsraum ist. Grundsätzlich können also auch ein Erfassungsraum und ein Erzeugungsraum zusammenfallen, nämlich wenn darin sowohl die Erzeugung als auch die Erfassung eines Schallsignals erfolgt. Insbesondere wird aber in einem solchen Raum zumindest auch ein Schallsignal erfasst, welches aus einem anderen Raum kommt.For example, it can also be provided that a sound signal is also generated in at least one detection space, so that the detection space is also a generation space. In principle, a detection space and a generation space can also coincide, namely if both the generation and the detection of a sound signal take place there. In particular, in such a room at least one sound signal that comes from another room is detected.

Es kann beispielsweise eine Anzahl Räume N_R vorgesehen sein, wobei eine Anzahl Erzeugungsräume N_Erz und wobei eine Anzahl Erfassungsräume N_Erf vorgesehen sind, wobei N_Erz + N_Erf ≥ N_R. Es kann also bevorzugterweise in jedem Raum wenigstens eines von Schallerzeugungseinrichtung und Schallerfassungseinrichtung vorgesehen sein. Insbesondere bevorzugt ist N_Erz = N_R und/oder N_Erf = N_R. Bevorzugt kann in jedem Raum sowohl eine Schallerzeugungseinrichtung als auch eine Schallerfassungseinrichtung vorgesehen sein.For example, a number of rooms N_R can be provided, with a number of generation rooms N_Erz and a number of detection rooms N_Erf being provided, with N_Erz + N_Erf ≥ N_R. At least one of the sound generating device and the sound detecting device can therefore preferably be provided in each room. Particularly preferred is N_Erz = N_R and/or N_Erf = N_R. Preferably, both a sound generating device and a sound detection device can be provided in each room.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn wenigstens drei Räume, insbesondere wenigstens vier Räume mit wenigstens einem von Schallerzeugungseinrichtung und Schallerfassungseinrichtung, insbesondere mit einer kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung, ausgestattet sindIn principle, it is advantageous if at least three rooms, in particular at least four rooms, are equipped with at least one of a sound generating device and a sound detecting device, in particular with a combined generating and detecting device

Beispielsweise kann einer der Räume zwischen zwei anderen Räumen angeordnet sein. Grundsätzlich können auch weitere Räume zwischen zwei Räumen vorgesehen sein.For example, one of the rooms can be arranged between two other rooms. In principle, additional rooms can also be provided between two rooms.

Die Räume können beispielsweise ineinander verschachtelt sein und/oder konzentrische Ringräume sein. Insbesondere können die Räume solche einer mehrwandigen Rohrleitung sein.The spaces can, for example, be nested within one another and/or be concentric annular spaces. In particular, the rooms can be those of a multi-walled pipeline.

Mit Vorteil kann es vorgesehen sein, dass die Räume in einer Bohrung einer Öl- und/oder Gasfördereinrichtung vorgesehen sind, insbesondere als Räume einer mehrwandigen Rohrleitung, welche sich in der Bohrung befindet oder zum Einbringen in eine solche vorgesehen ist. Wie Eingangs erläutert, entfalten sich hier besondere Vorteile.It can advantageously be provided that the spaces are provided in a bore of an oil and/or gas production device, in particular as spaces of a multi-walled pipeline which is located in the bore or is intended to be inserted into one. As explained at the beginning, there are particular advantages here.

Grundsätzlich kann beispielsweise wenigstens eine Schallerzeugungseinrichtung von einer kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung umfasst sein, welche außerdem eine Schallerfassungseinrichtung umfasst. Es können auch mehrere oder alle Schallerzeugungseinrichtungen jeweils Teil einer kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung sein.In principle, for example, at least one sound generating device can be included in a combined generating and detecting device, which also includes a sound detecting device. Several or all sound generating devices can also be part of a combined generating and detection device.

Wenigstens eine Schallerzeugungseinrichtung und/oder wenigstens eine Schallerfassungseinrichtung kann elektromagnetisch, elektrodynamisch, elektrostatisch und/oder piezoelektrisch ausgeführt sein. Auch mehrere oder alle Schallerzeugungseinrichtungen und/oder Schallerfassungseinrichtungen können entsprechend ausgebildet sein.At least one sound generating device and/or at least one sound detection device can be designed to be electromagnetic, electrodynamic, electrostatic and/or piezoelectric. Several or all sound generating devices and/or sound detection devices can also be designed accordingly.

Beispielsweise kann auch eine Schallerzeugungseinrichtung selbst als Schallerfassungseinrichtung eingesetzt werden, und umgekehrt. Grundsätzlich kann eine elektronische Schallerzeugungseinrichtung etwa ein Lautsprecher sein oder einen solchen umfassen. Ein Lautsprecher kann beispielsweise auch als Mikrofon verwendet werden. Eine kombinierte Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung kann also beispielsweise separate Einrichtungen für Erzeugung und Erfassung umfassen oder auch lediglich eine Einrichtung, die für beide Zwecke verwendet werden kann.For example, a sound generating device itself can also be used as a sound detection device, and vice versa. In principle, an electronic sound generating device can be or include a loudspeaker. For example, a loudspeaker can also be used as a microphone. A combined generation and detection device can therefore, for example, include separate devices for generation and detection or just one device that can be used for both purposes.

Grundsätzlich ist es bevorzugt, dass mehrere oder alle der Schallerzeugungseinrichtungen als elektronische Schallerzeugungseinrichtung ausgeführt sind.In principle, it is preferred that several or all of the sound generating devices are designed as electronic sound generating devices.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erzeugen wenigstens eines Schallsignals ein Erzeugen eines Schallsignals über einen breiten Frequenzbereich unter Auslassung vorgegebener Frequenzen, insbesondere Stör- und/oder Dämpfungsfrequenzen, umfasst.According to an advantageous embodiment, it is provided that generating at least one sound signal includes generating a sound signal over a wide frequency range while omitting predetermined frequencies, in particular interference and/or attenuation frequencies.

Beispielsweise können Dämpfungsfrequenzen ermittelt werden, indem ein Schallsignal mit im wesentlichen allen Frequenzen im Frequenzbereich oder unter Auslassung von Störfrequenzen erzeugt wird und anhand eines erfassten, korrespondierenden Schallsignals diejenigen Frequenzen als Dämpfungsfrequenzen festgelegt werden, bei denen eine bestimmte Dämpfung im Vergleich zum Ausgangssignal festgestellt wird.For example, attenuation frequencies can be determined by generating a sound signal with essentially all frequencies in the frequency range or by omitting interfering frequencies and, based on a detected, corresponding sound signal, those frequencies are defined as attenuation frequencies at which a certain attenuation is determined in comparison to the output signal.

Bevorzugt kann das Schallsignal als Multisinus-Burst erzeugt werden. Dies erlaubt auf besonders einfache Weise eine äußerst genaue Messung und insbesondere die Schallerzeugung unter Auslassung von bestimmten Frequenzen und/oder Frequenzbereichen.The sound signal can preferably be generated as a multisine burst. This allows extremely precise measurement and, in particular, the generation of sound while omitting certain frequencies and/or frequency ranges in a particularly simple manner.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn über einen Zeitraum von wenigstens Wochen, insbesondere wenigstens Monaten, wenigstens die erste Schallerzeugungseinrichtung und die erste Schallerfassungseinrichtung an oder in den jeweiligen Räumen verbleiben, wobei in dem Zeitraum das Erzeugen eines ersten Schallsignals mehrfach, insbesondere regelmäßig, durchgeführt wird, wobei ein Vorhandensein einer Fluidkommunikation zwischen wenigstens dem ersten Erzeugungsraum und dem ersten Erfassungsraum, insbesondere automatisch, festgestellt wird, wenn das wenigstens erste Schallsignal mittels der ersten Schallerfassungseinrichtung erfasst wird. Auch Position und Größen können entsprechend, insbesondere automatisch, ermittelt werden.It is particularly advantageous if at least the first sound generating device and the first sound detection device remain on or in the respective rooms over a period of at least weeks, in particular at least months, with the generation of a first sound signal being carried out several times, in particular regularly, during this period, wherein the presence of fluid communication between at least the first generation space and the first detection space is determined, in particular automatically, when the at least first sound signal is detected by means of the first sound detection device. Position and sizes can also be determined accordingly, especially automatically.

Anders als bei einigen bekannten Ansätzen zur akustischen Vermessung von Räumen, insbesondere in Erdöl-Fördereinrichtung, können grundsätzlich wenigstens die erste Schallerzeugungseinrichtung und die erste Schallerfassungseinrichtung an den Räumen verbleiben, sodass beispielsweise eine ständige und/oder bevorzugt automatische Überwachung hinsichtlich Fluidkommunikation zwischen den Räumen erfolgen kann.In contrast to some known approaches for the acoustic measurement of rooms, in particular in oil production facilities, in principle at least the first sound generating device and the first sound detection device can remain in the rooms, so that, for example, constant and/or preferably automatic monitoring with regard to fluid communication between the rooms can take place .

Das Feststellen kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung durchgeführt werden, die bevorzugt mit der wenigstens ersten Schallerzeugungseinrichtung und/oder mit wenigstens der ersten Schallerfassungseinrichtung und/oder ggf. mit einer oder mehreren kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtungen verbunden sein kann.The determination can be carried out, for example, by means of a control device, which can preferably be connected to the at least first sound generating device and/or to at least the first sound detecting device and/or possibly to one or more combined generating and detecting devices.

Generell kann beispielsweise wenigstens die erste Schallerzeugungseinrichtung und/oder wenigstens die erste Schallerfassungseinrichtung außerdem dazu verwendet werden, sonstige Merkmale, Eigenschaften und/oder Zustände wenigstens eines der Räume zu ermitteln. Beispielsweise kann mittels eines Paares von Schallerzeugungs- und Schallerfassungseinrichtung, insbesondere mittels einer kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung, in einem Raum eine sonstige Eigenschaft und/oder ein Zustand ermittelt werden, beispielsweise ein Medienübergang, ein Flüssigkeitsstand, eine Phasengrenze und/oder Festkörper. Im Kontext einer Öl- und/oder Gasfördereinrichtung kann insbesondere die Höhe eines Medienübergangs zum Öl bzw. Gas ermittelt werden. Außerdem können in den Räumen etwa Positionen von bestimmten Merkmalen, wie Ventile, Fassungen o.ä., anhand ihrer Schallreflexionen ermittelt werden.In general, for example, at least the first sound generating device and/or at least the first sound detection device can also be used to determine other features, properties and/or states of at least one of the rooms. For example, by means of a pair of sound generation and sound detection devices, in particular by means of a combined generation and detection device, another property and/or a condition can be determined in a room, for example a media transition, a liquid level, a phase boundary and/or solids. In the context of an oil and/or gas production facility, in particular the height of a media transition to the oil or gas can be determined. In addition, the positions of certain features in the rooms, such as valves, sockets, etc., can be determined based on their sound reflections.

Beispielsweise kann am ersten Erzeugungsraum eine zweite Schallerfassungseinrichtung vorgesehen sein. Das Verfahren kann umfassen: Erzeugen eines Schallsignals mittels der ersten Schallerzeugungseinrichtung, Erfassen des Schallsignals mittels der zweiten Schallerfassungseinrichtung, Ermitteln einer Position eines Merkmals im ersten Erzeugungsraum, insbesondere eines Flüssigkeitsstandes und/oder eines Medienübergangs, anhand einer Laufzeit zwischen dem Erzeugen des Schallsignals im Erzeugungsraum und dem Erfassen des Schallsignals durch die zweite Schallerfassungseinrichtung. Bei dem Schallsignals kann es sich grundsätzlich um das erste Schallsignal oder um ein weiteres Schallsignal handeln. Die Schallerfassungseinrichtung im Erzeugungsraum erfasst insbesondere eine Reflexion des Schallsignals. Ein Vorteil ist, dass sowohl für die Erkennung des Merkmals im ersten Erzeugungsraum als auch für die Erkennung der Fluidkommunikation bzw. des Fluiddurchgangs ein und dieselbe Schallerfassungseinrichtung, also dieselbe Hardware eingesetzt werden kann. Somit werden weitere Überwachungsmöglichkeiten ohne zusätzliche Hardwarekosten geschaffen.For example, a second sound detection device can be provided at the first generation space. The method can include: generating a sound signal using the first sound generating device, detecting the sound signal using the second sound detecting device, determining a position of a feature in the first generation space, in particular a liquid level and/or a media transition, based on a transit time between the generation of the sound signal in the generation space and the detection of the sound signal by the second sound detection device. The sound signal can in principle be the first sound signal or another sound signal. The sound detection device in the generation room in particular detects a reflection of the sound signal. One advantage is that one and the same sound detection device, i.e. the same hardware, can be used both for detecting the feature in the first generation space and for detecting the fluid communication or fluid passage. This creates additional monitoring options without additional hardware costs.

Ferner kann generell anhand von an sich bekannten Merkmalen in den Räumen und anhand von Schallreflexionen an diesen Merkmalen die Schallgeschwindigkeit im betreffenden Fluid ermittelt werden. Dies kann wiederum herangezogen werden, um Vorhandensein, Position und/oder Größe eines Fluiddurchgangs genauer bestimmen zu können.Furthermore, the speed of sound in the fluid in question can generally be determined based on known features in the rooms and based on sound reflections on these features. This in turn can be used to more accurately determine the presence, position and/or size of a fluid passage.

Es kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche z.B. wenigstens mit der ersten Schallerzeugungseinrichtung und/oder mit der ersten Schallerfassungseinrichtung verbunden ist. Am ersten Erzeugungsraum kann beispielsweise auch eine Schallerfassungseinrichtung, insbesondere eine kombinierte Erzeugungs- und Erfassungsvorrichtung vorgesehen sein, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung kann bevorzugt mit allen Schallerzeugungseinrichtungen und Schallerfassungseinrichtungen verbunden sein. Die in diesem Absatz genannten Verbindungen können bevorzugt zumindest zwischen der Erzeugung und der Erfassung des ersten Schallsignals oder bevorzugt im Wesentlichen permanent bestehen bleiben.A control device can be provided, which is connected, for example, at least to the first sound generating device and/or to the first sound detection device. For example, a sound detection device, in particular a combined generation and detection device, which is connected to the control device, can also be provided at the first generation space. The control device can preferably be connected to all sound generating devices and sound detection devices. The connections mentioned in this paragraph can preferably remain at least between the generation and the detection of the first sound signal or preferably essentially permanently.

Die Erfindung betrifft außerdem ein System nach dem hierauf gerichteten, unabhängigen Anspruch. Das System umfasst wenigstens zwei grundsätzlich fluidisch getrennte Räume; wenigstens eine erste elektronische Schallerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Schallsignals in einem der Räume, nämlich einem ersten Erzeugungsraum; wenigstens eine erste Schallerfassungseinrichtung zum Erfassen des ersten Schallsignals in einem anderen der Räume, nämlich einem ersten Erfassungsraum; und eine Steuereinrichtung, die mit der ersten Schallerzeugungseinrichtung und der ersten Schallerfassungseinrichtung verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein Vorhandensein einer Fluidkommunikation zwischen wenigstens dem ersten Erzeugungsraum und dem ersten Erfassungsraum festzustellen, wenn das wenigstens erste Schallsignal mittels der ersten Schallerfassungseinrichtung erfasst wird.The invention also relates to a system according to the independent claim directed thereto. The system comprises at least two fundamentally fluidically separated spaces; at least one first electronic sound generating device for generating a first sound signal in one of the rooms, namely a first generating room; at least one first sound detection device for detecting the first sound signal in another of the rooms, namely a first detection room; and a control device that is connected to the first sound generation device and the first sound detection device and is configured to detect the presence of fluid communication between at least the first generation space and the first detection space when the at least first sound signal is detected by means of the first sound detection device.

Grundsätzlich kann das System entsprechend den in Bezug auf ein Verfahren beschriebenen Details und Ausführungsformen weitergebildet werden und umgekehrt. Jede hierin beschriebene Schallerzeugungseinrichtung kann entsprechend anderen hierin beschriebenen Schallerzeugungseinrichtungen ausgeführt sein und/oder betrieben werden. Jede hierin beschriebene Schallerfassungseinrichtung kann entsprechend anderen hierin beschriebenen Schallerfassungseinrichtungen ausgeführt sein und/oder betrieben werden. Jedes hierin beschriebene Schallsignal kann entsprechend anderen hierin beschriebenen Schallsignalen ausgeführt sein und/oder erzeugt werden.In principle, the system can be further developed according to the details and embodiments described in relation to a method and vice versa. Each sound generating device described herein can be designed and/or operated in accordance with other sound generating devices described herein. Each sound detection device described herein may be designed and/or operated in accordance with other sound detection devices described herein. Each sound signal described herein may be implemented and/or generated corresponding to other sound signals described herein.

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.

1 zeigt ein System mit mehreren Räumen, einer Schallerzeugungseinrichtung und zwei Schallerfassungseinrichtungen.
2 zeigt eine Auftragung des Schalls, welcher mittels einer Schallerfassungseinrichtung erfasst wird.
3 bis 6 zeigen unterschiedliche Anordnungen von mehreren Räumen.
7 zeigt eine Erdöl-Fördereinrichtung.

The invention is explained below merely by way of example using the schematic drawings.

1 shows a system with several rooms, a sound generating device and two sound detection devices.
2 shows a plot of the sound, which is detected by a sound detection device.
3 until 6 show different arrangements of several rooms.
7 shows an oil production facility.

In 1 ist ein System 10 gezeigt, welches mehrere mit wenigstens einem Fluid gefüllte Räume 12, nämlich in dieser Ausführungsform einen ersten Raum 12.1, einen zweiten Raum 12.2 und einen dritten Raum 12.3 umfasst. Grundsätzlich gilt für jeden Raum, dass darin ein Fluid oder auch verschiedene Fluide vorhanden sein können. Es ist beispielsweise auch möglich, dass darin sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas vorhanden ist.In 1 a system 10 is shown which comprises a plurality of spaces 12 filled with at least one fluid, namely in this embodiment a first space 12.1, a second space 12.2 and a third space 12.3. Basically, every room can contain a fluid or different fluids. For example, it is also possible that both a liquid and a gas are present therein.

Der Raum 12.1 ist hier als zylindrischer Raum ausgeführt. Die Räume 12.1 und 12.2 bilden Ringräume, nämlich letztlich hohlzylindrische Räume, welche verschachtelt und konzentrisch mit dem Raum 12.1 und miteinander angeordnet sind.The room 12.1 is designed here as a cylindrical room. The spaces 12.1 and 12.2 form annular spaces, namely ultimately hollow cylindrical spaces, which are nested and arranged concentrically with the space 12.1 and with each other.

Das System 10 umfasst am ersten Raum 12.1 eine Schallerzeugungseinrichtung 14 zur Erzeugung eines ersten Schallsignals 16 im ersten Raum 12.1, welcher also einen Erzeugungsraum bildet. Am zweiten Raum 12.2 ist eine erste Schallerfassungseinrichtung 18.1 vorgesehen. Am dritten Raum 12.3 ist eine zweite Schallerfassungseinrichtung 18.2 vorgesehen. Es versteht sich, dass die Schallerzeugungseinrichtung 14 und die Schallerfassungseinrichtungen 18.1 und 18.2 jeweils Teil einer kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung sein können. Entsprechend können Schallsignale auch von anderen Einrichtungen erzeugt und erfasst werden, als es hier lediglich mit einer gestrichelten Linie des Schallsignals 16 angedeutet ist.The system 10 includes a sound generating device 14 in the first room 12.1 for generating a first sound signal 16 in the first room 12.1, which therefore forms a generation room. A first sound detection device 18.1 is provided in the second room 12.2. A second sound detection device 18.2 is provided in the third room 12.3. It is understood that the sound generation device 14 and the sound detection devices 18.1 and 18.2 can each be part of a combined generation and detection device. Correspondingly, sound signals can also be generated and detected by other devices than are merely indicated here with a dashed line of the sound signal 16.

Es ist eine Steuereinrichtung 20 vorgesehen, welche mit den Schallerzeugungs- und Schallerfassungseinrichtungen verbunden ist. Die Steuereinrichtung 20 kann insbesondere zu einem automatischen Betrieb dieser Einrichtungen eingerichtet sein und zum Beispiel eine ständige Überwachung der Räume gewährleisten. A control device 20 is provided, which is connected to the sound generation and sound detection devices. The control device 20 can in particular be set up to automatically operate these devices and, for example, ensure constant monitoring of the rooms.

Zwischen den Räumen 12.1 und 12.2 ist ein erster Fluiddurchgang 22.1 vorhanden, welcher eine unerwünschte Leckage zwischen den beiden Räumen ermöglicht. Ferner ist in diesem Beispiel ein zweiter Fluiddurchgang 22.2 zwischen den Räumen 12.2 und 12.3 vorhanden.Between the rooms 12.1 and 12.2 there is a first fluid passage 22.1, which allows undesirable leakage between the two rooms. Furthermore, in this example there is a second fluid passage 22.2 between the rooms 12.2 and 12.3.

Eine Fluidkommunikation zwischen den Räumen 12.1 und 12.2 bzw. der Fluiddurchgang 22.1 kann wie folgt festgestellt werden. Durch die Schallerzeugungseinrichtung 14 wird das Schallsignal 16 ausgesendet und verbreitet sich entlang des Raumes 12.1. Der Fluiddurchgang 22.1 erlaubt eine Kommunikation zwischen den Räumen 12.1 und 12.2, weshalb sich auch das Schallsignal 16 zumindest in einem gewissen Maße durch den Fluiddurchgang 22.1 hindurch und in den Raum 12.2 hinein verbreitet. Nach weiterer Verbreitung im Raum 12.2 ist das Schallsignal 16 mittels der ersten Schallerfassungseinrichtung 18.1 nach einer bestimmten Laufzeit des Schalls erfassbar. Falls also durch die Schallerfassungseinrichtung 18.1 ein Schallsignal erfasst wird, welches zum Schallsignal 16 korrespondiert, kann auf das Vorhandensein eines Fluiddurchgangs 22.1 geschlossen werden.Fluid communication between the rooms 12.1 and 12.2 or the fluid passage 22.1 can be determined as follows. The sound signal 16 is emitted by the sound generating device 14 and spreads along the room 12.1. The fluid passage 22.1 allows communication between the rooms 12.1 and 12.2, which is why the sound signal 16 also spreads at least to a certain extent through the fluid passage 22.1 and into the room 12.2. After further propagation in the room 12.2, the sound signal 16 can be detected by means of the first sound detection device 18.1 after a certain duration of the sound. If a sound signal is detected by the sound detection device 18.1, which corresponds to the sound signal 16, the presence of a fluid passage 22.1 can be concluded.

Die Position des Fluiddurchgangs 22.1 in Bezug auf die in 1 vertikale Achse kann anhand der Laufzeit des Schallsignals ermittelt werden. Die Schallgeschwindigkeit kann bekannt sein, etwa weil das Fluid im betreffenden Raum bekannt sein kann. Es können aber auch eine oder mehrere Referenzmessungen zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit durchgeführt werden.The position of the fluid passage 22.1 with respect to the in 1 Vertical axis can be determined based on the transit time of the sound signal. The speed of sound can be known, for example because the fluid in the relevant space can be known. However, one or more reference measurements can also be carried out to determine the speed of sound.

Die Größe des Fluiddurchgangs 22.1 nimmt Einfluss auf den Schalldruck, also auf die Amplitude des Schalls, der in den zweiten Raum 12.2 gelangt. Daher kann anhand der Amplitude des erfassten Schallsignals 16 die Größe des Fluiddurchgangs 22.1 zumindest näherungsweise bestimmt werden. Dabei kann insbesondere ein Vergleich zur Amplitude bei Erzeugung des Schallsignals durchgeführt werden.The size of the fluid passage 22.1 influences the sound pressure, i.e. the amplitude of the sound that enters the second room 12.2. Therefore, the size of the fluid passage 22.1 can be determined at least approximately based on the amplitude of the detected sound signal 16. In particular, a comparison can be carried out with the amplitude when the sound signal is generated.

In 2 ist eine beispielhafte Auftragung des von einer Schallerfassungseinrichtung erfassten Schalls dargestellt. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen, die für Rohrleitungen im Wesentlichen proportional zur Länge I ist. Auf der Ordinate ist eine gemessene Spannung U aufgetragen, welche zu einem Schalldruck p korrespondiert. Für die Zwecke der weiteren Erläuterung handelt es sich hier um eine Auftragung für die Schallerfassungseinrichtung 18.1 der 1.In 2 an exemplary plot of the sound detected by a sound detection device is shown. The time t is plotted on the abscissa, which is essentially proportional to the length I for pipelines. A measured voltage U is plotted on the ordinate, which corresponds to a sound pressure p. For the purposes of further explanation, this is a plot for the sound detection device 18.1 1 .

Bei einem Zeitpunkt T1 ist ein Ausschlag zu erkennen, der beispielsweise derart zum ersten Schallsignal korrespondieren kann, dass hier eine Übertragung auf im wesentlichen direktem Wege durch das Material erfolgt, welches die Räume definiert.At a time T1, a deflection can be seen, which can, for example, correspond to the first sound signal in such a way that transmission takes place in an essentially direct way through the material that defines the rooms.

Im Hinblick auf den Fluiddurchgang 22.1 ist vielmehr der Ausschlag beim Zeitpunkt T2 relevant. Dieser entspricht dem Lauf des Signals 16 von der Schallerzeugungseinrichtung 14 durch den Fluiddurchgang 22.1 bis zur Schallerfassungseinrichtung 18.1. Ein Vorhandensein eines solchen Ausschlags kann also ein Vorhandensein eines Fluiddurchgangs 22.1 indizieren. Anhand der Amplitude kann die Größe des Fluiddurchgangs 22.1 ermittelt werden. Anhand der Laufzeit kann die Position des Fluiddurchgangs 22.1 ermittelt werden, nämlich in Bezug auf 1 die Höhe bzw. die Position in Bezug auf die Zylinderachse der zylindrischen Räume 12. Hinsichtlich der Laufzeit ist zu erwähnen, dass diese grundsätzlich in Bezug auf einen Erzeugungszeitpunkt bezogen werden kann oder theoretisch auch auf den Zeitpunkt T1, zumal die Zeit zwischen dem Erzeugungszeitpunkt und dem Zeitpunkt T1 als gering und konstant zu erwarten ist, sofern die relevanten Bauteile nicht verändert werden.With regard to the fluid passage 22.1, the deflection at time T2 is rather relevant. This corresponds to the path of the signal 16 from the sound generating device 14 through the fluid passage 22.1 to the sound detection device 18.1. The presence of such a rash can therefore indicate the presence of a fluid passage 22.1. The size of the fluid passage 22.1 can be determined based on the amplitude. The position of the fluid passage 22.1 can be determined based on the transit time, namely in relation to 1 the height or position in relation to the cylinder axis of the cylindrical spaces 12. With regard to the running time, it should be mentioned that this can basically be related to a time of production or theoretically to the time T1, especially since the time between Production time and time T1 can be expected to be low and constant, provided that the relevant components are not changed.

In 1 ist ferner zwischen den Räumen 12.2 und 12.3 ein weiterer Fluiddurchgang 22.2 vorhanden, der insbesondere mithilfe der Schallerfassungseinrichtung 18.2 ermittelt werden kann. Falls diese das Signal 16 ebenfalls erfasst, kann darauf geschlossen werden, dass zusätzlich ein Fluiddurchgang 22.2 vorhanden ist.In 1 There is also a further fluid passage 22.2 between the rooms 12.2 and 12.3, which can be determined in particular with the help of the sound detection device 18.2. If this also detects the signal 16, it can be concluded that an additional fluid passage 22.2 is present.

Grundsätzlich und bevorzugt können an zwei oder an allen drei Räumen 12.1, 12.2 und 12.3 jeweils sowohl eine Schallerzeugungseinrichtung als auch eine Schallerfassungseinrichtung, zum Beispiel in kombinierter Form, vorgesehen sein. So können in alle Richtungen und zwischen allen Räumen Fluiddurchgänge auf einfache Weise ermittelt werden.In principle and preferably, both a sound generating device and a sound detection device, for example in a combined form, can be provided in two or all three rooms 12.1, 12.2 and 12.3. In this way, fluid passages can be easily determined in all directions and between all rooms.

In 3 ist eine beispielhafte Anordnung von vier Räumen 12 dargestellt. Ähnlich zu 1 gibt es einen zentralen Raum 12.1 sowie weitere Räume 12.2, 12.3 und 12.4, welche sich als Ringräume um den zentralen Raum 12.1 herum erstrecken.In 3 an exemplary arrangement of four rooms 12 is shown. Similar to 1 there is a central room 12.1 and further rooms 12.2, 12.3 and 12.4, which extend as annular spaces around the central room 12.1.

In 4 ist eine beispielhafte Anordnung von vier Räumen 12 dargestellt, die so angeordnet sind, dass ein jeweiliger Raum an zwei weitere Räume angrenzt.In 4 an exemplary arrangement of four rooms 12 is shown, which are arranged so that a respective room adjoins two further rooms.

5 zeigt eine beispielhafte Anordnung von drei Räumen 12, welche so angeordnet sind, dass alle drei Räume an die jeweils anderen zwei Räume angrenzen. 5 shows an exemplary arrangement of three rooms 12, which are arranged so that all three rooms adjoin the other two rooms.

6 zeigt eine Anordnung von drei Räumen 12 in Form einer Reihe. 6 shows an arrangement of three rooms 12 in the form of a row.

7 zeigt eine Erdöl-Fördereinrichtung 24 mit einer mehrwandigen Rohrleitung, welche vier konzentrische angeordnete Räume 12.1, 12.2, 12.3 und 25 aufweist. Die Rohrleitung bzw. die Ringräume sind größtenteils unterhalb einer Erdoberfläche 26 angeordnet. In einem untersten Abschnitt sind Öffnungen 28, insbesondere eine Perforation, vorgesehen, über die Erdöl in die Rohrleitung eintreten kann. Ein Medienübergang ist bei Position 30 eingezeichnet. Das Erdöl kann beispielsweise über den zentralen Raum 12.1 nach oben gefördert werden. 7 shows a petroleum delivery device 24 with a multi-walled pipeline, which has four concentrically arranged spaces 12.1, 12.2, 12.3 and 25. The pipeline or the annular spaces are largely arranged below an earth surface 26. In a lowest section, openings 28, in particular a perforation, are provided through which petroleum can enter the pipeline. A media transition is shown at position 30. The petroleum can, for example, be conveyed upwards via the central room 12.1.

Im ersten Raum 12.1 ist eine kombinierte Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung 14.1, 18.1 vorgesehen. Im zweiten Raum 12.2 ist eine kombinierte Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung 14.2, 18.2 vorgesehen. Im dritten Raum 12.3 ist eine kombinierte Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung 14.3, 18.3 vorgesehen. Die Erzeugungs- und Erfassungseinrichtungen sind mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden.A combined generation and detection device 14.1, 18.1 is provided in the first room 12.1. A combined generation and detection device 14.2, 18.2 is provided in the second room 12.2. A combined generation and detection device 14.3, 18.3 is provided in the third room 12.3. The generation and detection devices are connected to a control device 20.

Beispielsweise kann über die Schallerzeugungseinrichtung 14.1 ein Schallsignal ausgesendet werden. Wenn dieses mittels der Schallerfassungseinrichtung 18.2 erfasst wird, kann - insbesondere nach einer vorgegebenen Mindestlaufzeit - das Vorhandensein einer Fluidkommunikation zwischen dem ersten Raum 12.1 und dem zweiten Raum 12.2 festgestellt werden.For example, a sound signal can be emitted via the sound generating device 14.1. If this is detected by means of the sound detection device 18.2, the presence of fluid communication between the first room 12.1 and the second room 12.2 can be determined - in particular after a predetermined minimum running time.

Ein von der Schallerzeugungseinrichtung 14.1 erzeugtes Schallsignal wird von dem Medienübergang 30 reflektiert und kann anschließend von der Schallerfassungseinrichtung 18.1 erfasst werden. Anhand der hierfür nötigen Laufzeit des Schallsignals kann die Position, hier insbesondere die Höhe, des Medienübergangs 30 ermittelt werden.A sound signal generated by the sound generating device 14.1 is reflected by the media transition 30 and can then be detected by the sound detection device 18.1. Based on the necessary transit time of the sound signal, the position, here in particular the height, of the media transition 30 can be determined.

Grundsätzlich können zum Beispiel auch in den Räumen 12.2 und 12.3 die jeweiligen kombinierten Erzeugungs- und Erfassungseinrichtung 14.2, 18.2 und 14.3, 18.3 dazu eingesetzt werden, im jeweiligen Raum Merkmale durch entsprechende akustische Laufzeitmessungen zu ermitteln. Auch hier kann etwa ein Flüssigkeitsstand ermittelt werden.In principle, for example, the respective combined generation and detection devices 14.2, 18.2 and 14.3, 18.3 can also be used in the rooms 12.2 and 12.3 to determine features in the respective room through corresponding acoustic transit time measurements. Here too, a liquid level can be determined.

Grundsätzlich können die Räume beispielsweise auch ganz oder teilweise mit einem Feststoff, beispielsweise Beton, verfüllt sein. Dies ist hier durch gestrichelte Linien angedeutet. Der Raum 12.3 ist in diesem Beispiel teilweise mit Beton verfüllt. Der Raum 25 ist im Wesentlichen vollständig mit Beton verfüllt.In principle, the rooms can, for example, be completely or partially filled with a solid, for example concrete. This is indicated here by dashed lines. In this example, room 12.3 is partially filled with concrete. The room 25 is essentially completely filled with concrete.

Es versteht sich, dass insbesondere die Darstellung der 7 nicht maßstabsgetreu sein muss. Die dargestellte Rohrleitung kann sich insbesondere mehrere 100 oder sogar mehrere 1000 m in das Erdreich hinein erstrecken.It goes without saying that in particular the representation of the 7 does not have to be to scale. The pipeline shown can extend in particular several 100 or even several 1000 m into the ground.

Das beschriebene Verfahren umfasst im Kontext einer Erdöl-Fördereinrichtung bevorzugt die gleichzeitige und/oder vollautomatische Betrachtung des Steigrohrstrangs, z.B. in 7 Raum 12.1, und von zwei weiteren Ringräumen, z.B. in 7 Räume 12.2 und 12.3. Zudem können die nötigen Messungen, etwa von Drücken und Temperaturen, obertägig durchgeführt werden.In the context of an oil production facility, the method described preferably includes the simultaneous and/or fully automatic observation of the riser pipe string, for example in 7 Room 12.1, and two other annular spaces, for example in 7 Rooms 12.2 and 12.3. In addition, the necessary measurements, such as pressures and temperatures, can be carried out above ground.

Die Messung des Medienübergangs kann in mehreren (Ring-)räumen (voll-) automatisch und elektronisch gleichzeitig erfolgen, insbesondere mit nur einem Messgerät, welches z.B. eine Steuereinrichtung und mehrere Erzeugungs- und Erfassungseinrichtungen, z.B. wenigstens drei oder wenigstens vier kombinierte Erzeugungs- und Erfassungseinrichtungen oder Messköpfe, aufweisen kann. Diese können gleichzeitig installiert sein. Der gesamte Messablauf kann vollautomatisch und kontinuierlich (Verlaufsmessung) ablaufen. Es ist eine individuelle Parametrierung der einzelnen Messstränge bzw. für die einzelnen Räume möglich. Messzyklen von unter 1 Minute je Messkanal sind möglich (abhängig von der Bohrungstiefe). Medienübegangsmessungen sind beispielsweise ab 10 m zwischen Medienübergang und Schallerzeugungs- bzw. Schallerfassungeinrichtung möglich.The measurement of the media transfer can be carried out (fully) automatically and electronically at the same time in several (annular) spaces, in particular with only one measuring device, which, for example, has a control device and several generation and detection devices, for example at least three or at least four combined generation and detection devices or measuring heads. This can be installed at the same time. The entire measurement process can be fully automatic and continuous (progressive measurement). Individual parameterization of the individual measuring lines or for the individual rooms is possible. Measuring cycles of less than 1 minute per measuring channel are possible (depending on the hole depth). Media transfer measurements are possible, for example, from 10 m between the media transfer and the sound generating or sound detection device.

Das Messverfahren kann eine automatische und kontinuierliche Beobachtung von Druck und Temperatur (obertägig), von Flüssigkeitsoberflächen (untertage) und/oder von den Schallgeschwindigkeiten umfassen.The measurement method can include automatic and continuous observation of pressure and temperature (above surface), of liquid surfaces (underground) and/or of the speeds of sound.

Sofern benötigt, wird der Bohrlochdruck oder der BHP nach den in den einschlägigen Regelwerken zu Bohrlochberechnung aus den obertägigen Messwerten berechnet. Bei Druckerhöhung im Tubing (Steigrohrstrang/Raum 12.1), wird der Einfluss auf die benachbarten Ringräumen (Räume 12.2 und 12.3) ermittelt. Treten keine Veränderungen auf, sind keine Leckagen vorhanden. Bei Kommunikation der Räume untereinander sind Leckagen vorhanden, deren Lage über die gleiche Hardware ermittelt werden, die auch für eine Messung eines Medienübergangs verwendet wird. Dazu wird das Messsignal in einem Ringraum oder im Tubing gesendet und in einem anderen der Räume wird das Signal gemessen. In dem Fall wird also nicht der Medienübergang, sondern der Ort der Leckage gemessen, da der Schall in einem Raum hinab geht, durch die Leckage in den anderen Raum übertritt und zur Erfassungseinrichtung zurückkommt.If required, the borehole pressure or the BHP is calculated from the surface measured values in accordance with the relevant regulations for borehole calculation. If the pressure in the tubing (riser pipe string/room 12.1) increases, the influence on the neighboring annular spaces (rooms 12.2 and 12.3) is determined. If no changes occur, there are no leaks. When the rooms communicate with each other, leaks are present, the location of which is determined using the same hardware that is also used to measure a media transition. For this purpose, the measurement signal is sent in an annulus or tubing and the signal is measured in another of the rooms. In this case, it is not the media transfer that is measured, but rather the location of the leak, since the sound goes down in one room, passes through the leak into the other room and returns to the detection device.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Systemsystem
1212: RaumSpace
1414: SchallerzeugungseinrichtungSound generating device
1616: Schallsignalsound signal
1818: SchallerfassungseinrichtungSound detection device
2020: SteuereinrichtungControl device
2222: FluiddurchgangFluid passage
2424: Erdöl-FördereinrichtungPetroleum production facility
2525: RaumSpace
2626: ErdoberflächeEarth's surface
2828: Öffnungopening
3030: MedienübergangMedia transition

Claims

Method for determining fluid communication between essentially fluidically separated spaces (12) filled with fluid, in particular, the spaces (12) being cylindrical spaces of a multi-walled pipeline, wherein the method includes the steps: Generating a first sound signal (16) by means of at least one first electronic sound generating device (14) in one of the rooms (12), namely a first generating room (12); Detecting the first sound signal (16) by means of at least one first sound detection device (18) in another of the rooms (12), namely a first detection room (12); Determining the presence of fluid communication between the first generation space (12) and the first detection space (12) when the at least first sound signal (16) is detected by means of the first sound detection device (18).

Procedure according to Claim 1 comprising: detecting the first sound signal (16) by means of a second sound detection device (18) in at least one space (12), namely a second detection space (12) which is different from the first detection space (12); Determining the presence of fluid communication between at least the first generation space (12) and the second detection space (12) when the first sound signal (16) is detected by means of the second sound detection device (18).

Method according to one of the preceding claims comprising: Generating a second sound signal (16) by means of at least one second sound generating device (14) in one of the rooms (12), namely a second generating room (12), which is different from the first generating room (12), Detecting the second sound signal (16) by means of a sound detection device (18) in at least one detection space (12), in particular in the first, the second and/or a further detection space (12), in particular by means of the first, the second and/or a further sound detection device (18); Determining the presence of fluid communication between the second generation space (12) and the at least one detection space (12) when the second sound signal is detected by means of the sound detection device (18).

Method according to one of the preceding claims, comprising: determining a position of at least one fluid passage (22) between a generation space (12) and a detection space (12), namely a fluid passage (22) which enables communication between the generation space (12) and the detection space (12), the determination being based on a transit time between the generation of the sound signal (16) in the generation space (12) and the detection of the sound signal (16 ) takes place in the detection room (12).

Method according to one of the preceding claims, wherein in order to generate the first sound signal (16), the first sound generating device (14) is activated, a start of the running time being determined in relation to a point in time of the activation.

Method according to one of the preceding claims comprising: Determining a size of at least one fluid passage (22) between a generation space (12) and a detection space (12), namely a fluid passage (12) that enables communication between the generation space (12) and the detection space (12), wherein the determination is carried out based on an amplitude of the sound signal (16) which is detected in the detection space (12), in particular in comparison to a generation amplitude with which the sound signal (16) is generated.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least three, in particular at least four, rooms (12) are provided and/or wherein a sound signal (16) is also generated in at least one detection space (12), so that the detection space (12) is also a generation space (12).

Method according to one of the preceding claims, wherein one of the rooms (12) is arranged between two other rooms (12) and/or wherein the spaces (12) are nested within one another and/or are concentric annular spaces (12).

Method according to one of the preceding claims, wherein the spaces (12) are provided in a bore of an oil or gas production device (24), in particular as spaces (12) of a multi-walled pipeline which is located in the bore or is intended to be introduced into one is.

Method according to one of the preceding claims, wherein a sound generating device (14) is comprised by a combined generating and detecting device, which also comprises a sound detecting device (18), and/or wherein at least one sound generating device (14) and/or at least one sound detecting device (16 ) is designed to be electromagnetic, electrodynamic, electrostatic and/or piezoelectric.

Method according to one of the preceding claims, wherein generating at least one sound signal (16) comprises: Generating a sound signal (16) over a wide frequency range while omitting predetermined frequencies, in particular interference and/or attenuation frequencies.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least the first sound generating device (14) and the first sound detection device (18) remain on or in the respective rooms (12) over a period of at least weeks, in particular at least months, wherein the generation of a first sound signal (16) is carried out several times, in particular regularly, during this period, wherein the presence of fluid communication between at least the first generation space (12) and the first detection space (12) is determined, in particular automatically, when the at least first sound signal (16) is detected by means of the first sound detection device (18).

Method according to one of the preceding claims, wherein a second sound detection device (12) is provided at the first generation space (12), the method comprising: Generating a sound signal (16) by means of the first sound generating device (18), Detecting the sound signal (16) by means of the second sound detection device (18), Determining a position of a feature in the first generation space (12), in particular a liquid level, in particular a mirror depth (30), based on a transit time between the generation of the sound signal (16) in the generation space (12) and the detection of the sound signal (16) by the second Sound detection device (18).

Method according to one of the preceding claims, wherein a control device (20) is provided, which is connected at least to the first sound generating device (14) and to the first sound detecting device (16), in particular wherein a sound detecting device (18) is also present at the first generating space (12). is provided, which is connected to the control device (20), and / or in particular wherein the control device (20) is connected to all sound generating devices (14) and sound detection devices (18), the connections being at least between the Generation and detection of the first sound signal (16), in particular essentially permanently, remain.

System (10, 24) comprehensive at least two basically fluidically separated rooms (12), at least one first electronic sound generating device (14) for generating a first sound signal (16) in one of the rooms (12), namely a first generating room (12), at least one first sound detection device (18) for detecting the first sound signal (16) in another of the rooms (12), namely a first detection room (12), a control device (20) which is connected to the first sound generating device (14) and the first sound detection device (18) and is set up to detect the presence of fluid communication between at least the first generation space (12) and the first detection space (12), if the at least first sound signal (16) is detected by means of the first sound detection device (18).