DE112017007034B4

DE112017007034B4 - System, Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Parameters in einem Bohrloch

Info

Publication number: DE112017007034B4
Application number: DE112017007034.1T
Authority: DE
Inventors: Andrew Albert Hrametz; Rachel Zhou
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: DE112017007034T5; US11377937B2; GB201912705D0; GB2574344B; WO2018194596A1; FR3065479A1; GB2574344A; US20210215023A1

Abstract

System zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch, umfassend:
einen Förderstrang (150), der sich in dem Bohrloch (116) befinden kann;
einen Sensor (128, 502), der sich an dem Förderstrang (150) befindet und funktionsfähig ist, um den Parameter zu messen;
eine Aufzeichnungsvorrichtung (504), die sich an dem Förderstrang (150) befindet und Folgendes umfasst: einen Abtaster (506) in Kommunikation mit dem Sensor (128, 502) und funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz abzutasten, und eine Informationsspeichervorrichtung (508) in Kommunikation mit dem Abtaster (506) und funktionsfähig, um die durch den Abtaster (506) gewonnenen Abtastungen zu speichern; und
einen Prozessor (548) in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung (504) und funktionsfähig, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen zu überwachen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Dieser Abschnitt ist dazu gedacht, Hintergrundinformationen bereitzustellen, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der beschriebenen Ausführungsformen zu ermöglichen. Dementsprechend versteht es sich, dass diese Darlegungen in diesem Sinne zu lesen sind und nicht als Zugeständnisse an den Stand der Technik.
Eine Bohrung kann teilweise mittels Führen eines Bohrlochperforators in das Bohrloch und Zünden des Bohrlochperforators, um Perforationsstollen in der Formation zu erzeugen, fertiggestellt und erschlossen werden. Der Bohrlochperforator umfasst explosive Ladungen, die bei Entzündung jedes Futterrohr in dem Bohrloch durchschlagen und die Perforationsstollen in der Formation, die das Bohrloch umgibt, erzeugen. Danach können Kohlenwasserstoffe von der Formation in die Perforationsstollen fließen, in das Bohrloch und dann im Bohrloch emporsteigen, um an der Oberfläche hervorgeholt zu werden.
Wenn der Bohrlochperforator gezündet wird, werden zu Beginn sehr hohe Detonationsdrücke (z. B. einige Millionen psi) in dem Bohrloch generiert. Dieser anfängliche Druck wird an die umgebende Umwelt übertragen, wodurch starke, kurzzeitige Erschütterungswellen erzeugt werden, die sich mit Überschallgeschwindigkeit durch benachbarte Materialen (wie etwa Fluid in dem Bohrloch oder ein Fertigstellungsstrang, der den Bohrlochperforator lagert) verbreiten, die sich schließlich zu Belastungs- und/oder Druckwellen abschwächen, die sich mit Schallgeschwindigkeit fortbewegen. Die Druckwellen können Schäden an Ausrüstung im Bohrloch verursachen, die sich allgemein als gelöste Pressköpfe, verzogene Futterrohre, gebrochene Werkzeuge, zerborstene Gehäuse oder zerteilte Perforatoren manifestieren. Weiterhin werden Schäden an Ausrüstung im Bohrloch verschlimmert, wenn zwei oder mehr Druckwellen kollidieren, da die lokalen Belastungs- und Druckwellen verstärkt werden.
Es sind Versuche unternommen worden, die Effekte der Erschütterung aufgrund des Perforierens zu modellieren. Es wäre wünschenswert, wenn es möglich wäre, die Erschütterung aufgrund des Perforierens zu prognostizieren, um zum Beispiel das Lösen eines Förderpresskopfs zu verhindern, einen Ausfall eines Bohrlochperforatorkörpers zu verhindern und anderweitig Schäden an verschiedenen Komponenten eines Perforationsstrangs zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Unter gewissen Umständen kann die auf einen Presskopf über einem Perforationsstrang übertragene Erschütterung sogar die Ausrüstung über dem Presskopf schädigen.
Zusätzlich werden Bohrungen tiefer gebohrt, werden die Längen des Perforationsstrangs länger und wird die explosive Ladung erhöht, alles in dem Bemühen, verbesserte Erschließung von Bohrungen zu erzielen. Diese Faktoren verschieben die Hüllkurve, die herkömmliche Perforationsstränge und Erfassungsausrüstung im Bohrloch aushalten können.
Erschütterungsmodelle waren nicht in der Lage, Erschütterungseffekte in axialer, Biege- und Torsionsrichtung zu prognostizieren und diese Erschütterungseffekte auf dreidimensionale Strukturen anzuwenden, wodurch Belastungen in bestimmten Komponenten des Perforationsstrangs prognostiziert werden. Ein Hindernis für die Entwicklung eines derartigen Erschütterungsmodells war das Fehlen zufriedenstellender Messungen der Beanspruchungen, Lasten, Belastungen, Drücke und/oder Beschleunigungen usw., die durch das Perforieren erzeugt werden. Derartige Messungen können beim Verifizieren eines Erschütterungsmodells und beim Verfeinern seiner Ausgabe nützlich sein. Es wäre wünschenswert, hochauflösende Erfassungs-, Protokollierungs-, Überwachungs- und/oder Steuermerkmale zu integrieren, während gleichzeitig ein Werkzeug bereitgestellt wird, das ausgestattet ist, um die Schwere der feindlichen Umgebung im Bohrloch auszuhalten, insbesondere im Hinblick auf die hohe Beschleunigung und das Breitbandfrequenzspektrum, die durch das Perforieren und/oder pyrotechnische Erschütterungsereignisse generiert werden.
US 2017 / 0 030 186 A1 beschreibt die Validierung von Modellen zur Vorhersage der transienten Reaktion einer unterirdischen Formation. Ferner werden Verfahren und Systeme zur Validierung solcher Modelle durch den Betrieb von Unterbaugruppen vorgeschlagen, die die vorübergehende Reaktion der Formation als Reaktion auf bestimmte Stimuli, bspw. in Form der Änderungsrate des Drucks in einem Teil der Formation beobachten und bewerten.
US 2017 / 0 111 560 A1 beschreibt die Ausrichtung auf Die-Ebene und Bonden von Kamerakomponenten auf Wafer-Ebene und insbesondere auf Konstruktionen, die die Ausbeute verbessern und die Herstellung von Wafer-Level-Kameramodulen.
US 2016 / 0 047 235 A1 beschreibt Bohrlochwerkzeuge für ein Bohrlochsystem und insbesondere die Erfassung von Daten bezüglich physikalischer Zustände in Verbindung mit einem Perforationsstrang. Zur Erfassung werden Sensoren eingesetzt. Ein mit dem Sensor in Verbindung stehender Prozessor kann die von dem Sensor bereitgestellten Daten samplen.
WO 2007 / 056 121 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung des Drucks in einer Formation die von mindestens einem Bohrloch durchquert wird, umfassend das Bereitstellen eines rohrförmiges Element mit einer Außenfläche, das Anbringen einer Perforationskanone, die so ausgerichtet ist, dass die Perforationskanone beim Abfeuern das röhrenförmige Element nicht beschädigt, Verbinden eines Sensors mit der Perforationskanone in unmittelbarer Nähe der Perforationskanone wobei der Sensor dem Bohrloch ausgesetzt ist, Einsetzen Einführen des rohrförmigen Elements in das Bohrloch, Sichern des rohrförmigen Elements im Bohrloch, Abfeuern der Perforationskanone zum Durchdringen der Formation, den Sensor dem Formationsdruck auszusetzen und Überwachung des Drucks in der Formation mit dem Sensor, um Druckdaten zu erhalten. Die Druckschrift D4 führt vollumfänglich zur Montage des Sensors und zum Datentransport der ermittelten Daten aus. Schweigt aber über ein notwendiges Sampling vollumfänglich.
US 2014 / 0 251 602 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Bedingungen im Bohrloch, insbesondere Belastungsbedingungen, die auf ein Bohrlochwerkzeug, z.B. eine Bohrlochanordnung wirken. Die Belastungen, die auf eine Bohrlochsohlenbaugruppe oder ein anderes Bohrlochwerkzeug während eines bohrlochbezogenen Vorgangs wirken, werden gemessen. Die Belastungsdaten werden gesammelt und können in Echtzeit zur Auswertung an eine Steuereinheit an der Oberfläche übertragen werden. Auf der Grundlage der Belastungsdaten und anderer möglicher Daten in Bezug auf den Betrieb im Bohrloch können Korrekturmaßnahmen zur Verbesserung des Betriebes erfolgen.
Figurenliste
Für eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:

1 eine schematische Ansicht einer Bohrumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
2 eine schematische Ansicht einer drahtgebundenen Protokollierungsumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
3 eine schematische Ansicht einer Perforationsumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
4 eine schematische Ansicht einer Förder- und/oder Erschließungsumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
5 ein Blockdiagramm einer Erfassungsvorrichtung in Kommunikation mit einem Prozessor gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
6 eine schematische Ansicht von Erfassungsvorrichtungen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt; und
7 und 8 Verlaufsansichten eines Perforationsereignisses, das durch die Erfassungsvorrichtung der 5 aufgezeichnet wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigen.

Detaillierte Beschreibung
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bohrvorgangs, bei dem ein Erfassungssystem 100 im Bohrloch eingesetzt wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, trägt eine Bohrplattform 102 einen Bohrturm 104 mit einem Bewegungsblock 106 zum Anheben und Absenken eines Bohrstrangs 108. Eine Bohrstrangmitnehmerstange 110 trägt den übrigen Teil des Bohrstrangs 108, während er durch einen Drehtisch 112 hindurch abgesenkt wird. Der Drehtisch 112 dreht den Bohrstrang 108 und dreht dadurch einen Bohrmeißel 114. Während sich der Bohrmeißel 114 dreht, erzeugt er ein Bohrloch 116, das durch verschiedene unterirdische Erdformationen 118 verläuft. Eine Pumpe 120 zirkuliert Bohrfluid durch ein Speiserohr 122 an die Mitnehmerstange 110, durch das Innere des Bohrstrangs 108 in das Bohrloch, durch Öffnungen im Bohrmeißel 114, durch einen Ring 109 um den Bohrstrang 108 zurück zur Oberfläche und in eine Auffanggrube 124. Das Bohrfluid transportiert Bohrklein aus dem Bohrloch 116 in die Grube 124 und hilft dabei, das Bohrloch 116 intakt zu halten.
Eine Bohrgarnitur 125 ist entlang des Bohrstrangs 108 verbunden und beinhaltet Bohrkragen 126, ein Bohrlochwerkzeug 127 und den Bohrmeißel 114. Die Bohrkragen 126 sind dickwandige Stahlrohrabschnitte, die für Gewicht und Steifigkeit beim Bohrvorgang sorgen. Das Bohrlochwerkzeug 127 (das in einen der Bohrkragen eingebaut sein kann) kann Messungen bezüglich verschiedener Bohrloch- und Formationseigenschaften sowie der Position des Meißels 114 und verschiedener anderer Bohrbedingungen sammeln, wenn sich der Meißel 114 durch die Formationen 118 in das Bohrloch 116 erstreckt. Zum Beispiel beinhaltet das Bohrlochwerkzeug 127 eine Erfassungsvorrichtung 128 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate über 150 kHz abzutasten.
Das Bohrlochwerkzeug 127 kann eine Vorrichtung zum Messen der Formationswiderstandsfähigkeit, eine Gammastrahlenvorrichtung zum Messen der Gammastrahlenintensität der Formation, Vorrichtungen zum Messen der Neigung und des Azimuts des Werkzeugstrangs 108, Drucksensoren zum Messen des Bohrlochdrucks, Temperatursensoren zum Messen der Bohrlochtemperatur usw. beinhalten. Das Bohrlochwerkzeug 127 kann zudem eine Telemetrievorrichtung beinhalten, die Daten empfängt, die durch verschiedene Sensoren der Bohrgarnitur 125 (z. B. die Erfassungsvorrichtung 128) empfangen werden, und die Daten an eine Oberflächensteuerung 144 überträgt. Daten können auch durch die Oberflächensteuerung 144 bereitgestellt, durch die Telemetrievorrichtung empfangen und an die Sensoren (z. B. die Erfassungsvorrichtung 128) der Bohrgarnitur 125 übertragen werden. Die Oberflächensteuerung 144 beinhaltet ein Computersystem 146 zum Verarbeiten und Speichern der Messungen, die durch die Sensoren erhoben werden. Das Computersystem 146 kann zudem in der Lage sein, die Bohrgarnitur 125 zu steuern. Das Computersystem 146 kann unter anderem einen Prozessor und ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium (z. B. ein Festplattenlaufwerk und/oder ein Speicher) beinhalten, die in der Lage sind, Anweisungen auszuführen, um derartige Aufgaben durchzuführen.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer drahtgebundenen Protokollierungsumgebung, in der die Erfassungsvorrichtung 128 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, verwendet werden kann. Wie gezeigt, können Protokollierungsvorgänge unter Verwendung eines drahtgebundenen Protokollierstrangs 134, z. B. eine drahtgebundene Protokolliersonde, durchgeführt werden, der von einem Kabel 142 herabhängt, das Leistung an den Protokollierstrang 134 und Telemetriesignale zwischen dem Protokollierstrang 134 und der Oberfläche kommuniziert. Der Protokollierstrang 134 beinhaltet das Bohrlochwerkzeug 127, das, wie hierin beschrieben, Messungsparameter erlangen kann. Zum Beispiel kann die Erfassungsvorrichtung 128 die gemessenen Parameter, wie hierin beschrieben, abtasten.
Das Bohrlochwerkzeug 127 kann durch einen oder mehrere Adapter 133 an andere Module des drahtgebundenen Protokollierstrangs 134 gekoppelt sein. Die Oberflächensteuerung 144 sammelt Messungen von dem Protokollierstrang 134 zum Verarbeiten und Speichern der Messungen, die durch die Sensoren erhoben werden. Zusätzlich zum Sammeln und Verarbeiten von Messungen kann das Computersystem 146 in der Lage sein, den Protokollierstrang 134 und das Bohrlochwerkzeug 127 zu steuern. Die Oberflächensteuerung 144 kann ferner eine Benutzerschnittstelle (nicht gezeigt) beinhalten, die die Messungen darstellt, zum Beispiel ein Monitor oder Drucker.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Perforationsvorgangs, der das Erfassungssystem 100 im Bohrloch einsetzt, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, ist ein Förderstrang 150 in dem Bohrloch 116 installiert und beinhaltet einen Presskopf 152, einen Auslöser 154, Bohrlochperforatoren 156 und Erfassungsvorrichtungen 128. Der Förderstrang 154 kann mehr oder weniger dieser Komponenten beinhalten. Zum Beispiel können Bohrlochsiebe und/oder Kiesschüttungsausrüstung bereitgestellt sein, kann eine beliebige Anzahl (einschließlich eine/einer) der Bohrlochperforatoren 156 und Erfassungsvorrichtungen 128 bereitgestellt sein usw. Im hierin verwendeten Sinne kann ein Förderstrang 150 einen Werkzeugstrang, einen Rohrstrang, eine Rohrschlange, eine Drahtleitung, einen Perforationsstrang oder eine andere geeignete Fördervorrichtung beinhalten.
Wie gezeigt, kann die Erfassungsvorrichtung 128, die zwischen den Presskopf 152 und den oberen Bohrlochperforator 156 geschaltet ist, die Effekte des Perforierens auf den Förderstrang 150 über den Bohrlochperforatoren aufzeichnen. Diese Informationen können nützlich sein, um ein Lösen oder andere Schäden an dem Presskopf 152, dem Auslöser 154 usw. aufgrund der Detonation der Bohrlochperforatoren 156 in künftigen Ausgestaltungen zu verhindern.
Das Zwischenschalten der Erfassungsvorrichtungen 128 unter dem Presskopf 152 und in großer Nähe zu den Bohrlochperforatoren 156 ermöglicht außerdem, dass genauere Messungen von Beanspruchung und Beschleunigung an den Bohrlochperforatoren erlangt werden. Druck- und Temperatursensoren der Erfassungsvorrichtungen 128 erfassen zudem Bedingungen in dem Bohrloch 116 in großer Nähe zu den Perforationen 158 unmittelbar nach Ausbildung der Perforationen, wodurch eine genauere Analyse der Eigenschaften einer Erdformation 118, die durch die Perforationen 158 durchbrochen wird, erleichtert wird.
Eine weitere, zwischen die Bohrlochperforatoen 156 geschaltete Erfassungsvorrichtung 128 kann die Effekte des Perforierens an den Bohrlochperforatoren selbst aufzeichnen. Diese Informationen können nützlich sein, um Schäden an Komponenten der Bohrlochperforatoren 156 in künftigen Ausgestaltungen zu verhindern.
Eine weitere Erfassungsvorrichtung 128 kann nach Wunsch unter dem unteren Bohrlochperforator 156 verbunden sein, um die Effekte des Perforierens an dieser Stelle aufzuzeichnen. In anderen Beispielen könnte der Förderstrang 150 in einen unteren Fertigstellungsstrang eingesteckt sein, mit einem Überbrückungsstecker oder Presskopf am unteren Ende des Förderstrangs verbunden sein usw., wobei die in diesem Fall durch die untere Erfassungsvorrichtung 128 aufgezeichneten Informationen nützlich sein könnten, um Schäden an diesen Komponenten in zukünftigen Ausgestaltungen zu verhindern.
Betrachtet als ein gesamtes System, ermöglicht die Anordnung der Erfassungsvorrichtungen 128 in Längsrichtung beabstandet entlang des Förderstrangs 150 die Erfassung von Daten an verschiedenen Punkten in dem System, was beim Validieren eines Modells des Systems nützlich sein kann. Somit kann das Sammeln von Daten über, zwischen und unter den Perforatoren dabei helfen, das gesamte Perforationsereignis und seine Effekte auf das System als Ganzes zu verstehen. Ein Erschütterungsmodell kann eine dreidimensionale geometrische Darstellung des Förderstrangs 150 und des Bohrlochs 116 verwenden, um das physikalische Verhalten des Bohrungssystems während eines Perforationsereignisses zu prognostizieren. Zum Beispiel kann das Erschütterungsmodell zumindest Biege-, Torsions- und Axiallast sowie Bewegung in allen Richtungen (dreidimensionale Bewegung) prognostizieren. Das Modell kann Prognosen für Futterkontakt und Reibung und die daraus entstehenden Lasten beinhalten. Detaillierte dreidimensionale Finite-Element-Modelle der Komponenten des Förderstrangs 150 ermöglichen eine Prognose der Belastungen in den Komponenten mit größerer Genauigkeit. Materialen und Eigenschaften (wie etwa Nachgiebigkeit, Steifigkeit, Reibung usw.) der Komponente, Bohrlochdruckdynamiken und Kommunikation mit einer Formation können ebenfalls in das Modell integriert werden.
Das Erschütterungsmodell kann unter Verwendung tatsächlicher Förderstranglasten und - beschleunigungen sowie Bohrlochdrücken, die durch eine oder mehrere der Erfassungsvorrichtungen 128 gesammelt wurden, kalibriert werden. Die durch die Erfassungsvorrichtungen 128 vorgenommenen Messungen können verwendet werden, um die durch das Erschütterungsmodell getroffenen Prognosen zu verifizieren und Einstellungen an dem Erschütterungsmodell vorzunehmen, sodass zukünftige Prognosen genauer sind.
Die durch die Erfassungsvorrichtung 128 erlangten Informationen sind nicht nur für zukünftige Ausgestaltungen nützlich, sondern können auch für derzeitige Ausgestaltungen nützlich sein, zum Beispiel Nacharbeitanalyse, Formationstesten usw. Die Anwendungen für die durch die Erfassungsvorrichtung 128 erlangten Informationen sind in keiner Weise auf die hierin beschriebenen konkreten Beispiele beschränkt.
Die Erfassungsvorrichtungen 128 können auch eine Echtzeitanalyse von Messungen bereitstellen, um Vorgänge in dem Bohrloch auszulösen, einschließlich unter anderem Regulieren des dynamischen Drucks in dem Bohrloch mit einer oder mehreren Wellenentlüftungen 130 während einer Detonation. Die Wellenentlüftung 130 beinhaltet eine Entlüftungsöffnung, die bedienbar ist, um zu öffnen und Bohrlochfluids in eine Kammer einzulassen und den Bohrlochdruck zu regulieren. Die Wellenentlüftung 130 kann ausgelöst werden, um zu öffnen und die Welle einer Erschütterungsfront auf die Erfassungsvorrichtungen 128, die eine Detonation, wie hierin weiter beschrieben, erkennen, abzuschwächen.
4 zeigt schematische Ansicht der Erfassungsvorrichtung 128, die in einer Fertigstellungs- und/oder Erschließungsumgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen eingesetzt wird. Wie gezeigt, ist das Bohrloch 116 zumindest teilweise mit einem Futterrohrstrang 160 zementiert und weist zudem einen unverrohrten Bereich 162 auf. Ein Rohrstrang 164 ist innerhalb des Bohrlochs 116 positioniert und erstreckt sich von der Oberfläche, der eine Leitung für Formationsfluids bereitstellt, damit sie von der Formation 118 zur Oberfläche befördert werden und Stimulationsfluids von der Oberfläche in die Formation 118 befördert werden. Der Rohrstrang 164 beinhaltet einen Siebbereich 166, der zwischen einem Paar von ringförmigen Barrieren, abgebildet als Pressköpfe 152, die eine Fluiddichtung zwischen dem Rohrstrang 164 und dem Bohrloch 116 bereitstellen, positioniert ist, wodurch eine Erschließungs- und/oder Stimulationsintervall 168 definiert wird. Der Siebbereich 166 wird eingesetzt, um Schwebstoffe aus dem Produktionsfluidstrom aus der Formation 118 zu filtern oder Stimulationsfluid in die Formation 118 zu injizieren. Das Bohrlochwerkzeug 127 ist in dem Bohrloch 116 positioniert und kann Messungen mit der Erfassungsvorrichtung 128 erlangen, wie hierin weiter beschrieben ist.
Somit ist es offensichtlich, dass das Erfassungssystem 100, wie in den 1-4 abgebildet, lediglich einige Beispiele einer großen Vielfalt an möglichen Erfassungssystemen im Bohrloch darstellt, die die Prinzipien dieser Offenbarung verkörpern können. Man wird auch verstehen, dass die Erfassungsvorrichtung 128 in verschiedenen Anwendungen verwendet werden kann, wie etwa drahtgebunden, Slickline, Rohrschlange, MWD, LWD, Perforieren, Fertigstellung, Erschließung usw.
5 ein Blockdiagramm einer Erfassungsvorrichtung 528 in Kommunikation mit einem Prozessor 548 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Erfassungsvorrichtung 528 kann sich in einem Bohrloch befinden, wie in den 1-4 abgebildet, und der Prozessor 548 kann sich in dem Bohrloch, wie hierin weiter beschrieben, oder an der Oberfläche zusammen mit einer Oberflächensteuerung, wie in den 1-4 abgebildet, befinden. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die Erfassungsvorrichtung 528 einen Sensor 502 und eine Aufzeichnungsvorrichtung 504, die zudem einen Abtaster 506 und eine Informationsspeichervorrichtung 508 umfasst. Der Sensor 502 dient dazu, einen bohrlochinternen Parameter im Bohrloch zu messen. Der Sensor 502 kann ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhalten: ein Druckmessgerät, einen Temperatursensor, eine Lastzelle, einen Dehnungsmessstreifen, ein Beschleunigungsmessgerät oder eine beliebige andere Vorrichtung, die geeignet ist, um einen Parameter im Bohrloch zu messen. Der gemessene Parameter kann ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhalten: Bohrlochdruck, Bohrlochtemperatur, Beanspruchung (z. B. Ringbeanspruchung, Torsionsbeanspruchung oder axiale Beanspruchung), Spannung, Kompression und Beschleunigung (z. B. dreiaxial). Zum Beispiel kann die Erfassungsvorrichtung 528 Messungen abtasten, um beliebige Änderungen in dem Bohrlochdruck, der Bohrlochtemperatur, der Beanspruchung (z. B. Ringbeanspruchung, Torionsbeanspruchung oder axiale Beanspruchung), Spannung, Kompression und Beschleunigung, die durch eine Erschütterungsfront eines Bohrlochperforator erzeugt werden, zu überwachen.
Der Abtaster 506 steht mit dem Sensor 502 in Kommunikation und kann einen Digitalsignalprozessor oder einen Analog-Digital-Wander, der in den Digitalsignalprozessor integriert ist, beinhalten. Auch wenn ein einzelner Sensor 502 in 5 veranschaulicht ist, kann der Abtaster 506 eine Vielzahl von Eingangskanälen aufweisen, um Messungen von mehreren Sensoren zu empfangen. Die Eingangskanäle des Abtasters 502 können analog, digital oder eine Kombination aus analogen und digitalen Eingangskanälen sein. Der Abtaster 506 kann zudem einen oder mehrere digitale oder analoge Filter beinhalten, um die Effekte von Rauschen in den Abtastungen zu reduzieren, einschließlich unter anderem ein Butterworth-Filter, ein Chebyshev-Filter, diskrete Zeitfilter, FIR-Filter usw. Somit können die Abtastungen durch den Abtaster 506 gefiltert werden, bevor die Abtastungen in den Prozessor 548 eingespeist werden, um eine Bedingung im Bohrloch zu überwachen.
Der Abtaster 506 ist funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate über 150 kHz digital abzutasten. Die Abtastrate des Abtasters 506 kann eine Rate von 150 kHz bis 2 MHz, 1 Mhz bis 2 MHz, 1 MHz bis 5 MHz, 1 MHz bis 10 MHz oder 150 kHz bis 10 MHz oder mehr sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Abtastrate des Abtasters 506 eine Rate von 1 MHz bis 2 MHz sein. Bei einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz ist der Abtaster 506 auch funktionsfähig, um den gemessenen Parameter so abzutasten, dass eine Detonation unter mehreren gleichzeitigen Detonationen, die von einem Detonationssignal gezündet werden, in den Abtastungen identifizierbar ist. Mit einer Abtastrate von 2 MHz ist der Abtaster 506 mindestens 20 Mal schneller als frühere Abtaster. Die Abtastrate der Aufzeichnungsvorrichtung 506 ermöglicht zudem die Identifizierung des Zündens einzelner Hohlladungen unter mehreren gleichzeitigen Zündungen von Hohlladungen, wie hierin weiter beschrieben ist. Die Abtastrate der Aufzeichnungsvorrichtung 506 kann zudem die Identifizierung von Bohrloch- und Formationseigenschaften, einschließlich unter anderem Durchlässigkeit, Porosität, Fluidleitfähigkeit, ermöglichen.
Die durch den Abtaster 506 gewonnen Abtastungen können in der Informationsspeichervorrichtung 508 zur weiteren Verarbeitung im Bohrloch oder an der Erdoberfläche gespeichert werden und können nach Wunsch als Eingaben in eine Telemetriesystem (nicht gezeigt) verwendet werden, um Echtzeitdaten an die Erdoberfläche zu Verarbeitung zu übertragen. Der Speichervorrichtung 508 kann ein nicht-transitorisches Speichermedium beinhalten, um die durch den Sensor 502 generierten Parameter elektronisch zu speichern. Die Steuerung und Verarbeitung der Erfassungsvorrichtung 528 können ebenfalls mit der Hilfe eines Computerprogramms, das in der Speichervorrichtung 508 gespeichert ist, durchgeführt werden. Das nicht-transitorische Speichermedium kann ROM, EPROM, EEPROM, Flash-Speicher, RAM, eine Festplatte, eine Solid-State-Platte, eine optische Platte oder eine Kombination daraus beinhalten.
Die Erfassungsvorrichtung 528 kann verschiedene Kommunikationsmodi aufweisen, einschließlich Standalone-Speicher und echtzeitinteraktiv. Im Standalone-Speichermodus kann die Erfassungsvorrichtung 528 mit einer Leistungsversorgung laufen, die sich in einem Bohrloch befindet, wie hierin weiter beschrieben ist, und verschiedene Funktionen auf Grundlage von programmierten Anweisungen durchführen. Alle durch die Erfassungsvorrichtung 528 gesammelten Daten können abgerufen werden, sobald die Erfassungsvorrichtung 528 an die Oberfläche zurückkehrt. Im echtzeitinteraktiven Modus steht die Erfassungsvorrichtung 528 mit dem Prozessor 548 in Kommunikation, der sich an der Oberfläche befindet, um Signale und Daten zurück an die Oberfläche zu senden und um gegebenenfalls Befehle und Feedback von der Oberfläche zu empfangen.
Der Prozessor 548 überwacht den Parameter auf Grundlage der Abtastungen, die durch den Abtaster 506 gewonnen wurden, um Bedingungen im Bohrloch zu analysieren. Der Prozessor 548 stellt eine Digitalsignalverfolgung in Echtzeit bereit, um einen oder mehrere Vorgänge durchzuführen, einschließlich unter anderem Steuern einer Wellenentlüftung, um einen dynamischen unterausgeglichenen Druck in dem Bohrloch zu regulieren. Der Signalpegel und die Signalflanke der Abtastungen können einen Schwellenwert bereitstellen, um einen Befehl auszulösen, wenn die Abtastungen die vordefinierten Pegel oder Schwellenwertbedingungen erfüllen, wie hierin weiter beschrieben ist. Der Schwellenwert kann innerhalb von zwei oder mehr Abtastperioden mit der Abtastrate erkannt werden und der Befehl kann unmittelbar bei Erkennung übertragen werden, wodurch eine Echtzeiterkennung und -reaktion auf Detonationen in dem Bohrloch bereitgestellt werden. Zum Beispiel ist der Prozessor 548 funktionsfähig, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer Detonation in dem Bohrloch, eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonation in dem Bohrloch. Der Prozessor 548 kann zudem funktionsfähig sein, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators, Anstieg des Bohrlochperforators, Abfall des Bohrlochperforators und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators erzeugt werden. Auf Grundlage des identifizierten Ereignisses kann der Prozessor 548 funktionsfähig sein, um Handlungen durchzuführen, wie etwa Regulieren des Drucks in dem Bohrloch mit einer Wellenentlüftung oder andere geeignete Vorgänge.
6 zeigt eine schematische Ansicht von Erfassungsvorrichtungen 628A und 628B gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie gezeigt, beinhaltet die Erfassungsvorrichtung 628A ein oder mehrere koppelbare Module 630-670, einschließlich unter anderem ein Leistungsquellenmodul 630, ein Sensormodul 640, ein Aufzeichnungsmodul 650, ein Prozessormodul 660 und ein Kommunikationsmodul 670. Die Erfassungsvorrichtung 628B kann ein eigenständiges Modul sein, das eines oder eine Kombination aus Folgenden umfasst: einen Sensor, Leistungsversorgung, Aufzeichnungsvorrichtung, Telemetrievorrichtung, Kommunikationsvorrichtung und Prozessor, wie hierin unter Bezugnahme auf die Erfassungsvorrichtung 628A beschrieben. Die Erfassungsvorrichtungen 628A und B beinhalten zudem ein zylindrisches Gehäuse 602, das die Innenkomponenten der Erfassungsvorrichtungen 628A und B von äußeren Bohrlochbedingungen isoliert. Die Erfassungsvorrichtungen 628A und B können an einen Förderstrang, wie in 3 abgebildet, koppeln.
Die Vielseitigkeit der Innenkomponenten der Erfassungsvorrichtungen 628A und B ermöglicht Variationen der Größe des Gehäuses 602 von einem Außendurchmesser 680 von 1-11/16 Zoll (4,27 cm) bis zu 7 Zoll (17,78 cm), um einen Förderstrang oder einen Bohrlochperforator, wie in 3 abgebildet, zu koppeln. Die Erfassungsvorrichtungen 628A und B können ein Vergussmaterial 682 beinhalten, um den verschiedenen elektronischen Vorrichtungen der Erfassungsvorrichtung eine Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterung und Vibrationen bereitzustellen, einschließlich unter anderem einer Widerstandsfähigkeit gegen die Erschütterungsfront, die durch einen Bohrlochperforator generiert wird. Das Vergussmaterial 682 kann den Bestand der Erfassungsvorrichtungen 628A und B sicherstellen, während diese mit der Erschütterungsfront, die durch einen Bohrlochperforator generiert wird, konfrontiert werden, um die erwartete Lebensdauer der Erfassungsvorrichtungen 628A und B zu erhöhen. Die Erfassungsvorrichtungen 628A und B können dazu konfiguriert sein, einer Erschütterungsfront von bis zu 100.000 der Standarderdbeschleunigung zu widerstehen.
Das Leistungsquellenmodul 630 kann eine oder mehrere Leistungsversorgungseinrichtungen beinhalten, um den verschiedenen elektrischen Komponenten, die in der Erfassungsvorrichtung 628A beinhaltet sind, elektrische Leistung zuzuführen, einschließlich unter anderem den Sensoren, der Aufzeichnungsvorrichtung und dem Prozessor. Die Leistungsversorgungseinrichtungen können eine oder mehrere elektrische Batterien, Turbinengeneratoren oder eine beliebige andere geeignete elektrische Leistungsversorgungseinrichtung oder einen beliebigen anderen geeigneten Generator beinhalten. Das Sensormodul 640 kann einen oder mehrere Sensoren beinhalten, um Parameter in dem Bohrloch zu messen, wie hierin beschrieben. Das Aufzeichnungsmodul 650 beinhaltet die Aufzeichnungsvorrichtung 504 der 5, um die gemessenen Parameter, die von dem Sensormodul 630 generiert werden, abzutasten. Das Prozessormodul 660 beinhaltet den Prozessor 548 der 5, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen, die durch das Aufzeichnungsmodul 350 gewonnen werden, zu analysieren.
Das Kommunikationsmodul 670 kann eine Telemetrievorrichtung 672 beinhalten, wie etwa eine schlammbasierte Telemetrievorrichtung, um Echtzeitdaten an die Erdoberfläche zu übertragen. Das Kommunikationsmodul 670 kann zudem eine Kommunikationsvorrichtung 674 beinhalten, um drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation zu ermöglichen. Die Kommunikationsvorrichtung 674 kann eine Direktkabelverbindungsvorrichtung beinhalten, um zu ermöglichen, dass ein Kabel in die Kommunikationsvorrichtung 674 eingeführt wird, um Daten zu übertragen und/oder hochzuladen. Die Kommunikationsvorrichtung 674 kann zudem eine Drahtloskommunikationsvorrichtung beinhalten, wobei die Drahtloskommunikationsvorrichtung unter anderem eine induktive Kopplungseinheit, eine Funkfrequenzeinheit, eine Funkfrequenzidentifizierungseinheit und/oder eine geeignete Drahtloskommunikationseinheit (z. B. ZigBee, Bluetooth, UHF, VHF, WiFi oder dergleichen) beinhalten kann.
Jedes Modul 630-670 ist einfach einzeln austauschbar und in andere Module 630-670 integrierbar. Die Module 630-670 können eine einfache Montage- und Schadensbehebungsprozedur bereitstellen, die einen 1-zu-1-Austausch der Module ermöglicht, ohne erneutes Verdrahten, erneutes Löten oder erneutes Vergießen der Komponenten der Erfassungsvorrichtung 628A. Die modulare Erfassungsvorrichtung 628A bietet reduzierte Arbeitskosten bei der Gestaltungs- und Entwicklungsphase sowie bei Montage-, Wartungs- und Schadensbehebungsphasen. Die Module 630-670 reduzieren die Gelegenheit für einen menschlichen Fehler und den Bedarf für häufige und/oder aufwändige Wartung der Erfassungsvorrichtung 628A. Die Beseitigung der komplizierten und umfassenden Verdrahtung innerhalb der Module 630-670 kann außerdem Rauschprobleme reduzieren, die häufig bei der Sammlung von Rohdaten zu finden sind, bei der Nachverarbeitungsverfahren zum Rauschfiltern besondere Nachteile mit sich bringen, die zusätzliche Komplexität hinzufügen.
Die Erfassungsvorrichtungen 628A und B sind außerdem Durchgangsvorrichtungen, wodurch ermöglicht wird, dass die Erfassungsvorrichtungen 628A und B an beliebiger Stelle entlang eines Förderstrangs gekoppelt werden und Durchgangskommunikationspfade für ein oder mehrere Kabel bereitgestellt werden, einschließlich unter anderem eine Sprengschnur 604, eine Stromleitung 605, eine Kommunikationsleitung 607 und eine interne Kommunikationsleitung 609. Die Sprengschnur 604, zum Beispiel die PRIMACORD®-Sprengschnur von Ensign-Bickford Aerospace & Defense („EBAD“), kann eingesetzt werden, um eine gesteuerte Entzündung an explosive Ladungen weiterzuleiten, die innerhalb eines Bohrlochperforators beinhaltet sind, und eine Detonation der Ladungen zu verursachen, wodurch das Bohrloch, wie in 3 gezeigt, perforiert wird. Die Strom- und Kommunikationsleitungen 605, 607 können eine Versorgungsleitung für Strom und Kommunikation an verschiedene Vorrichtungen bereitstellen, einschließlich der Erfassungsvorrichtung 628A und B, die in dem Bohrloch eingesetzt sind. Die interne Kommunikationsleitung 609 kann einen internen Kommunikationsbus bereitstellen, um zu ermöglichen, dass Daten und/oder Strom intern zwischen den Modulen 630-670 übertragen werden. Zum Beispiel kann die interne Kommunikationsleitung 609 ermöglichen, dass die Parameter, die durch das Sensormodul 640 gemessen werden, an das Aufzeichnungsmodul 660 zur weiteren Verarbeitung oder Echtzeitüberwachung oder Verarbeitung an der Oberfläche übertragen werden.
Wie gezeigt, ist der Außendurchmesser 680 der Erfassungsvorrichtungen 628A und B groß genug, um zu ermöglichen, dass die Sprengschnur 604, die Stromleitung 605 und/oder die Kommunikationsleitung 609 durch die Erfassungsvorrichtungen 628A und B verlaufen. Jedoch kann eine beliebige oder eine Kombination der Sprengschnur 604, der Stromleitung 605 und der Kommunikationsleitung 609 an das Gehäuse 602 gekoppelt sein, um einen kleineren Außendurchmesser 680 für das Gehäuse 602 zu ermöglichen. Wenn die Gesamtgröße der Erfassungsvorrichtung 628A oder B abnimmt, werden die Materialkosten entsprechend reduziert. Man wird auch verstehen, dass eine der Erfassungsvorrichtungen 628A und B an ein distales Ende des Förderstrangs gekoppelt sein kann, wobei eine geeignete Endkappe (nicht gezeigt) für einen Einsatz am unteren Ende des Strangs, Slickline-Einsatz und rohrgeförderten Einsatz an der Erfassungsvorrichtung befestigt ist.
Die 7 und 8 zeigen Verlaufsansichten eines Perforationsereignisses, das durch die Erfassungsvorrichtung 528 aufgezeichnet wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Auch wenn diese Erörterung auf die Erfassungsvorrichtung 528 gerichtet ist, ist sie ebenfalls umfänglich auf die Erfassungsvorrichtungen 128, 628A und 628B anwendbar. Während des Perforationsereignisses zeichnet die Erfassungsvorrichtung 528 Abtastungen von Druck und Beschleunigung im Zeitverlauf, generiert durch einen in einem Bohrloch eingesetzten Bohrlochperforator mit 2 Zoll (5 cm), auf. Wie in 7 gezeigt, ist die durch die Erfassungsvorrichtung 528 abgetastete Beschleunigungskurve 792 abhängig von der Beschleunigung (Standarderdbeschleunigung, g) im Zeitverlauf (Millisekunden), wobei die Beschleunigungsskala auf der Y-Achse abgebildet ist. Die Beschleunigungskurve 792 repräsentiert die entlang der X-Achse eines Kartesischen Koordinatensystems gemessene Beschleunigung und zeigt zwei Erschütterungsereignisse innerhalb der ersten 20 Millisekunden der abgebildeten Abtastungen. Auch wenn nur eine Beschleunigungskurve 792 abgebildet ist, kann die Erfassungsvorrichtung 528 Messungen von einem dreiaxialen Beschleunigungsmesser empfangen, der Beschleunigungsdaten entlang der X-, Y- und Z-Achse erzeugt. Die zwei Erschütterungsereignisse können darauf zurückgeführt werden, dass der Bohrlochperforator einen Anstieg im Bohrloch erfährt. Wie in 8 gezeigt, ist die durch die Erfassungsvorrichtung 528 abgetastete Druckkurve 892 abhängig von dem Druck (psi) im Zeitverlauf (Millisekunden), wobei die Druckskala auf der Y-Achse abgebildet ist. Die Druckkurve 894 wird gefiltert, um die Effekte von Rauschen zu reduzieren, während die Druckkurve 894 analysiert wird.
Als ein Beispiel kann der Prozessor 548 die Beschleunigungs- und Druckkurven 792 und 894 in Echtzeit analysieren, um Vorgänge in dem Bohrloch zu steuern, einschließlich unter anderem Regulieren des Drucks in dem Bohrloch als Reaktion auf Erkennen einer Detonation. Die Erfassungsvorrichtungen 528 können funktionsfähig sein, um ein Ereignis zu identifizieren und einen Befehl in Echtzeit auszulösen, wie etwa Erkennen der Detonation und Regulieren des dynamischen Bohrlochdrucks mit einer Wellenentlüftung. Das Erkennen der Detonation kann Erkennen des ersten Ereignisses, das auf die Detonation zurückzuführen ist, beinhalten, wie etwa die erste Erschütterungsfront, die als Impulse 796 bzw. 898 in der Kurve 792 bzw. 894 abgebildet ist. Wie zuvor erörtert, kann die Flanke oder ein Schwellenwert der Kurven 792 und 894 einen Schwellenwert zum Auslösen eines Vorgangs durch den Prozessor 548 bereitstellen.
Die Erfassungsvorrichtung 528 stellt eine Bohrlochmessungsauflösung bereit, die verifizieren kann, ob die Perforationen in dem Bohrloch erfolgreich ausgebildet sind, indem eine Detonation jeder Hohlladung und die Ausrichtung der Detonation sowie die Aktivierung des Zündkabels und die erfolgreiche Übertragung durch den Bohrlochperforatorstrang überwacht und bestätigt werden. Die Messungen können auch verwendet werden, um Verpuffung, niederwertige Zündung, Reinigung, Ausrichtung des Perforators, Anstieg des Perforators, Abfall des Perforators, Futterrohrreaktion und jegliche resultierende Gasblasen und die Effekte der Gasblasen auf den Bohrlochperforatorstrang zu identifizieren. Die Sicherstellung des Erfolgs der Perforationsarbeit trägt zur Optimierung und Durchführbarkeit nachfolgender Vorgänge bei, einschließlich unter anderem Perforation, Stimulation, Fertigstellung und Erschließung. Die Erfassungsvorrichtung 528 weist zudem die Fähigkeit auf, Detonationen autonom auszulösen oder Vorgänge im Bohrloch als Reaktion auf Identifizieren einer Detonation unter mehreren Detonationen durchzuführen, wodurch Synchronisierung und/oder Verzögerungen für Detonationen, während Daten gesammelt werden, ermöglicht werden. Während eines Perforationsereignisses kann der Prozessor 548 den Parameter, der gerade abgetastet wird, mit der Aufzeichnungsvorrichtung 504 überwachen und verschiedene Vorgänge steuern, einschließlich unter anderem Auslösen anderer Detonationen, Setzen von Sperren, Lösen von Lenkblechen oder Verschieben von Muffen usw. als Reaktion auf das Identifizieren einer Detonation.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen liegen viele Beispiele von konkreten Kombinationen innerhalb des Umfangs der Offenbarung, von denen einige nachstehend ausführlich dargestellt sind:

Beispiel 1: System zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch, umfassend:
- einen Förderstrang, der sich in dem Bohrloch befinden kann;
- einen Sensor, der sich an dem Förderstrang befindet und funktionsfähig ist, um den Parameter zu messen;
- eine Aufzeichnungsvorrichtung, die sich an dem Förderstrang befindet und Folgendes umfasst: einen Abtaster in Kommunikation mit dem Sensor und funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz abzutasten, und eine Informationsspeichervorrichtung in Kommunikation mit dem Abtaster und funktionsfähig, um die durch den Abtaster gewonnenen Abtastungen zu speichern; und
- einen Prozessor in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung und funktionsfähig, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen zu überwachen.
Beispiel 2: System nach Beispiel 1, ferner umfassend ein Sensormodul, das den Sensor umfasst, ein Aufzeichnungsmodul, das die Aufzeichnungsvorrichtung umfasst, und ein Prozessormodul, das den Prozessor umfasst, wobei das Sensormodul, das Aufzeichnungsmodul und das Prozessormodul aneinandergekoppelt sind.
Beispiel 3: System nach Beispiel 1, wobei der Prozessor funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer Detonation in dem Bohrloch, eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonation in dem Bohrloch.
Beispiel 4: System nach Beispiel 1, wobei der Prozessor funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu identifizieren: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators, Anstieg des Bohrlochperforators, Abfall des Bohrlochperforators und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators erzeugt werden.
Beispiel 5: System nach Beispiel 1, wobei der Parameter ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhaltet: Druck, Temperatur, Beanspruchung, Spannung, Kompression und Beschleunigung.
Beispiel 6: System nach Beispiel 1, wobei die Abtastrate des Abtasters 1 eine Rate von 1 MHz bis 2 MHz ist.
Beispiel 7: System nach Beispiel 1, ferner umfassend einen Bohrlochperforator, der sich an dem Förderstrang befindet und funktionsfähig ist, um eine Ladung in dem Bohrloch detonieren zu lassen.
Beispiel 8: Verfahren zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch, umfassend:
- Messen des Parameters unter Verwendung eines Sensors, der sich in dem Bohrloch befindet;
- Abtasten des gemessenen Parameters mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz unter Verwendung einer Aufzeichnungsvorrichtung in Kommunikation mit dem Sensor; und
- Überwachen des Parameters auf Grundlage der Abtastungen unter Verwendung eines Prozessors in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung.
Beispiel 9: Verfahren nach Beispiel 8, wobei das Überwachen des Parameters ferner Identifizieren einer Detonation unter Detonationen, die von einem Detonationssignal gezündet werden, aus den Abtastungen umfasst.
Beispiel 10: Verfahren nach Beispiel 9, wobei das Überwachen des Parameters ferner Analysieren der Abtastungen umfasst, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer der Detonationen in dem Bohrloch, eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonationen in dem Bohrloch.
Beispiel 11: Verfahren nach Beispiel 9, wobei das Überwachen des Parameters ferner Analysieren der Abtastungen umfasst, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu identifizieren: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators, Anstieg des Bohrlochperforators, Abfall des Bohrlochperforators und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators erzeugt werden.
Beispiel 12: Verfahren nach Beispiel 8, wobei der Parameter ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhaltet: Druck, Temperatur, Beanspruchung, Spannung, Kompression und Beschleunigung.
Beispiel 13: Verfahren nach Beispiel 8, wobei die Abtastrate eine Rate von 1 MHz bis 10 MHz ist.
Beispiel 14: Verfahren nach Beispiel 8, ferner umfassend Detonieren von Ladungen in dem Bohrloch unter Verwendung eines Bohrlochperforators, wobei das Überwachen ein Überwachen der Detonationen auf Grundlage der Abtastungen umfasst.
Beispiel 15: Verfahren nach Beispiel 8, ferner umfassend Zusammenkoppeln eines Sensormoduls, das den Sensor umfasst, eines Aufzeichnungsmoduls, das die Aufzeichnungsvorrichtung umfasst, und eines Prozessormodul, das den Prozessor umfasst.
Beispiel 16: Vorrichtung zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch, umfassend:
- einen Sensor, der sich in dem Bohrloch befinden kann und funktionsfähig ist, um den Parameter zu messen;
- eine Aufzeichnungsvorrichtung, die sich in dem Bohrloch befinden kann, umfassend einen Abtaster in Kommunikation mit dem Sensor und funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz abzutasten, und eine Informationsspeichervorrichtung in Kommunikation mit dem Abtaster, die funktionsfähig ist, um die durch den Abtaster gewonnenen Abtastungen zu speichern; und
- einen Prozessor in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung und funktionsfähig, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen zu überwachen.
Beispiel 17: Werkzeug nach Beispiel 16, ferner umfassend ein Sensormodul, das den Sensor umfasst, ein Aufzeichnungsmodul, das die Aufzeichnungsvorrichtung umfasst, und ein Prozessormodul, das den Prozessor umfasst, wobei das Sensormodul, das Aufzeichnungsmodul und das Prozessormodul aneinandergekoppelt sind.
Beispiel 18: Werkzeug nach Beispiel 16, wobei der Prozessor funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer Detonation in dem Bohrloch, eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonation in dem Bohrloch.
Beispiel 19: Werkzeug nach Beispiel 16, wobei der Prozessor funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu identifizieren: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators, Anstieg des Bohrlochperforators, Abfall des Bohrlochperforators und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators erzeugt werden.
Beispiel 20: Werkzeug nach Beispiel 16, wobei der Parameter ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhaltet: Druck, Temperatur, Beanspruchung, Spannung, Kompression und Beschleunigung.

Diese Erörterung ist auf verschiedene Ausführungsformen gerichtet. Die Zeichnungsfiguren sind nicht unbedingt maßstäblich. Gewisse Merkmale der Ausführungsformen sind möglicherweise stark vergrößert oder in einigermaßen schematischer Form gezeigt, und einige Details herkömmlicher Elemente sind möglicherweise im Interesse von Deutlichkeit und Kürze nicht gezeigt. Auch wenn eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollten die offenbarten Ausführungsformen nicht so interpretiert oder anderweitig verwendet werden, dass sie den Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, beschränken. Es ist offensichtlich, dass die unterschiedlichen Lehren der erörterten Ausführungsformen einzeln oder in jeder geeigneten Kombination eingesetzt werden können, um die gewünschten Ergebnisse zu erzeugen. Zusätzlich wird der Fachmann verstehen, dass die Beschreibung breit anwendbar ist und dass die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform nur als Beispiel für diese Ausführungsform gedacht ist und nicht suggerieren soll, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Gewisse Begriffe werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf konkrete Merkmale oder Komponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird erkennen, dass auf das gleiche Merkmal oder die gleiche Komponente durch unterschiedliche Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten oder Merkmalen unterschieden werden, die sich der Bezeichnung nach unterscheiden, nicht jedoch von der Funktion her, es sei denn es ist speziell angegeben. In der Erörterung und in den Ansprüchen werden die Begriffe „beinhalten“ und „umfassen“ in offener Art und Weise verwendet und sollten so ausgelegt werden, dass sie „einschließlich unter anderem ...“ bedeuten. Außerdem soll der Begriff „koppeln“ oder „koppelt“ entweder eine indirekte oder direkte Verbindung bedeuten. Zusätzlich bedeutet der Begriff „axial“ im Allgemeinen entlang oder parallel zu einer Mittelachse (z. B. Mittelachse eines Körpers oder eines Anschlusses), während der Begriff „radial“ im Allgemeinen senkrecht zu der Mittelachse bedeutet. Die Verwendung von „oben“, „unten“, „über“, „unter“ und Variationen dieser Begriffe geschieht der Einfachheit halber, erfordert aber keine konkrete Ausrichtung der Komponenten.
Eine Bezugnahme in der gesamten Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ oder ähnliche Ausdrücke bedeutet, dass ein konkretes Merkmal, eine konkrete Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet sein kann. Somit kann sich ein Auftreten der Formulierung „in einer Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in der gesamten Beschreibung auf die gleiche Ausführungsform beziehen, muss dies aber nicht.
Auch wenn die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Details beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, dass derartige Details als Einschränkungen des Umfangs der Offenbarung betrachtet werden sollten, außer in dem Ausmaß, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beinhaltet sind.

Claims

System zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch, umfassend: einen Förderstrang (150), der sich in dem Bohrloch (116) befinden kann; einen Sensor (128, 502), der sich an dem Förderstrang (150) befindet und funktionsfähig ist, um den Parameter zu messen; eine Aufzeichnungsvorrichtung (504), die sich an dem Förderstrang (150) befindet und Folgendes umfasst: einen Abtaster (506) in Kommunikation mit dem Sensor (128, 502) und funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz abzutasten, und eine Informationsspeichervorrichtung (508) in Kommunikation mit dem Abtaster (506) und funktionsfähig, um die durch den Abtaster (506) gewonnenen Abtastungen zu speichern; und einen Prozessor (548) in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung (504) und funktionsfähig, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen zu überwachen.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Sensormodul (640), das den Sensor (128, 502) umfasst, ein Aufzeichnungsmodul (350), das die Aufzeichnungsvorrichtung (504) umfasst, und ein Prozessormodul (660), das den Prozessor (548) umfasst, wobei das Sensormodul (640), das Aufzeichnungsmodul (350) und das Prozessormodul (660) aneinandergekoppelt sind.
System nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (548) funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer Detonation in dem Bohrloch (116), eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonation in dem Bohrloch (116), oder funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu identifizieren: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators (156), Anstieg des Bohrlochperforators (156), Abfall des Bohrlochperforators (156) und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators (156) erzeugt werden.
System nach Anspruch 1, wobei die Abtastrate des Abtasters (506) eine Rate von 1 MHz bis 2 MHz ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Bohrlochperforator (156), der sich an dem Förderstrang (150) befindet und funktionsfähig ist, um eine Ladung in dem Bohrloch (116) detonieren zu lassen.
Verfahren zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch (116), umfassend: Messen des Parameters unter Verwendung eines Sensors (128, 502), der sich in dem Bohrloch (116) befindet; Abtasten des gemessenen Parameters mit einer Abtastrate von 150 kHz bis 10 MHz unter Verwendung einer Aufzeichnungsvorrichtung (504) in Kommunikation mit dem Sensor (128, 502); und Überwachen des Parameters auf Grundlage der Abtastungen unter Verwendung eines Prozessors (548) in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung (504).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Überwachen des Parameters (548) ferner Identifizieren einer Detonation unter Detonationen, die von einem Detonationssignal gezündet werden, aus den Abtastungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Überwachen des Parameters ferner Analysieren der Abtastungen umfasst, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer der Detonationen in dem Bohrloch (116), eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonationen in dem Bohrloch (116).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Überwachen des Parameters ferner Analysieren der Abtastungen umfasst, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu identifizieren: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators (156), Anstieg des Bohrlochperforators (156), Abfall des Bohrlochperforators (156) und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators (156) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Parameter ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden beinhaltet: Druck, Temperatur, Beanspruchung, Spannung, Kompression und Beschleunigung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Abtastrate eine Rate von 1 MHz bis 10 MHz ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Zusammenkoppeln eines Sensormoduls (640), das den Sensor (128, 502) umfasst, eines Aufzeichnungsmoduls (350), das die Aufzeichnungsvorrichtung (504) umfasst, und eines Prozessormodul (660), das den Prozessor (548) umfasst.
Vorrichtung zum Überwachen eines bohrlochinternen Parameters in einem Bohrloch (116), umfassend: einen Sensor (128, 502), der sich in dem Bohrloch (116) befinden kann und funktionsfähig ist, um den Parameter zu messen; eine Aufzeichnungsvorrichtung (504), die sich in dem Bohrloch (116) befinden kann, umfassend einen Abtaster (506) in Kommunikation mit dem Sensor (128, 502) und funktionsfähig, um den gemessenen Parameter mit einer Abtastrate (506) von 150 kHz bis 10 MHz abzutasten, und eine Informationsspeichervorrichtung (508) in Kommunikation mit dem Abtaster (506), die funktionsfähig ist, um die durch den Abtaster (506) gewonnenen Abtastungen zu speichern; und einen Prozessor (548) in Kommunikation mit der Aufzeichnungsvorrichtung (506) und funktionsfähig, um den Parameter auf Grundlage der Abtastungen zu überwachen.
Werkzeug nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Sensormodul (640), das den Sensor (128, 502) umfasst, ein Aufzeichnungsmodul (660), das die Aufzeichnungsvorrichtung (504) umfasst, und ein Prozessormodul (660), das den Prozessor umfasst, wobei das Sensormodul (640), das Aufzeichnungsmodul (650) und das Prozessormodul (660) aneinandergekoppelt sind.
Werkzeug nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (548) funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: eine Ausrichtung einer Detonation in dem Bohrloch (116), eine Formationsreaktion, eine Bohrlochreaktion und eine Futterrohrreaktion auf die Detonation in dem Bohrloch (116) oder der Prozessor (548) funktionsfähig ist, um die Abtastungen zu analysieren, um ein beliebiges oder eine Kombination aus Folgenden zu bestimmen: Verpuffung, höherwertige Zündung, niederwertige Zündung, Reinigung in einer Perforation, Ausrichtung des Bohrlochperforators (156), Anstieg des Bohrlochperforators (156), Abfall des Bohrlochperforators (156) und Gasblasen, die durch eine Detonation des Bohrlochperforators (156) erzeugt werden.