DE60119899T2 - Stromerzeugeung unter verwendung von wiedereinstellbaren entladungsbatterien - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND
  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Erdölschacht und ein Verfahren zum Betreiben des Schachtes, um Energie und Energiespeicherung im Bohrloch bereitzustellen. In einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein wiederaufladbares Bohrloch-Energiespeichersystem mit logikgesteuerten Lade- und Entladekreisen.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Die verwandten Anmeldungen beschreiben Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie an und Kommunikation mit Ausrüstungen in der Tiefe eines Öl- oder Gasschachtes. Diese Verfahren verwenden das Förderrohr als Zuleitung und die Auskleidung als Rückleitung des Energie- und Kommunikationsübertragungskreises, oder alternativ die Auskleidung und/oder das Rohr als Zuleitung mit einer Formationserdung als Übertragungskreis. In jedem Fall treten im Übertragungskreis elektrische Verluste auf, die abhängig von den speziellen Bedingungen eines besonderen Schachtes sehr variabel sind. Diese Verluste sind in der Ausbildung von Energie- und Kommunikationssystemen für einen Bohrschacht nicht vernachlässigbar, und in Extremfällen können die Verfahren zum Beherrschen der Verluste die Hauptdeterminanten der Konstruktion sein.
  • Wenn Energie unter Verwendung des Förderrohres als Zuleitung und der Auskleidung als Rückleitung zugeführt wird, ergibt sich durch die Zusammensetzung der Fluide, die in dem Ringraum vorhanden sind, und speziell des möglichen Vorhandenseins von salzhaltigen wäßrigen Komponenten in der Zusammensetzung (d.h. eines elektrisch leitenden Fluids), eine elektrische Verbindung zwischen dem Rohr und der Auskleidung. Wenn diese Verbindung hohe Leitfähigkeit hat, geht Energie verloren, wenn sie zwischen dem Rohr und der Auskleidung kurzschließt, bevor sie die Bohrvorrichtung erreicht hat.
  • Wenn Energie unter Verwendung der Auskleidung als Leiter und der Formationserdung als Rückleitung zugeführt wird, können elektrische Stromlecks durch den Zement oder Beton (zwischen der Auskleidung und der Erdformation) in die Erdformation einen Verlustmechanismus darstellen. Je stärker der Zement und die Erdformation leitend sind, desto größer ist der elektrische Stromverlust, weil der Strom von der Oberfläche durch die Auskleidung zu einer Stelle im Bohrloch wandert (z.B. einem Reservoir in großer Tiefe).
  • Die erfolgreiche Anwendung des Systems und des Verfahrens zum Liefern von Energie und/oder Kommunikation zu einer Stelle in der Tiefe des Bohrloches erfordert deshalb häufig, daß ein Mittel zur Verfügung gestellt wird, um die Energieverluste aufzunehmen, die dann auftreten, wenn die Energieverluste signifikant sind.
  • Das System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem europäischen Patent EP 096413 bekannt. Ein Problem bei diesem bekannten System besteht darin, daß im Bohrloch induktive Koppler mit gewickeltem elektrischem Draht verwendet werden, die sehr fragil sind und zum Überhitzen neigen. Andere Bohrlochenergie- und Kommunikationssysteme sind aus der internationalen Patentanmeldung WO 96/00836, den europäischen Patenten EP 0721053 und 0295178 sowie dem US-Patent 4,578,675 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorstehend angedeuteten Probleme und Erfordernisse werden weitgehend durch die vorliegende Erfindung gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System geschaffen, das sich zum Bereitstellen von Energie an eine Bohrlochvorrichtung in einem Schacht eignet. Das System umfaßt
    eine Stromimpedanzvorrichtung, die allgemein so ausgebildet ist, daß sie konzentrisch um eine Rohrstruktur des Schachtes herum positioniert werden kann, um zumindest teilweise einen leitenden Teil zu bilden, der einen zeitvariierenden elektrischen Strom durch den und entlang des leitenden Teil(es) der Rohrstruktur leitet; und
    eine Energiespeichervorrichtung; die mit dem leitenden Teil der Rohrstruktur elektrisch verbindbar ist, wobei die Speichervorrichtung befähigt ist, durch den zeitvariierenden elektrischen Strom wieder aufgeladen zu werden, und so ausgebildet ist, daß sie an die Bohrlochvorrichtung elektrisch angeschlossen werden kann, um dieser Vorrichtung Energie zuzuführen;
    dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung an elektrische Anschlüsse elektrisch angeschlossen ist, die mit dem leitenden Teil der Rohrstruktur auf verschiedenen Seiten der Stromimpedanzvorrichtung elektrisch verbunden sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Erdölschacht zur Förderung von Erdölprodukten geschaffen, der das System gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Förderung von Erdölprodukten aus einem Erdölschacht gemäß der Erfindung geschaffen. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte (deren Reihenfolge variieren kann): (i) Bereitstellen einer Rohrstruktur, die einen elektrisch leitenden Teil bildet, der sich in und zwischen der Oberfläche und dem Bohrloch erstreckt; (ii) Bereitstellen einer Oberflächenenergiequelle, die mit dem elektrisch leitenden Teil der Rohrstruktur elektrisch verbunden ist, wobei die Energiequelle einen zeitvariierenden Strom liefert; (iii) Bereitstellen einer Stromimpedanzvorrichtung, die um einen Teil des elektrisch leitenden Teiles der Rohrstruktur herum angeordnet ist; (iv) Bereitstellen eines Energiespeichermoduls, der einen Energiespeicher umfaßt; (v) Bereitstellen einer elektrischen Rückleitung, die zwischen dem elektrisch leitenden Teil der Rohrstruktur und der Energiequelle elektrisch eingeschaltet ist; (vi) Laden der Energiespeichervorrichtung mit dem Strom aus der Energiequelle, während Erdölprodukte aus dem Schacht gefördert werden; und (vii) Entladen der Energiespeichervorrichtung, um eine elektrisch antreibbare Vorrichtung anzutreiben, die an dem zweiten Teil vorgesehen ist, während Erdölprodukte aus dem Schacht gefördert werden. Wenn die elektrisch angetriebene Vorrichtung einen Sensor und ein Modem aufweist, kann das Verfahren ferner folgende Schritte aufweisen: (viii) Feststellen einer physikalischen Menge innerhalb des Schachtes mit dem Sensor; und (ix) Übertragen der Meßdaten, welche die physikalische Menge in dem Feststellschritt anzeigen, an eine andere Vorrichtung, die am ersten Teil unter Verwendung des Modems und über die Rohrstruktur vorgesehen ist. Die Übertragung kann ausgeführt werden, wenn die Energiespeichervorrichtung nicht durch die Energiequelle geladen wird, um das Rauschen zu reduzieren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Versorgen einer Bohrlochvorrichtung in einem Schacht gemäß der Erfindung mit Energie geschaffen. Das Verfahren umfaßt die Schritte (die Reihenfolge kann sich ändern):
    (A) Bereitstellen eines Bohrloch-Energiespeichermoduls, der eine erste Gruppe aus elektrischen Schaltern umfaßt, eine zweite Gruppe aus elektrischen Schaltern, zwei oder mehr Energiespeichervorrichtungen und einen Logikkreis; (B) wenn dem Energiespeichermodul Strom zugeführt wird, (1) Schließen der ersten Schaltergruppe und Öffnen der zweiten Schaltergruppe zur Bildung eines Parallelkreises über die Speichervorrichtungen, und (2) Laden der Energiespeichervorrichtungen; (C) während des Ladens, wenn dem Energiespeichermodul Strom zugeführt wird und die Stromzufuhr aufhört und die Energiespeichervorrichtungen weniger als ein erstes vorbestimmtes Spannungsniveau haben, (1) Öffnen der ersten Schaltergruppe und Schließen der zweiten Schaltergruppe zur Bildung eines seriellen Kreises über die Speichervorrichtungen, und (2) Entladen der Speichervorrichtungen, wie erforderlich, um die Bohrlochvorrichtung anzutreiben; (D) während des Ladens, wenn die Speichervorrichtungen mehr als das erste vorbestimmte Spannungsniveau haben, Einschalten des Logikkreises; und (E) wenn der Logikkreis eingeschaltet ist, (1) Warten bis der dem Energiespeichermodul zugeführte Strom aufhört, (2) wenn der Strom aufhört, (i) Verstreichenlassen einer Zeitverzögerung für eine erste vorbestimmte Zeitspanne, (a) wenn der Strom wieder fließt, bevor die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, weiteres Laden der Speichervorrichtungen, (b) wenn die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, (b.1) Öffnen der ersten Schaltergruppe und Schließen der zweiten Schaltergruppe zur Bildung eines seriellen Kreises über die Speichervorrichtungen, (b.2) Entladen der Speichervorrichtungen, je nach Erfordernis, um eine Bohrlochvorrichtung anzutreiben, (b.3) bei Wiederbeginnen des Stromflusses, (b.3.1) Schließen der ersten Schaltergruppe und Öffnen der zweiten Schaltergruppe zur Bildung eines parallelen Kreises über die Speichervorrichtungen, und (b.3.2) Laden der Speichervorrichtungen, und (b.4) wenn die Speichervorrichtungen unterhalb einem zweiten vorbestimmten Spannungsniveau fal len, Abschalten des Logikkreises. Falls die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist und dem Energiespeichermodul kein Strom zugeführt wird, und wenn die Speichervorrichtungen sich oberhalb des vorbestimmten Spannungsniveaus befinden, kann das Verfahren den weiteren Schritt des Übertragens von Daten aus der Bohrlochvorrichtung zum Oberflächenmodem umfassen.
  • Somit werden die vorstehend erörterten Probleme zum größten Teil durch Vorsehen eines Weges zum Speichern elektrischer Energie im Bohrloch gelöst, um diese Energie je nach den Erfordernissen wiederaufzuladen und die Energie unter Anwendung eines logischen Algorithmus oder von Kommunikationen zur Steuerung der Konfiguration der Energieverteilpfade wirksam zu verteilen.
  • Der Speichermechanismus der Energiespeichervorrichtungen kann chemisch sein, z.B. wie in Batterien von Sekundärzellen, oder elektrisch, wie in Kondensatoren, Ultrakondensatoren oder Superkondensatoren. Durch Steuerung des Lade-Entladezyklus der Speichervorrichtungen kann selbst eine sehr beschränkte Verfügbarkeit von Energie im Bohrloch dazu verwendet werden, die Speichervorrichtungen zu laden, und die Energie kann abgezogen werden, um elektrische oder elektronische Ausrüstung mit einer wesentlich höheren Rate als der Laderate anzutreiben. Typischerweise kann die elektrische Ausrüstung elektrische Motoren, Hülsen- und Ventilbetätiger und/oder akustische Quellen umfassen (ist aber nicht darauf beschränkt). Diese erfordern typischerweise während der Anwendung eine hohe Energie, werden aber häufig nur intermittierend bei Bedarf betätigt.
  • Eine konventionelle Schachtkomplettierung mit einem einzigen Bohrloch kann aus mehreren Zonen fördern, und eine multilaterale Komplettierung kann eine Anzahl von Zweigbohrlöchern haben, die mit der Oberfläche über das Hauptbohrloch kommunizie ren und somit eine baumartige Verzweigungsstruktur bilden. Im allgemeinen kann deshalb eine Mehrzahl von Bohrlochmodulen als Energiespeicher und Kommunikationsmittel in dem Schacht installiert werden. Die Energie wird von der Oberfläche über eine Rohrstruktur des Schachtes jedem Modul zugeführt. Die Kommunikationen gestatten jedem Bohrlochmodul, einzeln angesteuert zu werden.
  • Entsprechend der Natur ihrer Funktionen werden die Bohrlochvorrichtungen in Gruppen angeordnet. Relativ zu ihrem Abstand von der Oberfläche kann der Abstand zwischen den Bohrlochvorrichtungen innerhalb einer Gruppe klein sein. Diese Nähe gestattet es, Energie und/oder Kommunikationen von einer Bohrlochvorrichtung zur anderen unter Verwendung der Verrohrung und/oder der Auskleidung als Energieübertragungs- und/oder Kommunikationspfad zwischen einzelnen Bohrlochvorrichtungen zu übertragen. Ein solches Energieverteilverfahren hängt vom Bereitstellen von Steuerkommunikationen zum Konfigurieren der Verbindungen zwischen den Energiespeichervorrichtungen in jeder Vorrichtung und der Lasten, die sich in einer anderen Vorrichtung befinden können, ab. Unter Anwendung dieses Verfahrens kann die aus einer oder mehreren Vorrichtungen in der Gruppe verfügbare Energie auf einen einzigen Anwendungspunkt zurückgeführt werden und gestattet somit einen höheren Energieverbrauch an diesem Anwendungspunkt, als gestattet wäre, falls jede Vorrichtung nur auf ihrer eigenen lokalen Energiespeicherkapazität verbliebe.
  • In ähnlicher Weise wird im Falle, daß die Energiespeicherung innerhalb einer einzelnen Bohrlochvorrichtung versagt, der Modul von benachbarten Vorrichtungen angetrieben, und seine Energiespeichervorrichtungen werden außer Betrieb genommen. Ein wesentliches Merkmal der Energiespeichervorrichtungen (sowohl chemische Zellen als auch Kondensatoren) besteht darin, daß ihre individuelle Betriebsenergie auf Werte beschränkt sein kann, die niedriger sind, als erforderlich ist, um elektronische oder elektrische Ausrüstung anzutreiben. Im Falle, daß die Bohrlochenergie durch Verluste in dem Energieübertragungspfad wesentlich beschränkt ist, kann die verfügbare Energie, auf Werte beschränkt sein, die niedriger sind, als zum Normalbetrieb der elektrischen Kreise notwendig wäre. Deshalb schafft die vorliegende Erfindung unter anderem eine Lösung für dieses Problem.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibungen unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Erdölförderschachtes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine vereinfachte elektrische schematische Ansicht des elektrischen Kreis, der von dem Schacht nach 1 gebildet wird;
  • 3A eine schematische Darstellung, welche einen oberen Teil eines Erdölförderschachtes gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3B eine schematische Ansicht, welche den oberen Teil eines Erdölforderschachtes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Bohrlochteiles des Schachtes nach 1;
  • 5 ein vereinfachtes elektrisches Schema der Bohrlochvorrichtung der 1 und 4 mit besonderer Bezugnahme auf den Energiespeichermodul;
  • 6 ein Diagramm, welches die Eingangs- und Ausgangssignale des Logikkreises der 4 und 5 illustriert; und
  • 7 ein statisches Diagramm, welches einen logischen Algorithmus unter Anwendung der Bohrlochvorrichtung nach den 1, 4 und 5 illustriert.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet werden, sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben, und andere mögliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden ebenfalls nachfolgend beschrieben. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgerecht und in einigen Fällen sind die Zeichnungen übertrieben und/oder vereinfacht, dies aber nur für illustrative Zwecke. Ein Fachmann versteht, daß viele mögliche Anwendungen und Variationen der vorliegenden Erfindung auf Basis der Beispiele möglicher Ausführungsformen sowie auf Basis jener der dargestellten Ausführungsformen möglich sind, die in Bezugsanmeldungen erörtert werden, welche unter Bezugnahme hierauf mit dem größtem Umfang, den das Gesetz zuläßt, in die vorliegende Beschreibung miteinbezogen werden.
  • Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, kann der Ausdruck „Rohrstruktur" ein einzelnes Rohr, ein Rohrstrang, eine Schachtauskleidung, ein Pumprohr, eine Reihe von miteinander verbundenen Rohren, Stäben, Schienen, Gittern, Trägern, Stützen usw. oder eine seitliche Bohrlochverlängerung, ein Netz von miteinander verbundenen Rohren oder andere ähnliche Strukturen sein, die dem Fachmann bekannt sind. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wendet die Erfindung im Kontext eines Erdölschachtes an, in welchem die Rohrstruktur ein rohrförmiges, metallisches, elektrisch leitendes Rohr oder einen Rohrstrang umfaßt, doch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Für die vorliegende Erfindung muß zumindest ein Teil der Rohrstruktur elektrisch leitend sein, wobei ein solcher elektrisch leitender Teil die gesamte Rohrstruktur (z.B. Stahlrohre, Kupferrohre) oder ein sich in Längsrichtung erstreckender elektrisch leitender Teil sein kann, kombiniert mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden nichtleitenden Teil. Mit anderen Worten, ist eine elektrisch leitende Rohrstruktur eine solche, die einen elektrisch leitenden Pfad von einem ersten Teil, wo eine Energiequelle elektrisch angeschlossen ist, zu einem zweiten Teil herstellt, wo eine Vorrichtung und/oder eine elektrische Rückleitung elektrisch angeschlossen ist. Die Rohrstruktur ist typischerweise ein konventionelles rundes Metallrohr, doch kann die Querschnittsgeometrie der Rohrstruktur oder irgendeines Teiles derselben hinsichtlich der Gestalt (z.B. rund, rechteckig, quadratisch, oval) und hinsichtlich der Größe (z.B. Länge, Durchmesser, Wandstärke) entlang irgendeines Teiles der Rohrstruktur variieren. Somit muß die Rohrstruktur einen elektrisch leitenden Teil haben, der sich von einem ersten Abschnitt der ersten Rohrstruktur zu einem zweiten Abschnitt der Rohrstruktur erstreckt, wobei der erste Abschnitt von dem zweiten Abschnitt entlang der Rohrstruktur beabstandet ist.
  • Die Ausdrücke „erster Abschnitt" und „zweiter Abschnitt", wie sie hier verwendet werden, werden im allgemeinen so definiert, daß sie einen Teil, Abschnitt oder Bereich einer Rohrstruktur umfassen, der sich über die gesamte Länge derselben oder weniger als die gesamte Länge erstrecken kann, und der an irgendeiner Stelle der Rohrstruktur vorgesehen werden kann, wobei er die Enden der Rohrstruktur umfassen kann oder nicht.
  • Der Ausdruck „Modem", wie er hier verwendet wird, bezieht sich im allgemeinen auf irgendeine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und/oder Empfangen von elektrischen Kommunikationssignalen über einen elektrischen Leiter (z.B. Metall). Somit ist der Ausdruck „Modem", wie er hier verwendet wird, nicht als Akronym für einen Modulator (eine Vorrichtung, die Stimmen oder Datensignale in eine Form umwandelt, die übertragen werden kann)/Demodulator (eine Vorrichtung, die ein originales Signal wiederherstellt, nachdem es von einem Hochfrequenzträger moduliert worden ist) beschränkt. Auch ist der Ausdruck „Modem", wie er hier verwendet wird, nicht auf konventionelle Computermodems beschränkt, die Datensignale in Analogsignale verwandeln und umgekehrt (z.B. um digitale Datensignale über ein analoges Telefonnetz zu senden). Wenn beispielsweise ein Sensor Messungen in einem analogen Format ausgibt, dann müssen solche Messungen nur moduliert (z.B. in einer Breitbandmodulation) und übertragen werden, und somit ist keine analoge/digitale Umwandlung nötig. Als weiteres Beispiel braucht eine Relay/Nebenmodem oder Kommunikationsvorrichtung nur ein Signal zu identifizieren, zu filtern, zu verstärken und/oder zurückzuübertragen, das empfangen worden ist.
  • Der Ausdruck „Ventil", wie er hier verwendet wird, bezieht sich im allgemeinen auf irgendeine Vorrichtung, die dazu dient, die Strömung eines Fluids zu regeln. Beispiele von Ventilen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf balgenartige Gasliftventile, steuerbare Gasliftventile, von denen jedes verwendet werden kann, um die Strömung eines Liftgases in einem Rohrstrang eines Schachtes zu regeln. Die internen und/der externen Arbeitsweisen der Ventile können sehr stark variieren und in der vorliegenden Erfindung ist nicht beabsichtigt, die beschriebenen Ventile auf irgendeine bestimmte Konfiguration zu beschränken, solange die Ventile dazu dienen, die Strömung zu regeln. Einige der verschiedenen Arten von Strömungsreguliermechanismen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Kugelventilkonfigurationen, Nadelventilkonfigurationen, Absperrventilkonfigurationen und Käfigventilkonfigurationen. Die Verfahren der Installation der Ventile, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden, können stark variieren.
  • Der Ausdruck „elektrisch steuerbares Ventil", wie er hier verwendet wird, bezieht sich im allgemeinen auf ein „Ventil" (wie vorstehend beschrieben), das geöffnet, geschlossen, eingestellt, geändert oder gedrosselt werden kann, u.zw. kontinuierlich in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal (z.B. einem Signal von einem Oberflächencomputer oder von einem elektronischen Bohrlochsteuermodul). Der Mechanismus, der die Ventilposition tatsächlich einstellt, kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf: einen elektrischen Motor; einen elektrischen Servomotor; ein elektrisches Solenoid; einen elektrischen Schalter; ein hydraulisches Stellglied, das zumindest einen elektrischen Servo, elektrischen Motor, elektrischen Schalter, elektrisches Solenoid oder eine Kombination derselben steuert; ein pneumatisches Stellglied, das durch zumindest einen elektrischen Servo, elektrischen Motor, elektrischen Schalter, elektrisches Solenoid oder Kombinationen derselben gesteuert ist; oder eine federbelastete Vorrichtung in Kombination mit zumindest einem elektrischen Servo, elektrischen Motor, elektrischen Schalter, elektrischen Solenoid oder Kombinationen derselben. Ein „elektrisch steuerbares Ventil" kann, braucht aber nicht einen Positionsrückmeldesensor zum Bereitstellen eines Feedbacksignals umfassen, das der tatsächlichen Position des Ventils entspricht.
  • Der Ausdruck „Sensor", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf irgendeine Vorrichtung, die den Absolutwert oder irgendeine Änderung einer physikalischen Quantität feststellt, bestimmt, überwacht und aufzeichnet oder auf andere Weise abfühlt. Ein Sensor, wie er hier beschrieben ist, kann dazu verwendet werden, physikalische Quantitäten zu messen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Temperatur, Druck (sowohl absolut als auch differenziell), Strömungsgeschwindigkeit, seismische Daten, akustische Daten, pH-Werte, Salzgehalte, das Vorhandensein von Tracern, Tracerkonzentration, chemische Konzentration, Ventilpositionen oder nahezu jegliche andere physikalischen Daten.
  • Der Ausdruck „an der Oberfläche", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Stelle, die oberhalb etwa fünfzig Fuß Tiefe in der Erde liegt. Mit anderen Worten, bedeutet die Phrase „an der Oberfläche" nicht notwendigerweise, daß sie an der Oberfläche oder oberflächengleich sitzt, sondern sie wird hier in einem weiteren Sinne zur Bezeichnung einer Stelle verstanden, die am Bohrlochkopf leicht zugänglich oder zweckmäßig zugänglich ist für Menschen, die am Bohrlochkopf arbeiten. Beispielsweise kann „an der Oberfläche" auch irgendein Tisch in einem Arbeitsschuppen sein, der an der Oberfläche oder an der Bohrlochplattform angeordnet ist, es kann aber auch ein Tisch am Meeresboden oder an einem Seeboden sein, es kann eine Tiefseeölplattform oder der hundertste Stock eines Gebäudes sein. Auch braucht der Ausdruck „Oberfläche", wie er hier verwendet wird, als Adjektiv zur Bezeichnung einer Stelle einer Komponente oder eines Bereiches verstanden werden, der „an der Oberfläche" angeordnet ist. Beispielsweise wäre ein „Oberflächen"computer, wie er hier verwendet wird, ein Computer, der „an der Oberfläche" angeordnet ist.
  • Der Ausdruck „im Bohrloch", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Stelle oder Position unterhalb etwa fünfzig Fuß im Erdreich. Mit anderen Worten, wird „im Bohrloch" im weitesten Sinne dazu verwendet, auf eine Stelle Bezug zu nehmen, die nicht leicht zugänglich ist oder nicht zweckmäßig für Personal zugänglich ist, das an einem Bohrlochkopf arbeitet. Beispielsweise bedeutet in einem Erdölschacht eine Stelle „im Bohrloch" häufig eine Stelle nahe einer unterirdischen Erdölförderzone, unabhängig davon, ob diese Förderzone vertikal, horizontal, seitlich oder unter einem Winkel zugänglich ist. Auch bedeutet der Ausdruck „im Bohrloch", wie er hier verwendet wird, die Bezeichnung einer Stelle einer Komponente oder eines Bereiches. Beispielsweise kann eine „Bohrloch"vorrichtung in einem Schacht eine Vorrichtung sein, die „im Bohrloch" angeordnet ist, im Gegensatz zu einer Vorrichtung, die „an der Oberfläche" angeordnet ist.
  • Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bedeutet der Ausdruck „drahtlos" die Abwesenheit irgendeines konventionellen isolierten Drahtleiters, der sich z.B. von einer Bohrlochvorrichtung zur Oberfläche erstreckt. Die Verwendung eines Rohres und/oder einer Auskleidung als Leiter wird als „drahtlos" in Betracht gezogen.
  • 1 ist ein Schema, das ein Gaslift-Erdölförderbohrloch 20 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Bohrloch 20 hat eine Bohrlochauskleidung 30, die sich innerhalb des Bohrloches durch eine Formation 32 zu einer Förderzone (nicht gezeigt) tiefer im Bohrloch erstreckt. Ein Förderrohr 40 erstreckt sich innerhalb der Bohr lochauskleidung 30 zum Durchleiten von Fluiden (z.B. Öl, Gas) aus dem Bohrloch zur Oberfläche während des Fördervorganges. Ein Packer 42 ist im Bohrloch innerhalb der Auskleidung 30 und oberhalb des Rohres 40 angeordnet. Der Packer 42 ist konventionell und isoliert hydraulisch einen Teil des Bohrloches 20 oberhalb der Förderzone, damit Druckgas in einen Ringraum 44 eintreten kann, der zwischen der Auskleidung 30 und dem Rohr 40 gebildet ist. Während des Gasliftvorganges wird Druckgas an der Oberfläche in den Ringraum 44 eingebracht, um in das Rohr 40 zu strömen, damit es in diesem einen Gaslift für die Fluide bildet. Somit ist der in 1 gezeigte Erdölförderschacht 20 in der Konstruktion ähnlich einem konventionellen Schacht, aber unter Einschluß der vorliegenden Erfindung.
  • Ein elektrischer Schaltkreis wird unter Verwendung der verschiedenen Komponenten des Schachtes 20 in 1 gebildet. Der elektrische Schaltkreis wird dazu verwendet, Energie und/oder Kommunikationen einer elektrisch angetriebenen Bohrlochvorrichtung 50 zuzuführen. Ein Oberflächencomputersystem 52 stellt die Energie und/oder Kommunikationen der Oberfläche zur Verfügung. Das Oberflächencomputersystem 52 umfaßt eine Energiequelle 54 und ein Mastermodem 56, doch können die Oberflächenausrüstungskomponenten und die Konfiguration variieren. Die Energiequelle 54 ist so ausgebildet, daß sie einen zeitvariierenden Strom abgibt. Der zeitvariierende Strom ist vorzugsweise ein Wechselstrom (AC), kann aber auch ein variierender Gleichstrom sein. Vorzugsweise werden die Kommunikationssignale, die vom Oberflächencomputersystem 52 geliefert werden, Breitbrandsignale sein, doch können alternativ andere Formen der Modulation angewendet werden. Ein erster Computeranschluß 61 des Oberflächencomputersystems 52 ist mit dem Rohr 40 an der Oberfläche elektrisch verbunden. Der erste Computeranschluß 61 erstreckt sich durch den Hänger 64 an der isolierten Dichtung 65 und ist somit von dem Hänger 64 elektrisch isoliert, wenn er die Dichtung 65 durchsetzt. Ein zweiter Computeranschluß 62 des Oberflächencomputersystems 52 ist mit der Bohrlochauskleidung 30 an der Oberfläche elektrisch verbunden.
  • Das Rohr 40 und die Auskleidung 30 wirken als elektrische Leiter für den Schachtkreis. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in 1 gezeigt ist, wirkt das Rohr 40 als Rohrstruktur zum Leiten von elektrischer Energie und/oder Kommunikationen zwischen dem Oberflächencomputersystem 52 und der Bohrlochvorrichtung 50, und der Packer 42 und die Auskleidung 30 wirken als elektrische Rückleitung. Eine isolierte Rohrverbindung 68 ist in dem Bohrlochkopf unterhalb des Hängers 64 angeordnet, um das Rohr 40 von dem Hänger 64 und der Auskleidung 30 an der Oberfläche elektrisch zu isolieren. Der erste Computeranschluß 61 ist an das Rohr 40 unterhalb der isolierten Rohrverbindung 68 elektrisch angeschlossen. Eine Induktionsdrossel 70 ist im Bohrloch um das Rohr 40 herum vorgesehen. Die Induktionsdrossel 70 ist allgemein ringförmig und konzentrisch um das Rohr 40 herum angeordnet. Die Induktionsdrossel 70 umfaßt ferromagnetisches Material und ist nicht mit Energie versorgt. Wie im Detail in den zugeordneten Anmeldungen beschrieben, funktioniert die Induktionsdrossel auf Grund ihrer Größe (Masse), Geometrie und magnetischen Eigenschaften als auch ihrer räumlichen Beziehung relativ zum Rohr 40. Die isolierte Verbindung 68 als auch die Induktionsdrossel 70 wirken zur Verhinderung eines Wechselstromsignals, das an das Rohr 40 angelegt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Induktionsdrossel 70 um die Auskleidung 30 herum angeordnet sein. Die Bohrlochvorrichtung 50 hat zwei elektrische Vorrichtungsanschlüsse 71, 72. Ein erster Vorrichtungsanschluß 71 ist an das Rohr 40 an einer Quellenseite 81 der Induktionsdrossel 70 elektrisch angeschlossen. Ein zweiter Vorrichtungsanschluß 72 ist an das Rohr 40 an einer elektrischen Rückleitungsseite 82 der Induktionsdrossel 70 elektrisch angeschlossen. Der Pac ker 42 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Rohr 40 und der Auskleidung 30 im Bohrloch dar. Jedoch können das Rohr 40 und die Auskleidung 30 auch im Bohrloch durch leitendes Fluid (nicht gezeigt) in dem Ringraum 44 oberhalb des Packers 42 oder auf andere Weise elektrisch verbunden sein. Vorzugsweise ist wenig oder kein leitendes Fluid im Ringraum 44 oberhalb des Packers 42 vorhanden, aber in der Praxis kann dies manchmal nicht verhindert werden.
  • 2 ist eine vereinfachte schematische elektrische Darstellung des elektrischen Kreises, der in dem Schacht 20 nach 1 ausgebildet ist. Im Betrieb werden Energie und/oder Kommunikation (die von dem Oberflächencomputersystem 52 geliefert werden) dem Rohr 40 an der Oberfläche unterhalb der isolierten Rohrverbindung 68 über den ersten Computeranschluß 61 auferlegt. Der zeitvariierende Strom wird durch Isolatoren 69 und die isolierende Rohrverbindung 68 daran gehindert, aus dem Rohr 40 zur Auskleidung 30 (und zu dem zweiten Computeranschluß 62) über den Hänger 64 zu fließen. Der zeitvariierende Strom fließt jedoch frei im Bohrloch entlang des Rohres 40 nach unten, bis er auf die Induktionsdrossel 70 trifft. Die Induktionsdrossel 70 bildet eine große Induktanz, die verhindert, daß der größte Teil des Stromes (z.B. 90%) durch das Rohr 40 an der Induktionsdrossel 70 fließt. Ein Spannungspotential wird jedoch zwischen dem Rohr 40 und der Auskleidung 30 durch die Induktionsdrossel 70 gebildet. Andere Verfahren zur Übertragung von Wechselstromsignalen auf dem Rohr sind in den zugeordneten Anmeldungen offenbart. Ein Spannungspotential trift auch zwischen dem Rohr 40 und der Quellenseite 81 der Induktionsdrossel 70 und dem Rohr 40 auf der elektrischen Rücklaufseite 82 der Induktionsdrossel 70 auf. Da die Bohrlochvorrichtung 50 über das Spannungspotential elektrisch angeschlossen ist, geht der meiste Strom, der dem Rohr 40 auferlegt wird, entlang des Weges nicht verloren und wird zu der Bohrlochvorrichtung 50 umgeleitet, und somit wird der Bohrlochvorrichtung 50 Energie und/oder Kommunikation zugeführt. Nach dem Durchfließen der Bohrlochvorrichtung 50 kehrt der Strom über den Packer 42, die Auskleidung 30 und den zweiten Computeranschluß 62 zu dem Oberflächencomputersystem 52 zurück. Wenn der Strom ein Wechselstrom ist, wird der soeben beschriebene Stromfluß durch das Bohrloch 20 entlang desselben Pfades umgekehrt.
  • Andere alternative Wege zur Entwicklung eines elektrischen Kreises unter Verwendung der Rohrstruktur eines Schachtes und zumindest eine Induktionsdrossel sind in den zugeordneten Anmeldungen beschrieben, von denen viele in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, um der elektrisch angetriebenen Bohrlochvorrichtung 50 Energie und/oder Kommunikation zuzuführen, und um andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Insbesondere beschreiben die zugeordneten Anmeldungen Verfahren, die auf der Anwendung der Auskleidung statt des Rohres beruhen, um den Bohrlochvorrichtungen von der Oberfläche Energie zuzuführen, und die vorliegende Erfindung ist in den auskleidungsspezifischen Ausführungsbeispielen anwendbar.
  • Wenn andere Packer oder Zentralisierer (nicht gezeigt) zwischen der isolierten Rohrverbindung 68 und dem Packer 42 angeordnet sind, können sie einen elektrischen Isolator umfassen, um elektrische Kurzschlüsse zwischen dem Rohr 40 und der Auskleidung 30 zu verhindern. Eine solche elektrische Isolation von zusätzlichen Packern oder Zentralisierern kann auf verschiedene Weise erreicht werden, die dem Fachmann bekannt sind.
  • Als Alternative zu (oder zusätzlich zu) der isolierten Rohrverbindung 58 kann eine andere Induktionsdrossel 168 (siehe 3A) um das Rohr 40 herum oberhalb der elektrischen Verbindung angeordnet werden, die für den ersten Computeranschluß 61 zu dem Rohr 40 vorgesehen ist, und/oder der Hänger 64 kann ein isolierter Hänger 268 (siehe 3B) mit Isolatoren 269 sein, um das Rohr 40 von der Auskleidung 30 elektrisch zu isolieren.
  • 4 ist eine vergrößerte weggeschnittene Ansicht eines Teiles des Schachtes 20 nach 1 und zeigt die Induktionsdrossel 70 und die Bohrlochvorrichtung 50. Für das bevorzugte Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, weist die Bohrlochvorrichtung 50 einen Kommunikations- und Steuermodul 84, ein elektrisch steuerbares Gasliftventil 86, einen Sensor 88 und einen Energiespeichermodul 90 auf. Vorzugsweise sind alle Komponenten der Bohrlochvorrichtung 50 in einem einzigen abgedichteten Rohrteil 92 gemeinsam als ein Modul vorgesehen, um die Handhabung der Installation zu erleichtern, sowie um die Komponenten von der Umgebung zu schützen. Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Komponenten der Bohrlochvorrichtung 50 jedoch separat (d.h. es ist kein Rohrteil 92 vorgesehen) oder in anderen Kombinationen vereinigt sein.
  • Der Kommunikations- und Steuermodul 84 umfaßt ein individuell adressierbares Modem 94, eine Motorsteuereinrichtung 96 und eine Sensorschnittstelle 98. Da das Modem 94 der Bohrlochvorrichtung 50 individuell adressierbar ist, kann mehr als eine Bohrlochvorrichtung installiert und unabhängig von den anderen innerhalb des gleichen Schachtes 20 betrieben werden. Das Kommunikations- und Steuermodul 84 ist mit dem Energiespeichermodul 90 elektrisch verbunden (Anschlußdrähte sind in 4 nicht gezeigt), um Energie von dem Energiespeichermodul 90 zu erhalten, wie dies erforderlich ist. Das Modem 94 ist mit dem Rohr 40 über erste und zweite Vorrichtungsanschlüsse 71, 72 elektrisch verbunden (elektrische Verbindungen zwischen dem Modem 94 und den Vorrichtungsanschlüssen 71, 72 sind nicht gezeigt). Somit kann das Modem 94 mit dem Oberflächencomputersystem 52 oder mit einer anderen Bohrlochvorrichtung (nicht gezeigt) unter Verwendung des Rohres 40 und/oder der Auskleidung 30 als elektrischer Leiter für das Signal kommunizieren.
  • Das elektrisch steuerbare Gasliftventil 86 weist einen elektrischen Motor 100, ein Ventil 102, einen Einlaß 104 und eine Auslaßdüse 106 auf. Der elektrische Motor 100 ist an den Kommunikations- und Steuermodul 84 an der Motorsteuerung 96 elektrisch angeschlossen (die elektrischen Verbindungen zwischen Motor 100 und Motorsteuerung 96 sind nicht gezeigt). Das Ventil 102 wird durch den elektrischen Motor 100 in Antwort auf Steuersignale von dem Kommunikations- und Steuermodul 84 mechanisch angetrieben. Solche Steuersignale von dem Kommunikations- und Steuermodul 84 können von dem Oberflächencomputersystem 52 oder von einer anderen Bohrlochvorrichtung (nicht gezeigt) über das Modem 94 erfolgen. Als Alternative kann das Steuersignal zur Steuerung des elektrischen Motors 100 innerhalb der Bohrlochvorrichtung 50 erzeugt werden (z.B. in Abhängigkeit von Messungen des Sensors 88). Somit kann das Ventil 102 eingestellt, geöffnet, geschlossen oder gedrosselt werden, und zwar kontinuierlich durch den Kommunikations- und Steuermodul 84 und/oder das Oberflächencomputersystem 52. Vorzugsweise ist der elektrische Motor 100 ein Schrittmotor, so daß das Ventil 102 in bekannten Schritten eingestellt werden kann. Wenn in dem Ringraum 44 Druckgas vorhanden ist, kann es gesteuert in das Innere 108 des Rohres 40 mit dem elektrisch steuerbaren Ventil 86 (über den Einlaß 104, das Ventil 102 und die Auslaßdüse 106) eingebracht werden, um Gasblasen 110 innerhalb des Fluids zu bilden, welche das Fluid zu den Oberflächenförderoperationen bringt.
  • Der Sensor 88 ist an der Sensorschnittstelle 98 an das Kommunikations- und Steuermodul 84 elektrisch angeschlossen. Der Sensor 88 kann irgendeine Art von Sensor oder Transducer sein, der so ausgebildet ist, daß er eine physikalische Menge innerhalb des Schachtes 20 feststellt oder mißt, einschließlich (aber nicht beschränkt auf): Druck, Temperatur, akustische Wellenformen, chemische Zusammensetzung, chemische Konzentration, Tracermaterial und Strömungsrate. In anderen Ausführungsbeispielen können mehrere Sensoren vorgesehen sein. Auch kann die Anordnung des Sensors 88 variieren. Beispielsweise ist bei einer abgewandelten Ausführungsform ein zusätzlicher oder alternativer Sensor vorhanden, der befähigt ist, den Druck innerhalb des Ringraumes 44 zu messen.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 4 umfaßt der Energiespeichermodul 90 Energiespeichervorrichtungen 112, einen Energiekonditionierkreis 114, einen Logikkreis 116 und einen Zeitverzögerungskreis 118, die alle elektrisch zusammengeschaltet sind, um den Energiespeichermodul 90 zu bilden (die elektrischen Verbindungen sind in 4 nicht gezeigt). Der Energiespeichermodul 90 ist an das Rohr 40 über das Spannungspotential elektrisch angeschlossen, das durch die Induktionsdrossel 70 gebildet wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Der Energiespeichermodul 90 ist auch an dem Kommunikations- und Steuermodul 84 elektrisch angeschlossen (die elektrischen Verbindungen sind in 4 nicht gezeigt), um Energie bereitzustellen, wenn Energie aus dem Oberflächencomputersystem 52 über das Rohr 40 und/oder die Auskleidung 30 nicht verfügbar ist. Der Energiespeichermodul 90 und der Kommunikations- und Steuermodul 84 können auch schaltbar sein, derart, daß der Kommunikations- und Steuermodul 84 (und somit das Modem 94, der Elektromotor 100 und der Sensor 88) immer nur von den Energiespeichervorrichtungen 112 mit Energie versorgt werden, und die Energiespeichervorrichtungen wiederholt durch die Energiequelle 54 von der Oberfläche her über das Rohr 40 und/oder die Auskleidung 30 aufgeladen werden.
  • Bei dem in 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Energiespeichervorrichtungen Kapazitäten. Als Alternative können die Energiespeichervorrichtungen 112 wiederaufladbare Batterien sein, die befähigt sind, elektrische Energie zu speichern und abzugeben, wie dies erforderlich ist.
  • Der Logikkreis 116 ist statt durch die Energiespeichervorrichtungen 112 vorzugsweise von den Vorrichtungsanschlüssen 71, 72 mit Energie versorgt (die elektrischen Energieverbindungen für den Logikkreis sind nicht gezeigt). Die Energie des Logikkreises 116 von den Vorrichtungsanschlüssen 71, 72 kann Energie von anderen Bohrlochvorrichtungen (nicht gezeigt) oder von der Oberflächenenergiequelle 54 sein und über die Brücke 136 zugeführt werden, um den Logikkreis mit Gleichstrom zu versorgen. Somit kann der Logikkreis 116 die Schalter 121, 122, 131, 132 in dem Energiespeicherkreis 114 ändern, wenn die Energiespeichervorrichtungen 112 nicht geladen sind. Als Alternative kann der Logikkreis 116 Energie, wenn diese verfügbar ist, aus den Energiespeichervorrichtungen 112 und aus den Vorrichtungsanschlüssen 71, 72 empfangen, oder der Logikkreis 116 kann seine eigene wiederaufladbare Batterie haben, um die Änderungen der Schalter 121, 122, 131, 132 in dem Energiekonditionierkreis 114 zu ermöglichen, wenn die Energiespeichervorrichtungen 112 nicht geladen sind, und wenn keine Energie verfügbar ist, über die Vorrichtungsanschlüsse 71, 72. Auch kann der Logikkreis 116 nur durch eine oder mehrere der Energiespeichervorrichtungen 112 angetrieben sein.
  • 5 ist ein vereinfachtes elektrisches Schema für die Bohrlochvorrichtung 50 nach den 1 und 4, mit besonderer Bezugnahme auf dem Energiespeichermodul 90. Der Energiekonditio nierkreis 114 des Energiespeichermoduls 90 weist eine erste Gruppe von Schaltern 121, eine zweite Gruppe von Schaltern 122, einen ersten Lastschalter 131, einen zweiten Lastschalter 132, eine Zenerdiode 134 und einen Vollwellen-Brückengleichrichter 136 auf. Der Energiekonditionierkreis 114 ist befähigt, über die Energiespeichervorrichtungen 112 eine parallele Schaltungskonfiguration zum Laden zur Verfügung zu stellen und über die Energiespeichervorrichtungen 112 eine serielle Schaltkreiskonfiguration zum Entladen aufzubauen.
  • Im Betrieb ermöglicht der Energiekonditionierkreis 114 nach 5 viele mögliche Schaltkreiskonfigurationen. Wenn die erste Gruppe von Schaltern 121 geschlossen und die zweite Gruppe von Schaltern 122 offen ist, wird eine parallele Schaltkreiskonfiguration über die Speichervorrichtungen 112 erzeugt, und somit ist das Spannungsniveau über alle Speichervorrichtungen 112 das gleiche, und diese können größere Stromlasten gemeinsam handhaben. Wenn die erste Gruppe von Schaltern 121 offen und die zweite Gruppe von Schaltern 122 geschlossen ist, wird eine serielle Schaltkreiskonfiguration über die Speichervorrichtungen 112 gebildet, und somit werden die Spannungsniveaus der Speichervorrichtungen 112 zusammengeführt, um eine größere Gesamtspannung in dem Kreis 114 zur Verfügung zu stellen.
  • Auch gestattet der Energiekonditionierkreis 114 nach 5 viele mögliche Schaltkreiskonfigurationen zum Versorgen des an den Schaltkreis angeschlossenen Kommunikations- und Steuermoduls 84 mit elektrischer Energie. Wenn Energie von dem Kommunikations- und Steuermodul 84 angefordert oder an diesen Kommunikations- und Steuermodul 84 gesandt wird, wird der erste Lastschalter 131 geschlossen, aber die Positionen der anderen Schalter können variieren. Da der Kommunikations- und Steuermodul 84 mit Energie versorgt wird, die durch den ersten Lastschalter 131 gesteuert werden kann, können die Ladungen der Speichervorrichtungen 112 erhalten bleiben, wenn der Kommunikations- und Steuermodul 84 nicht erforderlich ist, und die Verwendung des Kommunikations- und Steuermoduls 84 kann gesteuert werden (d.h. der Kommunikations- und Steuermodul 84 wird an- oder abgeschaltet). Der zweite Lastschalter 132 ist so ausgebildet, daß er den Energiekonditionierkreis 114 von dem Schachtkreis trennt. Wenn beispielsweise der Kommunikations- und Steuermodul 84 nur von Energiespeichervorrichtungen 112 mit Energie versorgt wird, dann ist der zweite Lastschaltkreis 132 geöffnet. Wenn somit der erste Lastschaltkreis 131 geschlossen, der zweite Lastschaltkreis 132 offen, die erste Schaltergruppe 121 offen und die zweite Schaltergruppe 122 geschlossen ist, stellt der auf diese Weise geformte serielle Kreis dem Kommunikations- und Steuermodul 84 ein Spannungsniveau zur Verfügung, das gleich der Summe der Spannungsniveaus der Energiespeichervorrichtungen 112 ist. Wenn der erste Lastschaltkreis 131 geschlossen, der zweite Lastschaltkreis 132 offen, die erste Schaltergruppe 121 geschlossen und die zweite Schaltergruppe 122 offen ist, stellt der auf diese Weise geformte parallele Schaltkreis dem Kommunikations- und Steuermodul 84 ein Spannungsniveau zur Verfügung, das gleich dem jeder Energiespeichervorrichtung 112 ist, welches niedriger als das der seriellen Konfiguration ist. Die parallele Konfiguration legt eine niedrigere Spannung als die serielle Konfiguration über eine längere Zeitspanne oder unter höheren Stromlasten an, die von dem Kommunikations- und Steuermodul 84 abgezogen werden. Somit hängt die bevorzugte Kreiskonfiguration (parallel oder seriell) zum Versorgen einer Vorrichtung mit Energie von den Energieanforderungen der Vorrichtung ab.
  • Der Kommunikations- und Steuermodul 84 kann auch lediglich aus dem Schachtkreis mit Energie versorgt werden (von dem ersten und zweiten Vorrichtungsanschluß 71, 72), indem der erste Lastschalter 131 geschlossen, der zweite Lastschalter 132 ge schlossen und die erste und zweite Schaltergruppe 121, 122 geöffnet wird. Eine derartige Konfiguration für den Energiekonditionierkreis 114 kann erwünscht sein, wenn die Kommunikationssignale an den Kommunikations- und Steuermodul 84 gesandt oder von diesem empfangen werden. Die Zenerdiode 134 bildet einen Überspannungsschutz, doch können andere Arten von Überspannungs- und/oder Überstromschutzeinrichtungen ebenfalls vorgesehen sein. Die den ersten und zweiten Vorrichtungsanschlüssen 71, 72 (über das Rohr 40 und/oder die Auskleidung 30) zur Verfügung gestellte Energie und/oder Kommunikation kann durch die Oberflächenenergiequelle 54, eine andere Bohrlochvorrichtung (nicht gezeigt) und/oder einen anderen Bohrlochenergiespeichermodul (nicht gezeigt) geliefert werden. Außerdem kann der Kommunikations- und Steuermodul 84 durch den Schachtkreis und die Energiespeichervorrichtungen 112 mit Energie versorgt werden, indem der erste Lastschalter 131 geschlossen, der zweite Lastschalter 132 geschlossen und die erste und zweite Schaltergruppe 121, 122 geschlossen wird.
  • Zum Laden der Energiespeichervorrichtungen 112 mit dem Schachtkreis wird der zweite Lastschalter 132 geschlossen, um den Energiekonditionierkreis 114 mit dem Schachtkreis über die Brücke 136 zu versorgen. Es wird bevorzugt, die Energiespeichervorrichtungen 112 mit der parallelen Schaltkreiskonfiguration über die Speichervorrichtungen 112 zu laden (d.h. die erste Schaltergruppe 121 ist geschlossen und die zweite Schaltergruppe 122 geöffnet), und die Kommunikations- und Steuermodul 84-Last kann abgeschaltet werden (der erste Lastschalter 131 ist offen), doch können die Energiespeichervorrichtungen 112 geladen werden (weniger wirksam), während sie den Kommunikations- und Steuermodul 84 mit Energie versorgen. Somit wird während des Ladevorganges bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den 1, 4 und 5 der Bohrlochkreis an der Oberfläche mit Wechselstrom aus der Energiequelle 54 versorgt und über den ersten und zweiten Vorrichtungsanschluß 71, 72 durch die Induktionsdrossel 70 geleitet. Der Wechselstrom fließt durch einen Impedanzwiderstand 138 und wird durch die Brücke 136 gleichgerichtet, um eine Gleichstromspannung über die Speichervorrichtungen 112 zu erzeugen, welche die Speichervorrichtungen 112 auflädt.
  • Ein Schalten zwischen der Lade- und Entladekonfiguration oder eine Veränderung der Ladekonfigurationen kann ein automatisierter Prozeß sein, der im Inneren innerhalb der Bohrlochvorrichtung 50 gesteuert wird, er kann aber auch extern durch Steuersignale von dem Oberflächencomputersystem 52 oder einer anderen Bohrlochvorrichtung oder einer Bohrlochsteuervorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert werden, oder es kann eine Kombination dieser Vorgänge sein. Da externe Befehle nicht empfangen werden können oder nicht auf sie reagiert werden kann, bis die Bohrlochvorrichtung 50 mit Energie versorgt ist, ist es erwünscht, einen automatischen Steuerkreis vorzusehen, der (i) den Entladezustand der Speichervorrichtungen 112 feststellt, (ii) die Verfügbarkeit eines Wechselstromes von der Oberflächenenergiequelle 52 über das Rohr 40 und/oder die Auskleidung 30 feststellt, und (iii) bei Zutreffen beider Zustände automatisch die Speichervorrichtungen 112 lädt. Deshalb ist das Schalten bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den 1, 4 und 5 ein automatisierter Vorgang, der von dem Logikkreis 116 automatisch gesteuert wird.
  • Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 empfängt der Logikkreis 116 zwei Eingangssignale 141, 142, welche vier Ausgangssignale 151154 des Logikkreises 116 steuern. Eines der Eingangssignale 141 entspricht dem Zustand, in welchem Wechselstrom über die Vorrichtungsanschlüsse 71, 72 zur Verfügung gestellt wird (z.B. aus der Oberflächenenergiequelle 54). Das Eingangssignal 141 wird durch einen Einweggleichrichter 156 und einen Konden sator 158 geleitet, die gemeinsam verwendet werden, um das Vorhandensein eines Wechselstromes über die Vorrichtungsanschlüsse 71, 72 festzustellen. Das andere Eingangssignal 142 liefert Information über das Spannungsniveau über die Energiespeichervorrichtungen 112, das ein Indikator des Spannungsniveaus ist, welches in den Energiespeichervorrichtungen 112 verbleibt. Ein erstes der Ausgangssignale 151 aus dem Logikkreis 116 liefert einen Befehl zum Öffnen oder Schließen der ersten Schaltergruppe 121. Ein zweites der Ausgangssignale 152 aus dem Logikkreis 116 liefert einen Befehl zum Öffnen oder Schließen der zweiten Schaltergruppe 122. Ein drittes Ausgangssignal 153 liefert einen Befehl zum Öffnen oder Schließen des ersten Lastschalters 131, der den Kommunikations- und Steuermodul 84 an den Konditioniersteuerkreis 114 anschließt. Ein viertes der Ausgangssignale 154 liefert einen Befehl zum Öffnen oder Schließen des zweiten Lastschalters 132, der die Vorrichtungsanschlüsse 71, 72 an den Energiekonditionierkreis 114 über die Brücke 136 anschließt.
  • Der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den 1, 4, 5 und 6 vorgesehene logische Algorithmus ist durch ein Zustandsdiagramm in 7 gezeigt. In dem Zustandsdiagramm nach 7 entsprechen die Blöcke Zuständen des Systems und die Pfeile entsprechen Übergängen zwischen den Zuständen, die auftreten, wenn ein Zustand angetroffen wird oder ein Ereignis auftritt. Beginnend mit dem linken unteren Block 161, der ein Anfangszustand ist, ist die erste Schaltergruppe 121 geschlossen, die zweite Schaltergruppe 122 ist offen, der erste Lastschalter 131 ist offen, und der zweite Lastschalter 132 ist geschlossen. Somit sind die Energiespeichervorrichtungen 112 so konfiguriert, daß sie parallel geschaltet und befähigt sind, Ladung von der Brücke 136 zu empfangen. Ihr Ladungszustand wird dem Verbinder 142 signalisiert und beträgt weniger als 1,5 Volt, doch ist der Logikkreis 116 im Abschaltzustand.
  • Im Zustand 161 wird das System als inaktiv erachtet, die Energiespeichervorrichtungen werden als entladen angesehen, aber als bereit, um eine Ladung zu empfangen.
  • Wenn Wechselstrom durch den Schachtkreis über die Vorrichtungsanschlüsse 71, 72 fließt, beginnen die Speichervorrichtungen 112 zu laden, und die Systemübergänge befinden sich im Zustand 162. Wenn die Speichervorrichtungen 112 im Zustand 162 bis zu einem Punkt aufgeladen sind, in welchem ihre Spannung 1,5 Volt erreicht, geht das System in den Zustand 163 über, der Logikkreis 116 wird aktiviert und ist dann befähigt, Spannungen auf Leitungen 141, 142 abzufühlen. Wenn in dem Zustand 162 der Wechselstrom aufhört, bevor die Speichervorrichtungen 112 1,5 Volt erreicht haben, kehrt der Kreis in den Zustand 161 zurück, indem er inaktiv, aber bereit ist, mehr Spannung aufzunehmen.
  • In dem Zustand 163 sind die Speichervorrichtungen 112 weiterhin befähigt, Ladung aufzunehmen, und der Logikkreis 116 überwacht die Spannung auf den Leitungen 141 und 142. Wenn der Wechselstrom abgeschaltet wird, stellt der Logikkreis diesen Zustand mit Hilfe der Leitung 141 fest, und das System geht zum Zustand 164 über.
  • In dem Zustand 164 öffnet der Logikkreis 116 die Schaltergruppe 122, schließt die Schaltergruppe 122, öffnet den Schalter 132 und startet den Zeitverzögerungskreis. Der Zweck dieser Verzögerung besteht darin, Schaltungsübergänge von der parallelen in die serielle Konfiguration der Vorrichtungen 112 abklingen zu lassen: die Verzögerung ist kurz, in der Größenordnung von Millisekunden. Wenn Wechselstrom wieder angeschaltet wird, während der Verzögerungskreis noch läuft, kehrt das System in den Zustand 162 zurück, ansonsten kehrt das System in den Zustand 165 zurück, wenn die Verzögerung abgeklungen ist.
  • In dem Zustand 165 hält der Logikkreis 116 die Schaltergruppe 121 offen und die Schaltergruppe 122 geschlossen, schließt aber den Schalter 131, um Energie zur Hauptlast 84 weiterzuleiten. Das System verbleibt im Zustand 165, bis entweder die Wechselstromenergie wieder vorhanden ist, wie dies auf der Leitung 141 festgestellt wird, oder bis die Speichervorrichtungen entladen sind, derart, daß die auf der Leitung 142 festgestellte Spannung unterhalb 7,5 Volt gefallen ist. Wenn Wechselstromenergie auftritt, geht das System in den Zustand 162 mit den zugeordneten Einstellungen für die Schalter 121, 122, 131 und 132 über. Wenn die Speichervorrichtungen entladen, bevor Wechselstrom wieder auftritt, geht das System in den Zustand 161 mit den zugeordneten Einstellungen für die Schalter 121, 122, 131 und 132 zurück.
  • Das unter Bezugnahme auf 7 beschriebene System stellt sicher, daß die Bohrlochausrüstung von dem inaktiven und entladenen Zustand 161 durch eine definierte Prozedur aktiviert werden kann, und daß sie sich, sobald sie geladen und aktiv ist, in einem bekannten Zustand befindet. Es ist weithin verständlich, daß das Erfüllen dieses Erfordernisses ein notwendiges Element bei einem erfolgreichen Implementieren für nicht zugängliche Vorrichtungen ist, die unter Verwendung von gespeicherter Energie arbeiten, wenn die Energiespeichervorrichtungen entladen sind.
  • Wie unter Bezugnahme auf 7 an einem statischen Diagramm beschrieben wurde, übertragen die Bohrlochvorrichtungen 50 Daten und Messungen als Information zu dem Oberflächencomputersystem 52 unter Verwendung des Modem 94 nur dann, wenn Wechselstromenergie von der Oberflächenenergiequelle 54 nicht übertragen wird. Dies hilft, Rauschen während der Übertragung von der Bohrlochvorrichtung 50 nach oben zum Oberflächencomputersystem 52 zu vermeiden. Der Algorithmussteuerkreis des Steuerkreises 116 des bevorzugten Ausführungsbeispieles, das vorstehend beschrieben wurde, ist nur illustrativ und kann variieren, wie dies für den Fachmann ersichtlich ist.
  • Durch Steuern des Lade-Entladezyklus der Speichervorrichtungen 112 mit dem Energiekonditionierkreis 114 und dem Logikkreis 116 kann selbst bei in sehr geringem Maße verfügbarer Energie im Bohrloch diese Energie dazu verwendet werden, die Speichervorrichtungen 112 zu laden, und die Energie kann abgezogen werden, um elektrische oder elektronische Ausrüstungen mit wesentlich höherer Rate als der Laderate zu versorgen. Typische elektrische Bohrlochausrüstungen können folgendes umfassen (aber nicht beschränkt auf): Motoren, Hülsen- und Ventilstellglieder und akustische Quellen. Eine solche elektrische Ausrüstung erfordert häufig hohe Energie im Gebrauch, wird aber nur intermittierend auf Befehl betrieben. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung Wege zum Laden von Bohrloch-Energiespeichervorrichtungen 112 mit einer Rate (z.B. bei eingeschränkter Energieverfügbarkeit) und das Entladen der gespeicherten Energie in den Energiespeichervorrichtungen 112 mit einer anderen Rate (z.B. kurze Hochenergielasten). Deshalb kann die vorliegende Erfindung unter anderem viele Schwierigkeiten überwinden, die durch Beschränkungen der Energieverfügbarkeit im Bohrloch verursacht werden.
  • Eine Charakteristik der Energiespeichervorrichtungen 112 (sowohl chemische Zellen als auch Kondensatoren) besteht darin, daß ihre individuelle Betriebsenergie auf Werte beschränkt sein kann, die kleiner sind, als sie erforderlich sind, um elektronische und elektrische Bohrlochausrüstungen anzutreiben. In Fällen, in denen die Bohrlochenergie durch Verluste in dem Energieübertragungspfad stark eingeschränkt ist, kann die Energie, die erzeugt wird, auf Werte beschränkt sein, die kleiner sind als jene, die erforderlich sind, um elektrische Kreise im Normalbetrieb zu speisen.
  • Aus der Natur ihrer Funktionen werden Bohrlochvorrichtungen 50 innerhalb des Schachtes häufig in Gruppen angeordnet. Entsprechend ihrer Distanz von der Oberfläche ist der Abstand zwischen den Bohrlochvorrichtungen innerhalb einer Gruppe klein. Wegen ihrer engen Nähe kann es manchmal vorteilhaft sein, Energie von einer Bohrlochvorrichtung auf eine andere unter Verwendung des Rohres 40 und/oder der Auskleidung 30 als elektrische Leiter oder Energieübertragungspfade zu übertragen. Eine solche Energieverteilungsmethode hängt vom Vorsehen von Steuerkommunikationen ab, um die Verbindungen zwischen den Energiespeichermodulen in jeder Bohrlochvorrichtung und einer Last zu konfigurieren, die in einer anderen Bohrlochvorrichtung vorhanden sein kann. Solche Steuerkommunikationen können durch interne Elektronik in einer oder mehreren Bohrlochvorrichtungen vorgesehen sein, sie können vom Oberflächencomputersystem 52 zur Verfügung gestellt werden, oder einer Kombination von diesen. Somit ist die aus einer oder mehreren Bohrlochvorrichtungen in einer Gruppe verfügbare Energie auf einen einzigen Anwendungspunkt gerichtet, was einen höheren Energieverbrauch an diesem Punkt im Betrieb ermöglicht, als dies der Fall wäre, wenn jede Bohrlochvorrichtung lediglich auf ihre eigene lokale Energiespeicherkapazität zurückgreifen müßte. In ähnlicher Weise wird, im Falle die Energiespeicherung innerhalb einer individuellen Bohrlochvorrichtung versagt, diese Vorrichtung von benachbarten Vorrichtungen mit Energie versorgt. Somit können die Energiespeichervorrichtungen, die versagt haben, außer Betrieb genommen werden, ohne die Anwendung der Bohrlochvorrichtung, welche den Energieverlust erlitten hat, zu eliminieren.
  • Bei anderen möglichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können mehrere Bohrlochvorrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, wobei jede Bohrlochvorrichtung 50 eine Energiespeichervorrichtung 112 aufweist, welche die Bohrlochvorrichtung 50 entweder alleine mit Energie versorgen kann, oder die so geschaltet werden kann, daß sie Energie dem Rohr 40 und/oder der Auskleidung 30 zur Verfügung stellt. Jede Bohrlochvorrichtung 50 kann Energie nur von ihrer eigenen lokalen Speichervorrichtung 112 abziehen, oder sie kann so geschaltet sein, daß ihre lokale Energie verstärkt wird, indem Energie von dem Rohr 40 und/oder der Auskleidung 30 abgezogen wird. In letzterem Fall kann Energie von den anderen Speichervorrichtungen 112 in benachbarten Bohrlochvorrichtungen 50 abgezogen werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und/oder von der Oberflächenenergiequelle 54.
  • In noch weiteren möglichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird jeder Schalter der ersten und zweiten Schaltergruppe 121, 122 unabhängig geöffnet oder geschlossen, um eine Vielzahl von Spannungsniveaus der Last oder den Lasten durch Änderung der Schalterpositionen zur Verfügung zu stellen. Somit können separate, unabhängige Ausgangsspannungen für die Vielzahl von Lasten, für multiple Lasten oder für eine Vielzahl von Lastenzuständen vorgesehen sein, während die Fähigkeit zur Belastung aller Speichervorrichtungen 112 parallel mit niedriger Spannung beibehalten wird.
  • Die Komponenten der Bohrlochvorrichtung 50 können variieren, um andere mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Einige mögliche Komponenten, die für Komponenten der Bohrlochvorrichtung substituiert oder hinzufügt werden können, umfassen (sind aber nicht beschränkt auf): ein elektrischer Servomotor, ein anderer elektrischer Motor, andere Sensoren, Transducer, eine elektrisch steuerbare Tracereinspritzvorrich tung, eine elektrisch steuerbare Chemikalieneinspritzvorrichtung, ein Chemikalien- oder Tracermaterialreservoir, ein elektrisch steuerbares Ventil, ein Relay Modem, ein Transducer, ein Computersystem, eine Speichervorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Energietransformer, eine elektrisch steuerbare hydraulische Pumpe und/oder ein Stellglied, eine elektrisch steuerbare pneumatische Pumpe und/oder ein Stellglied oder eine Kombination derselben.
  • Auch können die Komponenten des Energiespeichermoduls 90 variieren, dieser wird aber zumindest eine Energiespeichervorrichtung 112 haben. Beispielsweise kann der Energiespeichermodul 90 so einfach wie eine einzelne Energiespeichervorrichtung 112 sein und einige Drähte zur elektrischen Verbindung aufweisen. Der Energiespeichermodul 90 kann anderseits sehr komplex sein und beispielsweise eine Reihe von Energiespeichervorrichtungen 112, einen Mikroprozessor, eine Ladespeichervorrichtung, eine Steuerkarte, einen digitalen Energiemesser, einen digitalen Voltmeter, ein digitales Amperemeter, mehrere Schalter und ein Modem aufweisen. Anderseits kann der Energiespeichermodul 90 irgendwo dazwischen, wie als Energiespeichervorrichtung, ausgebildet sein.

Claims (18)

  1. System zum Bereistellen von Energie an eine Bohrlochvorrichtung (50) in einem Schacht (20), umfassend: eine Stromimpedanzvorrichtung (70), die allgemein so ausgebildet ist, daß sie zumindest teilweise um eine Rohrstruktur (40) des Schachtes herum angeordnet werden kann, um einen leitenden Teil zu definieren, damit ein zeitvariierender elektrischer Strom durch den und entlang des leitenden Teil(es) der Rohrstruktur (40) übertragen wird; und eine Energiespeichervorrichtung (90, 112), die so ausgebildet ist, daß sie an den leitenden Teil der Rohrstruktur elektrisch angeschlossen werden kann, wobei die Speichervorrichtung (90, 112) durch den zeitvariierenden elektrischen Strom aufgeladen wird und an die Bohrlochvorrichtung (50) elektrisch angeschlossen ist, um der Bohrlochvorrichtung (50) Energie zuzuführen; dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung (90, 112) an elektrische Anschlüsse (71, 77) elektrisch angeschlossen ist, die an den leitenden Teil der Rohrstruktur (40) auf verschiedenen Seiten der Stromimpedanzvorrichtung (70) elektrisch angeschlossen sind.
  2. System nach Anspruch 1, bei welchem die Energiespeichervorrichtung (90, 112) eine chemische Sekundärzelle, eine aufladbare Batterie und/oder einen Kondensator aufweist.
  3. System nach Anspruch 1, bei welchem die Stromimpedanzvorrichtung (70) eine energielose Induktionsdrossel ist, die ferromagnetisches Material aufweist, und die Stromimpedanzvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie infolge ihrer Größe, Geometrie, räumlichen Anordnung gegenüber der Rohrstruktur (40) und magnetischen Eigenschaften als Induktor für den zeitvariierenden Strom wirkt.
  4. System nach Anspruch 1, bei welchem die Rohrstruktur (40) zumindest einen Teil eines Förderrohres des Schachtes (20) aufweist.
  5. System nach Anspruch 1, bei welchem die Rohrstruktur zumindest einen Teil der Bohrlochauskleidung (30) des Schachtes (20) aufweist.
  6. System nach Anspruch 1, das ferner einen Energiekonditionierkreis (114) aufweist, der befähigt ist, zwischen einer elektrischen Ladekreiskonfiguration und einer elektrischen Entladekreiskonfiguration der Energiespeichervorrichtung (90, 112) zu schalten.
  7. System nach Anspruch 6, das ferner einen Logikkreis (116) aufweist, der befähigt ist, den Energiekonditionierkreis (114) automatisch zu steuern.
  8. Erdölschacht (20) zur Förderung von Erdölprodukten mit einem System nach einem der Ansprüche 1–7.
  9. Erdölschacht (20) nach Anspruch 8, bei welchem die Bohrlochvorrichtung (50) einen Sensor (88), einen Transducer, ein elektrisch steuerbares Ventil (102), einen elektrischen Motor, ein Modem und/oder ein chemisches Einpritzsystem aufweist.
  10. Erdölschacht nach Anspruch 8, der ferner einen Energiekonditionierkeis (114) aufweist, der befähigt ist, zwischen einer elektrischen Ladekreiskonfiguration und einer elektrischen Entladekreiskonfiguration der Energiespeichervorrichtung (90, 112) zu schalten.
  11. Erdölschacht (20) zur Erzeugung von Erdölprodukten nach Anspruch 8, bei welchem die Rohrstruktur aufweist: eine Schachtauskleidung (30), die sich in ein Bohrloch des Schachtes erstreckt und ein Förderrohr (40), das sich innerhalb der Auskleidung erstreckt; und bei welchem eine Energiequelle (54) an der Oberfläche angeordnet ist, wobei die Energiequelle (54) an zumindest das Rohr (40) oder die Auskleidung (30) elektrisch angeschlossen und befähigt ist, einen zeitvariierenden elektrischen Strom an diese abzugeben; wobei die Energiespeichervorrichtung (90, 112) an zumindest das Rohr (40) oder die Auskleidung (30) elektrisch angeschlossen ist; die Bohrlochvorrichtung (50) an die Energiespeichervorrichtung (90, 112) elektrisch angeschlossen ist; und die Stromimpedanzvorrichtung (70) durch eine Bohrlochinduktionsdrossel (70) gebildet ist, die um einen Teil zumindest des Rohres (40) oder der Auskleidung (30) herum angeordnet ist, wobei die Induktionsdrossel (70) befähigt ist, einen Teil des elektrischen Stromes zu der Energiespeichervorrichtung (90, 112) zu leiten.
  12. Erdölschacht nach Anspruch 11, bei welchem die Induktionsdrossel (70) energielos ist und ein ferromagnetisches Material aufweist.
  13. Verfahren zum Betrieb eines Erdölschachtes gemäß Anspruch 8 mit den Schritten: Bereitstellen einer elektrisch leitenden Rohrstruktur (30, 40) in einem Bohrloch des Schachtes mit einer Stromimpedanzvorrichtung (70); Versorgen des elektrisch leitenden Teiles der Rohrstruktur (30, 40) mit Energie, wobei die Energiequelle (54) einen zeitvariierenden Strom abgibt; Speichern der elektrischen Energie in einer Bohrloch-Energiespeichervorrichtung (90, 112); Laden der Energiespeichervorrichtung (90, 112) mit dem zeitvariierenden Strom, während Erdölprodukte aus dem Schacht (20) gefördert werden; und Entladen der Energiespeichervorrichtung (90, 112), je nach Erfordernis, um eine elektrisch angetriebene Vorrichtung (50) mit Energie zu versorgen, die im Bohrloch angeordnet ist, während Erdölprodukte aus dem Bohrloch (20) gefördert werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Energiespeichervorrichtung (90, 112) eine elektrisch angetriebene Vorrichtung mit einem Sensor (82) und einem Modem (84) aufweist und das Verfahren ferner die Schritte umfaßt: Feststellen einer physikalischen Quantität innerhalb des Schachtes mit dem Sensor (88); und Übertragen der physikalischen Quantität zu einer Oberflächenvorrichtung unter Verwendung des Modems (84) und der Rohrstruktur (30, 40).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Übertragung ausgeführt wird, wenn die Energiespeichervorrichtung (90, 112) von der Energiequelle (54) nicht geladen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem das Bohrloch eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen (90, 112) aufweist und das Verfahren die Schritte umfaßt: Laden der Energiespeichervorrichtungen (90, 112) auf parallelem Weg; Entladen der Energiespeichervorrichtungen (90, 112) in Serie.
  17. Verfahren zum Versorgen einer Bohrlochvorrichtung (50) in einem Schacht mit Energie gemäß Anspruch 8 mit den Schritten: (A) Bereitstellen eines Bohrlochenergie-Speichermoduls (90) mit einer ersten Gruppe von elektrischen Schaltern (121, 122), einer zweiten Gruppe von elektrischen Schaltern (131, 132), zwei oder mehr Energiespeichervorrichtungen (112) und einem Logikkreis (116); (B) wenn Strom dem Energiespeichermodul (90) zugeführt wird, (1) Schließen der ersten Schaltergruppe (121, 122) und Öffnen der zweiten Schaltergruppe (131, 132) zur Bildung eines parallelen Kreises über die Energiespeichervorrichtungen (112), und (2) Laden der Energiespeichervorrichtungen (112); (C) während des Ladens, wenn dem Energiespeichermodul (90) zugeführter Strom zu fließen aufhört und die Energiespeichervorrichtungen (112) weniger als das erste vorbestimmte Spannungsniveau haben, (1) Öffnen der ersten Schaltergruppe (121, 122) und Schließen der zweiten Schaltergruppe (131, 132) zur Bildung eines seriellen Kreises über die Energiespeichervorrichtungen (112), und (2) Entladen der Energiespeichervorrichtungen (112), wie dies erforderlich ist, um die Bohrlochvorrichtung (50) anzutreiben; (D) während des Ladens, wenn die Speichervorrichtungen (112) mehr als das erste vorbestimmte Spannungsniveau aufweisen, Einschalten eines Logikkreises (116); und (E) wenn der Logikkreis (116) eingeschaltet ist, (1) Warten, bis der dem Energiespeichermodul (90) zugeführte Strom zu fließen aufhört, (2) wenn der Strom zu fließen aufhört, (i) Einsetzen einer Zeitverzögerung für eine vorbestimmte Zeitspanne, (a) wenn der Strom wieder fließt, bevor die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, fortgesetztes Laden der Speichervorrichtungen (112), (b) wenn die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, (b.1) Öffnen der ersten Schaltergruppe (121, 122) und Schließen der zweiten Schaltergruppe (131, 132) zur Bildung des seriellen Kreises über die Speichervorrichtungen (112), (b.2) Entladen der Speichervorrichtungen (112), wie dies erforderlich ist, um die Bohrlochvorrichtung (50) anzutreiben, (b.3) wenn der Strom wieder fließt, (b.3.1) Schließen der ersten Schaltergruppe (121, 122) und Öffnen der zweiten Schaltergruppe (131, 132) zur Bildung des parallelen Kreises über die Speichervorrichtungen (112), und (b.3.2) Laden der Speichervorrichtungen (112), und (b.4) wenn die Speichervorrichtungen (112) unter ein zweites vorbestimmtes Spannungsniveau fallen, Abschalten des Logikkreises (116).
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner die Schritte umfaßt: wenn die vorbestimmte Zeitspanne der Zeitverzögerung verstrichen ist, wenn Strom dem Energiespeichermodul (70) nicht zugeführt wird, und wenn sich die Speichervorrichtungen (112) oberhalb des zweiten vorbestimmten Spannungsniveaus befinden, Übertragen von Daten von der Bohrlochvorrichtung (50) zu dem Oberflächenmodem.
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