DE69529188T2 - Werkzeug zum Messen während des Bohrens - Google Patents

Werkzeug zum Messen während des Bohrens

Info

Publication number
DE69529188T2
DE69529188T2 DE69529188T DE69529188T DE69529188T2 DE 69529188 T2 DE69529188 T2 DE 69529188T2 DE 69529188 T DE69529188 T DE 69529188T DE 69529188 T DE69529188 T DE 69529188T DE 69529188 T2 DE69529188 T2 DE 69529188T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alternator
modulator
coupled
stator winding
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69529188T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69529188D1 (de
Inventor
Daniel Lerner
Peter Masak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Services Petroliers Schlumberger SA
Anadrill International SA
Original Assignee
Services Petroliers Schlumberger SA
Anadrill International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Services Petroliers Schlumberger SA, Anadrill International SA filed Critical Services Petroliers Schlumberger SA
Application granted granted Critical
Publication of DE69529188D1 publication Critical patent/DE69529188D1/de
Publication of DE69529188T2 publication Critical patent/DE69529188T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0085—Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/20—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by modulation of mud waves, e.g. by continuous modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von durch ein MWD-Werkzeug (MWD = measurement while drilling) während des Bohrens eines Bohrlochs gewonnenen Daten und auf die Erzeugung elektrischer Energie für den Betrieb eines MWD-Werkzeugs. Insbesondere schafft die Erfindung einen integrierten Schlammflußtelemetrie-Modulator und -Turbogenerator zum gleichzeitigen Erzeugen von kontinuierlichen Wellendrucksignalen und Erzeugen der Energie für den Modulator sowie für eine elektronische Sensorbaueinheit eines MWD- Werkzeugs.
    • 2. Stand der Technik
  • Moderne Bohrtechniken, vor allem jene, die das Bohren nach Öl und Gas betreffen, beinhalten die Verwendung mehrerer verschiedener Meß- und Telemetriesysteme, die Daten bezüglich der Erdformation und Daten bezüglich der Bohrmechanik während des Bohrvorgangs liefern. In MWD-Werkzeugen werden Daten von Sensoren erlangt, die sich im Bohrstrang in der Nähe des Bohrers befinden. Diese Daten werden entweder in einem Speicher im Bohrloch gespeichert oder mit Hilfe von Schlammflußtelemetrie-Vorrichtungen an die Oberfläche übertragen. Schlammflußtelemetrie-Vorrichtungen übertragen Informationen an einen Detektor außerhalb des Bohrlochs oder an der Oberfläche in Form von Schalldruckwellen, die durch das Bohrfluid (Schlamm), das während Bohrvorgängen normalerweise unter Druck durch den Bohrstrang zirkuliert, moduliert werden. Ein typischer Modulator ist mit einem festen Stator und einem motorbetriebenen drehbaren Rotor versehen, die jeweils mit mehreren voneinander beabstandeten Nocken ausgebildet sind. Spalte zwischen benachbarten Nocken bieten mehrere Öffnungen oder Durchlässe für den Schlammstrom. Wenn die Durchlässe des Stators oder des Rotors aufeinander ausgerichtet sind, schaffen sie den größten Durchgang für den Bohrschlammstrom durch den Modulator. Wenn sich der Rotor relativ zum Stator dreht, verstellt sich die Ausrichtung zwischen den jeweiligen Durchlässen, wodurch der Schlammstrom unterbrochen wird und Druckimpulse, die dem Wesen nach Schallimpulse sind, erzeugt werden. Durch selektives Variieren der Drehung des Rotors, um Änderungen der Schallsignale zu erzeugen, wird eine Modulation in Form von codierten Druckimpulsen erzielt. Zur Regelung der Drehung des Rotors werden verschiedene Mittel verwendet.
  • Sowohl die Sensoren im Bohrloch als auch der Modulator des MWD- Werkzeugs benötigen elektrische Energie. Da es nicht machbar ist, ein Stromversorgungskabel von der Oberfläche durch den Bohrstrang zu den Sensoren oder dem Modulator zu führen, muß die elektrische Energie im Bohrloch gewonnen werden. Die MWD-Vorrichtungen des Standes der Technik erhalten diese Energie entweder aus einem Batteriestapel oder von einem Turbogenerator. Obwohl die Sensorelektronik in einem typischen MWD-Werkzeug lediglich 3 Watt erfordern kann, erfordert der Modulator üblicherweise wenigstens 60 Watt an Leistung und kann bis zu 700 Watt an Leistung erfordern. Bei diesen Leistungsanforderungen ist es allgemeine Praxis geworden, im Bohrstrang stromabseitig vom Modulator eine schlammbetriebene Turbogeneratoreinheit vorzusehen, wobei sich die Sensorelektronik zwischen der Turbine und dem Modulator befindet.
  • Der Bohrschlamm, der verwendet wird, um den Turbogenerator im Bohrloch zu betreiben und der das Medium ist, durch das die Schalldruckwellen moduliert werden, wird von der Oberfläche hinab durch den Bohrstrang gepumpt. Der Schlamm tritt am Bohrer, wo er als Schmiermittel und als Kühlmittel beim Bohren dient, aus und wird durch den Ringraum zwischen der Bohrlochwand und dem Bohrstrang aus dem Loch heraus getrieben. Wenn der Schlamm durch den Bohrstrang in das Loch hinab strömt, passiert er den Telemetrie-Modulator und den Turbogenerator. Wie oben erwähnt wurde, ist der Modulator mit einem Rotor, der an einer Welle angebracht ist, und einem Stator, der Kanäle definiert, durch die der Schlamm strömt, versehen. Die Drehung des Rotors relativ zum Stator wirkt ähnlich wie ein Ventil und ruft eine Druckmodulation des Schlammflusses hervor. Der Turbogenerator ist mit Turbinenschaufeln (einem Turbinenrad) versehen, die mit einer Welle, die einen Wechselstromgenerator antreibt, gekoppelt sind. Bei turbinenbetrieberien Systemen treten häufig Blockierungsprobleme auf. Insbesondere dann, wenn der Modulator wegen des Durchgangs von Feststoffen im Schlammfluß in einer teilweise oder vollständig verschlossenen Stellung festsitzt, dämpft oder verringert die stromabseitig befindliche Turbine die verfügbare Energie für den Modulator. Bei reduzierter Energie läßt sich der Rotor des Modulators nur schwer oder gar nicht drehen. Somit können Turbinen, obwohl sie im allgemeinen reichlich Energie liefern, infolge eines Festsitzens des Modulators versagen. Auch wenn Batterien keiner Energiereduktion infolge eines Festsitzens des Modulators unterliegen, erzeugen sie weniger Energie als Turbogeneratoren und fallen gelegentlich aus. Deshalb ist die Bewahrung von Energie im Bohrloch in jedem Fall ein Hauptanliegen.
  • Das US-Patent 4.914.637 an Goodsman offenbart einen Druckmodulator, der durch ein magnetbetätigtes Verriegelungsmittel mit relativ niedrigen Leistungsanforderungen gesteuert wird. Ein Stator mit Schaufeln befindet sich stromaufseitig von einem Rotor, der Kanäle besitzt. Wenn Schlamm fließt und über die Schaufeln strömt, verleihen die Schaufeln dem Schlamm einen Wirbel, der wiederum ein Drehmoment auf den Rotor ausübt, wenn der Schlamm durch die Kanäle im Rotor geht. Der Rotor wird durch eine magnetbetätigte Verrieglungsvorrichtung mit einer Anzahl von Stiften und Arretierungen daran gehindert, sich zu drehen. Wenn der Magnet erregt wird, wird ein Stift aus einer Arretierung befreit, weshalb sich der Rotor um einen Winkel von 45 Grad drehen kann, um danach durch einen anderen Stift und seine Arretierung angehalten zu werden. Wenn der Rotor angehalten ist, versperrt er den Schlammfluß, bis der Magnet nochmals betätigt wird. Das Sperren des Schlammflusses verursacht einen Druckimpuls, der an der Oberfläche erfaßbar ist. Die Leistungsanforderungen des Modulators von Goodsman (etwa 10 Watt) sind niedrig genug, um von einem Batteriestapel im Bohrloch erfüllt zu werden. Da jedoch der Modulator von Goodsman nicht motorbetrieben ist, sondern durch Schlammfluß betrieben wird, ist er von den hydraulischen Bedingungen des Bohrfluids, die sich stark ändern können, abhängig. Somit ändert sich das auf den Rotor wirkende Drehmoment und stört die Signalerzeugung. Zudem ist das Drehmoment in vielen Fällen so groß, daß die Verriegelungsvorrichtung einer übermäßigen Belastung ausgesetzt ist, wodurch sie einem starken Verschleiß unterworfen ist und frühzeitig ausfallen kann.
  • Ein anderer Lösungsweg zur Bewahrung von Energie im Bohrloch ist im US-Patent Nr. 5.182.731 an Hoelscher u. a. offenbart. Die Drehung des Rotors des Modulators ist durch feste Anschläge am Stator auf zwei Stellungen beschränkt, so daß er sich nur um den zum Öffnen oder Schließen der Schlammflußdurchlässe notwendigen Winkel drehen kann. Zum Drehen des Rotors in die geöffnete oder geschlossene Stellung wird ein mit dem Rotor gekoppelter reversibler Gleichstrommotor verwendet. Außerdem kann ein mit dem Motor gekoppelter Schaltkreis zum Bremsen des Motors durch Kurzschließen des Stroms, der durch den Modulator, wenn er sich frei dreht, erzeugt wird, verwendet werden. Nach der Theorie, daß die Zeit, in der der Motor eingeschaltet ist, stets relativ kurz ist, wird Energie gespart.
  • Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 080 218 offenbart einen im Bohrloch eingesetzten Druckwellengenerator. Die Druckwellen werden durch einen Flüssigkeitsverdrängungsmotor, der durch Verändern der Last an einem vom Verdrängungsmotor angetriebenen Stromgenerator gebremst wird, erzeugt.
  • Das US-Patent Nr. 5.197.040 offenbart eine Datenübertragungsvorrichtung, wobei eine Kreiselpumpe verwendet wird, die über den Bohrschlamm Druckimpulsdaten aus dem Bohrloch zur Oberfläche liefert.
  • Neben den Überlegungen zu den Leistungsanforderungen muß der Entwurf des Modulators auch das zum Übertragen von Bohrlochdaten an die Oberfläche angewandte Telemetrieverfahren berücksichtigen. Der Schlammfluß kann auf verschiedenem Wege, z. B. durch digitale Impulsgabe, Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation oder Phasenumtastungsmodulation, moduliert werden. Der Modulator von Goodsman erzielt diese Energiesparsamkeit teilweise durch Anwendung der Amplitudenmodulation. Leider ist die Amplitudenmodulation sehr empfindlich gegen Rauschen, wobei die Schlammpumpen an der Oberfläche sowie die Rohrbewegung ein sehr starkes Rauschen erzeugen. Wenn der modulierte Schlammfluß zum Empfang von aus dem Bohrloch übertragenen Daten an der Oberfläche erfaßt wird, stellt das Rauschen ein großes Hindernis für eine genaue Demodulation des Telemetriesignals dar. Der Modulator von Helscher stützt sich auf die digitale Impulsgabe, die, obwohl sie gegen Rauschen unempfindlicher ist, eine langsame Datenübertragungsgeschwindigkeit liefert. Die digitale Impulsgabe des Schlammflusses kann nur eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von etwa einem Bit pro Sekunde erzielen. Ein moduliertes Trägersignal kann vergleichsweise eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu acht Bits pro Sekunde erzielen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines MWD-Werkzeugs in seiner typischen Bohrumgebung;
  • Fig. 2 ist eine das Konzept verdeutlichende schematische Querschnittsansicht des integrierten Modulators und Turbogenerators der Erfindung;
  • die Fig. 2a bis 2d sind aufgebrochene Längsschnitte eines erfindungsgemäßen MWD-Werkzeugs;
  • Fig. 2e ist eine Querschnittsansicht des Werkzeugs von Fig. 2a längs der Linie 2e-2e und zeigt die Hülse aus Fig. 2;
  • Fig. 2f ist eine Querschnittsansicht des Werkzeugs von Fig. 2a längs der Linie 2f-2f und zeigt die Hülse aus Fig. 2;
  • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines. Dreiphasen-Wechselstromgenerators;
  • Fig. 3a ist eine Längsschnittsansicht des Dreiphasen-Wechselstromgenerators der Erfindung;
  • Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung;
  • Fig. 5a ist ein Graph, der die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zeigt, wenn kein Bremsen stattfindet;
  • Fig. 5b ist ein Graph, der die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zeigt, wenn ein starkes Bremsen stattfindet und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit besteht;
  • Fig. 5c ist ein Graph, der die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zeigt, wenn ein schwaches Bremsen stattfindet und eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit besteht;
  • Fig. 5d ist ein Graph, der die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators zeigt, wenn ein schwaches Bremsen stattfindet und eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit besteht; und
  • Fig. 5e ist ein Graph der gefilterten und geregelten Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Zunächst ist in Fig. 1 ein Bohrturm 10 mit einem Antriebsmechanismus 12 gezeigt, der ein Antriebsmoment auf einen Bohrstrang 14 aufbringt. Das untere Ende des Bohrstrangs 14 trägt einen Bohrer 16 zum Bohren eines Lochs in eine Erdformation 18. Aus einer Schlammgrube 22 wird von einer oder mehreren Schlammpumpen 24, die üblicherweise vom Hubkolbentyp sind, Bohrschlamm 20 entnommen. Der Schlamm 20 wird durch eine Schlammleitung 26 durch den Bohrstrang 14, durch den Bohrer 16 hinab und über den Ringraum zwischen dem Bohrstrang 14 und der Wand des Bohrlochs 30 zur Oberfläche 29 zurück umgewälzt. Nachdem der Schlamm 20 die Oberfläche 29 erreicht hat, wird er durch eine Leitung 32 zurück in die Schlammgrube 22 entladen, wo sich Gesteinstrümmer und anderer Bohrlochschutt am Boden absetzen, bevor der Schlamm wieder umgewälzt wird.
  • Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, kann im Bohrstrang 14 in der Nähe des Bohrers 16 ein im Bohrloch eingesetztes MWD-Werkzeug 34 zur Gewinnung und Übertragung von Bohrlochdaten eingebaut sein. Das MWD-Werkzeug 34 enthält eine elektronische Sensorbaueinheit 36 und eine Schlammflußtelemetrie- Vorrichtung 38. Die Schlammflußtelemetrie-Vorrichtung 38 sperrt wahlweise den Durchgang von Schlamm 20 durch den Bohrstrang 14, wodurch Druckschwankungen in der Schlammleitung 26 hervorgerufen werden. Mit anderen Worten, die Telemetrievorrichtung 38 moduliert den Druck im Schlamm 20, um Daten von der Sensorbaueinheit 36 an die Oberfläche 29 zu übertragen. Die modulierten Druckschwankungen, werden von einem Druck-Meßwandler 40 und einem Pumpenkolbenpositionssensor 42, die mit einem Prozessor (nicht gezeigt) gekoppelt sind, erfaßt. Der Prozessor interpretiert die modulierten Druckschwankungen, um die von der Sensorbaueinheit 36 gesendeten Daten zu rekonstruieren. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Modulation und die Demodulation der Druckwelle in der gemeinsam übertragenen Anmeldung Nr. 07/934.137, die hier durch Verweis aufgenommen ist, näher beschrieben sind.
  • In Fig. 2 enthält nun die erfindungsgemäße Schlammflußtelemetrie- Vorrichtung 38 eine Hülse 44 mit einem oberen offenen Ende 46, in das der Schlamm in Abwärtsrichtung fließt, wie durch das Geschwindigkeitsprofil 21 mit Pfeil nach unten in Fig. 2 angegeben ist. In der Strömungshülse 44 ist ein Werkzeuggehäuse 48 angebracht, wodurch ein ringförmiger Durchgang 50 geschaffen ist. Das obere Ende des Werkzeuggehäuses 48 trägt Modulator-Statorschaufeln 52. Im oberen Ende des Werkzeuggehäuses ist über abdichtende Lager 56 eine Antriebswelle 54 mittig geführt. Die Antriebswelle 54 erstreckt sich sowohl nach oben aus dem Werkzeuggehäuse 48 heraus als auch nach unten in das Werkzeuggehäuse 48 hinein. Am oberen Ende der Antriebswelle 54, unmittelbar stromabseitig vom oberen offenen Ende 46 der Hülse 44, ist ein Turbinenrad 58 angebracht. An der Antriebswelle 54 stromabseitig vom Turbinenrad 58 und unmittelbar stromaufseitig von den Modulator-Statorschaufeln 52 ist ein Modulator-Rotor 60 angebracht. Das untere Ende der Antriebswelle 54 ist mit einem 14 : 1-Getriebezug 62 gekoppelt, der im Werkzeuggehäuse 48 angebracht ist und seinerseits mit einem Wechselstromgenerator 64 gekoppelt ist. Der Wechselstromgenerator 64 ist stromabseitig vom Getriebezug 62 im Werkzeuggehäuse 48 angebracht.
  • Wie in den Fig. 2a bis 2d gezeigt ist, ist die Oberseite der Telemetrievorrichtung 38 typischerweise mit einer Standardpricke 39 zum Heben und Senken des Werkzeugs durch einen Bohrstrang versehen. Der Modulator-Rotor 60 ist mittels eines Konusrings 59, einer Vorbelastungsfeder 57 und einer Seitendichtung 55 mit der Antriebswelle 54 gekoppelt. Der Modulator-Stator 52 ist mit dem Werkzeuggehäuse 48 gekoppelt, wobei eine Mehrfachdichtung 51 die Antriebsweile 54 umgibt. Wie in Fig. 2a gezeigt ist, ist die Antriebswelle 54 außerdem mit einem Kompensations- oder Ausgleichskolben 53 versehen. Das Werkzeuggehäuse 48 ist stromabseitig vom Stator 52 ferner mit einem Reduzierstück 51 versehen. Das untere Ende der Antriebswelle 54 ist mit Schräglagern 61 und Vorbelastungsmuttern 63 und 66 versehen. Die Antriebswelle 54 ist über einen Magnetstellwerk-Rotor 68 und eine schraubenförmige biegsame Wellenkupplung 72 mit dem Getriebezug 62 verbunden (Fig. 2b). In der Nähe des Magnetstellwerk- Rotors 68 ist ein Magnetstellwerk-Stator 70 angeordnet. Das untere Ende des Wechselstromgenerators 64 ist mit einem Magnetgehäuse 172 gekoppelt, das sich in einem von Vorbelastungsfedern 76 an Ort und Stelle gehaltenen Drehzahlmesserspulengehäuse 74 dreht.
  • Um die von den Druckdifferenzen am Werkzeuggehäuse 48 induzierten Spannungen zu minimieren, ist die mechanische Baueinheit mit Öl gefüllt. Stromabseitig vom Wechselstromgenerator 64 befindet sich ein Kompensations- oder Ausgleichsgehäuse 67 (Fig. 2c), das ein Absperrventil 78, ein Paßstück 97 und eine Kompensations- oder Ausgleichswelle 65 enthält. Die Kompensationswelle 65 ist von einer Zugfeder 81 und einem Ölbehälter 83 umgeben. Ein Kompensationskolben 69, der mit einem Ende der Zugfeder 81 in Eingriff ist, umgibt das untere Ende der Kompensationswelle 65. Stromabseitig vom Kompensationsgehäuse 67 befindet sich ein Anschlußgehäuse 71, das mit einer Öl-Einfüllöffnung 73 und einem Hochdruckverbinder 77 versehen ist. Die Druckkompensationseinrichtung schafft Raum für die Expansion und Kontraktion des Öls infolge von Temperatur- und Druckschwankungen. Wie in Fig. 2d gezeigt ist, ist die Sensorelektronik 75 stromabseitig vom Anschlußgehäuse 71 im Elektronikgehäuse 87 angebracht. Die Fig. 2e und 2f zeigen den Schlammströmungsweg 49 zwischen dem Werkzeuggehäuse 48 und der Hülse 44 an zwei Punkten entlang der Telemetrievorrichtung 38.
  • Nochmals mit Bezug auf Fig. 2, wenn der Schlamm 20 durch das obere Ende des Werkzeuggehäuses 48 eindringt, gelangt er mit dem Turbinenrad 58 in Eingriff, das so beschaffen ist, daß es sich infolgedessen dreht. Die Drehung des Turbinenrads 58 verleiht der Antriebswelle 54 ein Drehmoment T&sub1; (Zoll·Pfund) und eine Winkelgeschwindigkeit ω (min&supmin;¹). Dieses Drehmoment reicht aus, um das Widerstandsmoment Td in den Lagern 56 und im Getriebezug 62 zu überwinden. Infolge des 14 : 1-Getriebezugs 62 ist die Drehzahl des Wechselstromgenerators vierzehnmal schneller als die Drehzahl der Antriebswelle 54. Mit dem Wechselstromgenerator 64 ist ein Bremsmechanismus gekoppelt, der vorzugsweise elektronisch ist, wie dies mit Bezug auf die Fig. 3, 3a und 4 näher beschrieben wird, und verwendet wird, um die Drehzahl des Wechselstromgenerators 64 und somit der Antriebswelle 54 durch Aufbringen eines Bremsmoments Tb zu regeln. Fachleute erkennen, daß die Regelung der Drehzahl der Antriebswelle 54 zu einer Regelung der Drehzahl des Modulator-Rotors 60 führt, wodurch in der Schlammleitung 26 Druckschwankungen hervorgerufen werden, um die Schallwelle zu erzeugen, auf der Bohrlochdaten moduliert werden. Selbstverständlich muß die Drehzahl der Antriebswelle 54 und des Wechselstromgenerators 64 zur korrekten Modulation des Drucks in der Schlammleitung 26 genau geregelt werden. Außerdem muß die Regelung über einen Bereich von Schlammströmungsgeschwindigkeiten und Schlammdichten, die das Drehmoment und die Energie, die vom Turbinenrad 58 erzeugt werden, beeinflussen, genau sein.
  • Bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit ist das vom Turbinenrad 58 erzeugte Drehmoment T&sub1; negativ proportional zur Winkelgeschwindigkeit ω der Antriebswelle gemäß
  • T&sub1; = (m&sub1;·ω) + T&sub0; - Td, (1)
  • wobei ml eine negative Proportionalitätskonstante ist, die zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Turbinenrads und dem von ihm erzeugten Drehmoment einen Bezug herstellt, und. T&sub0; das Kippmoment (das maximale Drehmoment bei 0 min&supmin;¹) ist. Bei einem Drehmoment T&sub1; beträgt die vom Turbinenrad 58 über die Antriebswelle 54 gelieferte Leistung Pt (Watt):
  • wobei 84,5 der Einheitenumrechnungsfaktor zur Umsetzung von Zoll·Pfund·Fmin&supmin;¹ in Watt ist. Die Konstante m&sub1; bleibt bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten unverändert. Jedoch steigt das Kippmoment T&sub0; mit wachsender Strömungsgeschwindigkeit Q (Gal·min&supmin;¹) quadratisch und mit der Dichte ρ (Pfund/Gal) des Bohrfluids (Schlamms) 20 linear an. Somit ist das Kippmoment T&sub0; definiert durch:
  • T&sub0; = n·Q²·ρ, (3)
  • wobei n eine Proportionalitätskonstante (Zoll·Pfund/min&supmin;¹) ist, die einen Bezug zwischen dem Kippmoment und der Strömungsgeschwindigkeit herstellt. Durch Kombinieren der Gleichungen (9) bis (3) läßt sich die Leistung Pt der Turbine bei einer Strömungsgeschwindigkeit Q und einer Dichte ρ ausdrücken als:
  • Ähnlich steigt das elektromagnetische Bremsmoment Tb des Wechselstromgenerators 64 proportional zur Winkelgeschwindigkeit ω der Antriebswelle 54 nach der Gleichung
  • Tb = (m&sub2;·w)·GR·x·e (5)
  • an, wobei m&sub2; eine Proportionalitätskonstante ist, die einen Bezug zwischen dem Bremsmoment und der Winkelgeschwindigkeit herstellt, GR das Übersetzungsverhältnis des Getriebezugs 62 ist, x der Brems-Arbeitszyklus ist und e der Getriebezugwirkungsgrad ist. Folglich beträgt die beim elektromagnetischen Bremsen abgegebene Leistung Pb
  • Das Maß oder der Grad des Bremsens (Arbeitszyklus) kann im Bereich von 0 ≤ x ≤ 1 liegen, wobei 0 das Nichtbremsen repräsentiert und 1 ein 100%-iges Bremsen repräsentiert. Selbstverständlich sollte die Bremsleistung Pb bei einem Grad des Bremsens von x = 1 gleich der vom Turbinenrad erzeugten Leistung Pt sein, wodurch der Modulator-Rotor in das Gleichgewicht versetzt wird. Es ist deshalb erforderlich, ein Turbinenrad, das den Getriebezug und den Wechselstromgenerator antreiben kann, und einen Wechselstromgenerator (elektromagnetische Bremse), der bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und Bohrfluiddichten eine ausreichende Bremsleistung Pt abgeben kann, zu wählen. Durch Gleichsetzen der Gleichungen (4) und (6) und Auflösen nach x läßt sich der Grad des Bremsens des Wechselstromgenerators wie folgt ausdrücken:
  • Für den Bereich der Strömungsgeschwindigkeiten Q wird der verwendbare Betriebsbereich des Wechselstromgenerators eingesetzt. Beispielsweise läßt sich die Höchstströmungsgeschwindigkeit, die vom Wechselstromgenerator angenommen werden kann, wenn x = 1 ist, ausdrücken durch:
  • Qmax = (8)
  • Ähnlich wird dann, wenn der Grad des Bremsens x = 0 ist, die vom Turbinenrad für den Antrieb der Antriebswelle benötigte Mindestströmungsgeschwindigkeit eingesetzt, die sich ausdrücken läßt durch:
  • Qmin =
  • Als praktisches Beispiel, wenn m&sub1; = -3,75·10&supmin;³ Zoll·Pfund/min&supmin;¹, m² = 4,443·10&supmin;³ Zoll·Pfund/min&supmin;¹, n = 2,614·10&supmin;&sup5; Zoll·Pfund/Gal/min, e = 0,75, ρ = 8,5 Pfund/Gal, Td = 3 Zoll·Pfund und GR = 13,88: Qmin = 145 Gal/min und Qmax = 564 Gal/min bei etwa 510 min&supmin;¹. Fachleute erkennen, daß ein Turbinenrad und eine elektronische Bremsvorrichtung vorgesehen sein sollten, die einen möglichst weiten Strömungsbereich, etwa von 100 bis 1000 Gal/min abdecken. Die Höchstströmungsgeschwindigkeit, die vom Wechselstromgenerator angenommen werden kann, kann durch Wahl des größten Übersetzungsverhältnisses und eines Getriebezugs mit einem hohen Wirkungsgrad, d. h. durch Maximieren von GR und e, maximal gemacht werden. Außerdem kann die Proportionalitätskonstante m&sub2;, die sich auf das Verhältnis von Bremsmoment des Wechselstromgenerators zu seiner Drehzahl bezieht, durch Wahl eines großen Wechselstromgenerators mit schmalen Zwischenräumen zwischen Stator und Rotor maximal gemacht werden. Die vom Turbinenrad benötigte Mindestströmungsgeschwindigkeit kann durch Vergrößern des Steigungswinkels der Turbinenschaufeln, was zu einem größeren abgegebenen Drehmoment pro Strömungsgeschwindigkeitseinheit und folglich zu einem höheren Wert der Konstante n führt, gesenkt werden. Gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform kann der Wechselstromgenerator während des Bremsens bis zu 580 Watt an Leistung abgeben.
  • Sobald der Modulator-Rotor im Gleichgewicht ist, können durch genaues Variieren der Wechselstromgeneratordrehzahl mittels selektivem elektromagnetischem Bremsen modulierte Impulse im Schlammfluß erzeugt werden. "Selektives Bremsen", wie es hier verwendet wird, kann ein kontinuierliches Bremsen unter Änderung des Grads des Bremsens oder ein wahlweises Bremsen und Nichtbremsen, was aus der folgenden Beschreibung deutlicher wird, bedeuten. Typischerweise wechselt die Wechselstromgeneratordrehzahl zwischen zwei Drehzahlen, z. B. 7.140 min&supmin;¹ und 7.980 min&supmin;¹, die Modulator-Rotordrehzahlen von 510 min&supmin;¹ bzw. 570 min&supmin;¹ entsprechen. Die Drehzahldifferenz ist proportional zur Soll-Bitrate von etwa 3,5% pro bps. Ein Modulator-Rotor mit zwei Nocken erzeugt, wenn er mit einer Drehzahl zwischen 510 und 570 min&supmin;¹ gedreht wird, im Schlammfluß eine Schallwelle mit einer Frequenz im bevorzugten Betriebsbereich von 17 bis 19 Hz. Diese Beziehung ist von der folgenden Gleichung abgeleitet:
  • Eine der Aufgaben der Erfindung ist die Anwendung eines Telemetrieverfahrens, das eine Trägerwelle in einer gegen das Rauschen unempfindlichen Weise moduliert. Es ist allgemein bekannt, daß die Frequenzumtastungs- und Phasenumtastungs-Modulationsverfahren (FSK und PSK) gegen das Rauschen weit unempfindlicher sind als die Amplitudenmodulation (AM). Zudem haben von den Anmeldern durchgeführte Tests gezeigt, daß die FSK-Modulation eine Datenübertragungsgeschwindigkeit liefern kann, die um ein Mehrfaches schneller als AM ist. Außerdem liegt ein Hauptvorteil eines FSK-Systems darin, daß es keine solch starken Motorbeschleunigungen und -verlangsamungen erfordert, wie dies in einem PSK-System erforderlich ist. Um das erfindungsgemäße Telemetriesystem noch weiter zu verbessern, wird die Trägerfrequenz so gewählt, daß sie Frequenzen des Umgebungsrauschens wie beispielsweise jene, die durch die Schlammpumpen erzeugt werden, umgeht.
  • In den Fig. 3, 3a und 4 ist nun der erfindungsgemäße Wechselstromgenerator 64 als Dreiphasen-Wechselstromgenerator mit drei um 120 Grad voneinander beabstandeten Statorwicklungen 80, 82, 84 und einem Permanentmagnet-Rotor 86 gezeigt. Die Spannung wird als Ergebnis des sich drehenden magnetischen Felds, das die festen Statorwicklungen schneidet, erzeugt. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Rotor 86 über den Getriebezug 62 mit der Antriebswelle 54, die vom Turbinenrad 58 angetrieben wird gekoppelt (Fig. 2). Der Rotor 86 wird somit durch das Turbinenrad 58 angetrieben, wobei an den Statorwicklungen 80, 82, 84 eine Ausgangsspannung erzeugt wird. Die Ausgangsgröße der Statorwicklungen 80, 82, 84 wird durch die Dioden 88 (Fig. 4) gleichgerichtet und durch einen Spannungsregler 90 geregelt, so daß eine 5-V- Stromversorgungsquelle 94 für den Betrieb der Halbleiterelektronik des MWD- Werkzeugs 34 und optional zum Aufladen eines Kondensators 92 bereitgestellt ist. Die Statorwicklungen 80, 82, 84 sind außerdem mit drei Feldeffekttransistoren (FET) 96, 98, 100 gekoppelt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Diese FET schließen die Wicklungen 80, 82, 84 selektiv kurz, um die Drehung des Rotors 86 elektronisch zu bremsen. Beispielweise wird beim Aktivieren der FET 86 und 98 die Statorwicklung 80 kurzgeschlossen. Beim Aktivieren der FET 96 und 100 wird die Statorwicklung 82 kurzgeschlossen, während beim Aktivieren der FET 98 und 100 die Statorwicklung 84 kurzgeschlossen wird. Die FET sind jeweils mit einem Impulsbreitenmodulator 102 gekoppelt, der den Zeitpunkt und die Dauer der Aktivierung jedes FET steuert. Der Kondensator 92 liefert Energie für die Elektronik, wenn die FET 96, 98, 100 die Statorwicklungen 80, 82, 84 kurzschließen, um das elektromagnetische Bremsen anzuwenden.
  • Die Soll-Drehzahl des Wechselstromgenerators wird von einem Mikroprozessor (nicht gezeigt) bestimmt, der der Sensorbaueinheit 36 zugeordnet ist. Die Soll-Drehzahl wird von der Rückführungsschaltung von Fig. 4 implementiert, die vorzugsweise einen Oszillator 110, einen wählbaren Frequenzteiler 108, einen Frequenzkomparator 106, einen Impulsbreitenmodulator 102 und einen Hall-Effekt-Sensor 104 umfaßt. Insbesondere ist das Ausgangssignal des Mikroprozessors, das die Modulationsfrequenz steuert, ein 5-V/0-V-Digitalsignal. Das Signal wird verwendet, um den wählbaren Frequenzteiler 108 zu steuern. Dies erfolgt vorzugsweise durch Veranlassen, daß der wählbare Frequenzteiler 108 die Frequenz des Oszillators 110 durch einen ersten Wert teilt, wenn das Steuersignal auf Hochpegel (5 V) liegt, und durch einen zweiten Wert teilt, wenn das Steuersignal auf Tiefpegel (0 V) liegt. Im Ergebnis werden die Sollfrequenzen des Wechselstromgenerators nach dem bevorzugten Modulationsschema erzeugt und als erste Eingangsgröße zum Frequenzkomparator 106 geschickt. Die zweite Eingangsgröße des Frequenzkomparators 106 ist die vom Hall-Effekt-Sensor 104 erfaßte Ist-Drehzahl des Wechselstromgenerators. Ein Differenzsignal, das sich auf die Differenz zwischen der Ist-Drehzahl des Wechselstromgenerators und der Soll-Drehzahl des Wechselstromgenerators bezieht, wird vom Frequenzkomparator 106 an den Impulsbreitenmodulator 102 geliefert. Der Impulsbreitenmodulator 102 bremst den Wechselstromgenerator wirksam, indem er die Durchschaltdauer der FET steuert. Wenn die FET durchschalten, schließen sie die Wechselstromgeneratorwicklungen kurz, wodurch ein durch den Wicklungswiderstand begrenzter hoher Strom in den Wicklungen fließen kann. Der Stromfluß ruft am Wechselstromgenerator-Rotor ein großes elektromagnetisches Bremsmoment hervor. Die vom Rotor abgezogene Leistung wird in den Wechselstromgeneratorwicklungen abgegeben. In dieser Weise wird die Soll-Drehzahl des Wechselstromgenerators erwirkt. Selbstverständlich ändert sich die "Soll-Drehzahl" des Wechselstromgenerators typischerweise auf der Grundlage der Daten, die zu übertragen sind.
  • Selbstverständlich kann sich auch das vom Mikroprozessor gelieferte Steuersignal in Abhängigkeit vorn angewandten Modulationsverfahren und dem verwendeten wählbaren Teiler ändern. Wenn im Modulationsverfahren beispielsweise mehrere Frequenzen erforderlich sind, kann der Mikroprozessor mehrere unterschiedliche Frequenzen liefern, die verschiedene Teilerschaltungen im wählbaren Teiler aktivieren können. Natürlich können andere Verfahren angewandt werden.
  • Die beschriebene Rückführungsschaltung senkt die Drehzahl des Wechselstromgenerators (d. h. bremst den Wechselstromgenerator) stets, da der Wechselstromgenerator durch die Turbine über die Getriebezugkopplung stets in einen Überdrehzahlzustand beschleunigt wird. Zudem sind weder die Turbine noch der Modulator einem Blockieren unterworfen, da der Druck des Schlammflusses ständig eine Drehung der Turbine bewirkt, weil sie sich stromaufseitig vom Modulator befindet. Außerdem wird die durch das elektromagnetische Bremsen abgegebene Energie über das Wechselstromgeneratorgehäuse in den Werkzeugkörper abgeführt. Während Perioden, in denen ein Bremsen nicht erforderlich ist (siehe Fig. 5a-5d, die nachträglich besprochen werden), erzeugt der Wechselstromgenerator Energie für die Steuer- und Sensorelektronik.
  • Die Fig. 5a bis 5e zeigen die Ausgangsspannungs-Wellenform einer der Statorwicklungen 80, 82, 84 des Wechselstromgenerators 64 während verschiedener Betriebsstadien. Fig. 5a zeigt beispielsweise das normale Ausgangssignal einer Statorwicklung des Wechselstromgenerators über einen Zeitraum, in dem kein Bremsen stattfindet. In diesem Betriebsstadium ist eine kontinuierliche Wechselstrom-Sinuswelle 202 die typische Wellenform. Die erzeugte Spannung wird, wie oben beschrieben wurde, durch die Dioden 88 gleichgerichtet und durch den Spannungsregler 90 geregelt, um eine konstante Gleichspannungs-Ausgangsgröße 209, die in Fig. 5e gezeigt ist, zu erzeugen.
  • Während eines starken Bremsens oder einer hohen Strömungsgeschwindigkeit wird die Sinuswelle 202, wie in Fig. 5b gezeigt ist, unterbrochen. Die sich ergebende Wellenform 203 ist eine Folge von Impulsen 204, 206, 208, 210 usw. mit sich ändernden Amplituden. Die Breite der Impulse repräsentiert die Zeit, in der der Wechselstromgenerator Energie für die Steuer- und Sensorelektronik und das Aufladen des Kondensators 92 erzeugt. Die Abstände 212, 214, 216 usw. zwischen den Impulsen 204, 206, 208, 210 usw. repräsentieren die Zeit, in der durch Kurzschließen der Statorwicklung des Wechselstromgenerators ein Bremsen erfolgt. Wie in Fig. 5b zu sehen ist, sind die Impulse 204, 206, 208, 210 usw. während eines starken Bremsens (häufig wegen einer hohen Strömungsgeschwindigkeit) relativ schmal und die Abstände 212, 214, 216 usw. relativ groß, was angibt, daß die Statorwicklung für längere Zeitperioden kurzgeschlossen ist. Durch Vergleich mit Fig. 5c ist erkennbar, daß während eines leichten Bremsens (häufig wegen einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit) die Impulse 204, 206, 208, 210 usw. relativ breit sind, während die Abstände 212, 214, 216 usw. zwischen den Impulsen 204, 206, 208, 210 usw. relativ schmal sind, was anzeigt, daß die Statorwicklung für kürzere Zeitperioden kurzgeschlossen ist. Dies führt zu einer geringfügig unterschiedlichen Wellenform 205.
  • Selbstverständlich gibt es auch während eines starken Bremsens Perioden, in denen die vom Wechselstromgenerator erzeugte Spannung durch die Dioden 88 gleichgerichtet wird, um die in Fig. 5d gezeigte Wellenform 207 zu erzeugen. Es ist ferner erkennbar, daß der Kondensator 92 während der Unterbrechungsintervalle 212, 214, 216 usw. entlädt und die vom Wechselstromgenerator erzeugte Spannung ergänzt, weshalb die geregelte Spannungsausgangsgröße des Spannungsreglers 90 eine kontinuierliche Gleichspannung 209 ist, wie in Fig. 2e gezeigt ist.
  • Es wurde hier ein integrierter Modulator und Turbogenerator zur Verwendung in einem MWD-Werkzeug beschrieben und gezeigt. Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist dies nicht so auszulegen, daß die Erfindung darauf beschränkt ist, sondern daß die Erfindung im Umfang so weit auszulegen ist, wie es die Technik erlaubt, und die Patentbeschreibung ähnlich zu lesen ist. So können, obwohl ein spezielles Übersetzungsverhältnis zum Koppeln des Wechselstromgenerators mit der Antriebswelle offenbart wurde, selbstverständlich andere Übersetzungsverhältnisse verwendet werden. Auch können, obwohl ein Dreiphasen-Wechselstromgenerator gezeigt wurde, selbstverständlich andere Typen von Wechselstromgeneratoren oder Bremsvorrichtungen bei ähnlichen erzielten Ergebnissen verwendet werden. Außerdem könnten, obwohl die Bremsschaltung mit einzeln gesteuerten FET zum wahlweisen Kurzschließen einer von drei Statorwicklungen gezeigt wurde, die Statorwicklungen selbstverständlich gleichzeitig kurzgeschlossen werden. Ferner kann das Erfindungskonzept einer Turbine-Modulator-Bremsvorrichtung-Kombination auf hydraulische oder hydromechanische Bremsvorrichtungen anstatt auf eine elektrische Bremsvorrichtung angewandt werden. Im Fall von elektrischen Bremsvorrichtungen können diese Permanentmagnetvorrichtungen, Vorrichtungen mit elektromagnetischer Induktion, Wirbelstromverlustvorrichtungen, Scheiben, Widerstände und Halbleiter umfassen. Im Fall von nichtelektrischen Bremsvorrichtungen können diese Pumpen, Ventilatoren und Fluidschubvorrichtungen umfassen. Außerdem können, obwohl spezielle Konfigurationen bezüglich des Turbinenrads, des Modulator-Rotors und des Modulator-Stators offenbart wurden, selbstverständlich ebenso andere Konfigurationen verwendet werden. Ferner können, obwohl die Erfindung so offenbart wurde, daß sie eine Strömungshülse mit einem ringförmigen Durchgang verschiedener Breite enthält, selbstverständlich Anordnungen, die sich von der hier offenbarten unterscheiden, die gleiche oder ähnliche Funktion erfüllen. Fachleuten ist deshalb klar, daß die geschaffene Erfindung noch weiteren Abwandlungen unterzogen werden kann, ohne vom Umfang, wie er beansprucht ist, abzuweichen.

Claims (27)

1. Vorrichtung zum Übertragen eines modulierten Druckimpulses in einem durch ein Bohrloch fließenden Bohrlochfluid, wobei die Vorrichtung umfaßt:
a) ein Werkzeuggehäuse (48), das ein offenes Ende für die Aufnahme des Bohrlochfluids besitzt;
b) eine Antriebswelle (54), die in dem Gehäuse drehbar angebracht ist; wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch
c) ein Turbinenrad (58), das mit der Antriebswelle mechanisch so gekoppelt ist, daß das fließende Bohrlochfluid das Turbinenrad zum Drehen veranlaßt;
d) einen Modulator-Rotor (60), der mit der Antriebswelle so gekoppelt ist, daß die Drehung des Turbinenrades den Modulator-Rotor zum Drehen veranlaßt;
e) einen Modulator-Stator (52), der in dem Gehäuse in der Nähe des Modulator-Rotors so angebracht ist, daß die Drehung des Modulator-Rotors relativ zu dem Modulator-Stator in dem Bohrlochfluid Druckimpulse erzeugt; und
f) ein steuerbares Bremsmittel (64, 102), das die Drehung des Modulator-Rotors wahlweise bremst, um die Druckimpulse zu modulieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das steuerbare Bremsmittel einen Wechselstromgenerator (64) enthält, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist und wenigstens eine Statorwicklung (80) besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der
das steuerbare Bremsmittel eine Steuerschaltung umfaßt, die mit der wenigstens einen Statorwicklung gekoppelt ist, um die wenigstens eine Statorwicklung wahlweise kurzzuschließen, um den Wechselstromgenerator (64) elektromagnetisch zu bremsen und um dadurch die Drehung des Modulator- Rotors wahlweise zu bremsen, um die Druckimpulse zu modulieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt:
ein Getriebe (62), das zwischen die Antriebswelle und den Wechselstromgenerator gekoppelt ist, um den Wechselstromgenerator dazu zu veranlassen, sich schneller als die Antriebswelle zu drehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der
das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von im wesentlichen 14 : 1 besitzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt: ein Drehzahlmeßmittel (104), das entweder mit dem Wechselstromgenerator oder mit der Antriebswelle und mit der Steuerschaltung gekoppelt ist, um die Drehzahl des Wechselstromgenerators zu bestimmen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der
das Drehzahlmeßmittel ein Hall-Effekt-Sensor ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der
der Wechselstromgenerator ein Dreiphasen-Wechselstromgenerator mit drei Statorwicklungen (80, 82, 84) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der
die Steuerschaltung Oszillatormittel enthält, die eine Trägerfrequenz erzeugen, auf die die Druckimpulse moduliert werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der
die Druckimpulse gemäß einem Frequenzmodulationsschema mit Frequenzumtastung (FSK-Schema) moduliert werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Steuerschaltung umfaßt:
Oszillatormittel (110), die eine konstante Referenzfrequenz bereitstellen;
wählbare Teilermittel (108), die mit den Oszillatormitteln gekoppelt sind, um die konstante Referenzfrequenz wählbar zu teilen, um eine Soll-Ausgangsfrequenz zu erzeugen;
Frequenzkomparatormittel (106), die mit den Tellermitteln und mit den Drehzahlmeßmitteln gekoppelt sind, um die Drehzahl des Wechselstromgenerators mit der Soll-Ausgangsfrequenz zu vergleichen; und
Impulsbreitenmodulationsmittel (102), die mit den Frequenzkomparatormitteln und mit der wenigstens einen Statorwicklung des Wechselstromgenerators gekoppelt sind, um die wenigstens eine Statorwicklung (80) wahlweise kurzzuschließen, so daß die Drehzahl gleich der Soll-Ausgangsfrequenz ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der
die wählbaren Tellermittel mit einem Sensormittel (36) gekoppelt sind, das Bedingungen in dem Bohrloch erfaßt und Ausgangsdaten für den wählbaren Teiler bereitstellt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der
die Ausgangsdaten binär kodierte Daten sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der
die Soll-Ausgangsfrequenz zwischen zwei vorbestimmten Frequenzen variiert wird.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der
die Drehzahl des Wechselstromgenerators im wesentlichen zwischen 7100 und 8000 min&supmin;¹ variiert wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der
die beiden vorbestimmten Frequenzen im wesentlichen zwischen 15 und 20 Hz liegen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt:
ein Speichermittel (92) für elektrische Energie, das mit der wenigstens einen Statorwicklung und mit der Steuerschaltung gekoppelt ist, wobei
der Wechselstromgenerator das Speichermittel für elektrische Energie lädt und Energie für die Steuerschaltung bereitstellt, wenn die wenigstens eine Statorwicklung nicht kurzgeschlossen ist, während das Speichermittel für elektrische Energie Energie für die Steuerschaltung bereitstellt, wenn die wenigstens eine Statorwicklung kurzgeschlossen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der
das Speichermittel für elektrische Energie einen Kondensator umfaßt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner umfaßt:
ein Speichermittel (92) für elektrische Energie, das mit der wenigstens einen Statorwicklung (80) und mit der Steuerschaltung gekoppelt ist; wobei
der Wechselstromgenerator das Speichermittel für elektrische Energie lädt und Energie für die Steuerschaltung und die Sensormittel bereitstellt, wenn die wenigstens eine Statorwicklung nicht kurzgeschlossen ist, während das Speichermittel für elektrische Energie Energie für die Steuerschaltung und für die Sensormittel bereitstellt, wenn die wenigstens eine Statorwicklung kurzgeschlossen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfaßt:
eine Druckkompensationseinrichtung, die in der Nähe des Wechselstromgenerators angebracht ist, wobei
das Werkzeuggehäuse mit Öl gefüllt ist und die Druckkompensationseinrichtung einen Raum für die Expansion und Kontraktion des Öls in Reaktion auf Temperatur- und Druckänderungen in dem Bohrloch schafft.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Modulator-Rotor mit der Antriebswelle stromabseitig vom Turbinenrad gekoppelt ist.
22. Verfahren zum Modulieren einer Druckwelle in einem Bohrfluid- Strömungsweg, wobei das Bohrfluid zu einer Zirkulation in einem Bohrloch veranlaßt wird und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
a) Vorsehen eines Turbinenrades (58) im Strömungsweg des Bohrfluids, so daß die Zirkulation des Bohrfluids das Turbinenrad zum Drehen veranlaßt, wobei ein Modulator-Rotor (60) mit dem Rad im Strömungsweg mechanisch so gekoppelt ist, daß die Drehung des Turbinenrades die Drehung des Modulator- Rotors hervorruft, und ein Modulator-Stator in der Nähe des Modulator-Rotors so angeordnet ist, daß die Drehung des Modulator-Rotors relativ zum Modulator- Stator die Zirkulation des Bohrfluids unterbricht und eine Druckwelle im Strömungsweg des Bohrfluids erzeugt; und
b) wahlweises Bremsen der Drehung des Modulator-Rotors, um die Druckwelle im Strömungsweg des Bohrfluids zu modulieren.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem ein Wechselstromgenerator (64) mit dem Modulator-Rotor gekoppelt ist, wobei der Wechselstromgenerator wenigstens eine Statorwicklung (80) besitzt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, das ferner umfaßt:
c) Überwachen der Drehzahl des Wechselstromgenerators; und
d) wahlweises Kurzschließen der wenigstens einen Statorwicklung, um den Wechselstromgenerator auf eine Soll-Drehzahl zu bremsen.
25. Verfahren nach Anspruch 23, das ferner umfaßt:
c) Überwachen der Drehzahl des Wechselstromgenerators;
d) Auswählen von zwei Soll-Drehzahlen für den Wechselstromgenerator; und
e) wahlweises Kurzschließen der wenigstens einen Statorwicklung, um den Wechselstromgenerator auf eine der beiden Soll-Drehzahlen zu bremsen.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem:
das wahlweise Kurzschließen der wenigstens einen Statorwicklung in Reaktion auf binäre Daten erfolgt;
der Wechselstromgenerator in Reaktion auf eine binäre 0 auf eine der beiden Soll-Drehzahlen gebremst wird; und
der Wechselstromgenerator in Reaktion auf eine binäre 1 auf die andere der beiden Soll-Drehzahlen gebremst wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem
sich die beiden Soll-Drehzahlen um wenigstens etwa 10 Prozent unterscheiden.
DE69529188T 1994-05-04 1995-04-21 Werkzeug zum Messen während des Bohrens Expired - Lifetime DE69529188T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/238,105 US5517464A (en) 1994-05-04 1994-05-04 Integrated modulator and turbine-generator for a measurement while drilling tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69529188D1 DE69529188D1 (de) 2003-01-30
DE69529188T2 true DE69529188T2 (de) 2003-10-09

Family

ID=22896525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69529188T Expired - Lifetime DE69529188T2 (de) 1994-05-04 1995-04-21 Werkzeug zum Messen während des Bohrens

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5517464A (de)
EP (1) EP0681090B1 (de)
CA (1) CA2147592C (de)
DE (1) DE69529188T2 (de)
DK (1) DK0681090T3 (de)
NO (1) NO312482B1 (de)

Families Citing this family (161)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5586083A (en) * 1994-08-25 1996-12-17 Harriburton Company Turbo siren signal generator for measurement while drilling systems
GB9503828D0 (en) * 1995-02-25 1995-04-19 Camco Drilling Group Ltd "Improvements in or relating to steerable rotary drilling systems"
US5626200A (en) * 1995-06-07 1997-05-06 Halliburton Company Screen and bypass arrangement for LWD tool turbine
US5636178A (en) * 1995-06-27 1997-06-03 Halliburton Company Fluid driven siren pressure pulse generator for MWD and flow measurement systems
US5901113A (en) * 1996-03-12 1999-05-04 Schlumberger Technology Corporation Inverse vertical seismic profiling using a measurement while drilling tool as a seismic source
US5924499A (en) * 1997-04-21 1999-07-20 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic data link and formation property sensor for downhole MWD system
US5965964A (en) * 1997-09-16 1999-10-12 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for a downhole current generator
US6262555B1 (en) * 1998-10-02 2001-07-17 Robicon Corporation Apparatus and method to generate braking torque in an AC drive
WO2000036268A1 (en) * 1998-12-15 2000-06-22 Alliedsignal Inc. A fluid-driven alternator having an internal impeller
US6394181B2 (en) 1999-06-18 2002-05-28 Halliburton Energy Services, Inc. Self-regulating lift fluid injection tool and method for use of same
US6286596B1 (en) * 1999-06-18 2001-09-11 Halliburton Energy Services, Inc. Self-regulating lift fluid injection tool and method for use of same
US6469637B1 (en) 1999-08-12 2002-10-22 Baker Hughes Incorporated Adjustable shear valve mud pulser and controls therefor
DE19942509A1 (de) 1999-09-07 2001-04-05 Festo Ag & Co Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern in oder an einer pneumatischen Vorrichtung mit elektrischer Versorgungsenergie
US6817412B2 (en) 2000-01-24 2004-11-16 Shell Oil Company Method and apparatus for the optimal predistortion of an electromagnetic signal in a downhole communication system
US6662875B2 (en) 2000-01-24 2003-12-16 Shell Oil Company Induction choke for power distribution in piping structure
US6715550B2 (en) 2000-01-24 2004-04-06 Shell Oil Company Controllable gas-lift well and valve
US6679332B2 (en) 2000-01-24 2004-01-20 Shell Oil Company Petroleum well having downhole sensors, communication and power
WO2001065054A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Power generation using batteries with reconfigurable discharge
MY128294A (en) 2000-03-02 2007-01-31 Shell Int Research Use of downhole high pressure gas in a gas-lift well
US6714138B1 (en) * 2000-09-29 2004-03-30 Aps Technology, Inc. Method and apparatus for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well
US6626253B2 (en) * 2001-02-27 2003-09-30 Baker Hughes Incorporated Oscillating shear valve for mud pulse telemetry
GB0111124D0 (en) * 2001-05-05 2001-06-27 Spring Gregson W M Torque-generating apparatus
US7178591B2 (en) * 2004-08-31 2007-02-20 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for formation evaluation
US8210260B2 (en) * 2002-06-28 2012-07-03 Schlumberger Technology Corporation Single pump focused sampling
US8899323B2 (en) 2002-06-28 2014-12-02 Schlumberger Technology Corporation Modular pumpouts and flowline architecture
US8555968B2 (en) * 2002-06-28 2013-10-15 Schlumberger Technology Corporation Formation evaluation system and method
FR2849473B1 (fr) * 2002-12-31 2006-11-24 Schlumberger Services Petrol Dispositif de freinage hydraulique pour turbine, turbine equipee d'un tel dispositif, et equipement de forage comportant une telle turbine
DE60305979T2 (de) * 2003-01-07 2007-01-04 Gregson William Martin Pershore Spring Kommunikationsystem zur verwendung in einem bohrloch
GB2397078A (en) * 2003-01-07 2004-07-14 Gregson William Martin Spring Mud pulse communication with alternator speed control
US6970398B2 (en) * 2003-02-07 2005-11-29 Schlumberger Technology Corporation Pressure pulse generator for downhole tool
US6763899B1 (en) * 2003-02-21 2004-07-20 Schlumberger Technology Corporation Deformable blades for downhole applications in a wellbore
ATE429566T1 (de) * 2003-04-25 2009-05-15 Intersyn Technologies Ein stufenloses getriebe verwendendes system und verfahren zur steuerung einer oder mehrerer systemkomponenten
US7382135B2 (en) * 2003-05-22 2008-06-03 Schlumberger Technology Corporation Directional electromagnetic wave resistivity apparatus and method
US7178607B2 (en) * 2003-07-25 2007-02-20 Schlumberger Technology Corporation While drilling system and method
US6917858B2 (en) * 2003-08-29 2005-07-12 Dresser, Inc. Fluid regulation
US7230880B2 (en) * 2003-12-01 2007-06-12 Baker Hughes Incorporated Rotational pulsation system and method for communicating
WO2005066452A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-21 Noble Drilling Services, Inc. Turbine generator system and method
US7080699B2 (en) * 2004-01-29 2006-07-25 Schlumberger Technology Corporation Wellbore communication system
US6998724B2 (en) * 2004-02-18 2006-02-14 Fmc Technologies, Inc. Power generation system
US7083008B2 (en) * 2004-03-06 2006-08-01 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for pressure-compensated telemetry and power generation in a borehole
US7133325B2 (en) * 2004-03-09 2006-11-07 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for generating electrical power in a borehole
US7564741B2 (en) * 2004-04-06 2009-07-21 Newsco Directional And Horizontal Drilling Services Inc. Intelligent efficient servo-actuator for a downhole pulser
US7201239B1 (en) 2004-05-03 2007-04-10 Aps Technologies, Inc. Power-generating device for use in drilling operations
US7327045B2 (en) * 2004-05-12 2008-02-05 Owen Watkins Fuel delivery system and method providing regulated electrical output
US7327634B2 (en) * 2004-07-09 2008-02-05 Aps Technology, Inc. Rotary pulser for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well
DE102004045618A1 (de) * 2004-09-17 2006-04-13 Siemens Ag Abgasturbolader
US7180826B2 (en) * 2004-10-01 2007-02-20 Teledrill Inc. Measurement while drilling bi-directional pulser operating in a near laminar annular flow channel
US7190084B2 (en) * 2004-11-05 2007-03-13 Hall David R Method and apparatus for generating electrical energy downhole
US7527101B2 (en) * 2005-01-27 2009-05-05 Schlumberger Technology Corporation Cooling apparatus and method
US20060214814A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 Schlumberger Technology Corporation Wellbore communication system
US8827006B2 (en) * 2005-05-12 2014-09-09 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for measuring while drilling
US7552761B2 (en) * 2005-05-23 2009-06-30 Schlumberger Technology Corporation Method and system for wellbore communication
US8629782B2 (en) * 2006-05-10 2014-01-14 Schlumberger Technology Corporation System and method for using dual telemetry
US8004421B2 (en) 2006-05-10 2011-08-23 Schlumberger Technology Corporation Wellbore telemetry and noise cancellation systems and method for the same
US20070017671A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Schlumberger Technology Corporation Wellbore telemetry system and method
US7495446B2 (en) * 2005-08-23 2009-02-24 Schlumberger Technology Corporation Formation evaluation system and method
US8044821B2 (en) * 2005-09-12 2011-10-25 Schlumberger Technology Corporation Downhole data transmission apparatus and methods
US20070063865A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Schlumberger Technology Corporation Wellbore telemetry system and method
US9109439B2 (en) 2005-09-16 2015-08-18 Intelliserv, Llc Wellbore telemetry system and method
US8692685B2 (en) * 2005-09-19 2014-04-08 Schlumberger Technology Corporation Wellsite communication system and method
US8931579B2 (en) * 2005-10-11 2015-01-13 Halliburton Energy Services, Inc. Borehole generator
US7571780B2 (en) 2006-03-24 2009-08-11 Hall David R Jack element for a drill bit
US8297375B2 (en) 2005-11-21 2012-10-30 Schlumberger Technology Corporation Downhole turbine
US8360174B2 (en) 2006-03-23 2013-01-29 Schlumberger Technology Corporation Lead the bit rotary steerable tool
US8522897B2 (en) 2005-11-21 2013-09-03 Schlumberger Technology Corporation Lead the bit rotary steerable tool
US8267196B2 (en) 2005-11-21 2012-09-18 Schlumberger Technology Corporation Flow guide actuation
US7777644B2 (en) * 2005-12-12 2010-08-17 InatelliServ, LLC Method and conduit for transmitting signals
US10180074B2 (en) * 2005-12-16 2019-01-15 Mehmet Arik Wireless monitoring system
US7605715B2 (en) * 2006-07-10 2009-10-20 Schlumberger Technology Corporation Electromagnetic wellbore telemetry system for tubular strings
US7782060B2 (en) * 2006-12-28 2010-08-24 Schlumberger Technology Corporation Integrated electrode resistivity and EM telemetry tool
US8138943B2 (en) * 2007-01-25 2012-03-20 David John Kusko Measurement while drilling pulser with turbine power generation unit
US7751280B2 (en) * 2007-03-27 2010-07-06 Schlumberger Technology Corporation Determining wellbore position within subsurface earth structures and updating models of such structures using azimuthal formation measurements
US8014987B2 (en) * 2007-04-13 2011-09-06 Schlumberger Technology Corp. Modeling the transient behavior of BHA/drill string while drilling
CA2686737C (en) * 2007-05-03 2015-10-06 David John Kusko Flow hydraulic amplification for a pulsing, fracturing, and drilling (pfd) device
US7836948B2 (en) * 2007-05-03 2010-11-23 Teledrill Inc. Flow hydraulic amplification for a pulsing, fracturing, and drilling (PFD) device
US7814989B2 (en) * 2007-05-21 2010-10-19 Schlumberger Technology Corporation System and method for performing a drilling operation in an oilfield
US8049351B2 (en) * 2007-06-15 2011-11-01 E-Net, Llc Turbine energy generating system
WO2009042494A2 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Schlumberger Canada Limited Modular power source for subsurface systems
US8739897B2 (en) * 2007-11-27 2014-06-03 Schlumberger Technology Corporation Pressure compensation and rotary seal system for measurement while drilling instrumentation
US7687950B2 (en) * 2007-11-27 2010-03-30 Vector Magnetics Llc Drillstring alternator
US8818728B2 (en) * 2007-12-27 2014-08-26 Schlumberger Technology Corporation Method and system for transmitting borehole image data
US8635025B2 (en) * 2007-12-27 2014-01-21 Schlumberger Technology Corporation Method and system for transmitting borehole image data
US8577660B2 (en) * 2008-01-23 2013-11-05 Schlumberger Technology Corporation Three-dimensional mechanical earth modeling
US9223041B2 (en) 2008-01-23 2015-12-29 Schlubmerger Technology Corporation Three-dimensional mechanical earth modeling
US7789142B2 (en) * 2008-02-29 2010-09-07 Bp Corporation North America Inc. Downhole gas flow powered deliquefaction pump
US20090234623A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Schlumberger Technology Corporation Validating field data
US7546870B1 (en) * 2008-05-08 2009-06-16 Bp Corporation North America Inc. Method and system for removing liquid from a gas well
US8151905B2 (en) * 2008-05-19 2012-04-10 Hs International, L.L.C. Downhole telemetry system and method
US7814993B2 (en) * 2008-07-02 2010-10-19 Robbins & Myers Energy Systems L.P. Downhole power generator and method
CN102105650B (zh) 2008-07-16 2013-11-06 哈里伯顿能源服务公司 用于井下发电的装置和方法
CA2733451A1 (en) * 2008-08-23 2010-03-04 Herman Collette Method of communication using improved multi frequency hydraulic oscillator
US8196304B1 (en) 2008-09-09 2012-06-12 Mcbride Matthew J Method and apparatus for aligning a wind turbine generator
US8133954B2 (en) * 2008-10-22 2012-03-13 Chevron Oronite Company Llc Production of vinylidene-terminated and sulfide-terminated telechelic polyolefins via quenching with disulfides
US20100101781A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Baker Hughes Incorporated Coupling For Downhole Tools
US8720572B2 (en) * 2008-12-17 2014-05-13 Teledrill, Inc. High pressure fast response sealing system for flow modulating devices
US8178987B2 (en) * 2009-05-20 2012-05-15 E-Net, Llc Wind turbine
US20100295305A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 E-Net, Llc Wind turbine and control system
US8731837B2 (en) * 2009-06-11 2014-05-20 Schlumberger Technology Corporation System and method for associating time stamped measurement data with a corresponding wellbore depth
US8433518B2 (en) 2009-10-05 2013-04-30 Schlumberger Technology Corporation Multilevel workflow method to extract resistivity anisotropy data from 3D induction measurements
US8851175B2 (en) 2009-10-20 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation Instrumented disconnecting tubular joint
US8853879B2 (en) * 2010-02-15 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation System and method for downhole power generation and selective interruption of a magnetic field
US9372276B2 (en) 2010-06-10 2016-06-21 Schlumberger Technology Corporation Combinations of axial and saddle coils to create the equivalent of tilted coils for directional resistivity measurements
CA2801868C (en) * 2010-06-21 2015-09-29 Bipin K. Pillai Mud pulse telemetry
US8756018B2 (en) 2010-06-23 2014-06-17 Schlumberger Technology Corporation Method for time lapsed reservoir monitoring using azimuthally sensitive resistivity measurements while drilling
US8504308B2 (en) 2010-07-13 2013-08-06 Schlumberger Technology Corporation System and method for fatigue analysis of a bottom hole assembly
US8694257B2 (en) 2010-08-30 2014-04-08 Schlumberger Technology Corporation Method for determining uncertainty with projected wellbore position and attitude
US8602127B2 (en) 2010-12-22 2013-12-10 Baker Hughes Incorporated High temperature drilling motor drive with cycloidal speed reducer
US20120191354A1 (en) 2011-01-26 2012-07-26 Francisco Caycedo Method for determining stratigraphic position of a wellbore during driling using color scale interpretation of strata and its application to wellbore construction operations
CN102082530B (zh) * 2011-02-19 2012-12-26 北京天形精钻科技开发有限公司 一种磁悬浮井下发电机
WO2012138314A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 David John Kusko Hydroelectric control valve for remote locations
US8800688B2 (en) * 2011-07-20 2014-08-12 Baker Hughes Incorporated Downhole motors with a lubricating unit for lubricating the stator and rotor
US8890341B2 (en) 2011-07-29 2014-11-18 Schlumberger Technology Corporation Harvesting energy from a drillstring
CN102953912B (zh) 2011-08-30 2015-05-13 中国石油化工股份有限公司 旋转磁场式井下发电装置
US9309762B2 (en) 2011-08-31 2016-04-12 Teledrill, Inc. Controlled full flow pressure pulser for measurement while drilling (MWD) device
US9133664B2 (en) 2011-08-31 2015-09-15 Teledrill, Inc. Controlled pressure pulser for coiled tubing applications
US9000939B2 (en) 2011-09-27 2015-04-07 Halliburton Energy Services, Inc. Mud powered inertia drive oscillating pulser
EP2575089A1 (de) 2011-09-29 2013-04-03 Service Pétroliers Schlumberger Benutzerdefinierbare Benutzerschnittstelle für die Echtzeit-Ölfeld-Datenanzeige
EA038017B1 (ru) 2011-11-03 2021-06-23 Фасткэп Системз Корпорейшн Эксплуатационно-каротажный зонд
US9157278B2 (en) 2012-03-01 2015-10-13 Baker Hughes Incorporated Apparatus including load driven by a motor coupled to an alternator
US9238965B2 (en) 2012-03-22 2016-01-19 Aps Technology, Inc. Rotary pulser and method for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well
US20140069640A1 (en) 2012-09-11 2014-03-13 Yoshitake Yajima Minimization of contaminants in a sample chamber
EP2708695A1 (de) * 2012-09-13 2014-03-19 Services Pétroliers Schlumberger Turbinendrehzahl-Steuerungssystem für ein Bohrlochwerkzeug
GB2509931B (en) * 2013-01-17 2020-07-01 Tendeka Bv Apparatus for power generation
US9958849B2 (en) 2013-02-20 2018-05-01 Schlumberger Technology Corporation Cement data telemetry via drill string
US10041367B2 (en) 2013-12-12 2018-08-07 General Electric Company Axially faced seal system
EP4325025A3 (de) 2013-12-20 2024-04-24 Fastcap Systems Corporation Elektromagnetische telemetrievorrichtung
WO2015161209A1 (en) 2014-04-17 2015-10-22 Schlumberger Canada Limited Automated sliding drilling
WO2015171528A1 (en) * 2014-05-03 2015-11-12 Fastcap Systems Corporation Mud pulse telemetry device
US9677384B2 (en) 2014-07-21 2017-06-13 Schlumberger Technology Corporation Downhole actively controlled power generation mechanism
CA2957512C (en) 2014-09-11 2019-04-23 Halliburton Energy Services, Inc. Electricity generation within a downhole drilling motor
RU2578142C1 (ru) * 2014-12-16 2016-03-20 Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО" Устройство включения скважинной телесистемы с автономным источником питания
US9822637B2 (en) * 2015-01-27 2017-11-21 Nabors Lux 2 Sarl Method and apparatus for transmitting a message in a wellbore
US9540926B2 (en) 2015-02-23 2017-01-10 Aps Technology, Inc. Mud-pulse telemetry system including a pulser for transmitting information along a drill string
WO2016160000A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Halliburton Energy Services, Inc. Actuator controlled variable flow area stator for flow splitting in down-hole tools
US9896912B2 (en) * 2015-05-13 2018-02-20 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Active rectifier for downhole applications
MY185365A (en) * 2015-05-19 2021-05-11 Halliburton Energy Services Inc Down-hole communication across a mud motor
US10113399B2 (en) 2015-05-21 2018-10-30 Novatek Ip, Llc Downhole turbine assembly
US10472934B2 (en) 2015-05-21 2019-11-12 Novatek Ip, Llc Downhole transducer assembly
EP3156585A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-19 Services Pétroliers Schlumberger Dichtungsfluss- und -drucksteuerung
US10196921B2 (en) * 2016-06-20 2019-02-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Modular downhole generator
RU2637678C1 (ru) * 2016-07-06 2017-12-06 Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" Установка для бурения скважин
US10465506B2 (en) 2016-11-07 2019-11-05 Aps Technology, Inc. Mud-pulse telemetry system including a pulser for transmitting information along a drill string
WO2018093355A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods for directing fluid flow
US10439474B2 (en) * 2016-11-16 2019-10-08 Schlumberger Technology Corporation Turbines and methods of generating electricity
CA3044189C (en) 2016-12-28 2021-01-26 Halliburton Energy Services, Inc. System, method, and device for powering electronics during completion and production of a well
US10323511B2 (en) * 2017-02-15 2019-06-18 Aps Technology, Inc. Dual rotor pulser for transmitting information in a drilling system
CN108730104B (zh) * 2017-04-24 2020-11-24 通用电气公司 井下发电系统及其优化功率控制方法
US10435277B1 (en) 2017-05-19 2019-10-08 J & M Turbine Tools, LLC Portable crane for maintaining a wind turbine generator
US10273801B2 (en) 2017-05-23 2019-04-30 General Electric Company Methods and systems for downhole sensing and communications in gas lift wells
US10145239B1 (en) * 2017-05-24 2018-12-04 General Electric Company Flow modulator for use in a drilling system
WO2019113694A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-20 Mwdplanet And Lumen Corporation Electromagnetic telemetry transmitter apparatus and mud pulse-electromagnetic telemetry assembly
US11371343B2 (en) * 2018-02-08 2022-06-28 Halliburton Energy Services, Inc. Electronic controlled fluidic siren based telemetry
GB201804719D0 (en) 2018-03-23 2018-05-09 Kaseum Holdings Ltd Apparatus and method
WO2020139317A1 (en) * 2018-12-26 2020-07-02 Halliburton Energy Services, Inc. Systems and methods for recycling excess energy
US11773694B2 (en) 2019-06-25 2023-10-03 Schlumberger Technology Corporation Power generation for multi-stage wireless completions
US11499420B2 (en) 2019-12-18 2022-11-15 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Oscillating shear valve for mud pulse telemetry and operation thereof
CN111472749B (zh) * 2020-04-20 2022-10-21 山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司李村煤矿 一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统与方法
GB2610747B (en) 2020-06-02 2024-05-22 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Angle-depending valve release unit for shear valve pulser
BR102020013488A2 (pt) * 2020-07-01 2022-01-11 Schlumberger Technology B.V. Geração de potência para completações multifásicas sem fio
CN113238288B (zh) * 2021-05-20 2022-07-01 桂林电子科技大学 一种基于差值谱线的旋翼目标特征提取方法
CN115898382B (zh) * 2021-09-30 2024-06-25 中国石油化工股份有限公司 一种基于双向通讯的泥浆脉冲发生系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147223A (en) * 1976-03-29 1979-04-03 Mobil Oil Corporation Logging-while-drilling apparatus
US4839870A (en) * 1977-12-05 1989-06-13 Scherbatskoy Serge Alexander Pressure pulse generator system for measuring while drilling
US4189705A (en) * 1978-02-17 1980-02-19 Texaco Inc. Well logging system
US4562560A (en) * 1981-11-19 1985-12-31 Shell Oil Company Method and means for transmitting data through a drill string in a borehole
US4691203A (en) * 1983-07-01 1987-09-01 Rubin Llewellyn A Downhole telemetry apparatus and method
US4734892A (en) * 1983-09-06 1988-03-29 Oleg Kotlyar Method and tool for logging-while-drilling
US4647853A (en) * 1983-09-30 1987-03-03 Teleco Oilfield Services Inc. Mud turbine tachometer
GB8331111D0 (en) * 1983-11-22 1983-12-29 Sperry Sun Inc Signalling within borehole whilst drilling
CA1268052A (en) * 1986-01-29 1990-04-24 William Gordon Goodsman Measure while drilling systems
US5073877A (en) * 1986-05-19 1991-12-17 Schlumberger Canada Limited Signal pressure pulse generator
US4847815A (en) * 1987-09-22 1989-07-11 Anadrill, Inc. Sinusoidal pressure pulse generator for measurement while drilling tool
GB2214541B (en) * 1988-01-19 1991-06-26 Michael King Russell Signal transmitters
US4914433A (en) * 1988-04-19 1990-04-03 Hughes Tool Company Conductor system for well bore data transmission
US4979112A (en) * 1988-05-11 1990-12-18 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for acoustic measurement of mud flow downhole
DE4037259A1 (de) * 1990-11-23 1992-05-27 Schwing Hydraulik Elektronik Zielbohrstange mit eigener elektrischer energieversorgung durch einen eingebauten generator
US5265682A (en) * 1991-06-25 1993-11-30 Camco Drilling Group Limited Steerable rotary drilling systems
DE4126249C2 (de) * 1991-08-08 2003-05-22 Prec Drilling Tech Serv Group Telemetrieeinrichtung insbesondere zur Übertragung von Meßdaten beim Bohren
US5146433A (en) * 1991-10-02 1992-09-08 Anadrill, Inc. Mud pump noise cancellation system and method
US5197040A (en) * 1992-03-31 1993-03-23 Kotlyar Oleg M Borehole data transmission apparatus
US5375098A (en) * 1992-08-21 1994-12-20 Schlumberger Technology Corporation Logging while drilling tools, systems, and methods capable of transmitting data at a plurality of different frequencies
US5249161A (en) * 1992-08-21 1993-09-28 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for preventing jamming of encoder of logging while drilling tool
US5237540A (en) * 1992-08-21 1993-08-17 Schlumberger Technology Corporation Logging while drilling tools utilizing magnetic positioner assisted phase shifts
US5357483A (en) * 1992-10-14 1994-10-18 Halliburton Logging Services, Inc. Downhole tool

Also Published As

Publication number Publication date
CA2147592A1 (en) 1995-11-05
NO312482B1 (no) 2002-05-13
NO951721D0 (no) 1995-05-03
US5517464A (en) 1996-05-14
NO951721L (no) 1995-11-06
EP0681090B1 (de) 2002-12-18
CA2147592C (en) 2007-11-27
EP0681090A3 (de) 1997-07-23
EP0681090A2 (de) 1995-11-08
DE69529188D1 (de) 2003-01-30
DK0681090T3 (da) 2003-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69529188T2 (de) Werkzeug zum Messen während des Bohrens
DE3874264T2 (de) Generator fuer sinusfoermige druckimpulse fuer ein geraet zum messen waehrend des bohrens.
DE60209212T2 (de) Oszillierendes scherventil zur druckpulstelemetrie
DE69313218T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen das Festfressen einer Kodiereinrichtung in einem Werkzeug zum Bohrlochmessen während des Bohrens
DE69702937T2 (de) Inverse vertikale seismische Messungen
US3800277A (en) Method and apparatus for surface-to-downhole communication
DE69828860T2 (de) Generator für Druckimpulse für ein Gerät zum Messen während des Bohrens zur Erregung von hohen Signalstärke und Verhütung des Festfressens
DE4126249C2 (de) Telemetrieeinrichtung insbesondere zur Übertragung von Meßdaten beim Bohren
DE60205602T2 (de) Hydraulisch balanciertes hin- und hergehendes druckpulsventil für telemetrie
EP0747571B1 (de) Imbohrloch-Druckpulsgenerator
US4167000A (en) Measuring-while drilling system and method having encoder with feedback compensation
DE102005010535A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie in einem Bohrloch
DE69229963T2 (de) Verbesserungen in Bezug auf richtungsgesteuerte Rotationsbohrsysteme
EP0232891B1 (de) Bohrwerkzeug für Tiefbohrungen
US4100528A (en) Measuring-while-drilling method and system having a digital motor control
DE68914286T2 (de) Vorrichtung und verfahren zum richtungsbohren.
DE2903859C2 (de)
DE1458631B2 (de) Vorrichtung zum uebertragen von bohrlochmessungen mittels kontinuierlicher schallwellen
DE112013007024T5 (de) Umwandeln und Speichern von Energie im Bohrloch
DE69703622T2 (de) Giersteuerung und mit dieser giersteuerung ausgerüstete windkraftanlage
DE2233324B2 (de) Vorrichtung zur Bohrlochmessung während der Bohrung
DE60305979T2 (de) Kommunikationsystem zur verwendung in einem bohrloch
DK148006B (da) Maaleudstyr til indsaetning i en boreroerstreng for udfoerelse af maalinger samtidig med boringen
DE69611133T2 (de) Verfahren zur Begrenzung der Ablagerung von Teilchen in einem Spalt zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Komponenten einer elektrischen Maschine
DE2229579A1 (de) Vorrichtung zur Bohrlochmessung während der Bohrung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition