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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Erfassen
von Daten für
den Einsatz in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch gedacht sind. Insbesondere
sind das Verfahren und die Vorrichtung vorgesehen, um Produktionsparameter
in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch zu überwachen und um im Fall eines
Vorfalls das Stellen einer Diagnose zu ermöglichen.
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Zur
Ausführung
von Überwachungs-
und Diagnosefunktionen in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch, aus
dem gefördert
wird, muss eine bestimmte Menge Daten, hauptsächlich physikalische Daten, erfasst
werden. Die Daten beziehen sich im Wesentlichen auf das durch das
Bohrloch fließende
mehrphasige Fluid (Durchflussmenge, Anteile der verschiedenen Phasen,
Temperatur, Druck usw.). Die Daten können auch bestimmte Eigenschaften
des Bohrlochs selbst (Unrundwerden, Krümmung usw.) betreffen. In Abhängigkeit
von dem verwendeten Vorrichtungstyp können die im Bohrloch gesammelten Informationen
entweder in Echtzeit oder zeitlich verzögert an die Oberfläche übertragen
werden. Bei einer Echtzeitübertragung
kann die Übertragung über ein
Telemetriesystem unter Verwendung des Seils, an dem die Vorrichtung
aufgehängt
ist, stattfinden. Bei einer zeitlich verzögerten Übertragung werden die im Bohrloch
gesammelten Informationen in der Vorrichtung aufgezeichnet und erst
dann gelesen, wenn die Vorrichtung an die Oberfläche zurück gebracht worden ist.
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Je
nach Art und Weise, die für
die Datenerfassung im Bohrlich verwendet wird (in Echtzeit oder zeitlich
verzögert),
ist eine bekannte Datenerfassungsvorrichtung stets aus einer großen Anzahl
von aneinander gefügten
Modulen gebildet. Vor allem Geschwindigkeits- oder Durchflussmengenmessungen
werden stets in einem Modul ausgeführt, das sich von dem Modul,
das zur Erfassung der Anteile der verschiedenen in dem Fluid vorhandenen
Phasen dient, falls eine solche Erfassung ausgeführt wird, unterscheidet. Genauer
wird eine Geschwindigkeits- oder Durchflussmengenmessung im Allgemeinen
in den unteren Modulen der Baugruppe ausgeführt, wohingegen die Anteile
der verschiedenen Phasen des Fluids, falls sie überhaupt bestimmt werden, in
einem Modul bestimmt werden, das höher angeordnet ist. Diese herkömmliche
Anordnung einer in Kohlenwasserstoff-Bohrlöchern eingesetzten Datenerfassungsvorrichtung
wird insbesondere durch das Dokument EP-A-0 733 780 (
7) veranschaulicht. Auch die Dokumente
US 4,928,758 , EP-A-0 362
011 und EP-A-0 683 304 beschreiben verschiedene Durchflussmesswerkzeuge
des herkömmlichen Typs.
Das Dokument FR-A-2 700 806 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen
von Veränderungen
der Morphologie eines Bohrlochs.
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In
heutigen Vorrichtungen stellt diese Zunahme der Anzahl von zur Ausführung der Überwachung und
zum Stellen von Diagnosen übereinander
angeordneten Modulen im Fall von Anomalien in dem Bohrloch verschiedene
Probleme.
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Erstens
bedeutet die Tatsache, dass die Daten in sehr unterschiedlichen
Höhen in
dem Bohrloch erfasst werden, dass die Interpretation der Daten zu Fehlern
oder Ungenauigkeiten führen
kann.
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Wenn
eine große
Datenmenge erfasst werden soll, führt die obige Organisation
außerdem
zum Aufbau einer Vorrichtung, die besonders lang, schwer und teuer
ist. Die Länge
und das Gewicht machen die Handhabung der Vorrichtung an der Oberfläche viel
komplizierter. Außerdem
muss die Vorrichtung, nach ihrem Hochziehen durch eine Dekompressionsschleuse
hindurch an die Oberfläche
befördert
werden, wobei die Kosten einer solchen Schleuse mit zunehmender
Länge höher werden.
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Das
Dokument
US 5,251,479 beschreibt
ein Verfahren zum Erfassen von Daten in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch,
bei dem die Durchflussmengenmessung und die Propositionsmessungen
(oder Messungen der einzelnen Anteile) im Wesentlichen in derselben
Höhe ausgeführt werden.
Das Dokument WO 96/23957 beschreibt ein Bohrloch-Messwerkzeug, das
mit Abtastgliedern versehen ist, die an Armen angebracht sind, die
mit der Wand des Bohrlochs in einen mechanischen Kontakt gebracht
werden. Diese Glieder besitzen Mittel zum Minimieren der Unterbrechung
der Strömung
zwischen dem Bohrloch und den umgebenden Erdformationen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Erfassen von Daten in einem
Kohlenwasserstoff-Bohrloch über
eine geringere Höhe
zu ermöglichen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Erfassen von Daten
in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch bei geringeren Kosten als mit
herkömmlichen
Techniken zu ermöglichen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Interpretation
der erfassten Daten zu erleichtern und die Gefahr eines Fehlers
und einer Unbestimmtheit zu verringern.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zum Erfassen von Daten in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch
vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer Datenerfassungsvorrichtung
in dem Kohlenwasserstoff-Bohrloch; Ermöglichen, dass ein mehrphasiges
Fluid an der Datenerfassungsvorrichtung vorbeifließt; Messen
der Geschwindigkeit des durch das Kohlenwasserstoff-Bohrloch fließenden mehrphasigen
Fluids unter Verwendung von Strömungsgeschwindigkeitsmessmitteln,
die an der Datenerfassungsvorrichtung angebracht sind; Bestimmen
der Anteile der in dem mehrphasigen Fluid vorhandenen Fluidphasen
wenigstens in einem lokalen Bereich, der sich in Längsrichtung
des Bohrlochs auf der gleichen Höhe
wie die Strömungsgeschwindigkeitsmessung
befindet, unter Verwendung eines lokalen Sensors, der an der Datenerfassungsvorrichtung
angebracht ist. Gemäß der Erfindung
umfasst das Verfahren ferner das Betreiben von Zentriermitteln der
Datenerfassungsvorrichtung, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeitsmessmittel
im mittigen Bereich des Bohrlochs zu zentrieren; wobei der mittige
Bereich ungefähr
mit der Achse des Bohrlochs zusammenfällt.
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Nach Übereinkunft
bezeichnet der Ausdruck "lokaler
Bereich" jeden Bereich
oder jede dreidimensionale Zone, die einem Unterbereich oder einem
Abschnitt des Strömungsquerschnitts
des Bohrlochs entspricht. Ebenso bedeutet der Ausdruck "im Wesentlichen auf
gleicher Höhe", dass die Höhen, in
denen die Fluiddurchflussmenge gemessen wird und in denen die Anteile
der Phasen in dem Fluid bestimmt werden, gleich oder etwas verschieden
sein können, wobei
der Unterschied zwischen den Höhen
viel kleiner ist als jener, der bestünde, wenn zwei Operationen
an verschiedenen Modulen, wovon das eine unter dem anderen angebracht
wäre, ausgeführt würden.
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Weil
die Strömungsgeschwindigkeit
und die Anteile der Phasen des Fluids im Wesentlichen in derselben
Höhe gemessen
bzw. bestimmt werden, können
die in dieser Weise erfassten Daten zuverlässiger und genauer interpretiert
werden, als es mit Verfahren im Stand der Technik möglich wäre. Außerdem vereinfacht
die sich ergebende Abnahme der Länge
der entsprechenden Vorrichtung die Handhabung und senkt vor allem
durch Verringern der für
die Dekompressionsschleuse erforderlichen Länge Kosten.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden die Anteile der vorhandenen Fluidphasen in
mehreren lokalen Bereichen, die den mittigen Bereich des Bohrlochs
umgeben, bestimmt.
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Vorteilhafterweise
werden die Anteile der vorhandenen Fluidphasen dann in mehreren
lokalen Bereichen bestimmt, die um den mittigen Bereich regelmäßig verteilt
sind und sich im Wesentlichen in gleichen Abständen hiervon befinden.
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Vorzugsweise
wird die Durchflussmenge über
den Querschnitt des Bohrlochs durch Messen der Geschwindigkeit des
Fluids in dem mittigen Bereich und durch Messen des Durchmessers
des Bohrlochs im Wesentlichen auf Höhe jedes lokalen Bereichs bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden die Anteile der vorhandenen Fluidphasen dann
in vier lokalen Bereichen bestimmt, die relativ zueinander in 90°-Intervallen
um den mittigen Bereich verteilt sind, und wird der Durchmesser
des Bohrlochs in zwei zueinander senkrechten Richtungen, die jeweils
im Wesentlichen durch zwei der lokalen Bereiche verlaufen, gemessen.
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Vorzugsweise
wird außerdem
eine vertikale Referenzrichtung, die im Wesentlichen die Achse des Bohrlochs
schneidet, bestimmt, wenn das Bohrloch gekrümmt ist.
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Die
Erfindung sieht außerdem
eine Vorrichtung zum Erfassen von Daten in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch
vor, die umfasst: Zentriermittel (22); Strömungsgeschwindigkeitsmessmittel
(20, 54) zum Messen der Geschwindigkeit eines
längs des
Bohrlochs fließenden
mehrphasigen Fluids über
den Strömungsquerschnitt
des Bohrlochs; und wenigstens einen lokalen Sensor (48),
wobei jeder lokale Sensor dazu geeignet ist, die Anteile der Phasen
des Fluids, in das er eingetaucht ist, zu bestimmen, und sich in Längsrichtung
des Bohrlochs im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Strömungsgeschwindigkeitsmessmittel
befindet. Die Vorrichtung ist so gestaltet, dass die Zentriermittel
die Geschwindigkeitsmessmittel im mittigen Bereich des Bohrlochs
halten, wobei der mittige Bereich ungefähr mit der Achse des Bohrlochs
zusammenfällt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Durchflussmengenmessmittel Mittel zum
Messen der Geschwindigkeit. Die Zentriermittel halten dann die Geschwindigkeitsmessmittel
automatisch in einem mittigen Bereich des Bohrlochs, wobei um die
Geschwindigkeitsmessmittel mehrere lokale Sensoren angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise
sind die lokalen Sensoren regelmäßig um die
Geschwindigkeitsmessmittel verteilt und befinden sich im Wesentlichen
in gleichen Abständen
von diesen Mitteln.
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Die
Zentriermittel umfassen wenigstens drei Arme in Form angelenkter
V- Verbindungsglieder,
wobei ein oberes Ende jedes der Verbindungsglieder an einem mittigen
Körper,
der die Geschwindigkeitsmessmittel zwischen den angelenkten Armen
trägt, schwenkbar
angebracht ist und wobei ein unteres Ende jedes der Verbindungsglieder
an einem beweglichen Bodenstirnteil angelenkt ist. Zwischen den
mittigen Körper
und jeden der angelenkten Arme sind elastische Mittel eingefügt, die
die Arme gegen die Wand des Bohrlochs drängen. Außerdem trägt jeder der angelenkten Arme
einen der lokalen Sensoren im Wesentlichen auf Höhe der Geschwindigkeitsmessmittel.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Zentriermittel vier Arme in 90°-Intervallen relativ zueinander
um eine Längsachse
des mittigen Körpers.
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Vorzugsweise
umfassen die Durchflussmengenmessmittel ferner Mittel, die den Durchmesser des
Bohrlochs zwischen jedem diametral entgegengesetzten Paar Arme um
die Längsachse
messen.
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Insbesondere
können
die Mittel zum Messen des Bohrlochdurchmessers zwei differentielle
Umformer umfassen, die von dem mittigen Körper gestützt werden.
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Wenn
das Bohrloch gekrümmt
ist, können außerdem Mittel,
die ebenso von dem mittigen Körper
gestützt
werden, vorgesehen sein, um eine vertikale Referenzrichtung zu bestimmen,
die die Längsachse
des mittigen Körpers
im Wesentlichen schneidet.
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Diese
Mittel zum Bestimmen einer vertikalen Referenzrichtung umfassen
vorteilhafterweise ein Potentiometer mit Fliehgewicht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Beispiels eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
genommen wird, worin:
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1 eine perspektivische Ansicht
ist, die eine in einem Kohlenwasserstoff-Bohrloch angeordnete Datenerfassungsvorrichtung
der Erfindung zeigt;
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2 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht ist, die den mittleren Abschnitt der Vorrichtung von 1, in dem die Durchflussmenge
gemessen wird, zeigt, und
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3 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht ist, die den oberen Abschnitt der Vorrichtung von 1 vor dem Anbringen der
Schutzkappen und der rohrförmigen
Verkleidung zeigt.
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Genaue Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine
Länge eines
Kohlenwasserstoff-Bohrlochs, aus dem gefördert wird. Diese Länge 10 ist
mit Perforationen 11 versehen, durch die Fluid aus dem
Feld in das Bohrloch strömt,
wobei sie in einem Längsschnitt gezeigt
ist, um den unteren Abschnitt der in Übereinstimmung mit der Erfindung
ausgeführten
Datenerfassungsvorrichtung 12 deutlich zu zeigen.
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Die
Datenerfassungsvorrichtung 12 der Erfindung ist mittels
eines (nicht gezeigten) Seils von der Oberfläche her innerhalb des Bohrlochs
aufgehängt.
Die in der Vorrichtung 12 erfassten Daten werden über Telemetrie
längs des
Seils in Echtzeit an die Oberfläche übertragen.
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Der
obere Abschnitt der Datenerfassungsvorrichtung 12, der
keinen Teil der Erfindung bildet, enthält eine bestimmte Anzahl von
Sensoren wie etwa Drucksensoren und Temperatursensoren. Er enthält auch
ein Telemetriesystem.
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Der
untere Abschnitt der Datenerfassungsvorrichtung 12, in
dem sich die Erfindung befindet, wird weiter unten mit Bezug auf
die 1 bis 3 beschrieben.
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Wie
in den Figuren gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 12 eine
rohrförmige
Verkleidung 14, deren Achse so entworfen ist, dass sie
ungefähr
mit der Achse des Bohrlochs 10 zusammenfällt. Wenn
sich die Vorrichtung im Betriebszustand befindet, ist die rohrförmige Verkleidung 14 an
jedem ihrer Enden durch einen lecksicheren Stopfen verschlossen.
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In 3, die den oberen Abschnitt
von 1 zeigt, wobei die
Vorrichtung teilweise zerlegt ist, um bestimmte ihrer Bestandelemente
zu zeigen, ist die rohrförmige
Verkleidung 14 nach oben geschoben, wobei ihrem unteren
Stopfen das Bezugszeichen 16 gegeben wurde. Die Stopfen
wurden an den Enden der Verkleidung 14 z. B. durch Schrauben
und Dichtungsringe (nicht gezeigt) so angefügt, dass der derart definierte
innere Raum in dichter Weise von der Umgebung getrennt ist. Dieser
Innenraum kann somit unabhängig
vom Druck im Bohrloch auf atmosphärischen Druck gehalten werden.
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Der
untere Stopfen 16 ist durch einen mittigen Körper 18,
der längs
der Achse der rohrförmigen Verkleidung 14 der
Vorrichtung verläuft,
nach unten verlängert.
Der mittige Körper 18 trägt an seinem
unteren Ende Geschwindigkeitsmessmittel, die durch einen Rotor 20 gebildet
sind, dessen Achse mit der Achse der Verkleidung 14 und
des mittigen Körpers 18 zusammenfällt. Der
Rotor 20 misst die Geschwindigkeit des längs des
Bohrlochs fließenden
Fluids, ohne die Form seines Strömungsquerschnitts
zu verändern.
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Die
dem Rotor 20, der Verkleidung 14 und dem mittigen
Körper 18 gemeinsame
Achse bildet die Längsachse
der Vorrichtung. Sie wird durch Zentriermittel automatisch in einem
mittigen Bereich des Bohrlochs 10, d. h. im Wesentlichen
auf der Achse des Bohrlochs, gehalten. In der gezeigten Ausführungsform
umfassen diese Zentriermittel vier Arme 22 in Form angelenkter
V-Verbindungsglieder, die in 90°-Intervallen
relativ zueinander um die Längsachse der
Vorrichtung verteilt sind.
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Genauer,
wie insbesondere in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst jeder
Arm 22 ein oberes Glied 24 und ein unteres Glied 26,
die über
einen Bolzen 28 gelenkig miteinander verbunden sind. Der
Bolzen 28 trägt
ein kleines Rad oder eine kleine Walze 30, über das
bzw. die der entsprechende Arm 22 normalerweise gegen die
Wand des Bohrlochs 10 drückt.
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Jedes
der beiden Glieder 24 ist an seinem oberen Ende über einen
Bolzen 32 an dem mittigen Körper 18 angelenkt.
Wie insbesondere in 3 gezeigt
ist, befinden sich sämtliche
Gelenkbolzen 32 in derselben Höhe und in einem relativ kurzen
Abstand unterhalb des unteren Stopfens 16.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind
auch die unteren Enden der unteren Glieder 26 der Arme 22 an
einem beweglichen Bodenstirnteil 34, das das untere Ende
der Vorrichtung bildet, angelenkt. Genauer sind zwei gegenüberliegende
untere Glieder 26 durch Bolzen 33 praktisch ohne
Spiel an dem Bodenstirnteil 34 angelenkt, während die
anderen zwei unteren Glieder 26 über Bolzen 33, die
in Längsschlitzen 35, die
in dem Stirnteil ausgebildet sind, frei verschiebbar sind, an demselben
Stirnteil 34 angelenkt sind. Durch diese Anordnung können sich
die Räder
oder Walzen 30 auch dann, wenn der Querschnitt des Bohrlochs nicht
genau kreisförmig
ist, ständig
an der Wand des Bohrlochs 10 abstützen.
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Wie
insbesondere in den 1 und 2 gezeigt ist, sind zwischen
dem mittigen Körper 18 und jedem
der Arme 22 Blattfedern 36 eingefügt, um die Arme
ständig
von dem mittigen Körper 18 weggespreizt
zu halten, d. h. gegen die Wand des Bohrlochs 10 zu drücken, wenn
die Vorrichtung darin angeordnet ist. Dazu sind die oberen Enden
der Blattfedern 36 in der Nähe der Gelenkbolzen 32 an dem
mittigen Körper 18 befestigt,
während
ihre unteren Enden an den oberen Gliedern 24 in der Nähe ihrer
Gelenkbolzen 28 angelenkt sind.
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Der
Mechanismus enthält
außerdem
Verstärkungsglieder 38,
die zwischen jedes der oberen Glieder 24 und den mittigen
Körper 18 in
der Nähe seines
unteren Endes, das den Rotor 20 trägt, eingefügt sind.
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Genauer
ist das obere Ende jedes Verstärkungsglieds 38 durch
einen Bolzen 40 an dem mittigen Abschnitt eines entsprechenden
oberen Glieds 24 angelenkt. Außerdem sind die unteren Enden
der Verstärkungsglieder 38,
die mit diametral entgegengesetzten Armen 22 verbunden
sind, durch Bolzen 42 an zwei gleitend angebrachten Teilen 44 und 46, die
sich unabhängig
voneinander an dem mittigen Körper 18 verschieben
können,
angelenkt. Wie die oben beschriebene Gelenkanordnung für die unteren Glieder 26 und
das Bodenstirnteil 34 ermöglicht diese Anordnung selbst
dann, wenn das Bohrloch nicht genau kreisförmig ist, dass die Räder oder
Walzen 30 aller Arme 22 gegen die Wand des Bohrlochs 10 drücken.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird
jeder der Arme 22 dazu verwendet, einen lokalen Sensor 48 zu
tragen (einer dieser Sensoren ist durch den Arm, der ihn trägt, verborgen).
Genauer sind die lokalen Sensoren 48 alle in derselben
Höhe an
den unteren Gliedern 26 der Arme 22 angebracht,
wobei diese Höhe
so gewählt
ist, dass sie im Wesentlichen gleich der Höhe des Rotors 20 ist,
der zum Messen der Geschwindigkeit verwendet wird. In der gezeigten
Ausführungsform
sind die lokalen Sensoren 48 auf einer etwas geringeren
Höhe als
die Höhe
des Rotors 20. Der Unterschied zwischen diesen Höhen ist
jedoch stets viel geringer als der Unterschied, der bestünde, wenn
die lokalen Sensoren und der Rotor an verschiedenen, untereinander
angeordneten Modulen angebracht wären.
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Wegen
der Art und Weise, in der die lokalen Sensoren 48 an den
Armen 22 angebracht sind, sind sie regelmäßig um den
zur Geschwindigkeitsmessung verwendeten Rotor 20 verteilt,
wobei sie sich im Wesentlichen in gleichen Abständen von diesem Rotor befinden.
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Die
lokalen Sensoren können
durch jeden Sensor gebildet sein, der zum Bestimmen der Anteile der
Fluidphasen, die in dem lokalen Bereich, der ihren sensitiven Abschnitt
umgibt, vorhanden sind, geeignet ist. Beispielhalber können die
lokalen Sensoren 48 insbesondere durch Leitfähigkeitssensoren der
Art, die in dem Dokument EP-A-0 733 780 beschrieben ist, oder durch
optische Sensoren, wie sie in dem Dokument EP-A-0 809 098 beschrieben
sind, gebildet sein.
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Jeder
der lokalen Sensoren 48 ist über ein Kabel 50 mit
einem Verbinder 52 (3)
verbunden, der von der Bodenfläche
des Stopfens 16 nach unten steht. Es sei angemerkt, dass
in 3, in der die Vorrichtung
teilweise zerlegt gezeigt ist, die Verbinder 52 durch kurze
Rohre geschützt
gezeigt sind. Die den lokalen Sensoren 48 zugeordneten
elektronischen Schaltungen sind innerhalb der rohrförmigen Verkleidung 14 angeordnet,
wobei sie durch weitere (nicht gezeigte) Kabel mit den Verbindern 52 verbunden sind.
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Um
die Geschwindigkeit messen und die Strömungsrichtung erkennen zu können, dreht
sich der Rotor 20 zwangsschlüssig mit einer (nicht gezeigten)
Welle, die an ihrem oberen Ende eine bestimmte Anzahl von Dauermagneten
(z. B. sechs Dauermagneten) trägt,
wobei die Magnete die Form von Zylindern besitzen, die parallel
zur Achse des mittigen Körpers 18 verlaufen.
Diese Magnete befinden sich alle im gleichen Abstand von der Achse
des mittigen Körpers 18 und
sind regelmäßig um diese
Achse verteilt. Über
diesen Dauermagneten trägt
der mittige Körper 18 zwei
in Bezug zueinander im Winkel leicht versetzte Aufnehmer, an denen
die Magnete vorbeilaufen. Die Welle des Rotors 20 und die
Magnete sind in einem Hohlraum des mittigen Körpers 18, der den gleichen
Druck wie das Bohrloch besitzt, angeordnet. Im Gegensatz dazu sind
die Aufnehmer in einer Vertiefung aufgenommen, die von dem oben
erwähnten Hohlraum
durch eine abgedichtete Trennwand isoliert ist, damit sie ständig atmosphärische Druck
aufweist. Elektrische Leiter verbinden die Aufnehmer mit Schaltungen,
die innerhalb der rohrförmigen
Verkleidung 14 angeordnet sind.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind
die Blätter 54 des
Rotors 20 in der Weise an dem mittigen Körper 18 angebracht,
dass sie nach unten klappen können, wenn
die Arme 22 selbst nach unten auf den mittigen Körper 18 geklappt
werden.
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Dazu
ist jedes Blatt 54 des Rotors 20 an seiner Basis
an dem mittigen Körper 18 angelenkt
und wirkt über
eine (nicht gezeigte) Nockenoberfläche mit einem Ring 56 zusammen,
der an dem mittigen Körper
gleitend angebracht ist. Zwischen den Ring 56 und einen
Kranz, der das untere Ende des mittigen Körpers 18 bildet, ist
eine Feder 58 eingefügt.
Die Feder 58 hält
den Ring 56 normalerweise in seiner hohen Position, so
dass sich die Blätter 54 des
Rotors 20 radial erstrecken, wie in 1 gezeigt ist. Wenn die Arme 22 nach
unten geklappt sind, wie in 2 gezeigt
ist, stützt
sich wenigstens eines der Teile 44 und 46 an dem
Ring 56 ab, um ihn entgegen der Wirkung der Feder 58 nach
unten zu zwingen. Diese Abwärtsbewegung
des Rings 56 hat die Auswirkung, dass die Blätter 54 ebenfalls
nach unten schwenken, wie in 2 gezeigt
ist.
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In
der insbesondere in 3 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Datenerfassungsvorrichtung ferner zwischen jedem Paar
diametral entgegengesetzter Arme 22 Mittel zum Messen des
Durchmessers des Bohrlochs. Gemeinsam mit den durch den Rotor 20 gebildeten
Geschwindigkeitsmessmitteln bilden diese Durchmessermessmittel Mittel
zum Messen der Durchflussmenge des längs des Bohrlochs fließenden mehrphasigen
Fluids.
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Die
Durchmessermessmittel umfassen zwei Umformer 55, die innerhalb
der rohrförmigen
Verkleidung 14 aufgenommen und durch den an dem mittigen
Körper 18 befestigten
unteren Stopfen 16 getragen sind. Diese Umformer 55 sind
lineare differentielle Umformer, wobei sich ihre beweglichen unteren Abschnitte 56 nach
unten unter den unteren Stopfen 16 erstrecken, um durch
die jeweiligen verschiedenen Paare der Arme 22 angetrieben
zu werden.
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Die
Umformer 55 dienen so zum Messen zweier zueinander senkrechter
Durchmesser des Bohrlochs 10. Dies liefert Informationen,
die sich auf ein mögliches
Unrundwerden des Bohrlochs in der Zone, in der Messungen ausgeführt werden,
beziehen.
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In
der in 3 gezeigten Ausführungsform sind
außerdem
zum Zweck des Bestimmens einer vertikalen Referenzrichtung, die
die Längsachse
der Vorrichtung 14 im Wesentlichen schneidet, wenn das Bohrloch
gekrümmt
ist, Mittel in der rohrförmigen
Verkleidung untergebracht, die durch einen mit einem Fliehgewicht 60 verbundenen
Regelwiderstand 58 gebildet sind.
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Genauer
ist der Regelwiderstand 58 mit Fliehgewicht 60 so über den
Umformern 55 in der rohrförmigen Verkleidung 14 untergebracht,
dass seine Achse mit der Achse der Verkleidung zusammenfällt. Sobald
sich die Achse der rohrförmigen
Verkleidung 14 neigt, weil das Bohrloch, in dem sich die
Vorrichtung befindet, selbst gekrümmt ist, orientiert sich das
Fliehgewicht 60 des Regelwiderstands 58 automatisch
nach unten. Das von dem Regelwiderstand 58 gelieferte Signal
hängt dann
von der Orientierung der Vertikalen in Bezug auf den mittigen Körper 14 der
Vorrichtung ab. Die in dieser Weise erhaltene vertikale Referenzrichtung
dient insbesondere dazu, den dreidimensionalen Ort jedes der lokalen
Sensoren 48 und außerdem
den Ort jedes der beiden durch die Paare von Armen 22 und
die Umformer 55 gemessenen Durchmesser zu bestimmen. Somit
kann ohne weiteres eine Korrelation zwischen den verschiedenen ausgeführten Messungen
vorgenommen werden.
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Wie
ebenfalls in 3 gezeigt
ist, ist die Zone, die den mittigen Körper 18 zwischen dem
unteren Stopfen 16 und den Gelenkbolzen 32 der
oberen Glieder 24 umgibt, normalerweise durch zwei abnehmbare
Halbabdeckungen 62 geschützt. Diese Zone enthält die Verbinder 52 und
die beweglichen Abschnitte 56 der Umformer 55.
Wie bereits erwähnt worden
ist, ist dies eine Zone, die unter Bohrlochdruck steht.
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Außerdem ist
der Fliehgewicht-Regelwiderstand 58 innerhalb der rohrförmigen Verkleidung 14 mittels
zweier abnehmbarer Halbrohre 64, die an ihren unteren Enden
an dem unteren Stopfen 16 befestigt sind, angebracht. Die
Umformer 55 befinden sich innerhalb der Halbrohre 64,
die ihrerseits in der rohrförmigen
Verkleidung 14 untergebracht sind, wenn diese in abgedichteter
Weise an dem Bodenstirnteil 16 befestigt ist.
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Selbstverständlich kann
die oben beschriebene Vorrichtung modifiziert werden, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. So kann der Regelwiderstand 58,
der zum Bestimmen einer vertikalen Referenzrichtung dient, weggelassen
oder durch eine gleichwertige Vorrichtung ersetzt werden. Das Gleiche
gilt für
die Umformer 55, die zum Messen zweier zueinander senkrechter
Durchmesser des Bohrlochs verwendet werden. Die Vorrichtung kann auch
in anderer Weise in dem Bohrloch zentriert werden, z. B. mittels
eines Mechanismus, der nur drei angelenkte Arme aufweist.