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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet
der Übertragung
von Informationen aus einem Bohrloch in der Erde bis an die Oberfläche. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein optimiertes Verfahren der Übertragung von
Informationen zwischen dem Grund eines Bohrloches und der Oberfläche, entweder
bei schon gebohrtem Bohrloch und während der Produktion, oder während der
Bohrung.
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Man kennt verschiedene Systeme der Übertragung
von Informationen zwischen dem Grund eines Bohrloches und der Oberfläche, z.
B. durch Druckwellen ("Mud Pulse") in einem in dem Bohrloch zirkulierenden
Fluid. Man weiß aber,
daß diese
Art der Übertragung
insbesondere als Nachteile hat, daß sie nicht richtig, wenn nicht
sogar gar nicht, in einem kompressiblen Fluid funktioniert, wie
einem Gas oder gashaltigen Flüssigkeiten,
oder wenn es ein Hindernis in dem Umlaufkanal gibt, das das Fließen stört, z. B.
ein Grundmotor, ein Ventil oder eine Düse. Außerdem versteht sich, daß das System
unwirksam ist während
der Produktion und während
der Handhabung des Bohrgestänges.
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Man kennt ebenfalls das System der Übertragung
durch elektromagnetische Wellen, die durch die metallischen Rohrstränge geleitet
werden, die in das Bohrloch eingesetzt sind. Dieses System der Übertragung
ist insbesondere beschrieben in der Druckschrift FR 2 681 461 der
Anmelderin, die hier bezugnehmend zitiert wird. Die elektromagnetischen (EM) Übertragungsleistungen
sind abhängig
von dem mittleren spezifischen Widerstand der das Bohrloch umgebenden
geologischen Formationen. Wenn der Widerstand bestimmter Schichten
sehr gering ist, wie es der Fall ist in bestimmten kontinentalen
untergegangenen tertiären
Sedimentformationen, wie z. B. denen der Nordsee oder des Golfes
von Mexiko, kann die Dämpfung
längs des
Bohrloches sehr beträchtlich
werden, was in der Praxis die Verwendung einer solchen Vorrichtung
bei der Mehrheit der Offshore-Bohrlöcher ausschließt, außer bei
einer drastischen Verringerung des übertragenen Informationsdurchsatzes.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
daher ein Verfahren zur Übertragung
von Informationen aus einem Bohrloch, das durch Schichten einer
geologischen Formation gebohrt und zumindest zum Teil mit Metallrohren
ausgekleidet ist, welches Verfahren das Einsetzen eines Senders/Empfängers für Informationen
in das Bohrloch umfaßt,
der mit geführten
elektromagnetischen Wellen arbeitet, die durch Einspeisen eines
elektrischen Signals über
einen Dipol erzeugt wer den, der leitend mit den Metallrohren verbunden
ist, die zum Leiten der emittierten Wellen dienen. Nach dem Verfahren
ermittelt man die Dämpfung
der Übertragung
durch bestimmte Schichten der Formation, die einen geringen Widerstand
haben, und man isoliert zumindest zum Teil die in Höhe dieser
Schichten mit geringem Widerstand angeordneten Metallrohre elektrisch.
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Man kann mit Hilfe eines mathematischen Modells
die zu isolierende Mindest- länge
anhand von minimalen Leistungsmerkmalen der elektromagnetischen Übertragung
bestimmen, insbesondere der Übertragungsdistanz
und/oder des Informationsdurchsatzes.
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Man kann die Isolierung durch Einsetzen
von Rohren bewirken, die zuvor mit einer Schicht aus isolierendem
Material umhüllt
wurden.
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In einer Ausführungsform kann man die Isolierung
dadurch bewirken, daß man
ein zementartiges isolierendes Material in Höhe der genannten bestimmten
Formationen in den ringförmigen
Zwischenraum zwischen den Rohren und den Formationen einbringt.
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Man kann den genannten Sender/Empfänger in
der Nähe
des unteren Endes eines Stranges von Förderrohren anordnen, um Meßdaten vom Grund
des Bohrloches oder Befehle an Einrichtungen am Grund des Bohrloches
zu übertragen.
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Man kann den genannten Sender/Empfänger auch
in der Nähe
des unteren Endes eines Bohrgestänges
anordnen, um Bohrloch- oder Bohrparameter oder Ortungsmeßßdaten zu übertragen.
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Die Erfindung betrifft gleichfalls
eine Vorrichtung zur Übertragung
von Informationen aus einem Bohrloch, das in Schichten einer geologischen
Formation gebohrt ist und zumindest zum Teil mit Metallrohren ausgekleidet
ist, welche Vorrichtung in dem genannten Bohrloch einen Sender/Empfänger für Informationen
aufweist, der mit geführten
elektromagnetischen Wellen arbeitet, die durch Einspeisen eines
elektrischen Signals über
einen Dipol erzeugt werden, der leitend mit den Metallrohren verbunden ist,
die zum Leiten der emittierten Wellen dienen. Bei der Vorrichtung
weisen wenigstens einige Metallrohre, die in Höhe von Schichten mit geringem
Widerstand angeordnet sind, Mittel zur elektrischen Isolation gegenüber der
genannten Formation auf.
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Die isolierten Rohre können mit
einer Schicht aus isolierendem Material ummantelt sein.
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Die isolierende Schicht kann dergestalt
sein, daß sie
nicht vollständig
die ganze Länge
des Rohres bedeckt.
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Bei der Vorrichtung können die
Isolationsmittel ein isolierendes Material umfassen, das den ringförmigen Zwischenraum
zwischen den Rohren und der leitenden Formation ausfüllt, wobei
dieses Material durch Aushärten
einer flüssigen
Zusammensetzung entstanden ist.
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Der Sender/Empfänger kann am Ende eines Stranges
von Förderrohren
eingebaut sein.
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Der Sender/Empfänger kann auch am Ende eines
Bohrgestänges
eingebaut sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann angewendet
werden bei einer marinen Bohranlage mit Unterwasser-Schachtkopf.
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Bei dieser Anwendung kann eine Leitung (Kill-Line)
zur Überwachung
von Wassereinbrüchen vom
Meeresgrund bis zur Oberfläche
außen
elektrisch isoliert sein.
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher
sein und ihre Vorteile werden sich deutlicher zeigen beim Lesen
der folgenden Beispiele, die keineswegs erschöpfend sind und die durch die
angefügten Figuren
veranschaulicht werden, von denen:
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1 schematisch
eine Anwendung der Erfindung an einem Bohrloch bei der Produktion
darstellt;
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2 eine
andere Art der Anwendung der Erfindung in dem Fall des Bohrbetriebs
eines Bohrloches veranschaulicht;
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3 eine
Bohrungsvariante veranschaulicht;
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4 das
Beispiel eines Rohrelements der Auskleidung im Schnitt zeigt, das
außen
von einer elektrischen Isolierung umhüllt ist; und
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5 ein
Beispiel der Signaldämpfung
als Funktion der Bohrungstiefe und des Widerstandes von gequerten
Formationen veranschaulicht.
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In 1 ist
ein Bohrloch 1 dargestellt, das bereits bis zum Erreichen
einer geologischen Zone 2 gebohrt ist. Die Zone 2 weist
im allgemeinen wenigstens eine Schicht auf, die ein Reservoir bildet,
das zu fördernde
Abgänge
enthält.
Im vorliegenden Fall dämpfen
die Formationsschichten 3, die zwischen der Schicht 2 und
der Oberfläche
eingeschlossen sind, die elektromagnetischen Wellen auf eine solche Weise,
daß es
unmöglich
ist, das bekannte Verfahren der Übertragung
mit elektromagnetischen Wellen wirksam zu verwenden. Durch Logging-Messungen konnte
gemessen werden, daß die
Schichten 3a und 3b spezifische Widerstände sehr
viel kleiner als 20 Ω·m haben,
z. B. von der Größenordnung
einiger Ω·m oder
sogar geringer als 1 Ω·m. Im
Gegensatz dazu steht die Zone 3c mit einem Widerstand größer als
20 Ω·m, z.
B. eine Salzschicht, eine Schicht, auf die man beim Bohren häufig trifft.
Vor dem Bohren eines Bohrloches, bei dem die Technik anzuwenden sein
wird, die Gegenstand dieser Erfindung ist, ist es beinahe immer
möglich,
ein Bohrprofil (Aufzeichnung als Funktion der Tiefe) des Widerstandes
zu erhalten, z. B. durch Extrapolieren ausgehend von seismischen
Profilen und von Bohrprofilen von in dieser Zone. gebohrten Bohrlöchern. Die
Kurve a aus 5 zeigt
ein Beispiel dieser Kurve. Dieses Bohrprofil erlaubt uns dann, ausgehend
von einem mathematischen Modell der Ausbreitung von elektromagnetischen
Wellen entlang des Bohrgestänges
und der Auskleidungen des betrachteten Bohrloches, die Dämpfung des
elektromagnetischen Signals zwischen dem Sendepunkt E und dem Empfangspunkt R
zu berechnen. Das verwendete Modell wird z. B. von der Art sein,
die in dem Artikel SPE Drilling Engineering, June 1987, von P. Degauque
und R. Grudzinski beschrieben ist. Ausgehend von dieser Rechnung
vorherbestimmt man vor dem Bohren den Signalpegel, den man an der
Oberfläche
empfangen wird, oder den man empfangen müßte, während des ganzen Absenkens
des Senders. Die Kurve b aus 5 zeigt
ein Beispiel dieses Signals. Das bei der Bohrung des Bohrloches
erhalte ches erhaltene Signal wird aufgezeichnet und in Echtzeit
mit dem ausgehend von dem vorausberechneten Bohrprofil errechneten
Signal verglichen, was so erlaubt, die wirkliche Position verschiedener
geologischer Schichten und den wirklichen Wert ihres Widerstandes
zu berichtigen. Dies ist nur möglich
dank der Kenntnis des von dem Sender emittierten Stromes, was bei
dem betrachteten Sender der Fall ist.
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Kennt man die maximal akzeptable
Dämpfung
zwischen dem Sender E und dem Empfänger R für den gewünschten
Informationsdurchsatz, wird man präzise die Länge des zu ummantelnden Futtenohres
bestimmen können,
indem man auswählt,
zuerst die Zonen geringen Widerstandes zu isolieren, wie die, die
zwischen 500 und 1000 m in 5 enthalten
sind.
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In 5 sind,
ausgehend von den weiter oben definierten Kurven a und b,
zwei andere Kurve c und d dargestellt:
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- Die Kurve c stellt das längs des ganzen Bohrlochs erhaltene
Signal dar in dem Falle, wo man auf perfekte Weise das Äußere des
Futtenohres gegenüber
den umgebenden Formationen auf dem Abschnitt von 500 m bis 1000
m elektrisch isoliert hat. Man stellt fest, daß die Verringerung der Dämpfung von
der Größenordnung
von 35 dB gemäß den betrachteten
Ausbreitungsparametern ist (in diesen Fall bei einer Trägerfrequenz
von 5 Hz);
- Die Kurve d stellt das längs
des ganzen Bohrloches erhaltene Signal dar in dem Falle, wo man lediglich
den Schaft des Futtenohres isoliert. Dies entspricht bei dem Modell
der Ausbreitung, das wir haben, der Berücksichtigung einer perfekten Isolation
des Futtenohres über
27 m und dann einer elektrischen Leitung über 0, 5 Meter. Man stellt
dann fest, daß der
gesamte Gewinn an Dämpfung
von der Größenordnung
von 24 dB ist.
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Dank dieses Verfahrens und in Kenntnis
des zu erhaltenden Informationsdurchsatzes wird es immer technisch
möglich
sein, die für
die gewünschte Übertragung
notwendige Auskleidung zu bestimmen und zu installieren.
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Es ist zu vermerken, daß es das
Verfahren nicht ändern
würde,
wenn das elektromagnetische Signal über einen Sender/Empfänger übertragen würde, der zwischen
dem Sender am Grund des Bohrloches und der Oberfläche angeordnet
ist, und insbesondere, wenn letzterer in der nicht ausgekleideten
Zone des Bohrloches angeordnet wäre.
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Man erinnere sich, daß der Informationsdurchsatz
Df durch die folgende Formel berechnet wird: Df
= ΔF log2 (1 + S/B) mit der Breite ΔF des Nutzbandes
der Modulation, dem Signal S und dem Rauschen B in dem Nutzband.
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Die Übertragung wird ausgeführt durch
den in den 1, 2 und 3 mit E gekennzeichneten Sender.
Der Sender E moduliert eine Welle von sehr tiefer Frequenz,
wobei diese Frequenz hinreichend tief gewählt ist, damit die Ausbreitung
möglich
ist. Vorzugsweise verwenden die Sendevorrichtungen Wellen von einer
Frequenz im Bereich zwischen 1 Hz und 10 Hz. Diese Welle, Trägerfrequenz
genannt, wird in einem Ausführungsbeispiel
moduliert als Funktion der zu übertragenden
Informationen, durch einen Phasensprung 0-π in einem mit der Trägerfrequenz
kompatiblen Takt. Andere Modulationstypen können verwendet werden, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Modulationsrate
ist von der Größenordnung
von Bit/Sekunde, aber sie kann in Abhängigkeit von Erfordernissen
der Übertragung
angepaßt
werden. In dem Fall von Befehlen für Vorrichtungen am Grund des
Bohrlochs, wie Ventilen, kann man Codes mit einer an die maximale
akzeptierte Fehlerwahrscheinlichkeit angepaßten Länge verwenden. Die Codierung
kann je nach Fall verbunden oder nicht verbunden sein mit Fehlererkennungs-
oder Fehlerkorrektur-Codes, wie z. B. Codes mit zyklischer Redundanz.
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Die von dem Sender E emittierte
Welle wird an der Oberfläche
von dem Empfänger R empfangen,
dessen einer Pol mit dem Schachtkopf verbunden ist und dessen anderer
Pol im Boden in einer ausreichenden Entfernung vom Schachtkopf angebracht
ist. In der Praxis können E und
R abwechselnd Sender und Empfänger
werden. Die elektronischen Sende/Empfangsmittel E können vorteilhafterweise nach
der in dem Dokument US- A-S 394 141 beschriebenen Technologie
eingerichtet sein, welches hier bezugnehmend zitiert wird. Gleichfalls
kann man sich auf die Publikation SPE/IADC 25686 beziehen, die von
Louis Soulier und Michel Lemaitre bei der SPE/IADC Drilling Conference
vorgestellt wurde, die in Amsterdam vom 23. bis 25. Februar 1993
abgehalten wurde.
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In 1 ist
ein erster Rohrstrang 4 (Oberflächenstrang) in dem Bohrloch 1 angeordnet
und im allgemeinen auf seiner ganzen Höhe in der Oberflächenformation 3a zementiert.
Ein über
dem Oberflächenstrang
eingerichteter Schachtkopf 5 erlaubt es, die oberen Enden
anderer Stränge,
technischer Stränge
oder Förderstränge, aufzunehmen,
ebenso wie die Sicherheitsventile. Ein zweiter Strang 6 reicht in
dem Bohrloch 7, beginnend am Schuh des Oberflächenstranges 4,
herab bis zur Decke des Reservoirs 2. Der Ringspalt zwischen
dem Loch 7 und dem Futterrohrstrang 6 ist im allgemeinen
mit Zement mindestens bis zum Schuh des vorangehenden Stranges ausgefüllt, in
diesem Beispiel bis zum Schuh des Oberflächenstranges 4. Ein
Förderrohrstrang 8 (tubing,
Verrohrung), dessen Rolle es ist, den Abgang bis zur Oberfläche zu fördern, geht durch
einen Packer 9 hindurch, der die Abdichtung der Reservoirzone
hinsichtlich des Ringspaltes um die Verrohrung 8 herum
sicherstellt. In dem unteren Teil des Verrohrungsstranges ist ein
Sender/Empfänger
vom Typ E eingerichtet. Für die elektromagnetische Übertragung
können
die Pole P1 und P2 des Dipols durch den von dem
Packer 9 hergestellten Kontakt mit dem metallischen Strang 6 und
den von einem Flügelzentrierstück 10,
das höher
in dem Verrohrungsstrang 8 angeordnet ist, hergestellten
Kontakt gebildet werden. In bestimmten Fällen wird der obere Kontakt
direkt durch den Kontakt der Verrohrung mit dem Strang 6 hergestellt,
im Hinblick auf den im allgemeinen schmalen Ringspalt und die Geometrie
des Bohrloches. Ein isolierendes Zwischenstück 11, angeordnet
auf Höhe
des Senders, kann in dem Futterrohrstrang 6 verwendet werden,
um den unteren Kontakt P1 von dem oberen Kontakt P2 zu
trennen. Dieses isolierende Zwischenstück ist aber nicht notwendig,
wenn man die "langer Dipol" genannte Anordnung für die Sende- oder Empfangssantenne verwendet.
In diesem Fall muß man
darauf achten, daß der
Pol P2 ausreichend weit von dem Pol P1 ist und
daß es
keinen anderen Kontakt zwischen dem Strang 6 und den Verrohrungen 8 auf
der Länge
zwischen den Polen gibt.
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Gemäß der Erfindung verbessert
man die Leistungen des Senders E, indem man den Strang 6 elektrisch
gegen die sehr leitfähige
geologische Formation 3b isoliert. Diese Isolierung wird
dargestellt durch den mit 12 bezeichneten Rahmen. Es ist
wichtig, zu bemerken, daß für die Zone 3c,
von der wir wissen, daß sie
einen ausreichenden Widerstand hat, um keine nachteilige Dämpfung zu
verursachen, beispielsweise größer als
ungefähr
20 Ω·m, kein
Bedarf besteht, elektrisch isoliert zu sein. In diesem Beispiel
sind die Oberflächenformationen 3a nicht
günstig
für eine
gute Übertragung.
Der Oberflächenstrang 4 wird,
in Abhängigkeit
von Anforderungen an den Informationsdurchsatz, gleichfalls gegenüber der
Formation 3a isoliert sein (dargestellt durch den mit 13 bezeichneten
Rahmen).
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Bei der vorliegenden Erfindung kann
man die genannte Isolierung der Rohrstränge gegenüber den Formationen durch Ummanteln
der Außenwand
der Rohre mit einer Schicht aus isolierendem oder fast isolierendem
Material realisieren. In der Tat hat man gesehen, daß gemäß der Erfindung
die notwendige elektrische Isolierung ganz relativ ist, da ja Formationen
mit einem Widerstand größer als
20 Ω·m ausreichend
"isolierend" sind. Außerdem
braucht die Isolation nicht durchgehend über die ganze Höhe der Stärke der
leitenden Schicht zu sein. Die Rohre, casing (Futterrohre) oder
tubing (Verrohrung) gemäß der im
Gewerbe bekannten und durch das API (American Petroleum Institute)
genormten Benennung, weisen an ihren zwei Enden ein Außengewinde
und eine Hülse
auf, die auf den Röhrenschaft
aufgeschraubt ist oder mit diesem einstückig ist und die das entsprechende
Innengewinde von einer Art aufweist, daß die Rohre miteinander verbunden
werden können,
um einen Strang zu bilden. Vorzugsweise wird die isolierende Schicht
nur auf dem Rohrschaft angebracht, zwischen dem Außengewinde
(das offensichtlich nicht ummantelt werden kann) und der Hülse. In
der Tat würde
die Schicht nahe bei den Gewinden durch die Backen der Schraubvorrichtungen zerstört werden,
und würde
vielleicht sogar hinderlich sein für das Aufhängen des Stranges oder das
Eingreifen der Backen. Die isolierende Schicht kann eine mit Keramik
bedeckte Epoxidumkleidung sein, z. B. von der Art einer Umkleidung,
die als Antikorrosionsschutz auf den maritimen Einrichtungen, den
Pipelines und den Bohrgestängen
verwendet wird. Es könnte
sich gleichfalls um eine durch ein Plasma aufgebrachte Keramikschicht
handeln, um Teer, vorzugsweise verbunden mit Polyurethan, um Kunststoffbänder, wie
z. B. Polyethylen, PVC, eine auf das Rohr geschleuderte Mischung
aus Harz und Sand, oder um eine Ummantelung aus imprägnierten
und um den Rohschaft herumgewickelten Glasfasern. Alle ausreichend
isolierenden Umkleidungen gemäß den Anforderungen
der vorliegenden Anmeldung, d. h. leitfähig mit einem elektrischen
Widerstand mit einem Stromverlust sehr viel größer als der charakteristische
Widerstand der Ausbreitungslinie, können sich eignen, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. In der Praxis ist
dieser charakteristische Widerstand von der Größenordnung einiger Milliohm,
und es wird ausreichen, einen radialen Widerstand der Isolierung
von der Größenord nung von
einem Ohm pro Segment des Futterrohres zu haben, um eine gute Wirksamkeit
der Vorrichtung zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung kann man die
elektrische Isolierung der Rohrstränge auch realisieren, indem
man ein isolierendes Material für
die Zementierung von stark leitenden Zonen verwendet, z. B. den Ringspalten 3a und 3b.
Man kennt in dem Gewerbe das Umwälzverfahren,
um eine Zementschlacke mit bestimmter Rezeptur auf Höhe einer
gegebenen geologischen Zone einzubringen. Man wird daher diese herkömmliche
Technik verwenden, um isolierendes Material oder vielmehr Material
zur Verbesserung der Leitfähigkeit
in Zusammenhang mit einer Formation mit niedrigem Widerstand einzubringen.
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2 erläutert den
Fall einer Übertragungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
während
der Bohrung eines Bohrloches 20 mit Hilfe eines Bohrgestänges 21,
das an seinem Ende mit einem Bohrwerkzeug 22 ausgestattet
ist. Ein Sender/ Empfänger E ist im
allgemeinen in dem unteren Teil angeordnet, um z. B. Parameter der
Bohrung, der Bahnvermessung, von Gammastrahlung, Temperatur, Druck
usw. zu übertragen.
Das Bohrloch 1 ist hier an der Oberfläche mit einem Strang 23 und
einem Zwischenstrang 24 ausgekleidet. Die Zone 25 hat
einen geringen Widerstand, der sehr stark die elektromagnetische Übertragung
zwischen E und R dämpft. Gemäß der Erfindung wird man isolierende
Rohrelemente 26 für
den Strang 23 und 27 für den Strang 24 anordnen.
In einer Ausführungsform
werden der Ringspalt zwischen dem Strang 23 und der Formation
und der Ringspalt zwischen dem Strang 24 und der Formation
mit isolierendem Zement ausgefüllt.
Auf diese Weise wird die durch den geringen Widerstand der Zone 25 erzeugte
Dämpfung
sehr spürbar
verringert werden, und ebenso sehr wird die Kapazität oder die
Geschwindigkeit der Übertragung
von E vergrößert. In dieser
Vorrichtung wird die Antenne realisiert durch den zwischen der isolierenden
Verbindung des Senders E und dem Bohrwerkzeug 22 enthaltenen
Teil des Gestänges.
Man wird bemerken, daß in
diesem Fall das von dem Sender E emittierte Signal gedämpft werden
wird von E bis zu der isolierten oder pseudoisolierten
Zone 27 und dann von der Zone 26 bis zum Empfänger R an
der Oberfläche.
Ein mathematisches Modell der Ausbreitung, das die elektrischen
Eigenschaften verschiedener Futterrohre und Formationen berücksichtigt,
erlaubt es, die minimalen Längen
der isolierten Zonen 26 und 27 vorherzubestimmen,
um die Übertragung
garantieren zu können.
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Es ist zu bemerken, daß der Teil
der Rohre des Stranges 24, der in dem Strang 23 eingeschlossen
ist, keine Isolierung benötigt.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Anordnung des Senders E in dem Bohrgestänge 21 und ein
Anwendungsbeispiel der Erfindung in dem Fall von Offshore-Bohrungen
mit einem Unterwasserschachtkopf 29. Herkömmlicherweise
ist in dem Fall der Bohrung oder der Gewinnung mit einem Unterwasserschachtkopf
der Empfänger R am
Meeresgrund angeordnet, einer seiner Empfangspole ist am Unterwasserschachtkopf
befestigt, und der andere wird durch ein Metallteil gebildet, beispielsweise
einen Anker 37, das in einer Entfernung von einigen 10-Meter-Abständen vom
Schachtkopf angeordnet ist. Die Nachrichtenverbindung zwischen der
Oberfläche
und dem Meeresgrund findet entweder durch einen akustischen Übertrager
statt oder durch einen längs
des Futterrohres installierten elektrischen Leiter. Die Böden 30 nahe
dem Grund des Wassers sind im allgemeinen geologisch "jung" und
haben im allgemeinen einen geringen Widerstand. Der Oberflächenstrang 31 ist
daher vorteilhafterweise isoliert, gemäß der Erfindung, auf der der
Formation 30 entsprechenden Höhe. Der Sender E ist
hier am Endpunkt einer Länge
angeordnet, die durch ein Kabel 32 bestimmt ist, um einen
"langen Dipol" zu erzeugen. Das Kabel ist durch einen Halter 33 im
Inneren des Bohrgestänges
befestigt und ist elektrisch mit dem Sender verbunden. der in einem
entfernten Teil des Gestänges 21 angeordnet
ist. Der Schachtkopf 29 ist an einem schwimmenden Bohrgestell
durch einen "Marine Riser" 35 genannten Aufbau befestigt. Eine
Hochdruckleitung 36 (Kill-Line oder Choke-Line) erstreckt
sich im wesentlichen parallel zu dem Riser von dem Schachtkopf bis
zu dem schwimmenden Gestell. Man kann vorteilhafterweise die Leitung 36 elektrisch
isolieren, um die Grundantenne 37 mit der Oberfläche zu koppeln
und so den Empfang an der Oberfläche
zu erhalten, d. h., auf dem schwimmenden Gestell, wo die Leitung 36 endet.
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Es ist klar, daß die in 3 beschriebene "lange Dipol"-Anordnung
sich in allen anderen Bohrungskonfigurationen anwenden läßt und nicht
nur allein in dem Offshore-Fall. In dem Falle von Verfahren, wo
man durch Gas belüfteten
Schlamm oder sogar Schaum verwendet, ist die elektromagnetische Übertragung
die einzig mögliche Übertragung
und weist dank der Vervollkommung gemäß der. Erfindung vergrößerte Leistungen
auf.
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4 zeigt
im Schnitt ein Rohrelement 40, das man verwenden kann,
um ein Bohrloch in einer Zone mit sehr geringem Widerstand auszukleiden. Ein
stählerner
Rohrschaft 41 wird durch Warmwalzen hergestellt. An zwei
Enden fertigt man ein Außengewinde 42 und 43.
Eine Hülse 44,
die Innengewinde 45 aufweist, ist auf eins der Enden geschraubt.
Die isolierende Umkleidung (gemäß der weiter
oben gegebenen Definition) ist auf die mittlere Zone 48 aufgebracht.
Die Zonen 46 und 47 können unbearbeitet gelassen
werden in einer Art, daß die
Backen von Schraubrobotern direkt Kontakt mit dem Stahl des Rohres
haben; was ebenso die Keile des Aufhängungstisches des Auskleidungsstranges
betrifft.
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Es ist klar, daß es ganz und gar möglich ist, die äußere Oberfläche des
Auskleidungsrohres vollständig
zu isolieren, vor dem Verschrauben oder nach dem Verschrauben, jedoch
stößt dieses
Vorgehen auf unzählige
operative Schwierigkeiten. Praktisch und wirtschaftlich ist dies
nicht wünschenswert. Deswegen
ist die vorliegende Erfindung, die keine perfekte Isolierung benötigt, besonders
vorteilhaft.
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Die vorliegende Erfindung hat daher
alle Vorteile der Übertragung
mit elektromagnetischen Wellen und erlaubt noch dazu eine Erhöhung der Übertragungsleistungen,
sei es in für
die Produktion eingerichteten Bohrlöchern oder während der
Bohrung. Sie erlaubt gleichfalls eine weitreichendere Verwendung
der elektromagnetischen Übertragung,
insbesondere in dem Fall des tiefen Offshore-Bereichs.
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Die auf diese Weise umkleideten Rohre
sind auch sehr wirksam kathodisch geschützt, da ja der für den kathodischen
Schutz einzuspeisende Strom vermindert werden wird und er außerdem nur
an den nicht umkleideten Stellen austreten wird, an denen ein elektrisches
Potential zum Schutz gegen die Elektrokorrosion notwendig ist. Die
Umkleidung kann auch das Haftvermögen des Zements auf den Rohren
begünstigen.