DE69930934T2

DE69930934T2 - Verfahren und vorrichtung zur datenmessung in einer ein fluid transportierenden leitung

Info

Publication number: DE69930934T2
Application number: DE69930934T
Authority: DE
Inventors: Frederic Aarnoud BIJLEVELD; Josephus Johannis DEN BOER; John Stephen KIMMINAU; Lee Jerry Houston MORRIS; Hagen Pittsburgh SCHEMPF; Foreman John STEWART
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: AU743632B2; ID27598A; AR018460A1; DE69930934D1; DK1086294T3; CN1305564A; EA200100027A1; OA11627A; AU4511799A; EP1086294B1; EA002374B1; CA2334106A1; NO20006278D0; WO1999066172A1; CN1119502C; NO20006278L; US6241028B1; NO322320B1; CA2334106C; EP1086294A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Messen von Daten in einer Fluidtransportleitung sowie auf eine Erfassungsvorrichtung, die einen Teil eines solchen Systems bildet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist oft wünschenswert, physikalische Daten, wie z.B. Temperatur, Druck und Fluidgeschwindigkeit und/oder Zusammensetzung in einer Fluidtransportleitung, zu messen. Es ist jedoch nicht immer möglich oder wirtschaftlich attraktiv, die Leitung mit Sensoren zu versehen, die in der Lage sind, solche Daten entlang der Länge der Leitung über eine lange Zeitperiode zu messen. Unter solchen Umständen wurden sogenannte intelligente Molche verwendet, um Daten zu messen, aber da diese Molche durch die Leitung gepumpt werden, sind sie große Einrichtungsstücke, welche die Breite der Leitung überspannen, und sind daher nicht geeignet, um in situ-Messungen in dem durch die Leitung strömenden Fluid vorzunehmen. Es wurden auch angebundene Sensorsonden verwendet, um Daten in Leitungen zu messen, diese Sonden haben jedoch eine begrenzte Reichweite und beinhalten komplexe und kostspielige Aufwickelvorgänge.
Die internationale Patentanmeldung PCT/US 97/17010 offenbart einen länglichen, selbständig arbeitenden Roboter, der mit Hilfe eines Abschußmoduls, das mit einer Energie- und Steuereinheit an der Oberfläche verbunden ist, unterirdisch in einen Öl- und/oder Gasförderschacht freigesetzt wird. Der längliche Roboter ist mit Sensoren und Armen und/oder Rädern ausgestattet, die es ermöglichen, daß der Roboter in einem unteren Bereich des Schachtes auf- und abgeht, -rollt oder -kriecht. Das Einsetzen des Abschußmoduls in den Schacht und die Bewegung des Roboters durch den Schacht ist ein komplexer Vorgang und erfordert eine komplexe, empfindliche und kostspielige Vortriebsausstattung.
Das US-Patent Re. 32,336 offenbart ein längliches Schachtmeßinstrument, das an dem unteren Ende eines Bohrgestänges in ein Bohrloch abgesenkt wird. Wenn das Gestänge einen unteren Bereich des Bohrloches erreicht hat, wird das Meßwerkzeug zum Boden eines Schachtes abgesenkt, freigesetzt und mittels einer Leine, die sich durch das Bohrgestänge zu dem Bohrlochkopf erstreckt, geborgen.
Das US-Patent 3,086,167 offenbart ein Bohrloch-Meßwerkzeug, das durch ein Bohrgestänge zu einer Position gerade über dem Bohrmeißel eingeworfen wird, um Messungen während des Bohrens vorzunehmen. Das Werkzeug kann mittels eines Fangwerkzeuges von dem Bohrgestänge geborgen werden.
Die US-Patente 5,560 437 und 5,553,677 und die internationale Patentanmeldung WO 93/18277 offenbaren weitere längliche unterirdische Sensoranordnungen, die aus dem Schacht mittels eines Fangwerkzeuges oder einer Leine entfernt werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Messen von Daten in einer Fluidtransportleitung über eine lange Zeitperiode bereitzustellen, die keine permanent eingebauten Sensoren, komplexe Seilarbeitwerkzeuge und/oder Robotertransportwerkzeuge erfordern, und die eine Erfassungsvorrichtung verwenden, die durch die Leitung bewegt werden kann, ohne die Leitung zu verstopfen, so daß diese in der Lage ist, in situ-Messungen in dem Fluid innerhalb der Leitung durchzuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt die Schritte:

– Bereitstellen einer oder mehrerer Erfassungsvorrichtung/en, wobei jede Vorrichtung Sensoren zum Messen physikalischer Daten, einen Datenprozessor zum Verarbeiten der gemessenen Daten und eine Schutzschale umfaßt, welche die Sensoren und den Datenprozessor enthält, wobei die Schale eine geringere durchschnittliche Außenbreite als die durchschnittliche Innenbreite einer Leitung, aus der Messungen vorgenommen werden sollen, aufweist, so daß zugelassen wird, daß Fluid in der Leitung um die Erfassungsvorrichtung herum strömt;
– Einsetzen der Erfassungsvorrichtung in die Leitung;
– Aktivieren der Sensoren und des Datenprozessors von zumindest einer eingesetzten Erfassungsvorrichtung, um physikalische Daten in der Leitung zu messen und zu verarbeiten;
– Freisetzen von zumindest einer Erfassungsvorrichtung, deren Sensoren und Datenprozessor in der Leitung aktiviert sind oder wurden;
– Zulassen, daß jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung sich über eine gewählte Längsdistanz durch die Leitung bewegt; und
– Übertragen der durch den Datenprozessor verarbeiteten Daten an ein Datenerfassungssystem außerhalb der Leitung.

Die Schale ist sowohl robust als auch kompakt, so daß die Erfassungsvorrichtung in der Lage ist, sich über eine lange Di stanz durch die Leitung zu bewegen, und klein im Verhältnis zu der Innenbreite der Leitung ist, so daß sie die Fluidströmung durch die Leitung nicht behindert.
Vorzugsweise sind die Erfassungsvorrichtungen nicht mit äußeren mechanischen Vortriebsmitteln, wie z.B. Propellern, Rädern oder Roboterarmen, ausgestattet, so daß der Sensor sehr kompakt ist und zugelassen wird, daß er sich unter dem Einfluß hydrodynamischer Kräfte, die durch Fluide, welche durch die Leitung strömen, durch Auftrieb, Schwerkraft und/oder magnetische Kräfte induziert und auf die Erfassungsvorrichtung ausgeübt werden, frei und passiv durch die Leitung bewegt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann sowohl in offenen Fluidtransportleitungen, die z.B. durch einen Kanal gebildet sind, durch den eine Flüssigkeit strömt, als auch in geschlossenen Fluidtransportleitungen, wo die Leitung eine rohrförmige Form aufweist, angewendet werden. Offene Leitungen könnten z.B. Ströme oder Flüsse, Aquädukte oder Abwasserkanäle sein. Für geschlossene Leitungen wird bevorzugt, daß jede Erfassungsvorrichtung eine im wesentlichen kugelförmige Schutzschale aufweist und in einer rohrförmigen Leitung freigesetzt wird, die einen durchschnittlichen Innendurchmesser aufweist, der zumindest um 20 % größer als der durchschnittliche Außendurchmesser der kugelförmigen Schutzschale ist, und die Sensoren und der Datenprozessor einen Teil eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mit integrierten sensorischen, Navigations-, Energie- und Datenspeicher- und/oder Datenübertragungskomponenten bilden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist sehr attraktiv für eine Verwendung in unterirdischen rohrförmigen Leitungen, die einen Teil eines unterirdischen Öl- und/oder Gasförderschachtes bilden. In diesem Fall wird bevorzugt, daß die Erfassungsvorrich tungen eine kugelförmige Schutzschale mit einem Außendurchmesser, der kleiner als 15 cm ist, aufweisen und jeweils dazu veranlaßt werden, sich entlang zumindest eines Teiles der Länge des Bohrloches zu bewegen.
Geeigneterweise wird eine Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen an einer unterirdischen Position nahe einem Fuß des Schachtes gelagert und nacheinander in der Leitung freigesetzt, und es wird zugelassen, daß jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung mit den geförderten Kohlenwasserstofffluiden zu dem Bohrlochkopf strömt. In solch einem Fall wird bevorzugt, daß die Erfassungsvorrichtungen in einem Vorratsbehälter gelagert sind, der mit einem telemetrieaktivierten Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus ausgestattet ist, und jede Erfassungsvorrichtung eine kugelförmige Epoxischale umfaßt, die einen thermistorartigen Temperatursensor, einen Piezo-Silizium-Drucksensor und einen Kreisel- und/oder multidirektionalen Navigations-Beschleunigungsmesser auf Basis eines Positionssensors, wobei die Sensoren von einer/m aufladbaren Batterie oder Kondensator gespeist werden, und einen Datenprozessor enthält, der von einem elektronischen Arbeitsspeicher-(RAM)-Chip gebildet wird.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Navigations-Beschleunigungsmesser könnte ein Sensor, wie z.B. ein Sensor, der wirksam ist, um Verrohrungskupplungen durch einen Hall-Effektsensor zu erfassen, um eine Position durch Zählen von Kupplungen zu verfolgen, vorgesehen sein. Es wird auch bevorzugt, daß jede Erfassungsvorrichtung eine kugelförmige Kunststoffschale umfaßt, die mit zumindest einer um den Umfang gewickelten, elektrisch leitenden Drahtschleife, die als eine Antennenschleife zur Kommunikation und als ein induktives Ladegerät für den Kondensator oder die Batterie wirkt, ausgestattet ist, und jede Erfassungsvorrichtung einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, zumindest bevor sie durch den Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus in dem Bohrloch freigesetzt wird, und wobei jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung an oder nahe an der Erdoberfläche geborgen und dann mit einer Datenlese- und Erfassungsvorrichtung verbunden wird, die Daten aus der geborgenen Sensorvorrichtung über ein drahtloses Verfahren entfernt.
Wenn das Bohrloch ein Schachtrohr mit einer magnetisierbaren Wand aus z.B. Stahl umfaßt oder ein/en längliches/n, magnetisierbares/n Band oder Draht enthält, dann kann die Erfassungsvorrichtung mit magnetisch aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten ausgestattet sein, welche die Erfassungsvorrichtung dazu veranlassen, einen Rollkontakt mit dem Rohr oder dem länglichen Band oder Draht beizubehalten, wenn die Erfassungsvorrichtung das Bohrloch durchquert, und die Erfassungsvorrichtung ist mit einem Umdrehungszähler und einem Sensor zum Erfassen von Markierungspunkten in dem Schachtrohr, wie z.B. eine Verrohrungsverbindung und/oder Barcode-Markierungspunkte, ausgestattet, um ihre Position in dem Schachtrohr zu bestimmen. In diesem Fall wird bevorzugt, daß die magnetisch aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten einen Magnetrotor umfassen, der die Erfassungsvorrichtung aktiv dazu veranlaßt, in einer Längsrichtung durch das Schachtrohr zu rollen, wenn das Schachtrohr eine im wesentlichen horizontale oder eine nach oben geneigte Richtung aufweist.
Das System gemäß der Erfindung umfaßt

– zumindest eine Erfassungsvorrichtung, die Sensoren zum Messen physikalischer Daten, einen Datenprozessor zum Verarbeiten der gemessenen Daten und eine im wesentlichen kugelförmige Schutzschale umfaßt, welche die Sensoren und den Datenprozessor enthält, wobei die Schale eine geringe re Außenbreite als die durchschnittliche Innenbreite einer Leitung aufweist, innerhalb der die physikalischen Daten gemessen werden sollen, so daß zugelassen wird, daß Fluid in der Leitung um die Schale herum strömen kann;
– ein Energiemittel zum Aktivieren der Sensoren und des Datenprozessors einer jeden Vorrichtung, um physikalische Daten in der Leitung zu messen und zu verarbeiten;
– einen Mechanismus zum Freisetzen einer oder mehrerer Erfassungsvorrichtungen in der Leitung nacheinander; und
– ein Datenerfassungssystem, das außerhalb der Leitung angeordnet ist, und zu dem die durch den Datenprozessor einer jeden freigesetzten Erfassungsvorrichtung erfaßten Daten übertragen werden.

Wenn das System in einer Leitung verwendet wird, die einen Teil eines unterirdischen Öl- und/oder Gasförderschachtes bildet, wird ein Vorratsbehälter zur unterirdischen Lagerung einer Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen bevorzugt, wobei der Vorratsbehälter mit einem telemetrieaktivierten Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus zum Freisetzen von Erfassungsvorrichtungen in der Leitung nacheinander, einem Erfassungsvorrichtungs-Rückholmechanismus zum Bergen freigesetzter Erfassungsvorrichtungen an oder nahe an die Erdoberfläche und einer Datenlese- und Verarbeitungsvorrichtung, die Daten aus den geborgenen Erfassungsvorrichtungen entfernt, ausgestattet ist.
Alternativ könnten die Sensoren in einer torpedoförmigen Kapsel freigesetzt werden, die eine höhere Dichte aufweist als der Leitungsinhalt und daher zu dem unteren Abschnitt der Leitung absinkt. An dem unteren Ende der Leitung könnten die Sen soren freigesetzt werden, so daß zugelassen wird, daß sie zurück zu dem Bohrlochkopf schwimmen. Wenn die Leitung, in die der Torpedo eingesetzt wird, relativ eben ist oder relativ ebene Abschnitte aufweist, könnten die torpedoförmigen Kapseln mit einem Vortriebssystem, wie z.B. einem Propeller oder einem Kohlenstoffdioxidstrahl, ausgestattet sein, um sicherzustellen, daß die Kapsel ausreichend weit in die Leitung gelangt.
Eine geeignete Erfassungsvorrichtung zur Verwendung in dem System gemäß der Erfindung umfaßt eine kugelförmige Schutzschale mit einem Außendurchmesser von weniger als 15 cm, wobei die Schale Sensoren zum Messen physikalischer Daten in dem Schacht und einen Datenprozessor enthält, wobei die Sensoren und der Datenprozessor einen Teil eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mit integrierten sensorischen, Navigations-, Energie- und Datenspeicher- und/oder Datenübertragungskomponenten bilden, und die Schale ferner zumindest eine um den Umfang gewickelte, elektrisch leitende Drahtschleife enthält, die als eine Radiofrequenz- oder induktive Antennenschleife zur Kommunikation und als ein induktives Ladegerät für die Energiekomponenten der Vorrichtung wirkt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Öl- und/oder Gasförderschacht, der mit einem Datenmeßsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, in dem Erfassungsvorrichtungen aus einem unterirdischen Vorratsbehälter freigesetzt werden.
2 zeigt eine vergrößerte schematische dreidimensionale Darstellung einer kugelförmigen Erfassungsvorrichtung zur Verwendung in dem in 1 gezeigten System.
3 zeigt einen Öl- und/oder Gasförderschacht, der mit einem alternativen Datenmeßsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, in dem Erfassungsvorrichtungen an dem Bohrlochkopf freigesetzt werden und dann in den Schacht rollen.
4 zeigt eine schematische vergrößerte dreidimensionale Darstellung einer kugelförmigen Erfassungsvorrichtung zur Verwendung in dem in 3 gezeigten System.
5 ist eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines Schachtes, in dem Erfassungsvorrichtungen aus einem schmelzenden torpedoförmigen Trägerwerkzeug freigesetzt werden.
6 ist eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines Schachtes, mit einem Prozessor, der nicht innerhalb des Schachtes angeordnet ist.
7 zeigt schematisch einen Bohrlochkopf, der mit einem Torpedo-Abschußmodul ausgestattet ist.
8 zeigt das Abschußmodul von 7, nachdem der Torpedo abgeschossen wurde.
Die 9 und 10 zeigen in größerem Detail den unteren Teil des Torpedo-Abschußmoduls während des Torpedo-Abschußverfahrens.
11 zeigt das Abschußmodul während Öl- und/oder Gasfördervorgängen, während sensorfangende Finger entfaltet sind.
12 zeigt die Strömungshülse in einer eingefahrenen Position derselben, nachdem drei Sensoren geborgen wurden.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 ist hier ein Öl- und/oder Gasförderschacht gezeigt, der eine unterirdische Formation 2 durchquert und der mit einem Datenmeßsystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Das Datenmeßsystem umfaßt einen unterirdischen Vorratsbehälter 3, in dem eine Vielzahl von kugelförmigen Erfassungsvorrichtungen 4 gelagert ist.
Der Vorratsbehälter 3 ist mit einem Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus 5 ausgestattet, der eine Erfassungsvorrichtung 4 freisetzt, wenn er mittels eines Telemetriesignals 6, das durch eine drahtlose Signalquelle (nicht gezeigt), wie z.B. eine seismische Quelle an der Erdoberfläche 7, übertragen wird, betätigt wird.
Der Vorratsbehälter 3 wird mittels eines Seils (nicht gezeigt), das den Behälter 3 zu dem Fuß 8 des Schachtes 1 zieht, oder mittels einer unterirdischen Zug- oder Robotervorrichtung (nicht gezeigt), die den Behälter zu dem Fuß 8 des Schachtes 1 bewegt, eingebaut.
Der Behälter 3 wird dann nahe dem Fuß 8 des Schachtes freisetzbar befestigt, so daß er ausgetauscht werden kann, wenn er leer ist oder wenn eine Wartung oder Inspektion notwendig wäre.
Wenn eine Erfassungsvorrichtung 4 aus dem Behälter 3 durch den Freisetzungsmechanismus 5 freigesetzt wird, wird die Strömung 8 von Öl und/oder Gas die Vorrichtung 4 durch den Schacht 1 zu dem Bohrlochkopf 9 schleppen. Der Freisetzungsmechanismus kann durch Telemetrie betätigt werden oder kann vorprogrammiert sein, um eine Erfassungsvorrichtung auf Basis eines Zeitplanes oder unter bestimmten Bedingungen freizusetzen.
Wie in 2 gezeigt, weist die Erfassungsvorrichtung 4 eine kugelförmige Schale 10 aus Epoxid oder einem anderen robusten Kunststoff auf, die ein mikroelektromechanisches System (MEMS) mit einem miniaturisierten Piezo-Silizium-Drucksensor 11, einem Bimetallträgeraufbau 12 für Temperaturmessungen, multidirektionalen Navigations-Beschleunigungsmessern 13 und miniaturisierten, leitenden, optischen/kapazitiven Opazitätssystemen enthält, die zu einem einzigen Siliziumaufbau oder einem PC-Board 14 oder einem monolithischen Siliziumkristall (kundenspezifisch angefertigt) kombiniert sind.
Ein Druckanschluß 15 in der Schale 10 dient dazu, eine offene Verbindung zwischen den Bohrlochfluiden und dem Piezo-Silizium-Drucksensor 11 bereitzustellen, und ein Temperaturanschluß 16 in der Schale 10 sorgt für eine offene Verbindung zwischen den Bohrlochfluiden und dem Bimetallträgeraufbau 12, der als ein Temperatursensor dient.
Die Epoxischale 10 ist mit um den Umfang gewickelten Drahtschleifen 17 versehen, die in einem Hartharz eingeschlossen sind und sowohl als eine Antennenschleife zur drahtlosen Kommunikation wie auch als ein induktives Ladegerät für die/den On-Board-Hochtemperaturbatterie oder -Kondensator 18 wirken. Geeignete Hochtemperaturbatterien sind keramische Lithiumionen-Batterien, die in der internationalen Patentanmeldung WO 97/10620 beschrieben sind.
Anstelle der oder zusätzlich zu den Navigations-Beschleunigungsmesser/n 13 kann die Erfassungsvorrichtung 4 auch mit einem Hall-Effekt- oder mikromechanischen Kreisel ausgestattet sein, um die Position der Erfassungsvorrichtung 4 in dem Bohr loch genau zu messen. Der Hall-Effektsensor könnte Kupplungen in einer Schachtverrohrung zählen, um eine Distanz zu verfolgen.
Wenn eine Erfassungsvorrichtung 4 durch den Freisetzungsmechanismus 5 freigesetzt wird und sich durch den Schacht 1 bewegt, messen die Sensoren 11, 12, 13 und 14 Temperatur, Druck und Zusammensetzung des geförderten Öls und/oder Gases oder anderer Bohrlochfluide sowie die Position der Erfassungsvorrichtung 4 und übertragen diese Daten zu einem Miniatur-Arbeitsspeicher (RAM)-Chip, der einen Teil des PC-Boardaufbaues 14 bildet.
Nachdem sich die freigesetzte Erfassungsvorrichtung 4 durch den horizontalen Schachteinströmungsbereich 19 bewegt hat, strömt sie zusammen mit dem geförderten Öl und/oder Gas in das Steigrohr 20 und dann nach oben zu dem Bohrlochkopf 9. An oder nahe dem Bohrlochkopf 9 oder an nahegelegenen Fördereinrichtungen wird die Erfassungsvorrichtung 4 durch ein Sieb oder einen elektromagnetischen Bergemechanismus (nicht gezeigt) geborgen, und dann werden die in dem RAM-Chip gespeicherten Daten durch ein drahtloses Übertragungsverfahren, das die Drahtschleifen 17 als eine Antenne oder induktive Schleife verwendet, in einen Computer (nicht gezeigt) heruntergeladen, in dem die Daten aufgezeichnet, analysiert und/oder weiterverarbeitet werden.
Die Erfassungsvorrichtungen 4 weisen einen Außendurchmesser von lediglich wenigen Zentimetern auf, weshalb viele Hunderte von Erfassungsvorrichtungen 4 in dem Vorratsbehälter 3 gelagert werden können.
Durch aufeinanderfolgendes Freisetzen einer Erfassungsvorrichtung 4 in die geförderten Schachtfluide nacheinander, z.B. in Zeitintervallen von wenigen Wochen oder Monaten, ist das System gemäß der Erfindung in der Lage, enorme Mengen von Daten über viele Jahre der Nutzungsdauer des Schachtes 1 zu erzeugen.
Das in 1 und 2 gezeigte System erfordert ein Minimum an unterirdischer Infrastruktur und keine unterirdische Verkabelung, so daß es in jeden bestehenden Schacht eingebaut werden kann.
Wenn ein Schacht ein unterirdisches Hindernis enthält, wie z.B. eine unterirdische Pumpe, dann muß eine Erfassungsvorrichtungs-Fangeinrichtung unterirdisch, stromaufwärts des Hindernisses eingebaut werden, und die in der Erfassungsvorrichtung gespeicherten Daten werden von der Bergeeinrichtung gelesen und an die Oberfläche übertragen, wonach die geleerte Erfassungsvorrichtung wieder freigesetzt wird und durch die Pumpe oder ein anderes Hindernis zerstört werden kann.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist hier ein Öl- und/oder Gasförderschacht 30 gezeigt, der eine unterirdische Formation 31 durchquert.
Der Schacht 30 umfaßt eine Stahl-Schachtverrohrung 32, die durch einen kreisringförmigen Körper aus Zement 33 in Position zementiert ist, und ein Steigrohr 34, das an seinem unteren Ende durch einen Förder-Packer 35 an der Verrohrung 32 befestigt ist und das sich nach oben zu dem Bohrlochkopf 36 erstreckt.
Ein kegelstumpfförmiger Stahlführungstrichter 37 ist an dem unteren Ende des Steigrohres 34 angeordnet, und Löcher 38 wurden durch den horizontalen unteren Teil der Verrohrung 32 und des Zementringes 33 in die umgebende öl- und/oder gasführende Formation 31 geschossen, um ein Einströmen von Öl und/oder Gas in den Schacht 30 zu ermöglichen.
Zwei Erfassungsvorrichtungen 40 rollen in einer Abwärtsrichtung durch das Steigrohr 34, und die Verrohrung 32 und eine dritte Erfassungsvorrichtung ist innerhalb eines Erfassungsvorrichtungslagerkäfigs 41 an den Bohrlochkopf 36 gelagert.
Wie in 4 gezeigt, weist jede Erfassungsvorrichtung eine kugelförmige Kunststoffschale 42 auf, welche die Erfassungseinrichtungen und eine Reihe von aufladbaren Batterien 43, einen Magneten 44, einen Antriebsmotor 45 und einen Elektromotor 46, der eine Welle 47 antreibt, an der ein exzentrisches Gewicht 48 angeordnet ist, einen aufblasbaren Gummiring 49 und um den Umfang gewickelte Drahtschleifen 50, die sowohl als eine Antennenschleife zur drahtlosen Kommunikation als auch als ein induktives Ladegerät für die Batterien 43 dienen, beherbergt.
Der Magnet 44 und der Motor 45, der das exzentrische Gewicht 48 dreht, bilden einen Teil eines magnetisch aktivierten Fortbewegungssystems, das die Erfassungsvorrichtungen dazu veranlaßt, entlang der Innenseite des Stahlsteigrohres 34 und der Verrohrung 32 zu rollen, während sie daran angebracht bleiben. Das Navigationssystem der Erfassungsvorrichtung kann einen Zähler umfassen, der die Anzahl der von der Vorrichtung durchgeführten Umdrehungen zählt, um ihre Position in dem Schacht 30 zu bestimmen.
Die Bohrlochverrohrung kann als ein Schachtrohr mit einer magnetisierbaren Wand oder einem länglichen magnetisierbaren Band oder Draht wirken, und wenn die Erfassungsvorrichtung mit magnetisch aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten ausgestattet ist, kann die Verrohrung die Erfassungsvorrichtung da zu veranlassen, einen Rollkontakt mit dem Rohr oder dem länglichen Band oder Draht beizubehalten, wenn die Erfassungsvorrichtung das Bohrloch durchquert. In dieser Ausführungsform kann die Erfassungsvorrichtung mit einem Umdrehungszähler und einem Sensor zum Erfassen von Markierungspunkten in dem Schachtrohr, wie z.B. einer Verrohrungsverbindung und/oder Barcode-Markierungspunkten, ausgestattet sein, um ihre Position in dem Schachtrohr zu bestimmen.
Ein magnetisch aktiviertes Roll-Fortbewegungssystem kann einen Magnetrotor umfassen, der die Erfassungsvorrichtung aktiv dazu veranlaßt, in einer Längsrichtung durch das Schachtrohr zu rollen, wenn das Schachtrohr eine im wesentlichem horizontale oder eine nach oben geneigte Richtung aufweist.
In dem horizontalen Einströmungsbereich des Schachtes 30 wird der Motor 46 das exzentrische Gewicht 48 dazu veranlassen, sich derart zu drehen, daß die Erfassungsvorrichtung 40 in Richtung des Fußes 51 des Schachtes 30 rollt. Nach dem Erreichen des Fußes 51 wird der Motor 47 in umgekehrter Richtung gedreht, so daß die Erfassungsvorrichtung 40 zurück in Richtung des Führungstrichters 37 an der Unterseite des im wesentlichen vertikalen Steigrohres 34 rollt.
Die Erfassungsvorrichtung 40 bläst dann den Gummiring 49 auf und schwimmt durch das Steigrohr 34 nach oben und zurück in den Lagerkäfig 41 an dem Bohrlochkopf, in den die Daten, die durch die Vorrichtung 40 während ihrer unterirdischen Mission aufgezeichnet wurden, über die Drahtschleifen 50 abgerufen werden und die Batterien 43 wieder aufgeladen werden.
Abgesehen von dem Umdrehungszähler ist die in 4 gezeigte Erfassungseinrichtung der Erfassungsvorrichtung 40 ähnlich der Erfassungseinrichtung der in 2 gezeigten Vorrichtung 4.
Somit umfaßt die Vorrichtung 40 ein MEMS mit einem Drucksensor 52, der über einen Druckanschluß 53 in Kontakt mit den Schachtfluiden steht, einen Temperatursensor 54, der über einen Temperaturanschluß 55 in Kontakt mit den Schachtfluiden steht, Navigations-Beschleunigungsmesser 56 und miniaturisierte, leitende, optische/kapazitive Opazitätssysteme, die in ein inneres PC-Board 57 kombiniert sind, das einen Zentralprozessor (PCU) und ein Arbeitspeicher-(RAM)-System umfaßt, um die gemessenen Daten zu erfassen, zu verarbeiten und/oder zu speichern. Einige oder alle Daten können in dem PCU-RAM-System gespeichert werden, bis die Vorrichtung 40 an dem Lagerkäfig 41 an dem Bohrlochkopf 36 geborgen wird.
Alternativ können einige oder alle Daten über die Drahtschleifen 50 als elektromagnetische Wellen 58 zu einem Empfängersystem (nicht gezeigt) übertragen werden, das entweder an der Erdoberfläche angeordnet oder unterirdisch in dem Schacht 30 eingebettet ist. Das letztere System stellt eine Echtzeitdatenaufzeichnung bereit und ist dann attraktiv, wenn die Erfassungsvorrichtung 40 auch mit einer On-Board-Kamera ausgestattet ist, so daß eine sehr genaue Inspektion des Schachtes 30 über viele Jahre seiner Nutzungsdauer möglich ist.
Die kugelförmige Schale 42 der in den 3 und 4 gezeigten Erfassungsvorrichtung 40 weist einen Außendurchmesser auf, der vorzugsweise zwischen 5 und 15 cm, vorzugsweise zwischen 9 und 11 cm, liegt, was größer ist als der Durchmesser der Schale 10 der in den 1 und 2 gezeigten Erfassungsvorrichtung 4.
Der Außendurchmesser der Erfassungsvorrichtung 40 ist jedoch noch immer um zumindest 20 % kleiner als der Innendurchmesser des Steigrohres 34, so daß Schachtfluide vollständig um die kugelförmige Schale 42 der Vorrichtung 40 herum strömen können und die Vorrichtung 40 den Fluß von Schachtfluiden nicht bloc kiert, so daß die Vorrichtung 40 in der Lage ist, realistische Förderdaten unterirdisch zu erfassen.
Falls gewünscht, kann die gleiche Erfassungsvorrichtung 40 nacheinander in den Schacht 32 freigesetzt werden, um Förderdaten zu sammeln, so daß das Datenmeßsytem einen minimalen Umfang an Einrichtung benötigt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist hier ein Schacht 60 gezeigt, der eine unterirdische Formation 61 durchdringt. Der Schacht 60 weist einen Bohrlochkopf 62 auf, der mit einem Abschußrohr 63 ausgestattet ist, über welchen ein torpedoförmiges Sensor-Trägerwerkzeug 64 in den Schacht 60 hinein abgeschossen werden kann.
Das Abschußrohr 63 ist mit einem oberen Ventil 65 und einem unteren Ventil 66 ausgestattet. Wenn das Trägerwerkzeug 64 in das Abschußrohr 63 eingesetzt wird, ist das obere Ventil 65 offen und das untere Ventil 66 geschlossen. Dann wird das obere Ventil 64 geschlossen und das untere Ventil 65 geöffnet, wodurch das Trägerwerkzeug 64 in den Schacht 60 fallen kann. Der in 5 gezeigte Schacht 60 ist J-förmig und ist mit einem vertikalen Steigrohr 67 in dem oberen Teil des Schachtes 60 ausgestattet. Der untere Teil des Schachtes 60 ist schräg und bildet die Einströmungszone, durch die Öl und/oder Gas in das Bohrloch hineinströmen, wie durch Pfeile 68 angezeigt.
Wenn die Leitung eine offene Leitung ist, könnte der Sensor z.B. durch Einwerfen des Sensors in die Leitung mit der Hand eingesetzt und freigesetzt werden.
Die zwei Trägerwerkzeuge 64, die sich in dem Schacht 60 befinden, bestehen aus einem Wachskörper, in dem zwei oder mehrere kugelförmige Erfassungsvorrichtungen 69 eingebettet sind. Der Wachskörper kann mit Bleipartikeln belastet werden, um die Werkzeuge 64 mit einer höheren Dichte als jener des in den Schacht 60 geförderten Öls und/oder Gases zu versehen, so daß die Trägerwerkzeuge 64 zum Boden 70 des Schachtes 60 absinken werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einem Ballast könnten die Träger durch ein Vortriebssystem, wie z.B. einen motorbetriebenen Propeller oder einen Gasstrahl 72, mit höherem Druck angeregt werden. Der Motor betriebene Propeller könnte verwendet werden, um die Erfassungsvorrichtung in stark verzweigte Schächte zu transportieren, wo eine durch die Schwerkraft angetriebene Entfaltung nicht wirksam sein kann.
Die Zusammensetzung des Wachses ist derart, daß es bei der Temperatur am Boden 70 des Schachtes 60 langsam schmelzen wird. Nachdem der Wachskörper des Trägerwerkzeuges 64 am Boden 70 zumindest teilweise weggeschmolzen ist, zerfällt das Werkzeug 64, und die Erfassungsvorrichtungen 69 werden in den Schacht freigesetzt, wie durch den Pfeil 71 veranschaulicht.
Jede Erfassungsvorrichtung 69 weist eine geringere Dichte als das Öl und/oder Gas in dem Schacht 60 auf, so daß die Vorrichtung 69 nach oben in Richtung des Bohrlochkopfes 62 strömen wird.
Die Erfassungsvorrichtungen können mit einem MEMS und Navigations-Beschleunigungsmessern und Temperatur- und Drucksensoren ausgestattet sein, die ähnlich den unter Bezugnahme auf 2 gezeigten und beschriebenen sind. Die Daten können durch die Erfassungsvorrichtung 69 auf dieselbe Weise wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben aufgezeichnet und durch eine Lesevorrichtung abgefragt werden, nachdem die Erfassungsvorrich tung 69 durch eine Bergeeinrichtung an oder nahe dem Bohrlochkopf 62 aus den Schachtfluiden entfernt wurde.
Die Sensoren der Erfassungsvorrichtung 69 können bereits aktiviert sein, wenn die Trägervorrichtung 64 über das Abschußrohr 63 in den Schacht 60 geworfen wird. Damit die Druck- und Temperatursensoren genaue Messungen vornehmen können, müssen während des Absinkens der Trägervorrichtung 64 in den Schacht Öffnungen (nicht gezeigt) in dem Wachskörper der Vorrichtung 64 vorhanden sein, die für eine fluidmäßige Verbindung zwischen den Druck- und Temperatursensoren und den Schachtfluiden sorgen. Die zwei Erfassungsvorrichtungen 69, die von dem Trägerwerkzeug 69 in den Schacht 60 transportiert werden, können verschiedene Sensoren enthalten.
Eine Erfassungsvorrichtung 69 kann mit Druck- und Temperatursensoren ausgestattet sein, während die andere Erfassungsvorrichtung 69 mit einer Kamera und einem Videorecorder zur Inspektion des Schachtes und mit einem Sonarsystem, das in der Lage ist, den Innendurchmesser der Schachtrohre und/oder das Vorhandensein von Korrosion und/oder Erosion dieser Rohre sowie das Vorhandensein irgendwelcher Ablagerungen, wie z.B. Wachs oder Kesselstein, innerhalb der Schachtrohre zu erfassen, ausgestattet sein kann.
Die Erfassungsvorrichtungen 69 können auch mit akustischen Sensoren ausgestattet sein, die in der Lage sind, seismische Signale zu erfassen, die von einer seismischen Quelle erzeugt werden, welche sich an der Erdoberfläche oder unterirdisch in einem nahegelegenen Schacht befindet. Auf diese Weise sind die Erfassungsvorrichtungen 69 in der Lage, seismische Daten zu sammeln, die genauere Informationen über die unterirdischen öl- und/oder gasführenden Schichten bereitstellen, als Seismographen, die an der Erdoberfläche angeordnet sind. Die akusti schen Sensoren können seismische Daten erfassen, sowohl wenn die Erfassungsvorrichtung 69 absinkt und nach oben durch den Schacht 60 schwimmt, wie auch wenn die Vorrichtung 69 an einer feststehenden Position nahe dem Schachtboden 70 angeordnet ist, bevor der wachsartige, torpedoförmige Körper des Trägerwerkzeuges 64 weggeschmolzen ist.
Somit können die Sensoren der Erfassungsvorrichtung 69 nicht nur dann Daten erfassen, wenn sich die Vorrichtung 69 durch den Schacht 60 bewegt, sondern auch, wenn sich die Vorrichtung an einer feststehenden Position in dem Schacht 60 befindet. Des weiteren kann die Schutzschale der Erfassungsvorrichtungen 69 eine kugelförmige, elliptische, tropfenartige oder eine andere beliebige geeignete Form aufweisen, die zuläßt, daß die Schachtfluide um die Erfassungsvorrichtung 69 herum strömen, wenn sich die Vorrichtung 69 durch das Bohrloch bewegt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist eine alternative Anordnung des Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein außerhalb eines Schachtes 83 angeordneter Prozessor 80 ist gezeigt. Ein angedockter Sensor 81 ist gezeigt, wobei der angedockte Sensor aus den Fluiden eingebracht wurde, die aus dem Schacht strömen. Der Prozessor ist auch mit einem Kabel 82 versehen, das eine Verbindung mit einer Antenne 97 zur telemetrischen Kommunikation mit den Sensoren innerhalb des Bohrloches bereitstellt. Der Schacht ist mit einem Steigrohr 84 versehen, das sich bis unter einen Packer 85 erstreckt, und sich in ein 86 erstreckt, das durch Löcher 87 in fluidmäßiger Verbindung mit dem Inneren des Schachtes steht, wobei die Löcher mit durchlässigem Sand 88 abgedichtet sind und die Löcher sich durch einen Zement 89 erstrecken, der den Schacht innerhalb des Bohrloches stützt. Die Verrohrung umfaßt Kupplungen 90, die durch die Hall-Effektdetektoren in einem Sensor gezählt werden können, wenn der Sensor durch den Schacht aufsteigt.
Alternativ zu den Hall-Effektdetektoren oder zusätzlich zu den Hall-Effektdetektoren könnte die Verrohrung und/oder das Förderrohr Barcodes 98 umfassen, die durch den Sensor gelesen werden könnten, wenn er durch den Schacht aufsteigt, um zu erkennen, von welchem Segment die Daten von dem Sensor eingeholt wurden. Ein mit Ballast versehener Sensor 91 ist in einer schmelzbaren Wachskugel 92 gezeigt, die durch Bleikügelchen 93 beschwert ist. Der beschwerte Sensor kann durch einen Schieber 94, der ein Haltevolumen 95 aus dem Strömungsweg des Steigrohres isolieren kann, in dem Schacht angeordnet werden, und kann aus dem Haltevolumen durch komprimiertes Gas durch eine Leitung 96 heraus gezwungen werden. Nachdem eine ausreichende Menge Wachs geschmolzen ist, wird der Sensor von dem Ballast gelöst werden und durch den Schacht aufsteigen. Hall-Effektdetektoren werden die passierten Kupplungen zählen und Daten, die das Passieren der Kupplungen umfassen, an den Prozessor außerhalb des Schachtes mittels Telemetrie durch die Antenne 83 übertragen. Alternativ kann der Prozessor mit einem Anschluß zum Lesen gespeicherter Daten aus dem Sensor, nachdem der Sensor aus den geförderten Fluiden entfernt wurde, ausgestattet sein.
7 zeigt einen Bohrlochkopf mit einem Produktionskreuz 100, das mit einer Anzahl von Ventilen 101 und einem Torpedoabschußmodul 102 ausgestattet ist.
Das Abschußmodul 102 weist eine obere und eine untere Druckkammer 103 und 104 auf, die durch ein strukturelles Element oder Joch 105, das die beiden zusammenhält, verbunden sind. Dieses strukturelle Element 105 weist innere Bohrungen auf, die einen Druck zwischen den Kammern verbinden. Durch Betätigen von Ventilen 106 in dem System kann ein Druck in der oberen Kammer 103 erhöht, verringert oder isoliert werden. Eine polierte Stange 107 überspannt den Spalt zwischen den zwei Kammern, wobei sie durch einen Druckeinschlußmechanismus in jeder Kammer hindurch verläuft. Diese Stange 107 ist frei nach oben und unten innerhalb der beiden Kammern 103 und 104 beweglich und ist mit einer Freisetzungs-/Fang-Strömungshülse 108 verbunden, die in der unteren Druckkammer beherbergt ist. Diese Hülse wird in die Produktionskreuzbohrung eingesetzt, indem die Drücke in der oberen und der unteren Kammer durch das vorgebohrte Druckausgleichssystem ausgeglichen werden. Wenn die Drücke in beiden Kammern 103 und 104 ausgeglichen sind, kann die Stange 107 mit der angebrachten Hülse 108, wie in 8 gezeigt, in die Kreuzbohrung hinein abgesenkt werden.
9 zeigt die untere Kammer 103, während sich die Strömungshülse in ihrer eingefahrenen Position befindet, und ein Wachstorpedo 110, in dem drei kugelförmige Sensoren 111 eingebettet sind, wird durch eine Reihe von Sperrarmen 113 in Position gehalten. Die Sperrarme 113 sind verschwenkbar mit einer Zwischenhülse 114 verbunden, so daß die Sperrarme 113, wenn die Strömungshülse 108 durch die polierte Stange 107 nach unten gedrückt wird, vom Schwanz des Torpedos 111 wegschwenken und der Torpedo in den Schacht hinein freigesetzt wird, wie in 10 gezeigt.
11 zeigt die Strömungshülse 108 in ihrer vollständig ausgefahrenen Position, in der sich eine Reihe von Sensor-Fangfingern 115 in die Strömungshülse hineinerstrecken. Die Finger 115 werden zulassen, daß Sensoren 112, die nach dem Auflösen des wachsartigen Torpedos mit den Schachtfluiden nach oben strömen, in die Strömungshülse 108 hineingelangen, verhindern aber, daß die Sensoren 112 zurück in den Schacht fallen.
Die Strömungshülse 108 ist mit einer Reihe von Öffnungen 116 versehen, die kleiner als die Sensoren 112 sind.
Wenn die Strömungshülse 108 vollständig in die Kreuzbohrung hinein abgesenkt ist, überspannt sie den Auslaß zu der Feldleitung, und die Schachtströmung wird durch die Öffnungen 116 in der Strömungshülse 108 gelenkt, wie durch Pfeile 117 veranschaulicht. Wenn die Sensoren 112, transportiert durch die Schachtströmung, an die Oberfläche zurückkehren, werden sie in der Strömungshülse 108 gefangen und durch die Fangfinger 115 zurückgehalten. Ein Detektor in der Hülse 108 zeigt an, wenn sich die Sensoren 112 in der Fangeinrichtung befinden und wieder eingebracht werden können. Um die Hülse 108 wieder einzubringen, wird das Ventil 106, das eine Druckverbindung zwischen der oberen und der unteren Druckkammer 103 und 104 zuläßt, geschlossen. Druck wird aus der oberen Druckkammer 103 abgelassen. Die an der Hülse 108 angebrachte Stange 107 wird auf Grund des Differenzdruckes zwischen der oberen und der unteren Kammer in die obere Kammer 103 hineingeschoben, diese wiederum zieht die Hülse 108, welche die eingebrachten Sensoren 112 enthält, aus der Produktionskreuzbohrung zurück, wie in 12 veranschaulicht.

Claims

Verfahren zum Messen von Daten in einer Fluidtransportleitung, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bereitstellen einer oder mehrerer Erfassungsvorrichtungen, wobei jede Erfassungsvorrichtung Sensoren zum Messen physikalischer Daten, einen Datenprozessor zum Verarbeiten der gemessenen Daten und eine Schutzschale umfaßt, welche die Sensoren und den Datenprozessor enthält, wobei die Schale eine geringere durchschnittliche Außenbreite als die durchschnittliche Innenbreite der Leitung aufweist, so daß zugelassen wird, daß Fluid in der Leitung um die Erfassungsvorrichtung herum strömt; Einsetzen der einen oder mehreren Erfassungsvorrichtung/en in die Leitung; Aktivieren der Sensoren und des Datenprozessors von zumindest einer eingesetzten Erfassungsvorrichtung, um physikalische Daten in der Leitung zu messen und zu verarbeiten; Freisetzen von zumindest einer Erfassungsvorrichtung, deren Sensoren und Datenprozessor in der Leitung aktiviert sind oder wurden; Zulassen, daß sich jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung über eine gewählte Längsdistanz durch die Leitung bewegt; und Übertragen der durch den Datenprozessor verarbeiteten Daten an ein Datenerfassungssystem außerhalb der Leitung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zugelassen wird, daß sich jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung unter dem Einfluß hydrodynamischer Kräfte, die durch das Fluid, welches durch die Leitung strömt, durch Auftrieb, Schwerkraft und/oder magnetische Kräfte induziert werden, frei durch die Leitung bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem jede Erfassungsvorrichtung eine im wesentlichen kugelförmige Schutzschale aufweist und in einer rohrförmigen Leitung freigesetzt wird, die einen durchschnittlichen Innendurchmesser aufweist, welcher zumindest um 20 % größer als der durchschnittliche Außendurchmesser der kugelförmigen Schutzschale ist, und die Sensoren und der Datenprozessor einen Teil eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) mit integrierten sensorischen, Navigations-, Energie- und Datenspeicher- und/oder Datenübertragungskomponenten bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die rohrförmige Leitung einen Teil eines unterirdischen Kohlenwasserstofffluid-Förderbohrloches bildet, und Erfassungsvorrichtungen, die eine kugelförmige Schutzschale mit einem Außendurchmesser von kleiner als 15 cm aufweisen, nacheinander in der Leitung freigesetzt werden, und jede dazu veranlaßt wird, sich entlang zumindest eines Teiles der Länge des Bohrloches zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem eine Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen an einer unterirdischen Position nahe einem Fuß des Schachtes gelagert ist und diese nacheinander in der Leitung freigesetzt werden, und wobei zugelassen wird, daß jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung mit den geförderten Kohlenwasserstofffluiden in Richtung des Bohrlochkopfes strömt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Erfassungsvorrichtungen in einem Vorratsbehälter gelagert sind, der mit einem telemetrieaktivierten Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus ausgestattet ist, und jede Erfassungsvorrichtung eine kugelförmige Epoxischale aufweist, die einen thermistorartigen Temperatursensor, einen Piezo-Silizium-Drucksensor und einen Kreisel- und/oder multidirektionalen Navigations-Beschleunigungsmesser auf Basis eines Positionssensors, wobei die Sensoren von einer/m aufladbaren Batterie oder Kondensator gespeist werden, und einen Datenprozessor enthält, der von einem elektronischen Arbeitsspeicher-Chip gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem jede Erfassungsvorrichtung eine kugelförmige Kunststoffschale aufweist, die mit zumindest einer um den Umfang gewickelten, elektrisch leitenden Drahtschleife, die als eine Radiofrequenz- oder induktive Antennenschleife zur Kommunikation und als ein induktives Ladegerät für den Kondensator oder die Batterie wirkt, ausgestattet ist, und jede Erfassungsvorrichtung einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, zumindest bevor sie durch den Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus in dem Bohrloch freigesetzt wird, und wobei jede freigesetzte Erfassungsvorrichtung an oder nahe an der Erdoberfläche geborgen und dann mit einer Datenlese- und Verarbeitungsvorrichtung verbunden wird, die Daten aus der geborgenen Sensorvorrichtung über ein drahtloses Verfahren entfernt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Bohrloch ein magnetisierbares Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Schachtrohr mit einer magnetisierbaren Wand und einem länglichen magnetisierbaren Band oder Draht besteht, und wobei die Erfassungsvorrichtung mit magnetisch aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten ausgestattet ist, welche die Erfassungsvorrichtung dazu veranlassen, einen Rollkontakt mit dem magnetisierbaren Element beizubehalten, wenn sich die Erfassungsvorrichtung durch die aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten über die gewählte Längsdistanz durch das Bohrloch bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Sensor des weiteren einen Umdrehungszähler, der die zurückgelegte Distanz verfolgt, und einen Sensor zum Erfassen von Markierungspunkten in dem Bohrloch umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Markierungspunkte in dem Schacht aus der Gruppe gewählt sind, die aus einer Verrohrungsverbindung und/oder Barcode-Markierungspunkten besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die magnetisch aktivierten Roll-Fortbewegungskomponenten einen Magnetrotor umfassen, der die Erfassungsvorrichtung aktiv dazu veranlaßt, in einer Längsrichtung durch das Schachtrohr zu rollen, wenn das Schachtrohr eine im wesentlichen horizontale oder eine nach oben geneigte Richtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Erfassungsvorrichtung in einem Trägerwerkzeug bereitgestellt wird, das an einem ersten Punkt der Leitung in die Leitung freigesetzt wird, und sich durch einen Abschnitt der Leitung bewegt, wo der Sensor von dem Trägerwerkzeug freigesetzt wird, und der Sensor sich dann zurück zu dem ersten Punkt in der Leitung bewegt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Trägerwerkzeug ein Ballast-Trägerwerkzeug ist und das Trägerwerkzeug durch die Schwerkraft zu einem unteren Punkt in der Leitung bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Trägerwerkzeug durch ein Vortriebssystem angeregt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Trägerwerkzeug aus einem Material besteht, das sich in den Leitungsfluiden bei den Leitungstemperaturen auflöst oder schmilzt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Fluidtransportleitung eine Pipeline ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Fluidtransportleitung eine rohrförmige oder eine offene Abwasserleitung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Sensor zum Messen physikalischer Daten eine Videokamera aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Sensor zum Messen physikalischer Daten einen akustischen Sensor aufweist.
System zum Messen von Daten in einer Fluidtransportleitung, wobei das System umfaßt: – zumindest eine Erfassungsvorrichtung, wobei die Erfassungsvorrichtung Sensoren zum Messen physikalischer Daten, einen Datenprozessor zum Verarbeiten der gemessenen Daten und eine im wesentlichen kugelförmige Schutzschale umfaßt, welche die Sensoren und den Datenprozessor enthält, wobei die Schale eine geringere Außenbreite als die durchschnittliche Innenbrei te der Leitung aufweist, so daß zugelassen wird, daß Fluid in der Leitung um die Schale herum strömt; – ein Energiemittel zum Aktivieren der Sensoren und des Datenprozessors einer jeden Vorrichtung, um physikalische Daten in der Leitung zu messen und zu verarbeiten; – einen Freisetzungsmechanismus zum Freisetzen einer oder mehrerer Erfassungsvorrichtung/en in der Leitung nacheinander; und – ein Datenerfassungssystem, das außerhalb der Leitung angeordnet ist und zu dem die durch den Datenprozessor einer jeden freigesetzten Erfassungsvorrichtung erfaßten Daten übertragen werden.
System nach Anspruch 20, bei welchem die Leitung einen Teil eines unterirdischen Kohlenwasserstoffförderschachtes bildet, und das System einen Vorratsbehälter zur unterirdischen Lagerung einer Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen aufweist, wobei der Behälter mit einem telemetrieaktivierten Erfassungsvorrichtungs-Freisetzungsmechanismus zum Freisetzen von Erfassungsvorrichtungen in der Leitung nacheinander, einem Erfassungsvorrichtungs-Rückholmechanismus zum Bergen freigesetzter Erfassungsvorrichtungen an oder nahe an der Erdoberfläche und einer Datenlese- und Erfassungsvorrichtung ausgestattet ist, die Daten aus den geborgenen Erfassungsvorrichtungen entfernt.
System nach Anspruch 20, bei welchem die Fluidtransportleitung eine Pipeline, wie z.B. eine rohrförmige oder eine offene Abwasserleitung, ist.
Erfassungsvorrichtung, die umfaßt: eine kugelförmige Schutzschale mit einem Außendurchmesser von weniger als 15 cm, wobei die Schale Sensoren zum Messen physikalischer Daten in einem Schacht und einen Datenprozessor enthält, wobei die Sensoren und der Datenprozessor einen Teil eines mikroelektromechanischen Systems mit integrierter Sensorik bilden; eine Navigationskomponente; eine Energiekomponente; eine Komponente, die aus der Gruppe einer Datenspeicherkomponente und einer Datenübertragungskomponente gewählt ist; und zumindest eine um den Umfang gewickelte, elektrisch leitende Drahtschleife, die als eine Radiofrequenz- oder induktive Antennenschleife zur Kommunikation und als ein induktives Ladegerät für die Energiekomponenten der Vorrichtung wirkt.
Sensor nach Anspruch 23, der weiters eine Videokamera aufweist.
Sensor nach Anspruch 23, der weiters einen akustischen Sensor aufweist.