EP4348002A1 - Messvorrichtung für eine rohrtour einer tiefenbohrung - Google Patents

Messvorrichtung für eine rohrtour einer tiefenbohrung

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Publication number
EP4348002A1
EP4348002A1 EP22727055.0A EP22727055A EP4348002A1 EP 4348002 A1 EP4348002 A1 EP 4348002A1 EP 22727055 A EP22727055 A EP 22727055A EP 4348002 A1 EP4348002 A1 EP 4348002A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
measuring device
cable
pipe string
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22727055.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido NEUHAUS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Gas Storage West GmbH
Original Assignee
RWE Gas Storage West GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Gas Storage West GmbH filed Critical RWE Gas Storage West GmbH
Publication of EP4348002A1 publication Critical patent/EP4348002A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/01—Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
    • E21B47/017—Protecting measuring instruments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/04—Controlling or regulating desired parameters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/02—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 in situ inhibition of corrosion in boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/40—Investigating fluid-tightness of structures by using electric means, e.g. by observing electric discharges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/041—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body

Definitions

  • the application relates to a measuring device for a casing string of a deep well.
  • the application relates to a measuring set, a measuring vehicle, a measuring method and a measuring system.
  • Deep wells are used, for example, to promote fossil hydrocarbons, in particular natural gas or crude oil.
  • casing string also known as casing
  • Deep wells are also used in the operation of underground storage facilities, injection systems or geothermal systems.
  • the at least one tubular element of a tubular string is generally made of metal, in particular steel. Corrosion can damage a pipe element during operation and thus lead to a leak. Various anti-corrosion measures are known from the prior art.
  • the anti-corrosion measures can be divided into passive anti-corrosion measures and active anti-corrosion measures.
  • An exemplary passive anti-corrosion measure is the provision of an anti-corrosion coating, in particular made of a suitable anti-corrosion material—suitable anti-corrosion materials are known in principle).
  • an active anti-corrosion measure is applied.
  • the so-called cathodic corrosion protection is used.
  • at least one electrode is arranged as an external current anode in the ground adjacent to the pipe string.
  • a (KKS) protective device with a transformer in particular in the form of a controllable DC transformer (e.g. current and/or voltage transformer), is also provided.
  • an electrical protective variable (preferably a protective voltage and/or a protective current) is applied to the pipe string (and the at least one electrode) by the at least one transformer of the (KKS) protective device, in particular permanently, so that the pipe string , which at least one electrode, the transformer and the ground form a circuit. In this way, it can be prevented in a known manner that corrosion occurs on the pipe string.
  • the protective voltage applied or the applied protective current must be sufficiently large. Since there is no way in the prior art to determine whether the selected protective current value and/or the selected protective voltage value is actually is/are sufficiently high or large enough to ensure effective corrosion protection, in practice protective values with a very high fault tolerance are always used.
  • the protective variable value of the at least one electrical protective variable is generally significantly higher than would actually be necessary. During the operation of the pipe string, this leads to increased energy consumption and associated considerable and at least partially unnecessary operating costs, without the protection against a leak in the pipe string actually being improved as a result.
  • the problem that is even greater in practice occurs when the selected protective variable value of the at least one electrical protective variable is not sufficiently large and therefore the applied protective variable does not provide adequate protection against corrosion.
  • the pipe string may be corroded and hence leakage (particularly in a lower part) of the pipe string may occur.
  • the present application is based on the object of providing a possibility which enables adequate corrosion protection to be detected in a casing string of a deep drilling, in particular in a simple manner.
  • the object is achieved according to a first aspect of the application by a
  • Measuring device for a casing string of a deep well, in particular for a production casing string of a deep well.
  • the measuring device comprises at least one electrical measuring cable that can be inserted into the pipe string and has a first measuring device with at least one measuring device
  • Measuring device connectable cable end and another cable end.
  • the measuring device comprises at least one measuring head arranged at the other end of the cable and having at least one electrically conductive connecting element.
  • the electrically conductive connecting element comprises a contact end, set up for contacting an inner wall of the pipe string.
  • the measuring device comprises at least one earth contact element that can be connected to the measuring device.
  • the measuring device is set up to measure at least one electrical measured variable that depends on at least one electrical protection variable applied to the pipe string.
  • a possibility for detecting adequate corrosion protection in a casing string of a deep drilling is provided by providing a measuring possibility for checking the (active) corrosion protection of a casing string.
  • a measuring cable with a measuring head which can be inserted into the pipe run at least almost to the end of the pipe run and which makes it possible (only) at this measuring depth, i.e. at this specific measuring position or measuring point, to establish an electrical connection between the inner wall of the pipe string and the measuring head or measuring cable, enables the corrosion protection to be checked.
  • Adequate corrosion protection can be demonstrated in a particularly simple manner based on this measurement.
  • the measuring device is an electrical measuring instrument.
  • the electrical measuring instrument is used to determine whether an installed pipe string of a deep drilling has sufficient (active) corrosion protection.
  • deep drilling means in particular a drilling with a depth of at least 100 m, preferably at least 500 m (and eg at most 5000 m).
  • Deep wells are used, for example, to extract fossil hydrocarbons, in particular to extract natural gas or crude oil.
  • Deep drilling is also increasingly being used in the operation of underground storage facilities, injection systems or geothermal systems.
  • a borehole of a deep well is usually provided, in particular lined, with a so-called casing string.
  • the pipe string or casing is to be understood in particular as the pipe section with which the borehole is lined.
  • the task of the pipe string is in particular to stabilize the borehole in the long term and to seal it off from the surrounding soil or rock.
  • a pipe string (or the borehole equipped with it) can in particular have a plurality of pipe elements.
  • a plurality of tubes that can be plugged into one another telescopically and concentrically can preferably be provided as tube elements.
  • the pipe diameter (in particular at least the inner pipe diameter) can be reduced by internals (e.g. landing nipples, etc.).
  • a pipe string can have at least one pipe element selected from the group comprising:
  • a pipe string can preferably include all of the pipe elements mentioned. It goes without saying that further tubular elements or other tubular elements can be provided.
  • a tubular element can in particular have a cylindrical shape with a circular
  • a tubular member may typically be made of metal, preferably steel.
  • the measuring device comprises at least one measuring cable with two cable ends.
  • the first cable end can be connected electrically, in particular permanently or permanently, to a measuring device of the measuring device.
  • a measuring head is provided at the other end of the cable.
  • the measuring head has at least one electrically conductive connecting element.
  • the measuring head can preferably have a plurality of electrically conductive connecting elements.
  • the measuring head can preferably have a spherical shape.
  • a cylindrical shape can also be provided. It goes without saying that other shapes are also conceivable, such as a cuboid shape.
  • the outer (maximum) diameter of the measuring head (without considering the at least one connecting element) can be at least smaller than the inner diameter of the pipe string (at least at the specific measuring point within the pipe string).
  • the electrically conductive connecting element includes in particular a free contact end, set up for (electrical) contacting an inner wall of the pipe string, preferably at least at a specific measuring depth within the pipe string.
  • the contacting can take place in such a way that an electrical connection is established between the connecting element and the inner wall in order to carry out a measurement.
  • a connecting element can in particular be an elongate body, for example a wire element.
  • a connecting element according to the application can preferably be a thin (eg between 1 mm and 50 mm) metal element, in particular a thin and long (eg between 1 cm and 1 m) shaped, flexible metal element with a preferably circular and/or oval cross section. Further cross-sectional shapes can be flat, square or profiled wire elements.
  • One end of the connecting element can be electrically (permanently) connected to the measuring cable, in particular to at least one measuring line of the measuring cable.
  • the free contact end can extend outwards as seen from a surface of the measuring head. In an inserted state, ie when the measuring head is inside the pipe string, the free contact end can extend essentially in the direction of the inner wall of the pipe string, as seen from the surface of the measuring head.
  • the measuring head enables an electrical connection to be established between the measuring cable (in particular the measuring line) and the (metallic) inner wall of the pipe string (at least at a specific measuring point within the pipe string).
  • the measuring device can be connected electrically, in particular firmly or permanently, to the at least one earth contact element.
  • a ground contact element can be in electrical contact with the ground at least during the measurement.
  • the at least one ground contact element can be placed on the ground adjacent to the pipe string and/or at least partially inserted into the ground, at least during the measurement.
  • the measuring device can in particular be an electrical measuring device.
  • the measuring device can, for example, be an ammeter and/or a
  • the measuring device can be set up to measure at least one electrical measured variable, preferably at the first contact end of the measuring cable and the at least one electrical ground contact element.
  • the electrical measurement variable can be a measurement voltage, such as a measurement voltage present between the first contact end of the measurement cable and the at least one electrical ground contact element and/or a measurement current flowing between the first contact end of the measurement cable and the at least one electrical ground contact element. Both voltage and current can preferably be measured.
  • the at least one electrical measured variable results from at least one electrical protective variable (e.g. protective current and/or protective voltage) applied to the pipe string.
  • a (KKS) protective device with a (protection variable) transformer preferably in the form of a DC transformer (e.g. current transformer and/or voltage transformer) can be provided.
  • an electrical protective variable preferably a protective voltage and/or a protective current
  • an electrical protective variable can be applied to the pipe string (and the at least one electrode) by the at least one transformer of the (KKS) protective device. be created.
  • the (free) contact end of the at least one connecting element can be set up to contact the inner wall of the pipe string at at least a certain measuring depth, such that an electrically conductive connection between the inner wall at the certain measuring depth and the contact end of the connecting element and so that the further end of the measuring cable is produced, in particular the at least one electrical measuring conductor of the measuring cable.
  • the measuring device can comprise at least one evaluation device.
  • the evaluation device can be set up to determine adequate corrosion protection, based on the at least one measured electrical variable and at least one specific corrosion protection criterion.
  • the evaluation device can be communicatively connectable to the measuring device.
  • the measuring device can make the at least one measured value of the at least one measured variable available to the evaluation device.
  • the (specified) corrosion protection criterion is met by the at least one measured value of the at least one measured variable (ie the result of the value is positive), it can be determined that adequate (active) corrosion protection is present. In other words, adequate corrosion protection can be demonstrated in this case.
  • the (specified) corrosion protection criterion is not met by the at least one measured value of the at least one measured variable (ie the evaluation result is negative), it can be determined that there is insufficient (active) corrosion protection. In other words, adequate corrosion protection cannot be proven in this case.
  • the corrosion protection criterion can, for example, be a permissible measurement value range (e.g. defined by at least one limit value, preferably an upper and a lower limit value, particularly preferably the range from approx. -0.85 Vcse to -1.2 Vcse (CSE stands in particular for copper-copper sulfate electrode or Cu-CuSO 4.
  • the corrosion protection criterion can define a permissible voltage value range (eg approx. -0.65Vcse to -1.2Vcse), a permissible current value range.
  • the at least one measured value (or, for example, the resistance value determined from the measured current and voltage) of the at least one measured variable is within the corresponding permissible measured variable value range or not. Is the measured value within the measured value range (the corrosion protection criterion is met in this case), it can be determined that there is sufficient (active) corrosion protection. If the measured value is outside the measured value range (the corrosion protection criterion is not met in this case), it can be determined that a sufficient (active)
  • Corrosion protection is not available. It is easy and safe to check and determine whether there is (or not) sufficient (active) corrosion protection.
  • the measuring device can comprise at least one protective variable setting device, set up for setting the at least one electrical protective variable based on the evaluation result.
  • the protective variable setting device can in particular be communicatively connectable to the evaluation device.
  • the evaluation device can make the evaluation result available to the protective variable setting device.
  • the evaluation result can be provided at least when the corrosion protection criterion is not met.
  • the protective variable setting device can comprise at least one communication module that can be communicatively connected to the (described) protective device (for example via a wireless and/or wired communication connection).
  • the protective variable setting device can be set up to change the at least one value of the at least one protective variable, ie in particular to increase or reduce it, as a function of the evaluation result.
  • this can be done in such a way that the at least one protection variable value is changed in such a way that the corrosion protection criterion is met.
  • the at least one protection variable value of the protection variable can be changed until (continuously or at definable time intervals (e.g. always after a change in the protection variable value of the protection variable) Measured value of at least one measured variable that meets the corrosion protection criterion.
  • a change can be continuous or discrete.
  • the protective current value generated can be increased in such a way that the measured value of the at least one measured variable meets the corrosion protection criterion.
  • the corrosion protection criterion can include at least one permissible measured variable value range.
  • the corrosion protection criterion can include a permissible, optimized measurement value range (also called the optimum value range).
  • the optimum value range (this can depend in particular on the environmental variables present at the installation site, such as soil conditions, structure of the piping, conductivity of the tube sheet contacts, etc.) can in particular be included in the permissible measured variable value range.
  • the optimum value range specifies in particular the value range (e.g. a value range -0.65 Vcse to -1.2 Vcse) in which adequate corrosion protection is guaranteed and at the same time the value of the at least one electrical protection variable is not significantly higher than is actually required.
  • the energy consumption of the at least one protective device is additionally optimized.
  • the protective variable setting device can preferably adjust the at least one protective variable value of the at least one electrical protective variable in such a way that the optimum value range is fulfilled, ie the measured value lies within the optimum value range.
  • the evaluation result can contain first information about the distance from the optimal value range and second information about whether the measured value is below the optimal value range or above the optimal value range.
  • the protective variable setting device can be part of the evaluation device and dependent on the at least one Optimum value range and the at least one measured value bring about an adjustment of the at least one protective variable value.
  • the optimum value range is explained using a voltage value range as an example.
  • the protective variable value can be increased until the measured voltage is in the optimal value range (i.e., for example, is less than an upper voltage limit and greater than a lower voltage limit).
  • the protective variable value can be reduced until the measured voltage is in the optimum value range (i.e., for example, less than an upper voltage limit and greater than a lower voltage limit is).
  • the length of the measuring cable can correspond to at least 70% of the length of the pipe string, preferably at least 90% of the length of the pipe string, particularly preferably at least 100% of the length of the pipe string (and eg at most 200%, preferably at most 125% ).
  • the measurement can be carried out at a measuring point which is located in the lower third of the installed pipe string, preferably in a lower quarter of the installed pipe string, particularly preferably in a lower fifth.
  • the at least one measuring cable can comprise at least one electrically conductive measuring line which is electrically connected to a further end of the at least one connecting element.
  • the measuring line can be surrounded by at least one (electrically non-conductive) insulation jacket.
  • the provision of an insulating jacket ensures that no desired electrical contact can occur between the measuring line and the inner wall.
  • the measuring head can comprise at least one weight element.
  • the measuring head can comprise at least one fastening element, designed to fasten at least one
  • the measuring head can be moved vertically to the measuring point by the weight.
  • the measuring cable can be locked at the measuring point by a locking mechanism. After the measurement, the measuring cable can be retracted.
  • the measuring device can comprise at least one measuring cable winding device, set up for winding and/or unwinding the measuring cable.
  • the at least one measuring cable winding device can have a cable drum.
  • the measuring cable winding device can preferably be motor-driven.
  • a measuring cable winding device allows easy storage of the measuring cable when the measuring cable is not in use.
  • a measuring cable with a . (Preferably weighted with a weight elements) measuring head in a simple way (through a lock in the pipe string) by means of a Measuring cable winding device are introduced into the pipe string, so in particular lowered and pulled up.
  • the measuring cable winding device can in particular include a length measuring device for measuring the length of the unwound part of the measuring cable.
  • the measuring cable or the measuring head can be introduced in an exact manner to a specific measuring point at a specific measuring depth in the pipe string.
  • the measuring head can comprise a first connecting element extending in a first radial direction and at least a second connecting element extending in a second radial direction.
  • the first radial direction may be a substantially opposite radial direction from the second radial direction.
  • a radial direction means in particular a direction starting from an axis running vertically (during the measurement) through the center point of the measuring head.
  • the connecting elements at least the respective first end (also referred to as the root) connected to the measuring head) can essentially lie in the same horizontal plane. There can be an angle (in a horizontal plane) of approximately 180° between the at least two connecting elements. For example, there can be at least four connecting elements, the respective roots of which lie in substantially the same horizontal plane, and there can be an angle (in a horizontal plane) of about 90° between two adjacent roots (each).
  • the respective contact ends of the respective connecting elements are located in particular at the respective furthest points from a center point or a central axis of the measuring head (seen in the radial direction).
  • the measuring head can be formed by the connection area of the at least two connection elements.
  • the ratio of the (horizontal) contact end distance between the first contact end of the first connecting element and the second contact end (which is essentially opposite the first contact element) of the second connecting element to the inner diameter (at the at least one specific measuring position within of the pipe turn) is at least greater than 1.001, preferably at least greater than 1.01, particularly preferably 1.1.
  • the connecting elements can in particular be flexible connecting elements, for example in the form of wires with a cross-sectional diameter of between 1 mm and 50 mm, for example.
  • the length of such a connecting element can depend in particular on the inner diameter in the area of the specific measuring point. This ensures that at least one contact end of the plurality of connection elements makes electrical contact (sufficiently) with the inner wall of the pipe string at the specific measuring point.
  • the measuring head with the at least two connecting elements can be formed as a wire brush head.
  • the wire brush head can comprise a large number (e.g. at least more than 8, preferably at least more than 20, particularly preferably at least more than 50 (and e.g. less than 200)) of connecting elements, in particular radially outwardly extending wire elements.
  • a wire element can be formed of metal, such as iron, copper, brass, aluminum, silver, gold, titanium, stainless steel, copper alloys, or the like.
  • the dimensions of different installed tubing strings may differ.
  • the respective inner diameters in particular can be different.
  • the measuring head be designed to be exchangeable.
  • the coupling mechanism can be set up for the detachable (mechanical and electrical) coupling of the further end of the cable to a measuring head.
  • a plug-in connection (similar to a plug/socket connection) can be provided, which can also be latched and/or locked.
  • the at least one measuring head can in particular be selectable from at least two different measuring heads (preferably with connecting elements of different lengths, ie with different (maximum) contact end distances). It should be noted here that a distance between the contact ends can be, in particular, the maximum outer diameter of the measuring head including the multiplicity of connecting elements.
  • the measuring set comprises at least one measuring device as described above.
  • the measuring set comprises at least two different (pre-described) measuring heads, each set up for detachable coupling to a coupling mechanism of the measuring cable.
  • At least two, preferably at least five, measuring heads can preferably be provided, each with a different contact end distance (and/or outer diameter).
  • the measurement set can comprise at least one (previously described) weight element, preferably a plurality of weight elements each having a different weight and/or different shape, in particular a different outer diameter.
  • a measurement vehicle comprising at least one (described above) installed on the measurement vehicle.
  • the measurement vehicle can preferably include a measurement set as described above.
  • the measurement vehicle can be a road vehicle, watercraft or rail vehicle.
  • the measurement procedure includes:
  • the method can include a previously described evaluation and in particular a previously described setting of the at least one protection variable value.
  • the method may be, at least in part, a computer-implemented method.
  • the method can include:
  • a measurement system comprising a protection device (as described above) and at least one measurement device as described above (according to claim 1).
  • a previously described device, device e.g. evaluation device, protective variable setting device etc.
  • element etc. can at least partially include hardware elements (e.g. processor, storage means etc.) and/or at least partially software elements (e.g. code executable by a processor).
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a measuring device according to the present application
  • FIG. 3 shows a schematic view of a further exemplary embodiment of a measuring device according to the present application
  • FIG. 4 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a measuring device according to the present application during a measuring process or the implementation of a measuring method
  • 5 shows a schematic view of an embodiment of a measurement set according to the present application
  • FIG. 6 shows a diagram of an exemplary embodiment of a measurement method according to the present application.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a measuring device 100 according to the present application.
  • the measuring device 100 is preferably used to check adequate (active) corrosion protection (preferably KKS), in particular proof that there is adequate corrosion protection in a casing string of a deep drilling.
  • KKS active corrosion protection
  • Measuring device 100 comprises at least one electrical measuring cable 102 that can be inserted into the pipe string to be tested and has a first cable end that can be connected to at least one measuring device 112 of the measuring device (this is not shown here for the sake of a better overview) and a further cable end 110.
  • a measuring head 104 with at least one electrically conductive connecting element 106 is arranged.
  • the connecting element 106 is preferably an elongate rod element 106, in particular a wire element 106 made of an electrically conductive material.
  • the measuring head 104 can be the connection area between the measuring cable 102 and the other end of the connecting element 106 .
  • the connecting element 106 comprises at least one (free) contact end 108, set up for contacting an inner wall of the pipe string to be tested.
  • the measuring device 100 comprises at least one earth contact element 114 which can be electrically connected to the measuring device 112 . That
  • Ground contact element 114 can at least during the measurement process with the
  • the (electrical) measuring device 112 is set up to measure at least one electrical measured variable that depends on at least one electrical protection variable applied to the pipe run.
  • the measuring device 112 can be a voltage measuring device (for measuring a measuring voltage) and/or an ammeter (for measuring a measurement current) It may also be possible for the measurement device 112 to determine a resistance value from the measured values.
  • Measuring device 100 can preferably include a (in particular motor-driven) measuring cable winding device 116, which is set up for winding and/or unwinding measuring cable 102.
  • a cable drum 116 is provided by way of example, which enables winding and/or unwinding of measuring cable 102.
  • a length meter (not shown) of the measuring cable winding device 116 can measure the length of the unwound part of the cable.
  • a measuring device comprises at least one measuring head with at least one connecting element.
  • Preferred and non-exhaustive exemplary embodiments of measuring heads are shown in FIGS. 2a to 2d.
  • z denotes the vertical direction
  • r denotes a radial direction.
  • FIG. 2a shows a first exemplary embodiment of a measuring head 204, which in the present case comprises two elongated extension elements 206.1, 206.2.
  • the measuring head 204 is formed in particular by the connection point or region of the respective further ends, also called roots, of the extension elements 206.1, 206.2.
  • the reference number 224 designates the vertical axis running through the center point of the measuring head 204 (in the present example formed spherically).
  • a first connecting element 206.1 extends in a first radial direction and the at least one second connecting element 206.2 in a second radial direction, each starting from said vertical axis 224.
  • the first radial direction is one is a substantially opposite radial direction to the second radial direction
  • the extension elements 206.1, 206.2 which lies in a substantially horizontal plane.
  • the respective contact ends 208.1, 208.2 are located in particular at the respective furthest points from a center point or axis 224 of the measuring head 204 (seen in the radial direction).
  • the maximum contact end spacing 226, which runs in particular in a horizontal plane, can be matched to the inside diameter of the pipe run at the measuring point in such a way that sufficient contact is established between at least one contact end 208.1, 208.2 and the inside wall (during the measuring process).
  • the ratio of the (horizontal) contact end spacing 226 between the first contact end 208.1 of the first connecting element 206.1 and the second contact end 208.2 of the second connecting element 206.2 to the inner diameter (at the at least one specific measurement position within the pipe turn) at least greater than 1.001, preferably at least greater than 1.01, particularly preferably 1.1.
  • Reference number 228 designates the insertion direction in the present case.
  • a contact end 208.1, 208.2 can preferably be bent in the direction of the insertion direction 228. This can make it easier to insert the measuring head and at the same time ensure that sufficient electrical contact can be established between the inner wall and the contact end 208.1, 208.2 at the measuring point.
  • the measuring cable 202 has at least one measuring conductor 220 (made of an electrically conductive material (e.g. copper, aluminum etc.)) and at least one insulating jacket 222 (made of an electrically non-conductive material (e.g. a suitable plastic). ) may have.
  • an electrically conductive material e.g. copper, aluminum etc.
  • an insulating jacket 222 made of an electrically non-conductive material (e.g. a suitable plastic).
  • the insulating jacket 222 surrounds the at least one measuring conductor 220. This ensures that no undesired electrical contact is made between the inner wall and the measuring conductor (above the actual measuring point) during the measuring process. It goes without saying that a measuring cable can have other elements (e.g. protective screen, etc.).
  • a connecting element may not have an insulating jacket or may have an insulating jacket in which at least the free contact end is exposed, ie has no insulating jacket.
  • FIG. 2b shows a further exemplary embodiment of a measuring head 204.
  • the measuring head 204 according to FIG. 2a the measuring head 204 according to FIG.
  • respective roots may lie in substantially the same horizontal plane, being between two adjacent roots (each) an angle (in a horizontal plane) of about 90 ° may be present. This can ensure in an even more reliable manner that sufficient electrical contact is made at the specific measuring point.
  • FIG. 2c shows a further exemplary embodiment of a measuring head 204.
  • Measuring head 204 in Figure 2c is designed in particular as a wire brush head 204, in particular with a large number (at least > 5, preferably at least > 10) of wire elements 206 extending radially outwards as connecting elements 208 .
  • the maximum contact end spacing 226 (running in a horizontal plane) between two contact ends 208 of two connecting elements 206 extending essentially in opposite radial directions can also be referred to as the maximum diameter of the measuring head 204 .
  • the measuring head 204 according to FIG. 2c can have an integrated weight element (not shown).
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2c In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2c, the exemplary embodiment according to FIG the measuring head 204.
  • a coupling mechanism 230 is arranged on the other cable end 210 of the measuring cable 202, for example a plug-in connection that can be locked.
  • the coupling mechanism 230 is set up in particular for detachably coupling the further cable end 210 of the measuring cable 204 to a measuring head 204.
  • the measuring cable 202 can be equipped with different measuring heads 204, in particular depending on the pipe route to be tested.
  • the at least one measuring head 204 can in particular be selectable from at least two different measuring heads 204 of a measuring set according to the application. It goes without saying that the various exemplary embodiments of FIGS. 1 to 2d can be combined with one another.
  • 1, 2a or 2b can be coupled to a weight element according to FIG. 2d, ie it can have a corresponding fastening element.
  • the measuring head 104, 204 according to FIG. 1, 2a, 2b or 2c can also be exchangeable according to FIG. 2d.
  • a measuring head can also have other shapes and can be formed, for example, in the shape of a cylinder, cuboid or the like.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a measuring device 300 according to the present application.
  • a measuring cable and the ground contact element are not shown (only the first cable end 311 of the measuring cable and the connecting end 313 of the ground contact element are shown).
  • the first cable end 311 of the measuring cable and the connecting end 313 of the ground contact element are shown.
  • the measuring device 300 comprises a measuring device 310, an evaluation device 340 and a protective variable setting device 342 with a communication module 346.
  • the devices 310, 340, 342 mentioned can be designed at least partially as software modules which can be executed by a computer or its processor.
  • the measuring device 310 is electrically connected to the first cable end 311 of the measuring cable and the earth contact element.
  • FIG. 6 shows a diagram of an exemplary embodiment of a measurement method according to the present application.
  • a first step 601 at least one measuring device 310 is provided.
  • the measuring device 300 is provided at the installation site of the pipe string to be tested. If a measurement vehicle includes the measurement device 310, the provision may include driving to the installation site of the pipe string to be tested.
  • the measuring cable with the measuring head is inserted into the pipe string up to at least a first specific measuring depth or a specific measuring point, ie until the measuring head has reached the desired measuring point.
  • the measuring cable can preferably be unwound to a specific measuring depth or to a specific measuring point by a measuring cable winding device (cf. e.g. the explanations relating to FIG. 1).
  • a measuring cable winding device cf. e.g. the explanations relating to FIG. 1.
  • the measuring device 310 measures at least one of at least one electrical measured variable, which depends on an electrical protection variable applied to the pipe string. As shown, the measurement can be made at the first contact end 311 of the measurement cable and the connection end 313 of the electrical ground contact element. As already described, a measurement voltage and/or a measurement current can be measured.
  • At least one electrical protection variable (e.g. protective current and/or protective voltage) can preferably be generated by a transformer of a (KKS) protective device of the installed tubular string, and in particular the generated protective variable can be applied to the tubular string (at least during the measurement process ).
  • the at least one measured value of the at least one measured variable is preferably evaluated in step 604 and in particular in step 605 setting the at least one electrical protection variable based on the
  • the evaluation is based, for example, on a (specified) corrosion protection criterion, which includes at least one permissible, optimized range of measured variable values.
  • An optimized measured variable value range differs from a (normal) permissible measured variable value range in particular in that it not only specifies the range in which adequate corrosion protection (in particular a sufficient KKS protection ) is ensured - as is the case with a (normal) range of measured variable values - but also specifies the range that corresponds to a value of at least one electrical protective variable that is actually required.
  • the difference can be seen in particular in that with a permissible (normal) measured variable value range there is only one (e.g. lower) limit value and the measured variable value range is otherwise open, while with a permissible optimized measured variable value range there is a lower and an upper limit there is a limit
  • evaluation device 340 determines, in particular, adequate corrosion protection based on the at least one measured electrical variable and at least one specific corrosion protection criterion. If, for example, a measurement voltage and the described permissible optimized measurement value range in the form of a voltage measurement range, defined by an upper voltage limit value (e.g. between 5 and 20 V) and a lower voltage limit value (e.g. between 0.1 V and 4 V) are assumed, this is done by the evaluation device in particular a check as to whether the at least one measured voltage value of the measurement voltage is in the stated range or not. If this is the case, it can be determined that the corrosion protection criterion has been met and that there is therefore adequate corrosion protection. Then he can be determined that the corrosion protection criterion has been met and that there is therefore adequate corrosion protection. Then he can
  • Measuring process or the measuring method are ended in step 606.
  • step 605 If it is determined that the corrosion protection criterion is not met, one can continue with step 605 in particular. It goes without saying that this step can also be omitted in variants of the invention.
  • step 605 the at least one electrical protective variable is set, ie in particular the corresponding protective variable value.
  • the at least one protective variable value (generated by a transformer) can be adjusted in such a way that the measured variable value measured in step 603 satisfies the corrosion protection criterion in step 604 .
  • a protective current is assumed below as an example.
  • this deviation information can preferably be forwarded from the evaluation device 340 to the protective variable setting device 342 as the evaluation result.
  • the protective current value can be increased (for example by a predefined value). The method can then be continued with step 303 . If the voltage value now measured is in the stated range, the method can be ended with step 606 . Otherwise the protective current value can be increased again (for example again by a predetermined value). This can be continued until the corrosion protection criterion is met.
  • the protective current value (for example by one specified value) can be reduced. Then with step 303 the method can be continued. If the voltage value now measured is in the stated range, the method can be ended with step 606 . Otherwise the protective current value can be reduced again (for example again by a predetermined value). This can be continued until the corrosion protection criterion is met.
  • a corresponding communication can take place by means of the communication module 346 with the (KKS) protective device.
  • FIGS. 3 and 6 can be transferred to other corrosion protection criteria (e.g. other permissible (and optimized) measured variable value ranges), other protective variables and/or other measured variables.
  • steps e.g., steps 603 through 605
  • the steps may be performed, at least in part, in parallel.
  • the value of the at least one protection variable can be changed almost continuously and the measured value can be measured and evaluated (almost) simultaneously.
  • the measuring method or the measuring process can preferably be carried out at at least two different measuring points (in particular at different depths).
  • FIG. 4 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a measuring device 400 during a measuring process, ie in particular during implementation of the measuring method, for example according to FIG. 6. To avoid repetition, essentially only the differences from the previous exemplary embodiments are described below. Furthermore, only in favor of a better overview on the representation of a measuring device, an optional Evaluation device and an optional protection size setting device omitted.
  • a borehole e.g. with a depth between 500 m and 5000 m
  • a casing string 450 is lined with a casing string 450 .
  • the task of the pipe string 450 is in particular to stabilize the borehole in the long term and to seal it off from the surrounding rock.
  • the pipe string 450 comprises in particular a plurality of pipe elements 452 to 460.
  • a plurality of metal pipes 452 to 460 which can be plugged into one another telescopically and concentrically are provided as pipe elements 452 to 460.
  • the pipe diameter (in particular at least the inner pipe diameter 476) can decrease with increasing depth.
  • the casing string 450 comprises a standpipe 452, an anchor casing string 454, a casing string 456, a protection string 458 and a production string 460 or a production casing string 460.
  • a tubular element 452 to 460 can have a cylindrical shape with a circular cross section. It goes without saying that other shapes can be provided.
  • a tubular member 452-460 may preferably be formed of steel.
  • the string of pipes 450 can be used to promote oil 464 .
  • a casing string can also be used in other applications.
  • Reference number 466 designates the so-called sump and reference number 468 the end depth.
  • the measuring system comprises at least the measuring device 400 and at least one Protective device 478.
  • the protective device 478 can in particular be a KKS protective device 478.
  • the protective device 478 can preferably include a controllable transformer, set up to generate at least one electrical protective variable (e.g. protective voltage and/or protective current).
  • the at least one electrical protective variable can be applied to the pipe string 450 by the protective device 478.
  • the transformer can, in particular, be controlled by a communication module be controlled by the measuring device in order to set the at least one protective variable value, as previously described.
  • the protective device 478 can have at least one electrode (not shown here) as an impressed current anode in the ground.
  • a measuring vehicle 470 in the form of a measuring vehicle 470 is provided here.
  • the measuring carriage 470 can in particular comprise at least the measuring device 400, preferably a measuring set.
  • a ground contact element 414 and a measuring cable 402 are provided.
  • the measurement cable 402 is shown in an inserted state.
  • the measuring cable 402 with the measuring head 404 can be introduced into the pipe string 450 via a lock.
  • the measuring head 404 can be lowered into the pipe string up to a specific (specified) measuring point, in particular by means of a measuring cable winding device, as has already been described.
  • Reference number 462 designates the measurement depth or measuring depth. As can be seen, the measuring head 404 is located in a lower fifth of the pipe string 450.
  • the measuring head 404 is in particular a wire brush measuring head 404 with a multiplicity of wire elements 406. At least one contact end 408 of a connecting element 406 makes contact with the Inner wall 474 of the pipe string 450. This creates an electrical connection between the inner wall 474 (at the measuring point) and the measuring cable 402 (and thus the measuring device). In the present case, a plurality of contact ends 408 of a corresponding plurality of connecting elements 406 make contact with the inner wall 474. This improves the called electrical connection and ensures with a higher level of security that a sufficient electrical contact can be made
  • Sufficient electrical contact can be achieved in particular by selecting a specific measuring head 404 whose contact end spacing or diameter essentially corresponds to the inner diameter 476 of the pipe string 450 to be tested (at the measuring point).
  • the measuring head 404 can be selected such that the ratio of the contact end spacing between the first contact end of the first connecting element 406 and the second contact end of the second connecting element 406 to the inner diameter 476 is at least greater than 1.001, preferably at least greater than 1.01, particularly preferably 1.1 (and in particular less than 1.5 , preferably less than 1.3).
  • FIG. 5 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a measurement set 580 according to the present application. To avoid repetition, essentially only the differences from the previous exemplary embodiments are also described here.
  • the measuring set 580 comprises a measuring device 500 (described previously and not shown in detail here for the sake of a better overview) and a multiplicity of measuring heads 504.1 to 504.3, in particular each with a different contact end diameter or spacing.
  • the measuring set 500 can comprise a multiplicity of weight elements 534.1 to 534.3, in particular each with a different weight and/or a different shape.
  • a wire brush head which can be weighted down, is lowered on an insulated measuring cable connected to the wire brush via a sluice in the production pipe string.
  • the wire brush head is preferably exchangeable and the circumference (always) can essentially correspond to the inner pipe diameter of the pipe run to be measured. This allows sufficient electrical contact to be established with the pipe.
  • Measuring cable in the measuring vehicle arranged wire-line measuring device with a DC voltage meter and the ground probe (or ground contact element) are connected. If the protective device is now clocked, that is to say in particular a protective variable is generated and applied, the protective potential of the pipe string can be read on the DC voltmeter.
  • the protective device or the transformer can now be adjusted so that a sufficient protective current flows into the pipe string.
  • Energy consumption can be reduced and costs reduced by optimally adjusting the protection current.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Messvorrichtung (100, 300, 400) für eine Rohrtour (450) einer Tiefenbohrung, umfassend mindestens ein in die Rohrtour (450) einführbares elektrisches Messkabel (102,-202, 402) mit einem ersten mit zumindest einer Messeinrichtung (110, 310) der Messvorrichtung (100, 300, 400) verbindbaren Kabelende (311) und einem weiteren Kabelende (110, 210), mindestens einen an dem weiteren Kabelende (110, 210) angeordneten Messkopf (104, 204, 404, 504) mit mindestens. einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement (106, 206, 406), umfassend ein Kontaktende (108, 208, 408), eingerichtet zum Kontaktieren einer Innenwand (474) der Rohrtour (450), mindestens ein mit der Messeinrichtung (110, 310) verbindbaren Erdkontaktelement (114, 414), wobei die Messeinrichtung (110, 310) eingerichtet ist zum Messen mindestens einer von mindestens einer an der Rohrtour (450) angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße.

Description

Messvorrichtung für eine Rohrtour einer Tiefenbohrung
Die Anmeldung betrifft eine Messvorrichtung für eine Rohrtour einer Tiefenbohrung. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Messset, ein Messfahrzeug, ein Messverfahren und ein Messsystem.
Bei Tiefenbohrungen wird das Bohrloch mit einer so genannten Rohrtour (auch Verrohrung genannt) ausgekleidet. Tiefenbohrungen werden beispielsweise zur Förderung fossiler Kohlenwasserstoffe eingesetzt, insbesondere Erdgas oder Erdöl. Vermehrt werden Tiefenbohrurigen auch bei einem Betrieb von Untergrundspeichern, bei Verpressungsanlagen oder Geothermieanlagen verwendet.
Bei einer Tiefenbohrung muss sichergestellt werden, dass keine Leckage in der Rohrtour während des Betriebs auftritt, um insbesondere zu verhindern, dass das durch die Rohrtour geförderte Fluid aus der Rohrtour in die Umgebung austreten kann.
Das mindestens eine Rohrelement einer Rohrtour ist in der Regel aus Metall hergestellt, insbesondere aus Stahl. Durch Korrosion kann es während des Betriebs zu einer Beschädigung eines Rohrelements und damit zu einer Leckage kommen. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Korrosionsschutzmaßnahmen bekannt.
Grundsätzlich können die Korrosionsschutzmaßnahmen in passive Korrosionsschutzmaßnahmen und aktive Korrosionsschutzmaßnahmen unterteilt werden. Eine beispielhafte passive Korrosionsschutzmaßnahme ist das Vorsehen einer Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere aus einem geeigneten Korrosionsschutzmaterial - geeignete Korrosionsschutzinaterialien sind grundsätzlich bekannt). Problematisch bei einer Rohrtour einer Tiefenbohrung von regelmäßig über 500 m Tiefe (z.B. zwischen 500 m und 5000 m) ist, dass bei Anwendung einer passiven Korrosionsschutzmaßnahme nicht sichergestellt ist, dass diese auch tatsächlich während der gesamten Betriebszeitdauer der Rohrtour intakt ist. Beispielsweise kann es bei der Herstellung der Rohrelemente der Rohrtour, bei der Installation der
Rohrtour und/oder während des Betriebs zu einer Beschädigung einer Korrosionsschutzbeschichtung kommen.
Da eine solche Beschädigung nicht detektierbar ist, wird im Stand der Technik bei einer Rohrtour einer Tiefenbohrung (anstelle einer passiven
Korrosionsschutzbeschichtung) eine aktive Korrosionsschutzmaßnahme angewandt.
Insbesondere kommt der sogenannte kathodische Korrosionsschutz (KKS) zum Einsatz. Hierbei wird benachbart zu der Rohrtour mindestens eine Elektrode als Fremdstromanode im Erdreich angeordnet. Ferner ist eine (KKS-) Schutzvorrichtung mit einem Transformator, insbesondere in Form eines regelbaren Gleichstromtransformators (z.B. Strom- und/oder Spannungstransformator), vorgesehen.
Während des Betriebs der Rohrtour wird, insbesondere dauerhaft, durch den mindestens einen Transformator der (KKS-) Schutzvorrichtung eine elektrische Schutzgröße (vorzugsweise eine Schutzspannung und/oder ein Schutzstrom) an die Rohrtour (und die mindestens eine Elektrode) angelegt, so dass die Rohrtour, die mindestens eine Elektrode, der Transformator und das Erdreich einen Stromkreis bilden. Hierdurch kann in bekannter Weise verhindert werden, dass eine Korrosion an der Rohrtour auftritt.
Um einen ausreichenden Korrosionsschutz sicherzustellen, muss die angelegte Schutzspannung bzw. der beaufschlagte Schutzstrom ausreichend groß sein. Da es im Stand der Technik keine Möglichkeit gibt, festzustellen, ob der gewählte Schutzstromwert und/oder der gewählte Schutzspannungswert tatsächlich ausreichend hoch bzw. groß genug ist/sind, dass ein wirksamer Korrosionsschutz gewährleistet ist, werden in der Praxis stets Schutzgrößenwerte mit einer sehr hohen Fehlertoleranz verwendet.
Nachteilig hieran ist, dass der Schutzgrößenwert der mindestens einen elektrischen Schutzgröße in der Regel deutlich höher ist, als es tatsächlich erforderlich wäre. Dies führt während des Betriebs der Rohrtour zu einem erhöhten Energieverbrauch und damit einhergehenden erheblichen und zumindest teilweise unnötigen Betriebskosten, ohne dass hierdurch der Schutz vor einer Leckage der Rohrtour tatsächlich verbessert wird.
Das in der Praxis noch größere Problem tritt jedoch dann auf, wenn der gewählte Schutzgrößenwert der mindestens einen elektrischen Schutzgröße nicht ausreichend groß ist und daher kein ausreichender Korrosionsschutz durch die angelegte Schutzgröße bereitgestellt wird. In diesem Fall kann es zu einer Korrosion an der Rohrtour und damit zu einer Leckage (insbesondere in einem unteren Teil) der Rohrtour kommen.
Durch die Leckage kann beispielsweise bei einer Rohrtour in Form einer Produktionsverrohrung zur Förderung von Erdöl eine große Menge Erdöl in das Erdreich unbemerkt eindringen. Hierdurch kommt es zu einer erheblichen Umweltschädigung , da die Leckage häufig erst nach einer längeren Zeitdauer erkannt wird. Die Beseitigung einer derartigen Umweltschädigung - soweit überhaupt möglich - ist mit erheblichen Kosten verbunden.
Daher liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit bereitzustellen, welche eine Detektion eines ausreichenden Korrosionsschutzes bei einer Rohrtour einer Tiefenbohrung, insbesondere in einer einfachen Weise, ermöglicht. Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung gelöst durch eine
Messvorrichtung nach Anspruch 1 für eine Rohrtour einer Tiefenbohrung, insbesondere für eine Produktionsrohrtour einer Tiefenbohrung. Die Messvorrichtung umfasst mindestens ein in die Rohrtour einführbares elektrisches Messkabel mit einem ersten mit zumindest einer Messeinrichtung der
Messvorrichtung verbindbaren Kabelende und einem weiteren Kabelende. Die Messvorrichtung umfasst mindestens einen an dem weiteren Kabelende angeordneten Messkopf mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement Das elektrisch leitfähige Verbindungselement umfasst ein Kontaktende, eingerichtet zum Kontaktieren einer Innenwand der Rohrtour. Die Messvorrichtung umfasst mindestens ein mit der Messeinrichtung verbindbares Erdkontaktelement. Die Messeinrichtung ist eingerichtet zum Messen mindestens einer von mindestens einer an der Rohrtour angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß eine Möglichkeit zur Detektion eines ausreichenden Korrosionsschutzes bei einer Rohrtour einer Tiefenbohrung bereitgestellt wird, indem eine Messmöglichkeit zum Überprüfen des (aktiven) Korrosionsschutzes einer Rohrtour bereitgestellt wird. Es ist erkannt worden, dass ein Messkabel mit einem Messkopf, welches in die Rohrtour zumindest nahezu bis zum Rohrtourende einführbar ist und welches es ermöglicht, (nur) in dieser Messtiefe, also an dieser bestimmten Messposition bzw. Messstelle, eine elektrische Verbindung zwischen der Innenwand der Rohrtour und dem Messkopf bzw. Messkabel herzustellen, eine Überprüfung des Korrosionsschutzes ermöglicht. In insbesondere einfacher Weise kann basierend auf dieser Messung ein ausreichender Korrosionsschutz nachgewiesen werden.
Die anmeldungsgemäße Messvorrichtung ist ein elektrisches Messinstrument. Das elektrische Messinstrument dient dazu, festzustellen, ob eine installierte Rohrtour einer Tiefenbohrung über einen ausreichenden (aktiven) Korrosionsschutz verfügt. Eine Tiefenbohrung meint vorliegend insbesondere eine Bohrung mit einer Tiefe von zumindest 100 m, vorzugsweise von zumindest 500 m (und z.B. höchstens 5000 m).
Wie bereits beschrieben wurde, werden Tiefenbohrungen beispielsweise zur Förderung fossiler Kohlenwasserstoffe eingesetzt, insbesondere zur Förderung von Erdgas oder Erdöl. Vermehrt werden Tiefenbohrungen auch bei einem Betrieb von Untergrundspeichern, bei Verpressungsanlagen oder Geothermieanlagen verwendet.
Ein Bohrloch einer Tiefenbohrung ist in der Regel mit einer so genannten Rohrtour versehen, insbesondere ausgekleidet. Vorliegend ist unter der Rohrtour bzw. Verrohrung insbesondere die Rohrstrecke zu verstehen, mit der das Bohrloch ausgekleidet ist. Aufgabe der Rohrtour ist es hierbei insbesondere, das Bohrloch langfristig zu stabilisieren und gegenüber dem U mgebungsrederei ch bzw. -gestein abzudichten.
Eine Rohrtour (bzw. die hiermit ausgestattete Bohrung) kann insbesondere über eine Mehrzahl an Rohrelementen verfügen. Vorzugsweise kann als Rohrelemente eine Mehrzahl an teleskopartig-konzentrisch ineinander steckbare Rohre vorgesehen sein. Der Rohrdurchmesser (insbesondere zumindest der Innenrohrdurchmesser) kann durch Einbauten (z.B. Landenippel, etc.) geringer werden.
Beispielsweise kann eine Rohrtour mindestens ein Rohrelement aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:
- Standrohr,
Leit- bzw. Ankerrohrtour,
- technische Rohrtour oder Zwischenrohrtour, und
- Förder-, End- bzw. Produktionsrohrtour
Vorzugsweise kann eine Rohrtour sämtliche der genannten Rohrelemente umfassen. Es versteht sich, dass weitere Rohrelemente oder andere Rohrelemente vorgesehen sein können. Ein Rohrelement kann insbesondere eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen
Querschnitt aufweisen. Es versteht sich, dass andere Formen vorgesehen sein können.
Ein Rohrelement kann in der Regel aus einem Metall hergestellt sein, vorzugsweise aus Stahl.
Die Messvorrichtung umfasst mindestens ein Messkabel mit zwei Kabelenden. Das erste Kabelende kann elektrisch, insbesondere fest bzw. dauerhaft, mit einer Messeinrichtung der Messvorrichtung verbunden sein. An dem weiteren bzw. anderen Kabelende ist anmeldungsgemäß ein Messkopf vorgesehen. Der Messkopf weist mindestens ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement auf. Vorzugsweise kann der Messkopf eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Verbindungselementen aufweisen.
Der Messkopf kann vorzugsweise eine kugelförmige Form aufweisen. Auch kann eine zylinderförmige Form vorgesehen sein. Es versteht sich, dass auch andere Formen denkbar sind, wie beispielsweise eine quaderförmige Form.
Der äußere (maximale) Durchmesser des Messkopfs (ohne Berücksichtigung des mindestens einen Verbindungselements) kann zumindest kleiner sein als der Innendurchmesser der Rohrtour (zumindest an der bestimmten Messstelle innerhalb der Rohrtour).
Das elektrisch leitfähige Verbindungselement umfasst insbesondere ein freies Kontaktende, eingerichtet zum (elektrischen) Kontaktieren einer Innenwand der Rohrtour, vorzugsweise in mindestens einer bestimmten Messtiefe innerhalb der Rohrtour. Insbesondere kann das Kontaktieren derart erfolgen, dass eine elektrische Verbindung zwischen Verbindungselement und Innenwand für die Durchführung einer Messung hergestellt ist. Ein derartiges Verbindungselement kann insbesondere ein länglicher Körper sein, beispielsweise ein Drahtelement. Vorzugsweise kann ein anmeldungsgemäßes Verbindungselement ein dünnes (z.B. zwischen 1 mm und 50 mm) Metallelement sein, insbesondere ein dünn und lang (z.B. zwischen 1 cm und 1 m) geformtes, biegsames Metallelement mit vorzugsweise kreisförmigem und/oder ovalem Querschnitt. Weitere Querschnittsförmen können Flach-, Vierkant- oder Profildrahtelemente sein.
Ein Ende des Verbindungselements kann mit dem Messkabel elektrisch (fest) verbunden sein, insbesondere mit mindestens einer Messleitung des Messkabels. Das freie Kontaktende kann sich, von einer Oberfläche des Messkopfs aus gesehen, nach Außen erstrecken. In einem eingeführten Zustand, also wenn sich der Messkopf innerhalb der Rohrtour befindet, kann sich das freie Kontaktende, von der Oberfläche des Messkopfs aus gesehen, im Wesentlichen in Richtung der Innenwand der Rohrtour erstrecken.
Insbesondere ermöglicht der anmeldungsgemäße Messkopf das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Messkabel (insbesondere der Messleistung) und der (metallischen) Innenwand der Rohrtour (zumindest an einer bestimmten Messstelle innerhalb der Rohrtour).
Darüber hinaus kann die Messeinrichtung elektrisch insbesondere fest bzw. dauerhaft mit dem mindestens einen Erdkontaktelement verbunden sein. Ein Erdkontaktelement kann zumindest während der Messung mit dem Erdreich in einem elektrischen Kontakt sein. Insbesondere kann das mindestens eine Erdkontaktelement zumindest während der Messung benachbart zu der Rohrtour auf das Erdreich abgesetzt und/oder zumindest teilweise in das Erdreich eingeführt sein.
Die Messeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Messeinrichtung sein. Die Messeinrichtung kann beispielsweise ein Strommessgerät und/oder ein
Spännungsmessgerät umfassen. Insbesondere kann die Messeinrichtung eingerichtet sein zum Messen mindestens einer elektrischen Messgröße, vorzugsweise an dem ersten Kontaktende des Messkabels und dem mindestens einem elektrischen Erdkontaktelement.
Vorzugsweise kann die elektrische Messgröße eine Messspannung sein, wie eine zwischen dem ersten Kontaktende des Messkabels und dem mindestens einem elektrischen Erdkontaktelement anliegende Messspannung und/oder ein zwischen dem ersten Kontaktende des Messkabels und dem mindestens einem elektrischen Erdkontaktelement fließenden Messstrom. Vorzugsweise können sowohl Spannung als auch Strom gemessen werden.
Die mindestens eine elektrische Messgröße (z.B. Messspannung und/oder Messstrom) resultiert aus mindestens einer an die Rohrtour angelegten elektrischen Schutzgröße (z.B. Schutzstrom und /oder Schutzspannung) . Insbesondere kann eine (KKS-) Schutzvorrichtung mit einem (Schutzgrößen-) T ransformator, vorzugsweise in Form eines Gleichstromtransformators (z.B. Stromtransformator und/oder Spannungstransformator) vorgesehen sein. Während des Messvorgangs (und insbesondere während des Betriebs der Rohrtour, wie beschrieben) kann durch den mindestens einen Transformator der (KKS-) Schutzvorrichtung eine elektrische Schutzgröße (vorzugsweise eine Schutzspannung und/oder ein Schutzstrom) an die Rohrtour (und die mindestens eine Elektrode) angelegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann das (freie) Kontaktende des mindestens einen Verbindungselements eingerichtet sein zum Kontaktieren der Innenwand der Rohrtour in mindestens einer bestimmten Messtiefe, derart, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Innenwand in der bestimmten Messtiefe und dem Kontaktende des Verbindungselements und damit dem weiteren Ende des Messkabels hergestellt wird, insbesondere dem mindestens einen elektrischen Messleiter des Messkabels.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann die Messvorrichtung mindestens eine Auswerteeinrichtung umfassen. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein zum Feststellen eines ausreichenden Korrosionsschutzes, basierend auf der mindestens einen gemessenen elektrischen Messgröße und mindestens einem bestimmten Korrosionsschutzkriterium. Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere mit der Messeinrichtung kommunikativ verbindbar sein. Die Messeinrichtung kann der Auswerteeinrichtung den mindestens einen gemessenen Messwert der mindestens einen Messgröße zur Verfügung stellen.
Wenn beispielsweise das (vorgegebene) Korrosionsschutzkriterium durch den mindestens einen gemessenen Wert der mindestens einen Messgröße erfüllt ist (das Aus Werteergebnis also positiv ist), kann festgestellt werden, dass ein ausreichender (aktiver) Korrosionsschutzes vorliegt. Anders ausgedrückt, kann in diesem Fall ein ausreichender Korrosionsschutz nachgewiesen werden.
Wenn beispielsweise das (vorgegeben) Korrosionsschutzkriterium durch den mindestens einen gemessenen Wert der mindestens einen Messgröße nicht erfüllt ist (das Auswerteergebnis also negativ ist), kann festgestellt werden, dass kein ausreichender (aktiver) Korrosionsschutzes vorliegt. Anders ausgedrückt, kann in diesem Fall ein ausreichender Korrosionsschutz nicht nachgewiesen werden.
Das Korrosionsschutzkriterium kann beispielsweise einen zulässigen Messgrößenwertebereich (z.B. definiert durch mindestens einen Grenzwert, vorzugsweise einem oberen und einen unteren Grenzwert, besonders bevorzugt kann der Bereich von ca. -0,85Vcse bis -l,2Vcse (CSE steht insbesondere für copper-copper sulfate electrode bzw. Cu-CuSO4) definieren. Beispielsweise kann das Korrosionsschutzkriterium einen zulässigen Spannungswertebereich (z.B. ca. - 0,65Vcse bis -l,2Vcse), einen zulässigen Stromwertebereich.
Dann kann beispielsweise geprüft werden, ob der mindestens eine gemessene Wert (oder beispielsweise der aus gemessenen Strom und Spannung bestimmte Widerstandswert) der mindestens einen Messgröße innerhalb des entsprechenden zulässigen Messgrößenwertebereichs liegt oder nicht. Liegt der gemessene Wert innerhalb des Messgrößenwertebereichs (das Korrosionsschutzkriterium ist in diesem Fall erfüllt), kann festgestellt werden, dass ein ausreichender (aktiver) Korrosionsschutzes vorliegt. Liegt der gemessene Wert außerhalb des Messgrößenwertebereichs (das Korrosionsschutzkriterium ist in diesem Fall nicht erfüllt), kann festgestellt werden, dass ein ausreichender (aktiver)
Korrosionsschutzes nicht vorliegt. In einfacher und sicherer Weise kann geprüft und bestimmt werden, ob ein ausreichender (aktiver) Korrosionsschutz vorhanden ist (oder nicht).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann die Messvorrichtung mindestens eine Schutzgrößeneinstelleinrichtung umfassen, eingerichtet zum Einstellen der mindestens einen elektrischen Schutzgröße, basierend auf dem Auswerteergebnis. Die Schutzgrößeneinstelleinrichtung kann insbesondere mit der Auswerteeinrichtung kommunikativ verbindbar sein. Die Auswerteeinrichtung kann der Schutzgrößeneinstelleinrichtung das Auswerteergebnis zur Verfügung stellen. Insbesondere kann das Auswerteergebnis zumindest dann bereitgestellt werden, wenn das Korrosionsschutzkriterium nicht erfüllt ist.
Die Schutzgrößeneinstelleinrichtung kann mindestens ein mit der (beschriebenen) Schutzvorrichtung kommunikativ verbindbares (beispielsweise über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikationsverbindung) Kommunikationsmodul umfassen. Die Schutzgrößeneinstelleinrichtung kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit des Auswerteergebnis den mindestens einen Wert der mindestens einen Schutzgröße zu ändern, also insbesondere zu erhöhen oder zu reduzieren.
Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der mindestens eine Schutzgrößenwert derart geändert wird, dass das Korrosionsschutzkriterium erfüllt wird. Beispielsweise kann der mindestens eine Schutzgrößenwert der Schutzgröße so lange geändert werden, bis der (kontinuierlich oder in vorgebbaren Zeitabständen (beispielsweise stets nach einer erfolgten Änderung des Schutzgrößenwerts der Schutzgröße) Messwert der mindestens einen Messgröße das Korrosionsschutzkriterium erfüllt. Eine Änderung kann kontinuierlich oder diskret erfolgen. Beispielsweise kann der erzeugte Schutzstromwert derart erhöht werden, dass der Messwert der mindestens einen Messgröße das Korrosionsschutzkriterium erfüllt.
Wie bereits beschrieben wurde, kann das das Korrosionsschutzkriterium mindestens einen zulässigen Messgrößenwertebereich umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Korrosionsschutzkriterium einen zulässigen optimierten Messgrößenwertebereich (auch Optimalwertebereich genannt) umfassen. Der Optimalwertebereich (dieser kann insbesondere von den am Installationsort vorliegenden Umgebungsvariablen, wie z.B. Bodenbeschaffenheit, Aufbau der Verrohrung, Leitfähigkeit der Rohrbodenkontakte etc. abhängen) kann insbesondere in dem zulässigen Messgrößenwertebereich enthalten sein kann. Der Optimalwertebereich gibt insbesondere den Größenwertebereich (beispielsweise ein Wertebereich -0,65Vcse bis -1,2 Vcse) an, bei der ein ausreichender Korrosionsschutz gewährleistet ist und gleichzeitig der Wert der mindestens einen elektrischen Schutzgröße nicht deutlich höher ist, als es tatsächlich erforderlich ist. Es erfolgt insbesondere zusätzlich eine Optimierung des Energieverbrauchs der mindestens einen Schutzvorrichtung.
Vorzugsweise kann die Schutzgrößeneinstelleinrichtung den mindestens einen Schutzgrößenwert der mindestens einen elektrischen Schutzgröße anpassen, derart, dass der Optimalwertebereich erfüllt ist, also der gemessene Wert innerhalb des Optimalwertebereichs liegt.
Das Auswerteergebnis kann insbesondere eine erste Information über den Abstand zum Optimalwertebereich und eine zweite Information darüber enthalten, ob der gemessene Wert unterhalb des Optimalwertebereichs oder oberhalb des Optimalwertebereichs liegt. In einem Fall kann die Schutzgrößeneinstelleinrichtung Teil der Auswerteeinrichtung sein und abhängig von dem mindestens einen Optimalwertebereichs und des mindestens einen gemessenen Werts eine Anpassung des mindestens einen Schutzgrößenwerts bewirken.
Beispielhaft wird der Optimalwertebereich an einem Spannungswertebereich erläutert.
Ist die gemessene Spannung geringer als der Optimalwertebereich (also beispielsweise geringer als ein unterer Spannungsgrenzwert], kann der Schutzgrößenwert derart erhöht werden, bis die gemessene Spannung in dem Optimalwertebereich liegt (also beispielsweise geringer als ein oberer Spannungsgrenzwert und größer als ein unterer Spannungsgrenzwert ist).
Ist die gemessene Spannung größer als der 0 ptimal werteberei ch (also beispielsweise größer als ein oberer Spannungsgrenzwert), kann der Schutzgrößenwert derart reduziert werden, bis die gemessene Spannung in dem Optimalwertebereich liegt (also beispielsweise geringer als ein oberer Spannungsgrenzwert und größer als ein unterer Spannungsgrenzwert ist).
In entsprechender Weise kann eine Anpassung bei weiteren oder anderen Optimalwertebereichen erfolgen. Zudem können diese Ausführungen auf einen zulässigen Messgrößenwertebereich übertragen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann die Länge des Messkabels zumindest 70 % der Länge der Rohrtour entsprechen, vorzugsweise zumindest 90 % der Länge der Rohrtour, besonders bevorzugt zumindest 100 % der Länge der Rohrtour (und z.B. höchstes 200 %, vorzugsweise höchstens 125 %). Hierdurch kann die Messung an einer Messstelle durchgeführt werden, die im unteren Drittel der installierten Rohrtour gelegen ist, bevorzugt in einem unteren Viertel der installierten Rohrtour, besonders bevorzugt in einem unteren Fünftel. Darüber hinaus kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung, das mindestens eine Messkabel mindestens eine elektrisch leitfähige und mit einem weiteren Ende des mindestens einen Verbindüngselements elektrisch verbundene Messleitung umfassen. Die Messleitung kann zumindest von einem (elektrisch nicht leitfähigen) Isolationsmantel umgeben sein. Durch das Vorsehen eines Isolationsmantels wird erreicht, dass es zu keinem urigewünschten elektrischen Kontakt zwischen Messleitung und Innenwand kommen kann. Um in besonders einfacher Weise den Messkopf an eine bestimmte Messstelle innerhalb der Rohrtour (insbesondere in einem unteren Drittel der Rohrtour) zu bringen, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung vorgeschlagen, dass der Messkopf mindestens ein Gewichtselement umfassen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Messkopf mindestens ein Befestigungselement umfassen, eingerichtet zum Befestigen mindestens eines
Gewichtselements. Dies erlaubt die Auswahl des mindestens einen Gewichtselements (beispielsweise aus einer Mehrzahl von Gewichtselementen) abhängig von den Dimensionen der zu prüfenden Rohrtour. Durch die Gewichtskraft kann der Messkopf lotrecht bis zur Messstelle bewegt werden. An der Messstelle kann das Messkabel durch einen Arretiermechanismus arretiert werden. Nach der Messung kann das Messkabel wieder eingezogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann die Messvorrichtung mindestens eine Messkabelwickeleinrichtung umfassen, eingerichtet zum Aufwickeln und/oder Abwickeln des Messkabels. Die mindestens eine Messkabelwickeleinrichtung kann eine Kabeltrommel aufweisen. Die Messkabelwickeleinrichtung kann vorzugsweise motorbetrieben sein. Eine Messkabelwickeleinrichtung erlaubt eine einfache Lagerung des Messkabels in einem unbenutzten Zustand des Messkabels. Auch kann ein Messkabel mit einem . (vorzugsweise mit einem Gewichtselementen beschwerten) Messkopf in einfacher Weise (durch eine Schleuse in der Rohrtour) mittels einer Messkabelwickeleinrichtung in die Rohrtour eingeführt werden, also insbesondere herabgelassen und hinaufgezogen werden. Die Messkabelwickeleinrichtung kann insbesondere über ein Längenmessgerät zum Messen der Länge des abgewickelten Teils des Messkabels umfassen. Hierdurch kann das Messkabel bzw. der Messkopf in exakter Weise zu einer bestimmten Messstelle in einer bestimmten Messtiefe in der Rohrtour eingeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann der Messkopf ein erstes sich in eine erste radiale Richtung ersteckendes Verbindungselement und mindestens ein zweites sich in eine zweite radiale Richtung ersteckendes Verbindungselement umfassen. Die erste radiale Richtung kann eine im Wesentlichen entgegengesetzte radiale Richtung zu der zweiten radialen Richtung sein.
Eine radiale Richtung meint insbesondere eine Richtung ausgehend von einer (während der Messung) vertikal durch den Mittelpunkt des Messkopfs laufende Achse. Die Verbindungselemente (zumindest das jeweilige erste mit dem Messkopf verbundene Ende (auch als Wurzel bezeichnet)) können im Wesentlichen in der gleichen horizontalen Ebene liegen. Zwischen den mindestens zwei Verbindungselementen kann ein Winkel (in einer horizontalen Ebene) von ca. 180° sein. Beispielsweise können zumindest vier Verbindungselemente vorhanden sein, dessen jeweilige Wurzeln in der im Wesentlichen gleichen horizontalen Ebene liegen, wobei zwischen zwei benachbarten Wurzeln (jeweils) ein Winkel (in einer horizontalen Ebene) von ca. 90° vorhanden sein kann.
Die jeweiligen Kontaktenden der jeweiligen Verbindungselemente befinden sich insbesondere an den jeweiligen entferntesten Punkten von einem Mittelpunkt bzw. einer Mittelachse des Messkopfs (in radialer Richtung gesehen). In einem Fall kann der Messkopf durch den Verbindungsbereich der zumindest zwei Verbindungselemente gebildet sein. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einer anmeldungsgemäßen Messvorrichtung kann das Verhältnis des (horizontalen) Kontaktendenabstands zwischen dem ersten Kontaktende des ersten Verbindungselements und dem zweiten Kontaktende (das dem ersten Kontaktelement im Wesentlichen gegenüberliegt) des zweiten Verbindungselements zu dem Innendurchmesser (an der mindestens einen bestimmten Messposition innerhalb der Rohrtour) zumindest größer als 1,001 ist, bevorzugt zumindest größer als 1,01, besonders bevorzugt 1,1.
Die Verbindungselemente können insbesondere flexible Verbindungselemente sein, beispielsweise in Form von Drähten mit einem Querschnittsdurchmesser zwischen z.B. 1 mm und 50 mm. Die Länge eines solchen Verbindungselements kann insbesondere von dem Innendurchmesser im Bereich der bestimmten Messstelle abhängen. Hierdurch wird sichergestellt, dass mindestens ein Kontaktende der Mehrzahl von Verbindungselementen die Innenwand der Rohrtour an der bestimmten Messstelle (in ausreichender Weise) elektrisch kontaktiert.
Darüber hinaus kann, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung, der Messkopf mit den mindestens zwei Verbindungselementen als Drahtbürstenkopf gebildet sein. Der Drahtbürstenkopf kann eine Vielzahl (z.B. zumindest größer 8, bevorzugt zumindest größer 20, besonders bevorzugt zumindest größer 50 (und z.B. kleiner als 200)) von Verbindungselemente umfassen, insbesondere sich radial nach außen erstreckenden Drahtelementen.
Ein Drahtelement kann aus Metall gebildet sein, zum Beispiel Eisen, Kupfer, Messing, Aluminium, Silber, Gold, Titan, rostfreier Stahl, Kupferlegierungen oder dergleichen.
Ferner ist erkannt worden, dass sich die Dimensionen von verschiedenen installierten Rohrtouren unterscheiden können. Neben der Tiefe bzw. Teufe einer Rohrtour können insbesondere die jeweiligen Innendurchmesser verschieden sein. Um die Messvorrichtung flexibel bei Rohrtouren unterschiedlicher Dimensionen, also insbesondere mit unterschiedlichen Innendurchmessern, einsetzen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Messkopf auswechselbar ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass an dem weiteren Kabelende des Messkabels ein Kopplungsmechanismus angeordnet ist. Der Kopplungsmechanismus kann eingerichtet sein zum lösbaren (mechanischen und elektrischen) Koppeln des weiteren Kabelendes mit einem Messkopf. Beispielsweise kann eine Steckverbindung (ähnlich einer Stecker/ Steckdosen Verbindung) vorgesehen sein, die zusätzlich verrastet und/oder verriegelt werden kann.
Der mindestens eine Messkopf kann insbesondere auswählbar sein aus mindestens zwei unterschiedlichen Messköpfen (vorzugsweise mit unterschiedlichen langen Verbindungselementen, also mit unterschiedlichen (maximalen) Kontaktendenabständen). Hierbei sei angemerkt, dass ein Kontaktendenabstand insbesondere der maximale Außendurchmesser des Messkopfs inklusive der Vielzahl von Verbindungselementen sein kann.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Messset. Das Messset umfasst mindestens eine zuvor beschriebene Messvorrichtung. Das Messset umfasst mindestens zwei unterschiedliche (vorbeschriebene) Messköpfe, jeweils eingerichtet zum lösbaren Koppeln mit einem Kopplungsmechanismus des Messkabels. Vorzugsweise können zumindest zwei, vorzugsweise zumindest fünf Messköpfe jeweils mit einem unterschiedlichen Kontaktendenabstand (und/oder Auendurchmesser) vorgesehen sein. -
Gemäß einer Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Messsets kann das Messset mindestens ein (zuvor beschriebenes) Gewichtselement umfassen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Gewichtselementen mit jeweils unterschiedlichem Gewicht und/oder unterschiedlicher Form, insbesondere unterschiedlichem Außendurchmesser. Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Messfahrzeug, umfassend mindestens eine auf dem Messfahrzeug installierte (zuvor beschriebene). Vorzugsweise kann das Messfahrzeug ein zuvor beschriebenes Messset umfassen. Das Messfahrzeug kann ein Straßenfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Schienenfahrzeug sein.
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Messverfahren. Mit dem Messverfahren kann insbesondere eine zuvor beschriebene Messvorrichtung betrieben werden. Das Messverfahren umfasst:
Bereitstellen mindestens einer zuvor beschriebenen Messvorrichtung, Einführen des Messkabels mit dem Messkopf in die Rohrtour bis zu mindestens einer ersten bestimmten Messtiefe (bzw. Messteufe),
Messen mindestens einer von mindestens einer an der Röhrtour angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße an dem ersten Kontaktende des Messkabels und dem elektrischen Erdkontaktelement.
Das Verfahren kann ein zuvor beschriebenes Auswerten und insbesondere ein zuvor beschriebenes Einstellen des mindestens einen Schutzgrößenwerts umfassen. Das Verfahren kann zumindest teilweise ein computerimplementiertes Verfahren sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Messverfahrens kann das Verfahren umfassen:
Generieren, durch einen Transformator einer Schutzvorrichtung der (installierten) Rohrtour, mindestens einer elektrischen Schutzgröße, und insbesondere Anlegen der generierten Schutzgröße an die Rohrtour (zumindest während des Mess Vorgangs).
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Messsystem, umfassend eine (zuvor beschriebene) Schutzvorrichtung und mindestens eine zuvor beschriebene Messvorrichtung (nach Anspruch 1). Ein zuvor beschriebene Vorrichtung, Einrichtung (z.B, Auswerteeinrichtung, Schutzgrößeneinstelleinrichtung etc.), Element etc. kann zumindest teilweise Hardwareelemente (z.B. Prozessor, Speichermittel etc.) und/oder zumindest teilweise Softwareelemente (z.B. einen durch einen Prozessor ausführbaren Code) umfassen.
Die Merkmale der Messvorrichtungen, Messsets, Messsysteme Messfahrzeugen und Messverfahren, sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße Messvorrichtung, das anmeldungsgemäße Messset, das anmeldungsgemäße Messfahrzeug, das anmeldungsgemäße Messsystem und das anmeldungsgemäße Messverfahren auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig, 2a - d schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen von Messköpfen gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung während eines Messvorgangs bzw, der Durchführung eines Messverfahrens, Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Messsets gemäß der vorliegenden Anmeldung, und
Fig. 6 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Messverfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung.
Nachfolgend werden ähnliche Bezugszeichen für ähnliche Elemente verwendet.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Die Messvorrichtung 100 dient vorzugsweise zum Überprüfen eines ausreichenden (aktiven) Korrosionsschutzes (vorzugsweise KKS), insbesondere eines Nachweises, dass ein ausreichender Korrosionsschutz bei einer Rohrtour einer Tiefenbohrung vorhanden ist.
Die Messvorrichtung 100 umfasst mindestens ein in die zu prüfende Rohrtour einführbares elektrisches Messkabel 102 mit einem ersten mit zumindest einer Messeinrichtung 112 der Messvorrichtung verbindbaren Kabelende (dies ist zu Gunsten einer besseren Übersicht vorliegend nicht dargestellt) und einem weiteren Kabelende 110. An dem weiteren Kabelende 110 ist ein Messkopf 104 mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement 106 angeordnet.
Das Verbindungselement 106 ist vorzugsweise ein längliches Stabelement 106, insbesondere ein Drahtelement 106 aus einem elektrisch leitfahigen Material. Der Messkopf 104 kann vorliegend der Verbindungsbereich zwischen dem Messkabel 102 und dem weiteren Ende des Verbindungselements 106 sein.
Das Verbindungselement 106 umfasst mindestens ein (freies) Kontaktende 108, eingerichtet zum Kontaktieren einer Innenwand der zu prüfenden Rohrtour. Darüber hinaus umfasst die Messvorrichtung 100 mindestens ein Erdkontaktelement 114, das mit der Messeinrichtung 112 elektrisch verbindbar ist. Das
Erdkontaktelement 114 kann zumindest während des Messvorgangs mit dem
Erdreich in einem elektrischen Kontakt sein, wie bereits beschrieben wurde.
Die (elektrische] Messeinrichtung 112 ist eingerichtet zum Messen mindestens einer von mindestens einer an der Rohrtour angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße. Wie bereits beschrieben wurde, kann die Messeinrichtung 112 ein Spannungsmessgerät (zum Messen einer Messspannung) und/oder ein Strommessgerät (zum Messen eines Messstroms) umfassen. Auch kann aus den gemessenen Werten ein Widerstandswert durch die Messeinrichtung 112 bestimmbar sein.
Vorzugsweise kann die Messvorrichtung 100 eine (insbesondere motorgetriebene) Messkabelwickeleinrichtung 116 umfassen, die eingerichtet ist zum Aufwickeln und/oder Abwickeln des Messkabels 102. Vorliegend ist beispielhaft eine Kabeltrommel 116 vorgesehen, welche ein Aufwickeln und/oder Abwickeln des Messkabels 102 ermöglicht. Ein nicht gezeigter Längenmesser der Messkabelwickeleinrichtung 116 kann die Länge des abgewickelten Kabelteils messen.
Wie bereits beschrieben wurde, umfasst eine anmeldungsgemäße Messvorrichtung mindestens einen Messkopf mit mindestens einem Verbindungselement. Bevorzugte und nicht abschließende Ausführungsbeispiele von Messköpfen sind in den Figuren 2a bis 2d dargestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschrieben und ansonsten auf die Ausführungen zur Figur 1 verwiesen. In dem Koordinatensystem bezeichnet z hierbei die vertikale Richtung und r eine radiale Richtung. Die Figur 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels eines Messkopfes 204, der vorliegend zwei länglich ausgebildete Verlängerungselemente 206.1, 206.2 umfasst. Der Messkopf 204 wird insbesondere durch den Verbindungspunkt bzw. -bereich der jeweiligen weiteren Enden, auch Wurzeln genannt, der Verlängerungselemente 206.1, 206.2 gebildet.
Das Bezugszeichen 224 bezeichnet hierbei die durch den Mittelpunkt des (vorliegend beispielhaft kugelförmig gebildeten) Messkopfs 204 verlaufende vertikale Achse.
Wie zu erkennen ist, erstreckt sich ein erstes Verbindungselement 206.1 in eine erste radiale Richtung und das mindestens eine zweite Verbindungselement 206.2 in eine zweite radiale Richtung, jeweils ausgehend von der genannten vertikalen Achse 224. Wie ferner zu erkennen ist, ist die erste radiale Richtung eine im Wesentlichen entgegengesetzte radiale Richtung zu der zweiten radialen Richtung ist
Anders ausgedrückt, zwischen den Verlängerungselemente 206.1, 206.2 ist vorliegend ein Winkel von ca. 180° vorhanden, der in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene liegt. Die jeweiligen Kontaktenden 208.1, 208.2 befinden sich insbesondere an den jeweiligen entferntesten Punkten von einem Mittelpunkt bzw. Achse 224 des Messkopfs 204 (in radialer Richtung gesehen).
Der insbesondere in einer horizontalen Ebene verlaufende maximale Kontaktendenabstand 226 kann auf den Innendurchmesser der Rohrtour an der Messstelle abgestimmt sein, derart, dass ein ausreichender Kontakt zwischen mindestens einem Kontaktende 208.1, 208.2 und der Innenwand hergestellt wird (während des Messvorgangs).
Vorzugsweise kann das Verhältnis des (horizontalen) Kontaktendenabstand 226 zwischen dem ersten Kontaktende 208.1 des ersten Verbindungselements 206.1 und dem zweiten Kontaktende 208.2 des zweiten Verbindungselements 206.2 zu dem Innendurchmesser (an der mindestens einen bestimmten Messposition innerhalb der Rohrtour) zumindest größer als 1,001 sein, bevorzugt zumindest größer als 1,01, besonders bevorzugt 1,1.
Das Bezugszeichen 228 bezeichnet vorliegend die Einführrichtung. Wie zu erkennen ist, kann vorzugsweise ein Kontaktende 208.1, 208.2 in Richtung der Einführrichtung 228 gebogen sein. Dies kann das Einführen des Messkopfs erleichtern und gleichzeitig sicherstellen, dass an der Messstelle ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen Innenwand und Kontaktende 208.1, 208.2 herstellbar ist.
Darüber hinaus kann der Figur 2a entnommen werden, dass das Messkabel 202 mindestens einen Messleiter 220 (aus einem elektrisch leitfähigen Material (z.B. Kupfer, Aluminium etc.)) und mindestens einen Isolationsmantel 222 (aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material (z.B. ein geeigneter Kunststoff)) aufweisen kann.
Der Isolationsmantel 222 umgibt den mindestens einen Messleiter 220. Dies stellt sicher, dass kein ungewünschter elektrischer Kontakt zwischen der Innenwand und dem Messleiter (oberhalb der tatsächlichen Messstelle) während des Mess Vorgangs hergestellt wird. Es versteht sich, dass ein Messkabel weitere Elemente (z.B. Schutzschirm etc.) aufweisen kann.
Es sei angemerkt, dass ein Verbindungselement (allgemein) keinen Isolationsmantel aufweisen kann oder einen Isolationsmantel aufweisen kann, bei dem zumindest das freie Kontaktende freiliegt, also keinen Isolationsmantel aufweist.
Die Figur 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Messkopfes 204. Im Unterschied zu dem Messkopf 204 nach Figur 2a umfasst der Messkopf 204 nach Figur 2b beispielhaft vier elektrisch leitfähige Verbindungselemente 206.1 bis 206.4, wobei jeweils zwei sich in entgegengesetzte radiale Richtung erstrecken.
Wie aus Figur 2b zu erkennen ist, können jeweilige Wurzeln in der im Wesentlichen gleichen horizontalen Ebene liegen, wobei zwischen zwei benachbarten Wurzeln (jeweils) ein Winkel (in einer horizontalen Ebene) von ca. 90° vorhanden sein kann. Diese kann in noch sicherer Weise gewährleisten, dass ein ausreichender elektrischer Kontakt an der bestimmten Messstelle hergestellt wird.
Die Figur 2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Messkopfs 204. Der Messkopf 204 der Figur 2c ist insbesondere als Drahtbürstenkopf 204 gebildet ist, insbesondere mit einer Vielzahl (zumindest > 5, vorzugsweise zumindest > 10) von sich radial nach außen erstreckenden Drahtelementen 206 als Verbindungselemente 208.
Der maximale (in einer horizontalen Ebene verlaufende) Kontaktendenabstand 226 zweier Kontaktenden 208 zweier sich im Wesentlichen in entgegengesetzte radiale Richtung erstreckender Verbindungselemente 206 kann auch als maximaler Durchmesser des Messkopfs 204 bezeichnet werden. Der Messkopf 204 gemäß der Figur 2c kann über ein integriertes (nicht gezeigtes) Gewichtselement verfügen.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2c ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2d ein Messkopf 204 gezeigt, der ein (lösbares oder nicht-lösbares) Befestigungselement 238 (z.B. ein Karabinerhaken etc.) umfasst, das eingerichtet ist zum Befestigen mindestens eines Gewichtselements 234 an dem Messkopf 204.
Ferner ist an dem weiteren Kabelende 210 des Messkabels 202 vorliegend ein Kopplungsmechanismus 230 angeordnet, beispielsweise eine verrasstbare Steckverbindung. Der Kopplungsmechanismus 230 ist insbesondere eingerichtet zum lösbaren Koppeln des weiteren Kabelendes 210 des Messkabels 204 mit einem Messkopf 204. Mit anderen Worten, das Messkabel 202 kann mit verschiedenen Messköpfen 204 ausgestattet werden, insbesondere abhängig von der zu prüfenden Rohrtour. Der mindestens eine Messkopf 204 kann insbesondere auswählbar sein aus mindestens zwei unterschiedlichen Messköpfen 204 eines anmeldungsgemäßen Messsets. Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 2d miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise kann der Messkopf 104, 204 nach Figur 1, 2a oder 2b mit einem Gewichtselement entsprechend der Figur 2d koppelbar sein, also ein entsprechendes Befestigungselement aufweisen. Auch kann der Messkopf 104, 204 nach Figur 1, 2a, 2b oder 2c auswechselbar sein entsprechend Fig. 2d.
Es sei ferner angemerkt, dass ein Messkopf auch andere Formen haben kann und beispielsweise zylinderförmig, quaderförmig oder dergleichen gebildet sein kann.
Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zu Gunsten einer besseren Übersicht wurde jedoch auf die Darstellung eines Messkabels und des Erdkontaktelements verzichtet (lediglich das erste Kabelende 311 des Messkabels und das Verbindungsende 313 des Erdkontaktelements sind dargestellt). Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Messvorrichtung 300 umfasst eine Messeinrichtung 310, eine Auswerteeinrichtung 340 und eine Schutzgrößeneinstelleinrichtung 342 mit einem Kommunikationsmodul 346. Die genannten Einrichtungen 310, 340, 342 können zumindest teilweise als Softwaremodule ausgebildet sein, die durch einen Computer bzw. dessen Prozessor ausführbar sind.
Die Messeinrichtung 310 ist mit dem ersten Kabelende 311 des Messkabels und dem Erdkontaktel ement elektrisch verbunden ist.
Die Funktionsweise der Messeinrichtung 310 wird beispielhaft mit Hilfe der Figur 6 erläutert. Die Figur 6 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Messverfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung. In einem ersten Schritt 601 erfolgt ein Bereitstellen mindestens einer Messvorrichtung 310. Insbesondere erfolgt ein Bereitstellen der Messvorrichtung 300 an dem Installationsort der zu prüfenden Rohrtour. Wenn ein Messfahrzeug die Messvorrichtung 310 umfasst, kann das Bereitstellen ein Fahren zum Installationsort der zu prüfenden Rohrtour umfassen.
In einem Schritt 602 erfolgt ein Einführen des Messkabels mit dem Messkopf in die Rohrtour bis zu mindestens einer ersten bestimmten Messtiefe bzw. einer bestimmten Messstelle, also bis der Messkopf die gewünschte Messstelle erreicht hat.
Vorzugsweise kann das Messkabel durch eine Messkabelwickeleinrichtung (vgl. z.B. die Ausführungen zu Fig. 1) auf eine bestimmte Messtiefe bzw. bis zu einer bestimmten Messstelle abgewickelt werden. Dies meint insbesondere, dass sich der Messkopf des Messkabels an der bestimmten Messstelle innerhalb der Rohrtour der Tiefenbohrung befindet.
In Schritt 603 erfolgt ein Messen, durch die Messeinrichtung 310, mindestens einer von mindestens einer elektrischen Messgröße, die von einer an der Rohrtour angelegten elektrischen Schutzgröße abhängt. Wie dargestellt, kann das Messen an dem ersten Kontaktende 311 des Messkabels und dem Verbindungsende 313 des elektrischen Erdkontaktelements erfolgen. Wie bereits beschrieben wurde, kann eine Messspannung und/oder ein Messstrom gemessen werden.
In dem Schritt 603 kann vorzugsweise ein Generieren, durch einen Transformator einer (KKS) Schutzvorrichtung der installierten Rohrtour, mindestens einer elektrischen Schutzgröße (z.B. Schutzstrom und/oder Schutzspannung) erfolgen, und insbesondere ein Anlegen der generierten Schutzgröße an die Röhrtour (zumindest während des Messvorgangs). Vorzugsweise erfolgt in dem Schritt 604 ein Auswerten des mindestens einen gemessenen Werts der mindestens einen Messgröße und insbesondere in Schritt 605 ein Einstellen der mindestens einen elektrischen Schutzgröße, basierend auf dem
Auswerteergebnis des Schritts 605.
Nachfolgend basiert die Auswertung beispielhaft auf einem (vorgegebenen) Korrosionsschutzkriterium, welches mindestens einen zulässigen optimierten Messgrößenwertebereich umfasst Ein optimierter Messgrößenwertebereich unterscheidet sich von einem (normalen) zulässigen Messgrößenwertebereich insbesondere darin, dass dieser nicht nur den Bereich angibt, in dem ein ausreichender Korrosionsschutz (insbesondere ein ausreichender KKS Schutz ) sichergestellt ist- wie es bei einem (normalen) Messgrößenwertebereich vorliegend der Fall ist - sondern zusätzlich auch den Bereich angibt, der einem Wert der mindestens einen elektrischen Schutzgröße entspricht, der auch tatsächlich erforderlich ist Der Unterschied kann sich insbesondere dadurch zeigen, dass bei einem zulässigen (normalen) Messgrößenwertebereich nur ein (z.B. unterer) Grenzwert vorhanden ist und der Messgrößenwertebereich ansonsten offen ist, während bei einem zulässigen optimierten Messgrößenwertebereich es einen unteren und einen oberen Grenzwert gibt
In Schritt 604 erfolgt insbesondere ein Feststellen, durch die Auswerteeinrichtung 340, eines ausreichenden Korrosionsschutzes, basierend auf der mindestens einen gemessenen elektrischen Messgröße und mindestens einem bestimmten Korrosionsschutzkriterium. Wenn beispielhaft von einer Messspannung und dem beschriebenen zulässigen optimierten Messgrößenwertebereich in Form eines Spannungsmessbereichs, definiert durch einen oberen Spannungsgrenzwert (z.B. zwischen 5 und 20 V) und einem unteren Spannungsgrenzwert (z.B. zwischen 01, V und 4 V) ausgegangen wird, erfolgt durch die Auswerteeinrichtung insbesondere ein Überprüfen, ob der mindestens eine gemessene Spannungswert der Messspannung in dem genannten Bereich liegt oder nicht. Ist dies der Fall, kann festgestellt werden, dass das Korrosionsschutzkriterium erfüllt ist und somit ein ausreichender Korrosionsschutz vorliegt. Dann kann der
Messvorgang bzw, das Messverfahren in Schritt 606 beendet werden.
Wenn festgestellt wird, dass das Korrosionsschutzkriterium nicht erfüllt ist, kann insbesondere mit Schritt 605 fortgefahren werden. Es versteht sich, dass bei Varianten der Erfindung dieser Schritt auch entfallen kann.
Insbesondere erfolgt in Schritt 605 ein Einstellen der mindestens einen elektrischen Schutzgröße, also insbesondere des entsprechenden Schutzgrö ßen werts . Insbesondere kann der mindestens eine (von einem Transformator erzeugte) Schutzgrößenwert derart angepasst werden, dass der in Schritt 603 gemessene Messgrößenwert das Korrosionsschutzkriterium in Schritt 604 erfüllt. Beispielhaft wird nachfolgend von einem Schutzstrom ausgegangen.
Vorzugsweise kann bei einer Detektion einer Abweichung des gemessenen Spannungswerts von dem oberen oder unteren Spannungsgrenzwert diese Abweichungsinformation von der Auswerteeinrichtung 340 an die Schutzgrößeneinstelleinrichtung 342 als Auswerteergebnis weitergeleitet werden.
Liegt der mindestens eine gemessene Spannungswert beispielsweise unterhalb des unteren Spannungsgrenzwerts, kann der Schutzstromwert (beispielsweise um einen vorgegebenen Wert) erhöht werden. Dann kann mit Schritt 303 das Verfahren fortgesetzt werden. Wenn der nun gemessene Spannungswert in dem genannten Bereich liegt, kann das Verfahren mit Schritt 606 beendet werden. Ansonsten kann erneut der Schutzstromwert (beispielsweise wiederum um einen vorgegebenen Wert) erhöht werden. Dies kann so lange fortgesetzt werden, bis das Korrosionsschutzkriterium erfüllt ist.
Liegt der mindestens eine gemessene Spannungswert beispielsweise oberhalb des oberen Spannungsgrenzwerts, kann der Schutzstromwert (beispielsweise um einen vorgegebenen Wert) reduziert werden. Dann kann mit Sehritt 303 das Verfahren fortgesetzt werden. Wenn der nun gemessene Spannungswert in dem genannten Bereich liegt, kann das Verfahren mit Schritt 606 beendet werden. Ansonsten kann erneut der Schutzstromwert (beispielsweise wiederum um einen vorgegebenen Wert) reduziert werden. Dies kann so lange fortgesetzt werden, bis das Korrosionsschutzkriterium erfüllt ist.
Um ein Einstellen, insbesondere Anpassen, des Schutzstromwerts zu bewirken, kann eine entsprechende Kommunikation mittels des Kommunikationsmoduls 346 mit der (KKS-) Schutzvorrichtung erfolgen.
Es versteht sich, dass die Ausführungen zu den Figuren 3 und 6 auf andere Korrosionsschutzkriterien (z.B. andere zulässige (und optimierte) Messgrößenwertebereiche), andere Schutzgrößen und/oder andere Messgrößen übertragen werden können. Ferner versteht es sich, dass die Schritte (z.B. die Schritt 603 bis 605) zumindest teilweise parallel durchgeführt werden können. Insbesondere versteht es sich, dass der Wert der mindestens einen Schutzgröße nahezu kontinuierlich geändert werden kann und (nahezu) gleichzeitig ein Messen und Auswerten des gemessenen Wertes erfolgen kann.
Vorzugsweise kann das Messverfahren bzw. der Mess Vorgang an zumindest zwei unterschiedlichen Messstellen (insbesondere in unterschiedlichen Tiefen) durchgeführt werden.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung 400 während eines Messvorgangs, also insbesondere während einer Durchführung des Messverfahrens beispielsweise nach Figur 6. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben. Ferner wurde lediglich zu Gunsten einer besseren Übersicht auf die Darstellung einer Messeinrichtung, einer optionalen Auswerteeinrichtung und einer optionalen Schutzgrößeneinstelleinrichtung verzichtet.
Wie zunächst der Figur entnommen werden kann, ist ein Bohrloch (z.JB. mit einer Tiefe zwischen 500 m und 5000 m) mit einer Rohrtour 450 ausgekleidet. Die Aufgabe der Rohrtour 450 ist insbesondere, das Bohrloch langfristig zu stabilisieren und gegenüber dem U mgebungsgestein abzudichten.
Die Rohrtour 450 umfasst vorliegend insbesondere eine Mehrzahl an Rohrelementen 452 bis 460. Wie dargestellt, sind eine Mehrzahl an teleskopartig-konzentrisch ineinander steckbarer Metallrohre 452 bis 460 als Rohrelemente 452 bis 460 vorgesehen sein. Der Rohrdurchmesser (insbesondere zumindest der Innenrohrdurchmesser 476) kann mit zunehmender Tiefe geringer werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Rohrtour 450 ein Standrohr 452, ein Ankerrohrtour 454, ein Futterrohrtour 456, einen Schutzstrang 458 und einen Produktionsstrang 460 bzw. eine Produktionsrohrtour 460.
Ein Rohrelement 452 bis 460 kann insbesondere eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es versteht sich, dass andere Formen vorgesehen sein können. Ein Rohrelement 452 bis 460 kann vorzugsweise aus Stahl gebildet sein.
Beispielsweise kann die Rohrtour 450 zur Förderung von Erdöl 464 eingesetzt werden. Wie beschrieben wurde, kann eine Rohrtour auch bei anderen Anwendungen eingesetzt werden. Mit den Bezugszeichen 466 ist der sogenannte Sumpf bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 468 die Endteufe.
Insbesondere ist ein Messsystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Messsystem umfasst zumindest die Messvorrichtung 400 und mindestens eine Schutzvorrichtung 478. Die Schutzvorrichtung 478 kann insbesondere eine KKS- Schutzvorrichtung 478 sein.
Die Schutzvorrichtung 478 kann vorzugsweise einen ansteuerbaren Transformator umfassen, eingerichtet zum Generieren mindestens einer elektrischen Schutzgröße (z.B. Schutzspannung und/oder Schutzstrom]. Die mindestens eine elektrische Schutzgröße kann an die Rohrtour 450 durch die Schutzvorrichtung 478 angelegt werden. Der Transformator kann insbesondere von einem Kommunikationsmodul der Messvorrichtung angesteuert werden, um den mindestens einen Schutzgrößenwert einzustellen, wie zuvor beschrieben wurde.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die Schutzvorrichtung 478 über mindestens eine (vorliegend nicht gezeigte) Elektrode als Fremdstromanode im Erdreich verfügen.
Vorliegend ist ein Messfahrzeug 470 in Form eines Messwagens 470 vorgesehen. Der Messwagen 470 kann insbesondere zumindest die Messvorrichtung 400 umfassen, vorzugsweise ein Messset. Wie zu erkennen ist, ist ein Erdkontaktelement 414 und ein Messkabel 402 vorgesehen. Das Messkabel 402 ist in einem eingeführten Zustand dargestellt. Insbesondere kann das Messkabel 402 mit dem Messkopf 404 über eine Schleuse in der Rohrtour 450 eingeführt werden.
Der Messkopf 404 kann, insbesondere mittels einer Messkäbelwickeleinrichtung, bis zu einer bestimmten (vorgegebenen) Messstelle in die Rohrtour hinabgelassen werden, wie bereits beschrieben wurde. Mit dem Bezugszeichen 462 wird die Messtiefe bzw. Messteufe bezeichnet. Wie zu erkennen ist, befindet sich der Messkopfs 404 vorliegend in einem unteren Fünftel der Rohrtour 450.
Wie in dem vergrößerten Ausschnitt der Figur 4 zu sehen ist, ist der Messkopf 404 insbesondere ein Drahtbürstenmesskopf 404 mit einer Vielzahl von Drahtelementen 406. Mindestens ein Kontaktende 408 eines Verbindungselements 406 kontaktiert die Innenwand 474 der Rohrtour 450. Hierdurch wird eine elektrische Verbindung zwischen Innenwand 474 (an der Messstelle] und dem Messkabel 402 (und damit der Messeinrichtung] hergestellt Vorliegend kontaktiert eine Mehrzahl von Kontaktenden 408 einer entsprechenden Mehrzahl von Verbindungselementen 406 die Innenwand 474. Dies verbessert die genannte elektrische Verbindung und gewährleistet mit einer höheren Sicherheit, dass ein ausreichender elektrischer Kontakt herstellbar ist
Ein ausreichender elektrischer Kontakt kann insbesondere durch die Wahl eines bestimmten Messkopfs 404 erreicht werden, dessen Kontaktendenabstand bzw. - durchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser 476 der zu prüfenden Rohrtour 450 (an der Messstelle) entspricht Insbesondere kann der Messköpf 404 so gewählt werden, dass das Verhältnis des Kontaktendenabstands zwischen dem ersten Kontaktende des ersten Verbindungselements 406 und dem zweiten Kontaktende des zweiten Verbindungselements 406 zu dem Innendurchmesser 476 zumindest größer als 1,001 ist, bevorzugt zumindest größer als 1,01, besonders bevorzugt 1,1 (und insbesondere kleiner als 1,5 ist, bevorzugt kleiner als 1,3).
Die Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Messsets 580 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden auch vorliegend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben.
Das Messset 580 umfasst eine (zuvor beschriebene und vorliegend zu Gunsten einer besseren Übersicht nicht im Detail dargestellte) Messvorrichtung 500 und eine Vielzahl von Messköpfen 504.1 bis 504.3 insbesondere mit einem jeweils unterschiedlichen Kontaktendendurchmesser bzw. -abstand.
Optional kann das Messset 500 eine Vielzahl von Gewichtselementen 534.1 bis 534.3 insbesondere mit einem jeweils unterschiedlichen Gewicht und/oder einer unterschiedlichen Form umfassen. Mit Hilfe des vorliegenden Wire-line-Verfahrens wird demnach insbesondere ein Drahtbürstenkopf, der mit einem Gewicht beschwert sein kann, an einem isolierten und mit der Drahtbürste verbundenen Messkabel über eine Schleuse in der Produktionsrohrtour herabgelassen. Der Drahtbürstenkopf ist vorzugsweise auswechselbar und kann vom Umfang (immer) im Wesentlichen dem Innenrohrdurchmesser der zu messenden Rohrtour entsprechen. Hierdurch kann ein ausreichender elektrischer Kontakt zum Rohr hergestellt werden.
Nach Einbringung des Werkzeugs bzw, Messkopfs in die Rohrtour kann obertägig das
Messkabel der in dem Messfahrzeug (insbesondere Service-Wagen) angeordneten Wire-line-Messvorrichtung mit einem Gleichspannungsmessgerät und der Bodensonde (bzw. Erdkontaktelement) verbunden werden. Wenn nun die Schutzvorrichtung getaktet wird, also insbesondere eine Schutzgröße generiert und angelegt wird, kann an dem Gleichspannungsmessgerät das Schutzpotential der Rohrtour abgelesen werden.
Auf Basis der Ergebnisse kann nun die Schutzvorrichtung bzw. der Transformator so eingestellt werden, dass ein ausreichender Schutzstrom in die Rohrtour fließt.
Der Vorteile bei der Nutzung der anmeldungsgemäßen Messvorrichtung sind insbesondere Folgende:
Der gesetzlich vorgeschriebene Schutz der Rohrtour von Tiefbohrungen kann nachgewiesen werden.
Falls kein ausreichender Korrosionsschutz an- bzw. vorliegt, können Ersatzmaßnahmen zur wiederkehrenden Prüfung der Integrität der Rohrtour aufgestellt werden.
- Es können Umweltschäden durch einen Bruch einer Rohrtour einer Ölkavernen) vermieden werden.
Der Energieverbrauch kann reduziert und die Kosten gesenkt werden, indem der Schutzstrom optimal eingestellt werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Messvorrichtung (100, 300, 400) für eine Rohrtour (450) einer Tiefenbohrung, umfassend: mindestens ein in die Rohrtour (450) einführbares elektrisches Messkabel (102, 202, 402) mit einem ersten mit zumindest einer Messeinrichtung (110, 310) der Messvorrichtung (100, 300, 400) verbindbaren Kabelende (311) und einem weiteren Kabelende (110, 210), mindestens einen an dem weiteren Kabelende (110, 210) angeordneten Messkopf (104, 204, 404, 504) mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement (106, 206, 406), umfassend ein Kontaktende (108, 208, 408), eingerichtet zum Kontaktieren einer Innenwand (474) der Rohrtour (450), mindestens ein mit der Messeinrichtung (110, 310) verbindbaren Erdkontaktelement (114, 414), wobei die Messeinrichtung (110, 310) eingerichtet ist zum Messen mindestens einer von mindestens einer an der Rohrtour (450) angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße.
2. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktende (108, 208, 408) des mindestens einen Verbindungselements (106, 206, 406) eingerichtet ist zum Kontaktieren der Innenwand (474) der Rohrtour (450) in mindestens einer bestimmten Messtiefe, derart, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Innenwand (474) in der bestimmten Messtiefe und dem weiteren Kontaktende (108, 208, 408) des Messkabels (102, 202, 402) hergestellt wird.
3. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (100, 300, 400) mindestens eine Auswerteeinrichtung (340) umfasst, eingerichtet zum Feststellen eines ausreichenden Korrosionsschutzes, basierend auf der mindestens einen gemessenen elektrischen Messgröße und mindestens einem bestimmten Korrosionsschutzkriterium.
4. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 3, dadurch gekennze ichnet, dass die Messvorrichtung (100, 300, 400) mindestens eine
Schutzgrößeneinstelleinrichtung (342) umfasst, eingerichtet zum Einstellen der mindestens einen elektrischen Schutzgröße, basierend auf dem Auswerteergebnis.
5. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Messkabels (102, 202, 402) zumindest 70 % der Länge der Rohrtour (450) entspricht, vorzugsweise zumindest 90 % der Länge der Rohrtour (450), besonders bevorzugt zumindest 100 % der Länge der Rohrtour
(450).
6. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messkabel (102, 202, 402) mindestens eine elektrisch leitfähige und mit einem weiteren Ende des mindestens einen Verbindungselement (106, 206, 406) elektrisch verbundene Messleitung (220) umfasst, wobei die Messleitung (220) zumindest von einem Isolationsmantel (222) umgeben ist.
7. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Messkopf (104, 204, 404, 504) mindestens ein Gewichtselement umfasst, und/oder der Messkopf (104, 204, 404, 504) mindestens ein Befestigungselement (232, 432) umfasst, eingerichtet zum Befestigen mindestens eines Gewichtselements (234, 434).
8. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (104, 204, 404, 504) ein erstes sich in eine erste radiale Richtung ersteckendes Verbindungselement (106, 206, 406) und mindestens ein zweites sich in eine zweite radiale Richtung ersteckendes Verbindungselement (106, 206, 406) umfasst, wobei die erste radiale Richtung eine im Wesentlichen entgegengesetzte radiale Richtung zu der zweiten radialen Richtung ist.
9. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Kontaktendenabstands zwischen dem ersten Kontaktende (108, 208, 408) des ersten Verbindungselements (106, 206, 406) und dem zweiten Kontaktende (108, 208, 408) des zweiten Verbindungselements (106,
206. 406) zu dem Innendurchmesser zumindest größer als 1,001 ist, bevorzugt zumindest größer als 1,01, besonders bevorzugt 1,1.
10. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (104, 204, 404, 504) mit den mindestens zwei Verbindungselementen (106, 206, 406) als Drahtbürstenkopf (104, 204, 404,
504) gebildet ist, insbesondere mit einer Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Drahtelementen (106, 206, 406) als Verbindungselementen (106,
206. 406).
11. Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem weiteren Kabelende (110, 210) des Messkabels (102, 202, 402) ein Kopplungsmechanismus (230) angeordnet ist, wobei der Kopplungsmechanismus (230) eingerichtet ist zum lösbaren Koppeln des weiteren Kabelendes (110, 210) mit einem Messkopf (104, 204, 404, 504), wobei der mindestens eine Messkopf (104, 204, 404, 504) insbesondere auswählbar ist aus mindestens zwei unterschiedlichen Messköpfen (104, 204, 404, 504).
12. Messset (580), umfassend: mindestens eine Mess Vorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, und mindestens zwei unterschiedliche Messköpfen (104, 204, 404, 504), jeweils eingerichtet zum lösbaren Koppeln mit einem Kopplungsmechanismus (230) des Messkabels (104, 204, 404, 504).
13. Messfahrzeug (470), umfassend mindestens eine auf dem Messfahrzeug (470) installierte Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11.
14. Messsystem, umfassend mindestens eine Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, und mindestens eine Schutzvorrichtung, insbesondere eine KKS-Schutzvorrichtung.
15. Messverfahren, umfassend:
Bereitstellen mindestens einer Messvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11,
Einfuhren des Messkabels (102, 202, 402) mit dem Messkopf (104, 204, 404,
504) in die Rohrtour (450) bis zu mindestens einer ersten bestimmten Messtiefe, Messen mindestens einer von mindestens einer an der Rohrtour (450) angelegten elektrischen Schutzgröße abhängenden elektrischen Messgröße an dem ersten Kontaktende (311) des Messkabels (102, 202, 402) und dem elektrischen Erdkontaktelement (114, 414),
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