NL8602271A

NL8602271A - Werkwijze en inrichting voor het realiseren van communicatie met boorputapparatuur die metingen uitvoert tijdens het boorproces, en die zich tijdens de communicatie bevindt aan het oppervlak.

Info

Publication number: NL8602271A
Application number: NL8602271A
Authority: NL
Original assignee: Nl Industries Inc
Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1987-04-01
Also published as: GB8618194D0; CA1242244A; FR2587059A1; GB2180124A; GB2180124B; DE3630674A1

Description

Ν.0. 33956 1

Werkwijze en inrichting voor het realiseren van communicatie met boorputapparatuur die metingen uitvoert tijdens het boorproces, en die zich tijdens de communicatie bevindt aan het oppervlak..

Be onderhavige uitvinding is gericht op een werkwijze en inrichting. die wordt gebruikt in samenhang met conventionele boorputappara-tuur die metingen uitvoert tijdens het boorproces teneinde communicatie met deze apparatuur tot stand te brengen terwijl de apparatuureenheid 5 zich aan het oppervlak bevindt.

Recente ontwikkelingen op het terrein van de apparatuur, die wordt gebruikt voor metingen tijdens het boorproces, hebben geleid tot voldoende technologische veranderingen in deze boorputapparatuur de apparatuur in staat te stellen een substationele hoeveelheid informatie te 10 accumuleren, zoals een gedetailleerde beschrijving van de diverse geologische lagen waardoor de boor passeert. Veel van deze informatie is van groot belang maar niet essentieel voor het boorproces dat uitge-voerd wordt. Het boorproces heeft wel details nodig van de boorbeitel-oriëntatie teneinde eventueel in het boorproces correcties te kunnen 15 uitvoeren en heeft veel minder belang bij data omtrent de werkelijke geologische lagen die doorboord worden. De gebruikelijke telemetrische circuits die gebruikt worden ofwel bij een boorsuspensie-pulseersysteem ofwel bij een met leidingen uitgevoerd systeem geven prioriteit aan de boorinformatie en bergen de meer gedetaileerde informatie met betrek-20 king tot de diverse geologische lagen op in een geheugen. Andere bekende boorputapparatuur registeert alleen de formatiedata voor een latere terugwinning en evaluatie ervan. Het is dan mogelijk om willekeurige vastgelegde informatie terug te winnen indien de apparatuur periodiek wordt teruggehaald naar het oppervlak voor vervanging van de boorbei-25 tel.

Uit de stand der techniek bekende stelsels voor het terugwinnen van opgeslagen data maken gebruik van directe elektrische verbindingen, waardoor het nodig is dat openingen worden aangebracht in de wand van een boorputapparatuureenheid. Met een opening in de wand van de eenheid 30 ontstaat het probleem dat de structuur ervan wordt verzwakt waardoor de eenheid kan breken met als mogelijk resultaat het verlies van de boorputapparatuur in welk geval een kostbare terughaaloperatie nodig is om de apparatuur op te vissen. Bij andere uit de stand der techniek bekende systemen is het nodig om aan het oppervlak de boorpijp los te maken 35 teneinde ofwel het registratiemedium zelf terug te winnen ofwel toegang te krijgen tot de in de boorput gemaakte registratie.

8602271 2

De weerstandssensoren die worden gebruikt voor het meten tijdens het boren zijn in het algemeen zenders en ontvangers van ofwel het stroomtype (geleidingstype) ofwel het inductietype. Sensoren van het stroomtype bevatten elektroden die gemonteerd zijn aan het oppervlak 5 van de eenheid voor het invoeren en ontvangen van stroom direct in en van de boorsuspensie en de formatie direct aangrenzend aan de eenheid. Sensoren van het inductietype zijn voorzien van antennespoelen op het oppervlak van de eenheid voor het induceren en detecteren van stromen in en van de omgevende boorvloeistof en formatie.

10 De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze en inrichting voor het tot stand brengen van communicatie met een eenheid waarmee metingen tijdens het boorproces wordt uitgevoerd, indien deze booreenheid zich bevindt aan het oppervlak en zonder dat het nodig is om speciale verbindingen te realiseren door een boring of opening in de eenheid. De 15 onderhavige uitvinding elimineert een dergelijke extra opening waardoor een veiliger, meer betrouwbaar en eenvoudiger functionerend systeem wordt verschaft.

De onderhavige uitvinding maakt gebruik van elektroden of antennespoelen teneinde een elektrische verbinding te verschaffen tussen de 20 data-accumulatie- en opslagcircuits binnen de instrumenteneenheid en de aan het oppervlak aanwezige inrichting voor het opslaan en verwerken van de data. De onderhavige uitvinding verbindt of koppelt een aan de oppervlakte gebruikte zender en ontvanger met de respectievelijke tijdens het boren gebruikte weerstandssensorontvanger en -zender, bij 25 voorkeur terwijl de instrumenteneenheid zich aan het oppervlak bevindt, bijvoorbeeld tijdens het verwisselen van de boorbeitel. De aan de oppervlakte gebruikte zender en ontvanger, die worden gekoppeld met de in de boorput gebruikte circuits, hebben de mogelijkheid om instructies uit te zenden naar de boorputapparatuur en van de boorputapparatuur de 30 data te ontvangen die tijdens het boren in de boorput was verzameld. De circuits binnen de boorputapparatuur moeten in staat zijn om de in de apparatuur opgeslagen data uit te zenden via de elektrode/antenne door tijdelijk de elektrode/antenne uit zijn normale bedrijfscircuit te ontkoppelen of te blokkeren (of de werking ervan te begrenzen) teneinde 35 het uitzenden van de opgeslagen data mogelijk te maken. De oppervlakte-apparatuur kan bijvoorbeeld een schakelmechanisme activeren waarmee de weerstandseenheid tijdelijk de mogelijkheid krijgt om te functioneren als een datatransmissiestelsel in plaats van een weerstandsmeetstelsel (data-accumulatiestelsel).

40 Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal nu bij wijze 8602271 V ' 3 van voorbeeld worden beschreven met verwijzing naar de bijgaande teke-ning.

De enkelvoudige figuur toont een schematische doorsnede door een kenmerkende instrumenteneenheid van een boorputsamenstelling aan het 5 oppervlak en gekoppeld met de communicatie-apparatuur in overeenstemming met de onderhavige uitvinding.

De enkele figuur illustreert schematisch de onderhavige uitvinding zoals ze wordt gebruikt in samenhang met een bekende ondergrondse in-strumentatie-eenheid die wordt gebruikt voor het meten tijdens het bo-10 ren. De apparatuureenheid 10 is gevormd uit staal met een hoge sterkte en heeft een axiale boring 12 en een ringvormige holte 14, waarin een zender 16, een ontvanger 18, een elektrode/antenne-array 20 en een da-tageheugen 22 zijn ondergebracht. Er wordt hier op gewezen dat de onderhavige uitvinding kan worden toegepast bij elk willekeurig type 15 boorputapparatuur met een zender en een ontvanger die werken op willekeurige frequentie met als primair doel het verzamelen van boorputin-formatie. Als de apparatuur bestaat uit een elektrische sensor, dan kan deze van een geleidend of inductief type zijn, en indien dit zo is dan heeft het geleidende type elektroden nodig en het inductieve type heeft 20. een antenne nodig. De elektrode/antenne-array 20 is derhalve gemonteerd in of op het oppervlak van de eenheid waarbij ofwel een enkele array aanwezig is voor zowel zenden als ontvangen of afzonderlijke secties aanwezig zijn voor zenden en ontvangen. Er wordt opgemerkt dat de onderhavige uitvinding Ook kan worden toegepast bij akoestische appara-25 tuur werkend met sonische frequenties of bij een willekeurig ander type meetapparatuur functionerend in een willekeurig frequentiegebied met bijbehorende geschikte zend- en ontvangstmiddelen gemonteerd op de eenheid.

De werking van de apparatuur voor het meten tijdens het boren is 30 tamelijk conventioneel waarbij informatie wordt verzameld terwijl de apparatuur in bedrijf is in de boorput en, in desbetreffende gevallen wordt alleen die data, die nodig is voor het boorproces, uitgezonden naar het oppervlak. De resterende informatie, zoals de configuratie van de geologische lagen, wordt opgeslagen in het geheugen cm op een later 35 tijdstip te worden uitgelezen. De boorputapparatuur kan ook bestaan uit een systeem dat alleen registreert indien het zich in de boorput bevindt, waarbij alle data wordt uitgelzen zodra de instrumenteneenheid zich aan het oppervlak bevindt.

Een oppervlakte-communicatie-eenheid, in zijn algemeenheid aange-40 duid met 24, is voorzien van een zender 26, een ontvanger 28, en opper- 8602271 S'- ^ 4 vlakteschakelingen 30 voor het verzamelen van data en het besturen van het stelsel. De oppervlaktecommunicator 24 moet compatibel zijn met de boorputapparatuur zodatj indien de boorputapparatuur van het inductieve type is, ook de oppervlakteapparatuur van het inductieve type moet 5 zijn. De zender 26 en de ontvanger 28 van de communicator 24 worden, voor het inductieve voorbeeld, geplaatst binnen het zendbereik van de apparatuureenheid 10 indien de eenheid zich aan de oppervlak bevindt, bijvoorbeeld indien de boorputapparatuur is teruggehaald naar het oppervlak voor vervanging van de boorbeitel. In een stelsel van het ge-10 leidings- of stroomtype zal er een elektrisch contact moeten zijn tussen de elektroden zoals in de tekening is aangegeven. Terwijl de apparatuureenheid zich aan het oppervlak bevindt en zonder dat ze is losgenomen uit de boorpijp of zonder dat er op speciale wijze toegang is verkregen tot de eenheid 10 wordt de oppervlaktecommunicatie-eenheid 24 15 in een positie gebracht waarin de elektrode/antènne van de zender 26 en de ontvanger 28 contact kunnen maken met of gekoppeld kunnen worden met de elektrode/antenne-array 20 van de ontvanger en zender van de apparatuureenheid 10. De oppervlakte-apparatuur zal vervolgens de boorputapparatuur instrueren via het door de zender 26 uitzenden van instructies 20 door middel van de array 20 naar de ontvanger 18 teneinde het datage-heugen 22 uit te lezen en de opgeslagen informatie via de zender 16 en de array 20 uit te zenden waarbij de informatie wordt ontvangen door de ontvanger 28 en wordt overgedragen naar circuits 30 waarin de data wordt opgeborgen en/of op geschikte wijze wordt verwerkt. Zodra de da-25 tatransmissie is voltooid is het mogelijk om de boorputapparatuur opnieuw te programmeren of te instrueren door de desbetreffende informatie vanaf de oppervlakteschakelingen 30 via de zender 26 over te dragen naar de array 20 en via de ontvanger 18 op te slaan in het datageheugen 22. Het type informatie, dat opgeslagen kan worden, kan instructies be-30 vatten voor het data-meet/verzamelstelsel in de eenheid 10 ten aanzien van de verwachte boorsnelheid en -richting of mogelijkerwijze een verwacht geologisch profiel in het gebied waarin wordt geboord, zodat een vergelijking mogelijk wordt tussen de werkelijke geologische omstandigheden en de voorspelde omstandigheden. Ook kunnen selecties uit een me-35 tingenmenu worden geladen in het datageheugen 22.

Een anders uitgevoerde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal voorzien zijn van een sonde die gemonteerd is in de boring van een eenheid met behulp van geschikte middelen, zoals spinnewebklampen. De sonde zal voorzien zijn van elektronische datageheugenmiddelen en 40 weerstandssensoren waarbij de in de boring gemonteerde sensorelektroni- 8602271 ' Ξ*' 5 ca wordt gekoppeld met de op de eenheid gemonteerde sensorantennemidde-len. De werking van het geheel zal gelijk zijn aan hetgeen in het bovenstaande is beschreven met verwijzing naar oppervlakte-apparatuur die gekoppeld wordt met de sensorantennemiddelen voor het uitzenden van in-5 structies en het ontvangen van in de boorput verzamelde data.

De onderhavige uitvinding kan ook worden gebruikt voor het terugwinnen van data in al die gevallen waarin data is verzameld en opgeborgen in een afgesloten houder, waarbij het gewenst is om de afgesloten toestand van de houder te handhaven. Voor het terugwinnen van stroom-10 snelheidsdata uit een pijpleiding met behulp van de onderhavige uitvinding wordt bijvoorbeeld een mogelijke onderbreking van het proces voorkomen en wordt tevens de mogelijkheid van milieuvervuiling voorkomen. Andere voorbeelden zijn het herwinnen van data met betrekking tot de activiteit binnen een nucleaire cel of de temperatuur/drukomstandighe-15 den binnen een houder die gevaarlijk materiaal bevat.

De boven beschreven inrichting functioneert normaal in het radiofrequente gebied. De onderhavige uitvinding kan echter ook worden gebruikt met sonische apparatuur door de sensoren te vervangen door daartoe geschikte sensoren.

20 De bovenstaande beschrijving van de uitvinding is illustratief voor een voorbeeld daarvan maar het zal duidelijk zijn dat diverse wijzigingen in de werkwijze alsmede in de details van de geïllustreerde inrichting kunnen worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de conclusies te treden.

8602271

Claims

1. Werkwijze voor communicatie tussen de oppervlakte-apparatuur en boorputapparatuur die gebruikt wordt voor meten tijdens een boorproces, voorzien van een zender en een ontvanger, beiden gekoppeld met een in-5 formatiegeheugen, en elektrode/antenne-arraymiddelen welke werkwijze tijdens het verblijf van de samenstelling aan het oppervlak de volgende stappen omvat: het binnen het contact/zendbereik van de genoemde elektrode/antenne-arraymiddelen plaatsen van compatibele elektrode/antenne-arraymidde-10 len van de genoemde oppervlakte-apparatuur; en het realiseren van een directe communicatie vanaf de dataverzamel-middelen van de oppervlakte-apparatuur naar de boorputapparatuur teneinde informatie over te dragen naar en data te ontvangen van het genoemde informatiegeheugen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de informa tie die wordt overgedragen vanaf de oppervlakt-apparatuur voorzien is van instructies voor het informatie-opslaggehèugen betreffende het uitzenden van data die in het geheugen aanwezig is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de informa-20 tie die wordt uitgezonden door de oppervlakte-apparatuur voorzien is van instructies die opgeslagen moeten worden in het informatiegeheugen en betrekking hebben op verdere werkzaamheden van de samenstelling in de ondergrondse situatie in de boorput.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektro-25 de/antenne-arraymiddelen geleidend zijn.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektro-de/antenne-arraymiddelen inductief zijn.

6. Inrichting voor het realiseren van communicatie met een boorputsamenstelling waarmee wordt gemeten tijdens een boorproces, waarbij 30 de genoemde samenstelling zich aan het oppervlak bevindt, welke samenstelling is voorzien van een zender en een ontvanger die beiden zijn gekoppeld met een data-opslaggeheugen en met een elektrode/antenne-ar-ray, welke inrichting omvat: een zender en een ontvanger voorzien van een compatibele elektro-35 de/antenne-array die gepositioneerd kan worden binnen het zendbereik van de elektrode/sensor-array van de genoemde samenstelling; en en data acquisitie- en stelselbesturingsmiddelen die gekoppeld zijn met de genoemde zender en ontvanger, waarbij instructies kunnen worden uitgezonden door de oppervlaktezender naar de ontvanger van de 40 genoemde samenstelling teneinde de transmissie van informatie te bestu- 8602271 * % 5» -;*’· ren vanaf de genoemde data-opslagmiddelen via de zender van de samenstelling naar de ontvanger aan de oppervlakte voor analyse door de genoemde data-acquisitie- en stelselbesturingsmiddelen en eveneens instructies voor de boorputapparatuur kunnen worden uitgezonden naar en 5 opgeslagen in de genoemde data-opslagmiddelen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de genoemde instructies voorzien zijn van data die betrekking heeft op de boor-putoperaties indien de samenstelling is teruggekeerd naar de boorputom-geving.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de genoem de data voorzien is van boorinstructies.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de genoemde data voorzien is van informatie omtrent het verwachte geologische profiel.

10. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de ge noemde samenstelling voorzien is van een sonde met een zender, een ontvanger en daarmee gekoppelde data-opslagmiddelen.

11.* Werkwijze voor het realiseren van communicatie met een gedeelte van een gesloten samenstelling, die voorzien is van meetapparatuur, t 20 zonder de genoemde samenstelling te openen, welke apparatuur voorzien is van een zender, een ontvanger, een informatiegeheugen en elektrode/ antenne-arraymiddelen die aangebracht zijn in of op het oppervlak van de genoemde samenstelling, omvattende de volgende stappen: het binnen het zendbereik van de genoemde elektrode/antenne-array- 25 middelen van de genoemde apparatuur plaatsen van compatibele uitlezende elektrode/antenne-arraymiddelen van data-acquisitiemiddelen; en het tot stand brengen van een directe communicatie tussen de genoemde data-acquisitiemiddelen en de genoemde apparatuur teneinde data te zenden en te ontvangen naar en van het informatie-opslaggeheugen.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de infor matie die uitgezonden wordt door de data-acquisitiemiddelen voorzien is van instructies voor het informatie-opslaggeheugen teneinde de in het geheugen aanwezige data uit te zenden.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de infor- 35 matie die uitgezonden wordt vanaf de genoemde data-acquisitiemiddelen voorzien is van instructies die opgeslagen moeten worden in het Infor-matieopslaggeheugen van de apparatuur en die betrekking hebben op verdere te verzamelen data.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de ge- 40 noemde elektrode/antenne-arraymiddelen geleidend zijn. 8602271 'K **

15. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de genoemde elektrode/antenne-arraymiddelen inductief zijn.

16. Werkwijze voor het tot stand brengen van communicatie met meetapparatuur in een gesloten samenstelling zonder de genoemde samen- 5 stelling te openen, welke apparatuur voorzien is van een zender, een ontvanger, data-opslagmiddelen en een antenne/elektrode-array, welke inrichting omvat: zendermiddelen en ontvangermiddelen die gepositioneerd kunnen worden binnen het zendbereik van de antenne/elektrode-array van de genoem-10 de apparatuur, en data-acquisitie- en systeembesturingsmiddelen gekoppeld met de genoemde zendermiddelen en de genoemde ontvangermiddelen, waarbij instructies kunnen worden uitgezonden door de genoemde zendermiddelen naar de ontvanger van de apparatuur teneinde de transmissie van de in-15 formatie vanaf de genoemde data-opslagmiddelen via de zender van de apparatuur naar de ontvangermiddelen te initiëren teneinde door de data-acquisitie- en stelselbesturingsmiddelen een analyse te doen uitvoeren en tevens indstructies voor de apparatuur uit te zenden via de genoemde zender voor opslag in de genoemde data-opslagmiddelen.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de in structies voorzien zijn van data die betrekking heeft op verdere operaties.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de genoemde data is voorzien van bedrijfsparameters.

19. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de ge noemde zendermiddelen en ontvangermiddelen functioneren in het sonische frequentiegebied.

20. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de zendermiddelen en ontvangermiddelen functioneren in het radiofrequente ge-30 bied. ********* 8602271