NL8702092A

NL8702092A - Inrichting voor het inspecteren van boorgaten.

Info

Publication number: NL8702092A
Application number: NL8702092A
Authority: NL
Original assignee: Sperry Sun Inc
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1988-04-05
Also published as: NO170816C; NO170816B; US4794336A; NO873685D0; NO873685L; FR2603654B1; GB2195023B; DE3729350A1; GB8621385D0; CA1253204A; GB2195023A; FR2603654A1

Description

-1- P & c

W 4514-17 Ned.M/EvF

Korte aanduiding: Inrichting voor het inspecteren van boorgaten.

De uitvinding heeft betrekking op het inspecteren van boorgaten, en houdt zich meer in het bijzonder bezig met het verrichten van metingen omlaag in de boorput met behulp van een meetsonde, die bewogen wordt binnen een boorpijp, overwegend gemaakt uit magnetiseerbaar 5 materiaal, naar een meetpositie binnen een kraag, gemaakt in hoofdzaak uit niet-magnetiseerbaar materiaal.

Het is standaard praktijk om een serie inspectiemetingen te verrichten in de buurt van het einde van een boorgat, terwijl men bezig is dit gat te boren door een meetsonde voor een enkele meting of meerdere metingen 10 tegelijk aan het eind van een lijn langs de holle boorkolom omlaag te brengen naar een meetpositie dicht bij het boorijzer, en door vervolgens de sonde terug te trekken door deze op te trekken aan de binnenzijde van de boorkolom nadat de metingen zijn verricht, waarna de meetgegevens worden teruggewonnen aan het oppervlak. De meetsonde zal in het algemeen 15 een zwaartekrachtsensor omvatten, bevattende drie versnellingsmeters voor het meten van de drie onderling loodrechte componenten van het aardse zwaartekrachtveld, en drie fluxpoorten voor het meten van drie onderling loodrechte componenten van het aardmagnetische veld. Bovendien om te waarborgen dat het magnetiseerbare materiaal van de boorkolom zo min 20 mogelijk invloed heeft op de magnetische veldmetingen, is het gebruikelijk om de meetpositie te lokaliseren binnen ëin of meer boorkragen, gemaakt uit nagenoeg niet-magnetisch materiaal.

Het is eveneens gebruikelijk om in de meetsonde een positie-sensor in te bouwen om aan te geven, wanneer de sonde de meetpositie bereikt 25 heeft, en om het doen van inspectiemetingen te laten beginnen, wanneer die positie bereikt is. Een zo'n positiesensor wordt geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.365.197. Deze sensor omvat een metaal-detectie-opstelling, bevattende een spoel, die gevoed wordt met een be-krachtigingsstroom naarmate de sonde wordt bewogen langs de boorkolom en 30 welke een variërend magnetisch veld creëert in de buurt van de spoel.

Zolang de sonde zich bevindt binnen een sectie van de boorkolom gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal, zal het met de spoel samenhangende magnetische veld in hoofdzaak begrensd zijn door de wanden van de boorkolom. Echter, wanneer de sonde een kraag gemaakt uit nagenoeg niet-magnetisch 35 materiaal binnentreedt, zullen wervelstromen worden opgewekt in de wanden van de kraag door het variërende magnetische veld en deze stromen zullen op hun beurt magnetische velden opwekken, die aanleiding zullen geven tot bijkomstige stromen in de spoel, gesuperponeerd op de bekrach- 8702092 * -2- tigingsstroom. Dienovereenkomstig kan het bespeuren of het detecteren van een verandering in de stroom, die gaat door de spoel, worden gebruikt om vast te stellen dat de sonde overgegaan is van een sectie van de boor-kolom gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal naar binnen de niet-magne-5 tiseerbare boorkraag.

Het is een oogmerk van de uitvinding een algemeen verbeterde inrichting te verschaffen om te detecteren wanneer een meetsonde is verplaatst van binnen een sectie van de boorpijp gemaakt uit overwegend magnetiseerbaar materiaal naar binnen een kraag gemaakt uit nagenoeg 10 niet-magnetiseerbaar materiaal, en meer in het bijzonder een inrichting, die niet het verschaffen van een speciale positie detecterende spoel vereist om wervelstromen op te wekken in de niet-magnetiseerbare kraag.

In overeenstemming met de uitvinding verschaft zij een inrichting voor het inspecteren van een boorgat, bevattende een meetsonde, die 15 bewogen kan worden binnen een boorpijp, overwegend gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal naar een meetpositie binnen een kraag gemaakt in hoofdzaak uit niet-magnetiseerbaar materiaal, in welke sonde een omzetter is ingebouwd voor het aftasten van het aardmagnetisch veld, met het kenmerk, dat in de sonde voorts zijn ingebouwd bewerkingsorganen om uit het 20 uitgangssignaal van de omzetter te bepalen, dat de sonde is verplaatst vanuit binnen in een boorpijpsectie overwegend gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal tot binnen in de kraag gemaakt uit nagenoeg niet-magnetiseerbaar materiaal, en een schakelorgaan voor het starten van het doen van één of meer inspectiemetingen door de sonde, wanneer een uitgangssignaal wordt 25 ontvangen vanuit de bewerkingsorganen, die aangeven, dat de sonde binnengetreden is in de kraag, gemaakt uit nagenoeg niet-magnetiseerbaar materiaal .

Aangezien detectie wordt gedaan op de basis van het aftasten van het aardmagnetisch veld, is geen speciale spoel vereist om een afzonderlijk 30 magnetisch veld voor detectiedoeleinden te produceren. Voorts zal de sonde in het algemeen in elk geval magnetische veld omzettere omvatten voor het doen van inspectiemetingen, zodat dezelfde omzetters kunnen worden gebruikt ten behoeve van de positiedetectie.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij in de 35 sonde voorts een zwaartekrachtsaftastorgaan is ingebouwd voor het aftasten van het aardse zwaartekrachtsveld, wordt de uitvinding gekenmerkt doordat in de sonde een verder bewerkingsorgaan is ingebouwd om uit het uitgangssignaal van het zwaartekrachtaftastorgaan te bepalen, dat beweging van de sonde gestopt is, en om het schakelorgaan zodanig te besturen, dat het 8702092 3· -3- doen van êën of meer inspectiemetingen door de sonde niet eerder gestart wordt dan na ontvangst van een uitgangssignaal uit het verdere bewerkingsorgaan, dat aangeeft dat de verplaatsing van de sonde gestopt is.

De omzetter is bij voorkeur ingericht voor het aftasten van drie 5 componenten van het aardmagnetisch veld langs drie onderling dwarse richtingen, In dit geval kan het bewerkingsorgaan rekenmiddelen bevatten voor het afleiden van een waarde voor het totale aardmagnetische veld uit de afgetaste componenten van het aardmagnetische veld.

Daarenboven kan het bewerkingsorgaan vergelijkingsmiddelen omvatten 10 voor het vergelijken van een afgetaste of afgeleide waarde voor het aardmagnetische veld met een vooraf bepaalde referentiewaarde en voor het besturen van het schakelorgaan in afhankelijkheid van het resultaat van de vergelijking.

In aanvulling daarop wordt het zwaartekrachtaftastorgaan bij voorkeur 15 ingericht om de drie componenten van het aardse zwaartekrachtveld af te tasten langs drie onderling dwarse richtingen. In dit geval kan het verdere bewerkingsorgaan verdere rekenmiddelen bevatten voor het afleiden van een waarde voor het totale aardmagnetische veld uit de afgetaste componenten van het aardmagnetische veld.

20 Het verdere bewerkingsorgaan kan verdere vergelijkingsmiddelen om vatten voor het vergelijken van een afgetaste of afgeleide waarde voor het aardmagnetische veld met een vooraf bepaalde referentiewaarde en voor het besturen van het schakelorgaan in afhankelijkheid van het resultaat van de vergelijking.

25 De sonde kan verder een tijdgever/klok omvatten om de werking van de sonde te beletten tot aan een vooraf ingestelde tijdperiode na het starten van de inspectie.

Om te maken dat de uitvinding vollediger kan worden begrepen, zal nu een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding bij wijze van voorbeeld 30 worden beschreven onder verwijzing naar debijgaande tekening, waarin de enkele figuur een blokschema is van de positiedetectieschakeling binnen de sonde.

Onder verwijzing naar de figuur is in de sonde een zwaartekracht-sensoreenheid 2 ingebouwd, bevattende drie versnellingsmeters voor het 35 meten van de drie componenten Gv, Gv en G van het aardzwaartekrachtsveld langs drie onderling loodrechte assen X, Y en Z, gefixeerd ten opzichte van de sonde, waarbij de Z-as gericht is langs de langsas van de sonde.

Daarnaast omvat de sonde een magnetische veld-sensoreenheid 4 bevattende drie fluxpoorten voor het meten van de drie componenten B^, en 8702092.

-4- van het aardmagnetische veld langs de drie onderling loodrechte assen X, Y en Z.

De meetwaarden G , G en G bepaald door de zwaartekrachts- Λ X L· sensoreenheid 2 worden toegevoerd aan een tekeneenheid 6, die een waarde 5 voor het totale aardse zwaartekrachtsveld G afleidt uit de uitdrukking 0=1/47474" 10 De meetwaarden B^, en Bz bepaald door de magnetische veldsensor- eenheid 4 worden toegevoerd aan een rekeneenheid 8, die een waarde voor het totale aardmagnetische veld B^ afleidt uit de uitdrukking: 15 BT = ]j b| + Βγ + B^

De waarde G wordt onderzocht in een comparatoreenheid 10 en wordt vergeleken met de referentiewaarde G = 1. Wanneer een bij elkaar passende overeenkomst gevonden is tussen de waarde G en de waarde G binnen een

R

20 aanvaardbaar tolerantiebereik, wordt een signaal uitgevoerd door de comparatoreenheid 10 naar een schakeleenheid 12, die aangeeft, dat verplaatsing van de sonde gestopt is.

De waarde B^ wordt onderzocht in een comparatoreenheid 14 en wordt vergeleken met een referentiewaarde B , die een referentiewaarde voor-25 stelt voor het aardmagnetische veld op de plaats van het boorgat zoals eerder toegevoerd aan de sonde vanuit een opzoektabel of na eerdere meting. Wanneer een bij elkaar passende overeenkomst gevonden is tussen de waarde B_ en de waarde B binnen een toegestaan tolerantiebereik, wordt een

ï R

signaal uitgevoerd uit de comparatoreenheid 14 naar de schakeleenheid 12, 30 dat aangeeft dat de sonde de kraag, gemaakt uit nagenoeg niet-magnetiseer-baar materiaal, binnengegaan is.

Wanneer de uitgangen van de comparatoreenheden 10 en 14 aangeven, dat de sonde gestopt is binnen de niet-magnetiseerbare kraag, d.w.z. in de meetpositie, wordt de schakeleenheid 12 zodanig geschakeld, dat het 35 doen van inspectiemetingen wordt gestart na een 'warm-up' periode zoals bepaald met behulp van een tijdgever/klok. Aan het einde van de opwarm-periode wordt een serie van stellen metingen uitgevoerd met intervallen van tien seconden. Elk stel metingen omvat in het algemeen ten minste de waarden G , Gv, G„, Bv, Bv, B en de temperatuur T zoals gemeten door een Δ I L· Λ A Δ 8702092 2 £ -5- geschikte temperatuursensor.

Ter besparing van energie verdient het de voorkeur, dat een schakeling met variabele vertraging verschaft wordt, zodat energie niet eerder wordt toegevoerd aan de positiedetectieschakeling dan na verloop van een vooraf 5 ingesteld tijdsinterval na het invoeren van de sonde in de boorpijp, welk vooraf ingesteld interval zodanig bepaald is, dat het minder is dan de tijd die het de sonde kost om de meetpositie te bereiken.

In een variant van de hierboven beschreven positiedetectieschakeling wordt een eenheid verschaft voor het monitoren van de waarde G en voor 10 het uitvoeren van een signaal naar de schakeleenheid 12, wanneer de waarde Gχ in hoofdzaak stabiel wordt, hetgeen aangeeft dat de verplaatsing van de sonde gestopt is. Een dergelijke eenheid kan geleverd worden als aanvulling op of in plaats van de eenheid 6.

In een verdere variant van de positiedetectieschakeling wordt een 15 eenheid verschaft voor het berekenen van de hellingshoek uit de uitgangssignalen van de magnetische veldsensor 4, terwijl een comparatoreenheid aanwezig is om de berekende hellingshoek te vergelijken met een referentiewaarde en om een waarde uit te voeren naar de schakeleenheid 12, wanneer een bij elkaar passende overeenkomst is gevonden tussen de beide 20 waarden binnen een toegestaan tolerantiebereik, hetgeen aangeeft dat de sonde zich bevindt binnen de niet-magnetiseerbare kraag. Deze eenheid en bijbehorende comparatoreenheid kunnen verschaft worden als aanvulling op of in plaats van de eenheid 8 en de comparatoreenheid 14.

De hellingshoek λ wordt berekend uit de uitdrukking: 25 ^ = arctan (B^/B^) waarin B = B cos Θ - B ' sin Θ Bh = /(S/ - B/) V * Βχ cos 0 - By - sin 0

30 waarin Θ en 0 respectievelijk de afwijkingshoek en de hoogkanthoek, berekend uit de uitdrukkingen: cos Θ = Gz/G sin Θ = Gxy/G

COS0'-VGXY

35 sin 0 = Gy/GXY

waarin Gyy = J (0χ2 + Gy2).

In een andere variant kan zowel van de rekeneenheid 6 als van de comparatoreenheid 10 worden afgezien, zodat de positie van de sonde geheel bepaald wordt door de magnetische veldmetingen.

8702092 9 -6-

Het verdient echter de voorkeur, dat de schakeling successievelijk de volgende stappen zal uitvoeren: (i) bepalen of G in hoofdzaak stabiel is, L·.

(ii) indien Gz nagenoeg stabiel is, bepaal dan of G voldoet aan de 5 voorwaarde 1.2>G>0.8, (iii) indien G aan deze voorwaarde voldoet, bepaal dan of B^, in hoofdzaak overeenkomt met B ,

R

(iv) indien B in hoofdzaak overeenkomt met B , bepaal dan of de berekende hellingshoek overeenkomt met een referentiewaarde, en 10 (v) indien de berekende hellingshoek in hoofdzaak overeenkomt met de referentiewaarde, begin dan inspectiemetingen te verrichten na een geschikte vertragingstijd.

8702092

Claims

1. Inrichting voor het inspecteren van een boorgat, bevattende een meetsonde, die bewogen kan worden binnen een boorpijp, overwegend gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal naar een meetpositie binnen een kraag, gemaakt in hoofdzaak uit niet-magnetiseerbaar materiaal, in welke sonde 5 een omzetter voor het aftasten van het aardmagnetisch veld is ingebouwd, met het kenmerk, dat in de sonde voorts bewerkingsorganen (8, 14) zijn ingebouwd om uit het uitgangssignaal van de omzetter (4) te bepalen, dat de sonde verplaatst is vanuit binnen in een boorpijpsectie, overwegend gemaakt uit magnetiseerbaar materiaal, tot binnen in de kraag gemaakt uit 10 nagenoeg niet-magnetiseerbaar materiaal, en een schakelorgaan (12) voor het starten van het doen van één of meer inspectiemetingen door de sonde, wanneer een uitgangssignaal wordt ontvangen vanuit de bewerkingsorganen (8, 14), die aangeven, dat de sonde binnengetreden is in de kraag gemaakt uit nagenoeg niet-magnetiseerbaar materiaal.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij in de sonde een zwaartekrachts- aftastorgaan is ingebouwd voor het aftasten van het aardse zwaartekrachts-veld, met het kenmerk, dat in de sonde een verder bewerkingsorgaan (6, 10) is ingebouwd om uit het uitgangssignaal van het zwaartekrachtsaftastorgaan (2) te bepalen, dat de verplaatsing van de sonde gestopt is, en om het 20 schakelorgaan (12) zodanig te sturen, dat het doen van ëën of meer inspectiemetingen door de sonde niet eerder gestart wordt dan na ontvangst van een uitgangssignaal uit het verdere bewerkingsorgaan (6, 10) dat aangeeft, dat de verplaatsing van de sonde gestopt is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de om-25 zetter (4) ingericht is om de drie componenten van het aardmagnetische veld af te tasten langs drie onderling dwarse richtingen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het bewerkingsorgaan (8, 14) rekenmiddelen (8) bevat voor het afleiden van een waarde voor het totale aardmagnetische veld uit de afgetaste componenten van het 30 aardmagnetisch veld.

5. Inrichting volgens ëën der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bewerkingsorgaan (8, 14) vergelijkingsmiddelen (14) omvat voor het vergelijken van een afgetaste of afgeleide waarde voor het aardmagnetische veld met een vooraf bepaalde referentiewaarde en voor het besturen van 35 het schakelorgaan (12) in afhankelijkheid van het resultaat van de vergelijking. 870 2092 ' -8- Y

6. Inrichting volgens conclusie 2 of ëën der conclusies 3-5, indien direct of indirect afhankelijk van conclusie 2, met het kenmerk, dat het zwaartekrachtsaftastorgaan (2) ingericht is om de drie componenten van het aardse zwaartekrachtsveld langs drie onderling dwarse richtingen 5 af te tasten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het verdere bewerkingsorgaan (6, 10) verdere rekenmiddelen (6) bevat voor het afleiden van een waarde voor het totale aardmagnetische veld uit de afgetaste componenten van het aardmagnetische veld.

8. Inrichting volgens conclusie 2 of ëën der voorafgaande conclusies 3-7, indien direct of indirect afhankelijk van conclusie 2, met het kenmerk, dat het verdere bewerkingsorgaan (6, 10) verdere vergelijkings-middelen (10) omvat voor het vergelijken van een afgetaste of afgeleide waarde voor het aardmagnetische veld met een voorafbepaalde referentie-15 waarde en voor het besturen van het schakelorgaan (12) in afhankelijkheid van het resultaat van de vergelijking.

9. Inrichting volgens ëën der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sonde voorts een tijdgever/klok omvat om de werking van de sonde te beletten tot aan een vooraf ingestelde tijdsperiode na het starten 20 van de inspectie.

870. OS 2