NO173753B - Apparat for maaling av trykkforskjell under boring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et apparat for måling av trykkforskjellen mellom fluidum inne i og utenfor et rør, og mer spesielt et apparat for måling under boring av trykkforskjellen mellom slammet inne i vektrøret og slammet i borehullet utenfor vektrøret.

Forskjellige teknikker for måling under boring (MWD) for fjernmåling av data som representerer forskjellige overvåkede tilstander nede i borehullet under boring av en brønn, er blitt foreslått. For eksempel beskriver US patent nr. 4 479 564, 4 100 528, 4 103 281, 3 309 656, 3 820 063 og 3 855 857 alle MWD-systemer som benytter faseskiftnøklet (PSK) modulasjon for overvåkning av slike nyttige tilstander som borehullets retning, vekten på borkronen, torsjonskraften på borkronen, temperatur, naturlig gammastråling, formasjons-resistivitet og den forutsatte borkrone-bane. En annen tilstand nede i borehullet som det er spesielt nyttig for operatøren å overvåke, er trykkforskjellen mellom slammet inne i og utenfor vektrøret. Trykkforskjellen kan brukes til overvåkning av utstrømning og innsuging. Likeledes kan trykkforskjellen brukes til å bestemme om gass eller væske har trengt inn i borehullet slik at det er risiko for en ut-blåsning, eller om fluider eller sand blir tvunget inn i formasjonen slik at hydrokarbonproduksjon kan settes i fare på grunn av formasjonsskade. Videre kan trykkforskjellen brukes som en indikasjon på kronens dysetilstander og vektrør-utvaskinger.

Apparater og fremgangsmåter for måling av trykkforskjell er kjent på området. Vanligvis blir to trykktransdusere benyttet, idet en første trykktransduser måler det indre trykk (i vektrøret) og en annen trykkmåler separat måler det ytre trykk (i ringrommet eller borehullet). Et slikt arrangement er vist i en utførelsesform av US patent nr. 4 297 880. Blant de mange problemer med arrangementet med to trykktransdusere, er at oppløsningen er dårlig fordi de to transduserne må ha en stor skala (0 til 22000 psi) for å vise en trykkforskjell med fullt utslag som er mye mindre (0 til 5000 psi). To store verdier blir således subtrahert for å oppnå en liten verdi. I tillegg er prisen, pakkingen og påliteligheten til arrangementet med to transdusere ufordelaktig.

Selv om ett arrangement med en enkelt.trykktransduser for måling av trykkforskjell er foreslått i andre utførelsesformer (figur 3 og 4) i det nevnte US patent nr. 4 297 880, vil man forstå at et slikt arrangement har forskjellige ulemper. En første ulempe er muligheten for unøyaktig måling på grunn av aksial- og torsjons-krefter på verktøyet og tilførselen av slam ved ortogonale vinkler til transduseren. I dette kjente arrangementet blir i tillegg transduseren direkte utsatt for både det indre og ytre slam, og dette kan resultere i uønsket slamlekkasje som kan forårsake apparatsvikt og/eller kan forstyrre MWB-signalet.

Av ytterligere interesse, på grunn av sin geometri, er det foran nevnte US patent nr. 3 855 857 som har en tynnvegget hylse med et midtparti med redusert diameter. Det apparatet som beskrives i dette patentet, er imidlertid spesielt anordnet for å måle aksialkrefter på borkronen og ikke slam-trykkforskjellen. Som antydet i spalte 6, linje 57 til spalte 7, linje 38 i sistnevnte patent, er det faktisk tatt forholds-regler for å isolere trykktransduseren fra slammet slik at slamtrykket ikke vil påvirke de ønskede målinger.

Når man ser de tidligere kjente apparater på området, vil man forstå at et arrangement for nøyaktig og enkel måling av trykkforskjell for et MWD-apparat vil være svært ønskelig.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et apparat for direkte måling av trykkforskjellen mellom boreslam inne i og utenfor en borestreng, med en enkelt trykktransduser.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et apparat for måling av trykkforskjell som er i ett stykke med en MWD-sonde.

Apparatet ifølge oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patentkravene.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, kan et apparat for måling av trykkforskjell mellom slam inne i en borestreng og slam i borehullets ringrom omfatte

et belastningsbærende legeme anordnet som en del av en borestreng, hvor det belastningsbærende legeme omfatter et trykk-balanserende stempel i hydraulisk kontakt med slammet utenfor det belastningsbærende legeme;

en sylinder som har et første endeparti innrettet til å være i kontakt med innsiden av det belastningsbærende legeme og som understøttes av det belastningsbærende legeme, et annet endeparti innrettet for å være i kontakt med innsiden av det belastningsbærende legeme, og en midtseksjon innrettet for å være i avstand fra innsiden av det belastningsbærende legeme slik at det dannes et gap mellom midtpartiet av sylinderen og det belastningsbærende legeme, idet sylinderen er i kontakt med slammet inne i det belastningsbærende legeme;

et fluidum som fyller det gapet som er dannet mellom sylinderen og det belastningsbærende legeme, hvor det trykk-balanserende stempel er i hydraulisk kontakt med det fluidum som fyller gapet;

minst en aksialt og en omkretsmessig orientert deformasjonsmåleanordning anbrakt i nærheten av hverandre langs sylinderens midtparti, hvor den minst ene aksialt orienterte deformasjonsmåleanordning tilveiebringer en aksial deforma-sjonsmåling og den minst ene omkretsmessig orienterte deformasjonsmåleanordning tilveiebringer en periferideformasjons-måling; og

en anordning for å tilveiebringe aksial- og periferi-deformasjonsmålingene og for å frembringe trykkbestemmelser som representerer trykkforskjellen mellom slammet inne i borestrengen og slammet i borehullringrommet som en lineær funksjon av forskjellen mellom aksial- og periferi-deformasjonene.

Den tilveiebrakte sylinder er fortrinnsvis utformet med tykkere endepartier og et forholdsvis tynt midtparti. For å øke følsomheten kan faktisk en seksjon av midtpartiet på hvilket deformasjonsmålene er anordnet, være laget meget tynn. Den formede sylinderen blir også fortrinnsvis holdt i kontakt med verktrøret (det belastningsbærende legeme) ved hjelp av en kontramutter, og O-ringer blir benyttet for å forhindre lekkasje mellom den olje som fyller gapet og slammet inne i vektrøret. For å eliminere virkninger av bøyemoment er videre minst to og fortrinnsvis fire aksialt orienterte og omkretsmessig orienterte deformasjonsmålere anordnet omkring sylinderen. Anordningen for å tilveiebringe målingene og frembringe en trykkforskjell-måling fra disse, er en Wheatstone-bro som har de aksiale målere for 0 og 180 grader som motstander i en gren og aksiale målere for 90 og 270 grader som motstander i den motsatte gren, med periferimålere for 0 og 180 grader som motstander i en tredje gren og 90 og 270 grader som motstander i grenen overfor den tredje gren. En slik krets er lett å anordne ettersom trykkforskjellen er en lineær funksjon av periferispenning minus aksialspenning, og spenning er lik deformasjon ganger en elastisitets-koeffisent.

En fremgangsmåte for utførelse av en differensial-trykkmåling vil hovedsakelig omfatte: bruk av det ovennevnte apparat til å tilveiebringe målinger av periferispenning og aksialspenning ved 90 graders mellomrom omkring sylinderens tynne midtseksjon; eliminering av bøyemoment-virkninger ved å anbringe apparatets deformasjonsmålere i en Wheatstone-bro for å tilveiebringe målinger av aksial- og periferi-spenning som midler ut bøyemomentet; og tilveiebringelse av trykkforskjell-bestemmelser ved å ta differansen mellom periferi- og aksial-spenningene.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk tegning som viser et generalisert brønnborings- og datamålings-system som benyttes ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 er et forstørret, detaljert tverrsnittsriss av endel av apparatet for måling av trykkforskjell i systemet på f igur 1; Fig. 3 er en skjematisk skisse av anbringelsen av deforma sjonsmålerne langs akse 3-3 på figur 2, og Fig. 4 er en elektrisk krets som indikerer de foretrukne

koblinger av deformasjonsmålerne for å tilveiebringe bestemmelser av differensialtrykket.

Det vises til figur 1 hvor et boresystem 10 er vist i forbindelse med et måle- og telemetri-system 12. Systemet 12 er fortrinnsvis et MWD-system av den type som er beskrevet i US-patent nr. 4 100 528 og 4 103 281, selv om andre typer systemer kan benyttes.

Etterhvert som boresystemet 10 borer et veldefinert borehull 14, avføler systemet 12 tilstander nede i borehullet inne i brønnen og genererer et akustisk signal som blir modulert med de genererte data for å representere tilstandene nede i hullet. I den foretrukne og viste utførelsesform blir det akustiske signalet påtrykket boreslammet som bærer signalet til overflaten av borehullet 14. Ved eller nær overflaten av borehullet 14 blir det akustiske signalet detektert og behandlet for å tilveiebringe registrerbare data som er representative for tilstandene nede i borehullet i samsvar med det system som er beskrevet i US patent nr. 3 309 656.

Boresystemet 10 er konvensjonelt og omfatter en borestreng 20 og et boretårn (ikke vist) som representeres av en krok 22 som bærer borestrengen 20 inne i borehullet 14. Borestrengen 20 omfatter en borkrone 24, ett eller flere vektrør 26, og en borerør-lengde 28 som strekker seg ned i borehullet. Røret 28 er koblet til en kelly 30 som strekker seg gjennom en roterende drivmekanisme 32. For "roterende" boring vil igangsettelse av den roterende drivmekanismen 32, ved hjelp av utstyr (som ikke er vist) dreie kellyen 3 0 som igjen dreier borerøret 38 og borkronen 24. For "retnings-boring", blir kellyen 30 holdt fast mot rotasjon, og en motor nede i borehullet (ikke vist) er tilveiebrakt for å dreie borkronen. Kellyen 30 bæres av kroken via en svivelkobling 34.

Anbrakt nær inngangen til borehullet 14, er et konvensjonelt system 40 for sirkulering av borefluidum som sirkulerer slammet nedover inn i borehullet 14. Slammet blir sirkulert nedover gjennom borerøret 28 under boring, strømmer ut gjennom dyser i borkronen 24 og inn i ringrommet og retur-nerer opp gjennom hullet hvor det blir mottatt av systemet 40. Sirkulasjonssystemet 40 omfatter en slampumpe 42 som er koblet for å motta slammet fra en slamtank 44 via en rørlengde 46.

En trykkutjevningsventil 48 er koblet til utgangsenden av slampumpen 42 for å fjerne eventuelle trykkstøt i slamstrømmen fra pumpen 42, for derved å levere en hovedsakelig konti-nuerlig slamstrøm ved utgangsåpningen 50. En slamledning 52 forbinder utgangsåpningen 50 fra trykkutjevningsventilen med kellyen 30 via en svanehals 54 som er koblet til svivelen 34.

Slam som vender tilbake fra borehullet, kommer ut i nærheten av borehullets 14 munning fra en åpning i et foringsrør 56 som utgjør en strømningspassasje 58 mellom borehullsveggen 14 og borerøret 28. En slamretur-ledning 60 overfører det tilbakevendende slam fra åpningen i foringen 56 til slamgropen 54 for resirkulasjon.

Systemet 12 omfatter en akustisk signalgenererende enhet 68 nede i hullet og et datamottaks- og dekodingssystem 70 på overflaten. Den akustiske signalgenererende enheten 68 avføler tilstander nede i borehullet og påfører borefluidet et modulert akustisk signal. Det akustiske signalet blir over-ført ved hjelp av borefluidet til mottaks- og dekodings-systemet 70 på overflaten for behandling og fremvisning.

For dette formål omfatter mottaks- og dekodings-systemet 70 en signalprosessor 72 og en registrerings- og fremvisnings-enhet 74. Prosessoren 72 er ved hjelp av en linje 76 og en eller flere trykktransdusere 78 forbundet med slamledningene 52. Det modulerte, akustiske signalet som overføres opp gjennom hullet ved hjelp av borefluidet, blir overvåket ved hjelp av transduseren 78 som igjen genererer elektriske signaler til prosessoren 72. Disse elektriske signalene blir dekodet til meningsfull informasjon som er representativ for tilstandene nede i borehullet, og den dekodede informasjon blir registrert og fremvist ved hjelp av enheten 74. Et slikt mottaks- og dekodingssystem 70 for anbringelse på overflaten er beskrevet i US patent nr. 3 886 495.

Den signalgenererende enheteen 68 nede i borehullet er anbrakt inne i ett eller flere av vektrørene 26 nede i borehullet ved hjelp av opphengningsmekanismer 79 og omfatter generelt en modulator 80 som gjennomstrømmes av i det minste en del av slammet. Modulatoren 80 blir regulerbart drevet for selektivt å modifisere strømningen av borefluidum for derved å påføre det akustiske signalet til slammet. En modul 82 er tilveiebrakt for å avføle forskjellige tilstander nede i borehullet og for å drive modulatoren 80 tilsvarende. Den signalgenererende enheten 68 omfatter også en kraftforsyning 84 for å energisere modulen 82. En rekke sentreringsorganer 85 er tilveiebrakt for å posisjonere modulatoren 80, modulen 82 og kraftforsyningen 84 sentralt inne i vektrøret 26. En eller flere stabilisatorer 86 er tilveiebrakt for å under-støtte og stabilisere vektrørene under boring.

Kraftforsyningen 84 kan være av en konstruksjon som er kjent på området og som omfatter en turbin anbrakt inne i strømmen av boreslam for å drive rotoren i en vekselstrøm-generator 88. En spenningsregulator 9 0 regulerer utgangs-spenningen fra generatoren 88 til en korrekt verdi for bruk i modulen 82.

Egnede konstruksjoner for modulatoren 80 er også kjent på området. Modulatoren 80 omfatter fortrinnsvis et bevegelig organ i form av en rotor 92 som er dreibart montert på en stator 94. I det minste en del av slamstrømmen passerer gjennom åpninger i rotoren 92 og i statoren 94 og dreining av rotoren modifiserer selektivt borefluidum-strømmen når åpningene er ute av linje med hverandre for derved å påføre det akustiske signalet til borefluidet. En motor 102 er koblet til en reduksjonskobling 96 som driver rotoren. Modulen 82 er operativt koblet til koblingen 96 for å dreie rotoren 92 ved hastigheter som tilveiebringer et akustisk signal i borefluidet med en hovedsakelig konstant bære-frekvens som definerer en referanse-faseverdi, og et selektivt frembrakt faseskift i forhold til referanse-faseverdien ved bærerfrekvensen. Faseskiftet indikerer kodede dataverdier som representerer de målte tilstander nede i borehullet.

I den fortrukne utførelsesform er drivkoblingen 96 og konstruksjonene for rotoren 92 og statoren 94 valgt for å generere 5 eller 6 bærerperioder i det akustiske signalet for hver omdreining av rotoren 92. En egnet modulator 80 er vist og beskrevet i detalj i US patent nr. 3 764 970.

Det vises nå til modulen 82 som omfatter en eller flere sensorer 100 og en tilhørende datakodings-krets 101 for måling av tilstander nede i borehullet og generering av kodede datasignaler som er representative for disse. For eksempel kan sensorene 100 være tilveiebrakt for å overvåke bore-parameteret slik som retningen av hullet (azimut av hullets avvik), vekt på borkronen, torsjon, o.s.v. Sensorene 100 kan være anordnet for å overvåke sikkerhetsparametere som for eksempel brukes til å detektere soner med overtrykk (resistivitetsmålinger) og fluiduminnstrømnings-karakteri-stikker ved å måle temperaturen på boreslammet inne i ringrommet 58. Videre kan det være tilveiebrakt strålings-sensorer slik som gammafølsomme sensorer for å skjelne mellom skifer og sand og for dybdekorrelasjon. Det kan også være tilveiebrakt sensorer for å detektere bøyemoment som påføres et nedre parti av borestrengen som beskrevet i US patent nr. 4 479 564. Som forklart nedenfor kan det også være tilveiebrakt en trykkforskjell-sensor for å bestemme forskjellen i trykk mellom boreslammet som befinner seg inne i og utenfor et vektrør 26.

Datakodings-kretsen 101 er av den konvensjonelle type og kan omfatte et multipleks-arrangement for koding av signalene fra sensorene til binærkode og så seriemessig overføring av disse over en datalinje. Et passende multipleks-kodings-arrangement er beskrevet i detalj i US patent nr. 3 82 0 063. Modulen 82 kan også omfatte en motorstyre-krets 104 for å regulere hastigheten på motoren 102 for dreining av rotoren 92 i modulatoren 8 0 ved de korrekte hastigheter for å bevirke den ønskede akustiske signalgenerering. Motoren 102 kan være en to- eller tre-fase vekselstrøm-induksjonsmotor som drives ved 60 Hz av motorstyre-kretsen 104. Bruk av en induksjonsmotor som motoren 102, er ikke kritisk ettersom andre motortyper kan benyttes.

Ifølge oppfinnelsen er apparatet 110 for måling av trykkforskjell fortrinnsvis anbrakt i borestrengen mellom borkronen 24 og vekselstrøms-generatoren 88. Som vist detaljert på figur 2 omfatter måleapparatet 110 for trykkforskjellen et belastningsbærende legeme 126 som kan omfatte en seksjon av vektrøret 26. Det belastningsbærende legeme 126 omfatter et trykkbalanserende stempel 132 som er i hydraulisk kontakt med slammet i borehull-ringrommet. Måleapparatet 110 omfatter videre en sylinder 135 med seksjoner 135a, 135b og 135c, en kontramutter 137, 0-ringer 138a og 138b, olje 139 og en rekke deformasjonsmålere 142a, 142b, 144a, 144b, 146a, 146b og 148a og 148b som vist på figur 3.

Som antydet på figur 2 kan sylinderen 135 være forhånds-belastet mot vektrøret 26 ved hjelp av en kontramutter 137, selv om fagfolk på området vil innse at sylinderen, når den er nede i borehullet, vanligvis vil være belastet mot vektrøret på grunn av trykkforskjells-krefter. Den formede sylinderen 135 omfatter relativt tykke endepartier 135a og 135b, og et relativt tynnere midtparti 135c på hvilket deformasjonsmålerne er anbrakt. De virkelige lengder og tykkelser av seksjonene til den formede sylinderen 135, er ikke kritiske forutsatt at kreftene langs det tynneste midtpartiet 135c er hovedsakelig bare periferi (omkrets) og aksial-spenninger, og at sylinderens endetilstander ikke påvirker kreftene på den tynnere midtseksjonen 135c. Sylinderen 135 kan i virkeligheten ha en forholdsvis jevn tykkelse, ettersom et midtparti med redusert tykkelse (tynn) hovedsakelig er tilveiebrakt for følsomhets-formål. Det skal bemerkes at med den tilveiebrakte, formede sylinder 135, er den øvre tykkeste ende 135a anordnet for å henge fra vektrør-partiet 126 mens den nedre tykke ende 135b ikke er stivt festet til eller fiksert til vektrøret. På denne måten vil vekt og krefter på borkronen bli avkoblet fra sylinderen 135 slik at bare aksial- og periferi-spenninger som skyldes slammet inne i og utenfor vektrøret påvirker sylinderens tynneste parti 135c.

Den formede sylinderen 135 er også anordnet for å være i kontakt med innsiden av vektrøret, slik at den formede sylinderen er i kontakt med slammet inne i borestrengen, og slik at det dannes et gap mellom i det minste det relativt tynnere midtparti 135 av sylinderen og vektrørpartiet 126 som inneholder stempelet 132. Gapet mellom sylinderen 135 og vektrørpartiet 12 6 er fylt med et ikke-ledende fluidum 139, fortrinnsvis en ikke-ledende olje, som på grunn av stempelet 132 utsettes for det samme trykk som i ringrommet. Fordi stempelet 132 er i hydraulisk kontakt med oljen 139 i gapet mellom den formede sylinderen og vektrøret og slammet i borehull-ringrommet, blir med andre ord oljen 139 utsatt for det samme trykk som slammet i ringrommet. Man vil derfor forstå at den formede sylinderen 135 for det første blir utsatt for det hydrauliske trykk i slammet i borehull-ringrommet, mens sylinderen 135 for det annet utsettes for det hydrauliske trykket av slammet inne i borestrengen. Man vil også forstå at for å forhindre lekkasje av olje 139 inn i slammet inne i borestrengen eller omvendt, er det anordnet 0-ringer 138a og 138b som tetninger.

Med de ønskede krefter som virker på motsatte sider av den formede sylinder, er en bestemmelse av trykkforskjellen mulig. Mens periferi-spenninger og aksial-spenninger (eller deformasjoner) ikke er funksjoner av trykkforskjeller (differensia1-trykk), har det vist seg at periferi-spenninger minus aksialspenninger er en funksjon av differensialtrykk. Dette kan sees under henvisning til den følgende tabell som er utledet av en test av et apparat hovedsakelig som vist på figur l og 2:

Det har faktisk vist seg at periferispenninger minus aksial-spenninger varierer hovedsakelig lineært med trykkforskjellen.

For å oppnå en måling av periferispenninger minus aksial-spenninger er en rekke deformasjonsmålere som måler deformasjon orientert aksialt og omkretsmessig ved tilnærmet 90 graders mellomrom omkretsmessig omkring "oljesiden" av det forholdsvis tynne midtparti av sylinderen og ved en tilnærmet aksial posisjon 140. Som antydet på figur 3 er således deformasjonsmålere 142a, 144a, 146a og 148a orientert aksialt langs omkretsen til den formede sylinderen 135 ved den aksiale posisjon 140 og måler aksialspenningen. Likeledes er deformasjonsmålere 142b, 144b, 146b og 148b orientert omkretsmessig langs omkretsen til den formede sylinder 135 ved den aksiale posisjon 140 og måler periferispenningen. Ved å koble deformasjonsmålerne som en Wheatstone-bro 150 som antydet på figur 4, kan alle spenninger som skyldes bøyemoment og lokale temperaturforskjeller elimineres, og et signal som indikerer trykkforskjellen kan oppnås. Således er målerne 142a og 146a anbrakt i serie mellom den positive kraftforskyvning og den positive signalutgang, mens målerne 144a og 148a er anbrakt i serie mellom den negative kraftforsyning og den negative signalutgang. Målerne 142b og 146 er anbrakt i serie mellom den positive kraftforsyning og den negative signalutgang, mens målerne 144b og 148b er anbrakt i serie mellom den negative kraftforsyning og den positive signalutgang. Ved å subtrahere spenningssignalet ved den negative utgang fra spenningssignalet ved den positive utgang, kan en bestemmelse av trykkforskjellen (differensialtrykket) oppnås. Trykkbestem-melsen (i volt) kan så digitaliseres og sendes opp gjennom hullet ved hjelp av systemet 12 som beskrevet foran. Trykkforskjellen kan så bestemmes ved å sammenligne spennings-målingene med kalibreringsinformasjon for apparatet. Kalibre-ringsinformasjonen kan korrigere for absolutt temperatur, ikke-linearitet i målerne o.s.v. etter ønske.

Fagfolk på området vil forstå at en fremgangsmåte for å bestemme trykkforskjellen mellom slam i borehullet og slammet i borestrengen er antydet i forbindelse med det apparatet som er beskrevet. Når det derfor er tilveiebrakt et vektrør med et trykkbalansert stempel og en formet sylinder som er i kontakt med vektrøret og som har tykkere endepartier og et tynnere midtparti er forsynt med olje som befinner seg mellom vektrøret og den formede sylinder, er den formede sylinder anordnet i forhold til vektrøret, slik at vektrøret vil bære den formede sylinder, men ikke overføre vertikale krefter til den formede sylinder. Dette blir oppnådd ved at det øvre parti av den formede sylinder er stivt festet til eller fiksert til vektrøret ved hjelp av en kontramutter eller lignende, mens det nedre parti av den formede sylinder ikke er fiksert på denne måten. Med deformasjonsmålerne anbrakt ved det tynne midtparti av den formede sylinder ved en gitt aksial posisjon, kan så en differensialtrykk-bestemmelse utføres ved å ta differansen mellom periferi- og aksial-spenningene som måles ved hjelp av deformasjonsmålerne. Bøyemomentet som kan innføre feil i differensialtrykk-bestemmelsen, kan elimineres ved å bruke en rekke aksialt og omkretsmessig anbrakte målere med 90 graders melomrom rundt den indre omkrets av den formede sylinder. Differensialtrykk-bestemmelsen (elektrisk spenning) kan så kodes og sendes opp gjennom hullet ved hjelp av slampuls-teknikker som beskrevet foran. Informasjonen kan så dekodes og de tilveiebrakte data kan kalibreres med kalibre-ringsdata.

Det er beskrevet og illustrert et apparat for måling av trykkforskjellen mellom boreslam som befinner seg inne i en borestreng og slam som er i borehull-ringrommet. Selv om spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen er blitt beskrevet, er det ikke meningen at oppfinnelsen skal begrenses til disse, ettersom oppfinnelsen har et bredere siktepunkt og spesifikasjonene kan leses på denne måten. Man vil således innse at de underliggende anvendelser for måling under boring kan brukes også i anvendelser der det ikke foregår boring. Spesielt kan trykkforskjellen mellom fluidum inne i og utenfor et rør måles ved å anbringe deformasjonsmålerne på overflaten av røret og ta forskjellen mellom periferi- og aksial-spenningene ved en spesiell posisjon langs røret. For å øke følsomheten kan den seksjon av røret som deformasjonsmålerne er anbrakt på, være anordnet tynnere enn de andre seksjonene av røret. Med et slikt arrangement kan det oppnås differensialtrykk-målinger med høy kvalitet, spesielt med ikke-ledende fluider i ikke-belastningsbærende rør. Der hvor bøyevirkninger og termiske virkninger er til stede, kan imidlertid fordelingen av deformasjonsmålerne som måler periferi- og aksial-deformasjon over omkretsen av røret, tilveiebringe nødvendig korreksjon.

Man vil videre innse at selv om det ble beskrevet et MWD-apparat med en formet sylinder understøttet av et belastning-bærende legeme hvor en seksjon av sylinderen ble utsatt for slamtrykkene både inne i borestrengen og i borehullet, så vil man forstå at den formede sylinderen kan omfatte en indre kjerne som er modifisert i form for å innbefatte et forholdsvis tynt midtparti på hvilket målerne er anbrakt. Man vil også forstå at utformingen av sylinderen hovedsakelig er for følsomhetsformål, og at sylinderen kan ha nesten enhver form forutsatt at det fluidumtette gapet skapes mellom det og det belastningsbærende legeme som understøtter sylinderen. Dessuten vil man forstå at mens apparatet ifølge oppfinnelsen ble beskrevet med åtte deformasjonsmålere anbrakt med 90 graders mellomrom hovedsakelig omkring en enkelt aksial posisjon, kan om ønsket færre eller flere deformasjonsmålere eller andre deformasjons- eller spennings-måleanordninger være anordnet. Om ønsket kan spennings- eller deformasjonsmåleanordningene være anordnet ved en rekke aksiale posisjoner langs sylinderen. Når det gjelder målingen av spenning eller deformasjon, vil man også innse at fordi spenning og derformasjon er forbundet ved hjelp av elastisitetskoeffi-sienten, at når en enkelt gjenstand blir målt, d.v.s. bare en elastisitetskoeffisient er involvert, så kan trykkforskjellen uttrykkes som en lineær funksjon av differansen mellom enten aksial- og periferi-spenningene eller deres tilhørende deformasjoner. Det skal faktisk bemerkes at det er deformasjonen av røret og dermed målerne som er anbrakt på dette, som tilveiebringer det som måles. Man vil således forstå at det er deformasjonsmåleanordningene som måler aksial- og periferi-deformasjon som er nødvendige for oppfinnelsen, og at deformasjonsmåleanordningene omfatter spennings- eller deformasjons-måleanordninger slik som strekklapper.

Videre vil fagfolk på området forstå at selv om oppfinnelsen ble beskrevet med bruk av et stempel til å overføre trykket i ringrommet til fluidet som fyller gapet mellom det tynne midtpartiet av den formede sylinderen og det belastningsbærende legeme, kan andre trykkoverførende anordninger slik som en belg eller lignende benyttes på en stempellignende måte, og skal for dette formål her betraktes som et "stempel". Dessuten vil man forstå at mens en Wheatstone-bro ble vist som anordning for å oppnå aksial- og periferi-deformasjonsmålinger, hvis forskjell (som spennings-eller deformasjons-verdier) kan tas for å tilveiebringe en indikasjon på trykkforskjell, vil andre anordninger være selvinnlysende for fagfolk på området for å utføre det samme. For eksempel kan deformasjonsverdiene tas direkte for å tilveiebringe de ønskede målinger. For fagfolk på området vil det derfor være klart at andre endringer og modifikasjoner kan foretas med oppfinnelsen slik den er beskrevet foran, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme slik den fremgår av de vedføyde patentkrav.

Claims (9)

1. Apparat for måling av differensia1trykk mellom fluider inne i og utenfor et rør, omfattende: a) en første sensor anbrakt langs røret for å detektere aksial deformasjon av en del av røret og for å generere et første signal som er representativt for denne; b) en andre sensor anordnet langs røret i nærheten av den første sensor for å detektere periferideformasjonen av en del av røret og for å generere et andre signal som er representativt for denne; og c) et system som reagerer på det første og annet signal for å tilveiebringe trykkbestemmelser som representerer trykkforskjellen mellom fluidene inne i og utenfor røret som en hovedsakelig lineær funksjon av differansen mellom det første og annet signal, karakterisert ved at sensorene er anbrakt på en sylinder som utgjør en del av røret som er en del av en borestreng til bruk i et borehull, og at apparatet måler trykkforskjellen mellom boreslam inne i borestrengen og slam utenfor borestrengen inne i borehullet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den første sensor omfatter minst to aksialt orienterte deformasjonsmåle-transdusere anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret, og at den annen sensor omfatter minst to omkretsmessig orienterte deformasjonsmåle-transdusere anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den første og annen sensor omfatter fire aksialt orienterte deformasjonsmålere anbrakt med nitti graders mellomrom omkring røret og fire omkretsmessig orienterte deformasjonsmålere anbrakt med nitti graders mellomrom omkring røret, og ved at systemet som reagerer på det første og annet signal omfatter en Wheatstone-bro med en positiv og negativ kraftforsyning og positive og negative utganger, idet et første sett med aksialt orienterte deformasjonsmålere som er anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret, er anbrakt elektrisk i serie mellom den positive kraftforsyning og den positive signalutgang, og et annet sett med aksialt orienterte strekkmålere som er anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret, er elektrisk anbrakt i serie mellom den negative kraftforsyning og den negative signalutgang, og ved at et første sett med omkretsmessig orienterte deformasjonsmålere som er anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret, er elektrisk anbrakt i serie mellom den positive kraftforsyning og den negative signalutgang, mens et annet sett med omkretsmessig orienterte deformasjonsmålere som er anbrakt etthundreogåtti grader fra hverandre omkring røret, er elektrisk plassert i serie mellom den negative kraftforsyning og den positive signalutgang, og ved at forskjellen mellom den positive og negative signalutgang tilveiebringer en indikasjon på trykkforskjellen som er hovedsakelig fri for bøyemomenter og termiske virkninger.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at apparatet videre omfatter: et belastningsbærende legeme anordnet som en del av borestrengen, der det belastningsbærende legeme omfatter et trykkbalanserende stempel i hydraulisk kontakt med slammet utenfor det belastningsbærende legeme; og ved at røret er en sylinder med et første endeparti som er i kontakt med innsiden av det belastningsbærende legeme og som understøttes av det belastningsbærende legeme, et annet endeparti anordnet for å være i kontakt med innsiden av det belastningsbærende legeme, og en midtseksjon anordnet for å være i avstand fra innsiden av det belastningsbærende legeme slik at det dannes et gap mellom sylinderens midtseksjon og det belastningsbærende legeme, idet sylinderen er i kontakt med slammet inne i det belastningsbærende legemet; og ved at et fluidum fyller gapet som er dannet mellom sylinderen og det belastningsbærende legeme slik at det trykk-balanserende stempel er i hydraulisk kontakt med det fluidum som fyller gapet.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved en fluidum-tetningsanordning mellom sylinderen og det belastningsbærende legeme for å forhindre fluidet fra å lekke ut fra gapet og forhindre slammet inne i borestrengen fra å tre inn i gapet, og ved at det annet endeparti av sylinderen er anordnet slik at den ikke er festet i aksial posisjon i forhold til det belastningsbærende legeme.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at fluidet er en ikke-ledende olje, og at den første og annen sensor er anbrakt på overflaten av sylinderen i kontakt med oljen.

7. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at sylinderen er en formet sylinder som har forholdsvis tykkere endepartier og et forholdsvis tynnere midtparti.

8. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at det belastningsbærende legeme er et vektrør.

9. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at den formede sylinder er en indre kjerne i et apparat for måling under boring.