NO20130951A1 - Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner - Google Patents
Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner Download PDFInfo
- Publication number
- NO20130951A1 NO20130951A1 NO20130951A NO20130951A NO20130951A1 NO 20130951 A1 NO20130951 A1 NO 20130951A1 NO 20130951 A NO20130951 A NO 20130951A NO 20130951 A NO20130951 A NO 20130951A NO 20130951 A1 NO20130951 A1 NO 20130951A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- drilling
- cpu
- drill string
- algorithm
- drilling device
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 229910001204 A36 steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N digoxin Chemical compound C1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](C)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3C[C@@H]4[C@]([C@@H]5[C@H]([C@]6(CC[C@@H]([C@@]6(C)[C@H](O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)C[C@@H]2O)C)C[C@@H]1O LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- -1 electrical current Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
- E21B44/005—Below-ground automatic control systems
-
- 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
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
Denne oppfinnelsen relaterer seg til systemer, metoder og produkter for tids og -kostnadseffektive boreoperasjoner. Den kombinere eller overflødiggjøre prosesser, fremskaffe bedre nedhullsinformasjon, bedrer total systemkommunikasjonen, tilfører autonomitet og intelligens til komponenter. Systemene kan innbefatte, men er ikke begrenset til; minst et kontinuerlig borestrengelement (1), i en sammenkobling av borestrengelementer, har en elastisitetsmodul (Youngs Modul) mindre enn 150 GPa og strekkfasthet større enn 0,60 Gpa og ikke overfører et aktivt dreiemoment, minst en algoritme og akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13), hvor minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data, men ikke begrenset til, fra minst ene boreanordning (9) til enhver tids bevegelsesretning i tilnærmet sann tid og overføre akustiske data til minst en dataprosesseringsenhet (CPU) (12) for material- og trykkidentifikasjon i alle plan og retninger i forhold til boreanordningen, gi variabelt og optimalt dreiemoment fra minst ene boremotor (11), i forhold til omkransende materie, til styrbar boreanordning (9) i tilnærmet sann tid via styrbar aksling (10). CPU (12) kan med basis i minst ene algoritme og registrerte akustiske data, gjøre boreprosessen autonom ved at den kan tilføre boreanordning (9) via (10), en retningsvektor uavhengig av a priori eller predefinert kurvatur til minst ene boreanordning (9). Systemet vil kunne detektere trykkøkninger frem i tid, dvs i alle plan i forlengelse av boreanordningens hastighetsvektor (14b) og på den måten representere en dynamisk "Blow Out Preventer". Algoritme for autonomitet, som overstyrer predefinert boreprofil, vil normalt bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene CPU (12) til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevebevegelsesretning. Minst ene algoritme kan være et software produkt.
Description
Denne oppfinnelsen relaterer seg til systemer, metoder og produkter for tids og - kostnadseffektive boreoperasjoner. Den kombinere eller overflødiggjøre prosesser, fremskaffe bedre nedhullsinformasjon, bedrer total systemkommunikasjonen, tilfører autonomitet og intelligens til komponenter, og kan i sin ytterste konsekvens transformere hele boreprosesser fra å være inkrementelle til å bli kontinuerlige.
Bakgrunn
Standard (vertikal) boring utførtes med, men er ikke begrenset til, boretårn, heisanordning, rotasjonsbord, strømforsyning, pumper, rotasjonshus ("kelly") og tilførselsledninger for borevæske ("mud"), rigide borestrenger bestående av rør som fortløpende gjenges sammen og borekrone. Borevæsken fjerner og fører kuttrester fra bunnen av borehullet opp til overflaten, smører og kjøler hele boreprosessen, samt balansere det hydrauliske trykket i brønnen ved at man kan variere tettheten til borevæsken. Foringsrør ("casing") kan plasseres i borehullet, gjerne med sement ("slurry") mellom borevegg og foringsrør.
I moderne (horisontal) boring kan man i tillegg til ovennevnte, også benytte kombinasjoner av: - Manipulering med nedhulls - roterende sammenkoblinger ("rotery bottomhole assembly" - BHA) med forskjellige typer og plasseringer av stabilisatorer nær borekronen.
- Vinklingsanordninger ("whipsticks").
- Styresystemer ("rotary steerable systems" - RSS) som kan benytte dynamiske klør ("pads"), og skape sideveis krefter, som igjen kan styre borekronen. - Nedhulls borevæskemotor ("mud motor") drevet av trykkenergien fra borevæsken med styrbar aksling, som igjen kan gi lokalt dreiemoment og retning til borekronen ("point - the bit" - RSS).
- Overflatestyrt vinklingsledd ("surface-adjustable bent housing").
- Lokale kontrollsystemer som angir koordinatene til borekronen (vinkling og azimut), eller mer generelt logging ("Logging While Drilling" - LWD). - Gammastråle logging for eventuelt å kunne spore sedimentære avsetninger, eller mer generelt sensorpakker som måler data (trykk, temperatur med mer) ("Measurement While Drilling" - MWD). - MWD og LWD kan overføres til overflaten i sann tid via pulset telemetrisk kommunikasjon via borevæsken (eller via kabling, se "Kjente teknikker").
For nærmere info om state of the art, se eksempelvis Falczak E. et al. "The Best of Both Worlds - A Hybrid Rototary Steerable System", Oilfield Review, Winter 2011/2012, www.slb.com (Schlumberger).
Boring slik den praktiseres, er en tidkrevende og mindre produktiv prosess av natur ved at den;
- Er inkrementell - rigide borestrengelementer sammenføyes (gjenges sammen) topside.
- Kontinuerlig veksling mellom produktivitet og utskifting av redskapspakker nedhulls.
- Borevæskemotorer har begrenset driftstid frem til overhaling (100 - 125 timer) og kapasitet (100 - 200 kW).
- Telemetrisk kommunikasjon via borevæsken er upålitelig og har lav kapasitet.
- MWD/LWD gir inadekvat informasjon i sann tid til å optimalisere (minimalisere) borelengder. - Bruk av bl. a. "whipsticks" og overflatestyrte vinklingsledd er alle eksempler på at adekvat totalfleksibilitet ikke er tilstede i moderne boreoperasjoner, hensyntatt kostnads- og tidsbesparende målsetninger.
Osmundsen, P. et al. "Exploration drilling productivity at the Norwegian shelf", Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 73,1-2, 2010, konkluderer med at produktiviteten når det gjelder boring i Nordsjøen har kommet ned i 67 meter per dag (2008) i forhold til 144 meter per dag i 2004, samtidig som at dagratene har økt med en faktor på 2,6 i perioden. Kostnadsøkningen har sin bakgrunn i kombinasjoner av mer krevende boreprogrammer og generelle markedsforhold. Det er imidlertid påkrevet å kunne frembringe mer tids og - kostnadseffektive boresystemer og -operasjoner. Dette kan gjøres ved å kombinere eller overflødiggjøre prosesser, fremskaffe bedre nedhullsinformasjon, bedre total systemkommunikasjonen, tilføre autonomitet og intelligens til komponenter, og transformere hele prosessen fra å være inkrementell til å bli kontinuerlig.
Bransjen er meget konservativ, noe som medfører at utviklingen frem til fullintegrert ny tilnærming, som diskutert i dette dokumentet, sannsynligvis vil måtte gå i steg.
Kjente teknikker
WO 2005107396 (PCT/US2005/014940) adresser noe av tematikken ved å beskrive en fleksibel borestrengkarakterisertav leddete stålprofiler, for plassering mellom borekrone og en redskapskobling ("tool joint"). Arrangementet må nødvendigvis kunne overføre et dreiemoment.
Telemetrisk overføring av data er upålitelig og datamengdene er meget begrenset (ca 10 bits/sekund). En løsning på problemet er beskrevet i MX2011010256 (WO2010115492), som også angir referanser til lignende prior art. Dokumentet beskriver et boreelement (rør) innbefattende minst en optisk eller elektrisk ledning for overføring av MWD/LWD data i sann tid. Haliburton beskriver eksempelvis et rørelement med innfaset koaksialkabel for overføring av MWD/LWD data. (http://www.nov.com/WorkArea/linkit.aspx?
LinkIdentifier=id&ItemID=12557)
Bruk av elektrisk kabel for fremdrift av nedhulls elektriske kraftsystemer, er isolert sett ikke nytt. Chen, A. et. al "Review of electrical Machine in Downhole Applications and the Advantages", 13 th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE-PEMC) 2008, angir en relevant sammenstilling av mulighetene på området.
Halliburton Energy Services Inc beskriver (WO 2012128765) en festeanordning for et ultralydapparatur via en O-ring. Hensikten er å bruke transduseren som sensor i MWD/LWD modus.
US20120280492 angir en kompositt-til-metall kobling eller rør for overføring av dreiemoment ("composite torque pipe").
De herværende beskrevne komponenter, sub- og total systemer grenser opp mot noen av de ovenstående begrepene og anordningene, men de er da integrert i en ny og innovativ kontekst som blant annet innholder optimalisering og intelligens.
Oppfinnelsen
Alle komponenter som er beskrevet i "Introduksjon" og i "Kjente teknikker" kan inngå som elementer i herværende oppfinnelses systemer, metoder, produkter og apparatur.
Et standard borestrengelement anvendt i olje & gassammenheng har en indre diameter på 4, 125 tommer (10,47 cm), lengde på 31,6 fot (9,65 m). Ytre diameter varierende fra 5,0 til 5,6 tommer, med minste diameter nærmest borepunktet. Stålkvaliteten som benyttes er gjerne av S-140 eller AISI 1045 kvalitet. For foringsrør ("casing") bruker man gjerne en ytre diameter varierende fra 20 til 4,5 tommer (508 mm -114,3 mm) med en stålkvalitet på eventuelt H-40, J55, K-55, N-80, C-75, L-80, C-90, T-95 eller Q-125.
Alle solide (rigide) strukturer eller rør-arrangementer besitter en form for fleksibilitet bare den totale lenden blir tilstrekkelig. For å øke fleksibiliteten og presisjonen i selve boreoperasjonen generelt, og kostnadseffektiv og tidsbesparende horisontale boreaktiviteter spesielt, blir minimering av tilbakelagt distanse frem til ønsket lokalisering sentralt, ved siden av reduksjon eller bortfall i bruk av retningsmanipulerende verktøy. Det primære virkemiddelet her er anvendelse av minst et kontinuerlig semifleksibelt borestrengelement. De ultimate løsningene innbefatter systemer, metoder eller produkter hvor man anvender en total semi-fleksibel borestreng, sammenføyet av flere semi-fleksible borestrengelementer i en tilnærmet topside horisontal sammenføyningsmodus. Her vil borestrengelementene kunne bli påtvunget et aktivt bøyemoment hvis borestrengen skal anvendes i en tilnærmet vertikal modus. En praktisk overgang (topside) vil kunne være anvendelse av to-x-to valser hvor det vil være en bøyeradius mellom dem.
Økt fleksibilitet defineres som lavere elastisitetsmodul, E, (Youngs Modul) i borestrengelementet, som igjen påvirker bøyeradiusen til borestrengen. Denne kan defineres som;
Hvor
R = bøyeradius
E = Elastisitetsmodul (Youngs Modul)
dz = ytre radius på rør (boreelement)
x = tillatt bøyeforlengelse ("strain") [Pa]
(Kilde http://actamont.tuke.sk/pdf/2004/n3/48wisniowskiziaja.pdf)
Som man ser av (a), er bøyeradiusen direkte proporsjonal med elastisitetsmodulen, E, (Youngs Modul).
Med lavere E - verdi, blir bøyeradiusen redusert.
Samtidig er det viktig å bevare strekkfastheten til borestrengen.
Forholdet mellom strekkfasthet og elastisitetsmodul (Youngs Modul), innenfor flytgrenser, er definert ved Hooke's Lov;
Hvor
a = strekkfasthet
E = Elastisitetsmodul
e = Strain (relativ forlengelse - Al/l)
Tabell 1
Forhold mellom Young's Modul (E) og strekkfasthet ("tensile strength") for noen metaller og kompositter.
Kilde: http://www.engineeringtoolbox.com/engineering-materials-properties-d_1225.html
Syrefast AISI302 stål har en E-verdi på 180, mens strukturstål ASTM-A36 har en tilsvarende verdi på 200. Som man ser ut fra tabell 1, har AISI 1045 stål en E-verdi på 205 GPa og strekkfasthet a = 0,585 GPa. Tilsvarende verdier er 142 GPa og 63,6 GPa (E-verdier) og 1,71 GPa og 1,1 GPa (strekkfastheter) for henholdsvis karbon epoxy og kevlar epoxy. Tettheten (vekten) er samtidig bare en brøkdel av den til tilsvarende stålkvaliteter.
Et eller flere kontinuerlige borestrengelementer kan være sammensatt av materialer som utgjør kombinasjoner av betong, metaller, syntetiske materialer som eksempelvis komposittmaterialer, glassfiber og dets like hvor Youngs Modul (E) og strekkfasthet ("tensile strength") er henholdsvis under 150 GPa og over 0,60 GPa. Med kontinuerlig menes at det minst ene borestrengelementet ikke er leddet. Foretrukne verdier er Youngs Modul under 50 GPa og strekkfasthet over 0,80 GPa. Den kostnadsmessig optimale løsningen vil sannsynligvis være å anvende borestrengelementer med høyere E-verdi i den eventuelt vertikale delen av en borestreng og boreoperasjoner, og lavere verdier når avviksboringen finner sted. Dreiemomentet til boreanordningen tilføres lokalt.
De optimale systemer, metoder og produkter vil være representert med minst en kontinuerlig semifleksibel borestreng med variabel Youngs Modul ned til under 50 GPa og strekkfasthet over 0,80 GPa uten dreiemoment, med en tilnærmet horisontal (topside) sammenkobling av borestrengelementer (med bøyemoment), som muliggjør dreiemomentfri kontinuerlig operasjon.
Begrepet "aktivt dreiemoment" er definert til å innbefatte alle boreoperasjoner hvor en eller flere borestrenger tilføres et (eller flere eller et variabelt) dreiemoment i den hensikt å tilføre en boreanordning rotasjonsenergi. Normalt vil et slikt dreiemoment bli påført topside via et rotasjonsbord. Følgelig er et system som "ikke overfører et aktivt dreiemoment" synonymt med et system som innbefatter minst en (nedhulls) boremotor. Likevel kan et system som "ikke overfører et aktivt dreiemoment" medføre at det midlertidig blir påført minst et borestrengelement et statisk eller variabelt dreiemoment, men da i en sammenføyningskontekst, spesielt hvis denne eller disse sammenføyningene innbefatter gjenger (hun/han) og en skrue -sammenkobling, eller som en følge av friksjon mellom borestreng og omkringliggende materie i borehullet. Intensjonen er følgelig at dreiemoment til boreanordning bare skal ha sitt utspring fra minst ene nedhulls boremotor.
Med utgangspunkt i tabell 1, ved anvendelse av eksempelvis materialer med E-verdier < 100 GPa, a > lGPa og p < 2 (10<3>kg/m<3>), åpner dette opp betydelig større operasjonell fleksibilitet.
For ytterligere tid og kostnadsoptimalisering kan minst ene sammenkobling av borestrengelementer (a) ha tilknyttet minst en annen sammenkobling av borestrengelementer (P) hvor minst ene sammenkobling (a) kan frigjøres fra minst ene sammenkobling (P) og hvorigjennom minst ene sammenkobling (a) kan føres gjennom minst ene sammenkobling (P) og minst ene sammenkobling (P) blir gjort uavhengig av system for aktiv boring (a). Begrepet "aktiv boring" menes den sammenkoblingen som tilfører minst en av borevæske, elektrisk strøm, fluid, elektronisk datakommunikasjon til anordninger nedhulls.
I praksis vil man på denne måten kunne bore og plassere foringsrør i en og samme operasjon. Dette vil kreve anvendelse av eksempelvis en boreenhet med variabel diameter. Et eksempel på dette er "dual diameter bit" - borekronen til Smith Bits (et Schlumberger selskap), ref. http://www.slb.com/services/drilling/drill_bits/quad_d_bit.aspx.
En slik løsning vil imidlertid fordre en feste og frigjøringsanordning for ytre rørarrangement mot eksempelvis en boremotormodul. Figur 1 angir en prinsippskisse for en løsning på en slik feste- og frigjøringsmekanisme. (1) representerer det minst ene kontinuerlige (semifleksible) borestrengelementet eller (a), (2) representerer ytre borestreng, foringsrør ("casing") eller (P). (3) representerer (eksempelvis) minst en boremotormodul (el. lignende), (4) er en dynamisk klo ("pad"), en form for speilvendt RSS, som låser og gir en myk kurvatur mot boremodulen fra ytre rørarrangement. Selve festemekanismen kan være elektromekanisk eller elektrisk hydraulisk. Kloen (4) felles ned i (3) etter frigjøring av (2).
Foretrukket løsning er en eller flere nedhulls - elektrisk veksel- eller likestrømsboremotorer med styrbar aksling med lokalt dreiemoment og retningsstyring til boreanordning, med elektrisk kraft fra topside og tilhørende elektronisk datakommunikasjon via minst ene strømkabel.
Figur 2 angir et kontinuerlig borestrengelement (1) som kan innbefatte minst en kabel (5) for overføring av elektrisk strøm og elektroniske kommunikasjons/data-signaler av både analog og digital natur. Den kan også inneholde en servicekanal (6) for overføring av fluid. Dette kan være væske og/eller en gass for å øke eller redusere tettheten til borevæsken, eller tilføre borevaeske under trykk for å reversere bevegelsesretningen til boreanordningen, eller møte en sensor - detektert trykkøkning (ref. modus som "Blow Out Preventer"). Den kan også overføre sement ("slurry"). To eller flere (kontinuerlige) borestrengelementer kan sammenføyes ved hjelp av en eller flere styresko (7) og konnektor - koblinger (5a), (6a), hvor minst ene kabel (5) og/eller minst ene servicekanal (7) sammenføyes. En ytre låseskrue (8) kan låse og sikre sammenkoblingen. Et (kontinuerlig) borestengelement (1) kan være tilknyttet en eller flere sensorer (ikke vist) via strømførende minst ene kabel (5). Disse sensorene kan være kombinasjoner av analoge og digitale elektromekanisk-, akustisk- (ultralyd), trykk-, temperatursensorer og dets like. Disse sensorene kan sende elektroniske data via minst ene strømførende kabel (5) til minst ene CPU, lokalisert topside eller nedhulls.
En (kontinuerlig) borestrenganordning (1) kan også sammenkobles med et standard borestrengelement av stål hvor sammenkoblingsmekanismen vil være en gjenget sammenkobling. I denne anvendelsesmodusen vil det, men ikke nødvendigvis, være naturlig at minst en av minst ene elektrisk førende kabel (5) eller minst ene servicekanal (6) ikke forefinnes. Dette kan være i anvendelsesområder hvor en eller flere nedhulls borevæskemotorer driver et borearrangement.
Figur 3 angir en prinsippskisse for et akustisk deteksjons og styringssystem. (9) representerer en boreanordning. Denne kan være av solid utførelse for perkusjonsapplikasjon (slagbor) eller en borekrone med fast eller variabel ("dual") diameter. (10) er en styrbar aksling, (11) elektrisk eller borevæskedrevet boremotor [(3) refererer seg til eksempelvis en hel boremodul med tilknyttete anordninger], (1) borestreng(element), (12) representerer minst en dataprosesseringsenhet (CPU) inneholdende minst en algoritme som kan gi styresignaler til (11). (12) kan være lokalisert topside med signaloverføring telemetrisk via borevæsken eller elektronisk via kabel. Foretrukket løsning er lokal og nær plassering til minst ene borearrangement (11). Akustisk deteksjon av materiale i alle plan og retninger i forhold til boreenheten kan utføres av en eller flere enkelt - element prober eller transdusere (sensorer)
(13). Foretrukket løsning er imidlertid anvendelse av en eller flere "Phased Array" (PA) transdusere som elektronisk kan skanne volumer av materie. Visuelt, det vil si visning til operatør i kontrollrom, kan grafisk grensesnitt med basis i lineær og ikke-linear analyse avbildes som kombinasjoner av A-Scan (tid - amplitude til et ultralydsignal), B-Scan (viser dybden til reflekser i forhold til linear posisjon), C-Scan (todimensjonal data presentasjon på toppen av en plant snitt), S-Scan (todimensjonalt tverrsnitt utviklet fra A-Scan med tidsforsinkelse). Se eksempelvis Moser, M. Engineering Acoustics, Springer, 2009, Ersoy, O.K. Diffraction, Fourier Optics and Imaging, John Wiley & Sons, Inc, 2007, Shariyat, M. et al Nonlinear thermoelasticity, vibration, and stress wave propagation analyses of thick FGM cylinders with temperature-dependent material properties, European Journal of Mechanics and Solids, Vol. 29 (3), 2010 for lineær og ikke-lineær akustisk analyse, signalbehandling og avbildning. (14a) angir skannsektor i x - y plan i boreanordningens bevegelsesretning, og (15) angir skannsektor i x - z plan, variabelt opp til 90 grader på x - y planet. Det er imidlertid ingen begrensninger på antall skann - profiler og plan og vinkler mellom disse, som den minst ene akustiske sensoren kan tilveiebringe.
Tabell 2 angir hastighetene til P og S bølger samt tettheten til en del materialer og sammensetninger av stoffer. P bølger er trykkbølger som forplanter seg i longitudinal retning i materie. S bølger er skjærbølger som er transvers av natur.
Tabell 2
Noen akustiske hastighets - parametre for porøse materialer.
Kilde: Bourbié, T. et. al," Acoustics of Porous Media", Gulf Publishing Company, Book Division, 1987.
På bakgrunn av, men ikke begrenset til, ovenstående teoretiske og empiriske referanser, tilveiebringer minst ene CPU (12), med bakgrunn i minst ene algoritme og akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13), hvor minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data fra minst ene boreanordning (9) til enhver tids bevegelsesretning i tilnærmet sann tid, og varierende, men ikke begrenset til, opp til 90 grader til denne minst ene boreelements bevegelsesretning og overføre akustiske data til minst ene (foretrukket lokalt plassert) dataprosesseringsenhet (CPU) (12) med en eller flere algoritmer, for trykkdata og materialanalyse i alle plan og retninger i forhold til boreanordningen. Med bakgrunn i minst ene algoritme vil minst ene CPU (12) kunne gi variabelt og optimalt dreiemoment til minst ene boremotor (11), i forhold til omkransende materie (tetthet), til styrbar boreanordning (9) i tilnærmet sann tid via styrbar aksling (10). CPU kan med basis i minst ene algoritme og registrerte akustiske data, gjøre boreprosessen autonom ved at den kan tilføre den minst ene boreanordning (9), (10), en retningsvektor uavhengig av a priori eller predefinert kurvatur (koordinater) til minst ene boreanordning (9). Algoritme for autonomitet, som overstyrer predefinert boreprofil, vil normalt bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene CPU (12) til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevegelsesretning. Dette kan, men er ikke begrenset til, å omfatte hydrokarboner (olje og/eller gass), mineraler eller vulkanske bergarter (Kimberley Pipes) for diamantutvinning. Systemet vil kunne detektere trykkøkninger frem i tid via (14a), (14b) og/eller (15) dvs i sektorer over, under, til siden og i forlengelsen av boreanordningens hastighetsvektor, og vil kunne tilføre borevæskekomponenter via servicekanal (6) i borestrengen, og på den måten representere en dynamisk BOP ("Blow Out Preventer").
Benyttes en borevæskemotor (11), kan denne styre ved at (12) gir styresignaler til elektromekanisk og/eller elektrohydraulisk (ikke vist) ventilarrangement. Forefinnes ingen direkte strømkilde (5), kan lokal strømkilde i eksempelvis (3), men ikke begrenset til, inkorporeres i form av kombinasjoner av utskiftbare batteripakker, trykk (piezo) elektriske generatorer, dynamoer eller dets like, drevet av bevegelsesenergien til borevæsken, og derved tilveiebringe elektrisitet til å til å drive detekterings-, kontroll og styringssystemer definert ved (10) -(15).
Denne oppfinnelse har anvendelse på land og/eller på eller i vann.
På denne bakgrunn vil ett mest favorabelt system, metode, eller en konfigurasjon av produkter og apparatur for boring bestående av, men ikke begrenset til; minst ett kontrollsystem, minst en kraftkilde, minst ett subsystem for operasjon og håndtering av borestrengelementer, minst ett subsystem for fremskaffelse og håndtering av borevæske, minst en boreenhet, hvilket system erkarakterisert vedkombinasjoner av;
a) minst et kontinuerlig borestrengelement (1) i en sammenkobling av borestrengelementer har en elastisitetsmodul (Youngs Modul) mindre enn 150 GPa og strekkfasthet større enn 0,60
Gpa og ikke overfører et aktivt dreiemoment,
b) minst en akustisk sensor (13) med kapasitet til å tilveiebringe akustiske data, men ikke begrenset til, i forlengelsen til minst ene boreelements bevegelsesretning i tilnærmet sann tid, til minst en dataprosesseringsenhet (CPU) (12), og denne minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme og hvor denne minst ene CPU (12) i henhold til denne minst gitt ene algoritme kan gi styresignaler til minst ene boremotor (11) som overfører et lokalt aktivt dreiemoment til minst ene boreenhet (9) via styrbar aksling (10), c) minst ene sammenkobling av borestrengelementer (a) har tilknyttet minst en annen sammenkobling av borestrengelementer (P) hvor minst ene sammenkobling (a) kan frigjøres fra minst ene sammenkobling (P) og hvorigjennom minst ene sammenkobling (a) kan føres gjennom minst ene sammenkobling (P) og minst ene sammenkobling (P) blir gjort uavhengig av system for aktiv boring (a). Videre vil et slikt mest favorabelt system, metode eller en konfigurasjon av produkter og apparatur værekarakterisert vedkombinasjoner av; - minst ene sammenkobling av borestrengelementer (1) har tilknyttet minst en kabel (5) for overføring av elektrisk strøm og elektronisk signaloverføring, - minst ene sammenkobling av borestrengelementer (1) har tilknyttet minst en servicekanal (6) for overføring av fluid, - minst ene motor (11) mottar energi fra av systemets fremskaffet borevæske og kan tilveiebringe et aktivt og varierende dreiemoment til minst ene boreenhet (9), hvorav minst ene motor mottar styresignaler fra minst ene dataprosesseringsenhet (CPU) (12), - minst ene boremotor (11) mottar elektrisk energi fra av systemet fremskaffet minst ene kabel (6) og kan tilveiebringe et aktivt og varierende dreiemoment til minst ene boreenhet (9), hvorav minst ene motor mottar styresignaler fra minst ene dataprosesseringsenhet (CPU) (12), - den minst ene CPU(12) innehar minst en algoritme som kan tolke og analysere akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13) og kan tilveiebringe, men er ikke begrenset til, kombinasjoner av type og sammensetning av materie og trykk, - den minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme som kan tolke og analysere akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13) og kan tilveiebringe trykkdata i og rundt den minst ene boreenheten (9) fremover i tid (i alle plan rundt forlengelse av boreanordningens hastighetsvektor), - den minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme som kan gi styresignaler til boreenhet (9) via styrbar aksling (10) og gitt algoritme vil bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene CPU (12) til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevegelsesretning. - den minst ene algoritme er et software produkt, innbefattende, men ikke begrenset til, instruksjoner når iverksatt av minst ene CPU (12), medfører at det blir gitt styresignaler til boreenhet (9) via styrbar aksling (10), og gitt minst ene software produkt vil bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene software produkt til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevegelsesretning. - minst ene subsystem (topside) for operasjon og håndtering av borestrengelementer kan tilveiebringe og motta sammenkoblinger av borestrengelementer på kontinuerlig basis.
Den herværende oppfinnelse er ikke begrenset til de beskrevne systemer metoder, apparaturer eller algoritmer, i betydningen at alle generiske variasjoner til systemene eller anordningene, slik at forskjellige arrangementene av forskjellige komponenter (sub-systemer eller enheter), forskjellige størrelse og geometrisk utforming på komponenter, uavhengig og automatisk kontroll og styring av komponenter til (total) systemene, kontinuerlig eller delvis (tidsbegrenset) forbindelse til eventuelle kontrollenheter, plassering av eventuelle sensorer eller målere, innebygget eller delvis eller totalt integrerte systemer eller løsninger, er alle åpenbare varianter som kan bli utledet av en kyndig fagmann, forutsatt at denne beskrivelse av den fremførte oppfinnelse er tilgjengelig.
Som en følge av dette, alle anordninger eller systemer som er funksjonelt ekvivalente vil være inkludert av omfanget til denne oppfinnelse, og alle modifikasjoner til oppfinnelsen, vil ligge innenfor de fremførte kravene. Basert på ovennevnte, alle utsagn skal tolkes illustrativt og ikke i begrensende sammenheng. Det er videre forutsatt at alle krav skal tolkes slik at de dekker alle generiske og spesifikke karaktertrekk ved oppfinnelsen som er beskrevet, og at alle aspekter relatert til oppfinnelsen, uten hensyntagen til spesifikk bruk av språk, skal være inkludert. På denne bakgrunn, skal alle de fremførte referanser være inkludert som en del av denne oppfinnelse sin basis, operasjonsmåter, metoder, algoritmer, produkter, apparaturer og systemerer.
Claims (9)
1. System for boring bestående av, men ikke begrenset til, minst ett kontrollsystem, minst en kraftkilde, minst ett subsystem for operasjon og håndtering av borestrengelementer, minst ett subsystem for fremskaffelse og håndtering av borevæske, minst en boreenhet, hvilket system er
karakterisert vedminst en av a) minst et kontinuerlig borestrengelement (1) i en sammenkobling av borestrengelementer har en elastisitetsmodul (Youngs Modul) mindre enn 150 GPa og strekkfasthet større enn 0,60 Gpa og ikke overfører et aktivt dreiemoment, b) minst en akustisk sensor (13) med kapasitet til å tilveiebringe akustiske data, men ikke begrenset til, i forlengelsen til minst ene boreelements bevegelsesretning i tilnærmet sann tid til minst en dataprosesseringsenhet (CPU) (12), og denne minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme og hvor denne minst ene CPU (12) i henhold til denne minst gitt ene algoritme kan gi styresignaler til minst ene motor (11) som overfører et lokalt aktivt dreiemoment til minst ene boreenhet (9), c) minst ene sammenkobling av borestrengelementer (a) har tilknyttet minst en annen sammenkobling av borestrengelementer (P) hvor minst ene sammenkobling (a) kan frigjøres fra minst ene sammenkobling (P) og hvorigjennom minst ene sammenkobling (a) kan føres gjennom minst ene sammenkobling (P) og minst ene sammenkobling (P) blir gjort uavhengig av system for aktiv boring (a).
2. System ifølge krav 1,
karakterisert vedminst en av a) minst ene sammenkobling av borestrengelementer (1) har tilknyttet minst en kabel (5) for overføring av elektrisk strøm og elektronisk signaloverføring, b) minst ene sammenkobling av borestrengelementer (1) har tilknyttet minst en servicekanal (6) for overføring av fluid,
3. System ifølge krav 1,
karakterisert vedat - minst ene subsystem for operasjon og håndtering av borestrengelementer kan tilveiebringe og motta sammenkoblinger av borestrengelementer på kontinuerlig basis.
4. System ifølge krav 1,
karakterisert vedat - minst ene boremotor (11) mottar energi fra av systemets fremskaffet borevæske og kan tilveiebringe et aktivt og varierende dreiemoment til minst ene boreenhet (9), hvorav minst ene motor mottar styresignaler fra minst ene dataprosesseringsenhet (CPU) (12).
5. System ifølge krav 1,
karakterisert vedat - minst ene boremotor (11) mottar elektrisk energi fra av systemet fremskaffet minst ene kabel (6) og kan tilveiebringe et aktivt og varierende dreiemoment til minst ene boreenhet (9), hvorav minst ene motor mottar styresignaler fra minst ene dataprosesseringsenhet (CPU) (12).
6. System ifølge alle foregående krav,
karakterisert vedat - den minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme som kan tolke og analysere akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13) og kan tilveiebringe, men ikke begrenset til, kombinasjoner av type og sammensetning av materie og trykk.
7. System ifølge alle foregående krav,
karakterisert vedat - den minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme som kan tolke og analysere akustiske data fra minst ene akustiske sensor (13) og kan tilveiebringe trykkdata i og rundt den minst ene boreenheten (9) fremover i tid (i alle plan i forlengelse av boreanordningens hastighetsvektor).
8. Metode ifølge alle foregående krav,
karakterisert vedat - den minst ene CPU (12) innehar minst en algoritme som kan gi styresignaler til boreenhet (9) via styrbar aksling (10) og gitt algoritme vil bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene CPU (12) til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevegelsesretning.
9. Produkt ifølge alle foregående krav,
karakterisert vedat - den minst ene algoritme er et software produkt, innbefattende, men ikke begrenset til, instruksjoner når iverksatt av minst ene CPU (12), medfører at det blir gitt styresignaler til boreenhet (9) via styrbar aksling (10), og gitt minst ene software produkt vil bli koblet inn når minst ene sensor (13) tilveiebringer akustiske data som blir tolket av minst ene software produkt til å indikere en type materie i andre plan enn forefinnende i boreanordningens til enhver tid pre - programmerte bevegelsesretning.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20130951A NO20130951A1 (no) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner |
| PCT/NO2014/050127 WO2015005800A1 (en) | 2013-07-09 | 2014-07-09 | Autonomous drilling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20130951A NO20130951A1 (no) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20130951A1 true NO20130951A1 (no) | 2013-07-09 |
Family
ID=49111606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20130951A NO20130951A1 (no) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO20130951A1 (no) |
| WO (1) | WO2015005800A1 (no) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107270586A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-10-20 | 依科瑞德（北京）能源科技有限公司 | 地源热泵地埋管埋管结构 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6088294A (en) * | 1995-01-12 | 2000-07-11 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system with an acoustic measurement-while-driving system for determining parameters of interest and controlling the drilling direction |
| EP2236736B8 (en) | 2009-03-30 | 2018-02-14 | Vallourec Drilling Products France | Wired drill pipe |
| GB2476653A (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-06 | Wajid Rasheed | Tool and Method for Look-Ahead Formation Evaluation in advance of the drill-bit |
| CA2854480C (en) * | 2011-11-15 | 2016-10-18 | Saudi Arabian Oil Company | Methods for geosteering a drill bit in real time using surface acoustic signals |
-
2013
- 2013-07-09 NO NO20130951A patent/NO20130951A1/no unknown
-
2014
- 2014-07-09 WO PCT/NO2014/050127 patent/WO2015005800A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015005800A1 (en) | 2015-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20130122A1 (no) | Apparat og fremgangsmate for nedihulls energiomforming | |
| US20140069720A1 (en) | Tachometer for a rotating control device | |
| NO339241B1 (no) | Fremgangsmåte og måling-under-boring-system for å analysere kraftmålinger ved en borestreng | |
| BR112014009982B1 (pt) | Sistema integrado para intensificar o desempenho de operações subterrâneas, e, método para intensificar o desempenho de operações subterrâneas | |
| US20080314597A1 (en) | Apparatus for Subsea Intervention | |
| CN105785431B (zh) | 海底地震采集节点自适应控制投放系统 | |
| CN109642460A (zh) | 使用井下无线网络的储层地层表征 | |
| WO2017044221A1 (en) | System for communicating data via fluid lines | |
| Cayeux et al. | From shallow horizontal drilling to ERD wells: How scale affects drillability and the management of drilling incidents | |
| CN106909759B (zh) | 一种页岩地层pdc钻头机械钻速预测方法及装置 | |
| MX2014009739A (es) | Sistema tractor de piston para utilizarse en pozos subterraneos. | |
| CN107476798B (zh) | 一种适于深水喷射下导管全过程井口姿态监测系统及方法 | |
| NO20130951A1 (no) | Systemer for optimaliserte, intelligente og autonome boreoperasjoner | |
| RU2707208C1 (ru) | Гибкая утяжеленная бурильная труба для роторной управляемой системы | |
| US11513247B2 (en) | Data acquisition systems | |
| WO2012078406A3 (en) | Well control operational and training aid | |
| CN102654023B (zh) | 一种用于深水钻井的主辅水下系统及其设置方法 | |
| CN205445584U (zh) | 深水钻井隔水管动力学参数测量系统 | |
| CN102518430A (zh) | 基于撞击法评价井眼底部附近地层界面性质的方法和装置 | |
| Ivanova et al. | Telemetry Tracking During Directional Drilling. | |
| US11299984B2 (en) | System and method for enabling two-way communication capabilities to slickline and braided line | |
| RU218267U1 (ru) | Турбинный генератор электроэнергии с возможностью исследования газонефтяных скважин | |
| US20240167378A1 (en) | In-riser tool operation monitored and verified through rov | |
| NO20131157A1 (no) | System for lete- og produksjonsboring etter olje og gass | |
| RU2215874C1 (ru) | Автоматизированный навигационный буровой комплекс для прокладки коммуникаций |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CREP | Change of representative |
Representative=s name: AIDI - BK MOELMANN, POSTBOKS 125, 2001 LILLESTROEM |
|
| BDEC | Board of appeal decision |
Free format text: KLAGEN FORKASTES Filing date: 20140926 Effective date: 20161005 |