NO20131681A1

NO20131681A1 - Nedhullssensorer impregnert med hydrofobt materiale, verktøy som omfatter disse og relaterte fremgangsmåter

Info

Publication number: NO20131681A1
Application number: NO20131681A
Authority: NO
Inventors: Holger Stibbe; David Hill Lilly
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-01-28
Also published as: WO2013006421A2; GB201400912D0; WO2013006421A3; BR112013033820A2; GB2509405A; GB2509405B; US20130000399A1; US8783099B2; BR112013033820B1; NO346218B1

Abstract

Et nedihullsverktøy inkluderer en sensor som har en sensitiv komponent, en polymer som minst delvis dekker den sensitive komponenten og et hydrofobt materiale impregnert innen polymeren og/eller den sensitive komponenten av sensoren. Fremgangsmåter for fremstilling av nedihullsverktøyet inkluderer å dekke en andel av sensoren med en polymer og impregnere et hydrofobt materiale innen polymeren og/eller den sensitive komponenten av sensoren.

Description

PRIORITETSKRAV

Denne søknaden krever fordelen av leveringsdatoen til United States Pa-tentsøknad med løpenummer 13/175,528, levert 1. juli, 2011, for "DOWNHOLE

SENSORS IMPREGNATED WITH HYDROPHOBIC MATERIAL, TOOLS INCLU-DING SAME, AND RELATED METHODS."

TEKNISK OMRADE

Utførelsesformer av foreliggende redegjørelse omhandler nedihullsverk-tøyer som omfatter sensorer, sensitive komponenter av slike verktøyer og fremgangsmåter for fremstilling av slike verktøyer.

BAKGRUNN

Brønnboringer blir dannet i undergrunnsformasjoner for ulike formål inkludert, for eksempel, utvinning av olje og gass fra undergrunnsformasjonen og utvinning av geotermisk varme fra undergrunnsformasjonen. Sensorer blir anvendt for å overvåke betingelser ved nedihullslokaliseringer i brønnboringene, enten i løpet av boring eller etter boring. Eksempler på nedihullskarakteristikker som kan bli overvåket ved anvendelse av sensorer inkluderer temperatur, trykk, fluidstrøm-ningsrate og type, formasjonsresistivitet, kryss-brønn og akustisk seismometri, perforeringsdybde, fluidkarakteristikker eller loggedata.

Sensorer utnyttet ved et borested kan være inkorporert innen en borestreng. En "borestreng," som den blir referert til innen faget, omfatter en serie av avlange rørformede segmenter knyttet sammen ende-til-ende, og strekker seg inn i brønnboringen fra en borerigg eller plattform. En jord-borende roterende borkrone og andre komponenter kan være koplet ved den distale enden av borestrengen ved bunnen av brønnboringen som blir boret. Denne sammenstillingen av verk-tøyer og komponenter blir referert til i faget som en "bunnhullsammenstilling"

(BHA). Ledningstråder kan også bli anvendt i en brønnboring som del av boreope-rasjoner eller i løpet av post-bore-operasjoner. En "ledningstråd" eller "glatt vaier," begge begreper anvendt i faget, omfatter en lang vaier, kabel eller kveilet rør ofte anvendt for å senke eller heve nedihullsverktøyer anvendt i olje- og gassbrønn-vedlikehold til den passende dybden av den borede brønnen. Sensorer kan bli inkorporert innen slike ledningstråder.

Av sensorene utnyttet i boresystemer, er akustiske sensorer vanlige. I kjen-te systemer, opererer en akustisk sensor, typisk med en piezo-keramisk transducer ombord, i en puls-ekko modus hvor den blir utnyttet for å både sende og motta en trykkpuls i borefluid (også referert til som boreslam). I slike systemer er transmitteren og mottakeren av den akustiske sensoren integrert sammen. I andre kjen-te systemer inkluderer en akustisk sensor en akustisk mottaker konfigurert for å detektere et signal som resulterer fra et signal overført ved en separat akustisk transmitter. I slike systemer kan den akustiske sensorens transmitter være lokali-sert nær den akustiske sensorens mottaker eller ordnet ned lengden av nedihulls-verktøyet fra mottakeren inkorporert innen verktøyet. I anvendelse blir en elektrisk drivspenning (f.eks. en kvadratbølgepuls) pålagt til transduceren av den akustiske sensor transmitteren, som vibrerer overflaten av transduceren av transmitteren og setter i gang en trykkpuls inn i borefluidet. En andel av den ultrasoniske energien blir typisk reflektert ved borefluid/borehull vegg-grenseflaten og blir mottatt ved transduceren av den akustiske sensorens mottaker, som induserer en elektrisk respons deri. I systemer som har en akustisk sensor med en integrert mottaker og transmitter, kan transduceren som setter i gang trykkpulsen være transduceren som også mottar responsen. Ulike karakteristikker av nedihullsmiljøet kan bli kon-kludert fra det mottatte signalet, slik som borehulldiameteren, måleeksentrisitet og bore-fluid egenskaper.

Betingelser i et nedihullsmiljø er ofte strenge. Sensorer anvendt nedihulls må typisk motstå temperaturer som spenner til og ut over 150 grader Celsius og trykk som spenner opp til omkring 30.000 psi (2.041 atm). Omgitt av jord, borestøv og boreslam, er nedihullsbetingelser ofte også fuktighetsfylte rom, likevel kan sensorer ha sensitive komponenter som kan bli skadet når de kommer i kontakt med vann. For eksempel, i en akustisk sensor som anvender en piezoelektrisk keramisk transducer, gjør eksponering av det keramiske materialet for fuktighet ved høye trykk og temperaturer den keramiske transduceren sårbar for vanndiffusjon deri, som kan endre kapasitansen og den dielektriske konstanten av det keramiske materialet. Slike endringer omfatter sensorens evne til å detektere signaler nøyaktig.

Forsøk har blitt gjort på å redusere sannsynligheten for eksponering av de sensitive komponentene av sensorer for potensielt skadelige betingelser. Slike forsøk inkluderer å omgi de sensitive komponentene av sensoren med et materiale, så som silikonolje. Eksempler på slik anvendelse av beskyttende innfatninger er vist i, for eksempel, U.S. patent nr. 7,036,363, som ble utstedt 2. mai, 2006, til Yogeswaren; U.S. patent nr. 7,075,215, som ble utstedt 11. juli, 2006, til Yogeswa ren; U.S. patent nr. 7,180,828, som ble utstedt 20. februar, 2007, til Sommer et al; og U.S. patent nr. 7,825,568, som ble utstedt 2. november, 2010, til Andle.

FREMLEGGELSE AV OPPFINNELSEN

I noen utførelsesformer inkluderer foreliggende redegjørelse et nedihulls-verktøy som har en sensor. Sensoren har en sensitiv komponent. En polymer dekker minst delvis den sensitive komponenten. Polymeren er impregnert med et hydrofobt materiale.

I noen utførelsesformer inkluderer foreliggende redegjørelse et nedihulls-verktøy som har en sensor. Sensoren har en sensitiv komponent. En polymer dekker minst delvis den sensitive komponenten. Den sensitive komponenten er impregnert med et hydrofobt materiale.

Foreliggende redegjørelse inkluderer en fremgangsmåte for å danne et nedihullsverktøy. Noen utførelsesformer av fremgangsmåten inkluderer å dekke den sensitive komponenten av en sensor med en polymer og impregnere polymeren med et hydrofobt materiale.

I noen utførelsesformer av fremgangsmåten for å danne et nedihullsverk-tøy, inkluderer fremgangsmåten å dekke en sensitiv komponent av en sensor med en polymer og impregnere den sensitive komponenten av sensoren med et hydrofobt materiale.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Selv om spesifikasjonen konkluderer med krav som spesielt utpeker og dis-tinkt krever det som betraktes som utførelsesformer av redegjørelsen, kan ulike kjennetegn og fordeler ved denne redegjørelsen bli lettere fastlagt fra den følgen-de beskrivelsen av eksempelutførelsesformer tilveiebrakt med referanse til de led-sagende tegningene, i hvilke: FIG. 1 er et høyderiss av en skjematisk representasjon av en sensor ifølge foreliggende redegjørelse i et delvis riss av et nedihullsverktøysegment som støt-ter sensoren; FIG. 2 er et tverrsnitts, perspektivriss av en skjematisk representasjon av en sensor ifølge foreliggende redegjørelse, som omfatter en sensitiv komponent dekket med en polymer impregnert med et hydrofobt materiale; FIG. 3 er et tverrsnitts, perspektivriss av en skjematisk representasjon av en sensor ifølge foreliggende redegjørelse, som omfatter en sensitiv komponent impregnert med et hydrofobt materiale og dekket av en polymer; FIG. 4 er en skjematisk representasjon av et nedihullsverktøysegment inkludert minst én sensor ifølge foreliggende redegjørelse; FIG. 5 er et tverrsnittsriss av en skjematisk representasjon av snitt 5-5 av FIG. 4; FIG. 6 er en skjematisk representasjon av et boresystem, som utnytter en ledningstråd, som inkorporerer flere sensorer ifølge foreliggende redegjørelse; og FIG. 7 er en skjematisk representasjon av et boresystem, som utnytter en borestreng, som inkorporerer flere sensorer ifølge foreliggende redegjørelse.

MÅTE(R) FOR A UTFØRE OPPFINNELSEN

Illustrasjonene presentert heri er ikke faktiske riss av et hvilket som helst spesielt verktøy, nedihullsverktøy eller system, sensor eller komponent av et slik verktøy, system eller sensor, men er utelukkende idealiserte representasjoner anvendt for å beskrive utførelsesformer av foreliggende redegjørelse.

Som anvendt heri betyr og inkluderer begrepet "sensor" en anordning som responderer til en fysisk betingelse og overfører et signal som en funksjon av den betingelsen. For eksempel kan sensorer være konfigurert for å detektere trykk, strømningsrater, temperaturer, etc. og kan være konfigurert for å kommunisere med andre deler av et system, slik som en borestreng (f.eks. et styringssystem). "Sensor" kan også inkludere, uten begrensning, en akustisk sensor transmitter, en akustisk sensor mottaker og en akustisk sensor med integrert transmitter og mottaker.

Som anvendt heri betyr og inkluderer "boresystem" en hvilken som helst gruppering av inter-kommuniserende eller interaktive verktøyer konfigurert for anvendelse i testing, kartlegging, boring, komplettering, prøvetakning, overvåkning, utnytting, vedlikehold, reparasjon, etc. av en boring. Boresystemer inkluderer, uten begrensning, landbaserte systemer, off-shore-systemer, systemer som utnytter en borestreng og systemer som utnytter en ledningstråd.

Som anvendt heri betyr og inkluderer begrepet "nedihullsverktøy" et hvilket som helst verktøy anvendt innen en brønnboring i en undergrunnsformasjon. Nedihullsverktøyer inkluderer, uten begrensning, verktøyer anvendt for å måle eller på annen måte detektere betingelser i nedihullsmiljøet og verktøyer anvendt for å kommunisere betingelser til opphullslokalisering.

Som anvendt heri betyr og inkluderer begrepet "jord-borende verktøy" et hvilket som helst verktøy anvendt for å fjerne formasjonsmateriale og danne en boring (f.eks. en brønnboring) gjennom en formasjon ved hjelp av fjerningen av en del av formasjonsmaterialet. Jord-borende verktøyer inkluderer, uten begrensning, roterende borkroner (f.eks. stiftborkroner (fixed-cutter) eller "drag" borspisser og pilotkrone (roller cone) eller "berg" borspisser), hybrid borspisser inkludert både stiftborkroner og rulleelementer, kjerneboringsborspisser, slagborspisser, bi-senter borspisser, foringsrørmøller (casing mills) og borkroner, utgangsverktøyer (exit tools), opprømmere (inkludert ekspanderbare opprømmere og fast-ving opprøm-mere), og andre såkalte "hull-åpnings" verktøyer.

Som anvendt heri refererer begrepet "høy-trykk" til trykk ved eller over 10.000 psi (680 atm).

Som anvendt heri refererer begrepet "høy-temperatur" til temperaturer ved eller over 100 grader Celsius.

Som anvendt heri betyr og inkluderer begrepet "hydrofob" et hvilket som helst materiale eller overflate som vanndråper har en kontaktvinkel i luft med på minst 90°, som målt ved et kontaktvinkelgoniometer som beskrevet i ASTM Standard D7334-08 (Standard Practice for Surfave Wettability of Coatings, Substrates and Pigments by Advancing Contact Angle Measurement, ASTM lnt'l, WestCons-hohocken, PA, 2008). Hydrofobe materialer inkluderer, for eksempel, silisium-baserte oljer (vanligvis betegnet "silikonoljer"), ikke-polare silikoner og fluorkarbo-ner.

Som anvendt heri betyr og inkluderer begrepet "silikonolje" en hvilken som helst polymerisert siloksan med organiske sidekjeder. Silikonolje inkluderer, for eksempel, polydimetylsiloksanfluid.

I noen utførelsesformer inkluderer redegjørelsen et nedihullsverktøy som omfatter en sensor som har en sensitiv komponent konfigurert for anvendelse i et nedihullsmiljø. Sensoren er minst delvis dekket av en polymer, og den ene eller begge av den sensitive komponenten og polymerarealet impregnert med et hydrofobt materiale. Det impregnerte hydrofobe materialet kan motvirke eller forhindre at fuktighet eller andre forurensninger diffunderer inn i og gjennom polymeren og/eller den sensitive komponenten og påfølgende setter funksjonaliteten av sensorens sensitive komponent i fare.

FIG. 1 illustrerer en utførelsesform av et nedihullsverktøy som har et nedihullsverktøysegment 4 som huser minst én sensor 10 i henhold til en utførel-sesform av foreliggende redegjørelse. Sensoren 10 haren stamme 12 som define rer minst én sidevegg 16. Sensoren 10 inkluderer minst én sensitiv komponent 14 som er støttet av stammen 12 av sensoren 10. I henhold til den avbildede utførel-sesformen er sideveggen 16 av stammen 12 hovedsakelig sylindrisk.

Den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 av nedihullsverktøyet kan være den betingelses-avsøkende komponenten av en akustisk sensor, f.eks. en piezoelektrisk transducer, generelt eller mer spesifikt, en piezoelektrisk keramisk transducer. I henhold til den avbildede sensoren 10, definerer den sensitive komponenten 14 en sirkulær flate med en omkrets større enn omkretsen definert ved den sylindriske sideveggen 16. I andre aspekter inkluderer den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 mange stablede piezoelektriske transducere.

Også som FIG. 1 illustrerer, dekker en polymer 22 den sensitive komponenten 14 og dekker minst delvis stammen 12 av sensoren 10. Polymeren 22 kan være, uten begrensning, en elastomer, en akryl, en epoksy, en harpiks, et termoplastisk materiale, eller mer spesifikt, polyetereterketon (PEEK). Polymeren 22 kan være konfigurert for å fullstendig dekke den sensitive komponenten 14 av sensoren 10, og etterlater ikke noe av den sensitive komponenten 14 eksponert. Alternativt kan polymeren 22 være konfigurert for å dekke hele den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 så vel som del av sideveggen 16 av stammen 12 av sensoren 10. Alternativt kan polymeren 22 være konfigurert for å kapsle inn hele stammen 12 av sensoren 10, inkludert den sensitive komponenten 14, som avbildet.

I henhold til avbildningen i FIG. 1, dekker polymeren 22 tett overflaten av den sensitive komponenten 14 og stammen 12 av sensoren 10. Polymeren 22 kan være festet til de dekkede delene av den sensitive komponenten 14 og/eller stammen 12 av sensoren 10. Polymeren 22 kan være avtagbart knyttet til de dekkede delene av den sensitive komponenten 14 og/eller stammen 12 av sensoren 10. Videre kan polymeren 22 være konfigurert for å bli fordelt jevnt langs den ytre overflaten av stammen 12 av sensoren 10, inkludert den sensitive komponenten 14 av sensoren 10, slik at polymeren 22 har en enhetlig tykkelse i de dekkede områdene.

Polymeren 22 av sensoren 10 kan være impregnert med et hydrofobt materiale 28. Det hydrofobe materialet 28 kan være en silikonolje, slik som polydimetylsiloksan, eller en annen siloksan, slik som metylpolysiloksan. Det hydrofobe materialet 28 kan være eller alternativt omfatte en fluorpolymer slik som polytetrafluor etylen. Når den er impregnert med det hydrofobe materialet 28, er den impregnerte polymeren 22 konfigurert slik at det hydrofobe materialet 28 opptar rom mellom forbindelsene innen polymeren 22 som ellers er tomt. Følgelig, når den impregnerte polymeren 22 blir eksponert for et fuktighetsrikt miljø, vil tomt rom innen polymeren 22, som ellers kan være tilgjengelig for og deretter opptatt av vannmolekyler eller lignende, allerede være opptatt av det hydrofobe materialet 28. Den tidligere opptagelsen av rommet som ellers er tomt ved det hydrofobe materialet 28 kan derfor motvirke fuktighetsdiffusjon inn i og gjennom polymeren 22.

For eksempel, kan en akustisk sensor, som har en piezoelektrisk keramisk transducer som er minst delvis dekket med en PEEK polymer 22 være eksponert for et høytrykks, høytemperatur og fuktighetsfylt nedihullsmiljø. I slike betingelser, kan PEEK materialet bli utsatt for deformerende krefter og gjort sårbart for diffu-sjon av vann inn i og gjennom PEEK materialet. Det diffunderte vannet kan ta opphold innen det tomme rommet mellom molekylene som omfatter PEEK materialet. De diffunderte vannmolekylene kan videre diffundere fullstendig gjennom PEEK materialet for å få adkomst og diffundere inn i den piezoelektriske keramiske transduceren av den dekkede akustiske sensoren. Kontakten av denne sensitive komponenten 14 av sensoren 10 med vannet kan endre kapasitansen av den piezoelektriske keramiske transduceren, endre den dielektriske konstanten av det keramiske materialet og forhindre at sensoren nøyaktig detekterer det som den er ment å detektere. Imidlertid kan en akustisk sensor, som har en piezoelektrisk keramisk transducer som er minst delvis dekket med PEEK impregnert med et hydrofobt materiale 28, slik som silikonolje, være mindre utsatt for at fuktighet diffunderer derigjennom, selv under høy-trykk, høy-temperatur betingelser i et nedihullsmiljø. Derfor kan den sensitive komponenten 14 av den akustiske sensoren ikke komme i kontakt med fuktigheten av nedihullsmiljøet. Som sådan kan det være mer sannsynlig at sensitive komponenter 14 fortsetter å nøyaktig detektere signaler i det strenge miljøet sammenlignet med sensitive komponenter 14 av en sensor dekket med et PEEK materiale som ikke er impregnert med et hydrofobt materiale 28. Følgelig er den viste sensoren 10 konfigurert for å detektere et signal, slik som en akustisk puls, i et miljø ved et trykk på minst 30 kpsi (2.041 atm) og ved en temperatur på minst 175 grader Celsius (f.eks. i et nedihullsmiljø ved 30 kpsi (2.041 atm) og 175 grader Celsius, ved 33 kpsi (2.246 atm) og 175 grader Celsius, ved 30 kpsi (2.041 atm) og 185 grader Celsius, og ved andre trykk og temperaturer innen slik område eller nærheten derav). Den er videre konfigurert for å detektere et signal i et miljø under et trykk på 30 kpsi (2.041 atm) og ved en temperatur lavere enn 175 grader Celsius.

FIG. 2 avbilder et tverrsnittsriss av en sensor 10 illustrert ved FIG. 1.1 aspekter slik som det illustrert i FIG. 2, er det hydrofobe materialet 28 jevnt dispergert gjennom hele polymeren 22. I andre aspekter av sensoren 10, er det hydrofobe materialet 28 dispergert tettere i nærheten av den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 og mindre tett i delene av polymeren 22 som er fjernt fra den sensitive komponenten 14. I enda andre aspekter, kan det hydrofobe materialet 28 impregnert innen polymeren 22 være tettere dispergert nær den ytre overflaten av polymeren 22 og mindre tett dispergert nær den indre overflaten av polymeren 22 som støter mot den dekkede stammen 12 av sensoren 10. I enda andre aspekter, er det hydrofobe materialet 28 impregnert innen polymeren 22 tettere dispergert nær den indre overflaten av polymeren 22 som støter mot den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 og mindre tett dispergert nær den ytre overflaten av polymeren 22. FIG. 3 illustrerer et tverrsnittsriss av et annet aspekt av en sensor 10 illustrert ved FIG. 1. Den avbildede sensoren 10 inkluderer en sensitiv komponent 14 impregnert med et hydrofobt materiale 28. Den sensitive komponenten 14 kan omfatte et porøst materiale, slik som et porøst keram. Det hydrofobe materialet 28 kan være impregnert inn i porene av det porøse materialet av den sensitive komponenten 14. Den impregnerte sensitive komponenten 14 er dekket, minst delvis, av en polymer 22. I noen aspekter er den dekkende polymeren 22 ikke impregnert med et hydrofobt materiale 28.1 andre aspekter er den dekkende polymeren 22 impregnert med et hydrofobt materiale 28.1 noen slike aspekter er det hydrofobe materialet 28 impregnert inn i polymeren 22 som dekker den impregnerte sensitive komponenten 14 et hydrofobt materiale 28 av den samme sammensetningen av det hydrofobe materialet 28 impregnert innen den sensitive komponenten 14. I andre slike aspekter er det hydrofobe materialet 28 impregnert inn i polymeren 22 som dekker den impregnerte sensitive komponenten 14 et hydrofobt materiale 28 av en forskjellig sammensetning enn det hydrofobe materialet 28 impregnert innen den sensitive komponenten 14. FIG. 4 illustrerer en utførelsesform av et nedihullsverktøysegment 4. Nedihullsverktøysegmentet 4 av FIG. 4 er hovedsakelig sylindrisk, ved å være i stor grad symmetrisk rundt sylindrisk akse 50 (også referert til som en longitudinal akse). Nedihullsverktøysegment 4 inkluderer et hovedsakelig-sylindrisk sensorhus 18 konfigurert for kopling til en borestreng 36 (FIG. 7) eller ledningstråd (FIG. 6) og kan derfor inkludere gjengede endedeler 6 for kopling til en borestreng 36 eller ledningstråd 37. Gjennomgående rør 52 tilveiebringer en ledning for strømningen av borefluid nedihulls, for eksempel, til en borkronesammenstilling som har en borkrone 34 (FIG. 7).

Sensorhuset 18 definerer deri minst én åpning 8 avgrenset ved husets åpningskanter 48. En sensor 10 er anbrakt i en åpning 8 og er støttet ved sensorhuset 18. Sensoren 10 er konfigurert for å kommunisere overførte og mottatte signaler mellom sensoren 10 og en nedihullslokalisering 40 via åpningen 8. Nedihulls-verktøysegment 4 inkluderer minst én, og kan inkludere tre eller flere, sensorer 10 som har en sensitiv komponent 14.

FIG. 5 illustrerer et tverrsnittsriss av en skjematikk av nedihullsverktøy-segmentet 4 vist i FIG. 4, tatt langs snitt 5-5. Det avbildede nedihullsverktøy-segmentet 4 inkluderer tre sensorer 10. Oppfinnelsen er ikke begrenset til noe spesielt antall eller orientering av sensorer som kan være utplassert på én gang. I henhold til utførelsesformene avbildet i FIG. 1 til 5, er hver sensor posisjonert slik at den sensitive komponenten 14 av sensoren 10 er rettet mot og er i kommunikasjon med en utside 44 av nedihullsverktøysegmentet 4. Videre kan hver sensor støte tett opp mot husets åpningskanter 48. I en slik konfigurasjon, støter den videste ytre dimensjonen av polymeren 22 som omgir utsiden av sensorens sensitive komponent 14 tett mot den videste indre dimensjonen definert ved åpningen 8 i sensorhuset 18. Hver sensor kan være forseglet innen sensorhuset 18 for å hovedsakelig forhindre strømningen av borefluid fra utsiden 44 av nedihullsverktøy-segmentet 4 fra å entre gjennom åpningen 8 til et indre 46 av nedihullsverktøy-segmentet 4. I slike aspekter av nedihullsverktøysegmentet 4, kan forseglingen mellom hver sensor 10 og sensorhuset 18 danne en fluid-tett forsegling mellom polymeren 22 som dekker sensoren 10 og husets åpningskanter 48 av sensorhuset 18.

I bruk kan utsiden 44 av nedihullsverktøysegmentet 4 være ved høy-temperatur og høy-trykk. Det indre 46 av nedihullsverktøysegmentet 4 kan være ved en lavere temperatur og trykk, slik som atmosfærisk trykk.

I noen utførelsesformer, slik som den avbildet i FIG. 1 til 3 og 5, kapsler polymeren 22 sømløst inn hele stammen 12 av sensoren 10 og/eller hele den sensitive komponenten 14 av sensoren 10. I andre aspekter dekker polymeren 22 bare hoveddelen av sensorstammen 12.

Med referanse til FIG. 2 og 3, inkluderer sensoren 10 også elektriske kon-takter 20 funksjonsmessig knyttet sammen med den sensitive komponenten 14. I henhold til sensoren 10 avbildet, er hver av de elektriske kontaktene 20 i elektrisk kommunikasjon med ett av et par av metalliske lag 25, 27 anbrakt slik at den sensitive komponenten 14 er posisjonert mellom det øverste metalliske laget 25 og det nederste metalliske laget 27. Kontaktstifter 21 er konfigurert for å knytte de elektriske kontaktene 20 av sensoren 10 til en elektronikkmodul, slik som en styringsenhet 54 (FIG. 5). Styringsenheten 54 kan inkludere konvensjonell elektrisk drivspenningselektronikk (f.eks. en høy spenning, høy frekvens krafttilførsel) for å påføre en bølgeform (f.eks. en kvadratbølge spenningspuls) til en piezoelektrisk keramisk transducer, som forårsaker at transduceren vibrerer og således utløser en trykkpuls i borefluidet utvendig for nedihullsverktøysegmentet 4. Styringsenheten 54 kan også eller alternativt inkludere mottagende elektronikk, slik som en inn-stillbar forsterker for å forsterke et relativt svakt mottatt signal (sammenlignet med det overførte signalet). Den mottakende elektronikken innen elektronikkmodulen kan også inkludere ulike filtre (f.eks. lav- og/eller høypassfiltre), likerettere, multi-pleksere og andre kretskomponenter for å prosessere det detekterte signalet.

Elektronikkmodulen eller styringsenheten 54 kan også inkludere en pro-grammerbar prosessor (ikke vist), slik som en mikroprosessor eller mikrostyrings-enhet, og kan også inkludere prosessor-lesbar eller computer-lesbar programkode som innbefatter logikk, inkludert instruksjoner for å kontrollere funksjonen av sensorene 10. En styringsenhet 54 kan også eventuelt inkludere andre kontrollerbare komponenter, slik som ytterligere sensorer, datalagringsanordninger, kraftforsy-ninger, timere og lignende. Styringsenheten 54 kan også være anbrakt for å være i elektronisk kommunikasjon med ulike sensorer og/eller sonder for å overvåke fy-siske parametere av en brønnboring 38, slik som en gammastrålesensor, en dyb-dedeteksjonssensor eller et akselerometer. Styringsenhet 54 kan også eventuelt kommunisere med andre instrumenter i borestrengen 36, ledningstråden 37 eller boresystemet 30, slik som telemetrisystemer som kommuniserer med overflaten. Styringsenhet 54 kan videre eventuelt inkludere flyktig eller ikke-flyktig minne eller en datalagringsanordning. Videre, selv om styringsenheten 54 ifølge FIG. 5 er vist anbrakt innen nedihullsverktøysegment 4, kan den alternativt være anbrakt andre steder i borestrengen 36, ledningstråden 37 eller boresystemet 30.

Med videre referanse til FIG. 5, kan de elektriske kontaktene 20 av flere sensorer 10 være i funksjonsmessig forbindelse med en styringsenhet 54. Disse elektriske kontaktene 20 kan være konfigurert for å kommunisere detekterte betingelser til styringsenheten 54 eller til andre aspekter innen boresystemet 30 som utnytter sensoren 10. I løpet av anvendelse, kan betingelser avfølt ved sensoren 10 kommuniseres til styringsenheten 54. Avhengig av den detekterte betingelsen, kan det bli gjort justeringer til driften av boresystemet 30 (FIG. 6 og 7). FIG. 6 illustrerer et eksempel på et boresystem 30 hvor sensorer 10 ifølge foreliggende redegjørelse kan bli utnyttet. Det avbildede boresystemet 30 inkluderer en ledningstråd 37 som strekker seg inn i en brønnboring 38 fra en jordisk overflate 32. I henhold til FIG. 6, er den jordiske overflaten 32 en off-shore lokalisering, men i andre aspekter, kan den jordiske overflaten 32 være en landbasert lokalisering. Ledningstråden 37 av det avbildede boresystemet 30 inkluderer mange aktive anordninger, slik som flere sensorer 10 innordnet langs en andel av ledningen og anbrakt innen en nedihullslokalisering 40. FIG. 7 illustrerer et annet eksempel på et boresystem 30 hvor sensorer 10 ifølge foreliggende redegjørelse kan bli utnyttet. Det avbildede boresystemet 30 inkluderer en borestreng 36 som strekker seg inn i en brønnboring 38 fra en jordisk overflate 32. Et nedihullsverktøysegment 4, som huser én eller flere sensorer, er inkludert langs borestrengen 36. Et jord-borende verktøy, slik som en borkrone 34 eller opprømmer, er også koplet til borestrengen 36. Borestrengen 36 kan videre inkludere andre aktive anordninger, slik som en nedihulls boremotor og én eller flere ytterligere sensorer for å avføle nedihullskarakteristikker av brønnboringen 38 og den omkringliggende formasjonen.

I noen aspekter inkluderer redegjørelsen fremgangsmåter for fremstilling av et nedihullsverktøy. Fremgangsmåten for fremstilling av et nedihullsverktøy kan inkludere fremstilling av en sensor 10 som har en stamme 12 som definerer minst én sidevegg 16. Fremstilling av en sensor 10 kan også inkludere fremstilling av en sensitiv komponent 14 støttet ved stammen 12 av sensoren 10. Alternativt kan sensoren 10 bli fremstilt ved anvendelse av fremgangsmåter kjent i faget. Den sensitive komponenten 14 av sensoren kan også bli fremstilt ved anvendelse av fremgangsmåter kjent i faget.

Fremgangsmåten for fremstilling av et nedihullsverktøy inkluderer videre å dekke minst en del av sensoren 10, slik som den sensitive komponenten 14, med en polymer 22. Det å dekke en del av sensoren 10 kan inkludere å forme en polymer 22 og påføre polymeren 22 til overflaten av sensorens stamme 12. Polymeren 22 kan bli formet ved anvendelse av fremgangsmåter kjent i faget, slik som ved sprøytestøping, formblåsing, reaksjonssprøytestøping, rotasjonsstøping, termo-forming (f.eks. trykkforming, vakuumforming), termoplastisk pressforming, dobbel-plateforming (twin-sheet forming), dyppebelegging, etc. Påføring av polymeren 22 til overflaten av sensorens stamme 12 kan bli gjennomført i løpet av dannelsen av polymeren 22 eller ved å først forme polymeren 22 separat og så påføre den for-mede polymeren 22 rundt minst en del av sensorstammen 12.

Fremgangsmåten for fremstilling av et nedihullsverktøy inkluderer videre å impregnere polymeren 22 med et hydrofobt materiale 28. Polymeren 22 kan bli impregnert med det hydrofobe materialet 28 enten før en dekker minst en andel av sensorstammen 12 med den impregnerte polymeren 22 eller etter en har dekket minst en del av sensorstammen 12 med ikke-impregnert polymer 22. Impregnering av polymeren 22 med det hydrofobe materialet 28 kan bli gjennomført ved kon-vensjonelle metoder for å impregnere en polymer med et andre materiale, slik som et hydrofobt fluid.

Ett eksempel på fremstilling av et nedihullsverktøy inkluderer, minst i noen aspekter, å velge en polymer 22 og minst delvis utsette polymeren 22 for et hydrofobt materiale 28, som ved å senke en andel av polymeren 22 i det hydrofobe materialet 28. Som et mer spesielt eksempel, kan i noen aspekter, polymeren 22, som dekker minst en del av sensoren 10, bli dykket innen et reservoar som inneholder det hydrofobe materialet 28 ved høy-trykk og ved høy-temperatur. I noen slike aspekter, blir polymeren 22 dykket innen et bad av silikonolje, trykket innen badet blir brakt til 30 kpsi (2.041 atm), og temperaturen innen badet blir hevet til 185 grader Celsius. Ved slik høy-trykk og høy-temperatur, kan det hydrofobe materialet 28 diffundere inn i polymeren 22 og oppta det som var romlige tomrom de-ri. Deretter skulle den impregnerte polymeren 22 bli eksponert for høy-trykk og høy-temperatur betingelser i et fuktighetsfylt miljø, de ellers-ledige områdene opptatt ved det hydrofobe materialet 28 vil ikke lenger være tilgjengelig for å motta eller huse diffunderte vannmolekyler. Følgelig kan de dekkede sensitive komponentene 14 av sensoren 10 innen polymeren 22 være skjermet fra uønsket kontakt med fuktighet.

I andre aspekter involverer den viste fremgangsmåten for fremstilling av et nedihullsverktøy, slik som en sensor 10, å impregnere en sensitiv komponent 14 av sensoren 10 med et hydrofobt materiale 28. Igjen kan sensoren 10 være en akustisk sensor som har en sensitiv komponent 14 som involverer en piezoelektrisk keramisk transducer. Det hydrofobe materialet 28 kan være et siloksanmate-riale (f.eks. silikonolje, polydimetylsiloksan, metylpolysiloksan) eller en fluorpolymer (f.eks. polytetrafluoretylen).

Fremgangsmåten for fremstilling av et nedihullsverktøy, slik som en sensor 10, kan videre inkludere å dekke den impregnerte sensitive komponenten 14 av verktøyet med en polymer 22. Fremgangsmåten kan videre inkludere å impregnere den dekkende polymeren 22 med et hydrofobt materiale 28.1 noen slike aspekter av fremgangsmåten, kan den dekkende polymeren 22 være impregnert med det hydrofobe materialet 28 før dekkingen av sensoren 10 med polymeren 22 eller påfølgende dekkingen av sensoren 10 med polymeren 22. Det hydrofobe materialet 28 impregnert innen den dekkende polymeren 22 kan være av det samme eller av en forskjellig sammensetning som det hydrofobe materialet 28 impregnert innen den sensitive komponenten 14.

Ytterligere ikke-begrensende eksempelutførelsesformer av redegjørelsen er beskrevet under.

Utførelsesform 1: Et nedihullsverktøy, som omfatter en sensor, sensoren omfatter en sensitiv komponent; en polymer som minst delvis dekker den sensitive komponenten; og et hydrofobt materiale impregnert innen polymeren.

Utførelsesform 2: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 1, hvori sensoren omfatter en akustisk sensor.

Utførelsesform 3: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 2, hvori den sensitive komponenten omfatter en piezoelektrisk keramisk transducer.

Utførelsesform 4: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 1 til 3, hvori polymeren omfatter et termoplastisk materiale.

Utførelsesform 5: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 4, hvori det termoplastiske materialet omfatter polyetereterketon.

Utførelsesform 6: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 1 til 5, hvori det hydrofobe materialet omfatter silikonolje.

Utførelsesform 7: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 1 til 6, hvori sensoren er konfigurert for å detektere et signal i et miljø ved et trykk på minst 30 kpsi (2.041 atm) og ved en temperatur på minst 175 grader Celsius.

Utførelsesform 8: En fremgangsmåte for å danne et nedihullsverktøy som omfatter å danne en sensor som har en sensitiv komponent; dekke den sensitive komponenten med en polymer; og impregnere polymeren med et hydrofobt materiale.

Utførelsesform 9: Fremgangsmåten ifølge Utførelsesform 8, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren går foran impregnering av polymeren med det hydrofobe materialet.

Utførelsesform 10: Fremgangsmåten ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 8 og 9, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren omfatter å dekke den sensitive komponenten med polyetereterketon.

Utførelsesform 11: Fremgangsmåten ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 8 og 9, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren omfatter å kapsle inn sensoren med et termoplastisk materiale.

Utførelsesform 12: Fremgangsmåten ifølge en hvilken som helst av Utførel-sesformer 8 til 11, hvori impregnering av polymeren med det hydrofobe materialet omfatter å impregnere et termoplastisk materiale med silikonolje.

Utførelsesform 13: Fremgangsmåten ifølge Utførelsesform 12, hvori impregnering av det termoplastiske materialet med silikonoljen omfatter å impregnere det termoplastiske materialet med silikonoljen i et høy-trykk og høy-temperatur miljø.

Utførelsesform 14: Et nedihullsverktøy, som omfatter minst én aktiv anordning, den minst ene aktive anordningen omfatter en sensor som har en sensitiv komponent; en polymer som minst delvis dekker den sensitive komponenten; og et hydrofobt materiale impregnert innen polymeren.

Utførelsesform 15: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 14, hvori sensoren er støttet innen et verktøysegment.

Utførelsesform 16: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utfø-relsesformer 14 og 15, hvori verktøysegmentet er konfigurert for tilknytning til en borestreng.

Utførelsesform 17: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utfø-relsesformer 14 og 15, hvori verktøysegmentet er konfigurert for tilknytning til en ledningstråd.

Utførelsesform 18: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utfø-relsesformer 14 til 17, som videre omfatter et jord-borende verktøy.

Utførelsesform 19: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 18, hvori det jord-borende verktøyet omfatter en borkrone.

Utførelsesform 20: Et nedihullsverktøy, som omfatter en akustisk sensor, den akustiske sensoren omfatter en piezoelektrisk transducer; et hydrofobt materiale impregnert innen den piezoelektriske transduceren; og en polymer som minst delvis dekker den piezoelektriske transduceren.

Utførelsesform 21: Nedihullsverktøyet ifølge Utførelsesform 20, hvori det hydrofobe materialet omfatter polydimetylsiloksan.

Utførelsesform 22: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utfø-relsesformer 20 og 21, hvori den akustiske sensoren er konfigurert for å detektere et signal i et nedihullsmiljø ved, minst, 30 kpsi (2.041 atm) og ved, minst, 175 grader Celsius.

Utførelsesform 23: Nedihullsverktøyet ifølge en hvilken som helst av Utfø-relsesformer 20 til 22, hvori det hydrofobe materialet er impregnert innen både den piezoelektriske transduceren og polymeren.

Selv om den foregående beskrivelsen inneholder mange særegenheter, skal disse ikke bli betraktet som begrensende for omfanget av foreliggende oppfinnelse, men utelukkende som å tilveiebringe visse utførelsesformer. Likeledes kan andre utførelsesformer av oppfinnelsen bli tenkt ut, som ikke avviker fra omfanget av foreliggende oppfinnelse. For eksempel kan kjennetegn beskrevet heri med referanse til én utførelsesform eller aspekt også være tilveiebrakt i andre av utførelsesformene eller aspektene beskrevet heri. Omfanget av oppfinnelsen er, derfor, indikert og begrenset bare ved de vedlagte kravene og deres juridiske ek-vivalenter, snarere enn ved den foregående beskrivelsen. Alle tilleggelser, fjer-ninger og modifikasjoner til oppfinnelsen, som vist heri, som faller innen betyd-ningen og omfanget av kravene, er omfavnet ved foreliggende oppfinnelse.

Claims

1. Nedihullsverktøy, som omfatter: en sensor, sensoren omfatter: en sensitiv komponent; en polymer som minst delvis dekker den sensitive komponenten; og et hydrofobt materiale impregnert innen polymeren.

2. Nedihullsverktøy ifølge krav 1, hvori sensoren omfatter en akustisk sensor.

3. Nedihullsverktøy ifølge krav 2, hvori den sensitive komponenten omfatter en piezoelektrisk keramisk transducer.

4. Nedihullsverktøy ifølge ett av kravene 1 til 3, hvori polymeren omfatter et termoplastisk materiale.

5. Nedihullsverktøy ifølge krav 4, hvori det termoplastiske materialet omfatter polyetereterketon.

6. Nedihullsverktøy ifølge ett av kravene 1 til 3, hvori det hydrofobe materialet omfatter silikonolje.

7. Nedihullsverktøy ifølge ett av kravene 1 og 2, hvori sensoren er konfigurert for å detektere et signal i et miljø ved et trykk på minst 30 kpsi (2.041 atm) og ved en temperatur på minst 175 grader Celsius.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et nedihullsverktøy som omfatter å: danne en sensor som har en sensitiv komponent; dekke den sensitive komponenten med en polymer; og impregnere polymeren med et hydrofobt materiale.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren går foran impregnering av polymeren med det hydrofobe materialet.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 og 9, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren omfatter å dekke den sensitive komponenten med polyetereterketon.

11. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 og 9, hvori det å dekke den sensitive komponenten med polymeren omfatter å kapsle inn sensoren med et termoplastisk materiale.

12. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 og 9, hvori det å impregnere polymeren med det hydrofobe materialet omfatter å impregnere et termoplastisk materiale med silikonolje.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvori det å impregnere det termoplastiske materialet med silikonoljen omfatter å impregnere det termoplastiske materialet med silikonoljen i et høy-trykk og høy-temperatur miljø.

14. Nedihullsverktøy ifølge krav 1, hvori sensoren er støttet innen et verktøy-segment.

15. Nedihullsverktøy ifølge krav 14, hvori verktøysegmentet er konfigurert for tilknytning til en borestreng.

16. Nedihullsverktøy ifølge krav 14, hvori verktøysegmentet er konfigurert for tilknytning til en ledningstråd.

17. Nedihullsverktøy ifølge krav 1, hvori: sensoren omfatter en akustisk sensor; og den sensitive komponenten omfatter en piezoelektrisk transducer.

18. Nedihullsverktøy ifølge krav 17, hvori den piezoelektriske transduceren omfatter det hydrofobe materialet impregnert på innsiden.

19. Nedihullsverktøy ifølge ett av kravene 1 til 3, hvori det hydrofobe materialet omfatter polydimetylsiloksan.

20. Nedihullsverktøy ifølge ett av kravene 17 og 18, hvori den akustiske sensoren er konfigurert for å detektere et signal i et nedihullsmiljø ved, minst, 30 kpsi (2.041 atm) og ved, minst, 175 grader Celsius