NO20140153A1 - Anordning som omfatter spenningsmålere for å estimere borehullstrengparametere - Google Patents
Anordning som omfatter spenningsmålere for å estimere borehullstrengparametere Download PDFInfo
- Publication number
- NO20140153A1 NO20140153A1 NO20140153A NO20140153A NO20140153A1 NO 20140153 A1 NO20140153 A1 NO 20140153A1 NO 20140153 A NO20140153 A NO 20140153A NO 20140153 A NO20140153 A NO 20140153A NO 20140153 A1 NO20140153 A1 NO 20140153A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- frame
- thin film
- stress
- voltage
- voltage meter
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 3
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 6
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/007—Measuring stresses in a pipe string or casing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
-
- 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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/01—Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
- Y10T29/49885—Assembling or joining with coating before or during assembling
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
En anordning for å måle spenning på borehullbærer omfatter en spenningssensitiv ramme som er konfigurert til å monteres fast på en overflate på bæreren. Rammen er konfigurert til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer en spenning på bæreren; og minst én spenningsmåler som omfatter minst én tynnfilmleder anbrakt på en overflate på rammen. Det omfattes også en framgangsmåte for å produsere en føler for å måle spenning på en borehullbærer.
Description
ANORDNING SOM OMFATTER SPENNINGSMÅLERE FOR Å ESTIMERE
BOREHULLSTRENGPARAMETERE
KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE PATENTSØKNADER
[0001] Denne søknaden krever fordelen av US patentsøknad nr. 13/355052, inngitt 20. januar 2012, som er inkorporert her i sin helhet ved referanse.
BAKGRUNN
[0002] Under boreoperasjoner brukes ofte følere til å måle ulike krefter som utøves på en borestreng. Eksempler på krefter omfatter vekt på borkrone og bøyningskrefter på ulike deler av borestrengen. Disse kreftene kan påvirke borestrengens dynamiske atferd, og dersom de ikke overvåkes, kan de føre til skade på borehullkomponenter eller forstyrre driften. Slike målinger tilveiebringer informasjon som for eksempel kan brukes til å måle boreparametere eller overvåke borehullforhold.
[0003] For måling av slike krefter kan spenningsmålere brukes til å måle spenning ved ulike steder på borestrengen. Ulike forhold og betraktninger må tas hensyn til når slike spenningsmålere konfigureres, så som temperatursensitivitet hos målerne og eventuelle bindemidler eller andre midler som brukes til å montere målerne, samt produksjonsletthet og installering av komponenter som omfatter spenningsmålerne.
SAMMENDRAG
[0004] En anordning for å måle spenning på en borehullbærer omfatter: en spenningssensitiv ramme som er konfigurert til å monteres fast på en overflate på bæreren, der rammen er konfigurert til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer spenningen på bæreren; og minst én spenningsmåler som omfatter minst én tynnfilmleder anbrakt på en overflate på rammen.
[0005] En spenningsfølende anordning omfatter: en borestreng som er konfigurert til å anbringes i et borehull i en jordformasjon; en spenningssensitiv ramme som er konfigurert til å monteres fast på en overflate på borestrengen, der rammen er laget av samme materiale som borestrengen og konfigurert til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer en spenning på bæreren et sted på rammen; og minst én spenningsmåler som omfatter minst én tynnfilmleder anbrakt på en overflate på rammen.
[0006] En framgangsmåte for å produsere en føler for å måle spenning på en borehullbærer omfatter: å anbringe et tynnfilmlag av et elektrisk isolerende materiale på en ramme, der rammen er laget av et materiale som er vesentlig det samme som bæreren, og konfigurert til å utsettes for en spenning som tilsvarer en spenning på bæreren et sted på rammen; å anbringe en elektrisk tynnfilmlader på det isolerende tynnfilmlaget; og å montere fast rammen på en overflate på bæreren.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0007] Emnet som betraktes som oppfinnelsen, er spesielt utpekt og kreves tydelig i kravene til slutt i beskrivelsen. Oppfinnelsens foregående og andre trekk og fordeler framgår av den følgende detaljerte beskrivelsen sammenholdt med de tilhørende tegningene, der like elementer har like henvisningstall, og der:
[0008] Fig. 1 er en eksemplarisk utførelsesform av et boresystem som omfatter en borestreng anbrakt i et borehull i en jordformasjon;
[0009] Fig. 2 er et perspektivriss av en del av borestrengen i fig. 1 som omfatter én eller flere følers ammenstillinger;
[0010] Fig. 3 er et sideriss av en eksemplarisk følersammenstilling i fig. 2;
[0011] Fig. 4 er et grunnriss av følersammenstillingen i fig. 4; og
[0012] Fig. 5 er et flytskjema som illustrerer en eksemplarisk framgangsmåte for å måle borehullparametere.
DETALJERT BESKRIVELSE
[0013] Med henvisning til fig. 1 er en eksemplarisk utførelsesform av et boresystem 10 for borehull anbrakt i et borehull 12. En borestreng 14 er anbrakt i borehullet 12, som gjennomskjærer minst én jordformasjon 16. Selv om borehullet 12 er vist i fig. 1 å ha konstant diameter, er ikke borehullet begrenset på den måten. For eksempel kan borehullet 12 ha varierende diameter og/eller retning (f.eks. asimut og helning). Borestrengen 14 er laget av for eksempel et rør eller flere rørseksjoner. Systemet 10 og/eller borestrengen 14 omfatter en boresammenstilling 18. Ulike måleverktøy kan også inkorporeres i systemet 10 for å påvirke måleregimer, så som anvendelser med wireline-måling eller anvendelser med logging under boring (LWD).
[0014] Boresammenstillingen 18, som kan konfigureres som en bunnhullsammenstilling (BHA), omfatter en borkrone 20 som festes til den nederste enden av borestrengen 14 via ulike boresammenstillingskomponenter. Boresammenstillingen 18 er konfigurert for å anbringes i borehullet 12 fra en borerigg 22. Boresammenstillingen omfatter også ulike komponenter for strukturell og funksjonell støtte til borkronen 20, så som et borkronelegeme 24 som er funksjonelt forbundet med kuttere 26, en boremotor (også kalt slammotor), og en stabilisator eller rømmer.
[0015] En prosesseringsenhet 28 er tilkoplet i funksjonell kommunikasjon med boresammenstillingen 18, og kan for eksempel befinne seg et sted på overflaten, et sted under havet og/eller et sted på overflaten på en havbrønnplattform eller et havfartøy. Prosesseringsenheten 28 kan også inkorporeres med borestrengen 14 eller boresammenstillingen 18, eller på annen måte anbringes i borehullet som ønsket. Prosesseringsenheten 28 kan konfigureres slik at den utfører funksjoner så som å kontrollere boresammenstillingen 18, sende og motta data, samt overvåke boresammenstillingen 18 og borestrengen 14. Prosesseringsenheten 28 omfatter i én utførelsesform en prosessor 30, en datalagringsanordning (eller et datamaskinlesbart medium) 32 for lagring, data, modeller og/eller dataprogrammer eller programvare 34.
[0016] Systemet 10 omfatter også én eller flere spenningsfølersammenstillinger 36 for å måle krefter som erfares av borestrengen mens den er i borehullet og/eller i operasjon. Hver følersammenstilling 36 omfatter minst én spenningsmåler 38 montert på en ramme 40. Én eller flere spenningsmålere 36 monteres på en respektive ramme via en påsprutings- eller tynnfilmdeponeringsteknikk. Rammen 40 festes eller monteres fast på en overflate på borestrengen 14, og konfigureres til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer en spenning på borestrengen 14 og/eller boresammenstillingen 18 på rammens 40 plassering. Slik det beskrives her, er en «ramme» en hvilken som helst støttestruktur som spenningsmåleren kan monteres på, og som i sin tur kan monteres på borestrengens overflate. Rammen er i én utførelsesform et fast stykke materiale (f.eks. stål) som er laget av samme materiale som overflaten, og erfarer en spenning som tilsvarer en spenning på borestrengen, f.eks. samme eller forholdsmessig spenning som erfares på strengoverflaten. For eksempel har materialet som brukes til å danne rammen, i det minste vesentlig samme eller liknende utvidelseskoeffisient som borestrengens materiale. Utvidelseskoeffisienten trenger ikke å være nøyaktig den samme, ettersom rammematerialets utvidelseskoeffisient kan ligge innenfor et område av strengmaterialets koeffisient, slik at f.eks. strengen og rammen erfarer i det minste vesentlig samme spenning. Konfigurasjonen av rammen 40 er ikke begrenset, som kan ha en hvilken som helst tykkelse eller form som kan brukes til å montere måleren og som sender ut og/eller forsterker spenningen på strengen.
[0017] Spenningsmåleren 38 sender signaler til en prosessor i form av f.eks. strømspenningsendringer, til et ønsket sted. For eksempel er spenningsmålerne 38 koplet til en borehullelektronikkenhet 42 som kan motta signaler fra spenningsmålerne 38 og sende dataene til et prosesseringssystem så som prosesseringsenheten 28. Signaler og data kan sendes via en hvilken som helst egnet sendeanordning eller -system, så som en kabel 44. Andre teknikker som brukes til å sende signaler og data, omfatter trådrør, elektriske og/eller fiberoptiske forbindelser, slampuls, elektromagnetisk og akustisk telemetri.
[0018] Prosesseringsenheten 28 er konfigurert til å analysere og/eller sende data til en bruker eller et annet sted for analyse. Slik analyse omfatter å estimere borehullsparametere så som vekt på borkrone (WOB), torsjonsmoment på borkrone (TOB) og bøyningskrefter på deler av borestrengen 14 eller bøyningskrefter på borkronen (BOB). Målinger av parametere så som torsjonsmoment og bøyning kan også brukes til å estimere andre parametere så som borestrengretning eller -avvik, og uønsket deformasjon så som bulking. Selv om det beskrives utførelsesformer i forbindelse med borestreng og boreoperasjoner, inkludert operasjoner med logging under boring (LWD), er de ikke begrenset på denne måten. Anordningene og framgangsmåtene som beskrives her, kan brukes sammen med en hvilken som helst komponent, inkludert borehullkomponenter så som wirelineverktøy, som erfarer spenning.
[0019] Med henvisning til fig. 2 omfatter utførelsesformer av følersammenstillingen 36 én eller flere spenningsmålerkasser 40 festet eller fast montert til en overflate 44 på borestrengen 14. Dette kan være en hvilken som helst overflate, inkludert et indre eller ytre av et borerørsegment, borkronelegemet 24 og annet. Rammen 40 er montert på overflaten 44 ved hjelp av et hvilket som helst egnet middel, så som ved hjelp av bindemiddel, sveising, slaglodding eller mekanisk festing så som bolting eller skruing til strengen.
[0020] Som vist i fig. 2 illustrerer målesammenstillingen 36 ulike konfigurasjoner som kan brukes til å måle spenning på borestrengen 14. Orienteringen av hver spenningsmåler 38 er bare eksemplarisk, ettersom spenningsmåleren kan plasseres eller orienteres på en hvilken som helst egnet måte etter ønske. I tillegg er antallet spenningsmålere 38 samt antallet spenningsmålere 38 anbrakt på hver ramme 40, ikke begrenset.
[0021] I dette eksempelet definerer borestrengen 14 en sentral langsgående akse 46, kalt «borestrengaksen» eller «strengaksen». Hver spenningsmåler 38 definerer en «spenningsmålerakse» eller «målerakse» 48 som tilsvarer sensitivitetsretningen hos lederne som endringene i motstand måles hos. For spenningsmålerne av typen som illustreres her, tilsvarer spenningsmåleraksen 48 retningen til de forlengede lederne, og dessuten til retningen med størst sensitivitet. Eksempler på spenningsmålerkonfigurasjoner vises i fig. 2. For eksempel er én eller flere målere 38 konfigurert slik at måleraksen 48 i det minste vesentlig er parallell med strengaksen 46, for å måle aksialkrefter som kan brukes til å estimere parametere så som WOB. I et annet eksempel er én eller flere målere 38 orientert slik at måleraksen 48 i det minste vesentlig er parallell for å tillate estimering av f.eks. bøyningskrefter. I enda et eksempel kan én eller flere målere 38 orienteres i omtrent 45 grader med strengaksen 46 for å måle torsjonsspenning, som kan brukes til å estimere torsjonsmoment på deler av strengen (f.eks. TOB). Det må bemerkes at flere sammenstillinger og/eller spenningsmålere med ulik orientering kan være funksjonelt forbundet, for eksempel som en del av en enkelt sammenstilling eller brokrets. I én utførelsesform kan én eller flere av spenningsmålerne festes slik at spenningsmåleraksen legges langs en ideell bøyningslinje hos strengen.
[0022] I én utførelsesform er én eller flere spenningsmålere 38 elektrisk forbundet som en del av en brokrets, så som en Wheatstone-bro. Eksempler på slike kretser omfatter en kvartbro (inkludert én måler), en halvbro (inkludert to målere) og en helbro (inkludert fire målere). I eksempelet vist i fig. 2 kan halvbroer dannes på en enkelt ramme 40, og kan forbindes elektrisk slik at de danner en helbro. I andre utførelsesformer kan en helbro dannes på en enkelt ramme 40.
[0023] Fig. 3 illustrerer komponentlag hos en utførelsesform av spenningsmåleren 38. I denne utførelsesformen er spenningsmåleren 38 en påsprutings- eller tynnfilmspenningsmåler. «Tynn film» viser generelt til ett eller flere lag av et materiale som har en tykkelse i området fra en brøkdel av en nanometer til flere mikrometer. Dpenningsmålerne 38 kan dannes ved hjelp av ulike deponeringsprosesser. En eksemplarisk prosess er en deponeringsteknikk med påsprutet tynnfilm, som omfatter å deponere et isolerende lag 50 på rammen 40, deponere og/eller etse en tynnfilmleder 52 på det isolerende laget 50, og valgfritt deponere eller på annen måte dekke lederen 52 med et beskyttende lag 54. Det beskyttende laget 54 kan for eksempel være en polymer eller et epoksymateriale, et metallisk materiale, eller et hvilket som helst annet egnet materiale som er konfigurert til å motstå temperaturer som finnes i et borehullmiljø. Målerledninger 56 forbindes til lederens ender. For eksempel sprutes det isolerende laget 50 på overflaten av rammen 38, og lederen 52 dannes ved å deponere en tynnfilm eller en motstandsdyktig legering eller materiale, og etse (f.eks. med laseretsing) filmen inn i balanserte resistorer. Eksemplariske teknikker for å deponere tynnfilmlederen 52 og/eller det isolerende laget 50 omfatter påspruting, evaporasjon, pulset laserdeponering, kjemisk dampdeponering, og annet.
[0024] I denne utførelsesformen deponeres i det minste det isolerende laget 50 og lederen 52 som tynnfilmlag. Det isolerende laget kan være et hvilket som helst egnet materiale, inkludert dielektriske materialer så som plast eller keramikk. Eksempler på isolerende materialer er polyimider og epoksyer. Materialer i lederen 52 kan være hvilke som helst ledende materialer, inkludert ledende metaller så som kobber og kobberlegeringer (f.eks. Copel), platina og platinalegeringer, nikkel, isoelastiske legeringer og annet.
[0025] Fig. 4 illustrerer en eksemplarisk sammenstilling 36 som omfatter en enkel spenningsmåler 38 deponert på en ramme 40. I dette eksempelet har rammen 40 dimensjoner på rundt 20 mm i lengde, og mellom 1 og 10 mm i tykkelse. Spenningsmåleren 38 er en tynnfilmdeponert foliespenningsmåler som har dimensjoner på omtrent 4 mm ganger 3 mm. Disse dimensjonene er bare eksempler og ikke-begrensende. Rammen 40 kan ha en hvilken som helst egnet overflate som er tilstrekkelig til å støtte én eller flere spenningsmålere på seg. I én utførelsesform minimeres rammeområdet for å ha minst mulig overflate som trengs for å støtte spenningsmåleren 38 og påkrevde ledninger.
[0026] Med henvisning til fig. 5 vises en eksemplarisk framgangsmåte 60 for å måle borehullparametere. Framgangsmåten 60 omfatter ett eller flere trinn 61-64. I én utførelsesform omfatter framgangsmåten 60 utførelsen av alle trinnene 61-64 i rekkefølgen som beskrives. Likevel kan noen trinn utelukkes, trinn kan legges til, og rekkefølgen på trinnene kan endres.
[0027] I første trinn 61 monteres én eller flere følersammenstillinger 36 på en overflate av borestrengen 14. Hver sammenstilling monteres for eksempel ved hjelp av sveising, binding eller mekaniske hjelpemidler så som en gjengeforbindelse. Sammenstillingen 36 kan monteres direkte på overflaten og/eller i en fordypning eller annen konfigurasjon dannet på borestrengen 14. I én utførelsesform monteres sammenstillingen 36 med en beskyttende komponent, så som en metallplate som dekker sammenstillingen for beskyttelse mot borehullforhold. Hver sammenstilling 36 orienteres som ønsket for å måle en ønsket type spenning.
[0028] I andre trinn 62 anbringes strengen 14 og sammenstillingen eller sammenstillingene 36 nede i borehullet, f.eks. under en bore- eller LWD-operasjon. Strengen 14 kan konfigureres som en hvilken som helst ønsket type, så som en målestreng eller kompletteirngsstreng.
[0029] I tredje trinn 63 måles spenning på strengen 14 under en bore- eller LWD-operasjon (eller annen ønsket operasjon) ved å sende ut et elektrisk signal til spenningsmåleren 38 og måle en endring i motstand hos lederen 52. I én utførelsesform omfatter sammenstillingen 36 én eller flere spenningsmålere 38 forbundet som en Wheatstone-brokrets. Sending og deteksjon kan for eksempel utføres av elektronikkenheten 42 og/eller prosesseringsenheten 28.
[0030] I fjerde trinn 64 analyseres endringen i motstand (f.eks. indikert av endring i mottatt strømspenning) ved hjelp av f.eks. prosesseringsenheten 28 for å bestemme spenningen på strengen 14. Spenningsinformasjonen analyseres videre for å måle ulike krefter eller parametere i borehullet, så som WOB, kompresjonskrefter, bøyningskrefter og torsjonsmoment.
[0031] Systemene og framgangsmåtene som beskrives her, tilveiebringer ulike fordeler framfor kjent teknikk. For eksempel gir tynnfilm-spenningsmålere anbrakt på en ramme, som beskrevet her, mulighet til mindre følersammenstillinger og større temperaturrekkevidde enn limte spenningsmålere fra kjent teknikk. I tillegg er rammens design og konfigurasjon effektive når det gjelder å overføre spenning, og kan dessuten forsterke spenning som detekteres av spenningsmålere som er anbrakt på dem. Videre gir sammenstillingene som er beskrevet her, mulighet til relativ enkel installering, og gjør det mulig å bytte ut følere uten at det trengs ny binding eller anbringelse av spenningsmålere til en borestreng.
[0032] Generelt reduseres noe av lærdommen her til en algoritme som lagres på maskinlesbare medier. Algoritmen implementeres av datamaskinens prosesseringssystem og tilveiebringer operatører ønskede utdata.
[0033] Til støtte for det foreliggende kan det anvendes ulike analysekomponenter, inkludert digitale og/eller analoge systemer. De digitale og/eller analoge systemene kan for eksempel inkluderes i borehullets elektronikkenhet 42 eller prosesseringsenheten 28. Systemene kan omfatte komponenter som en prosessor, analog-til-digital-omformer, digital-til-analog-omformer, lagringsmedier, minne, inngang, utgang, kommunikasjonslenk (kablet, trådløs, slampuls, optisk eller annet), brukergrensesnitt, programvare, signalbehandlere (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (for eksempel motstander, kondensatorer, induktorer og annet) for å besørge drift og analyse av anordningen og framgangsmåtene beskrevet her på en hvilken som helst av flere måter fra velkjent teknikk. Det anses at det foreliggende kan, men ikke trenger å implementeres sammen med et sett datamaskineksekverbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, inkludert minne (ROM, RAM, USB-minne, avtakbare lagringsanordninger), optisk (CD-ROM) eller magnetisk (disker, harddisker), eller en hvilken som helst annen type som når den eksekveres, får en datamaskin til å implementere framgangsmåten i den foreliggende oppfinnelsen. Disse instruksjonene kan besørge utstyrsdrift, kontroll, datainnsamling og dataanalyse samt andre funksjoner som betraktes som relevante av en systemdesigner, eier, bruker eller annet slikt personale, i tillegg til funksjonene som er beskrevet her.
[0034] Det vil anerkjennes at de ulike komponentene eller teknologiene kan gi visse nødvendige eller fordelaktige funksjoner eller trekk. Disse funksjonene og trekkene som kan være nødvendige for å støtte de medfølgende kravene og variasjoner av disse, anerkjennes følgelig som en iboende del av det foreliggende, og som en del av den beskrevne oppfinnelsen.
[0035] Selv om oppfinnelsen er beskrevet med henvisning til en eksemplariske utførelsesformer, vil det forstås at det kan gjøres ulike endringer og settes inn ekvivalenter for elementer i den uten at det avviker fra oppfinnelsens omfang. Dessuten kan mange modifiseringer gjøres for å tilpasse et spesielt instrument, en spesiell situasjon eller et spesielt materiale til oppfinnelsens lærdom uten at det avviker fra dens essensielle omfang. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til den spesifikke utførelsesformen som beskrives som den best uttenkte måten å gjennomføre denne oppfinnelsen på, men at oppfinnelsen skal omfatte alle utførelsesformer som faller innenfor kravenes omfang.
Claims (20)
1. Anordning for å måle spenning på en borehullbærer, som omfatter: en spenningssensitiv ramme som er konfigurert til å monteres fast på en overflate på bæreren, der rammen er konfigurert til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer spenningen på bæreren; og minst én spenningsmåler som omfatter minst én tynnfilmleder anbrakt på en overflate på rammen.
2. Anordning i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter en kontroll som er elektrisk forbundet med lederen og konfigurert til å måle minst én kraft på borehullbæreren ut ifra én eller flere målinger fra den minst ene spenningsmåleren.
3. Anordning i henhold til krav 1, der rammen er laget av et materiale som er i det minste vesentlig det samme som bæreren.
4. Anordning i henhold til krav 1, der den minst ene spenningsmåleren omfatter et isolerende tynnfilmlag anbrakt på rammen, og tynnfilmlederen anbrakt på det isolerende laget.
5. Anordning i henhold til krav 1, der den minst ene spenningsmåleren er anbrakt som en del av en Wheatstone-brokrets.
6. Anordning i henhold til krav 5, der den minst ene spenningsmåleren er en mengde spenningsmålere som er elektrisk forbundet med hverandre som en del av Wheatstone-brokretsen.
7. Anordning i henhold til krav 1, der den minst ene spenningsmåleren omfatter en mengde spenningsmålere som er montert på rammen.
8. Anordning i henhold til krav 1, der rammen er fast montert ved hjelp av minst én av en sveis, et bindemiddel og et mekanisk festemiddel.
9. Anordning i henhold til krav 1, der den minst ene spenningsmåleren omfatter et beskyttende lag som er anbrakt på tynnfilmlederen.
10. Anordning i henhold til krav 4, der tynnfilmlederen er anbrakt på det isolerende laget ved hjelp av minst én av påspruting, evaporasjon, kjemisk dampdeponering, og laserdeponering.
11. Spenningsfellende anordning som omfatter: en borestreng som er konfigurert til å anbringes i et borehull i en jordformasjon; en spenningssensitiv ramme som er konfigurert til å monteres fast på en overflate på borestrengen, der rammen er laget av i det minste vesentlig samme materiale som borestrengen og konfigurert til å bli utsatt for en spenning som tilsvarer en spenning på borestrengen et sted på rammen; og minst én spenningsmåler som omfatter minst én tynnfilmleder anbrakt på en overflate på rammen.
12. Anordning i henhold til krav 11, som ytterligere omfatter en kontroll som er elektrisk forbundet med lederen og konfigurert til å måle minst én kraft på borehullbæreren ut ifra én eller flere målinger fra den minst ene spenningsmåleren.
13. Anordning i henhold til krav 11, der den minst ene spenningsmåleren omfatter et isolerende tynnfilmlag anbrakt på rammen, og tynnfilmlederen anbrakt på det isolerende laget.
14. Anordning i henhold til krav 11, der den minst ene spenningsmåleren er anbrakt som en del av en Wheatstone-brokrets.
15. Anordning i henhold til krav 11, der den minst ene spenningsmåleren omfatter en mengde spenningsmålere som er montert på rammen.
16. Anordning i henhold til krav 11, der rammen er fast montert ved hjelp av minst én av en sveis, et bindemiddel og et mekanisk festemiddel.
17. Framgangsmåte for å produsere en føler for å måle spenning på en borehullbærer, som omfatter: å anbringe et tynnfilmlag av et elektrisk isolerende materiale på en ramme, der rammen er laget av et materiale som er vesentlig det samme som bæreren, og konfigurert til å utsettes for en spenning som tilsvarer en spenning på bæreren et sted på rammen; å anbringe en elektrisk tynnfilmlader på det isolerende tynnfilmlaget for å danne en spenningsmåler; og å montere fast rammen på en overflate på bæreren.
18. Framgangsmåte i henhold til krav 17, der det isolerende tynnfilmlaget er anbrakt ved hjelp av minst én av påspruting, evaporasjon, kjemisk dampdeponering, og laserdeponering.
19. Framgangsmåte i henhold til krav 17, der den elektriske tynnfilmlederen er anbrakt ved hjelp av minst én av påspruting, kjemisk dampdeponering, evaporasjon, laserdeponering og laseretsing.
20. Framgangsmåte i henhold til krav 17, som ytterligere omfatter å orientere en akse hos spenningsmåleren i en orientering valgt blant: i det minste vesentlig parallell med en akse hos bæreren for å måle aksialspenning; i det minste vesentlig vinkelrett på aksen hos bæreren for å måle bøyespenning; og i en vinkel på omtrent 45 grader med aksen hos bæreren for å måle torsjonsspenning.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/355,052 US9372124B2 (en) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | Apparatus including strain gauges for estimating downhole string parameters |
PCT/US2013/021645 WO2013109573A1 (en) | 2012-01-20 | 2013-01-16 | Apparatus including strain gauges for estimating downhole string parameters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20140153A1 true NO20140153A1 (no) | 2014-02-19 |
NO346279B1 NO346279B1 (no) | 2022-05-23 |
Family
ID=48796124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20140153A NO346279B1 (no) | 2012-01-20 | 2013-01-16 | Anordning som omfatter spenningsmålere for å estimere borehullstrengparametere |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9372124B2 (no) |
BR (1) | BR112014017271B1 (no) |
GB (1) | GB2512707B (no) |
NO (1) | NO346279B1 (no) |
SA (1) | SA113340215B1 (no) |
WO (1) | WO2013109573A1 (no) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2532604B (en) | 2013-08-20 | 2020-03-25 | Halliburton Energy Services Inc | System for collecting wellbore information and method for monitoring environmental conditions proximate a drilling tool |
CN103968989B (zh) * | 2014-05-15 | 2017-02-01 | 黑龙江大学 | 利用线性调频多光束激光外差二次谐波法及扭摆法测量微冲量的方法 |
CN103954392B (zh) * | 2014-05-15 | 2016-04-13 | 黑龙江大学 | 线性调频多光束激光外差测量扭摆微冲量装置的扭摆微冲量测量方法 |
CN103954390B (zh) * | 2014-05-15 | 2016-01-06 | 黑龙江大学 | 采用线性调频双光束激光外差法及扭摆法测量微冲量的装置及该装置的测量方法 |
AU2015346001A1 (en) * | 2014-11-12 | 2017-05-25 | Globaltech Corporation Pty Ltd | Apparatus and method for measuring drilling parameters of a down-the-hole drilling operation for mineral exploration |
US9932815B2 (en) | 2014-12-05 | 2018-04-03 | Schlumberger Technology Corporation | Monitoring tubing related equipment |
US10662755B2 (en) * | 2018-02-05 | 2020-05-26 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Sensors in earth-boring tools, related systems, and related methods |
US11739629B2 (en) | 2019-07-31 | 2023-08-29 | Schlumberger Technology Corporation | Strain gauges for detecting deformations of a plate |
US11732570B2 (en) * | 2019-07-31 | 2023-08-22 | Schlumberger Technology Corporation | Indirect detection of bending of a collar |
US11162350B2 (en) | 2019-10-30 | 2021-11-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Earth-boring drill bit with mechanically attached strain puck |
US11619123B2 (en) | 2019-10-30 | 2023-04-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Dual synchronized measurement puck for downhole forces |
US11812561B2 (en) * | 2020-04-08 | 2023-11-07 | Schlumberger Technology Corporation | Thermally induced graphene sensing circuitry on intelligent valves, actuators, and pressure sealing applications |
US11434747B2 (en) | 2020-07-24 | 2022-09-06 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Down-hole tools comprising layers of materials and related methods |
US20230393008A1 (en) * | 2020-10-15 | 2023-12-07 | Schlumberger Technology Corporation | Graphene-based electrical circuit fluid system component |
US11733022B2 (en) * | 2021-06-22 | 2023-08-22 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Determining part stress with in situ sensors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6601671B1 (en) * | 2000-07-10 | 2003-08-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method and apparatus for seismically surveying an earth formation in relation to a borehole |
US20030183015A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-10-02 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Network and topology for identifying, locating and quantifying physical phenomena , systems and methods for employing same |
US20040063238A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Nagano Keiki Co., Ltd. | Apparatus for detecting an amount of strain and method for manufacturing same |
US20090013775A1 (en) * | 2003-11-20 | 2009-01-15 | Bogath Christopher C | Downhole tool sensor system and method |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4269063A (en) * | 1979-09-21 | 1981-05-26 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole force measuring device |
US4267727A (en) * | 1979-09-21 | 1981-05-19 | Schlumberger Technology Corporation | Pressure and temperature compensation means for a downhole force measuring device |
US4958517A (en) | 1989-08-07 | 1990-09-25 | Teleco Oilfield Services Inc. | Apparatus for measuring weight, torque and side force on a drill bit |
GB2312047B (en) | 1996-04-11 | 2000-07-05 | Schlumberger Ltd | Improved pipework |
CA2347796C (en) | 1998-10-30 | 2009-12-29 | Vernon A. Lambson | Method and apparatus for measuring torque |
US6547016B2 (en) * | 2000-12-12 | 2003-04-15 | Aps Technology, Inc. | Apparatus for measuring weight and torque on drill bit operating in a well |
DE10134586A1 (de) * | 2001-07-17 | 2003-02-06 | Siemens Ag | Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Dehnungsbeanspruchung |
DE10151352B4 (de) | 2001-10-24 | 2005-05-25 | Karl Hehl | Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine |
US7461560B2 (en) * | 2005-03-28 | 2008-12-09 | Microstrain, Inc. | Strain gauge with moisture barrier and self-testing circuit |
US7140434B2 (en) * | 2004-07-08 | 2006-11-28 | Schlumberger Technology Corporation | Sensor system |
WO2006074417A2 (en) | 2005-01-07 | 2006-07-13 | Intellisensing Llc | Wireless fluid pressure sensor |
JP2007255953A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Hitachi Ltd | 力学量測定装置 |
US9121258B2 (en) * | 2010-11-08 | 2015-09-01 | Baker Hughes Incorporated | Sensor on a drilling apparatus |
US8650972B2 (en) * | 2011-06-02 | 2014-02-18 | Shimano, Inc. | Sensor apparatus for a bicycle hub |
-
2012
- 2012-01-20 US US13/355,052 patent/US9372124B2/en active Active
-
2013
- 2013-01-16 WO PCT/US2013/021645 patent/WO2013109573A1/en active Application Filing
- 2013-01-16 NO NO20140153A patent/NO346279B1/no unknown
- 2013-01-16 BR BR112014017271-4A patent/BR112014017271B1/pt active IP Right Grant
- 2013-01-16 GB GB1401838.6A patent/GB2512707B/en active Active
- 2013-01-20 SA SA113340215A patent/SA113340215B1/ar unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6601671B1 (en) * | 2000-07-10 | 2003-08-05 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method and apparatus for seismically surveying an earth formation in relation to a borehole |
US20030183015A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-10-02 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Network and topology for identifying, locating and quantifying physical phenomena , systems and methods for employing same |
US20040063238A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Nagano Keiki Co., Ltd. | Apparatus for detecting an amount of strain and method for manufacturing same |
US20090013775A1 (en) * | 2003-11-20 | 2009-01-15 | Bogath Christopher C | Downhole tool sensor system and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9372124B2 (en) | 2016-06-21 |
SA113340215B1 (ar) | 2016-05-16 |
WO2013109573A1 (en) | 2013-07-25 |
GB2512707B (en) | 2019-05-22 |
BR112014017271A8 (pt) | 2021-02-17 |
US20130186195A1 (en) | 2013-07-25 |
BR112014017271B1 (pt) | 2021-10-05 |
NO346279B1 (no) | 2022-05-23 |
BR112014017271A2 (pt) | 2017-06-13 |
GB2512707A (en) | 2014-10-08 |
GB201401838D0 (en) | 2014-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO20140153A1 (no) | Anordning som omfatter spenningsmålere for å estimere borehullstrengparametere | |
US9057247B2 (en) | Measurement of downhole component stress and surface conditions | |
US6684949B1 (en) | Drilling mechanics load cell sensor | |
NO20161143A1 (no) | Fremgangsmåte og system for å kalibrere nedihullsverktøy for drift | |
US20170145810A1 (en) | System and methodology for establishing a fatigue life of a subsea landing string | |
US20070256942A1 (en) | Measurement Of Corrosivity | |
US11435273B2 (en) | Densitometer with tension measuring device for increased accuracy | |
CA2616444C (en) | High temperature wellbore monitoring method and apparatus | |
US9927310B2 (en) | Strain sensor assembly | |
US9932815B2 (en) | Monitoring tubing related equipment | |
NO20130078A1 (no) | Smarte forseglinger og andre elastomersystemer tilstands- og trykkovervakning | |
US20140260644A1 (en) | Modular Systems for Piezoresistive Transducers | |
WO2021242260A1 (en) | Densitometer with dissimilar tube and clamp materials | |
WO2015103571A1 (en) | System and methodology for determining forces acting on components | |
US20210404319A1 (en) | Integrated collar sensor for measuring mechanical impedance of the downhole tool | |
US20150219741A1 (en) | Apparatus and method for temperature independent balancing of a tool | |
US11512583B2 (en) | Integrated collar sensor for a downhole tool | |
US11680478B2 (en) | Integrated collar sensor for measuring performance characteristics of a drill motor | |
US11920457B2 (en) | Integrated collar sensor for measuring health of a downhole tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: BAKER HUGHES HOLDINGS LLC, US |