NO304196B1 - FremgangsmÕte og utstyr for signalering innenfor en br°nn under boring - Google Patents

FremgangsmÕte og utstyr for signalering innenfor en br°nn under boring Download PDF

Info

Publication number
NO304196B1
NO304196B1 NO913346A NO913346A NO304196B1 NO 304196 B1 NO304196 B1 NO 304196B1 NO 913346 A NO913346 A NO 913346A NO 913346 A NO913346 A NO 913346A NO 304196 B1 NO304196 B1 NO 304196B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
signal
parameter
well
transmitter
sensor
Prior art date
Application number
NO913346A
Other languages
English (en)
Other versions
NO913346L (no
NO913346D0 (no
Inventor
Laurier Emile Comeau
Nicolas Peter Wallis
Randal Harold Pustanyk
Original Assignee
Baroid Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CA002024061A external-priority patent/CA2024061C/en
Application filed by Baroid Technology Inc filed Critical Baroid Technology Inc
Publication of NO913346D0 publication Critical patent/NO913346D0/no
Publication of NO913346L publication Critical patent/NO913346L/no
Publication of NO304196B1 publication Critical patent/NO304196B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/01Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
    • E21B47/013Devices specially adapted for supporting measuring instruments on drill bits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/01Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
    • E21B47/017Protecting measuring instruments
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • E21B47/022Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/16Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the drill string or casing, e.g. by torsional acoustic waves
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/26Storing data down-hole, e.g. in a memory or on a record carrier
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et utstyr for signalering innenfor en brønn under boring som angitt i innled-ningen i hhv. krav 1 og 10.
Boreoperatører som driver en borkrone ved å dreie borestrengen ved overflaten, har tidligere målt parametrene nede i brønnen med sensorer plassert nærliggende borkronen og justert borekurven i samsvar med den avfølte informasjon. US patentskrift 4 324 297 viser deformasjonsmålere plassert direkte over borkronen for å måle størrelsen og retningen av sidekrefter som virker mot kronen. Det avfølte informasjon blir overført til overflaten ved hjelp av en elektrisk kabel og kronvekten og borestrengens hastighet kan endres som svar på den avfølte informasjon for å variere borekurven.
I de senere år har boreoperatørene begynt å bruke mo-torer nede i brønnen for å bore sterkt avvikende brønner. Motoren nede i brønnen eller "boremotoren" blir drevet ved hjelp av boreslam som settes under trykk ved hjelp av pumper på overflaten og sendt til motoren gjennom borestrengen for å dreie kronen. Hele borestrengen behøver ikke å dreies kontinuerlig under slik avvikende boring, noe som særlig er fordelaktig i forhold til den tidligere beskrevne teknikk, særlig under boring av meget avvikende borehull. En bøyd subb eller hus kan brukes over boremotoren for å oppnå den ønskede vinkelforflytning mellom kronens dreieakse og borestrengens akse for å utføre en kurvet boring. Alternativt kan vinkelforf ly tningen oppnås ved å bruke et bøyd hus inne i boremotoren ved hjelp av en forskjøvet drivaksel for boremotoren eller ved å anbringe en ikke-konsentrisk stabilisator rundt boremotorens hus. Som vist i US patentskrift 4 492 276, kan et relativt rett borehull bores ved samtidig å dreie borestrengen og aktivere motoren nede i brønnen, mens en bøyd del av brønnen bores ved å aktivere motoren nede i brønnen mens borestrengen over motoren holdes i ro. US patentskrift 4 361 192 viser en brønnprobe anbrakt inn i borerøret over boremotoren og forbundet med overflateutstyret via en vaierledning. Proben inneholder magnetometre og akselerometre som måler retningen i forhold til jordens magnetfelt og følgelig er proben laget av et ikke-magnetisk materiale. GB patentskrift 2 106 562 viser en brønn-probe som kan senkes på en vaierledning gjennom et borehull som strekker seg gjennom en ringformet turbin til et sted mellom turbinen og borkronen.
Store forbedringer har blitt oppnådd i måling-under-boring-teknologien (MWD), hvilket gjør det mulig for sensorer nede i brønnen å måle ønskede parametre og sende data til overflaten på riktig tidspunkt, dvs. vesentlig samtidig med målingene. MWD-systemer for slampulstelemetri sender signalene fra sensorpakken til overflaten gjennom boreslammet i borerøret. Andre MWD-systemer, slik som de som er vist i US patentskriftene 4 320 473 og 4 562 559, gjør bruk av selve borestrengen som medium for sending av signalene. US patentskrift 4 577 701 bruker et MWD-system i forbindelse med en motor nede i brønnen, idet informasjonen om brønnhullretningen som telemetreres til overflaten, brukes for å bestemme hvor lenge det er nødvendig å dreie borestrengen for å utføre en forandring i brønnens krumning, som tidligere beskrevet.
Et MWD-verktøy nede i brønnen omfatter typisk en batteripakke eller turbin, en sensorpakke, en slampulssender og en overgangsenhet mellom sensorpakken og senderen. Ved bruk av en brønnmotor, blir MWD-verktøyet plassert over motoren. De elektroniske komponenter i verktøyet er anbrakt et stykke fra kronen og blir følgelig ikke utsatt for de store vibrasjoner og sentrifugalkrefter som virker mot kronen. Sensorpakken omfatter typisk ett eller flere sett med magnetometre og akselerometre for måling av brønnhullets retning og skråning. Sensorpakken for verktøyet er plassert i ikke-magnetiske omgivelser ved å bruke monell-krager i borestrengen både over og under MWD-verktøyet. Monell-kragenes lengde vil typisk være en funksjon av spillerom, borehullets retning og lokale særegenheter. På grunn av monell-kragene og den nødvendige lengde av motoren nede i brønnen, blir sensorpakken for MWD-systemet typisk plassert i en avstand fra 10 m til 50 m fra borkronen.
Den betydelige avstand mellom MWD-sensorpakken og borkronen har lenge være kjent å forårsake betydelige problemer for boreoperatøren især når det gjelder måling av brønnens helling. Operatøren blir ofte fristet til å bore et meget avvikende eller nesten horisontalt hull, slik at brønnen vil strekke seg over en lengre strekning gjennom formasjonen, idet hullets helling kan forandre seg i en størrelsesorden på 20°/30 m eller mer. Selve formasjonen kan være relativt tynn, for eksempel bare 3 m tykk, men likevel vil operatøren typisk overvåke brønnforhold eller parametre, som for eksempel helling, 30 m fra borkronen. Den store fordel med MWD-systemet for øyeblikksmåling og fleksibili-teten med en motor nede i brønnen for boring av meget avvikende hull, blir således redusert ved at sensorene for MWD-systemet registrerer forhold i vesentlig avstand fra borkronen.
Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret teknikk for nøyaktig overvåkning av brønnforhold eller parametre, for eksempel brønnhellingen, under boring med en motor nede i brønnen.
Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved at fremgangsmåten og utstyret har de karakteristiske trekk som angitt i hhv. krav 1 og 10. Fordelaktige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav.
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempel under henvisning til de vedlagte tegninger, der fig. 1 er et forenklet riss av en borestreng ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et forenklet skjema som viser komponenter i et typisk bore- og brønnovervåkningssystem ifølge oppfinnelsen, for å avføle brønnens kurve og sende dataene til overflaten for endring av borekurven, fig. 3 er et aksialsnitt gjennom en nedre del av et boremotorhus ifølge oppfinnelsen, som skjematisk viser visse komponenter i et forseglet hulrom i motorhuset, fig. 4 er et enderiss av to sammensatte deler som rommes inne i det forseglede hulrom i motorhuset, og fig. 5 er et aksialsnitt gjennom en akustisk sender for én av de sammenstilte deler.
Fig. 1 viser en forenklet versjon av et system 10 for boring av en avvikende brønn gjennom jordformasjoner mens brøn-nens egenskaper eller formasjoner overvåkes. Dette system inkluderer en borestreng 12 som omfatter lengder av vanlige borerør som strekker seg fra overflaten 14 gjennom flere jordformasjoner, som for eksempel 16, 18. Borestrengen 12 er plassert i et hull 20 og har i den ene ende en borkrone 22 som drives av en slammotor 24 med et bøyd hus 26. Motoren 24 dreier en drivaksel 28 som føres nederst ved hjelp av radiallagre og aksiallagre (ikke vist) inn i et lagerhus 30 festet til huset 26 for motoren 24. Motoren 24 drives av boreslam som tvinges, ved hjelp av slam-pumper 32 på overflaten, ned gjennom borestrengen 12. Størstedel- en av borestrengen 12 omfatter lengder av metallborerør og forskjellige brønnverktøy 34, for eksempel overgangs stykker, stabil-isatorer, rykkeledd, etc, som kan være inkludert i borestrengen 12.
Én eller flere ikke-magnetiske lengder 36 av borestrengen, vanligvis kalt monell-krager, kan være tilveiebrakt nederst i borestrengen 12 over boremotoren 24. Et vanlig overgangsstykke 38 kopler den nedre ende av en monell-krage 36 til en omførings-eller borestrengsventil 40, og slammotoren 24 er festet direkte til ventilen 40. En nedre lagersubb 42 er festet til den nedre ende av lagerhuset 30 og inneholder et forseglet hulrom med elek-tronikk som vil bli omtalt senere. En dreibar kronesubb eller kroneboks 44 strekker seg fra den nedre lagersubb 42 og er dreibar med borkronen 22.
Ved boring i rett linje vil borerøret, motorhuset 26 og lagerhuset 30, samt andre hus tilkoplet motorhuset 26, bli dreiet av rotasjonsbordet 56, og samtidig vil pumpene 32 drive motoren 24 for å dreie akselen 28 og kronen 22. I slike tilfeller vil de forskjellige avfølte parametre nede i brønnen bli sendt til overflaten av et MWD-verktøy (måling under boring) 46 innenfor ett av monell-kragene i form av trykkpulser i boreslammet som mottas av en sensor 48 nær overflaten. De avfølte data blir så overført ved hjelp av ledninger 50 til en overflatedatamaskin 52 som lag-rer og bearbeider dataene for boreoperatøren. Om ønskelig kan dataene vises øyeblikkelig på et passende medium, for eksempel på papir eller en monitor 54.
Når boreoperatøren ønsker å utføre et avvik eller en kurve i borehullet, vil slammotoren 24 forbli aktivert mens operatøren stopper dreiningen av borestrengen 12 med rotasjonsbordet 56, hvilket fører til at borkronen 22 vil bore i en ny vinkel. Under dette trinn i boringen, vil MWD-verktøyet 46 vanligvis ikke overføre data til overflaten, men dataene kan frem-deles avføles og midlertidig lagres inn i verktøyet 46. Når det ønskede avvik er boret, blir rotasjonsbordet 56 igjen dreiet for å bore brønnen i den avvikende vinkel, og i dette øyeblikk kan de lagrede data sendes til overflaten av MWD-verktøyet 46.
Ifølge oppfinnelsen gir en eller flere sensorer plassert svært nær borkronen 22 og under kraftforsyningen for slammotoren 24, data til en sender som overfører dataene til MWD- verktøyet 46 som i sin tur sender dataene til overflaten. Den vesentlige fordel med dette arrangement er at dataene kan avføles meget nær borkronen 22, i steden for 6-30 m opp fra kronen, hvor MWD-verktøyet 46 typisk er plassert. Denne avføling nær kronen gjør det mulig å sende mer meningsfylte data til overflaten, siden operatøren gjerne vil vite brønnens og formasjonens egenskaper så nær kronen som mulig i steden for på et sted som har blitt boret tidligere.
En akselerometer eller krengningsmåler er fortrinnsvis én av sensorene nær kronen, siden dataene omkring brønnens helling nær kronen er verdifulle for boreoperatøren. Disse data kan ikke lett sendes fra et sted nær borkronen til MWD-verktøyet på grunn av nærværet av slammotoren 24. Selv om slammotoren er meget komplisert og anvendelig, er den ikke særlig egnet til å romme vanlige dataoverføringsledninger som føres gjennom den. Det er derfor å foretrekke at informasjonen sendes fra et sted nær kronen til MWD-verktøyet av frekvensmodulerte, akustiske signaler for dataene. Imidlertid kan dataene også sendes elektromagnetisk eller induktivt eller ved hjelp av slampulser, og ved amplitude-eller fasemodulasjon eller tids-multipleksing i steden for frek-vensmodulasj on.
Fig. 2 viser generelt på et blokkskjema, hovedkomponen-tene i systemet 10. Den nedre lagersubb 42 omfatter et forseglet hulrom som rommer et akselerometer 60, en akustisk sender 62 nær kronen, en kraftforsyning 64 og eventuelt én eller flere sensorer 66. I tillegg til krengningsmåleren eller akselerometeret 60, kan sensorene inne i subben 42 inkludere fleraksede akselerometre, en sensor på kronen, en sensor for dreiemomentet, en sensor for bøyemomentet, en trykksensor, en vibrasjonssensor, en motstands-sensor, en nøytronporøsitetssensor, en sensor for måling av for-mas jons tettheten, en sensor for måling av gammastråler og en tem-peratur sensor. Utgangssignalet fra sensorene føres til en spen-ning-til-frekvens konverter 63 som omdanner sensorspenningssig-nalene til frekvenssignaler som så brukes for å modulere akustiske signaler som sendes av senderen 62. Signalene fra senderen 62 blir ført gjennom metallhuset mellom den nedre lagersubben 42 og en MWD-mottaker 70 inn i monell-kragen 36. De overførte signaler er akustiske signaler, fortrinnsvis med en frekvens i området 500-2000 Hz. Akustiske signaler kan effektivt sendes i en avstand opp mot 35 m, enten gjennom boreslam eller metallhusene. Alternativt kan radiofrekvenssignaler fra 30 kHz-3000 MHz, brukes. Selv om sendesignalene generelt vil være representative for sensorutgangssignalene må det nevnes at disse signaler kanskje bare er representative for inkrementale ventiler som viser variasjoner i sensorutgangssignalene over tid. Forskjellige kode- og datakompresjonsteknikker kan også brukes før sending av signalene.
MWD-verktøyet 46 inkluderer sensorer 67, tre akselerometre og tre magnetometre, en datalagringsenhet eller datamaskin 68 nede i brønnen, en MWD-akustisk mottaker 70, en kraftforsyning 72 og en MWD-slampulssender 74. Selv om det generelt er å foretrekke at brønn- eller formasjonsegenskapene avføles på et sted nedenfor boremotoren 24, er det vanlig at i det minste magneto-metrene er tilveiebrakt i MWD-verktøyet 46, slik at de vil bli magnetisk isolert fra metallhusene innenfor en monell-krage, av nøyaktighets- og pålitelighetshensyn.
Datamaskinen 68 kan både lagre og bearbeide data. Særlig kan data fra forskjellige sensorer kodes for hver sensor og arrangeres av datamaskinen slik at like signaler blir overført til overflaten samtidig som signalene fra hver sensor er kodet for en bestemt sensor. Porøsitetssignaler, magnetometersignaler, motstandssignaler, krengningssignaler og temperatursignaler kan således sendes periodevis til overflaten av MWD-senderen 74. Mottakeren 70, datamaskinen 68, senderen 74 og andre sensorer inne i monell-kragen blir alle drevet av kraftforsyningen 72 som kan omfatte en turbingenerator og hjelpebatteri, på kjent måte.
Fig. 3 viser den nedre lagersubb 42 ved den nedre ende av lagerhuset 30 som i sin tur er festet til enden av motorhuset 26. Subben 42 omfatter et forseglet, ringformet hulrom 76 for avfølingskomponentene nær kronen, vist skjematisk på fig. 2, innenfor subben 42. I ikke-illustrerte varianter av oppfinnelsen kan subben 42 være integrert i en sammenstilling som består av slammotoren 24 og/eller lagerhuset 30 og eventuelt også inkludere det bøyde hus 26, og det forseglede hulrom kan dannes av motorhuset eller lagerhuset. Alternativt kan hulrommet være anordnet i selve borkronen.
Den nedre lagersubb 42 inkluderer et integrert nedre legeme 80 som danner hulrommet 76, og en ytre hylse 82 som er gjengbart forbundet til legemet 80 med en fluidtett pakning dan-net av 0-ringer 84 og 86 mellom radiale ytterdeler av legemet 80 og hylsen 82. En slitehylse 92 og et radialt lager 88 er anbrakt inne i subben 42. Den indre diameter av det radiale lager 88 er litt mindre enn den indre diameter av legemet 80, slik at en hyl-seforlengelse 90 for en nedre avstandshylse normalt vil gripe det radiale lager 88 men ikke legemet 80. Avstandshylsen og således forlengelsen 90 er festet til en foring 94 som dreies av drivak-selen 28 slik at hylseforlengelsen 90 og foringen 94 dreies i forhold til legemet 80. En foringsring 96 er festet til foringen 94 for å feste den nedre ende av hylseforlengelsen 90. Foringen 94 avgrenser et sylindrisk hull 98 for innføring av borefluid til kronen og kroneboksen 44 kan være gjenget direkte til den neder-ste ende av foringen 94.
Det forseglede hulrom 76 rommer den akustiske sender 62, akselerometeret 60 for måling av komponenten (Gz) i jordens gravitasjonsfelt i borkronens aksiale retning, spenning-til-frekvens konverteren 63 og kraftforsyningen 64 som kan bestå av en batteripakke som fortrinnsvis er oppladbar. Om ønskelig kan også en liten datamaskin tilveiebringes inne i hulrommet 76 for midlertidig lagring av data. Datamaskinen kan inkludere tidspro-grammer eller signalbearbeidingskretser for å regulere tidspunk-tet for sending av frekvensmodulerte akustiske signaler for hver sensor, fra senderen 62 til mottakeren 70. Videre kan det tilveiebringes en turbin eller virvelstrømsgenerator 65 for gener-ering av elektrisk kraft for opplading av batteripakken 64 eller for direkte drift av sensorer, datamaskin og sender inne i hulrommet 76. Generatoren 65 er stasjonær i forhold til den nærliggende, roterende foring 94 og kan følgelig drives av foringens motor 24. Imidlertid er batteripakken vanligvis påkrevet da motoren 24 generelt vil bli stoppet når målingene tas fra sensoren, og dette vil i sin tur stoppe generatoren 65.
Under henvisning til fig. 4 er komponentene rommet inne i en delt, sylindrisk, utsparet form 100, vist på fig. 4, omfatt-ende en batteridel 101 og en del 102 for de andre elektroniske komponenter. Batteridelen 101 har tre aksialt utstrekkende buede kamre 103 som hver inneholder en støpt silikongummihylse 104 som rommer fire par batterier ved siden av hverandre. Batteridelen 101 omfatter også ledninger (ikke vist) for å kople batteriene til en elektrisk kontakt 105 som brukes i forbindelse med en tilsvarende kontakt (ikke vist) på elektronikkdelen 102. Elektronikkdelen 102 har et aksialkammer 106 for senderen 62, tre fordypninger 107 for kretskortene 108, for styrekretser, og et aksialkammer 109 for akselerometeret 60. Om ønskelig kan akselerometeret 60 være magnetisk skjermet ved hjelp av en legering med høypermeabilitet. Selv om det ikke vises på fig. 4 har elektronikkdelen 102 også en fordypning for en strekkinnretning for en stropp rundt de to delene 101 og 102 for å holde delene på plass inne i hulrommet 76. Styrekretsene inkluderer en analog styrekrets for akselerometeret 60, en signalbearbeidingskrets for koding av sensordata før sending, og en tidskrets for å gjøre det mulig å drive senderen etter en forinnstilt forsinkelse. Dessuten kan kretsene være konstruert for bare å aktivere senderen etter at boringen har stoppet, enten fra et signal fra en akustisk pickup som avføler at borestøyen har stoppet eller som svar på et akustisk signal fra MWD-mottakeren 70, avfølt av en piezoelek-trisk mottakingsinnretning. Videre har batteridelen 101 avtakbare øvre og nedre deksler (ikke vist).
Under henvisning til fig. 5 som viser et snitt gjennom elektronikkdelen 102 etter linjen V-V på fig. 4, omfatter den akustiske sender 62 to aksiale sylindriske polstykker 110 og 111 skilt fra hverandre av et ringformet luftmellomrom 112 og sammen-koplet av en aksialstang (ikke vist) laget av magnetostriktivt materiale. Aksialstangen er omsluttet av en sylindrisk spole (ikke vist) innenfor polstykket 111, og forsyningen av et passende inngangssignal til spolen fører til fysisk deformering av stangen slik at det frembringes et akustisk utgangssignal. Luft-mellomrommet 112 gjør det mulig for stangen å utvide seg og trek-ke seg sammen uten hindringer, og et forspenningssystem med en trykkfjær 113 rundt en bolt 114 trykker polstykkene 110 og 111 sammen i aksialretningen. I tillegg er en drivforsterker 115 tilveiebrakt for senderen 62.
Fagfolk vil forstå å verdsette de tallrike fordeler med ovennevnte system under henvisning til tegningene. En rask, nøy-aktig og rimelig teknikk er tilveiebrakt for pålitelig fremskaff-else og sending av verdifull informasjon nær kronen forbi boremotoren og til overflaten. Især kan brønnhellingen overvåkes nær kronen, selv om brønnretningen har blitt avfølt og sendt til overfla-ten fra et sted over motoren. Kompliserte og upålitelige ledningsteknikker er ikke påkrevet for å oversende informasjonen fra motoren. Selv om det oppnås pålitelig informasjon nær kronen, blir sensorene ikke dreid av motoren, slik at sensorer og elekt-riske komponenter inne i det forseglede hulrom 76 ikke utsettes for sentrifugalkrefter forårsaket av borkronens rotasjon i området 50-6000 RPM. Hvis nødvendig, kan data sendes til overflaten under boring for derved å spare verdifull boretid. Dessuten er den nedre lagersubb 42 stort sett isolert fra de store vibra-sjonskrefter som virker mot borkronen, på grunn av forskjellige lagersammenstillinger innenfor lagerhuset 30. Sensorenes vinkling eller retning innenfor det forseglede hulrom 76 er fast, og således kan stillingen for hver sensor i forhold til subben 42 og således borestrengen 12, bestemmes og registreres.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for signalering innenfor en brønn under boring ved hjelp av en borestreng (12) med en borkrone (22) i den ene ende og en brønnboremotor (24) med motorhus og kraftseksjon innenfor borestrengen for å dreie borkronen (22), idet fremgangsmåten omfatter påvisning av en brønnparameter og sending av et signal til overflaten som beskriver brønnparameter en, eller variere nevnte parameter, KARAKTERISERT VED at brønnparameteren måles ved hjelp av en sensor (66) anbrakt i fast forbindelse med motorhuset i den del av borestrengen som er nedenfor boremotoren (24) og overføring av signal fra en første sender (62) beliggende ved sensoren (66) til et sted (46) nede i brønnen i borestrengen på oversiden av boremotoren (24), idet nevnte signal blir mottatt på nevnte sted (46) og data som beskriver nevnte signal blir sendt fra stedet (46) til overflaten.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at nevnte brønnparameter er en komponent i jordens gravitasjonsfelt i en bestemt retning i forhold til brønnhullet.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at sensoren (66) avføler borehullretningen på et sted innenfor et ikkemagnetisk parti av borestrengen (12) på den motsatte side av boremotoren (24) til borkronen (22), og signalet sendt til overflaten er representativt for avfølt borehullretning.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at signalet som er representativt for den avfølte borehullretning sendes til overflaten av et MWD-verktøy (measuring-while-drilling).
5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at nevnte signal for den påviste brønnparameter eller variasjon av nevnte parameter over tid, sendes akustisk.
6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, KARAKTERISERT VED at nevnte data for signalet blir sendt til overflaten i form av slampulser.
7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, KARAKTERISERT VED at signalet som er representativt for den påviste parameter nede i hullet eller for variasjon av parametrene lagres nede i hullet i en tidsperiode før sending til overflaten.
8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-7, KARAKTERISERT VED at signalet som er representativt for den påviste parameter nede i hullet eller for variasjonen av parametrene sendes ved anvendelse av metallet i huset som en signalstrøm-ningsbane.
9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-8, KARAKTERISERT VED at det påvises en ytterligere parameter nede i hullet ved anvendelse av en ytterligere sensor anbrakt i fast forbindelse med motorhuset i delen av borestrengen nedenfor kraftseksjonen av boremotoren (24), og et signal sendes til overflaten som er representativt for den påviste ytterligere parameter nede i hullet eller for variasjonen av parameteren.
10. Utstyr for signalering inne i et borehull under boring ved hjelp av en borestreng (12) med en borkrone (22) i den ene ende og en brønnboremotor (24) med motorhus og kraftseksjon innenfor borestrengen for å dreie borkronen, idet utstyret omfatter en sensor (66) for anbringelse i en del av borestrengen for å måle en brønnparameter, og en første sender (62) for anbringelse i nevnte del av borestrengen for å motta et signal fra sensoren (66) for brønnparameteren, eller variasjon av nevnte para meter over tid og å overføre et signal for nevnte data, KARAKTERISERT VED at sensoren (66) er anbrakt i fast forbindelse med motorhuset i den del av borestrengen som er nedenfor kraftseksjonen av boremotoren (24), at den første sender (62) er anbrakt sammen med sensoren (66), at en mottaker (70) nede i brønnen er anbrakt i en del av borestrengen på oversiden av boremotoren (24), for å motta nevnte signal fra den første sender (62) og at en andre sender (74) er anbrakt i nevnte del av borestrengen for å motta data fra mottakeren (70) som beskriver nevnte signal, og å sende et signal som er representativt for nevnte data, til overflaten.
11. Utstyr ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at den første sender er en akustisk sender (62).
12. Utstyr ifølge krav 10 eller 11, KARAKTERISERT VED at den andre sender er en slampulssender (74).
13. Utstyr ifølge krav 10-12, KARAKTERISERT VED at ytterligere en sensor (67) for påvisning av en parameter nede ±f brønnen, er plassert nær den andre sender (74), og den andre sender (74) er anordnet for å sende data til overflaten typisk for signalene fra begge sensorer (66, 67).
14. Utstyr ifølge ett av kravene 10-13, KARAKTERISERT VED at mottakeren (70) nede i hullet og den andre sender (74) er deler av et MWD-verktøy (measuring-while-drilling tool).
15. Utstyr ifølge ett av kravene 10-14, KARAKTERISERT VED at boremotoren er en slammotor som har et bøyd hus, og sensoren (66) er anbrakt nede i hullet i bendet i huset.
16. Utstyr ifølge ett av kravene 10-15, KARAKTERISERT VED at det er tilveiebrakt en minneenhet nede i hullet for lagring av signaler som er representative for den påviste parameter nede i hullet eller variasjon av parameteren i en tidsperiode før sending til overflaten.
17. Utstyr ifølge ett av kravene 10-16 KARAKTERISERT VED at arrangementet er slik at signal som er representativt for den påviste parameter nede i hullet eller for variasjon av parameteren sendes ved anvendelse av metallet i motorhuset som en signalstrømningsbane.
18. Utstyr ifølge ett av kravene 10-17, KARAKTERISERT VED at sensoren (66) er beliggende i et hulrom (76) i et husparti (30) nede i hullet i kraftseksjonen.
19. Utstyr ifølge krav 18, KARAKTERISERT VED at den første sender (22) er beliggende i hulrommet (76).
20. Utstyr ifølge ett av kravene 10-19, KARAKTERISERT VED at sensoren (66) er beliggende i en nedre subb anbrakt i fast forbindelse med motorhuset.
21. Utstyr ifølge krav 20, KARAKTERISERT VED at den nedre subb er i et stykke med motorhuset.
NO913346A 1990-08-27 1991-08-26 FremgangsmÕte og utstyr for signalering innenfor en br°nn under boring NO304196B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002024061A CA2024061C (en) 1990-08-27 1990-08-27 System for drilling deviated boreholes
GB9110516A GB2247477B (en) 1990-08-27 1991-05-15 Borehole drilling and telemetry

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO913346D0 NO913346D0 (no) 1991-08-26
NO913346L NO913346L (no) 1992-02-28
NO304196B1 true NO304196B1 (no) 1998-11-09

Family

ID=25674280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO913346A NO304196B1 (no) 1990-08-27 1991-08-26 FremgangsmÕte og utstyr for signalering innenfor en br°nn under boring

Country Status (5)

Country Link
DE (1) DE4128287A1 (no)
FR (1) FR2666113A1 (no)
GB (1) GB2280463B (no)
NL (1) NL194556C (no)
NO (1) NO304196B1 (no)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8947094B2 (en) 2011-07-18 2015-02-03 Schlumber Technology Corporation At-bit magnetic ranging and surveying
CN106351644A (zh) * 2016-10-18 2017-01-25 中石化石油工程技术服务有限公司 一种气体钻井井身轨迹随钻实时监测方法
CN107476822B (zh) * 2017-10-12 2019-04-16 中国矿业大学 煤层突出危险性随钻测试方法及装置
CN107448188B (zh) * 2017-10-12 2020-06-12 中国矿业大学 煤层瓦斯参数随钻测试方法及装置
CN111379550B (zh) * 2018-12-11 2023-07-18 中国石油化工股份有限公司 一种用于监测井下动态参数的系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1268938A (en) * 1969-04-08 1972-03-29 Michael King Russell Improvements in or relating to control means for drilling devices
US4040494A (en) * 1975-06-09 1977-08-09 Smith International, Inc. Drill director
US4320473A (en) * 1979-08-10 1982-03-16 Sperry Sun, Inc. Borehole acoustic telemetry clock synchronization system
CH632862A5 (fr) * 1979-09-03 1982-10-29 Advanced Tech & Syst Ats Distributeur de pieces de monnaie du type sequentiel.
US4361192A (en) * 1980-02-08 1982-11-30 Kerr-Mcgee Corporation Borehole survey method and apparatus for drilling substantially horizontal boreholes
US4324297A (en) * 1980-07-03 1982-04-13 Shell Oil Company Steering drill string
US4562559A (en) * 1981-01-19 1985-12-31 Nl Sperry Sun, Inc. Borehole acoustic telemetry system with phase shifted signal
AT373974B (de) * 1981-09-10 1984-03-12 Inst Burovoi Tekhnik Turbinenbohrer
US4562560A (en) * 1981-11-19 1985-12-31 Shell Oil Company Method and means for transmitting data through a drill string in a borehole
US4492276A (en) * 1982-11-17 1985-01-08 Shell Oil Company Down-hole drilling motor and method for directional drilling of boreholes
US4577701A (en) * 1984-08-08 1986-03-25 Mobil Oil Corporation System of drilling deviated wellbores
US4907658A (en) * 1988-09-29 1990-03-13 Gas Research Institute Percussive mole boring device with electronic transmitter

Also Published As

Publication number Publication date
GB2280463B (en) 1995-04-19
NO913346L (no) 1992-02-28
NO913346D0 (no) 1991-08-26
FR2666113B1 (no) 1997-02-14
NL194556C (nl) 2002-07-02
GB2280463A (en) 1995-02-01
FR2666113A1 (fr) 1992-02-28
GB9420816D0 (en) 1994-11-30
DE4128287A1 (de) 1992-03-05
NL9101441A (nl) 1992-03-16
NL194556B (nl) 2002-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5410303A (en) System for drilling deivated boreholes
US5163521A (en) System for drilling deviated boreholes
CA1145538A (en) System and method for monitoring drill string characteristics during drilling
US4992997A (en) Stress wave telemetry system for drillstems and tubing strings
US7881155B2 (en) Pressure release encoding system for communicating downhole information through a wellbore to a surface location
US5448227A (en) Method of and apparatus for making near-bit measurements while drilling
US4491738A (en) Means for generating electricity during drilling of a borehole
US6057784A (en) Apparatus and system for making at-bit measurements while drilling
US4992787A (en) Method and apparatus for remote signal entry into measurement while drilling system
US6230557B1 (en) Formation pressure measurement while drilling utilizing a non-rotating sleeve
US5226332A (en) Vibration monitoring system for drillstring
US4479564A (en) System and method for monitoring drill string characteristics during drilling
US4562560A (en) Method and means for transmitting data through a drill string in a borehole
US4647853A (en) Mud turbine tachometer
NO341766B1 (no) Øyeblikkelig måling av borestrengorientering
MX2007010157A (es) Dispositivo para el seguimiento de una operacion de perforacion o de extraccion de muestras e instalacion que comprende tal dispositivo.
US8824241B2 (en) Method for a pressure release encoding system for communicating downhole information through a wellbore to a surface location
WO2020014009A1 (en) Drilling motor having sensors for performance monitoring
NO304196B1 (no) FremgangsmÕte og utstyr for signalering innenfor en br°nn under boring
GB2110270A (en) Drilling equipment and method
WO2012094242A2 (en) Method for a pressure release encoding system for communicating downhole information through a wellbore to a surface location

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired