Den foreliggende oppfinnelse vedrører en følersammenstilling for måling under boring som er særlig egnet for bruk med en nede-i-brønnhull (nedihulls) anbragt boreanordning.

Nedihulls boreanordninger av fortrengningstypen er velkjente. TJS-patent nr. 5135059 omhandler eksempelvis et nedihulls bor som innbefatter et hus, en stator som har en indre overflate med spiralformet kontur festet innenfor huset og en rotor med en ytre overflate som har spiralformet kontur anbragt innenfor statoren. Borefluid (for eksempel boreslam) pumpes gjennom statoren, hvilket bevirker rotoren til å bevege seg i en planetmessig bevegelse om den innvendige overflaten av statoren. En drivaksel er koblet til rotoren via en fleksibel kobling for å kompensere for eksentrisk bevegelse hos rotoren. Andre eksempler av nedihulls boreanordninger er beskrevet i US-patentene nr. 4729675, 4982801 og 5074681.

Formasjonsevalueringsverktøy hjelper operatører med å identifisere det bestemte geologiske materialet gjennom hvilket en boreinnretning passerer. Denne tilbakeføring av informasjon anvendes av operatører til å dirigere boringen av en brønn gjennom, i tilfellet av en horisontal brønn, et ønsket lag uten å avvike derfra. Disse verktøy har anvendt flere teknikker som er blitt brukt uavhengig og/eller i en viss kombinasjon av disse. Formasjonsresistivitet, tetthet og porøsitetlogging er tre velkjente teknikker. US-patent nr.

5001675 beskriver en resistivitetsmålingsanordning som har en dobbelt forplantningsresistivitet (DPR) anordning med ett eller flere par av sendeantenner adskilt fra ett eller flere par av mottaksantenner. Magnetiske dipoler anvendes som opererer i mf og nedre hf spektrum. Under operasjon blir en elektromagnetisk bølge forplantet fra sendeantennen inn i formasjonen som omgir borehullet og detekteres når den kommer forbi de to mottaksantennene. Fasen og amplituden måles i en første eller fjernmottagende antenne og sammenlignes med fasen og amplituden som mottas i en

andre eller nærmottagende antenne. Resistiviteter utledes fra faseforskjellene og ampiitudeforholdet mellom de mottatte signaler. Formasjonsevalueringen av DPR verktøyet kommuni-serer resistivitetsdata og sender så denne informasjon til boreoperatøren ved å anvende slampulstelemetri. Andre eksempler av DPR enheter er beskrevet i US-patentene nr. 4786874, 4575681 og 4570123.

Formasjonstetthet loggingsanordninger, slik som den som er beskrevet i US-patent nr. 5134285 anvender vanligvis en gammastrålekilde og en detektor. Ved bruk blir gammastråler utsendt fra kilden, går inn i formasjonen som skal studeres, og samvirker med de atomære valg av materialet i formasjonen og dempningen derav måles ved hjelp av detektoren og fra dette blir formasjonens tetthet bestemt.

En anordning for formasjonsporøsitetmåling, slik som den som er beskrevet i US-patent nr. 5144126 innbefatter en nøy-tronutsendelsekilde og en detektor. Under bruk blir høyener-ginøytroner utsendt inn i den omgivende formasjon og detektoren måler nøytronenergiutarming som skyldes nærværet av hydrogen i formasjonen. Andre eksempler av kjernefysiske loggingsanordninger er beskrevet i US-patentene nr. 5126564 og 5083124.

Ved direktiv boring (for eksempel en horisontal brønn) er det ønskelig å opprettholde brønnhullet innenfor produksjonssonen (dvs. et valgt leie eller lag) for så lenge som mulig, ettersom det ønskede råmaterialet kan sideveis forflyttes gjennom lagene. Derfor skjer det en høyere gjenvinning av det materialet under boring sideveis gjennom laget. Borekronen blir vanligvis styrt gjennom produksjonssonen ved å la borestrengsammenstillingen og borekronen vekselvis rotere og gli i en forskjellig retning. Imidlertid krever avstanden mellom DPR-føleren og borekronen at brønnhullet bores med en minimal vinkel i forhold til produksjonsonens langsgående retning, idet borekronen ellers kan gå inn i en forskjellig sone lenge før DPR-føleren ville erkjenne det faktum. I situasjonen der den hosliggende sone innbefatter vann, blir et potensielt problem ganske åpenbart.

I boreutstyret kan samtlige tre av disse verktøy for evaluering av en formasjon anvendes nede i hullet i et borehus eller segment. Det mest effektive ved bestemmelse hvorvidt det er en endring i lag foran borekronen, for eksempel olje/vannkontakt, er resistivitetsendringen lik 100 ohm pr. meter vekk fra lav-resistanssiden av kontaktpunktet. Tidligere hindret imidlertid for stor avstand mellom resistivitetsmålings (eller loggings) anordningen og borekronen nøyaktige lesninger, slik det er tidligere omtalt. Uheldigvis kunne den resistivitetsmålende anordning ikke plasseres nær borekronen på grunn av bruken av konvensjonelle slammotorer og stabilisering som forflytter resistivitetsen-soren 7,62 m fra kronen som minimum. US-patent 5163521 omhandler imidlertid en boringssammenstilling som omfatter i rekkefølge en slammotor, en bøyd stuss, en lagerpakke, en følersammenstilling og borekronen.

De ovenfor omtalte og andre ulemper og mangler ved den kjente teknikk overvinnes eller unngåes ved hjelp av oppfinnelsen som definert i de etterfølgende selvstendige patentkrav.

De underordnede krav definerer valgfrie trekk ved oppfinnelsen.

De etterfølgende avsnitt som er foranliggende oversikten over tegningsfigurer er tilsiktet å forklare oppfinnelsen og der overensstemmelse ikke finnes med kravorlyden, vil disse avsnitt ikke være overordnet kravenes ordlyd.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er en typisk tverrforbindelsesenhet for tilpasning med et verktøy for måling-under-boring (MWD = measureament while drilling) (for eksempel en slampulstelemetri) koblet til en typisk slammotor av fortrengningstypen (for eksempel en Moineu-motor). Motoren omfatter et hus med en stator som har en indre overflate med spiralmessig kontur og en rotor som har en samvirkende ytre overflate med spiralmessig kontur. En modulær følersammen-stilling omfatter to deler, en øvre drivakseldel som innbefatter en bøyelig aksel som er koblet til motoren og en nedre følerdel. Det foretrekkes at samtlige akselkoblinger er en kjent kilekobling. Den nedre enden av den bøyelige akselen er koblet til en uthulet aksel som strekker seg forbi den nedre enden av den øvre drivakseldelen og understøttes av et radielt lager. Den nedre følerdelen har en sentral kanal som strekker seg i langsgående retning derigjennom, med den nedre delen av den uthulte akselen forløpende gjennom denne kanal. Følerdelen kan omfatte en hvilken som helst type av MWD-føler, men den foreliggende oppfinnelse gjør imidlertid fortrinnsvis bruk av følere (formasjonsevalueringsfølere) som drar fordel av å oppnå målinger nær borekronen. Ved den kjente teknikk ble MWD-følerene anbragt over motoren (når en motor anvendes, for eksempel direktiv boring), hvilket resulterer i at føleren befinner seg ytterligere fra borekronen. Kommunikasjon mellom følerdelen og de andre MWD-anordninger, for eksempel en slampulstelemetrianordning (eller hvilken som helst annen anordning av datalagringstypen eller annen telemetritype) oppnåes ved hjelp av en ledende kabel anbragt innenfor en kanal som strekker seg gjennom tverrforbindelsesenheten, motorenheten og den øvre drivak-selenheten. Den ledende kabelen avsluttes ved hver ende med en elektrisk kobling av kjent type som er innebygget i den tilsvarende enhet. Den nedre enden av den uthulte akselen understøttes med et radielt lager og er koblet til en bøyelig aksel i en justerbar vinkelenhet koblet til følerdelen. Den justerbare vinkelenheten tillater innføringen av en startvin-kel, generelt mellom 0° og 3° i enheten. Dette er en velkjent fremgangsmåte for retningsboring eller styring av borekronen. Den justerbare vinkelenheten kobles til en typisk lagerpakkeenhet. Den nedre enden av lagerpakkeenheten er typisk koblet til en drivaksel, en kroneboks og så borekronen.

En tverrforbindende vinkelenhet anvendes i stedet for ovenfor beskrevne, justerbare vinkelenhet for å tilveiebringe en direkte forbindelse mellom motoren og den justerbare vinkelenheten (kick off assembly). Denne direkte forbindelse ønskes når boreoperasjoner ikke krever den tidligere nevnte følerenhet- ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den modulære evnen hos sammenstillingene av føleren og boremotoren er et viktig trekk ifølge den foreliggende oppfinnelse. Vanligvis har MWD-verktøy og boremotorer vesentlig forskjellige vedlikeholdssykluser, kostnader bg sviktmekanismer. Ved å gjøre MV/D-verktøyet (dvs. følersammen-stillingen) modulær for forbindelse innenfor nedihullsmotorenheten, vil ikke bare målinger bli tatt nærmere borekronen, men utstyrsanvendelsenivåer maksimaliseres ved å tillate riggplassutskiftning av slipte/skadede, modulære verktøysammenstillinger. Ved å anvende den brukbare levetiden for MWD-verktøyet og boremotoren, vil vesentlige kostnadsbesparelser således realiseres i forhold til integrerte systemer. Av disse årsaker ansees det modulære konsept ifølge den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe vesentlige fordeler i forhold til den integrerte sende- og motorenhet som er omtalt i US-patentsøknad nr. 08/060563.

De ovenfor omtalte og andre trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil bli verdsatt og forstått av fagfolk basert på den etterfølgende detaljerte beskrivelse samt tegningene.

Det skal nå vises til tegningene, der like elementer er benevnt med like henvisningstall i de forskjellige tegnings-f igurer. Fig. 1A-D er et tverrsnittsideriss i elevasjon av en slammotorenhet med en modulær følerenhet for måling under boring, i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2Å-B er riss over den modulære føleren i fig. 1A-D, der fig. 2A er et delvis tverrsnittriss i sideelevasjon derav og fig. 2B er et enderiss derav. Fig. 3 er et tverrsnittriss i sideelevasjon av en tverrfor bindende, justerbar vinkelenhet for bruk medslammotoren i fig. lA-D.-

Idet der vises til fig. 1A-D har en tverrforbindelsesenhet 10 en rotasjonskobling 12 for tilpasning med et verktøy for måling under boring (MWD) (for eksempel en slampulstelemetri som ikke er vist) ved en ende og en rotasjonskobling 14 ved den andre enden, med en slamstrømningskanal 16 som strekker seg i langsgående retning gjennom midten av tverrforbindelsesenheten 10. En slammotor 18 av fortrengningstypen (for eksempel en Moineau-motor, fortrengningsmotoren som er beskrevet i US-patent nr. 5135059, eller en hvilken som helst annen motor) er koblet ved en ende derav til tverrforbindelsesenheten 10. Nærmere bestemt er rotasjonskoblingen 14 i tverrforbindelsesenheten 10 koblet til en rotasjonskobling 20 på motoren 18. Motoren 18 omfatter et hus 22, en stator 24 og en rotor 26. Statoren 24 har en indre overflate med spiralmessig kontur og en rotor 26 har en samvirkende ytre overflate med spiralmessig kontur, slik det klart fremgår i figurene og slik det er kjent.

En modulær følersammenstilling 28 omfatter to deler, en øvre drivakseldel 30 som innbefatter en bøyelig akselforbindelse og en nedre følerhusdel 32 (fig. 2A). Den modulære føleren-heten 28 er koblet ved en ende derav til motoren 18. Nærmere bestemt er rotasjonskoblingen 34 hos motoren 18 koblet til en rotasjonskobling 36 i delen 30. En kanal 38 er tilveiebragt ved den nedre enden eller nedihullsenden av motoren 18 for å dirigere strømmen av slam til en kanal 40 i delen 30. Delen 30 omfatter et ytre hus 42 med kanal 40 som strekker seg i langsgående retning derigjennom. En bøyelig aksel 44 er koblet ved den øvre enden derav til en kobling 45 som er festet ved den nedre enden av rotoren 26 for rotasjon med denne. Det foretrekkes at forbindelsen av akselen 44 og rotoren 26 er en kilef orbindelse, slik det er kjent. Den nedre enden av akselen 44 er forbundet med en kobling 45 ved den øvre enden av en uthulet aksel 47 for rotasjon med denne. Akselen 47 har øvre og nedre, respektive ventileringshull 48, 50 for å tillate boreslam å strømme fra kanal 40 gjennom en kanal 46 i akselen 47. Akselen 47 strekker seg forbi den nedre enden av huset 42. Følerhusdelen 32 har en sentral kanal 52 i langsgående retning gjennom denne, med den nedre del av akselen 47 forløpende gjennom kanal 52. Del 32 har et ytre hus 54 hvis øvre ende er forbundet med den nedre enden av huset 42. Nærmere bestemt er en rotasjonskobling 58 i huset 42 koblet til en rotasjonskobling 60 i huset 54. Den hule akselen 47 er nødvendig for å overføre rotasjonskreftene ned i hullet og tilveiebringe en vei (dvs. en kanal 46) for strømmen av boreslam. Følerdelen 32 kan omfatte hvilken som helst type av MWD-føler. Imidlertid er den foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis anvendt med følere som drar fordel av å oppnå målinger nær borekronen, ettersom det er temmelig åpenbart at MWD-føleren er langt nærmere borekronen enn hva som er tilfellet ifølge den kjente teknikk. Ifølge den kjente teknikk ble MWD-følerne anbragt over motoren (når en motor anvendes, for eksempel direktiv boring), hvilket resulterer i at føleren plasseres ytterligere fra borekronen.

Kommunikasjon mellom følerdelen 32 og tidligere nevnte MWD-anordninger, dvs. slampulstelemetrianordningen (eller hvilken som helst annen datalagringsanordning eller annen anordning av telemetritypen) oppnås ved hjelp av en ledende kabel anbragt innenfor en kanal 61 som har opprinnelse i tverrfor-bindelsesenhetens 10 hus og fortsetter diskret gjennom husene 22 og 42. Den ledende kabelen avsluttes i hver ende med et elektrisk koblingsorgan av kjent type som er bygget inn i det korresponderende hus. Det vil forståes at kommunikasjon kan oppnås ved hjelp av elektromagnetisk bølgeoverføring, slik som beskrevet i US-patent nr. 5160925 "Short Hop Communica-tion Link For Downhole MV/D System" .

Den nedre enden av akselen 47 er forbundet ved hjelp av en kobling 45 til en bøyelig aksel 62 for rotasjon med denne. Akselen 62 er anbragt innenfor huset 64 i en justerbar vinkelenhet 65 som er forbundet ved sin øvre ende til den nedre enden av del 32. Nærmere bestemt er en rotasjonskobling 66 på huset 54 forbundet med en rotasjonskobling 68 på huset

64. Huset 64 er et justerbart vinkelhus som tillater innføringen av en bøyningsvinkel, generelt mellom 0° og 3° i sammenstillingen. Dette er en velkjent måte å dirigere boring eller å styre borekronen. Akselen 62 er koblet til en aksel 70 i en lagerpakkeenhet 72. Lagerpakkeenheten har et ytre hus 74 som er forbundet ved sin øvre ende til den nedre enden av huset 64 ved hjelp av respektive rotasjonskoblinger 76 og 78. Som nevnt ovenfor foretrekkes det at samtlige akselsam-menkoblinger (innbefattende koblinger) som er beskrevet her omfatter kile- eller stjerneakselforbindelser. Den nedre enden av lagerpakkeenheten 72 er typisk forbundet med et drivakselhus 75 med en borekroneboks 76 og så borekronen (som ikke er vist, men som er velkjent innenfor teknikken).

Det vil forståes at tverrforbindelsessammenstillingen 10, motoren 18 og lagerpakkeenheten 72 er velkjente anordninger innenfor teknikken. Den justerbare vinkelenhet 65 er også en velkjent anordning innenfor teknikken. Imidlertid er den blitt modifisert ved sin øvre ende til å akseptere føleren-heten 28 ved å forlenge den øvre delen av huset 64, slik det klart vises i fig. 1C. På grunn av denne modifikasjonen kan den justerbare vinkelenheten ikke direkte kobles til motoren 18, slik som i den kjente teknikk. Følgelig blir en tverrforbindende, justerbar vinkelenhet av den typen som er vist i fig. 3 og beskrevet i det etterfølgende anvendt i stedet for den ovenfor beskrevne, justerbare vinkelenhet 65 for å tilveiebringe en direkte forbindelse mellom motoren og den justerbare vinkelenheten. Denne direkte forbindelse er ønskelig når boreoperasjoner ikke krever den tidligere nevnte følerenhet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den modulære mulighet hos følersammenstillingen og boremo-torenheten er et viktig trekk ved den foreliggende oppfinnelse. Typisk vil MWD-verktøy og boremotorer ha vesentlig forskjellige vedlikeholdssykluser, kostnader og sviktmekanismer. Ved å lage MWD-verktøyet (dvs. følerenheten) modulær for forbindelse innenfor nedihullsmotorenheten, blir ikke bare målinger tatt nærmere borekronen, men utstyran-vendelsenivåer maksimaliseres ved å tillate riggstedsutskift-ning av slitte/skadede, modulære verktøyenheter. Ved derfor å anvende den brukbare levetid for MWD-verktøyet og boremotoren, blir vesentlige kostnadsbesparelser realisert i forhold til integrerte systemer. Av disse grunner ansees det modulære konsept ifølge foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe vesentlige fordeler i forhold til den integrerte føler og motorenhet som er beskrevet i US-patentsøknad nr. 08/060563.

Idet der vises til fig. 2A-B omfatter følerhusdelen 32 hus 54 som har rotasjonskoblinger 60 og 66 ved hver ende derav med kanal 52 forløpende langsgående derigjennom. Kanal 52 må ha en diameter som er tilstrekkelig til å akseptere akselen 47 i denne og for å tillate rotasjon av akselen 47. I form av eksempel er delen 32 et elektromagnetisk resistivitetverktøy av en type som er velkjent innenfor teknikken (for eksempel det tidligere nevnte DPR-verktøyet). Det vil imidlertid forståes at en hvilken som helst type av MWD-verktøy (formasjonsevalueringsverktøy) kan anvendes, forutsatt at akselen 47 og kanalen 52 er riktig utformet, uten å avvike fra den foreliggende oppfinnelses idé eller omfang.

Idet der vises til fig. 3 er den tidligere nevnte tverrforbindende, justerbare vinkelenhet for bruk med den ovenfor beskrevne motorenhet når føleren ikke anvendes, vist generelt med henvisningstallet 80. Enheten 80 erstatter enhetene 28 og 65. Enheten 80 er vist i fig. 3 koblet mellom motoren 18 og lagerpakkeenheten 72. Følgelig er rotasjonskoblingen 34 på motoren 18 koblet til en rotasjonskobling 68' i enheten 80. En bøyelig aksel 62 er koblet ved den øvre enden derav til en kobling 45 som er festet ved den nedre enden av rotoren 26 for rotering med denne. Det foretrekkes at forbindelsen av akselen 44 og rotoren 26 er en kileforbindelse eller stjerneforbindelse, slik det er kjent. Akselen 62 er anbragt innenfor et hus 64' i den tverrforbindende, justerbare vinkelenheten 80 som er koblet ved sin nedre ende til den øvre enden av lagerpakkeenheten 72. Den justerbare vinkelenheten tillater innføringen av en bøyningsvinkel, generelt mellom 0° og 3° i enheten. Igjen er dette er velkjent fremgangsmåte for retningsboring eller styring av borekrone. Akselen 62 er koblet til akselen 70 i lagerpakkeenheten 72. Som nevnt ovenfor foretrekkes det at samtlige akselsam-menkoblinger (innbefattende koblinger) som er beskrevet her omfatter kileaksel/stjerneakselforbindelser.