NO315247B1 - Fremgangsmåte og system for elektromagnetisk informasjonsoverföring langs metallrör i en brönn - Google Patents
Fremgangsmåte og system for elektromagnetisk informasjonsoverföring langs metallrör i en brönn Download PDFInfo
- Publication number
- NO315247B1 NO315247B1 NO19995019A NO995019A NO315247B1 NO 315247 B1 NO315247 B1 NO 315247B1 NO 19995019 A NO19995019 A NO 19995019A NO 995019 A NO995019 A NO 995019A NO 315247 B1 NO315247 B1 NO 315247B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- accordance
- pipes
- well
- transceiver
- pipe
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 27
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 22
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution 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
- E21B47/12—Means 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
- E21B47/13—Means 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 by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår informasjonsoverføring fra en brønn boret i grunnen opp til overflaten. Mer spesielt angår oppfinnelsen en optimalisert fremgangsmåte for overføring av informasjon mellom bunnen av en boret brønn og overflaten, der brønnen enten allerede er blitt boret og er i produksjon, eller er i ferd med å bli boret.
Ulike systemer er kjent for overføring av informasjon mellom bunnen av en brønn
og overflaten, f.eks. med slampulser i et fluid som sirkulerer i brønnen. Det er imidlertid kjent at denne typen overføring lider av svakheten av å ikke operere korrekt eller ikke å operere i det hele tatt i et kompressibelt fluid, slik som gass eller væsker ladet med gass, eller når det finnes en hindring i sirkulasjonskanalen som forstyrrer strømningen, f.eks. en undergrunnsmotor, ventil eller dyse. Videre er et slikt system opplagt virkningsløst under produksjon og håndtering av borestrengen.
Et overføringssystem med elektromagnetiske bølger ledet av metallrør anbrakt i brønnen er også kjent. Dette overføringssystemet er mer spesielt beskrevet i FR 2681461, tilhørende søkeren, omtalt her for henvisningsformål. Ytelsesegenskapene for den elektromagnetiske overføringen (EM) er avhengig av den midlere resistiviteten for de geologiske formasjonene som omgir brønnen. Dersom resistiviteten for bestemte lag er utilstrekkelig, slik tilfellet er for bestemte sedimentære, tertiære, peri-kontinentale bergarter, slik som dem i Nordsjøen eller Mexicogulfen, kan dempningen bli vidtgående langs brønnen, noe som gjør det umulig å benytte en slik innretning i de fleste brønner til havs dersom det ikke er mulig å akseptere en drastisk reduksjon i den overførte informasjonsstrømmen.
US-5 394 141 beskriver et system for overføring av signaler mellom utstyr i et ' borehull og overflaten. Publikasjonen kan ikke sees å vedrøre bestemmelse av overføringens dempning i bestemte formasjonslag. Den kan heller ikke sees å
omfatte elektriske isolasjonsmidler på metallrør posisjonert motstående formasjonslag med lav resistivitet.
US-4 793 409 vedrører en fremgangsmåte for elektrisk å varme opp et undergrunnsoljelag ved å la en elektrisk strøm flyte mellom en overflateelektrode og en undergrunnselektrode som er åpen i foringen og i undergrunnsoljelaget, ved å lukke den elektriske kretsen med metallrør som mellom overflaten og undergrunnselektroden er dekket med en elektrisk isolasjon. Publikasjonen vedrører således oppvarming, og kan ikke sees å innebære en løsning for informasjonsoverføring fra en brønn.
Den foreliggende oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for overføring av informasjon fra en brønn som er boret gjennom geologiske formasjonslag, og som i det minste delvis foret med metallrør, idet fremgangsmåten omfatter å anbringe i nevnte brønn en informasjonstransceiver drevet ved hjelp av ledede elektromagnetiske bølger frembrakt ved injeksjon av et elektrisk signal fra en dipol konduktivt forbundet til metallrørene benyttet for å lede de overførte bølgene. I samsvar med fremgangsmåten bestemmes dempningen av overføringen med bestemte formasjonslag som har lav resistivitet, og det er en i det minste delvis elektrisk isolasjon av metallrør anbrakt motstående nevnte lag med lav resistivitet.
Ved hjelp av en matematisk modell er det mulig å bestemme den minimale lengden som skal isoleres, under hensyn til minimumskarakteristikkene for nevnte elektromagnetiske overføring, mer spesielt overføringsavstanden og/ell er informasjonsflythastigheten.
Isolasjon kan oppnås ved å installere rør som på forhånd er dekket med et isolerende materiallag.
I en variant kan isolasjon oppnås ved å sette på plass et isolerende materiale av sementtype motstående nevnte formasjoner i det ringformede rommet mellom rørene og formasjonene.
Transceiveren kan være posisjonert nær den nedre enden av et produksjonsrør for å overføre havbunns- eller bunnmålinger eller instruksjoner til havbunns- eller bunnutstyr.
Nevnte transceiver kan også anbringes nær den nedre enden av en borestreng for å overføre bunn- eller boreparametre, eller sporings- eller beliggenhetsmålinger.
Oppfinnelsen angår også et system for overføring av informasjon fra en brønn boret . i geologiske formasjonslag, minst delvis foret med metallrør, idet systemet omfatter i nevnte brønn en informasjonstransceiver drevet ved hjelp av ledede elektromagnetiske bølger frembrakt ved injeksjonen av et elektrisk signal fra en dipol konduktivt forbundet til metallrørene som benyttes for å lede de overførte bølgene. I systemet har minst noen av metallrørene anbrakt på motsatt side av lagene med lav resistivitet midler for elektrisk isolasjon fra nevnte formasjon.
De isolerte rørene kan være dekket med et isolerende materiallag. Det isolerende laget behøver ikke dekke hele lengden av røret. 1 systemet kan de isolerende midlene omfatte et isolerende materiale som fyller det ringformede rommet mellom rørene og den ledende formasjonen, idet materialet er et resultat av herding av en flytende sammensetning.
Transceiveren kan være inkorporert i enden av et produksjonsrør.
Transceiveren kan også være inkorporert i enden av en borestreng.
Systemet i samsvar med oppfinnelsen kan anvendes i en boreinstallasjon til havs
med et undervanns brønnhode.
I denne anvendelsen kan en drepeledning være eksternt elektrisk isolert fra havbunnen til overflaten.
Oppfinnelsen blir videre beskrevet" i nærmere detalj ved hjelp av ikke-begrensende utførelsesformer og med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor det er vist:
Fig. 1 skjematisk en implementering av oppfinnelsen for en brønn som er i
produksjon.
Fig. 2 en utførelsesform av oppfinnelsen under boring av en brønn.
Fig. 3 en borevariant.
Fig. 4 i tverrsnitt eksempelet på et foringsrørelement som er utvendig dekket med
en elektrisk isolator.
Fig. 5 et eksempel på dempningen av signalet som funksjon av boredybden og resistiviteten for de traverserte formasjonene. Fig. 1 viser en brønn 1 som allerede er boret ned til et geologisk område 2, som generelt har minst ett lag som danner et reservoar som inneholder utløpsprodukter som skal produseres. I det foreliggende tilfellet vil fjellagene 3, som befinner seg mellom lag 2 og overflaten, dempe de elektromagnetiske bølgene på en slik måte at det er umulig å effektivt benytte den kjente fremgangsmåten for elektromagnetisk bølgeoverføring. Som et resultat av loggemålinger var det mulig å fastslå at lagene 3a og 3b har resi sti vitetér godt under 20 Sim, f.eks. noen få fim eller til og med mindre enn 1 Sim. Imidlertid har området 3c en resistivitet større enn 20 fim,
f.eks. et saltlag, som av og til påtreffes under boring. Før boring av en brønn hvor fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen skal benyttes, er det praktisk talt alltid mulig å oppnå en resistivitetslogg (registrert som funksjon av dybden), f.eks.
ved å ekstrapolere den fra seismiske profiler og logger av brønner boret i nevnte område. Kurve a i fig. 5 er et eksempel på en slik kurve. På grunnlag en matematisk modell av utbredelsen av elektromagnetiske bølger langs borestengene og foringene for den aktuelle brønnen, gjør denne loggen oss i stand til å beregne dempningen av det elektromagnetiske signalet mellom utsendelsespunkt E og mottakspunkt R. Modellen som brukes vil f.eks. være av den typen som er beskrevet i artikkelen SPE Drilling Engineering, juni 1987, P- Degauque og R. Grudzinski. På grunnlag av denne beregningen bestemmes før boringen
signalnivået som vil bli mottatt eller som skulle bli mottatt ved overflaten langs hele nedstigningen av senderen. Kurve b i fig. 5 viser et eksempel på dette signalet. Signalet som oppnås under boringen av brønnen vil bli registrert og sammenlignet i
sann tid med signalet som er beregnet på grunnlag av prognoseloggen, og gjør det således mulig å stille inn den virkelige posisjonen for de ulike geologiske lagene og den virkelige verdien for deres resistivitet. Dette er bare mulig gjennom kjennskap til strømmen som overføres av senderen, noe som er tilfelle for deri aktuelle senderen.
Idet man kjenner den maksimalt akseptable dempningen mellom senderen £ og mottakeren R for den ønskede informasjonsoverføringsraten, er det mulig å nøyaktig bestemme lengden av foringen som skal dekkes, idet det først velges å isolere områdene med liten resistivitet, slik som dem mellom 500 og 1000 m i fig. 5.
I fig. 5 er det vist to andre kurver c og d, på grunnlag av de tidligere definerte kurvene a og b: Kurve c representerer signalet som er oppnådd langs brønnen i det tilfellet hvor det finnes perfekt elektrisk isolering på utsiden av foringen i forhold til de omgivende formasjoner mellom 500 og 1000 m. Dempningsreduksjonen er omlag 35 dB, i samsvar med de aktuelle utbredelsesparametrene (bærefrekvens 5 Hz i dette tilfellet).
Kurve d representerer signalet oppnådd langs brønnen i det tilfellet hvor bare hoveddelen av foringene er isolert. Dette er ensbetydende med å betrakte, for den tilgjengelige utbredelsesmodellen, en perfekt isolasjon av foringen over 27 m og så en elektrisk leding over 0,5 m. Den totale dempningen er da omlag 24 dB.
Ved hjelp av denne fremgangsmåten, og med kunnskap til informasjonsoverføringsraten som skal oppnås, vil det være teknisk mulig å bestemme og installere den nødvendige foringen for den ønskede overføringen.
Det bør bemerkes at fremgangsmåten ikke vil endres dersom det elektromagnetiske signalet blir brakt videre av en transceiver anbrakt mellom senderen på brønnens bunn og overflaten, og spesielt dersom den sistnevnte var anbrakt i det ikke-forede området i brønnen.
Det påpekes at informasjonsoverføringsraten Df blir beregnet ved den følgende formel:
hvor AF er den effektive modulasjonsbåndbredden, S er signalet og B støyen i det effektive båndet.
Overføring finner sted ved senderen E i fig. 1, 2 og 3. Senderen E modulerer en bølge med svært lav frekvens, hvor nevnte frekvens velges relativt lavt for å tillate utbredelse å finne sted. Fortrinnsvis bruker overføringsmidlene frekvensbølger mellom 1 og 10 Hz. Denne bærefrekvensbølgen er, i en utførelsesform, modulert som en funksjon av informasjonen som skal overføres, ved fasesprang O- n ved en tidfesting kompatibel med bærefrekvensen. Andre modulasjonsformer kan benyttes uten å gå utenfor rekkevidden for den foreliggende oppfinnelse. Modulasjonsraten er omlag 1 bit/sekund, men kan tilpasses som en funksjon av overføringsbehov. I tilfelle av instruksjoner og kommandoer for havbunnsinnretninger slik som ventiler, vil det være mulig å benytte lengdekoder tilpasset den maksimalt aksepterte feilsannsynligheten. Som en funksjon av det spesielle tilfellet, kan eller kan ikke koding være assosiert med detektorkoder og feilrettere, slik som syklisk-redundans-koder.
Bølgen overført av senderen E blir mottatt ved overflaten av mottakeren R, hvorav en av polene er forbundet med brønnhodet og den andre polen er anbrakt i grunnen ved en passende avstand fra brønnhodet. I praksis kan E og R vekselvis utgjøre, sender og mottaker. De elektroniske sende-/mottaksmidlene E kan med fordel være anordnet i samsvar med teknologien beskrevet i US-A-5394141, omtalt her for henvisningsformål. Det henvises også til publikasjonen SPE/1 ADC 25686, presentert av Lous Soulier og Michel Lemaitre på SPE/1ADC Drilling Conference i Amsterdam, 23. - 25. februar 1993.
I fig. 1 er et første rør 4 (overflaterør) anbrakt i brønnen 1, og generelt sementert over hele sin høyde i overflateformasjonen 3a. Et brønnhode 5 installert på overflaterøret gjør det mulig å motta den øvre enden av andre, tekniske eller produksjonsrør, såvel som sikkerhetsventilene. En andre foring 6 blir senket ned i det borede hullet eller brønnen 7 fra overflate-rørsettet eller skoen 4 og ned til dekkingen (eng.: the cover) for reservoaret 2. Det ringformede rommet mellom brønnen 7 og foringen 6 er generelt fylt med sement, minst opp til det foregående rørsettet, i det foreliggende tilfellet settet med overflaterør 4. Et produksjonsrør 8, hvis funksjon er å ta utløpsproduktet opp til overflaten, passerer gjennom en pakning 9, som sikrer forseglingen av reservoarområdet mot det ringformede rommet omkring røret 8.1 den nedre del av røret er det installert en transceiver E. For overføring EM kan polene Pl og P2 for dipolen utgjøres av kontakten som dannes av pakningen 9 med metallforingen 6 og kontakten tilveiebrakt av en . bladsentrerer 10 anbrakt høyere opp i røret 8.1 bestemte tilfeller blir den øvre kontakten direkte dannet av kontakt mellom røret og foringen 6, under hensyntagen til det generelt lille ringformede rommet og geometrien for brønnen. En isolerende kobling 11 motstående senderen kan brukes i foringen 6 for å separere den nedre kontakten Pl fra den øvre kontakten P2. Imidlertid er nevnte isolerende kobling unødvendig når det benyttes den såkalte lange dipolkonstruksjon for sende- eller mottaksantennen. I dette tilfellet er det nødvendig å sikre at polen P2 er tilstrekkelig langt unna polen Pl og ute av stand til å ha noen kontakt mellom foringen 6 og rørene 8 over lengden mellom polene.
I samsvar med oppfinnelsen blir ytelseskarakteristikkene for senderen E forbedret ved elektrisk å isolere foringen 6 fra den sterkt ledende geologiske formasjonen 3b. Denne isolasjonen er representert ved feltet 12. Det er viktig å bemerke at området 3c, som er kjent for å ha en passende resistivitet slik at det ikke gir opphav til skadelig dempning, f.eks. større enn 20 O m, ikke trenger å være elektrisk isolert. I dette eksemplet er overflateområdene 3a ikke fordelaktige for en god overføring. Som en funksjon av informasjonsstrømningsbehovene vil overflaterør 4 også være isolert fra formasjonen 3a (representert ved feltet 13).
I den foreliggende oppfinnelsen kan isolasjonen av rørene i forhold til fjellområdene oppnås ved å dekke de ytre veggene av rørene med et isolerende eller nesten isolerende lag. I samsvar med oppfinnelsen er således den elektriske isolasjonen som er nødvendig av relativ natur, fordi fjellområder med en resistivitet høyere enn 20 Cl m er tilstrekkelig «isolerende». Videre behøver ikke isolasjonen å være kontinuerlig over hele tykkelseshøyden av det ledende laget. Rørene eller foringene i samsvar med betegnelsen kjent i teknikken og standarisert av API (American Petroleum Institute) omfatter ved deres to ender en utvendig gjenge og en krage, skrudd på eller integrert med hoveddelen av røret, og har den korresponderende innvendige gjenge slik at den er i stand til gjensidig å sette sammen disse rørene slik at det dannes en foring. Fortrinnsvis vil det isolerende laget bare være avsatt på hoveddelen av røret mellom den utvendige gjengen (som opplagt ikke må være dekket) og kragen. Laget nær gjengene ville således bli ødelagt av munningen for skrumidlene, og kan dessuten være skadelig for opphengningen av foringen eller festingen av munningen. Det isolerende laget kan være et keramikkfylt epoksydekking, f.eks. av den dekkende typen som brukes som anti-korrosjonsbeskyttelse på maritime strukturer, rørledninger og borestenger. Det kan også være et plasmaavsatt keramisk lag, tjære, fortrinnsvis kombinert med polyuretan, plastmateiralremser, slik som polyetylen, PVC, en blanding av harpiks og sand blåst på røret, en dekking av impregnert glassfiber viklet omkring hoveddelen av røret. Alle tildekkinger som er tilstrekkelig isolerende i samsvar med kravene i den foreliggende anvendelsen, dvs. som fører til en elektrisk lekkasje-motstand godt over den karakteristiske motstanden av utbredelsesledningen, kan være passende uten å gå utenfor rekkevidden for oppfinnelsen. I praksis er nevnte karakteristiske resistans noen få milliohm, slik at det vil være tilstrekkelig å ha en radiell isolasjonsresistans på omlag 1 ohm pr. foringssegment for å oppnå en god effektivitet for innretningen.,
I samsvar med oppfinnelsen er det også mulig å elektrisk isolere rør ved å bruke isolerende materiale for å sementere sterkt ledende områder, f.eks. ringformede områder 3a og 3b. I teknikken er det kjent en sirkulasjonsmetode for å sette på plass en klinkersement med en gitt utforming motsatt et gitt geologisk område. Det vil således blir gjort bruk av nevnte konvensjonelle fremgangsmåte for å anbringe det isolerende materialet eller forbedre konduktiviteten i forhold til området med lav resistivitet.
Fig. 2 illustrerer tilfellet av overføringssystemet i samsvar med oppfinnelsen under boring av en brønn 20 ved hjelp av en borestreng 21 utstyrt med et boreverktøy 22 ved sin ende. En transceiver E er generelt anbrakt i den nedre del for å overføre borings-, trajektometri-, gammastrål ing-, temperatur-, trykk- og andre parametre. Brønnen 1 er i dette tilfellet overflateforet med en foring 23 og en mellomliggende foring 24. Området 25 har lav resistivitet som vidtgående demper overføringen av EM mellom E og R. I samsvar med oppfinnelsen er isolerte rørelementer anbrakt ved 26 for foringen 23, og ved 27 for foringen 24.1 en variant er det ringformede rommet mellom foringen 23 og formasjonen, og det ringformede rommet mellom foringen 24 og formasjonen, fylt med isolerende sement. Dempningen som er forårsaket av den lave resistiviteten for området 25 vil således være betraktelig redusert, noe som i tilsvarende grad øker kapasiteten eller hastigheten for overføringen ved E. 1 dette systemet er antennen implementert ved den delen av strengen som er mellom den isolerende forbindelsen for transmitter E og bore-verktøyet 22.1 dette tilfellet vil signalet som sendes ut fra transmitter E, bli dempet fra E opp til et isolert eller pseudo-isolert område 27, og så fra området 26 til over-flatemottakeren R. En matematisk utbredelsesmodell som tar i betraktning de elektriske karakteirstikkene ved ulike foringer og formasjoner, gjør det mulig å forhåndsbestemme de minimale lengdene for isolasjonsområder 26 og 27, slik at det er mulig å garantere overføring.
Det bør bemerkes at den delen av foringsrørene 24 som er inneholdt i foringen 23, ikke behøver isolasjon.
Fig. 3 viser en variant av plasseringen av transmitter E i borestrengen 21, og et eksempel på anvendelse av oppfinnelsen i tilfellet av boring til havs med et under-sjøisk brønnhode 29. Konvensjonelt, i tilfelle av drift eller boring med det under-sjøiske brønnhodet, vil mottakeren R være lokalisert ved sjøbunnen med en av sine mottakspoler forbundet til det undersjøiske brønnhodet og den andre utført som et stykke av metall, f.eks. et anker 37, anbrakt ved noen få dusin meter fra brønn-hodet. Kommunikasjon mellom overflaten og havbunnen finner sted enten ved en akustisk sender eller med en elektrisk leder installert langs foringen. Jordartene 30 nær sjøbunnen er generelt geologisk «unge» og har generelt lav resistivitet. Derfor er overflateforingen 31 med fordel isolert, i samsvar med oppfinnelsen, over en høyde som samsvarer med formasjonen 30. Senderen E er her anbrakt ved enden av en forhåndsbestemt kabellengde 32 med det formål å danne en lang «dipol».
Kabelen er festet med en støtte 33 inne i det indre av stenger, og er elektrisk forbundet til senderen anbrakt i en del fjernt fra stengene 21. Brønnhodet 29 er forbundet med den flytende borestøtten ved hjelp av et marint stigerør 35. En drepeledning eller strupeledning 36 passerer i hovedsak parallelt langs stigerøret fra brønnhodet til den flytende støtten. Det er fordelaktig mulig å elektrisk isolere ledningen 36 for å forbinde sjøbunnantennen 37 med overflaten, og således oppnå overflatemottak, dvs. på den flytende støtten hvor ledningen 36 ender.
Det er klart at det lange dipolarrangementet beskrevet i fig. 3 kan anvendes i alle andre borekonfigurasjoner, og ikke bare i tilfellet til havs. I driftstilfeller hvor det brukes gassventilert slam, eller t.o.m skum, er EM-overføring den eneste mulige overføringen, og den har forbedrede ytelseskarakteristikker som et resultat av forbedringen i samsvar med oppfinnelsen.
Fig. 4 viser i tverrsnitt et rørelement 40 som kan benyttes for å fore et hull eller en brønn boret i et område med en for lav resistivitet. En stålrørshoveddel 41 blir frembrakt ved varmvalsing. En ytre gjenge 42 og 43 blir bearbeidet ved de to endene. En krage 44 med innvendige gjenger 45 skrues på en av endene. Den isolerende dekkingen (i samsvar med definisjonen gitt tidligere) er avsatt på det sentrale området 48. Områdene 46 og 47 kan etterlates ubearbeidet, slik at munningen på skrurobotene har direkte kontakt med stålet i røret, og dette gjelder også med hensyn til hjørnene av foringsopphengingsbordet.
Det er innlysende at det er mulig å isolere hele den ytre overflaten for foringen, før eller etter skruing. Denne operasjonen gir imidlertid opphav til flere operasjonelle vanskeligheter. Både praktisk og økonomisk er det ikke ønskelig. Dette er grunnen til at den foreliggende oppfinnelsen, som ikke krever noen perfekt isolering, er svært fordelaktig.
Oppfinnelsen har således alle fordelene ved overføring med elektromagnetiske bølger, og tillater også en forbedring i ytelsesegenskapene, både i brønner utstyrt for produksjon eller dem som er i ferd med å bli boret. Den tillater også en mer utstrakt bruk av EM-overføring, spesielt i dyp-offshore-sektoren.
De således dekkede rørene er også mer effektivt katodisk beskyttet, fordi strømmen injisert for katodisk produksjon vil bli redusert, og vil bare passere udekkede områder, noe som følgelig krever et elektrisk beskyttelsespotensiale mot elektro-korrosjon. Dekkingen kan således medvirke til adhesjonen av sement på rørene.
Claims (16)
1. Fremgangsmåte for overføring av informasjon fra en brønn som er boret gjennom geologiske formasjonslag og som i det minste delvis er foret med metallrør (6), hvilken fremgangsmåte omfatter å anbringe i nevnte brønn en ihformasjons-transceiver (E) drevet ved hjelp av ledede elektromagnetiske bølger frembrakt ved injeksjon av et elektrisk signal fra en dipol (Pl, P2) konduktivt forbundet med metallrørene (6) benyttet for å- lede de overførte bølgene, karakterisert ved at dempningen av overføringen i bestemte formasjonslag (3a, 3b) som har en lav resistivitet bestemmes, og at metallrørene (6) posisjonert motstående nevnte lag med lav resistivitet er i det minste delvis isolert.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,
hvor nevnte bestemmelse finner sted ved hjelp av en matematisk modell for den minimale lengden som skal isoleres, hvor det tas i betraktning minumumskarakteristikkene ved nevnte elektromagnetiske overføring, spesielt overføringsavstanden og/eller informasjonsflythastigheten.
3. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1 eller 2,
hvor isolasjonen frembringes ved å sette på plass rør (6) som på forhånd er dekket med et isolerende materiallag (12, 13).
4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1 eller 2,
hvor isolasjonen frembringes ved å sette på plass et isolerende materiale av sementtype motstående bestemte formasjoner (3a, 3b) i det ringformede rommet mellom rørene (6) og formasjonene.
5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,
hvor nevnte transceiver (E) er anbrakt nær den nedre delen av et produksjonsrør (8) for å overføre sjøbunnmålinger eller instruksjoner til sjøbunnutstyr.
6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1 -4,
hvor nevnte transceiver (E) er anbrakt nær den nedre enden av en borestreng (21) for å utsende sjøbunns- eller boreparametre eller beliggenhetsmålinger.
7. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-6,
hvor metallrørene (6) omfatter to ender, et sentralt område (48) mellom deres ender, utvendige gjenger (42, 43) ved deres to ender, og
en krage (44) påskrudd eller integrert med rørene, som har innvendige gjenger (45) samsvarende med de utvendige gjenger (42, 43) for gjensidig å sammensette rørene, og
hvor isolasjonen bare er avsatt på det sentrale området (48) av nevnte rør posisjonert motstående lag (3a, 3b) med lav resistivitet.
8. System for overføring av informasjon fra en brønn boret i geologiske formasjonslag og i det minste delvis foret med metallrør (6), hvor nevnte system omfatter i nevnte brønn en informasjonstransceiver (E) drevet ved hjelp av ledede elektromagnetiske bølger dannet ved injeksjon av et elektrisk signal fra en dipol (Pl, P2) konduktivt forbundet til metallrørene benyttet for å lede de overførte bølgene,
karakterisert ved at i det minste noen metallrør (6) anbrakt motstående nevnte lag (3a, 3b) med lav resistivitet har elektriske isolasjonsmidler (12, 13) i forhold til nevnte formasjon.
9. System i samsvar med krav 8,
hvor nevnte isolerte rør er dekket med et isolerende materiallag (12, 13).
10. System i samsvar med krav 9,
hvor det isolerende laget (12, 13) ikke i sin helhet dekker den fullstendige lengden av røret.
11. System i samsvar med krav 8,
hvor nevnte isolerende midler (12, 13) omfatter et isolerende materiale som fyller det ringformede rommet mellom nevnte rør (23) og den ledende formasjonen, idet nevnte materiale er et resultat av en herding av en flytende sammensetning.
12. System i samsvar med et av kravene 8-11,
hvor nevnte transceiver (E) er inneholdt i enden av et produksjonsrør (8).
13. System i samsvar med et av kravene 8-11,
hvor nevnte transceiver er inneholdt i enden av en borestreng (21).
14. System i samsvar med et av kravene 8-13,
hvor metallrørene (6) omfatter to ender, et sentralt område (48) mellom deres ender, utvendige gjenger (42, 43) ved deres to ender, og
en krage (44) påskrudd eller integrert med rørene, som har innvendige gjenger (45) samsvarende med de utvendige gjenger (42, 43) for gjensidig å sammensette rørene, og
hvorde elektriske isolasjonsmidler (12, 13) omfatter et isolasjonslag som bare er avsatt på det sentrale området (48) av nevnte rør (6) posisjonert motstående lag (3a, 3b) med lav resistivitet.
15. Anvendelse av et system i samsvar med et av kravene 8-14 for en boreinstallasjon til havs med et undersjøisk brønnhode (29).
16. Anvendelse i samsvar med krav 15, hvor en drepeledning er eksternt elektrisk isolert fra sjøbunnen til overflaten.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9813304A FR2785017B1 (fr) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Methode et systeme de transmission d'informations par onde electromagnetique |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO995019D0 NO995019D0 (no) | 1999-10-14 |
NO995019L NO995019L (no) | 2000-04-25 |
NO315247B1 true NO315247B1 (no) | 2003-08-04 |
Family
ID=9531909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19995019A NO315247B1 (no) | 1998-10-23 | 1999-10-14 | Fremgangsmåte og system for elektromagnetisk informasjonsoverföring langs metallrör i en brönn |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6628206B1 (no) |
EP (1) | EP0995877B1 (no) |
CN (1) | CN1154251C (no) |
BR (1) | BR9905102B1 (no) |
CA (1) | CA2286435C (no) |
DE (1) | DE69907597T2 (no) |
ES (1) | ES2198865T3 (no) |
FR (1) | FR2785017B1 (no) |
NO (1) | NO315247B1 (no) |
RU (1) | RU2206739C2 (no) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7071837B2 (en) | 1999-07-07 | 2006-07-04 | Expro North Sea Limited | Data transmission in pipeline systems |
BR0202248B1 (pt) * | 2001-04-23 | 2014-12-09 | Schlumberger Surenco Sa | Sistema de comunicação submarina e método utilizável com um poço submarino |
FR2854425B1 (fr) * | 2003-04-30 | 2005-07-29 | Gaz De France | Procede et dispositif de transmission d'informations entre une cavite saline et la surface du sol |
US7145473B2 (en) * | 2003-08-27 | 2006-12-05 | Precision Drilling Technology Services Group Inc. | Electromagnetic borehole telemetry system incorporating a conductive borehole tubular |
US7170423B2 (en) * | 2003-08-27 | 2007-01-30 | Weatherford Canada Partnership | Electromagnetic MWD telemetry system incorporating a current sensing transformer |
US7080699B2 (en) * | 2004-01-29 | 2006-07-25 | Schlumberger Technology Corporation | Wellbore communication system |
US7249636B2 (en) | 2004-12-09 | 2007-07-31 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for communicating along a wellbore |
GB2437877B (en) * | 2005-01-31 | 2010-01-13 | Baker Hughes Inc | Telemetry system with an insulating connector |
US7609169B2 (en) * | 2006-08-31 | 2009-10-27 | Precision Energy Services, Inc. | Electromagnetic telemetry apparatus and methods for minimizing cyclical or synchronous noise |
EP1953570B1 (en) | 2007-01-26 | 2011-06-15 | Services Pétroliers Schlumberger | A downhole telemetry system |
CN101072050B (zh) * | 2007-06-19 | 2010-08-25 | 北京意科通信技术有限责任公司 | 一种通过金属管道进行数据传输的系统 |
WO2009012328A1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-22 | Earth To Air Systems, Llc | Direct exchange system design improvements |
TW200930963A (en) * | 2008-01-02 | 2009-07-16 | Rui-Zhao Chen | Combination refrigerator |
CN101824983A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-09-08 | 煤炭科学研究总院西安研究院 | 一种信号传输装置 |
CN103003720B (zh) * | 2010-05-21 | 2016-01-20 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于使得磁测距应用中的井下井底钻具组件绝缘的系统和方法 |
IT1403940B1 (it) * | 2011-02-16 | 2013-11-08 | Eni Spa | Sistema di rilevamento di formazioni geologiche |
EP2920411B1 (en) * | 2012-12-07 | 2023-12-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling parallel wells for sagd and relief |
AU2012397852B2 (en) * | 2012-12-28 | 2017-04-13 | Halliburton Energy Services Inc. | Downhole electromagnetic telemetry system utilizing electrically insulating material and related methods |
US9303507B2 (en) * | 2013-01-31 | 2016-04-05 | Saudi Arabian Oil Company | Down hole wireless data and power transmission system |
CN106285660B (zh) * | 2016-08-23 | 2020-03-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种多层砂岩油藏低阻油层识别方法及装置 |
RU2745858C1 (ru) * | 2020-06-03 | 2021-04-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр Геомеханика" | Способ мониторинга скважинных забойных параметров и устройство для его осуществления |
CN113236236A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种以油井管道作为信道的信号传输装置 |
CN115875018B (zh) * | 2022-11-08 | 2024-06-11 | 东营高慧石油技术有限公司 | 一种随钻电阻率测量接收器安装装置及测量方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3967201A (en) * | 1974-01-25 | 1976-06-29 | Develco, Inc. | Wireless subterranean signaling method |
US4001774A (en) * | 1975-01-08 | 1977-01-04 | Exxon Production Research Company | Method of transmitting signals from a drill bit to the surface |
FR2562601B2 (fr) * | 1983-05-06 | 1988-05-27 | Geoservices | Dispositif pour transmettre en surface les signaux d'un emetteur situe a grande profondeur |
US4793409A (en) * | 1987-06-18 | 1988-12-27 | Ors Development Corporation | Method and apparatus for forming an insulated oil well casing |
FR2681461B1 (fr) | 1991-09-12 | 1993-11-19 | Geoservices | Procede et agencement pour la transmission d'informations, de parametres et de donnees a un organe electro-magnetique de reception ou de commande associe a une canalisation souterraine de grande longueur. |
WO1994029749A1 (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Gas Research Institute, Inc. | Method and apparatus for communicating signals from encased borehole |
FR2750450B1 (fr) * | 1996-07-01 | 1998-08-07 | Geoservices | Dispositif et methode de transmission d'informations par onde electromagnetique |
US5883516A (en) * | 1996-07-31 | 1999-03-16 | Scientific Drilling International | Apparatus and method for electric field telemetry employing component upper and lower housings in a well pipestring |
-
1998
- 1998-10-23 FR FR9813304A patent/FR2785017B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-28 US US09/407,059 patent/US6628206B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-14 NO NO19995019A patent/NO315247B1/no not_active IP Right Cessation
- 1999-10-19 EP EP99402571A patent/EP0995877B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-19 ES ES99402571T patent/ES2198865T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-19 DE DE69907597T patent/DE69907597T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-19 CA CA002286435A patent/CA2286435C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-21 BR BRPI9905102-8A patent/BR9905102B1/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-10-22 RU RU99122214/03A patent/RU2206739C2/ru active
- 1999-10-25 CN CNB991231546A patent/CN1154251C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR9905102B1 (pt) | 2010-08-24 |
CN1154251C (zh) | 2004-06-16 |
ES2198865T3 (es) | 2004-02-01 |
FR2785017A1 (fr) | 2000-04-28 |
BR9905102A (pt) | 2000-10-03 |
EP0995877B1 (fr) | 2003-05-07 |
US6628206B1 (en) | 2003-09-30 |
DE69907597D1 (de) | 2003-06-12 |
CA2286435A1 (fr) | 2000-04-23 |
FR2785017B1 (fr) | 2000-12-22 |
CN1251480A (zh) | 2000-04-26 |
CA2286435C (fr) | 2006-03-14 |
NO995019L (no) | 2000-04-25 |
NO995019D0 (no) | 1999-10-14 |
RU2206739C2 (ru) | 2003-06-20 |
DE69907597T2 (de) | 2004-03-18 |
EP0995877A1 (fr) | 2000-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO315247B1 (no) | Fremgangsmåte og system for elektromagnetisk informasjonsoverföring langs metallrör i en brönn | |
JP3437851B2 (ja) | 掘削井戸または産出井戸の底部に備えた装置と地表との間の情報送信方法および装置 | |
AU726088B2 (en) | Device and method for transmitting information by electromagnetic waves | |
EP1953570B1 (en) | A downhole telemetry system | |
NO20171097A1 (no) | Antenneutsparing i et nedhulls rørelement | |
US20040060708A1 (en) | Replaceable antennas for subsurface monitoring apparatus | |
US10927664B2 (en) | Downhole detection | |
RU99122214A (ru) | Способ и система передачи информации посредством электромагнитных волн | |
CN101501297A (zh) | 模块化地质导向工具组件 | |
US20090032303A1 (en) | Apparatus and method for wirelessly communicating data between a well and the surface | |
US20130063276A1 (en) | Downhole telemetry signalling apparatus | |
US8863861B2 (en) | Downhole telemetry apparatus and method | |
AU2020347482A2 (en) | Measurement method and apparatus | |
US20180179828A1 (en) | Oil and gas well drill pipe electrical and communication assembly | |
CN106089187A (zh) | 海上随钻测井信号传输系统 | |
CA2401723C (en) | Wireless communication using well casing | |
CN115596430A (zh) | 一种井下多级气侵监测装置及油气钻井气侵识别方法 | |
EP2196620B1 (en) | A micro-logging system and method | |
MXPA99009682A (en) | Apparatus and method for information transmission by electromagnetic waves | |
US10655458B2 (en) | System and method for communicating along a casing string including a high magnetic permeability substrate | |
US20020164212A1 (en) | Deeply buried transmission line | |
Serniotti et al. | Electromagnetic telemetry mwd (measurement-while-drilling) system allows directional control while drilling through total loss circulation zones on high enthalpy geothermal field | |
SU1006740A1 (ru) | Способ передачи информации из скважины на поверхность |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |