NO317461B1

NO317461B1 - Anordning og fremgangsmate for telemetri mellom flere bronner ved bruk av en nedihulls forsterker for elektromagnetiske signaler

Info

Publication number: NO317461B1
Application number: NO19993514A
Authority: NO
Inventors: Paul I Herman
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2004-11-01
Also published as: US6160492A; NO993514D0; EP0972909B1; DE69931698D1; NO993514L; EP0972909A2; EP0972909A3

Description

OPPFINNELSENS TEKNISKE OMRÅDE

Denne oppfinnelse gjelder generelt nedihulls-telemetri og spesielt en anordning for elektromagnetisk telemetri gjennom formasjoner, samt en fremgangsmåte for å kommunisere signaler mellom forskjellige nedhullsteder i et olje- eller gassfelt ved bruk av en elektromagnetisk forsterker for å forsterke signaler og avgi disse på nytt.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Uten å begrense oppfinnelsens omfang vil dens bakgrunn bli beskrevet i forbindelse med kommunikasjon mellom overflateutstyr og nedhullsinnretninger under hydrokarbonproduksjon, som et eksempel. Det bør bemerkes at prinsippene for foreliggende oppfinnelsesgjenstand ikke bare kan anvendes under produksjon, men også under en borebrønns hele levetid, som omfatter, men ikke begrenset til utboring, logging, utprøving og ferdigstilling av borebrønnen.

Innenfor dette området har forskjellige kommunikasjons- og overføringsteknikker vært forsøkt anvendt for å opprette kommunikasjon i sann tid mellom overflateutstyr og nedhullsinnretninger. Anvendelse av dataoverføring i sann tid gir vesentlige fordeler under produksjon av hydrokarboner fra et felt. Overvåking av nedhullstilstanden gir f.eks. mulighet for umiddelbar reaksjon på potensielle brønnproblemer, innbefattet opptak av vann eller sand.

En slik kommunikasjonsteknikk omfatter bruk av trådledningsutstyr som oppretter et direkte kommunikasjonsledd mellom overflateutstyr og nedhullsinnretninger. Slikt utstyr kan f.eks. utnytte en enkelt overflateinstallasjon og en produksjonsplattform til sjøs for forbindelse med hver av ledningstrådene som strekker seg innover i hver av brønnene. For en plattform som driver seksten brønner vil det da være påkrevet med seksten trådledningsforbindelser. Skjønt utstyr av denne art er meget pålitelig, er det blitt funnet at omkostningene i sammenheng med opprettelse av slike trådledningsforbindelser er utillatelig kostnadskrevende. Det er også funnet at separate overflateiiistallasjoner vanligvis kreves for hver plattform på et felt med flere

plattformer.

En annen teknikk som anvendes for kommunikasjon for overflateutstyr og nedhullsinnretninger er ved generering og forplantning av elektromagnetiske bølger. Disse bølger frembringes f.eks. ved å indusere en aksial strøm i produksjonsforingen. Denne strøm frembringer da elektriske bølger som omfatter et elektrisk felt og et magnetfelt, og som dannes i rett vinkel med hverandre. Den aksialstrøm som tilføres foringen moduleres med data som får det elektriske og det magnetiske felt til å utvide og trekke seg sammen, slik at det blir mulig å sende ut data som mottas av en mottakerutrustning.

Som ved et hvilket som helst kommunikasjonsutstyr vil de elektromagnetiske bølgers intensitet stå i direkte sammenheng med overføringsavstanden. Jo større overføringsavstanden er, desto større vil, som en følge av dette, effekttapet og derved svekningen av det mottatte signal være. I tillegg må nedhullselektromagnetiske telemetriutstyr overføre de elektriske bølger gjennom jordens lagdannelser. I fri luft vil tapet være i rimelig grad konstant slik at det kan forutbestemmes. Ved overføring gjennom jordens forskjellige lag vil imidlertid den signalstyrke som mottas være avhengig av inntregningsdybden (5) for det medium som de elektromagnetiske bølger forplanter seg gjennom.

Inntrengningsdybden er definert som den strekning hvor over effekten i et nedhullssignal vil svekkes med en faktor på 8,69 db (omtrent 7 gangers nedsettelse regnet i forhold til den begynnende effektinngang), og er hovedsakelig avhengig av overføringens sekvens (f) og ledningsevnen for det medium hvorigjennom de elektromagnetiske bølger forplanter seg. Ved en frekvens på 10 Hz og en ledningsevne på 1 mho/meter (tilsvarende 1 ohm-meter) vil intrengningsdybden være 159 meter (522 fot). Derfor vil det for hver strekning på 522 fot i et vedvarende medium med 1 mho/meter således foreligge en svekning på 8,69 db. Inntrengningsdybden kan beregnes ved bruk av følgende ligning.

Inntrengningsdybde = 8 = l/ yj~( nf\ ic) hvor:

7t = 3,1417;

f = frekvens (Hz);

u = permeabilitet (4tc x IO"<7>); og

ct = ledningsevne (mho/meter).

Det bør være åpenbart at jo høyere ledningsevne på overføringsmediet har, jo lavere frekvens må det brukes for å oppnå samme overføringsavstand. Likeledes vil det være slik at jo lavere frekvensen er, jo større overføringsavstand kan det oppnås med samme effektnivå.

Typisk elektromagnetisk telemetriutstyr som sender vertikalt nedover gjennom jordens forskjellige sjikt kan med hell oppnå forplantning gjennom ti (10) inntrengningsdybder. For en inntrengningsdybde på 159 m (522 fot), vil således den totale overføringsdybde og vellykkete mottaksdybde bare være 1590 m (5220 fot). Det er imidlertid funnet at når det sendes horisontalt gjennom et enkelt eller et begrenset antall jordsjikt, så vil avvikene gjennom de forskjellige jordlag være små og mediene vil ha en mer uforandret ledningsevne, hvilket muliggjør en større overføringsavstand.

I US patent nr. 3 967 201 til Develco Inc., beskrives etablering av en lavfrekvent trådløs elektromagnetisk kommunikasjonsforbindelse til en undergrunns sender/mottaker ved hjelp av en egnet underjordisk magnetisk dipo lan tenne som innbefatter en langstrakt elektrisk solenoide med en ferromagnetisk kjeme. Det beskrives en fremgangsmåte og en anordning for opprettelse av en elektromagnetisk forbindelse mellom den magnetiske dipolantennen anbrakt vertikalt i en undergrunnsposisjon og en andre magnetisk antenne som er anbrakt i avstand fra den første magnetiske antennen og atskilt fra den første antennen av et underjordisk jord- eller vannlag.

Publikasjonen US 4 087 781 til Raytheon Company omhandler en fremgangsmåte og en anordning for elektromagnetisk telemetri gjennom undergrunnen mellom en nedihulls lokasjon i en brønn og til overflaten. Signalene sendes gjennom undergrunnen langs brønnen via en forsterkerstasjon anbrakt i samme brønn som mottar og gjenutsender et

forsterket signal.

Det er derfor oppstått et behov for nedhulls telemetriutstyr som er i stand til å kommunisere informasjon i sann tid over en stor avstand mellom nedhullsinnretninger som befinner seg i flere borehull ved bruk av horisontal overføring gjennom et enkelt medium eller et begrenset antall media. Det har også oppstått behov for kostnadseffektivt utstyr som er i stand til å kommunisere informasjon mellom nedhullsinnretninger og jordoverflaten. Videre er det oppstått behov for utstyr som utnytter elektromagnetiske bølger til å overføre informasjon i sann tid mellom nedhullsinnretninger gjennom et enkelt jordsjikt eller et begrenset antall slike sjikt, og som utnytter elektriske signaler for å overføre informasjonen mellom en enkelt nedhullsinnretning og jordoverflaten.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et elektromagnetisk telemetrisystem for å endre driftstilstanden for en nedihullsinnretning, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige rekk ved oppfinnelsens elektromagnetiske telemetrisystem er gjengitt i de vedfølgende uselvstendige patentkravene 2 til og med 6. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for overføring av et elektromagnetisk signal mellom et første brønnhull og et fjerntliggende brønnhull, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 7. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens fremgangsmåte for overføring av et signal mellom et første brønnhull og et fjerntliggende brønnhull er gjengitt i de vedfølgende uselvstendige patentkravene 8 til og med 10.

Den foreliggende oppfinnelse som skal omtales her omfatter en nedhulls telemetrianordning og fremgangsmåter for bruk av denne, som er i stand til å overføre informasjon i sann tid over en stor avstand mellom fjerntliggende nedhullsinnretninger samt mellom nedhullsinnretninger og jordoverflaten. Dette utstyr er kostnadseffektivt og utnytter elektromagnetiske bølger som vandrer gjennom et enkelt eller et begrenset antall jordsjikt for å overføre informasjon i sann tid mellom nedhullsinnretninger, samt utnytter elektriske signaler for å overføre informasjonen i sann tid mellom en enkelt nedhullsinnretning og jordoverflaten.

Dette nedhullstelemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse kan f.eks. anvendes for å forandre driftstilstanden for en nedhullsinnretning. I denne utførelse omfatter utstyret en elektromagnetisk sender anordnet i en første borebrønn og som sender ut et kommandosignal. Dette kommandosignal mottas da av en elektromagnetisk forsterker anordnet i et andre borehull. Denne elektromagnetiske forsterker behandler og sender ut på nytt kommandosignalet. En elektromagnetisk mottaker som er plassert i et tredje borehull som ligger fjernt fra det første borehull, er da i stand til å motta kommandosignalet. Dette kommandosignal blir så omformet til et drivsignal som brukes for umiddelbart å bringe vedkommende nedhullsinnretning til å forandre sin driftstilstand.

Dette utstyret omfatter en overflateinstallasjon som genererer kommandosignalet for den elektromagnetiske sender. En elektrisk ledning kan anvendes for overflateinstallasjonen med den elektromagnetiske sender. Den elektromagnetiske sender, den elektromagnetiske forsterker og den elektromagnetiske mottaker kan hver og en omfatte en magnetisk ledende ringformet kjerne, flere primære elektriske ledningsvindinger som er viklet aksialt omkring den ringformede kjerne, samt flere sekundære elektriske ledervindinger som er viklet aksialt omkring denne ringformede kjerne.

I tillegg kan utstyret omfatte en elektromagnetisk sender anordnet i det tredje borehull for å sende ut et bekreftelsessignal for å angi at forandringen av nedhullsinnretningens driftstilstand er funnet sted. I dette tilfellet vil utstyret også omfatte en elektromagnetisk mottaker anordnet i den første borebrønnen for å motta bekreftelsessignalet.

Kommandosignalet kan omfatte en kommandosekvens som er utelukkende tilordnet en spesiell nedhullsinnretning, slik at kommandosignalet bare vil påvirke denne tilsiktede nedhullsinnretning. I dette tilfellet vil en elektronikkpakke tilordnet hver av de elektromagnetiske mottakere bestemme om vedkommende kommandosekvens er entydig tilordnet den nedhullsinnretning som har sammenheng med vedkommende elektromagnetiske mottaker.

Ved en fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse blir driftstilstanden for en nedhullsinnretning forandret ved overføring av et kommandosignal fra en elektromagnetisk sender som er anordnet i en første borebrønn, mottakelse av kommandosignalet i en elektromagnetisk forsterker anordnet i en andre borebrønn, ny utsendelse av kommandosignalet fra denne elektromagnetiske forsterker, mottakelse av kommandosignalet i en elektromagnetisk mottaker anordnet i en tredje borebrønn som ligger fjernt fra den første borebrønn, generering av et drivsignal som reaksjon på kommandosignalet og som forandrer nedhullsinnretningens driftstilstand.

Ved en annen fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse blir signaler sendt ut fra en første borebrønn til en fjerntliggende borebrønn ved å sende ut et signal fra en sender anordnet i den første borebrønn, mottakelse av signalet i en forsterker anbrakt i en andre borebrønn, utsendelse av signalet på nytt fra forsterkeren og mottakelse av signalet i en mottaker anbrakt i den fjerntliggende borebrønn. Ved denne fremgangsmåte kan signalet fra senderen til forsterkeren foreligge i form av elektromagnetiske bølger. På lignende måte kan signalet fra forsterkeren til mottakeren være i form av elektromagnetiske bølger.

Ved enda en annen fremgangsmåte til foreliggende oppfinnelse blir signaler overført gjennom et hydrokarbonfelt ved å sende ut et signal fra en sender som befinner seg i en primær borebrønn, mottakelse av signalet i en eller flere første trinns forsterkere anordnet i andre borebrønner, utsendelse av signalet på nytt fra de første trinns forsterkere, samt mottakelse av signalet i en mottaker anordnet i en fjerntliggende borebrønn. På denne måte kan en svikt i en av mottakerne ikke hindre overføringen av signalet. Denne fremgangsmåte kan omfatte mottakelse av signalet av en eller flere andre trinns eller høyere trinns mottakere. Den høyere trinns mottaker kan ytterligere utvide den mulige overføringsavstand for signalet, slik at alle nedhullsinnretninger i et felt kan styres.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en mer fullstendig forståelse av foreliggende oppfinnelse, innbefattet dens særtrekk og fordeler, skal det nå henvises til en detaljert beskrivelse av oppfinnelsen i sammenheng med de vedføyde tegninger, hvor: Figur 1 er en skjematisk skisse som viser tre olje- og gassproduksjonsplattformer i et hydrokarbonfelt til sjøs og som utnytter elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser en planskisse av et hydrokarbonfelt hvor telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse er i drift; Figurene 3A-3B er kvartsnittskisser av en hovedsonde for elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figurene 4A-4A er kvartsnittskisser av en slavesonde i det elektromagnetiske telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figurene 5 A-5B er kvartsnittskisser av en forsterker i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 6 er en skjematisk skisse av en toroid med primære og sekundære vindinger viklet rundt denne for henholdsvis en hovedsonde, en slavesonde og en forsterker i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 7 er en splitt-tegning av en utførelse av en toroid-sammenstilling for bruk som en mottaker i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 8 er en splitt-tegning av en utførelse av en toroid-sammenstilling for bruk som en sender i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 9 er en perspektivskisse av en ringformet bærer av en elektronikkpakke for bruk i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 10 er en perspektivskisse av et elektronikklegeme med flere påførte elektroniske innretninger for bruk i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 11 er en perspektivskisse av en batteripakke for bruk i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 12 er et blokkskjema som angir en signalbehandlingsmetode som brukes av en hovedsonde i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 13 er et blokkskjema som angir en signalbehandlingsmetode som anvendes av en forsterker i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 14 er et blokkskjema som angir en signalbehandlingsmetode som anvendes av en slavesonde i elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse; og Figurene 15A-15B er flytskjemaer som angir en fremgangsmåte for drift av elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Skjønt fremstilling og bruk av forskjellige utførelser av foreliggende oppfinnelse er omtalt i detalj nedenfor, bør det være klart at foreliggende oppfinnelse gir grunnlag for mange anvendbare oppfinnelsesbegrep som kan virkeliggjøres i mange forskjellige spesielle sammenhenger. De spesielle utførelser som er omtalt her er bare ment å være anskueliggjørende for spesielle måter å fremstille og bruke oppfinnelsesgjenstanden på, og er på ingen måte ment å angi noen begrensning av oppfinnelsens omfang.

I figur 1 er det skjematisk vist elektromagnetisk telemetriutstyr for bruk i et olje- og gassfelt til sjøs, og som generelt er betegnet med 10. Halvt nedsenkbare plattformer 12, 14,16 er sentrert over underliggende olje- og gassformasjoner 18,20 som befinner seg under sjøbunnen 22. Brønner 24, 26 strekker seg fra plattformen 12 gjennom sjøen og trenger inn i de forskjellige jordsjikt, innbefattet formasjonen 18, og danner videre hver sin borebrønn 28, 30 som hver kan være foret eller uforet. Brønnpartiene 32, 34 strekker seg fra plattformen 14 gjennom sjøen og trenger ned i de forskjellige jordsj ikt for derved å danne hver sin borebrønn 36,38. Borebrønnen 36 omfatter en siderettet eller avgrenet borebrønn 40 som strekker seg utover fra den primære borebrønn 36. Denne laterale borebrønn 40 er fullført i formasjon 20, som derved kan isoleres for selektiv produksjon uavhengig av produksjonen av formasjonen 18 inn i borebrønn 36. Brønnpartiene 42,44 strekker seg fra plattformen 16 gjennom sjøen og trenger inn i de forskjellige jordsj ikt og danner derved hver sin borebrønn 46,48. Borebrønn 46 omfatter en siderettet gren 50.

Som en del av den ferdige sammenstilling på bunnen av borehullet anordnes før produksjon en hovedsonde 66 inne i borebrønnen 30, mens en forsterker 68 for elektromagnetiske signaler er anbrakt inne i borebrønnen 38, og slavesonder 70, 72, 74 er anbrakt inne i hver sin borebrønn, henholdsvis 50, 46,48. Hovedsonden 66 omfatter en elektromagnetisk sender 76, en elektronikkpakke 78 og en elektromagnetisk mottaker 80. Elektronikkpakken 78 er elektrisk forbundet med en overflateinstallasjon 81 over en metalltrådforbindelse, slik om en elektrisk ledning 82. Alternativt kan kommunikasjon mellom hovedsonden 66 og overflateinstallasjon 81 oppnås ved bruk av en av forskjellige kommunikasjonsteknikker, slik som akustisk overføring, trykkpulsoverføring, radiooverføring, mikrobølgeoverføring, en fiberoptisk linje eller elektromagnetiske bølger. Overflateinstallasjon 81 kan være sammensatt av datamaskinutstyr som behandler, lagrer og fremviser informasjon angående formasjonene 18, 20, slik som produksjonsparametere, innbefattet parametere for temperatur, trykk, mengdestrømmer og olje/vann-forhold. Overflateinstallasjonen 81 opprettholder informasjon som gjelder operasjonstilstanden for de forskjellige nedhullsinnretninger. Overflateinstallasjon 81 kan omfatte en periferisk datamaskin eller en arbeidsstasjon med en prosessor, minne og audiovisuelle fremvisningsmuligheter. Overflateinstallasjonen 81 omfatter en effektkilde for å frembringe den nødvendige energi for å drive overflateinstallasjon 81 så vel som den effekt som er nødvendig for å drive hovedsonden 66 over den elektriske ledning 82. Den elektriske ledning 82 kan være forbundet med overflateinstallasjonen 81 ved bruk av et RS-232 grensesnitt.

Overflateinstallasjon 81 brukes til å frembringe kommandosignaler som kan påvirke forskjellige nedhullsinnretninger. Hvis f.eks. operatøren ønsker å redusere mengdestrømmen av produksjonsfluider i brønn 42, så kan overflateinstallasjonen 81 utnyttes for å frembringe et kommandosignal som innsnevrer åpningen i strupen 84 på bunnen av borehullet. Kommandosignalet overføres til hovedsonden 66 over den elektriske ledning 82. Elektronikkpakken 78 for hovedsonden 66 behandler kommandosignalet og viderefører det til en elektromagnetisk sender 76. Kommandosignalet stråler så ut i jorden fra den elektromagnetiske sender 76 i form av elektromagnetiske bølgefronter 86. Disse elektromagnetiske bølgefronter 86 blir tatt opp av en elektromagnetisk mottaker 88 hos forsterkeren 68. Kommandosignalet behandles i den elektroniske pakke 90 og videresendes til en elektromagnetisk sender 92 hos mottakeren 68. Kommandosignalet blir så strålt ut i jorden i form av elektromagnetiske bølgefronter 94. De elektromagnetiske bølgefronter 94 tas opp av en elektromagnetisk mottaker 96 hos slavesonden 72. Kommandosignalet blir så videreført til elektronikkpakken 98 for slavesonden 72, for behandling og forsterkning. Elektronikkpakke 98 har et grensesnitt mot struperen 84 på borehullsbunnen og sender et drivsignal til bunnhulls-struperen 84 for å innsnevre mengdestrømmen gjennom denne.

Så snart mengdestrømmen i brønnen 42 er blitt begrenset av struperen 84 på borehullets bunn, danner struperen 84 grensesnitt med elektronikkpakken 98 for slavesonden 72 for å gi bekreftelse på at den kommando som er frembrakt av overflateinstallasjon 81 er

blitt utført. Elektronikkpakken 98 sender så bekreftelsessignalet til en elektromagnetisk sender 100 for slavesonden 72, og som stråler ut elektromagnetiske bølgefronter 102 inn i jorden. Disse elektromagnetiske bølgefronter 102 tas opp av den elektromagnetiske

mottaker 88 for forsterkeren 68. Bekreftelsessignalet behandles av elektronikkpakke 90 og videreføres til den elektromagnetiske sender 92 som stråler ut elektromagnetiske bølgefronter 94 i jorden og som tas opp av en elektromagnetisk mottaker 80 for hovedsonden 66. Bekreftelsessignalet videreføres til elektronikkpakken 78 samt over til overflateinstallasjon 81 over den elektriske ledning 82 og anbringes der i minnet.

Som sådant er det elektromagnetiske telemetriutstyr i henhold til oppfinnelsen i stand til å drive tallrike nedhullsinnretninger som er anordnet på fjerntliggende sider innenfor et hydrokarbon-produserende felt ved bruk av en enkelt overflateinstallasjon 81 og hovedsonde 66. Dette oppnås ved å utnytte en nedihulls-forsterker, slik som forsterkeren 68, for å utvide overføringsområdet for hovedsonden 66 til fjerntliggende steder. Slik det brukes her gjelder uttrykket "fjerntliggende" en avstand til et sted hvor mottakelse av elektromagnetiske bølgefronter 86 ville være vanskelig på grunn av svekningen av elektromagnetiske bølgefronter 86 under forplantninger gjennom jorden.

Som et annet eksempel på bruk av den elektromagnetiske telemetriutrustning i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan operatør ønske å avbryte produksjonen i en tversgående borebrønn 50 for plattform 16. Overflateinstallasjon 81 vil da angi avstengning i kommandosignalet og overføre dette til hovedsonden 66. Hovedsonden 66 genererer elektromagnetiske bølgefronter 86 som mottas og sendes ut på nytt av forsterkeren 68, slik som beskrevet ovenfor. Avstengningskommandoen vil bli tatt opp av en elektromagnetisk mottaker 104 for slavesonden 70 og behandlet i elektronikkpakken 106 for slavesonden 70. Elektronikkpakken 106 danner grensesnitt med ventilen 108, hvilket bringer ventilen 108 til å lukkes. Denne forandring i driftstilstanden for ventilen 108 vil da kunne bekreftes ovenfor overflateinstallasjonen 81 på den måte som er beskrevet ovenfor, nemlig ved å generere elektromagnetiske bølgefronter 110 ved hjelp av den elektromagnetiske sender 112 og derved overføre bekreftelsen til overflateinstallasjon 81 over den elektriske ledning 82 etter ny utsendelse av forsterkere 68 og som mottas av den elektromagnetiske mottaker 80.

På lignende måte kan det hende at operatøren kan ønske å sette i gang en glidemuffe i en ferdigstilling med glidemuffene 114. Et kommandosignal kan da atter genereres av overflateinstallasjon 81 og overføres til elektronikkpakken 78 for hovedsonden 66 over elektrisk trådforbindelse 82. Elektromagnetiske bølgefronter 86 vil da bli generert av den elektromagnetiske sender 76 for å overføre kommandosignalet til forsterkeren 68, som i sin tur overfører kommandosignalet til den elektromagnetiske mottaker 116 for slavesonden 74. Kommandosignalet videreføres til den elektroniske pakke 118 for behandling, forsterkning og generering av et driversignal. Den elektroniske pakke 118 danner så grensesnitt med glidemuffene 124,126 og avgir drivsignalet for å stenge av produksjon fra det nedre parti av formasjon 18 ved å lukke glidemuffen 124 og å tillate produksjon det øvre parti av formasjon 18 ved å åpne glidemuffene 126. Glidemuffene 124,126 danner grensesnitt med elektronikkpakken 118 i slavesonden 74 for å frembringe bekreftelsesinformasjon med hensyn til de respektive forandringer i deres driftstilstand. Denne informasjonen behandles og videreføres til den elektromagnetiske sender 120, som genererer elektromagnetiske bølgefronter 122. Disse elektromagnetiske bølgefronter 122 forplanter seg gjennom jorden og fanges opp av forsterkeren 68 for behandling og utsendelse på nytt som elektromagnetiske bølgefronter 94 som mottas av den elektromagnetiske mottaker 80 for hovedsonden 66. Bekreftelsesinformasjonen overføres så til den elektroniske pakke 78 for hovedsonden 66 for behandling og derpå til overflateinstallasjon 81 over den elektriske trådforbindelse 84 for analyse og lagring.

Hver av de kommandosignaler som genereres av overflateinstallasjonen 84 er entydig tilordnet en bestemt nedihullsinnretning, slik som bunnhuUs-struperen 84, ventilen 108 eller glidemuffene 124,126. Som det vil bli nærmere omtalt nedenfor under henvisning til figurene 14 og 15, vil således elektronikkpakken 98 for slavesonden 72 bare behandle et kommandosignal som er entydig tilordnet en viss nedhullsinnretning, slik som bunnhuUs-struperen 84, som befinner seg inne i borebrønnen 46.

Elektronikkpakken 106 for slavesonden 70 vil bare behandle et kommandosignal som er entydig tilordnet en viss nedhullsinnretning, slik som ventilen 108 som er plassert inne i den laterale borebrønn 50. Elektronikkpakken 118 for slavesonden 74 vil bare behandle et kommandosignal som er entydig tilordnet en viss nedhullsinnretning, slik som glidemuddene 124,126, som befinner seg inne i borebrønnen 48. Da de elektromagnetiske bølgefronter 86 vandrer hovedsakelig horisontalt gjennom et enkelt jordsj ikt, så vil dekningsområdet for de elektromagnetiske bølgefronter ikke bli begrenset av de usikkerheter som foreligger ved overføring gjennom flere jordlag, slik det ville være tilfelle ved vertikal overføring av et elektromagnetisk kommandosignal fra overflateinstallasjonen 81. Forplantingen av de elektromagnetiske bølgefronter 86 vil likevel være begrenset av avstand og må forsterkes ved hjelp av en forsterker 86 for å kunne nå frem til et fjerntliggende sted, slik som til slavesondene 70, 72, 74 som befinner seg henholdsvis i borebrønn 50,46 og 48. Skjønt overføringen av bekreftelsessignaler i form av elektromagnetiske bølgefronter henholdsvis 110,102,122 fra slavesondene 70, 72 og 74 ikke er begrenset av hindringene ved vertikal overføring, så må overføringen likevel forsterkes ved hjelp av forsterkeren 68 for å nå frem til hovedsonden 66.

Skjønt figur 1 angir tre plattformer 12,14 og 16, bør det være åpenbart for fagkyndige på området at foreliggende oppfinnelses prinsipper også kan benyttes ved et hvilket som helst antall plattformer med et hvilket som helst antall brønner, så lenge brønnene befinner seg innenfor det overføringsområdet som kan dekkes av hovedsonden og forsterkerne. Som det har blitt angitt, er overføringsområdet for elektromagnetiske bølger vesentlig større ved horisontal overføring gjennom et enkelt eller et begrenset antall jordsj ikt, sammenlignet med overføring vertikalt gjennom tallrike jordlag. Elektromagnetiske bølger kan f.eks. vandre mellom 915 og 1830 meter vertikalt mens de horisontalt kan vandre mellom 4575 og 9150 meter horisontalt avhengig av slike faktorer som den spenning som induseres i foringen, foringens radius, veggtykkelse og lengde, samt overføringens frekvens, overføringsmedienes ledningsevne samt støynivået. Flere forsterkertrinn kan således iblant være nødvendig for å kunne overføre signaler gjennom et helt felt.

Skjønt figur 1 angir en omgivelse til sjøs, bør det i tillegg forstås av fagkyndige på området at utstyret i henhold til foreliggende oppfinnelse er like godt egnet for drift på land.

Det skal nå henvises til figur 2, hvor det er vist en planskisse av et hydrokarbonfelt hvor det er satt i drift elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse og som generelt er angitt ved 130. Fem plattformer, nemlig plattform 132, plattform 134, plattform 136, plattform 138 og plattform 140 brukes for å anskueliggjøre driften av elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse. Det bør likevel forstås av en fagkyndig på området at prinsippene i samsvar med foreliggende oppfinnelse kan utnyttes for et hvilket som helst antall plattformer som kan være påkrevet innenfor et gitt hydrokarbonfelt. Hver av de plattformer som er vist i figur har flere brønner boret fra plattformen, slik som brønn 142, brønn 144, brønn 146, brønn 148 og brønn 150. For å forenkle fremstillingen er bare de ovenfor nevnte brønner forsynt med tilhørende henvisningstall.

I den viste utførelse er en hovedsonde anordnet i brønn 150. Forsterkere er anordnet inne i brønnene 144,146, 148. En slavesonde er plassert i brønn 142. Hvis operatøren på plattformen 140 ønsker å forandre driftstilstanden for en nedhullsinnretning i brønn 142, blir i drift et kommandosignal sendt til den hovedsonde som befinner seg i brønn 150. Denne hovedsonde vil generere elektromagnetiske bølgefronter 152 som forplantes gjennom jorden og tas opp av forsterkeren i brønn 148. Denne forsterker i brønn 148 behandler og forsterker kommandosignalet og genererer elektromagnetisk bølgefronter 154 som overføres gjennom jorden og fanges opp av den forsterker som befinner seg i brønn 144. Denne forsterker i brønn 144 behandler og forsterker kommandosignalet og sender ut dette kommandosignal på nytt ved hjelp av elektromagnetiske bølgefronter 156 som mottas av slavesonden i brønn 142. Denne slavesonde behandler kommandosignalet og frembringer et drivsignal for å forandre driftstilstanden for den tilsiktede nedhullsinnretning. Innenfor dette prosessmønster kan forsterkeren i brønn 148 betraktes som en forsterker i et første forsterkertrinn, mens forsterkeren i brønn 144 kan betraktes som en forsterker i et andre forsterkertrinn. Forsterkerne i det første forsterkertrinn mottar den opprinnelige overføring fra f.eks. en hovedsonde, mens forsterkerne i trinn 2 mottar et signal fra en tidligere forsterker.

En fagkyndig på området vil forstå at ytterligere forsterkertrinn kan være nødvendig hvis avstanden mellom hovedsonden og slavesonden i en fjerntliggende brønn krever dette. Det bør også forstås av fagkyndige på området at hovedsonden og slavesonden anses å stå i kommunikasjonsforbindelse med hverandre selv om den informasjon som overføres mellom dem eventuelt må gjenutsendes av en eller flere forsterkere. Likeledes anses de forsterkere som anvendes for å gjenutsende informasjonen å være i kommunikasjonsforbindelse med både hovedsonden og slavesonden så vel som øvrige forsterkere som er påkrevet for å gjenut sende informasjon. Som sådan innebærer bruk av uttrykk som "mottatt fra", "overført til" og lignende ikke at kommunikasjonen mottas direkte fra eller overføres direkte til en viss kommunikasjonsinnretning, slik som en hovedsonde, en slavesonde eller en forsterker. Bruk av slike uttrykk innebærer bare at en slik kommunikasjon mottas fra eller overføres til kommunikasjonsinnretninger som er kommunikasjonsforholdet med hverandre.

Når først kommandosignalet er blitt mottatt og forandringen i driftstilstanden for nedhullsinnretningen i brønn 142 har funnet sted, kan et bekreftelsessignal returneres. Dette bekreftelsessignal sendes ut av slavesonden i brønn 142 ved hjelp av elektromagnetiske bølgefronter 158 som mottas av forsterkeren i brønn 144 og gjenutsendes som elektromagnetiske bølgefronter 156 som mottas av forsterkeren i brønn 148. Denne forsterker i brønn 148 gjenut sender så bekreftelsessignalet over elektromagnetiske bølgefronter 154 som mottas av hovedsonden i brønn 150 og returneres til overflateinstallasjon. Innenfor dette overføringsmønster er forsterkeren i brønn 144 en forsterker i et første forsterkertrinn, mens forsterkeren i brønn 148 er en forsterker i et andre forsterkertrinn.

Det elektromagnetiske telemetrisystem i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter en feilsikringsmekanisme for å sikre at et kommandosignal som er beregnet for en viss nedhullsinnretning i brønn 142 kommer frem selv om en forsterker, slik som forsterkeren i brønn 148 skulle svikte. De elektromagnetiske bølgefronter 152 som bærer kommandosignalet fra hovedsonden i brønn 148 mottas da f.eks. også av forsterkeren i brønn 146. Som sådan kan forsterkeren i brønn 146 også sende ut kommandosignalet på nytt i form av elektromagnetiske bølgefronter 160 som også mottas av forsterkeren i brønn 144. Liksom ovenfor, vil da forsterkeren i brønn 144 igjen utsende kommandosignalet over elektromagnetiske bølgefronter 156 som fanges opp av slavesonden i brønn 142 for å påvirke vedkommende nedhullsinnretning. I denne konfigurasjon er forsterkeren i brønn 146 en forsterker i forsterkertrinn ett, mens forsterkeren i brønn 144 er en forsterker i forsterkertrinn to. Bekreftelsessignalet kan likeledes ankomme til hovedsonden i brønn 150 selv om forsterkeren i brønn 148 skulle svikte. Bekreftelsessignalet vil bli båret av elektromagnetiske bølgefronter 156 fra slavesonden i brønn 144 og bli fanget opp av forsterkeren i brønn 146. Denne forsterkede brønn 146 gjenutsender så bekreftelsessignalet på nytt over elektromagnetiske bølgefronter 160 som fanges opp av hovedsonden i brønn 150 og gjenutsendes til en overflateinstallasjon. I denne konfigurasjon er forsterkeren i brønn 144 en forsterker i det første forsterkertrinn, mens forsterkeren i brønn 146 er en forsterker i det andre forsterkertrinn.

Selv om figur 2 er blitt beskrevet under henvisning til tre forsterkere som er anbrakt i brønnene 144,146,148, bør det forstås av fagkyndige på området at flere andre brønner også kan inneholde forsterkere for ytterligere å forbedre den prosess som går ut på å kommunisere signaler mellom en hovedsonde og en slavesonde. I tillegg bør det forstås av fagkyndige på området at flere slavesonder i tillegg til den som er anordnet i brønn 142 vanligvis vil foreligge, slik at nedhullsinnretninger i hver av brønnene kan driftsstyres.

Selv om figur 2 er blitt beskrevet under henvisning til overføring av et kommandosignal fra en hovedsonde til en slavesonde, samt overføring av et verifiseirngssignal fira en slavesonde til en hovedsonde, bør det forstås av fagkyndige på området at det omtalte elektromagnetiske telemetriutstyr er like vel egnet for å utføre nedhullskommunikasjon av andre typer. Elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse kan f.eks. utnytte hovedsonden for periodisk å utspørre forskjellige nedhullsinnretninger ved å sende spørremeldinger til slavesonder for å utlede formasjonsparametere, slik som informasjon om temperatur, trykk eller mengdestrøm. Alternativt kan slavesonder periodisk eller kontinuerlig sende slike formasjonsparametere til hovedsonden uten å bli forespurt.

Representativt er det i figurene 3 A-3B vist en hovedsonde 200 i henhold til foreliggende oppfinnelse. For å lette fremstillingen viser figurene 3A-3B hovedsonden 200 i en kvartsnittskisse. Hovedsonden 200 har en sokkelende 202 og en tappende 204, slik at hovedsonden 200 er gjengetilpasset andre verktøy i en ferdig bunnhullssammenstilling. Hovedsonden 200 har et ytre hus 206 og en dor 208 med full utboring, slik at når hovedsonden 200 anordnes i en brønn, kan en rørledning føres gjennom denne. Huset 206 og doren 208 beskytter de virksomme komponenter i hovedsonden 200 under installasjon og produksjon.

Huset 206 for hovedsonden 200 omfatter et hovedsakelig rørformet øvre koblingsstykke 210 med aksial utstrekning. Et hovedsakelig rørformet mellomstykke 212 med aksial utstrekning i huset er gjenget og avtettet forbundet med det øvre koblingsstykket 210. Et hovedsakelig rørformet nedre stykke 214 med aksial utstrekning i huset er gjenget og avtettet forbundet med mellomstykket 212 i huset. Det øvre koblingsstykket 210, mellomstykket 212 i huset og nedre stykket 214 i huset danner en øvre undersammenstilling 216. Denne øvre undersammenstilling 216 er elektrisk forbundet med den seksjon av foringen som ligger på oversiden av hovedsonden 200.

En hovedsakelig rørformet isolasjons-undersammenstilling 218 med aksial utstrekning er sikkert og avtettet koblet til det nedre husstykket 214. Anordnet mellom isolasjons-undersammenstillingen 218 og det nedre husstykket 214 befinner det seg et elektrisk sjikt 220 som danner elektrisk isolasjon mellom det nedre husstykket 214 og isolasjons-undersammenstillingen 218. Dette dielektriske lag 220 består av et dielektrisk materiale, slik som teflon, og som er valgt på grunnlag av sine elektriske egenskaper samt er i stand til å motstå trykkbelastninger uten å deformeres.

Et hovedsakelig rørformet nedre koblingsstykke 222 med aksial utstrekning er sikkert og avtettende koblet til isolasjons-undersammenstillingen 218. Anordnet mellom dette nedre koblingsstykke og isolasjons-undersammenstillingen 218 befinner det seg et dielektrisk sjikt 224 som elektrisk isolerer det nedre koblingsstykket 224 fra isolasjons-undersammenstillingen 218. Dette nedre koblingsstykket 222 er elektrisk koblet til det parti av foringen som ligger på undersiden av hovedsonden 200.

Det vil kunne forstås av fagfolk på området at bruk av retningsutrykk slik som ovenfor, nedenfor, øvre, nedre, oppover, nedover, etc. blir anvendt i sammenheng med de viste utførelser slik de er angitt i figurene, slik at oppoverretningen vil være mot oversiden av den tilsvarende figur, mens nedoverretningen da er mot undersiden av denne tilsvarende figur. Det vil forstås av de nedhullskomponenter som er beskrevet her, f.eks. hovedsonden 200, kan fungere med vertikal, horisontal, omvendt eller skråstilt orientering uten derved å avvike fra grunntrekkene ved foreliggende oppfinnelse.

Doren 208 omfatter generelt en hovedsakelig rørformet øvre dorseksjon 226 med aksial utstrekning samt en hovedsakelig rørformet nedre dorseksjon 228 med aksial utstrekning. Den øvre dorseksjon 226 er delvis anordnet og avtettende konfigurert inne i det øvre koblingsstykket 210. Et dielektrisk legeme 229 isolerer elektrisk den øvre dorseksjon 226 fra det øvre koblingsstykket 210. Utsiden av den øvre dorseksjon 226 har et påført dielektrisk sjikt 230. Dette dielektriske sjikt 230 kan f.eks. være et teflonsjikt. Sammen tjener dielektriske sjikt 230 og det dielektriske legeme 229 til elektrisk å isolere det øvre koblingsstykket 210 fra den øvre dorseksjon 226.

Mellom øvre dorseksjon 226 og nedre dorseksjon 228 befinner det seg et dielektrisk legeme 232, som sammen med det dielektriske sjikt 230 tjener til å isolere øvre dorseksjon 226 elektrisk fra nedre dorseksjon 228. Mellom nedre dorseksjon 228 og nedre husstykket 214 befinner det seg et dielektrisk legeme 234. På utsiden av nedre dorseksjon 228 er det et dielektrisk sjikt 236, som sammen det dielektriske legeme 228 sørger for elektrisk isolasjon av nedre dorseksjon 228 fra det nedre husstykket 214. Det dielektriske sjikt 236 danner også elektrisk isolasjon mellom nedre dorseksjon 228 og isolasjons-undersammenstillingen 218, så vel som mellom nedre dorseksjon 228 og det nedre koblingsstykket 222. Den nedre ende 238 av den nedre dorseksjon 228 er anordnet inne i det nedre koblingsstykket 222 og befinner seg i elektrisk forbindelse med dette nedre koblingsstykket 222. Mellomstykket 212 av ytterhuset 206 og den øvre dorseksjon 226 av doren 208 danner et ringformet område 240. En mottaker 242, en elektronikkpakke 244 og en sender 246 er anordnet inne i det ringformede område 240.

I drift mottar hovedsonden 200 et kommandosignal fra overflateinstallasjonen 81 over den elektriske ledning 82. Dette kommandosignal behandles av elektronikkpakken 244, slik det vil bli beskrevet mer detaljert under henvisning til figur 12, og overføres til den elektromagnetiske sender 246 over en elektrisk leder 248. Kommandosignalet blir så strålt ut i jorden som elektromagnetiske bølger ved hjelp av den elektromagnetiske sender 246. Etter at det elektromagnetiske kommandosignal er mottatt av en forsterker og sendt ut på nytt for å mottas av en slavesonde, slik at kommandoen kan utføres på en nedhullsinnretning, blir et bekreftelsessignal returnert til hovedsonden 200 i form av elektromagnetiske bølger. Dette bekreftelsessignal forsterkes av en forsterker og utsendes på nytt som elektromagnetiske bølger som fanges opp av den elektromagnetiske mottaker 242 og videreføres til elektronikkpakken 244 gjennom en elektrisk leder 250, samt behandles på den måte som det vil bli beskrevet under henvisning til figur 12. Bekreftelsessignalet blir så videreført til overflateinstallasjonen 81 gjennom den elektriske ledningsforbindelse 82 for analyse og lagring.

I figurene 4A-4B er det representativt vist en forsterker 300 i henhold til foreliggende oppfinnelse. For å lette oversikten viser figurene 4A-4B forsterkeren 300 i en kvartsnittsskisse. Forsterkeren 300 har en sokkelende 302 og en tappende 304, slik at forsterkeren 300 kan tilpassende gjengeforbindes med det andre verktøy i en ferdig bunnhullssammenstilling. Forsterkeren 300 har et ytre hus 306 og en dor 308 med fullstendig gjennomgående utboring slik at når forsterkeren 300 er anordnet inne i en brønn kan produksjonsrør føres gjennom forsterkeren. Huset 306 og doren 308 beskytter de aktive komponenter i forsterkeren 300 under installasjon og produksjon.

Huset 306 for forsterkeren 300 omfatter et hovedsakelig rørformet øvre koblingsstykke 310 med aksial utstrekning. Et hovedsakelig rørformet mellomstykke 312 i huset og med aksial utstrekning er avtettende og over gjenge forbundet med det øvre koblingsstykket 310. Et hovedsakelig rørformet nedre husstykke 314 med aksial utstrekning er avtettende og med gjenger koblet til det mellomliggende husstykket 312. Sammen danner øvre koblingsstykket 310, det mellomliggende husstykket 312 og det nedre husstykket 314 en øvre undersammenstilling 316. Denne øvre undersammenstilling 316 er elektrisk forbundet med den seksjonen av foringen som ligger på oversiden av forsterkeren 300.

En rørformet isolasjons-undersammenstilling 318 med aksial utstrekning er sikkert og avtettende koblet til det nedre husstykket 314. Anordnet mellom isolasjons-undersammenstillingen 318 og den nedre husstykket 314 befinner det seg et dielektrisk sjikt 320 som danner elektrisk isolasjon mellom nedre husstykket 314 og isolasjons-undersammenstiIlingen 318. Det dielektriske lag 320 består av et dielektrisk material som er valgt på grunnlag av sine dielektriske egenskaper samt fordi det er i stand til å motstå trykkbelastninger uten å deformeres.

Et hovedsakelig rørformet nedre koblingsstykke 322 med aksial utstrekning er sikkert og avtettende koblet til isolasjons-undersammenstillingen 318. Anbrakt mellom nedre koblingsstykke 322 og isolasjons-undersammenstillingen 318 befinner det seg et dielektrisk lag 324 som elektrisk isolerer det nedre koblingsstykket 322 fra isolasjons-undersammenstillingen 318. Det nedre koblingsstykket 322 er elektrisk forbundet med det parti av foringen som ligger på undersiden av forsterkeren 300.

Doren 308 omfatter en hovedsakelig rørformet øvre dorseksjon 326 med aksial utstrekning samt en hovedsakelig rørformet nedre dorseksjon 328 med aksial utstrekning. Den øvre dorseksjon 326 er delvis anordnet og avtettende konfigurert inne i øvre koblingsstykket 310. Et dielektrisk legeme 330 danner elektrisk isolasjon mellom øvre dorseksjon 326 og øvre koblingsstykket 310. Yttersiden av den øvre dorseksjon 326 har et påført dielektrisk sjikt 332. Dette dielektriske sjikt 332 kan f.eks. være et teflonlag. Sammen tjener det dielektriske lag 332 og det dielektriske legeme 330 til elektrisk å isolere det øvre koblingsstykket 310 fra den øvre dorseksjon 326.

Mellom den øvre dorseksjon 326 og den nedre dorseksjon 328 befinner det seg et dielektrisk legeme 334 som sammen med det dielektriske sjikt 332 tjener til elektrisk å isolere den øvre dorseksjon 326 fra den nedre dorseksjon 328. Mellom nedre dorseksjon 328 og det nedre husstykket 314 er det et dielektrisk legeme 336. På utsiden av nedre dorseksjon 328 befinner det seg et dielektrisk sjikt 338, som sammen med det dielektriske legeme 336 sørger for elektrisk isolasjon av det nedre koblingsstykket 328 i forhold til det nedre husstykket 314. Det dielektriske sjikt 338 sørger også for elektrisk isolasjon mellom nedre dorseksjon 328 og isolasjons-undersammenstillingen 318, så vel som mellom nedre dorseksjon og det nedre koblingsstykket 322. Den nedre ende 340 av den nedre dorseksjon 328 er anordnet inne i det nedre koblingsstykket 322 og befinner seg i elektrisk forbindelse med dette nedre koblingsstykket 322. Det mellomliggende husstykket 312 i huset 306 og den øvre dorseksjon 326 av doren 308 danner et ringformet område 342. En sender/mottaker 344 og en elektronikkpakke 346 er anordnet inne i dette ringformede området 342.

I drift mottar forsterkeren 300 et kommandosignal i form av elektromagnetiske bølgefronter som frembringes av en elektromagnetisk sender i en hovedsonde.

Sender/mottakeren 344 videresender dette kommandosignal til elektronikkpakken 346 over en elektrisk leder 348. Elektronikkpakken 346 behandler kommandosignalet på en måte som vil bli omtalt under henvisning til figur 13. Kommandosignalet videresendes til sender/mottakeren 344 og stråles ut i jorden i form av elektromagnetiske bølger som mottas av en slavesonde som genererer et drivsignal. Dette drivsignal oversendes til vedkommende nedhullsinnretning som er entydig tilordnet dette kommandosignal for derved å forandre driftstilstanden for denne nedhullsanordning. Et bekreftelsessignal i form av elektromagnetiske bølgefronter blir så generert av slavesonden og returnert til sender/mottakeren 344 for forsterkeren 300. Sender/mottaker 344 viderefører bekreftelsessignalet til elektronikkpakken 346 for behandling, slik det vil bli beskrevet under henvisning til figur 13. Bekreftelsessignalet returneres så til sender/mottaker 344 og omformes til elektromagnetiske bølger som utstråles i jorden og fanges opp av en mottaker på hovedsonden for overføring til overflateinstallasjonen 81 over den elektriske ledning 82.

Representativt vist i figurene 5 A-5B er en slavesonde 400 i henhold til foreliggende oppfinnelse. For å lette fremstillingen viser figurene 5A-5B slavesonden 400 som en kvartsnittskisse. Slavesonden 400 har en sokkelende 402 og en tappende 404, slik at slavesonden 400 kan tilpasses gjengeforbindelse med andre verktøy i en ferdig bunnhullssammenstilling. Huset 406 og doren 408 beskytter de aktive komponenter i slavesonden 300 under installasjon og produksjon.

Huset 406 for slavesonden 400 omfatter et hovedsakelig rørformet koblingstykke 410 med aksial utstrekning. Et hovedsakelig rørformet mellomliggende husstykke 412 med aksial utstrekning er avtettende og med en gjengeforbindelse forbundet med det øvre koblingsstykket 410. Et hovedsakelig rørformet nedre husstykke 414 med aksial

utstrekning er avtettende og med gjenger koblet til det mellomliggende husstykket 412. Sammen danner øvre koblingsstykke 410, det mellomliggende husstykket 412 og nedre husstykket 414 en øvre undersammenstilling 416. Denne øvre undersammenstilling 416 er elektrisk koblet til den seksjon av foringen som ligger på oversiden av slavesonden

410.

En rørformet isolasjons-undersammenstilling 418 med aksial utstrekning er sikkert og avtettende koblet til det nedre husstykket 414. Anordnet mellom isolasjons-undersammenstillingen 418 og det nedre husstykket 414 befinner det seg et dielektrisk sjikt 420 som danner elektrisk isolasjon mellom nedre husstykket 414 og isolasjons-undersammenstillingen 418. Det dielektriske lag 420 består av et dielektrisk materiale som er valgt på grunnlag av sine dielektriske egenskaper samt fordi det er i stand til å motstå trykkbelastninger uten å deformeres.

Et hovedsakelig rørformet nedre koblingsstykke 422 med aksial utstrekning er sikkert og avtettende koblet til isolasjons-undersammenstillingen 418. Anbrakt mellom nedre koblingsstykke 422 og isolasjons-undersammenstillingen 418 befinner det seg et dielektrisk lag 424 som elektrisk isolerer det nedre koblingsstykket 422 fra isolasjons-undersammenstillingen 418. Det nedre koblingsstykket 422 er elektrisk forbundet med det parti av foringen som ligger på undersiden av slavesonden 400.

Doren 408 omfatter en hovedsakelig rørformet øvre dorseksjon 426 med aksial utstrekning samt en rørformet nedre dorseksjon 428 med aksial utstrekning. Den øvre dorseksjon 426 er delvis anordnet og avtettende konfigurert inne i det øvre koblingsstykket 410. Et dielektrisk legeme 430 isolerer øvre dorseksjon 426 elektrisk fra øvre koblingsstykket 410. Utsiden av den øvre dorseksjon 426 har et påført dielektrisk sjikt 432. Dette dielektriske sjikt 432 kan f.eks. være et teflonsjikt. Sammen tjener det dielektriske sjikt 432 og det dielektriske legeme 430 til elektrisk å isolere det øvre koblingsstykket 410 fra den øvre dorseksjon 426.

Mellom den øvre dorseksjon 426 og den nedre dorseksjon 428 befinner det seg et dielektrisk legeme 434, som sammen med det dielektriske sjikt 432 tjener til elektrisk å isolere den øvre dorseksjon 426 fra den nedre dorseksjon 428. Mellom nedre dorseksjon 428 og det nedre husstykket 414 er det innlagt et dielektrisk legeme 436. På utsiden av nedre dorseksjon 428 befinner det seg et dielektrisk sjikt 438, som sammen med det dielektriske legeme 436 sørger for elektrisk isolasjon av nedre dorseksjon 428 fra det nedre husstykket 414. Det dielektriske sjikt 438 sørger også for elektrisk isolasjon mellom nedre dorseksjon 428 og isolasjons-undersammenstillingen 418, så vel som mellom nedre dorseksjon 428 og det nedre koblingsstykket 422. Den nedre ende 440 av den nedre dorseksjon 428 er anordnet inne i det nedre koblingsstykket 422 samt befinner seg i elektrisk forbindelse med nedre koblingsstykket 422. Det mellomliggende husstykket 412 i huset 406 og øvre dorseksjon 426 av doren 408 danner et ringformet område 442. En mottaker 444 og en elektronikkpakke 446 er anordnet inne i det ringformede området 442.

I drift mottar mottakeren 444 for slavesonden 400 et kommandosignal i form av elektriske bølger som er generert av hovedsonden og forsterket av en forsterker. Mottakeren 444 oversender kommandosignalet til elektronikkpakken 446 over den elektriske leder 448. Elektronikkpakken 446 behandler kommandosignalet og genererer et drivsignal som videresendes til den nedihulls-innretning som er entydig tilordnet dette kommandosignal for derved å forandre nedihulls-innretningens driftstilstand. Et bekreftelsessignal returneres til elektronikkpakken 446 fira nedhullsinnretningen.

Elektronikkpakken 446 behandler og forsterker bekreftelsessignalet. Elektronikkpakken 446 genererer så en utgangsspenning som påtrykkes mellom det mellomliggende husstykket og den nedre dorseksjon 428, som er elektrisk isolert fra det mellomliggende husstykket 412, samt elektrisk forbundet med nedre koblingsstykke 422 over en klemme 450 på det mellomliggende husstykket 412 og en klemme 452 på nedre dorseksjon 428. Den spenning som påtrykkes mellom det mellomliggende husstykket 412 og nedre koblingsstykket 422 genererer elektromagnetiske bølger som bærer bekreftelsessignalet og stråles ut i jorden, samt fanges opp av en forsterker for forsterkning og nye utsendelse over elektromagnetiske bølger som fanges opp av mottakeren i hovedsonden for videresending til overflateinstallasjonen 81 over den elektriske ledning 82.

Det skal nå henvises til figur 6 hvor det skjematisk er vist en toroid som er angitt og generelt betegnet med 500. Toroiden 500 omfatter en magnetisk ledende ringformet kjerne 502, flere elektriske ledervindinger 504 samt flere elektriske ledervindinger 506. Vindingene 504 og vindingene 506 er begge viklet rundt den ringformede kjerne 502. Sammen tjener den ringformede kjerne 502, vindingene 504 og vindingene 506 til tilnærmet å danne en elektrisk transformator hvor enten vindingene 504 eller vindingene 506 kan tjene som primær- eller sekundærvikling for transformatoren.

I en utførelse er vindingsforholdet mellom primærviklingen og sekundærviklingen lik 2:1. Primærviklingen kan f.eks. omfatte 100 vindinger om den ringformede kjerne 502, men sekundærviklingen kan omfatte 50 vindinger omkring den ringformede kjerne 502. I en annen utførelse er vindingsforholdet mellom sekundærviklingen og primærviklingen 4:1. Primærviklingen kan da omfatte 10 vindinger omkring den ringformede kjerne 502, men sekundærviklingen kan omfatte 40 vindinger omkring den ringformede kjerne 502. Det vil være åpenbart for fagkyndige på området at vindingsforholdet mellom primærviklingen og sekundærviklingen, så vel som det fastlagte antall vindinger omkring den ringformede kjerne vil variere ut i fra slike faktorer som diameteren og høyden av den ringformede kjerne 502, den ønskede spenning, strøm og frekvensegenskapen i sammenheng med primærviklingen og sekundærviklingen, samt den ønskede magnetfluks-densitet som genereres av primærviklingen og sekundærviklingen.

Toroiden 500 i henhold til foreliggende oppfinnelse kan f.eks. tjene som elektromagnetisk mottaker 242 eller elektromagnetisk sender 246 i figur 3, elektromagnetisk sender/mottaker 344 i figur 4 eller elektromagnetisk mottaker 444 i figur 5. Følgende beskrivelse av orienteringen av viklingene 504 og viklingene 506 vil derfor gjelde hver av de som er nevnt ovenfor.

I figurene 3 og 6 er vist at viklingen 504 har en første ende 508 og en andre ende 510.

Den første ende 508 av viklingen 504 er elektrisk koblet til elektronikkpakken 244. Når toroiden 500 tjener som elektromagnetisk mottaker 242, tjener viklingen 504 som sekundær vikling, hvor den første ende 508 av viklingen 504 mater elektronikkpakken 242 med bekreftelsessignalet over den elektriske leder 244. Bekreftelsesignalet behandles av elektronikkpakken 242, slik det vil bli nærmere beskrevet under henvisning til figur 12 nedenfor. Når toroiden 500 tjener som elektromagnetisk sender 246, tjener viklingen 504 som primærvikling hvor den første ende 508 av viklingen 504 mottar kommandosignalet fra elektronikkpakken 244 over den elektriske leder 248. Den andre ende 510 av viklingen 504 er elektrisk koblet til den øvre undersammenstilling 216 av ytterhuset 206, som gjør tjeneste som jord.

Viklingen 506 på toroiden 500 har en første ende 512 og en andre ende 514. Den første ende 512 av viklingen 506 er elektrisk koblet til den øvre undersammenstilling 216 av ytterhuset 206. Den andre ende 514 av viklingen 506 er elektrisk forbundet med det nedre koblingsstykket 222 på ytterhuset 206. Den første ende 512 av viklingen 506 er således atskilt fra den andre ende 514 av viklingen 506 ved isolasjons-undersammenstillingen 218, som da hindrer kortslutning mellom den første ende 512 og den andre ende 514 av viklingen 506.

Når toroiden 500 tjener som elektromagnetisk mottaker 242, vil de elektromagnetiske bølgefronter indusere en strøm i viklingen 506, som da tjener som primærvikling. Strømmen gjennom viklingen 506 induserer en strøm i viklingen 504, som er sekundærvikling og mater elektronikkpakken 244 slik som beskrevet ovenfor. Når toroiden 400 tjener som elektromagnetisk sender 246, vil den strøm som tilføres fra elektronikkpakken 244 til viklingen 504, som er primærvikling, være slik at en strøm induseres i viklingen 506, som er sekundærvikling. Strømmen i viklingen 506 frembringer en aksialstrøm i brønnforingen, slik at det dannes elektromagnetiske bølger.

På grunn av vindingsforholdet mellom primærviklingen og sekundærviklingen så vil i det tilfellet toroiden 500 tjener som elektromagnetisk mottaker 242, det signal som bæres av den induserte strøm i primærviklingen bli sterkere i sekundærviklingen. Når toroiden 500 gjør tjeneste som elektromagnetisk sender 246, så vil på lignende måte

strømmen i primærviklingen bli sterkere i sekundærviklingen.

Det skal nå henvises til figur 7, hvor det er vist en splittegning av en toroid-sammenstilling 526. Toroid-sammenstillingen 526 kan f.eks. være utført for å gjøre tjeneste som den elektromagnetiske mottaker 242 i figur 3. Toroid-sammenstillingen 526 omfatter en magnetisk ledende kjerne 528, en øvre viklingshette 530, en nedre viklingshette 532, en øvre beskyttelsesplate 534 samt en nedre beskyttelsesplate 536. Viklingshettene 530,532 og beskyttelsesplatene 534, 536 er utført i et dielektrisk material, slik som fiberglass eller fenolplast. Vindingene 538 er viklet omkring kjernen 528 og viklingshettene 530, 532 ved å føre vindingene 538 inn i flere slisser 540, som sammen med det dielektriske materialet hindrer kortslutning mellom viklingsvindingene 538. For oversiktens skyld er bare et vindingssett, nemlig vindingene 538, blitt vist. Det vil være åpenbart for fagfolk på området at et viklingssett bestående av primærvikling og sekundærvikling kan bli utnyttet av toroid-sammenstillingen 526.

Figur 8 viser en splittegning av en toroid-sammenstilling 542 som f.eks. kan tjene som viste elektromagnetiske sender 246 i figur 3. Toroid-sammenstillingen 542 omfatter fire magnetisk ledende kjernestykker 544,546,548 og 550 mellom en øvre viklingshette 552 og en nedre viklingshette 554. En øvre beskyttelsesplate 556 og en nedre beskyttelsesplate 558 er anordnet henholdsvis på oversiden av den øvre viklingshette 552 og på undersiden av den nedre vindingshette 554.1 drift er primær- og sekundærvindinger (ikke vist) viklet omkring kjernestykkene 544, 546,548 og 550 så vel som øvre viklingshette 552 og nedre viklingshette 554 gjennom flere slisser 560.

Som det vil fremgå av figurene 7 og 8, kan antallet magnetisk ledende kjerner, slik som kjernen 528 og kjernestykkene 544,546, 548 og 550 variere, avhengig av toroidens påkrevde lengde, så vel som om toroiden skal tjene som mottaker, slik som toroidsammenstillingen 526, eller sender, slik som toroidsammenstillingen 542. Som det vil være kjent av fagkyndige på området, så vil i tillegg antall kjerner være avhengig av kjernenes diameter så vel som den tilsiktede spenning, strøm og frekvens som skal føres av primærviklingen og sekundærviklingen, slik som viklingen 538.

Det skal nå samlet henvises til figurene 9,10 og 11, hvor komponentene i en elektronikkpakke 560 i henhold til oppfinnelsen er vist. Elektronikkpakken 560 kan tjene som elektronikkpakke for bruk i forsterkere eller slavesonder av den art som er beskrevet ovenfor. Elektronikkpakken 560 kan også tjene som elektronikkpakke for bruk i den hovedsonde som er beskrevet ovenfor, men uten behov for batteripakke 562 da effekt tilføres til hovedsonden fra overflateinstallasjonen 81 gjennom den elektriske ledning 82. Elektronikkpakken 560 omfatter et ringformet bærestykke 564, et elektronikklegeme 566 samt en eller flere batteripakker 562. Det ringformede bærestykket 564 er f.eks. anordnet mellom ytterhuset 206 og doren 208 i hovedsonden 200 som er vist i figur 3. Det ringformede bærestykke 564 omfatter flere aksiale åpninger 567 for enten å motta elektronikklegemet 566 eller batteripakker 562.

Selv om figur 9 angir fire aksiale åpninger 567, vil det forstås av fagkyndige på området at antallet aksialåpninger i det ringformede bærestykket 564 kan variere. Spesielt avhenger antallet aksialåpninger 567 av det antall batteripakker 562 som er påkrevet.

Elektronikklegemet 566 kan innføres i en aksialåpning 567 i den ringformede bærer 564. Elektronikklegemet 566 mottar et kommandosignal fra den første ende 508 av viklingen 504 når toroiden 500 f.eks. tjener som den elektromagnetiske sender/mottaker 342 i figur 4. Elektronikklegemet 566 omfatter flere elektronikkinnretninger slik som begrenser 568, forforsterker 570, smalbåndsfilter 572, båndpassfilter 574, faselåsningssløyfe 576, klokke 578, skiftregjsteret 580, komparatorer 582, paritetskontroll 584, lagringsinnretning 586 og forsterker 588. Arbeidsfunksjonen for disse elektronikkinnretninger vil bli nærmere omtalt under henvisning til figurene 12-14.

Batteripakker 562 kan innsettes i aksialåpninger 567 i det ringformede bærerstykke 564. Batteripakkene 562, som omfatter slike batterier som nikkel/kadmium-batterier eller litium-batterier, er konfigurert for å avgi korrekt driftsspenning og -strøm til elektronikkinnretninger i elektronikklegemet 566 samt til toroiden 500.

Det skal nå henvises til figur 12 med referanse til figur 1, hvor det er angitt en utførelse av fremgangsmåte for å behandle kommandosignalet i hovedsonden 66. Fremgangsmåten 600 utnytter flere elektronikkinnretninger av den art som er beskrevet under henvisning til figur 9. Ved denne utførelse av fremgangsmåten 600 er det sørget for forsterkning og behandling av det kommandosignal som genereres av overflateinstallasjonen 81. Begrenseren 602 mottar kommandosignalet fra mottakeren 604. Begrenseren 602 kan omfatte et par dioder for å begrense støyen i kommandosignalet til et forutbestemt område, slik som f.eks. mellom 0,3 og 0,8 volt. Kommandosignalet overføres så til forsterkeren 606, som kan forsterke kommandosignalet til en forutbestemt spenningsverdi, som kan mottas for logisk krets, slik som 5 volt. Kommandosignalet føres så gjennom et smalbåndsfilter 608 for å filtrere ut forstyrrelse ved en forutbestemt frekvens, slik som 60 hertz, som er en vanlig frekvens for elektrisk forstyrrelse i de forente stater, mens det ved anvendelse i Europa vil være behov for et smalbåndsfilter for 50 hertz. Kommandosignalet kommer så inn i et båndpassfilter 610 for å eliminere støy over og under det ønskede frekvensområdet samt for å gjennomrette den opprinnelige bølgeform med en opprinnelig frekvens, f.eks. to hertz. Kommandosignalet forsterkes så i effektforsterkeren 612 og overføres til den elektromagnetiske sender 614. Senderen 614 omformer de elektriske kommandosignal til et elektromagnetisk kommandosignal, slik som elektromagnetiske bølgefronter 86 som ståles ut i jorden for å fanges opp av den elektromagnetiske mottaker 88 for forsterkeren 68.

Ved fremgangsmåten 600 sørges det på lignende måte for forsterkning og behandling av det bekreftelsessignal som genereres av en slavesonde, slik som slavesonene 70, 72 og 74. Begrenseren 602 mottar bekreftelsessignalet fra mottaker 604. Begrenseren 602 kan begrense støyen i bekreftelsessignalet til et forutbestemt område, slik som mellom 0,3 og 0,8 volt. Bekreftelsessignalet overføres å til forsterkeren 606 som kan forsterke bekreftelsessignalet til et forutbestemt spenningsnivå, slik som 5 volt. Bekreftelsessignalet føres så gjennom smalbåndfilteret 608 for å utelukke forstyrrelse ved en forutbestemt frekvens. Bekreftelsessignalet kommer så inn i båndpassfilteret 610 for å eliminere uønskede frekvenser over og under den ønskede frekvens, f.eks. 2 hertz. Bekreftelsessignalet løper så inn i effektforsterkeren 612 for å øke bekreftelsessignalets effekt før bekreftelsessignalet overføres til overflateinstallasjon 81 gjennom den

elektriske ledning 82.

Det skal nå henvises til figur 13 med referanse til figur 1, idet det her er vist en utførelse av fremgangsmåten for å behandle et elektrisk signal inne i en forsterker, slik som forsterkeren 68. Ved fremgangsmåten 700 utnyttes flere elektroninnretninger av den art som er beskrevet under henvisning til figur 10.

Ved fremgangsmåten 700 sørges det for digital behandling av den informasjon som bærer av det elektriske signal som genereres av mottakeren 702. Begrenseren 704 mottar det elektriske signal fra mottakeren 702. Begrenseren 704 kan omfatte et par dioder for å begrense støyen i det elektriske signal til et forutbestemt område, slik som mellom 0,3 og 0,8 volt. Det elektriske signal tilføres så forsterkeren 706 så den kan forsterke det elektriske signal til et forutbestemt spenningsnivå som er egnet for logiske kretser, slik som fem volt. Det elektriske signal overføres så gjennom et smalbåndsfilter 708 for å utelukke forstyrrelse ved en forutbestemt frekvens, slik som 60 hertz. Det elektriske signal kommer så inn i et båndpassfilter 710 for å utelukke uønskede frekvenser over og under den ønskede frekvens, for derved å gjenskape et signal med den opprinnelige frekvens, f.eks. to hertz.

Det elektriske signal føres så gjennom en faselåsningssløyfe 712 som styres av en presisjonsklokke 714 for å sikre at det elektriske signal som passerer gjennom båndpassfilteret 710 har den korrekte frekvens og ikke ganske enkelt er støy. Da det elektriske signal vil omfatte en viss grad av bærefrekvens, er faselåsingssløyfen 712 i stand til å verifisere at et mottatt signal faktisk er et signal som bærer den informasjon som skal utsendes på nytt. Dette elektriske signal kommer så inn i en rekke skiftregistre som utfører forskjellige feilkontroller.

Synk-kontrollen 716 utleser f.eks. de første seks bitenheter i den informasjon som bæres i det elektriske signal. Disse første seks bitenheter sammenlignes med seks bitenheter som er lagret i komparatoren 718 for å fastslå om det elektriske signal er bærer av den type informasjon som er beregnet for en forsterker. De første bitenheter i innledningen til den informasjon som bæres av de elektromagnetiske bølgefronter 86 må f.eks. fremføre den kode som er lagret i komparatoren 718 for at det elektriske signal skal kunne passere gjennom synk-kontrollen 716. Hver av forsterkerne i henhold til foreliggende oppfinnelse kan kreve samme kode i komparatoren 718. Alternativt kan hver av forsterkerne som tjener som første forsterkertrinn ha samme kode i komparatoren 718, mens hver av de forsterkere som tjener som andre forsterkertrinn kan anvende en kode i komparatoren 718 som er forskjellig fra den som benyttes som forsterkerkode i det første forsterkertrinn.

Hvis de første seks bitenheter i innledningen tilsvarer de som foreligger i komparatoren 718, så vil signalet passere til en identifiseirngskontroU 720.1 denne identifiseirngskontroll 720 fastlegges det om den informasjon som mottas av en viss forsterker skal utsendes på nytt. Identifiseringskontrollen 720 kan ha flere tilordnede komparatorer som tilsvarer forskjellige spesifiserte nedhullinnretninger. Identifiseringskontrollen 720 vil bare videreføre elektriske signaler som omfatter den forprogrammerte kode som er lagret i en av komparatorene. En eller flere utvalgte forsterker i hvert forsterkertrinn kan således anvendes for å videreutsende kommandosignalet eller bekreftelsessignalet fra spesifiserte nedhullsinnretninger. For å forenkle fremstillingen er det vist bare to komparatorer, nemlig komparator 722 og komparator 724, men det faktiske antall komparatorer vil avhenge av det fastlagte antall nedhullsinnretninger som er tilordnet hver forsterker.

Etter å ha passert gjennom identifiserings-kontrollen 720 blir det elektriske signal forskjøvet inn i et dataregister 726 som befinner seg i kommunikasjon med en paritetskontroll 728 for å analysere den informasjon som bæres i det elektriske signal med hensyn på feil og for å sikre at støy ikke bare infiltrert og nedbrutt datastrømmen, ved å kontrollere datastrømmens paritet.

Hvis ingen feil blir påvist, blir det elektriske signal forskjøvet inn i ett eller flere lagringsregistre 730. Lagringsregistrene 730 mottar hele informasjonssekvensen og vil enten videreføre det elektriske signal direkte til effektforsterkeren 734 for ny utsendelse fra senderen 736, nemlig i det tilfellet forsterkeren er primærforsterker for en spesiell nedhullsinnretning, eller lagre informasjonen i en viss tidsperiode som er fastlagt av tidsenheten 732, nemlig i det tilfellet forsterkeren er en sekundærforsterker for en spesiell nedhullsinnretning. Som beskrevet under henvisning til figur 2, vil de elektromagnetiske bølgefronter fra en hovedsonde komme frem til mer enn en mottaker som er tilordnet en bestemt nedhullsinnretning. Hvis den primærforsterker som er tilordnet en bestemt nedhullsinnretning er ute av stand til å nyutsende kommandosignalet etter en forutbestemt tidsperiode, så vil en sekundærforsterker som er tilordnet vedkommende nedhullsinnretning sende ut kommandosignalet på nytt. På lignende måte vil et bekreftelsessignal som mottas fra en bestemt nedhullsinnretning bli gjenut sendt av en primærforsterker, men hvis primærforsterkeren ikke er i stand til å gjenutsende bekreftelsessignalet, så vil sekundærforsterkeren gjøre dette.

Skjønt i figur 13 er beskrevet synk-kontroll 716, identifiserings-kontroll 720, dataregister 726, og lagringsregister 730 i form av skiftregistre, vil det være åpenbart for fagfolk på området at alternative elektronikkinnretninger som kan brukes for feilkontroll og lagring, innbefatter, men er ikke begrenset til, direktelagre, leselagre, slettbare og programmerbare leselagre samt en mikroprosessor.

Det skal nå henvises til figur 14 med referanse til figur 1 hvorav det fremgår en fremgangsmåte for behandling av kommandosignalet i slavesonder 70, 72 og 74. Ved denne fremgangsmåte 800 utnyttes flere elektronikkinnretninger av den art som er beskrevet under henvisning til figur 9.

Ved fremgangsmåten 800 utføres digitalbehandling av det kommandosignal som genereres av overflateinstallasjonen 81 og utsendes elektromagnetisk av hovedsonden 66 samt gjenutsendes av forsterkeren 68. Begrenseren 802 mottar kommandosignalet fra den elektromagnetiske mottaker 804. Begrenseren 802 kan omfatte et par dioder for å begrense støyen i kommandosignalet til et forutbestemt område, slik som mellom omkring 0,3 og 0,8 volt. Kommandosignalet overføres så til forsterkeren 806 som kan forsterke kommandosignalet til et forutbestemt spenningsnivå som er regnet for logiske kretser, slik som 5 volt. Kommandosignalet føres så gjennom et smalbåndsfilter 808 for å utestenge forstyrrelser ved en forutbestemt frekvens, slik som 60 hertz. Kommandosignalet kommer så inn i et båndpassfilter 810 for å svekke høyfrekvent og lavfrekvent støy og gjenopprette denne opprinnelige bølgeform med den opprinnelige

frekvens, f.eks. to hertz.

Kommandosignalet føres så gjennom en faselåsningssløyfe 812 som styres av en presisjonsklokke 814 for å sikre at kommandosignalet som passerer gjennom båndpassfilteret 810 har den korrekte frekvens og ikke bare er ganske enkelt støy. Da kommandosignalet først vil omfatte en viss andel bærerfrekvens, vil faselåsningssløyfen 812 være i stand til å erkjenne om det mottatte signal faktisk er et kommandosignal. Kommandosignalet vil så gå inn i en rekke skiftregistre som utfører forskjellige typer feilkontroll.

Synk-kontroll 816 leser f.eks. ut de første seks bitenheter av den informasjon som bæres av kommandosignalet. Disse første seks bitenheter sammenlignes med seks bitenheter som er lagret i komparatoren 818, for å undersøke om kommandosignalet fører den type informasjon som er tilsiktet en slavesonde, slik som slavesondene 70, 72,74. Disse første seks bitenheter i kommandosignalets innledning må f.eks. bære den kode som er lagret i komparatoren 818 for at kommandosignalet skal kunne passere gjennom synk-kontrollen 816. Hver av slavesondene i henhold til foreliggende oppfinnelse kan bruke samme kode i komparatoren 818.

Hvis de første seks bitenheter i innledningen tilsvarer de som er lagret i komparatoren 818, så vil kommandosignalet kunne videreføres til en identifiserings-kontroll 820. Identifiserings-kontrollen 820 fastslår om kommandosignalet er entydig tilordnet en spesiell nedhullsinnretning som styres av vedkommende slavesonde. Komparatoren 822 i slavesonden 70 vil f.eks. kreve en bestemt binærkode, mens komparatoren 822 i slavesonden 72 vil kreve en annen binærkode. Hvis kommandosignalet er entydig tilordnet bunnhuUs-struperen 84, så vil kommandosignalet omfatte en spesiell binærkode som tilsvarer den binærkode som er lagret i komparatoren 822 i slavesonden 72.

Etter å ha passert gjennom identifiserings-kontrollen 820 blir kommandosignalet forskjøvet inn i dataregisteret 824 som står i kommunikasjon med en paritets-kontroll 826 for å analysere den informasjon som bæres i kommandosignalet med hensyn på feil, og for å sikre at støy ikke har infiltrert og brutt ned datastrømmen ved å kontrollere datastrømmens paritet. Hvis ingen feil blir påvist, blir kommandosignalet forskjøvet inn i lagringsregistrene 828 og 830. Hvis først kommandosignalet er blitt forskjøvet inn i lagringsregjsteret 828, blir den f.eks. den binærkode som bæres i kommandosignalet sammenlignet med den kode som er lagret i komparatoren 832. Hvis binærkoden i kommandosignalet tilsvarer den som befinner seg i komparatoren 832, så overføres kommandosignalet til utgangsdriveren 834. Utgangsdriveren 834 genererer da et drivsignal som overføres til vedkommende nedhullsinnretning og bevirker at denne nedhullsinnretnings driftstilstand blir forandret. Slavesonden 70 kan f.eks. frembringe et drivsignal for å forandre driftstilstanden for .ventil 108 fra åpen til lukket tilstand.

På lignende måte blir den binærkode i kommandosignalet som er lagret i lagringsregisteret 830 sammenlignet med den som befinner seg i komparatoren 836. Hvis binærkodene tilsvarer hverandre, vil komparatoren 836 videreføre kommandosignalet til utgangsdriveren 838. Utgangsdriveren 838 genererer da et drivsignal for å påvirke en annen nedhullsinnretning. Slavesonden 70 kan f.eks. generere et drivsignal for å forandre driftstilstanden for ventilen 108 fra lukket til åpen tilstand.

Når først driftstilstanden for nedhullsinnretningen er blitt forandret i samsvar med kommandosignalet, blir et bekreftelsessignal frembrakt og returnert til slavesonden 70. Dette bekreftelsessignal behandles av slavesonden 70 på lignende måte som den som er beskrevet ovenfor angående av behandlingen av bekreftelsessignalet i den hovedsonde 66 som tilsvarer figur 12. Etter at bekreftelsessignalet er behandlet av slavesonden 70, så vil dette signal bli videreført til den elektromagnetiske sender 112 for slavesonden 70. Denne elektromagnetiske sender 112 omformer bekreftelsessignalet til elektromagnetiske bølgefronter 110, som da stråles ut i jorden for å kunne fanges opp av den elektromagnetiske mottaker 88 i forsterkeren 68 og bli behandlet som beskrevet under henvisning til figur 13. Den elektromagnetiske sender 92 genererer da elektromagnetiske bølgefronter 94 som fanges opp av den elektromagnetiske mottaker 80 for hovedsonden 66. Som forklart ovenfor, blir så bekreftelsessignalet behandlet i hovedsonden 66 og videresendt til overflateinstallasjonen 81 over den elektriske ledning 82.

Skjønt det under henvisning til figur 14 er blitt angitt synk-kontroll 816, identifiserings-kontroll 820, dataregister 824 og lagringsregistre 828, 830 i form av skiftregistre vil det være åpenbart for fagkyndige på området at alternative elektriske innretninger kan anvendes for feilkontroll og lagring, og som omfatter, men ikke er begrenset til direktelagre, leselagre, slettbare og programmerbare leselagre samt en mikroprosessor.

I figurene 15A-15B er det angitt en fremgangsmåte for å drive elektromagnetisk telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse i form av et blokkskjema som i sin helhet er angitt ved 900. For oversiktens skyld vil følgende omtale beskrive samvirke mellom hovedsonde og slavesonde uten henvisning til forsterkere. Denne fremgangsmåte begynner med generering av et kommandosignal 902 av overflateinstallasjon 81. Når kommandosignalet 902 genereres, innstilles en tidsenhet 904. Hvis kommandosignalet 902 er en ny melding 906, så vil installasjonen 81 sette i gang overføringen av kommandosignalet 902 i prosesstrinn 908. Hvis kommandosignalet 902 ikke er noen ny melding, noe dette bekreftes i trinn 907 før overføringen kan finne sted i trinn 908.

Overføringen 908 omfatter utsending av kommandosignalet 902 til hovedsonden over den elektriske ledning 82, samt generering av elektromagnetiske bølger ved hjelp av hovedsonden. Slavesondene lytter etter kommandosignalet 902 i trinn 910. Når en kommandomelding 902 mottas av en slavesonde i trinn 912, blir kommandosignalet 902 bekreftet i trinn 914, slik som beskrevet ovenfor under henvisning til figur 14. Hvis slavesonden er ute av stand til å bekrefte kommandosignalet 902, og den innstilte tid ikke er utløpt i trinn 916, så vil slavesonden fortsette å lytte etter kommandosignalet i trinn 910. Hvis den innstilte tid er utløpt i trinn 916, og et andre utløpt tidsforløp finner sted i trinn 918, så vil kommandosignalet bli utflagget som en dårlig overføring i trinn 920.

Hvis kommandosignalet 902 forlanger en forandring i driftstilstanden for en nedhullsinnretning, så vil et drivsignal bli generert i trinn 922, slik at vedkommende nedhullsinnretnings driftstilstand forandres i trinn 924. Så snart driftstilstanden for nedhullsinnretningen er blitt forandret, mottar slavesonden et bekreftelsessignal fra nedhullsinnretningen i trinn 926. Hvis et slikt bekreftelsessignal ikke mottas, så vil slavesonden atter forsøke på å forandre driftstilstanden for vedkommende nedhullsinnretning i trinn 924. Hvis et bekreftelsessignal ikke mottas etter det andre forsøk på å forandre driftstilstanden for nedhullsinnretningen, så blir det i trinn 928 frembrakt en melding som angir at det ved en feil ikke er blitt mulig å forandre driftstilstanden for vedkommende nedihullsinnretning.

Nedhullsinnretningens status blir så overført av slavesonden i trinn 930, enten innretningens driftsstatus er forandret eller ikke. Hovedsonden lytter etter signalbæreren i trinn 932 og mottar statussignalet i trinn 934, som bekreftes ovenfor overflateinstallasjon i trinn 936. Hvis hovedsonden ikke mottar statusmeldingen i trinn 934, så vil hovedsonden fortsette å lytte etter en signalbærer i trinn 932. Hvis det fastlagte tidsforløp er utløpt i trinn 938, og et andre fastlagt tidsforløp er utløpt i trinn 940, så vil overføringen bli utflagget som en dårlig overføring i trinn 942. Hvis overflateinstallasjonen er ute av stand til å få bekreftet status for nedhullsinnretningen i trinn 936, så vil hovedsonden fortsette å lytte etter en signalbærer i trinn 932. Hvis de innstilte tidsforløp i trinnene 938,940 er utløpt, så vil overføringen bli utflagget som en forfeilet overføring i trinn 942.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter i tillegg en sløyfe for tilbakemeldt kontroll før igangsetting, og som kan anvendes før aktiveringen av en nedhullsinnretning. I dette tilfellet vil kommandomeldingen 902 ikke forandre driftstilstanden for en nedhullsinnretning i trinn 922, i det slavesonden i stede ganske enkelt vil erkjenne mottakelsen av kommandosignalet 902 i trinn 944. Hovedsonden vil lytte etter en signalbærer i trinn 946, motta erkjennelse i trinn 948 og videreføre denne erkjennelse til overflateinstallasjonen for bekreftelse i trinn 950. Hvis hovedsonden ikke mottar erkjennelsen i trinn 948, så vil hovedsonden fortsette å lytte etter en signalbærer i trinn 946. Hvis de innstilte tidsforløp er utløpt i trinnene 952, 954, så vil overføringen bli utflagget som en dårlig overføring i trinn 920. Hvis overflateinstallasjonen er ute av stand til å bekrefte erkjennelsen i trinn 950, så vil i tillegg hovedsonden fortsette å lytte etter en signalbærer i trinn 946. Hvis de innstilte tidsforløp er utløpt i trinn 952 og trinn 954, så vil imidlertid overføringen bli utflagget som en ikke gjennomført overføring i trinn 920.

Claims

1. Elektromagnetisk telemetrisystem (10) for å endre driftstilstanden for en nedihullsinnretning, hvilket system innbefatter en elektromagnetisk sender (77) anordnet i et første brønnhull (30) for utsending av et kommandosignal, karakterisert ved at systemet innbefatter en elektromagnetisk signalforsterker (68) anordnet i et andre brønnhull (38) for å motta og å gjenut sende kommandosignalet, og en elektromagnetisk mottaker (104) anordnet i et tredje brønnhull (46) som befinner seg fjernt fra det første brønnhullet (30), hvilken elektromagnetiske mottaker (104) driftsmessig er forbundet med nedihullsinnretningen (108) slik at kommandosignalet mottatt fra den elektromagnetiske signalforsterkeren (68) av den elektromagnetiske mottakeren (104) anvendes for å tilskynde nedihullsinnretningen (108) til å endre driftstilstand.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det videre innbefatter en overflateinstallasjon (81) for å overføre kommandosignalet til den elektromagnetiske senderen (76).

3. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre innbefatter en elektromagnetisk sender (112) anordnet i det tredje brønnhullet (46) for å sende et verifikasjonssignal.

4. System som angitt i krav 3, karakterisert ved at det videre innbefatter en elektromagnetisk mottaker (80) anordnet i det første brønnhullet (30) for mottak av verifikasjonssignalet.

5. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at kommandosignalet videre innbefatter en kommandosekvens som på enestående vis er assosiert med nedihullsinnretningen (108).

6. System som angitt i krav 5, karakterisert ved at en elektronikksammenstilling (106) assosiert med den elektromagnetiske mottakeren (104) bestemmer hvorvidt kommandosekvensen på enestående vis er assosiert med nedihullsinnretningen (108).

7. Fremgangsmåte for overføring av et elektromagnetisk signal mellom et første brønnhull (30) og et fjerntliggende brønnhull (46), omfattende å utsende et elektromagnetisk signal fra en sender (76) anordnet i det første brønnhullet, karakterisert ved å motta det elektromagnetiske signalet ved en signalforsterker (68) anordnet i et andre brønnhull (38), å gjenut sende det elektromagnetiske signalet fra signalforsterkeren (68), og å motta det gjenut sendte elektromagnetiske signalet ved en mottaker (104) anordnet i det fjerntliggende brønnhullet (46).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det videre innbefatter å utsende et elektromagnetisk verifikasjonssignal fra en sender (112) anordnet i det fjerntliggende brønnhullet (46).

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den videre innbefatter å utsende det elektromagnetiske signalet fra senderen (76) til signalforsterkeren (68) via elektromagnetiske bølger.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den videre innbefatter å gjenut sende det elektromagnetiske signalet fra signalforsterkeren (68) til mottakeren (104) via elektromagnetiske bølger.