NO320239B1 - System og fremgangsmate for akustisk telemetri langs en borestreng ved bruk av drivenhet med reaksjonsmasse - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse omfatter brønnutstyr med en føler, en regulator for å omforme følerens utgang, en signaloverførende masse, en drivenhet for å. indusere en akustisk bølge i den signaloverførende masse, en reaksjonsmasse, en akustisk bølgemottaker opphulls, samt en prosessor for å behandle et signal fra den akustiske bølgemottaker samt for å avgi det behandlede signal til en utgangsinnretning.

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

1. Beslektede søknader

Denne søknad krever prioritet fra forenede staters patentsøknader med serienr. 09/676,906 inngitt 2. oktober, 2000 og serienr. 09/820,065 inngitt 28. mars, 2001.

2. Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse gjelder generelt oljefeltverktøy, nærmere bestemt et system og en fremgangsmåte for akustisk datatelemetri, med det formål å over-føre data fra et nedhullssted til jordoverflaten.

3. Beskrivelse av beslektet teknikk

For å utvinne hydrokarboner, slik som olje og gass, btir borehull boret ved å rotere en borkroné festet til en borestreng. En stor andel av den løpende boreakti-vitet omfatter retningsutboring, hvilket vil si utboring av forgrenede og horisontale borehull, for å øke hydrokarbonproduksjonen og/eller å trekke ut ytterligere hydrokarboner fra jordformasjoner. Moderne retnings-boreutstyr benytter vanligvis en borestreng med en bunnhullssammenstilling (BHA) og en borkrone ved enden av denne og som er anordnet for å roteres av en boremotor (slammotor) og/eller borestrengen. Et antall nedhullsinnretninger i BHA måler nede i borehullet visse driftsparametere som har sammenheng med borestrengen og borebrønnen. Stike innretninger omfatter typisk følere for å måle nede i borehullet temperatur, trykk, verktøyets asimutstilling, verktøyets helning, borkronens rotasjon, vekten på borkronen, borefluidets mengdestrøm, etc. Ytterligere nedhullsinstrumenter, som vil være kjent som innretninger for måling under utboring ("MWD") og logging-under-utboring f LWD") i BHA, frembringer måleverdier for å bestemme forma-sjonens egenskaper og formasjonsfluiders tilstander under borearbeidene. MWD-eller LWD-innretninger omfatter vanligvis resistive, akustiske eller kjemetekniske innretninger for å utlede informasjon om den formasjon som omgir borebrønnen.

Trenden innenfor olje- og gass-industrien er å bruke et større antall følere og mer sammensatte anordninger som er i stand til å utføre store mengder mål-inger og således også å frembringe de tilsvarende data. På grunn av den omfattende mengde nedhullsmålinger, blir vedkommende data vanligvis i høy grad behandlet nede i borehullet. Noen av de behandlede data må da overføres ved telemetri til jordoverflaten for å kunne utnyttes av operatøren og/eller en reguleringsenhet eller prosessoranordning på jordoverflaten for å styre borearbeidene, og denne styring kan da omfatte forandring av boreretningen og/eller boreparame-tere, slik som vekten på borkronen, pumpetakten for borefluidet, samt borkronens rotasjonshastighet. Siampuls-telemetri er det som vantigvis brukes for å overføre nedhulllsdata til jordoverflaten under utboring av borehullet. Slikt utstyr er imidlertid bare i stand til å overføre bare noen få databitenheter (1-4) av informasjon pr. sek-und. På grunn av denne lave transmisjonstakt, har trenden i industrien vært å for-søke å behandle større datamengder nede i borehullet og bare overføre utvalgte beregnede resultater eller "gjensvar" opphulis for å kunne styre borearbeidene. De data som kreves overført vil imidlertid likevel i høy grad overskride kapasiteten for de foreliggende slampuls og andre telemetriutstyr.

Skjønt kvaliteten og typen av den informasjon som overføres opphulis i høy grad er blitt forbedret etter bruk av mikroprosessorer nedhulls, er imidlertid de foreliggende utstyr ikke i stand til å frembringe telemetrianlegg som er nøyaktige og pålitelige ved lave frekvenser omkring 100Hz.

Akustisk telemetriutstyr er blitt foreslått for å oppnå høyere dataoverførings-hastigheter. Piezoelektriske materialer, slik som keramikkmaterialer, utgjorde en begynnelse på denne trend. Keramikkmaterialer krever imidlertid høy effekt og er ikke meget pålitelige i krevende nedhullsomgivelser. Magnetostriktive materialer er en mer egnet materialtype for nedhullsanvendelser. Et magnetostriktivt materiale er et materiale som kan forandre form (fysisk form) i nærvær av et magnetisk felt og vende tilbake til sin opprinnelige form når vedkommende magnetfelt fjernes. Denne egenskap er kjent som magnetostriksjon.

Visse nedhulls telemetrianordninger utnytter et magnetostriktivt materiale som er beskrevet i US-patenter nr. 5,568,448 til Tanigushi et al., og 5,675,325 til Taniguchi et al. Disse patenter omtaler bruk av en magnetostriktiv drivenhet montert i en mellomstilling i et borerør, hvor da bo re rø ret gjør tjeneste som et reso-nansrørlegeme. En eksiteringsstrøm påføres ved en forutbestemt frekvens på spoler som omgir det magnetostriktive materiale i drivenheten og bringer da bore-røret til å deformeres. Denne deformering frembringer en akustisk eller ultralyd-bølge som forplanter seg gjennom borerøret. Signaler på forplantningsbølgen mottas av en mottaker som er anordnet opphulis for drivénheten og behandles på jordoverflaten.

De ovenfor angitte patenter angir at overførings-effektivitet for de genererte akustiske bølger er best ved høye frekvenser (vanligvis over 400Hz). Bølgeover-føringen faller imidlertid til under godtakbare nivåer ved lave frekvenser (vanligvis under 400Hz). Akustisk telemetriutstyr i henhold til de ovenfor angitte patenter krever nøyaktig plassering av drivénheten og særegen "avstemning" av borerør-seksjonen i forhold til den magnetostriktive anordning for det formål å oppnå mest mulig effektiv overføring, også ved høye frekvenser.

De nøyaktige plasseringsfordringer og lav effektivitet skriver seg fra det forhold at slikt utstyr må deformere borerøret for å kunne påføre den akustiske bølge. Innenfor slikt utstyr vil det magnetostriktive materiale arbeide mot bore rørets stivhet for det formål å deformere røret. En annen ulempe er det forhold at deforma-sjonen har en tendens til å bli hindret av krefter vinkelrett ("normalt" eller "orto-gonalt") på borerørets lengdeakse. Ved nedhullsanvendelser frembringes eks-treme krefter vinkelrett på borerørets lengdeakse fra trykket av det borefluid ("slam") som strømmer på innsiden av borerøret samt av formasjonsfluid-trykk som utøves på utsiden av borerøret. Skjønt trykkforskjellen over borerøroverflaten (rørveggen) nærmer seg en nullverdi ved korrekt fluidtrykk-regulering, vil fremdeles trykkraft være påført borerørets vegg. Deformasjon av borerøret i en retning vinkelrett på lengdeaksen blir hindret på grunn av at de trykkrefter som forårsakes av fluidtrykket øker borerørets stivhet.

Fra EP-A2-919696 er kjent en fremgangsmåte og en anordning for akustisk brønntelemetri langs en borestreng, hvor en reaksjonsmasse og en akustisk drivenhet er koplet til borestrengen slik at denne kan settes i aksial bevegelse. Plas-seringen av drivénheten for å bevirke relativ bevegelse mellom reaksjonsmasse og rør, er imidlertid ikke optimal i løsningen ifølge denne publikasjonen.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å overvinne de ulemper som er angitt ovenfor ved å bruke en akustisk drivkilde til å bringe i resonans en reaksjonsmasse atskilt fra det parti av rørlegemet som den akustiske bølgeforplantning finner sted over. Med en stor reaksjonsmasse, kan effektiv overføring oppnås selv ved forholdsvis lave frekvenser (under 400Hz).

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

For å kunne overvinne noen av de mangler som er angftt ovenfor er det i henhold til foreliggende oppfinnelse frembrakt et telemetrisystem og angitt en fremgangsmåte for å overføre signaler fra et nedhullssted gjennom bore- eller produksjonsrøret ved lave frekvenser samt med høy effektivitet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebrakt et akustisk telemetrisystem slik som definert presist i det vedføyde patentkrav 1. Foretrukne utfør-elsesformer av telemetrisystemet ifølge oppfinnelsen, fremgår av de vedføyde uselvstendige patentkravene 2-11.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det videre tilveiebrakt en fremgangsmåte for overføring av signaler slik som definert presist i det vedføyde selvstendige patentkrav 12. Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de vedføyde uselvstendige patentkravene 13 og 14.

Foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer også et telemetrisystem for MWD, ferdigstillingsbrønn samt produksjonsbrønn ved bruk av en drivenhet og reaksjonsmasse for å indusere i et borerør eller produksjonsrør en akustisk bølge som angir en parameter av interesse.

Foreliggende oppfinnelse omfatter brønnutstyr med en føler for å detektere minst én parameter av interesse nede i borehullet, en regulator for å omforme en utgang fra føleren til et første signal som angir i det minste én parameter av interesse, minst én signaloverførende masse, minst én drivenhet i kommunikasjon med den minst ene signaloverførende masse for å motta det første signal fra regulatoren samt for å indusere en akustisk bølge som representerer det første signal i den signaloverførende masse, en reaksjonsmasse i kommunikasjon med den minst ene drivenhet, hvor da den signaloverførende masse er koplet til reaksjonsmassen av den minste ene drivenhet, en mottaker for akustisk bølge er anordnet i den minst ene signaloverførende masse for å motta en akustisk bølge samt for å omforme denne akustiske bølge til et andre signal som angir den minst ene parameter av interesse, samt en prosessor for å behandle det andre signal fra mottakeren for akustisk bølge og for å avgi det behandlede andre signal til en utgangs-anordning.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse skal det henvises til følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelse, sett i sammenheng med de vedføyde tegninger, hvor like elementer er gitt samme henvisningstegn og hvorpå: Fig. 1A og 1B viser skjematiske skisser som angir den prinsipielle forskjell mellom foreliggende oppfinnelsesgjenstand og den tidligere kjente teknikk som er angitt her. Fig. 2 viser skjematisk et lengdesnitt som angir en utførelse med fri reaksjonsmasse i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser skjematisk et snitt som angir en reaksjonsmasse-utføreise i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 4A er en skisse som viser en utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor reaksjonsmassen er frembrakt ved hjelp av en "dempningsende" hvor hele røret beveges aksialt i forhold til de kraftpåførende legemer. Fig. 4B er en detaljskisse av en magnetostriktiv innretning montert med kraftpåføringslegemer på en muffe koplet til et borerør, og som muliggjør aksial bevegelse av røret i sin helhet i forhold til muffen. Fig. 4C er en skisse som viser en utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor reaksjonsmassen dannes av en "dempningsende" hvor bare et øvre parti av røret beveges aksialt i forhold til de kraftpåf ørende legemer. Fig. 4D er en detaljert skisse som viser en magnetostriktiv anordning montert mellom et nedre parti ay et rør og et øvre parti av røret, og på en slik måte at bare det øvre parti av røret beveges aksialt i forhold til de kraftpåf ørende legemer som er montert på det nedre parti av røret. Fig. 5 viser et oppriss av et boreanlegg i et MWD-arrangement i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 er en opprisskisse av et produksjonsbrønn-anlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 er en skjematisk prinsipiell fremstilling av en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 8A-8B viser to utførelser av foreliggende oppfinnelse og med forskjellige fiuidstrømningsbaner i sammenheng med en reaksjonsmasse. Fig. 9A er en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse og hvor en ventil anvendes for å innsnevre strømningen av trykksatt borefluid for derved å eksitere en akustisk drivenhet. Fig. 9B er en alternativ utførelse hvor reaksjonsmassen er et hult rør og en ventil anvendes for å oppnå innsnevret fluidstrømning for derved å frembringe svingning av det hule rør.

BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER

Fig. 1A er en skjematisk skisse av utstyr 100a som angir det virksomme prinsipp i henhold til foreliggende oppfinnelse, mens fig. 1B viser arbeidsprinsippet for tidligere kjent telemetriutstyr 100b, slik som beskrevet ovenfor. I begge tilfeller vandrer en akustisk bølge langs et borerør eller gjennom en annen rø ilignende masse, henholdsvis 101a og 101b, hvor denne akustiske bølge mottas av en tilsvarende mottaker 104a og 104b. I henhold til foreliggende oppfinnelse blir den akustiske bølge generert av en drivenhet, som vil bli nærmere beskrevet nedenfor i sammenheng med spesifikke utførelser. I den angitte konfigurasjon i fig. 1B blir den akustiske bølge generert ved å påføre en kraft 102b mot overflatene 108 og 109 inne i et hulrom som er utformet i veggen av borerøret 101b. Kraften 102b arbeider mot stivheten av borerøret 101 b. Denne stivhet av borerøret virker da som en dempningskraft, hvilket krever en stor effektmengde for å indusere en tilstrekkelig andel av kraften 102b aksialt inn i borerøret 101b for å kunne generere den akustiske bølge. Et slikt utstyr er forholdsvis lite effektivt. I tillegg er det funnet at utstyr av den art som er angitt i 100b er enda mindre effektivt ved frekvenser under 400Hz, sammenlignet med frekvenser over 1000Hz. Videre vil utstyr av den art som er angitt i 100b kreve eksakt plassering av en særegen "avstemning" av den borerørseksjon som inneholder den magnetostriktive drivenhet. De forenede staters patenter 5,568,448 og 5,675,325 som er angitt ovenfor viser at den opti-male plassering av drivénheten i en borerørseksjon er hovedsakelig midtveis mellom en øvre og en nedre ende av vedkommende borerørseksjon.

I det viste utstyr 100a i henhold til foreliggende oppfinnelse reagerer en kraft 102a med en reaksjonsmasse 106 og borerøret 101 på en slik måte at dempningsvirkningene av borerørets stivhet elimineres eller reduseres i vesentlig grad. Størrelsen av reaksjonsmassen 106 velges til å være meget større enn massen av borerøret 101a, slik at kraften 102a kan "løfte" eller bevege borerøret 101a bort fra reaksjonsmassen 106 under forholdsvis neglisjerbar forskyvning av reaksjonsmassen 106. Den totale resulterende kraft 102a blir da overført til bore-røret 101a. På denne måte blir en meget større andel av den kraft som genereres av drivénheten overført til borerøret 101a i den utstyrskonfigurasjon som er angitt i fig. 1A sammenlignet med den viste konfigurasjon i fig. 1B. I en alternativ utførelse kan reaksjonsmassens størrelse reduseres i det tilfelle drivénheten anvendes for å frembringe oscillasjoner av reaksjonsmassen med høy amplitude og med forholdsvis lav frekvens. Det utstyr som er angitt i fig. 1A krever således vesentlig mindre effekt for å indusere en akustisk bølge i vedkommende borerør sammenlignet med det angitte utstyr i fig. 1B. Den akustiske bølge som induseres i borerøret 101a detekteres av en akustisk mottaker 104a som er plassert nær jordoverflaten.

Fig. 2 viser skjematisk et snitt gjennom en akustisk telemetrianordning 200 i henhold til en viss utførelse av foreliggende oppfinnelse. Telemetrianordningen 200 omfatter en reaksjonsmasse 204, som kan utgjøre et nedre parti 201 av en borestreng 200, samt en hovedsakelig fri seksjon 202, som kan være et øvre parti 202 av borestrengen 200. Denne fri seksjon 202 er fortrinnsvis et borerør. En akustisk drivenhet 206 med et kraftpåføringslegeme 207 utført i et egnet magnetostriktivt materiale, slik som Terfenol-D®, er anordnet omkring et parti 209 av reaksjonsmassen 204. Når strøm tilføres vedkommende spoler (ikke vist) som omgir

kraftpåføringslegemet 207, opprettes et magnetisk felt omkring legemet 207. Dette magnetiske felt bringer det magnetostriktive materiale 207 til å utvides langs lengdeaksen 203 av borerøret 202. Fjerning av strømmen fra spolene bringer det magnetostriktive materiale 207 til å trekke seg sammen til sin opprinnelige eller nesten-opprinnelige posisjon og form. Gjentatt påføring og fjerning av strøm på spolene med en valgt frekvens bringer da drivénheten 206 til å påføre kraft på seksjon 202 med den valgte frekvens. Denne påvirkning frembringer en akustisk bølge i bore-røret 202. Den akustiske bølge detekteres av en detektor eller mottaker (beskrives senere) som er plassert i avstand fra drivénheten 206.

Borestrengen omfatter én eller flere nedhullsfølere (ikke vist) som avgir, til en regulator, signaler som representerer én eller flere av de parametere som er av interesse, og som kan omfatte en borehullsparameter, en parameter som gjelder borestrengen og den formasjon som omgir borebrønnen. Regulatoren omformer følersignalene til en rekke strømpulser og avgir denne rekke med strømpulser til spolene i drivénheten 206. Ved hver strømpuls vil da drivénheten ekspandere og derved påføre en kraft på overføringsmassen 28 i borestrengen 200 og på reaksjonsmassen 204.

Den øvre seksjon 202 befinner seg i et bevegelig forhold overfor det nedre parti 201, slik at dette nedre parti 201 påfører en trykkraft på det magnetostriktive materiale 207. Drivénheten 206 fastholdes ved en nedre ende 212 av en holde-leppe eller fremspring 214 på det øvre parti 202. En trykkfjær 210 sikrer at en valgt trykkraft forblir på det kraftove rf ørende legeme 207 til enhver tid. Stoppere eller bevegelsesavgrensere 208 sørger for avgrensning av den relative bevegelse mellom det nedre parti 201 og drivénheten 206.

I denne utførelse som er vist i fig. 2, er borestrengen 200 sammenstilt slik at den effektive masse av det nedre parti 201 er meget større enn massen av den øvre seksjon 202. Når strøm påføres spolene i drivénheten 206, så vil magnetostriksjon i drivénheten frembringe en akustisk bølge i den øvre seksjon 202. Da den effektive masse av det nedre parti 201 er meget større enn massen av den øvre seksjon 202, vil størstedelen av den akustiske bølge forplante seg i den øvre seksjon 202. Det trykk som utøves på innerveggen 216 av borestrengen 200 av det boreslam 219 som strømmer gjennom strengen har liten negativ virkning på . den effektivitet som oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelse, fordi anordningen i fig. 2 ikke er basert på noen utbøyning av borestrengseksjonen 204 eller 202 i en retning vinkelrett på lengdeaksen 203 av borestrengen 200.

Fig. 3 er en lengdesnittskisse som viser en alternativ reaksjonsmasseutfør-else for det akustiske telemetriutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse. I denne utførelse er en reaksjonsmasse 306 med sin samlede vekt w understøttet inne i en borestrengseksjon 300 som omfatter et borerør 302. En vesentlig del av vekten av reaksjonsmassen 306 bæres av en magnetostriktiv drivénheten 304 på en øvre

endeflate 314 av drivénheten. Denne drivenhet 304 hindres fra aksial bevegelse nedover av en sperreleppe eller et fremspringsparti 316, mens oppoverrettet aksial bevegelse motvirkes av reaksjonsmassen 306. En sperreinnretning i omdreinings-retningen, slik som tapper 310 kan anvendes for å nedsette til et minimum energi-

tap i form av ikke-aksial bevegelse, samt for å sikre at de krefter som genereres av drivénheten 304 blir rettet inn i borerøret 302.

Drivénheten 304 omfatter et kraftpåføringslegeme 207 av samme art som det tilsvarende legeme som er vist i fig. 2. For effektiv.overføring av drivenergi til borerøret 302, holdes kraftoverføringslegemet 207 under en viss trykkbelastning til enhver tid. For å frembringe denne trykkbelastning kan en fjær 308 være anordnet på oversiden av reaksjonsmassen 306. En sperreinnretning 312 danner en øvre avgrensning overfor fjæren 308. Denne sperreinnretning 312 er festet til borerøret 302 på fastholdende måte for å hindre eller motvirke bevegelse av sperreinnret-ningen 312 i forhold til borerøret 302. Med dette arrangement blir borerøret 302 forskjøvet i lengderetningen av de krefter som genereres av den magnetostriktive drivenhet 304.

Arbeidsfunksjonen for den utførelse som er vist i fig. 3 er av lignende art som driftsfunksjonen for den viste utførelse i fig. 2. Hovedforskjellen er at reaksjonsmassen i fig. 2 utgjøres av det nedre parti 204 av borestrengen 200, mens reaksjonsmassen 306 i fig. 3 ikke utgjør noen integrerende del av borestrengseksjonen 300.

Utførelsen i fig. 3 anvender én eller flere nedhullsføiere (ikke vist) som er tilordnet borestrengen for å avgi signaler som representerer én eller flere parametere til en regulator (ikke vist). Denne regulator omformer følersignalene til en strømpulsstreng og avgir denne streng av pulser til spolene i drivénheten 304 med en valgt frekvens. For strømpuls vil drivénheten 304 påføre en kraft på borerøret 302 og reaksjonsmassen 306. Vekten av reaksjonsmassen 306 er valgt tilstrekkelig stor til at et borerør 302 beveges aksialt bort fra reaksjonsmassen 306 og retur-neres til sin opprinnelige posisjon med den valgte frekvens, slik at det skapes en akustisk bølge i borerøret 302. Den akustiske bølge mottas da av en mottaker (ikke vist) som er plassert i avstand fra drivénheten 304.

Fig. 4A er en skjematisk skisse som viser en utførelse av en del av tele-metriutstyret 400 i henhold til foreliggende oppfinnelse, og hvor reaksjonsmassen er opprettet ved hjelp av en "dempningsende" 406. Denne utførelse kan være spesielt hensiktsmessig for anvendelser i forbindelse med ferdigstillings- og produk-sjonslønner. I den utførelse som er angitt i fig. 4A, er en forankringsmekanisme eller anordning 406 som kan utgjøres av utvidbare støtputer eller ribber, være anordnet i røret 410. Denne anordning 406 kan etter valg bringe borerøret til inngrep med eller frigjøre borerøret fra borehullet 402. Etter kommandoer utsendt av brukeren eller regulatoren bringes anordningen 406 til å utvides inntil den kommer i fast jnngrep med innsiden 412 av borehullet 402.

Forankringsmekanismen 406 kan frigjøres fra borehullet 402 i samsvar med kommando. Denne forankringsmekanisme kan være en hydraulisk, pneumatisk eller elektromekanisk innretning som kan drives eller styres fra et overflatested, elter kan eventuelt være en fullstendig nedhullsstyrt innretning. Fremdeles under henvisning til fig. 4A, er det vist at en magnetostriktiv drivenhet 404 av den art som er beskrevet ovenfor fortrinnsvis er montert inne i forankringsmekanismen 406. Røret 410 og forankringsmekanismen 406 er sammenkoplet i aksialt bevegelig forhold til hverandre, slik at borerøret 410 kan forskyves aksialt i forhold til seksjonen 406 langs rørets lengdeakse 409 når drivénheten 404 er aktivert. Forankringsmekanismen 406 bringes til inngrep med borehullet 402 for å utøve tilstrekkelig trykk mot borehullsveggen 412 til å sikre at forankringsmekanismen 406 ikke forskyves i forhold til borehullsveggen 412 når drivénheten 404 aktiveres. Det er ikke vist noen forbelastningsfjær slik som i de øvre utførelser, men en fjær eller en annen forbelastningsinnretning kan anvendes for å holde det magnetostriktive eller element i drivénheten 404 under trykkbelastning.

Det faste sammenheng mellom forankringsmekanismen 406 og borehullet 402 danner en "dempningsende" for en akustisk bølge i røret 410 ved hjelp av forankringsmekanismen 406. Forankring av røret 410 bringer selve jordens masse til å gjøre tjeneste som reaksjonsmasse. Dempningsenden ved forankringene 406 gjør da tjeneste som et reaksjonsmassepunkt og bringer da den akustiske bølge som genereres av drivénheten 404 til å forplante seg i borerøret langs borerørsek-sjonen på oversiden av dempningsenden.

Fig. 4B er en opprisskisse som viser en mulig fremgangsmåte for å konfigu-rere den utførelse som er beskrevet under henvisning til fig. 4A til å opprette et kraftig grensesnitt overfor borehullet 402 samtidig som aksial forskyvning av røret 410 tillates. Røret 410 omfatter holderinger eller avstandsstykker 418. Anordnet rundt røret 410 og mellom avstandsstykkene 418 er det anordnet magnetostriktivt materiale 404, en fritt glidende muffe elter ring 414, samt et forspenningselement eller fjær 416. Ribber 406 er montert på muffen 414, slik at ringen fastholdes når ribbene 406 utøver kraft mot borehullsveggen 412. Når det magnetostriktive materiale 404 aktiveres, så vil hovedsakelig hele kraften bli overført til motstandsstyk-kene 418, slik at røret 410 beveges aksialt. Forspenningselementet 416 sikrer at en minste forutbestemt trykkbelastning opprettholdes på det magnetostriktive materiale 404.

En annen dempningsende-utføreise i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 4C. I fig. 4C er det vist ribber 406 som utøver kraft mot den indre vegg 412 i borehullet 402. Ribbene 406 er montert på en nedre seksjon av røret 426 på undersiden av drivénheten 404.1 denne utførelse vil den øvre seksjon av røret 428 bli utsatt for hovedsakelig hele den aksiale forskyvning når drivénheten 404 eksiteres. I fig. 4D er drivénheten 404 vist med en sylinderformet magnetostriktiv kjerne 420 og med spoler eller viklinger 422. Disse spoler 422 er viklet rundt den sylinderformede kjerne 420.

Drivénheten 404 er festet til avstandsstykket 418 plassert på rørets øvre seksjon 428 og rørets nedre seksjon 426 på en hvilken som helst egnet måte, slik som ved hjelp av festemidler 424. Et forspenningslegeme (ikke vist) bibeholder drivénheten 404 trykkbelastet i forutbestemt grad. Forspenningslegemet kan være plassert på oversiden eller undersiden av drivénheten 404.

Borerøret 410 kan omfatte et avsnitt med redusert diameter 430 som er dimensjonert til å innføres i den indre utboring 436 i den andre rørseksjon 428 for øket stabilitet mellom den øvre seksjon 428 og den nedre seksjon 426. Dette rør-avsnitt 430 med redusert diameter kunne også vært boret av den øvre rørseksjon 428 samt innført i den indre utboring 436 i den nedre rørseksjon 428. Røravsnittet 430 med redusert diameter, bør være stivt festet (f.eks. sveiset eller frest ut i ett stykke) til det nedre rørparti 426, samt ha en indre gjennomgående utboring 434 for å tillate gjennomstrømning av boreslam for utførelse av borearbeidene. Rør-avsnittet 430 med redusert diameter bør ha en ikke-stiv forbindelse, slik som en stålpinne 432 for å forbinde røravsnittet til den øvre seksjon 428 gjennom et hull eller en sliss i den øvre seksjon 428. Denne ikke-stive forbindelse vil da sørge for den nødvendige stabilitet i horisontalretningen og omkretsretningen, samtidig som det bibeholdes tilstrekkelig bevegelsesfrihet i vertikalretningen (akseretningen) for å kunne overføre de datapulser som genereres av det magnetostriktive element 404. Som beskrevet ovenfor kan en hvilken som helst av rørseksjonene være påført røravsnittet 430 med redusert diameter, og således kan en hvilken som helst av rørseksjonene omfatte den tilsvarende stive eller ikke-stive forbindelse.

Den konfigurasjon som nettopp er beskrevet gjør det mulig for den øvre seksjon 428 av røret å beveges aksialt i forhold til rørets nedre seksjon 426. Med drivénheten 404 koplet på oversiden av ribbene 406, vil en frembrakt akustisk bølge bli overført for det meste gjennom den øvre rørseksjon 428 for å mottas på jordoverflaten eller på et mellomliggende sted av en mottaker 408. Som ved alle de øvrige utførelser som er beskrevet her, blir rørets stivhet avkoplet fra drivenhetens 404 bevegelse, slik at signaloverføringen blir mer effektiv, selv ved lave frekvenser.

Fig. 5 viser et oppriss av et boreanlegg 500 i et arrangement for måling-under-utboring (MWD) og i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Slik det vil være åpenbart for fagkyndige på området, vil et anlegg for ferdigstilling av brønn kreve en omkonf igurering, men de grunnleggende komponenter vil være de samme som de viste. En vanlig derrik 502 bærer en borestreng 504, som kan være en kveilet rørledning eller et borerør. Borestrengen 504 bærer en hullbunnssammen-stilling (BHA) 506 og en borkrone 508 på sin ytterende for det formål å bore ut et borehull 510 gjennom en jordformasjon.

Borearbeidet omfatter pumping av et borefluid eller "slam" fra en slamgrop 522, samt bruk av et sirkulasjonsanlegg 524 for sirkulere slammet gjennom en indre utboring i borestrengen 504. Slammet løper ut av borestrengen 504 ved borkronen 508 og returnerer til jordoverflaten gjennom det ringformede mellomrom mellom borestrengen 504 og innsiden av borehullet 510. Borefluidet er utført for å frembringe hydrostatisk trykk som er større enn formasjonstrykket for å unngå utblåsninger. Slammet driver boremotoren (når en slik anvendes) og den sørger også for smøring av forskjellige elementer i borestrengen. Vanlig anvendte bore-fluider er enten vannbaserte eller oljebaserte fluider. De inneholder også flere forskjellige tilsetningsstoffer som gir ønsket viskositet, smøringsegenskaper, varme, antikorrosjon og andre ytelsesegenskaper.

En føler 512 og en magnetostriktiv akustisk drivenhet 514 er plassert på BHA 506. Føleren 512 kan være en hvilken som helst føler som er egnet for å utlede en parameter av interesse for formasjonsfluidet, borefluidet eller en hvilken som helst ønsket kombinasjon av disse eller i sammenheng med borearbeidene. Egenskaper som måles for å utlede en ønsket parameter av interesse kan omfatte trykk, mengdestrøm, resistivitet, dielektrikum, temperatur, optiske egenskaper, verktøyets asimutstilling, verktøyets skråstilling, borkronens rotasjon, vekten på borkronen, etc. Utgangssignalet fra føleren 512 sendes til og mottas av en nedihulls reguleringsenhet (ikke vist separat), som vanligvis rommes inne i BHA 506. Alternativt kan reguleringsenheten være anordnet på et hvilket som helst sted langs borestrengen 504. Regulatoren omfatter videre en effektforsyning (ikke vist) som kan være en batteri- eller slamdrevet generator, en prosessor for å behandle det signal som mottas fra føleren 512, en omformer for å omforme signalet til en sinuslignende eller pulset strøm som angir det mottatte signal, samt en lednings-bane for overføring av det omformede signal til spoler i drivénheten 514. Denne drivenhet 514 kan være av en hvilken som helst av de utførelser som er beskrevet i forbindelse med fig. 2-4, eller en hvilken som helst annen konfigurasjon som opp-fyller det tilsiktede i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Den akustiske drivenhet 514 induserer en akustisk bølge som representerer vedkommende signal i borerøret 504. En reaksjonsmasse 505 kan utgjøre det nedre parti av borestrengen 504 eller .kan være en separat masse som er integrert i borestrengen 504, eller eventuelt effektivt opprettet ved hjelp av en dempningsende ved bruk av et påføringslegeme for å utøve en valgt utvidelseskraft (se fig. 2-4). Den akustiske bølge vandrer langs borerøret 504 og mottas av en akustisk bølgemottaker 516 anordnet på et ønsket sted på borestrengen 504, men vanligvis befinner seg på jordoverflaten. Mottakeren 516 omformer den akustiske bølge til et utgangssignal som representerer denne bølge, og således også angir den parameter som er målt nede i borehullet. Det omformede utgangssignal blir over-ført til en overflateregulator 520, enten ved hjelp av trådløs kommunikasjon via en antenne 518 eller ved hjelp av en hvilken som helst leder som er egnet for å over-føre utgangssignalet fra mottakeren 516. Regulatoren 520 på overflaten omfatter videre en prosessor 522 for å behandle utgangssignalet ved bruk av et visst program og en utgangsinnretning 524, slik som en f remviserenhet for å kunne over-våkes i sanntid av driftspersonalet, en skriver eller en datalagringsanordning.

En utførelse av telemetriutstyr for en produksjonsbrønn og i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 6. Dette produksjonsbrønn-utstyr 600 omfatter et produksjonsrør 604 anordnet i en brønn 602. På jordoverflaten dirigerer et vanlig brønnhode 606 de produserte fluider gjennom en strømningskanal 608. En regule-ringsventil 610 og en regulator 612 som er koplet til strømningskanalen 608 anvendes for å regulere fluidstrømningen til en separator 614. Denne separator 614 deier opp det produserte fluid i dets komponenter bestående av gass 616 og olje 618. Så langt er det utstyr som er beskrevet velkjent innenfor fagområdet.

Den utførelse som er vist for produksjonsbrønn-utstyret 600 omfatter en dempningsende-konfigurasjon av en akustisk drivenhet 624. En egnet dempningsende-konfigurasjon er beskrevet ovenfor og vist i fig. 4. Den akustiske drivenhet 624 omfatter minst ett kraftpåf ørende legeme 622 samt et magnetostriktivt materiale 625. Følere 620 kan være anordnet på oversiden eller undersiden av det kraftpåf ørende legeme 622 for å oppnå de ønskede driftsegenskaper og avgi et utgangssignal som representerer disse egenskaper. En nedhullsregulåtor 621 omfatter en effektforsyning, en prosessor for å behandle utgangssignalet fra føl-eren 620, en omformer for å omforme signalet til en sinusformet eller pulset strøm, som angir det mottatte signal, samt en lederbane for å overføre det omformede signal til den akustiske drivenhet 624.1 en produksjonskonfigurasjon, slik som vist i fig. 6, kan regulatoren 621 for nedhullsoperasjoner være plassert på overflaten i stedet for nede i borehullet.

Det magnetostriktive materiale 625 i drivénheten 624 reagerer på den strøm som tilføres fra regulatoren ved å indusere en akustisk bølge i produksjonsrøret 604. Reaksjonsmassen dannes effektivt ved hjelp av en dempningsende ved bruk av et påføringslegeme 622 for å utøve valgt utvidelseskraft for å forlenges til inngrep med brønnveggen. Den akustiske bølge vandrer gjennom produksjonsrøret 604 og mottas av en akustisk bølgemottaker 626, anordnet på et hvilket som helst sted i produksjonsrørets 604, men som vanligvis er plassert i brønnhodet 606 på jordoverflaten. Mottakeren 626 omformer den akustiske bølge til. et utgangssignal som er betegnende for bølgen, og således også angir den parameter som er målt nede i borehullet. Utgangssignalet blir så overført til overflateregulatoren 630 ved hjelp av trådløs kommunikasjon over en antenne 628 eller ved hjelp av en leder som er egnet for utgangssignalet fra mottakeren 626. Overflateregulatoren 630 omfatter videre en prosessor for å behandle signalet ved bruk av et program og en utgangsinnretning, slik som en fremviserenhet for overvåkning i sanntid av driftspersonalet, en skriver eller en datalagringsanordning.

Utførelser i henhold til foreliggende oppfinnelse og som er beskrevet ovenfor og vist i fig. 2-6 utnytter en akustisk drivenhet (driver) som omfatter et magnetostriktivt materiale for å generere kraftpåvirkning inne i akustisk overførings-utstyr. Andre utførelser som skal beskrives nedenfor i detalj, utnytter alternative driveranordninger for å generere de nødvendige krefter for å danne resonans med en reaksjonsmasse.

Fig. 7 viser skjematisk utstyr med en akustisk sender som har en lineær elektromagnetisk drivenhet i henhold til en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse. Det akustiske senderutstyr 700 omfatter en hovedsakelig rørformet passasje (rørledning) 720 med en sentral utboring. Rørledningen 720 kan f.eks. være et sammensatt borerør, en kveilet rørledning eller et brønnproduksjonsrør hvorigjennom trykksatt boreslam, formasjonsfluid eller en kombinasjon av boreslam og formasjonsfluid strømmer. Fluidstrømningen gjennom røret utgjør en typisk omgivelsestilstand. Foreliggende oppfinnelsesgjenstand kan imidlertid også tilpasses rørledninger uten noe fluidinnhold.

En akustisk sender-sammensttlling 704 er mekanisk koplet til rørledningen 702. En inngangsanordning slik som en omgivelsesføler (ikke vist) er anordnet på et forutbestemt sted og befinner seg i kommunikasjon med den akustiske sender-sammenstilling.

Den akustiske sender 704 omfatter en regulator 706, en elektromagnetisk drivenhet 708, en reaksjonsmasse 710, en forskyvningsføler 712, samt en tilbake-koplingssløyfe 714. Regulatoren 706 befinner seg i kommunikasjon med den elektromagnetiske drivenhet 708 og tilbakekoplingssløyfen 712. Den elektromagnetiske drivenhet 708 er koplet til reaksjonsmassen 710 på en slik måte at den elek-triske energi som overføres fra regulatoren til den elektromagnetiske drivenhet omformes til mekanisk energi som forårsaker lineær forskyvning av reaksjonsmassen 710. Denne forskyvning er hovedsakelig i lengderetningen i forhold til røret 702. Forskyvningsføleren 712 er driftsmessig tilordnet reaksjonsmassen på en slik måte at forskyvningen av denne reaksjonsmasse 710 måles av forskyv-ningsføleren 712. Et føler-utgangssignal som angir den målte forskyvning kommuniseres til regulatoren 706 over tilbakekoplingssløyfen 714.

Den elektromagnetiske drivenhet 708 kan omfatte en første driver 709a og en andre driver 709b anordnet ved hver sin motsatte ende av reaksjonsmassen 710. Ett eller flere forspenningselementer 716 kan være anordnet i det minste ved den ene ende av reaksjonsmassen for å utøve trykk på denne reaksjonsmasse i en lengderetning. Forspenningselementet 716 kan være en fluidfjær, slik som av væske eller gass, en metallfjær eller en hvilken som helst annen egnet forspen-ningsinnretning. Øvre og nedre stempelstenger 707a og 707b er koplet til reaksjonsmassen 710 og strekker seg gjennom de elektromagnetiske drivere 709a og 709b....

Regulatoren 706 er fortrinnsvis en prosessorbasert regulator som er velkjent innenfor fagområdet. Denne regulator kan være anordnet inne i røret 702 eller på et fjerntliggende sted, slik som på brønnoverflaten.

Den elektromagnetiske drivenhet 708 er fortrinnsvis en lineær elektromagnetisk driver.

Reaksjonsmassen 710 er fortrinnsvis et langstrakt legeme som strekker seg i lengderetningen inne i passasjen. Reaksjonsmassen 710 er bevegelig koplet til rørledningen 702 over forspenningselementene 716 når det anvendes en elektromagnetisk drivenhet 708.1 anvendelser uten separate forspenningselementer, kan koplingen mellom reaksjonsmassen og den elektromagnetiske drivenhet 708 bare være av magnetisk art,

Forskyvningsføleren 712 kan være en hvilken som helst innretning som er i stand til å måle bevegelse av reaksjonsmassen 710. Føleren 712 måler fortrinnsvis bevegelse av reaksjonsmassen. Føleren kan være en infrarød (IR) innretning, en optisk føler, en induksjonsføler eller en annen føler eller kombinasjon av følere som er kjent innenfor fagområdet.

Et følerutgangssignal overføres fra føleren 712 til regulatoren 706 over til-bakekoplingssløyfen 714. Regulatoren 706 regulerer overføringen av elektrisk kraft til den elektromagnetiske drivenhet 708 basert i det minste delvis på utgangssignalet fra forskyvningsføleren 712.

I denne konfigurasjon kan reaksjonsmassen beveges frem og tilbake inne i rørledningen med forholdsvis stor resonansamplitude ved lav frekvens. Én fordel som oppnås ved høy amplitude og lav frekvens er et høyt signal/støy-fortiold.

I drift vil den ikke viste omgivelsesføler sende et første signal som angir vedkommende parameter av.interesse til regulatoren 706. Den målte parameter kan utgjøres av et hvilket som helst forhold ved formasjon, borestreng eller fluid. Eksempler på slike forhold omfatter nedhullsforhold med hensyn til temperatur og trykk, borestrengens asimutstilling og helning, samt formasjonsgeologi og formasjonsfluid-tilstander som påtreffes under borearbeider.

Det første signal kommuniseres til regulatoren 706 over en vanlig leder slik som en ledningstråd av kobber eller legering, fiberoptikk eller ved infrarød over-føring. Regulatoren 706 sender elektrisk effekt (energi) til den elektromekaniske drivenhet 708 over ledere som vil være velkjent innenfor fagområdet. Kilden for elektrisk effekt kan velges blant kjente kilder som er egnet for hver enkelt bestemt utførelse. Effektkilden kan f.eks. være en slamturbin, et batteri eller en generator.

Regulatoren 706 omformer dette første signal til et effektsignal for å eksitere den elektromagnetiske drivenhet 708. Den elektromagnetiske drivenhet danner da resonans med reaksjonsmassen 710 for å frembringe en akustisk bølge i strukturen av rørledningen 702. Den akustiske bølge vil da vandre langs røret 702 til en mottaker (ikke vist) som er i stand til å avføle den akustiske bølge. En omformer (ikke vist) omformer den akustiske bølge til et andre signal som representerer det første signal. Dette andre signal kan da omformes til en egnet utgang, slik som en fremvisning på en skjerm eller en trykt logg, eller utgangs-verdien kan lagres ved hjelp av kjente fremgangsmåter for ytterligere analyse. Fig. 8A-8C viser forskjellige alternative utførelser av en lineær elektromagnetisk drivenhet som utgjør akustisk sender i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 8A er hovedsakelig identisk med den oppbygning som er skjematisk beskrevet ovenfor og vist i fig. 7. Fig. 8A viser en regulator 706 som er koplet til røret 702 inne i denne sentrale utboring i rørledningen 702. Alle elementkoplinger og funk-sjoner som har sammenheng med utførelsen i fig. 8A, er som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 7. Fig. 8B viser en alternativ elektromagnetisk driverutførelse hvor en reaksjonsmasse 804 omfatter en sentral strømningsbane 805 for å tillatte gjennom-løpende passasje av borerfluid. Ellers er utførelsen i fig. 8B hovedsakelig den samme som de utførelser beskrevet ovenfor og som er vist i figurene 7 og 8A. Fig. 9A og 9B viser alternative utførelser av foreliggende oppfinnelse og hvor det er benyttet sendere med akustiske resonans. De utførelser som er beskrevet ovenfor og vist i fig. 2-8B utnytter alle drivinnretninger som omformer elektrisk energi til kraft som utøves på en reaksjonsmasse. Utførelsen i fig. 9A og

9B benytter alternativt kinetisk energi fra trykksatt borefluid som strømmer i borestrengen for å danne resonans med en reaksjonsmasse.

Fig. 9A viser et avsnitt av en borestreng 900 som omfatter et rør 902. En akustisk sender 903 i henhold til en viss utførelse av foreliggende oppfinnelse rommes inne i røret 902. Senderen 903 består av en kombinasjon av fjær og masse og som omfatter en reaksjonsmasse 904 og en drivinnretning 910. Reaksjonsmassen 904 er da glidbart anordnet inne i røret 902. Føringer 906a og 906b er koplet til reaksjonsmassen 904 for å hindre bevegelse vinkelrett på innretnin-gens lengdeakse.

Senderen 903 eksiteres ved hjelp av krefter som genereres ut i fra trykk-forandringer i strømningen av borefluid, og som rettes tilbake på det foreliggende utstyr. Fluidbanen blir forandret ved hjelp av en ventil 910 eller annen strømnings-begrensende innretning, slik at den kinetiske energi i det strømmende borefluid omformes til kraft som utøves på reaksjonsmassen 904.

Drivinnretningen 910 er koplet til reaksjonsmassen 904 fortrinnsvis ved dens ene ende. Drivinnretningen 910 utgjøres av en raskt arbeidende ventil som brukes til å innsnevre fluidstrømningen gjennom røret slik at det på denne måte opprettes en trykkforskjell som virker på et område av reaksjonsmassen 904 som hovedsakelig er lik utboringsarealet i røret 902.

Den raskt arbeidende ventil kan omfatte en rotasjonsventil eller en tallerkenventil. Hvis en rotasjonsventil anvendes, kan denne ventil ha enten aksialt eller radialt anordnede åpninger. Den roterende ventil kan da drives av en synkron-motor eller trinnmotor for å åpne og lukke ventilåpningene idet en grunnfrekvens og høyere eller lavere frekvenser brukes til å sende ut signaler.

En tallerkenventil er et arrangement av variable strømningsinnsnevrere og omfatter typisk et stempel som beveges aksialt og således lukker en åpning helt eller delvis. En pilotventil (ikke vist) kan anvendes for å redusere en tallerken-ventils effektbehov, eller høytrykket kan anvendes for delvis å kompensere for de krefter som må frembringes ved ventildriveren.

Fig. 9B viser et alternativt arrangement av en akustisk sender 911 som bruker fluidtrykkforandringer for å frembringe svingebevegelser av en reaksjonsmasse 912. Det er vist et parti av en borestreng 900 som i de fleste sammenheng er lik den anordning som er vist i fig. 9A. Borestrengen 900 omfatter et borerør 902 med en sentral utboring. En akustisk sender 911 i henhold til foreliggende oppfinnelse rommes inne i den sentrale utboring i borerøret 902.

Den akustiske sender 911 omfatter en reaksjonsmasse 912 som har en langsgående utboring 914 for å tillate gjennomløpende strømning av borefluid. En raskt arbeidende ventil 918 er koplet til den ene ende av reaksjonsmassen 912. Denne masse er fortrinnsvis forspent av en fjær eller annet egnet forspenningselement (ikke separat vist) for å øke svingebevegelsen når ventilen 918 er i funksjon.

I ett visst arrangement brukes det borefluid som strømmer gjennom den sentrale utboring 914 med ventilen 918 for å innsnevre eller helt stoppe strøm-ningen med forutbestemte aktiveringsfrekvenser.

I et annet arrangement er en ekstra kanal 916 for f iuidstrømning plassert mellom ytterveggen av reaksjonsmassen 912 og innsiden av borerøret 902. Ventilen 918 er i dette arrangement konfigurert slik at ingen fluid passerer gjennom den sentrale utboring 914 når ventilen er aktivert. All fluid vil da bli forbiført på utsiden av massen 912 og driveren 918 gjennom den ekstra kanal 916.

Andre utførelser av samme art som de som nettopp er beskrevet har atter en sentral utboring 914 i det.indre og en ytre strømningskanal 916. Hver strøm-ningsbane vil ha et munnstykke for konstant strømningsinnsnevring og konfigurert slik at strømningsinnsnevringen for den ytre kanal 916 er hovedsakelig lik strøm-ningsinnsnevringen i den sentrale utboring 914. Dette arrangement muliggjør bruk av en fluidventil kjent innenfor fagområdet som en Coanda-ventil for å dirigere fluid enten til den ytre kanal 916 eller til den sentrale utboring 914, slik at det dannes

pulserende krefter som utøves på kombinasjonen av fjær og masse.

Styringen av Coanda-ventilen kan oppnås enten ved å bruke en styreledning som forbinder de to hovedkanaler for en Coanda-ventil ved innløpet til disse kanaler eller ved å forstyrre strømningen ved innløpet til den ene eller begge hov-edstrømningskanaler.

Ved bruk av en styreledning vil Coanda-ventilen arbeide ved en stabil frekvens som er bestemt ved styreledningens dimensjoner (lengde, tverrsnitts-areal, tverrsnittsform og fluidegenskaper). For å kople om fra grunnfrekvensen til en annen frekvens, blir da tverrsnittsdimensjonene forandret. Dette kan oppnås f .eks. ved bruk av en strømningsinnsnevrer, slik som en justerbar ventil. To eller flere helt eller delvis parallelle styreledninger kan anvendes for å regulere frekvensen ved omkopling mellom styreledningene for derved å modulere hoved-frekvensen.

Ved bruk av trykkforstyrrelse for å regulere frekvensen for en styreledning, opprettes en strømningsforstyrrelse ved innløpet til den ene eller begge hoved-strømningskanaler, f.eks. ved å bevege en gjenstand (ikke vist) inn i strømnings-banen eller ved å sprøyte inn en liten fluidmengde inn i innløpet for en hovedkanal gjennom en liten åpning.

En driftsfordel som vinnes ved bruk av en hvilken som helst av de nettopp omtalte utførelser er at den reaksjonsmasse som bringes i svingning ved hjelp av en hvilken som helst av disse drivenheter også kunne vært anvendt for å påføre pulskrefter på borkronen med det formål å oppnå forbedret utboring. Ved bruk av de utførelser som er vist i fig. 9A-9B vil spesielt borefunksjonene kunne forbedres ved hjelp av trykkpulser og følgelig strømningspulser som bidrar til å rense borkronen ved bunnen av hullet, samt også ved å forandre de hydrauliske krefter som påføres berggrunnen.

Andre fordeler ved bruk av en hvilken som helst av disse drivenheter oppnås ved bruk av de krefter som genereres i borerøret som en seismisk driver ved overføring av vedkommende krefter til borkronen.

De drivere som er beskrevet ovenfor og vist i fig. 9A-9B tjener med fordel et dobbelt formål ved at de ikke bare induserer krefter i borerøret for aksial akustisk signaloverføring på borerøret, men de skaper også trykkpulser som vandrer til jordoverflaten i borefluidet. Disse borefluidpulser utgjør da et ekstra signal som kan bidra til å forbedre signaldetekteringen på jordoverflaten.

Enhver av de drivenheter som er beskrevet ovenfor kan modifiseres uten å avvike fra foreliggende oppfinnelses omfangsramme med det formål å omforme aksiale krefter som genereres ved hjelp av reaksjonsmassen til tangensiale krefter, slik at det frembringes et fluktuerende dreiemoment på borerøret Dette fluktuerende dreiemoment kan anvendes som en signaloverføringsmetode som vil kunne ha mindre signalsvekking og således muliggjøre dataoverføring over en lengre strekning.

Den ovenfor angitt fremstilling er rettet på spesielle utførelser av foreliggende oppfinnelse for å anskueliggjøre og å forklare. Det vil imidlertid være åpenbart for en fagkyndig på området at mange modifikasjoner og forandringer av de utførelser som er angitt ovenfor vil være mulig uten å avvike fra oppfinnelsens omfangsramme og idéinnhold. Det er derfor ment at de etterfølgende patentkrav skal tolkes til å omfatte alle slike modifikasjoner og utførelsesforandringer.

Claims (14)

1. Akustisk telemetrisystem for overføring av signaler innefra en brønns borehull og til en overflateposisjon, omfattende: a) et rør (202) som strekker seg innefra borehullet til overflateposisjonen, hvilket rør (202) er i det hovedsakelige fritt til å bevege seg aksialt mot overflaten og har evne til å føre akustiske bølger gjennom seg; og b) en reaksjonsmasse (204) i borehullet inntil en nedre ende av røret, hvor reaksjonsmassens (204) masse er større enn rørets (202) masse i en grad som bevirker at en vesentlig del av en aksial kraft som anvendes mellom røret (202) og reaksjonsmassen (204), overføres inn i røret (202); karakterisert ved at c) en akustisk drivenhet (206) er koplet til røret (202) og reaksjonsmassen (204), hvilken drivenhet (206) utøver aksial kraft på røret (202) og reaksjonsmassen (204) med en forhåndsbestemt frekvens, hvorved reaksjonsmassen bevirker at den nevnte vesentlige del av den aksiale kraft overføres inn i røret (202) med den forhåndsbestemte frekvens.

2. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at røret (202) og reaksjonsmassen (204) er koplet til hverandre på en måte som tillater at røret (202) kan bevege seg aksialt i forhold til reaksjonsmassen (204).

3. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at rø ret (202) er valgt fra en gruppe som består av (i) et borerør; (ii) en kveilet rørledning; og (iii) et produksjonsrør.

4. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at reaksjonsmassen er valgt fra en gruppe som består av (i) et nedre parti (201) av en borestreng (200) anordnet nedihulls for drivénheten (206); (ii) en vekt (306) anordnet inne i en borestreng (300); og (iii) en nedre borestrengseksjon (406) forankret til borehullets vegg.

5. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at kraften som overføres inn i røret (202), frembringer en akustisk bølge med den forhåndsbestemte frekvens i røret.

6. Telemetrisystem ifølge krav 5, karakterisert ved at det har en mottaker (408) for deteksjon av den akustiske bølgen som induseres i røret.

7. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at røret er en øvre seksjon av en borestreng (504), og reaksjonsmassen er en nedre seksjon av borestrengen.

8. Telemetrisystem ifølge krav 7, karakterisert ved at den nedre seksjonen av borestrengen (504) innbefatter en del av en bunnhullssammenstilling (506) med en borkrone (508) i en en-de, hvor borkronen (508) er i kontakt med borehullets bunn under overføring av signaler gjennom røret.

9. Telemetrisystem ifølge krav 1, karakterisert ved at den akustiske drivénheten innebefatter et magnetostriktivt element (404) som anvender aksial kraft mellom røret (410) og reaksjonsmassen (406) ved påføring av et magnetisk fett på det magnetostriktive materialet.

10. Telemetrisystem ifølge krav 9, karakterisert ved at det innbefatter en regulator nedihulls for styring av den akustiske drivenhetens (404) funksjon.

11. Telemetrisystem ifølge krav 9, karakterisert ved at det omfatter en f orspenningsanordning (416) for å opprettholde en forhåndsbestemt kompresjonskraft på det magnetostriktive ele-mentet (404).

12. Fremgangsmåte for overføring av signaler innefra en brønns borehull til en overflateposisjon ved bruk av et akustisk telemetrisystem, omfattende: a) å anbringe et rør i borehullet fra overflateposisjonen, hvilket rør (202) er i det hovedsakelige fritt til å bevege seg aksialt mot overflaten og har evne til å føre akustiske bølger gjennom seg; karakterisert vedb) å anvende en aksial kraft med forhåndsbestemt frekvens med en akustisk drivenhet (206) mellom en nedre ende av røret (202) og en reaksjonsmasse (204) i borehullet inntil rørets (202) nedre ende, hvor reaksjonsmassens (204) masse er større enn rørets (202) masse i en grad som bevirker at en vesentlig del av den aksiale kraften overføres inn i røret (202) med den forhåndsbestemte frekvensen, idet den aksiale kraften som overføres inn i røret (202), er en indikasjon for signalet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at anvendelsen av den aksiale kraften frembringer en akustisk bølge i røret (202) med den forhåndsbestemte frekvensen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den videre omfatter å detektere den akustiske bølgen med en mottaker (408).