NO320266B1 - Antenneanordning for a motta elektromagnetiske signaler fra undergrunnen - Google Patents
Antenneanordning for a motta elektromagnetiske signaler fra undergrunnen Download PDFInfo
- Publication number
- NO320266B1 NO320266B1 NO19985078A NO985078A NO320266B1 NO 320266 B1 NO320266 B1 NO 320266B1 NO 19985078 A NO19985078 A NO 19985078A NO 985078 A NO985078 A NO 985078A NO 320266 B1 NO320266 B1 NO 320266B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- field
- electromagnetic
- antenna device
- probe
- probes
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 96
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår generelt nedihulls telemetri og spesielt en elektromagnetisk signalantenneanordning for å motta elektromagnetiske signaler som fører informasjon fra utstyr nede i en brønn.
Nærmere bestemt vedrører således oppfinnelsen en antenneanordning for å motta elektromagnetiske signaler fra jorden, som angitt i innledningen til det selvstendige patentkrav 1.
Uten å begrense rammen for den foreliggende oppfinnelsen er dens bakgrunn beskrevet i forbindelse med å overføre nedihullsdata til overflaten under måling samtidig med boring (MWD) som et eksempel. En bør merke seg at prinsippene for den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes ikke bare under boring, men over hele levetiden til en brønn innbefattende, men ikke begrenset til, under logging, testing, komplettering og produksjon fra brønnen.
På dette området har det hittil vært forsøkt en rekke forskjellige kommunikasjons- og transmisjonsteknikker for å tilveiebringe samtidsdata fra området nær borkronen til overflaten under boring. Bruken av MWD med sanntidsdatatransmisjon gir vesentlige fordeler under en boreoperasjon. F.eks. tillater kontinuerlig overvåkning av nedihulls-forhold umiddelbar respons på potensielle brønnstyreproblemer og forbedrer slampro-grammer.
Måling av parametere slik som borkronetrykk, dreiemoment, slitasje og lagerforhold i reell tid gir mer effektive boreoperasjoner. I virkeligheten er det mulig å oppnå hurtigere inntrengningshastigheter, bedre uttrekkingsplanlegging, reduksjon av utstyrsfeil, færre forsinkelser for retningsundersøkelser og elimineringen av behovet for å avbryte boring ved unormal trykkdetektering, ved bruk av MWD teknikker.
For tiden er det fire hovedkategorier telemetrisystemer som har blitt brukt i et forsøk på å tilveiebringe samtidsdata fra området nær borkronen til overflaten, nemlig slamtrykk-pulser, isolerte ledere, akustiske og elektromagnetiske bølger.
I et slamtrykkpulssystem blir motstanden mot slamstrømmen gjennom en borestreng modulert ved hjelp av en ventil og en styremekanisme montert i et spesielt vektrør nær borkronen. Denne typen system overfører typisk 1 bit pr. sekund siden trykkpulsene forplanter seg opp slamsøylen ned eller nær hastigheten til lyd i slammet. Det er imidlertid fastslått at hastigheten for transmisjon av målinger er relativt sakte på grunn av puls-spredning, modulasjonshastighetsbegrensninger og andre nedbrytende begrensninger slik som kravet til slamflyten.
Isolerte ledere eller faste ledningsforbindelser fra borkronen til overflaten er en alternativ fremgangsmåte for å etablere nedihulls kommunikasjon. Denne typen system er i stand til å arbeide med høy datahastighet og toveiskommunikasjon er også mulig. Det har imidlertid blitt fastslått at denne typen system krever et spesielt borerør og spesielle verktøyskjøtekonnektorer som i vesentlig grad øker kostnadene til en boreoperasjon. Alle disse systemene er imidlertid utsatt for feil som et resultat av de abrasive forholde-ne i slamsystemet og slitasjen som forårsakes av rotasjonen til borestrengen.
Akustiske systemer har vært et tredje alternativ. Det er typisk at et akustisk signal blir generert nær borkronen og blir sendt via borestrengen, slamsøylen eller jorden. Det har imidlertid blitt fastslått at den svært lave intensiteten til signalet som kan genereres nedihulls, sammen med den akustiske støyen generert av boresystemet, gjør signaldetek-tering vanskelig. Refleksiv og refraktiv interferens som er resultatet av endret diameter og gjengeforbindelsen ved verktøyskjøtene gir signaldempeproblemet ved bore-rørtransmisjon.
Den fjerde teknikken som anvendes for å telemetrere nedihullsdata til overflaten anvender transmisjonen av elektromagnetiske bølger gjennom jorden. En strøm som fører nedihullsdata blir innmatet på en toroide eller krave som er anordnet inntil borkronen eller innmatet direkte i borestrengen. En elektromagnetisk mottager er innført i jorden ved overflaten hvor de elektromagnetiske dataene blir oppfanget og registrert. Det har imidlertid blitt fastslått at ved offshoreanvendelser har grensen mellom sjøen og sjøbun-nen en ikke-jevn og uventet elektrisk diskontinuitet. Konvensjonelle elektromagnetiske systemer er derfor ikke i stand til på effektiv måte å oppfange eller motta de elektromagnetiske signalene ved grensen mellom sjøen og sjøbunnen. I tillegg har det blitt fastslått at konvensjonelle elektromagnetiske systemer ikke er i stand til effektivt å sende de elektromagnetiske signalene gjennom sjøvannet på grunn av grensesjiktet mellom sjø og luft.
Som et eksempel på kjent teknikk, kan det vises til US patent 3 514 693 som omhandler et apparat for å utføre submarine magnetotelluriske undersøkelser. Apparatet omfatter en sterk, stiv nedsenkbar ramme som huser to magnetometre som måler det magnetiske og telluriske feltet Under drift hviler rammen på sjøbunnen mens magnetometrene re-gistrerer variasjon i den ønskede magnetiske komponenten. Disse magnetometrene må er ikke innført i jorden, men tvert i mot må de opprettholdes over sjøbunnen for å kunne tillate en orienteringsstyreinnretning og en motor å justere orienteringen av magnetometrene. Denne kjente anordningen løser ikke problemene som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelsen og angir heller ingen lære som peker mot oppfinnelsen.
Det har således oppstått et behov for et system som er i stand til å telemetrere samtidsdata fra området nær borkronen i en dyp eller støvfull brønn ved bruk av elektromagnetiske bølger som fører informasjonen til sjøbunnen eller til overflaten. Det har også oppstått et behov for en elektromagnetisk signalantenneanordning som er i stand til å motta et elektromagnetisk signal ved sjøbunnen og å sende informasjonen som bæres i de elektromagnetiske signalene gjennom sjøvannet til overflaten.
Oppfinnelsen adresserer problemene ved den kjente teknikk og disse søkes løst ved hjelp av en antenneanordning av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved trekkene angitt i karakteristikken til det selvstendige patentkrav 1.
Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.
Den foreliggende oppfinnelsen som er beskrevet her omfatter en elektromagnetisk signalantenneanordning som mottar elektromagnetiske signaler som bærer informasjon.
Apparatet eller anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer sanntidskommunikasjon mellom nedihullsutstyr og overflaten ved bruk av elektromagnetiske bølger til å føre eller bære informasjonen. Apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen tillater oppfangningen av et elektromagnetisk signal ved sjøbunnen og tillater at informasjonen i det elektromagnetiske signalet blir sendt til overflaten.
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter en elektromagnetisk antenneanordning for å motta elektromagnetiske signaler og innbefatter en H-felt sonde og en flerhet av E-felt sonder. H-felt sonden har en ende som er innført i sjøbunnen for å motta H-felt komponenten av det elektromagnetiske signalet. H-felt sonden kan innbefatte et eller flere magnetometre.
E-felt sondene er radialt anordnet om H-felt sonden og de er elektrisk isolert fra H-felt sonden. F.eks. kan fire E-felt sonder være posisjonert radialt om H-felt sonden med en avstand på omtrent 90°. E-felt sondene har hver en ende som er innført i sjøbunnen for å motta E-felt komponenten til det elektromagnetiske signalet.
Den elektromagnetiske antenneanordningen kan innbefatte en eller flere isolerte ringer og et isolert understell for å opplagre H-feltsonden og E-feltsondene og for å tilveiebringe elektrisk isolasjon mellom E-felt sondene og H-feltsonden. Den elektromagnetiske antenneanordningen kan også innbefatte en E-felt ledningskabel som er elektrisk tilkoplet E-felt sondene og en H-felt ledningskabel som er elektrisk tilkoplet H-feltsonden.
E-feltledningskabelen blir brukt til å overføre informasjonen som føres i E-feltkomponenten til det elektromagnetiske signalet fra den elektromagnetiske antenneanordningen til overflaten. H-feltledningskabelen blir brukt til å overføre informasjonen som føres i H-felt komponenten til det elektromagnetiske signalet fra den elektromagnetiske antenneanordningen til overflaten. Den elektromagnetiske antenneanordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen kan derfor overføre informasjonen som føres i E-felt komponenten, informasjonen som føres i H-feltkomponenten eller begge deler til overflaten.
I en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelsen innbefatter en elektromagnetisk antenneanordning en vektpålagt sonde og en flerhet av E-feltsonder. Den vektpålagte sonden har en ende som kan innføres i sjøbunnen og har et gravitasjonssenter som er nær denne enden.
E-feltsondene kan være anordnet generelt radialt om den vektpålagte sonden. E-feltsondene har hver en ende som er innført i sjøbunnen for å motta E-feltkomponenten av det elektromagnetiske signalet. Informasjonen som føres i det elektromagnetiske signalet kan så bli sendt til overflaten ved bruk av en E-feltledningskabel som er elektrisk tilkoplet E-feltsondene.
I tillegg kan denne utførelsen av den elektromagnetiske antenneanordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen tjene som et nedledd for å overføre informasjon fra overflaten til nedihulls utstyr. En nedihullskabel kan overføre en strøm som fører informasjon fra overflaten til sjøbunnen. Den vektpålagte sonden til den elektromagnetiske antenneanordningen stråler så elektromagnetiske bølger inn i jorden, til f.eks. å drive nedihullsutstyr.
I begge utførelsene er gravitasjonssenteret til den elektromagnetiske antenneanordningen nær enden av H-feltsonden eller henholdsvis den vektpålagte sonden, slik at den elektromagnetiske antenneanordningen vil være selvorienterende med endene av E-feltsondene og enden til H-feltsonden eller den vektpålagte sonden pekende mot sjø-bunnen når den elektromagnetiske antenneanordningen forflytter seg nedover i sjøen under installasjon. Vekten til den elektromagnetiske antenneanordningen gjør det mulig at endene til E-feltsondene og enden til H-feltsonden eller den vektpålagte sonden, å trenge inn i sjøbunnen ved sammenstøt.
For en mer fullstendig forståelse av den foreliggende oppfinnelsen, innbefattende dens egenskaper og fordeler, refereres det nå til den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen tatt sammen med de medfølgende tegningene i hvilke: Fig. 1 illustrerer skjematisk en offshore olje eller gassboreplattform som anvender en elektromagnetisk signalantenneanordning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2 er en perspektivtegning av en utførelse av en elektromagnetisk antenneanordning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen; og Fig. 3 er en perspektivtegning av en annen utførelse av en elektromagnetisk oppfang-ninganordning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.
Mens fremstillingen og bruken av forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelsen er beskrevet detaljert nedenfor, må det forstås at den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer mange anvendbare inventive konsepter som kan implementeres i en rekke forskjellige spesifikke sammenhenger. De spesielle utførelsene som er beskrevet her må anses kun som illustrative for forskjellige måter å fremstille og bruke oppfinnelsen og de begrenser ikke rammen for oppfinnelsen.
Det refereres til fig. 1, hvor en elektromagnetisk signalantenneanordning i bruk under en offshoreboreoperasjon er illustrert skjematisk og generelt benevnt 10. En halvt nedsenkbar plattform 12 er sentrert over en nedsenket olje og gassformasjon 14 som befinner seg under sjøbunnen 16. En undersjøisk ledning 18 strekker seg fra dekket 20 til plattformen 12 til en brønnhodeinstallasjon 22 som innbefatter utblåsningssikringer 24. Plattformen 12 har et boretårn 26 og et helseapparat 28 for å heve og senke borestrengen 30, innbefattende borkronen 32 og elektromagnetiske signalforsterkere 34,36.
I en typisk boreoperasjon blir borkronen 32 rotert av borestrengen 30 slik at borkronen 32 trenger gjennom de forskjellige jordlagene, og danner en brønn 38. Måling av parametere slik som borkronetrykk, dreiemoment, slitasje og lagerforhold til borkronen 32 kan frembringes av sensorer 40 som befinner seg i området nær borkronen 32.1 tillegg kan parametere slik som trykk og temperatur så vel som en rekke annen miljø- og formasjonsinformasjon frembringes av sensorer 40. Signaler som genereres av sensorene 40 kan typisk være i form av pulsbreddedata eller lignende, som må konverteres til digitale data før elektromagnetiske transmisjon i det foreliggende systemet. Signalet generert av sensorene 40 blir sendt inn i en elektronikkpakke 42 som innbefatter en ana-log til digitalkonverter som omformer det analoge signalet til en digital kode som bruker "1" og "0" for informasjonsoverføring.
Elektronikkpakken 42 kan også innbefatte elektroniske anordninger slik som en på/av styring, en modulator, en mikroprosessor, lager og forsterkere. Elektronikkpakken 42 får sin effekt fra en batteripakke som kan innbefatte en flerhet av nikkel kadmium eller liti-um batterier som er utformet for å levere riktig driftsspenning og strøm.
Når elektronikkpakken 42 har etablert frekvensen, effekten og faseutgangen til informasjonen, mater elektronikkpakken 42 informasjonen til senderen 44. Senderen 44 kan være en direkte tilkoplet type sender som anvender en utgangsspenning som påtrykkes mellom to elektriske terminaler som er elektrisk isolert fra hverandre for å generere elektromagnetiske bølgefronter 46. De elektromagnetiske bølgefrontene 46 stråler inn i jorden og bærer informasjonen frembrakt av sensorene 40.
Alternativt kan senderen 44 innbefatte en magnetisk permeabel ringformet kjerne, en flerhet av elektriske primærlederviklinger og en flerhet av elektriske sekundærledervik-linger som er viklet rundt den ringformede kjernen. Sammen tjener den ringformede kjernen, primærviklingene og sekundærviklingene tilnærmet som en elektrisk transformator som genererer elektromagnetiske bølgefronter 46. Informasjonen frembrakt av sensorene 40 blir så ført opp av brønnen i form av elektromagnetiske bølgefronter 46 som forplanter seg gjennom jorden.
De elektromagnetiske bølgefrontene 42 blir oppfanget av en mottager 48 i forsterkeren 34 som befinner seg lenger opp i brønnen enn senderen 44. Mottageren 48 til forsterkeren 34 er atskilt langs borestrengen 30 for å motta de elektromagnetiske bølgefrontene 46 mens de elektromagnetiske bølgefrontene 46 fremdeles er sterke nok til å detekteres umiddelbart. Mottageren 48 kan elektrisk være tilnærmet lik en stor transformator som har en magnetisk permeabel magnetisk kjerne. En flerhet av primære elektriske lederviklinger viklet om kjernen og en flerhet av sekundære elektriske lederviklinger som også er viklet om kjernen. Når elektromagnetiske bølgefronter 46 når mottageren 48, blir en strøm som bærer informasjonen som opprinnelig ble frembrakt av sensorene 40 indusert i mottageren 48.
Strømmen blir matet til en elektronikkpakke 50 som kan innbefatte en rekke forskjellige elektroniske anordninger for å rense opp og forsterke signalet for å rekonstruere den opprinnelige bølgeformen, kompensere for tap og forstyrrelse som opptrer under sen-dingen av elektromagnetiske bølgefronter 46 gjennom jorden.
Elektronikkpakken 50 er koplet til en sender 52 som stråler elektromagnetiske bølge-fronter 54 inn i jorden på måten som er beskrevet med henvisning til senderen 44 og elektromagnetiske bølgefronter 46. De elektromagnetiske bølgefrontene 54 forplanter seg gjennom jorden og blir tilslutt oppfanget av en mottager 56 til forsterkeren 36. Forsterkeren 36 innbefatter mottageren 56, elektronikkpakken 58 og senderen 60, som hver virker på en måte som beskrevet med henvisning til forsterkeren 34, mottageren 48, elektronikkpakken 50 og senderen 52. Etter at de elektromagnetiske bølgefrontene 54 er mottatt av mottageren 56 og behandlet av elektronikkpakken 58 blir således informasjonen sendt til senderen 60 som stråler elektromagnetiske bølgefronter 62 inn i jorden.
De elektromagnetiske bølgefrontene 62 forplanter seg gjennom jorden og blir mottatt av en elektromagnetisk antenneanordning 64 som befinner seg på sjøbunnen 16. Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 kan detektere enten den elektriske feltkomponenten (E-felt) til den elektromagnetiske bølgefronten 62, den magnetiske feltkomponenten (H-felt) til de elektromagnetiske bølgefrontene 62 eller begge deler ved bruk av E-felt sonder 66 og en H-felt sonde 68, eller begge deler. Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 tjener som en transduser som omformer den elektromagnetiske bølgefron-ten 62 til et elektrisk signal. Det elektriske signalet kan bli sendt til overflaten på en eller flere ledninger 70 som er festet til en bøye 72 og på plattformen 12 via ledningen 74 for ytterligere behandling. Når den når plattformen 12, blir informasjonen som opprinnelig ble frembrakt av sensorene 40 ytterligere bearbeidet idet det foretas eventuelle nødven-dige beregninger og feilkorreksjoner slik at informasjonen kan fremvises på et nytt for-mat.
Selv om fig. 1 viser to forsterkere 34,36, vil en fagkyndig forstå at antallet forsterkere som befinner seg innenfor borestrengen 30 vil være bestemt av dybden til brønnen 38 og egenskapene til jordens strata eller lag inntil brønnen 38 idet elektromagnetiske bølger er utsatt for dempning med økende avstand fra deres kilde med en hastighet som er av-hengig av sammensetningsegenskapene til transmisjonsmediet. F.eks. kan forsterkerne 34,36 være anordnet mellom 3000 og 5000 fot fra hverandre. Dersom brønnen 38 er
15000 fot dyp, vil det således være ønskelig med mellom to og fire forsterkere slik som forsterkerne 34 og 36. Alternativt bør en merke seg at forsterkerne 34 og 36 ikke behø-ver å være nødvendige i en grunn brønn hvor de elektromagnetiske bølgefrontene 46 fra senderen 44 forblir sterke nok slik at de kan detekteres umiddelbart av den elektromagnetiske antenneanordningen 64.
Selv om fig. 1 viser den elektromagnetiske antenneanordningen 64 i et offshoremiljø, må det forstås av en fagkyndig på området at den elektromagnetiske antenneanordningen 64 er like godt egnet for drift i et landbasert miljø. I virkeligheten vil den elektromagnetiske antenneanordningen 64 i et landbasert miljø være plassert direkte på land-overflaten uten behovet for bøyen 72.
Mens fig. 1 er beskrevet med henvisning til å sende informasjon opp av brønnen uten måling under boreoperasjon, må det i tillegg forstås av en fagmann på området at den elektromagnetiske antenneanordningen 64 kan anvendes over hele levetiden til brønnen 38, f.eks. under logging, testing, komplettering og produksjon fra brønnen.
Selv om fig. 1 er beskrevet med henvisning til enveiskommunikasjon fra området nær borkronen 32 til plattformen 12 må det videre forstås av en fagkyndig på området at prinsippene i henhold til den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes på toveiskommu-nikasjonen. F.eks. kan en overflateinstallasjon bli brukt til å etterspørre nedihullstrykk, temperatur eller strømningshastighetsinformasjon fra formasjonen 14 ved å sende elektromagnetiske bølgefronter ned i brønnen, som kan forsterkes som beskrevet ovenfor med henvisning til forsterkerne 34 og 36. Sensorene, slik som sensorene 40, som befinner seg nær formasjonen 14, mottar denne forespørselen og frembringer den riktige informasjonen som så vil bli returnert til overflaten via elektromagnetiske bølgefronter som igjen kan bli forsterket som beskrevet ovenfor med henvisning til forsterkerne 34 og 36 og som vil bli oppfanget av den elektromagnetiske antenneanordningen 46.
Fig. 2 er en perspektivtegning av en elektromagnetisk antenneanordning 46 i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 innbefatter en flerhet av E-felt sonder 66 og en H-feltsonde 68. E-feltsondene 66 kan være utformet av en ledende stang eller et rør innbefattende metaller slik som stål, kopper eller en kopperkledning. E-feltsondene 66 har hver en ende 76 som er innført gjennom sjø-bunnen 16 slik at den strekker seg inn i jorden slik at elektromagnetiske bølgefronter slik som de elektromagnetiske bølgefrontene 62 på fig. 1, kan opptas av E-feltsondene 66 uten å krysse grensen mellom sjøen og sjøbunnen 16. E-feltsonden 66 oppfanger E-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølgefrontene 62.
H-feltsonden 68 til den elektromagnetiske antenneanordningen 64 har en ende 78 som er innført gjennom sjøbunnen 16 inn i jorden slik at elektromagnetiske bølgefronter 62 mottas av H-feltsonden 68 før de elektromagnetiske bølgefrontene 62 krysser gjennom grensen mellom sjøbunnen 16 og sjøen. H-feltsonden 68 innbefatter et eller flere magnetometre for å detektere H-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølgefrontene 62. Informasjonen som føres i H-feltkomponenten blir frembrakt av H-feltsonden 68 og sendt til overflaten i H-feltledningskabelen 80. Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 kan også innbefatte en sikkerhetsline 82 som kan være tilkoplet f.eks. H-feltsonden 68.
Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 innbefatter en isolert ring 84 som fester E-feltsondene 66 til H-feltsonden 68. Den isolerte ringen 84 innbefatter en elektrisk ledende ring 86 og en dielektrisk ring 88. Den elektrisk ledende ringen 86 er festet til E-feltsondene 66 for å tilveiebringe en elektrisk ledende bane mellom E-feltsondene 66 og en E-feltledningskabel 90. E-feltledningskabelen 90 overfører strømmen dannet i E-feltsondene 66 av de elektromagnetiske bølgefrontene 62 fra den elektromagnetiske antenneanordningen 64 til overflaten. Den dielektriske ringen 88 danner et ikke-ledende område mellom den ledende ringen 86 og H-feltsonden 68.
Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 kan innbefatte et isolert understell 92 som er anordnet mellom E-feltsondene og H-feltsonden 68. Det isolerte understellet 92 gir strukturell opplagring av E-feltsondene 66 for å forhindre relativ translasjons eller rotasjonsbevegelse mellom E-feltsondene 66 og H-feltsonden 68. Det isolerte understellet 92 kan være festet til H-feltsonden 68 ved bruk av en isolert ring 94 som kan innbefatte en dielektrisk ring 96.
I drift kan den elektromagnetiske antenneanordningen 64 bli senket fra plattformen 12, sluppet ut fra en båt ved bruk av sikkerhetslinen 82 eller ved bruk av et fjemdrevet kjø-retøy (ROV). Når den elektromagnetiske antenneanordningen 64 faller gjennom sjøen, blir den elektromagnetiske antenneanordningen 64 korrekt orientert med enden 78 til H-feltsonden 68 og endene 76 til E-feltsondene 66 pekende mot sjøbunnen 16. Denne orienteringen oppnås ved at gravitasjonssenteret til den elektromagnetiske antenneanordningen 64 er nær enden 78 til H-feltsonden 68. En datamaskin som befinner seg på plattformen 12 kan anvendes for å bestemme hvilken komponent av de elektromagnetiske bølgefrontene 62 som er sterkest for å velge hvorvidt E-feltkomponenten, H-feltkomponenten eller begge deler som skal ytterligere behandles for å tolke informasjonen som føres i signalet.
Når den elektromagnetiske antenneanordningen 64 når sjøbunnen 16, vil enden 78 til H-feltsonden 86 og endene 76 til E-feltsondene 66 trenge inn i sjøbunnen 16. E-feltsondene 66 og H-feltsonden 68 er nå posisjonert for å motta elektromagnetiske bøl-gefronter slik som den elektromagnetiske bølgefronten 62. Den elektromagnetiske antenneanordningen 64 kan fange opp E-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølge-frontene 62 ved bruk av E-feltsondene 66 eller H-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølgefrontene 62 ved bruk av H-feltsonden 68. Alternativt kan den elektromagnetiske antenneanordningen 64 fange opp E-feltkomponenten og H-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølgefrontene 62 ved å bruke henholdsvis E-feltsondene 66 og H-feltsonden 68. En datamaskin som befinner seg på plattformen 12 kan anvendes for å bestemme hvilken komponent av de elektromagnetiske bølgefrontene 62 som er sterkest for å velge om E-feltkomponenten, H-feltkomponenten eller begge deler skal ytterligere bearbeides for å tolke informasjonen som bæres i komponentene.
Fig. 3 er en perspektivtegning av en annen utførelse av en elektromagnetisk antenneanordning som er generelt benevnt 100. Den elektromagnetiske antenneanordningen 100 innbefatter en flerhet av E-feltsonder 66 som hver har en ende 76. Den elektromagnetiske antenneanordningen 100 innbefatter også en vektpålagt sonde 102 som har en ende
104. E-feltsonden 66 kan være festet til den vektpålagte sonden 102 ved hjelp av en isolert ring 84 som har en ledende ring 86 og en dielektrisk ring 88. Den ledende ringen 76 blir brukt til å overføre strømmen som er dannet i E-feltsondene 66 av en elektromagnetisk bølgefront slik som den elektromagnetiske bølgefronten 62 til E-feltledningskabelen 90. Strømmen blir sent til overflaten fra den ledende ringen 86 via E-feltledningskabelen 90.
Den elektromagnetiske antenneanordningen 100 kan innbefatte et rammeelement 106 som besørger strukturell opplagring mellom den vektpålagte sonden 102 og E-feltsondene 66 for å forhindre relativt translasjons- og rotasjonsbevegelse mellom disse. Rammeelementet 106 kan være festet til den vektpålagte sonden 102 ved bruk av en isolert ring 94 som kan innbefatte en dielektrisk ring 96.
I bruk kan den elektromagnetiske antenneanordningen 100 bli senket fra plattformen 12 eller senket fra en båt ved bruk av en sikkerhetsline 82. Når den elektromagnetiske antenneanordningen 100 forflytter seg gjennom sjøen, blir den elektromagnetiske antenneanordningen 100 korrekt orientert på grunn av det lave gravitasjonssenteret til den vektpålagte sonden 102 nær enden 104. Når de når sjøbunnen 16, vil endene 76 til E-feltsondene 66 trenge inn i sjøbunnen slik at de elektromagnetiske bølgefrontene 62 kan mottas av E-feltsondene 66 før de passerer gjennom grensen dannet mellom sjøen og sjøbunnen 16. Den elektromagnetiske antenneanordningen 100 kan så motta E-feltkomponenten til de elektromagnetiske bølgefrontene 62 i E-feltsondene 66.1 tillegg kan den elektromagnetiske antenneanordningen 100 bli brukt som et nedledd for å over-føre elektromagnetiske bølger som bærer informasjon fra overflaten og ned i brønnen. Ledningskabelen 108 blir brukt til å overføre en strøm til den vektpålagte sonden 102, som i denne utførelsen er laget av et ledende materiale. Elektromagnetiske bølger som bærer informasjon blir så strålt inn i jorden av den vektpålagte sonden 102 for å drive nedihullsutstyr eller bringe sensorer 40 til å frembringe informasjon som vil bli sent opp av brønnen og oppfanget av den elektromagnetiske antenneanordningen 100.
Claims (6)
1.
Elektromagnetisk antenneanordning (64) for å motta elektromagnetiske signaler fra jorden, karakterisert ved at anordningen omfatter en H-felt sonde (68) som har en ende (78) som er innført i jorden; og et mangfold E-felt sonder (66) koplet med og elektrisk isolert fra H-felt sonden (68), hvor hver av E-felt sondene (66) har en ende (76) som er, i bruk, innført i jorden.
2.
Elektromagnetisk antenneanordning (64) som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en isolert ring (84) som tilveiebringer en elektrisk isolert kopling mellom H-felt sonden (68) og mangfoldet av E-felt sonder (66).
3.
Elektromagnetisk antenneanordning (64) som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den videre omfatter et isolert understell (92) anordnet mellom H-felt sonden (68) og mangfoldet av E-felt sonder (66), som tilveiebringer elektrisk isolasjon mellom mangfoldet av E-felt sonder (66) og H-felt sonden (68).
4.
Elektromagnetisk antenneanordning (64) som angitt i krav 1, karakterisert ved at mangfoldet av E-felt sonder (66) er anordnet generelt radielt om H-felt sonden (68).
5.
Elektromagnetisk antenneanordning (64) som angitt i et hvilket som helst av de forutgå-ende kravene, karakterisert ved at den videre omfatter en E-felt ledningskabel (90) som er elektrisk forbundet med mangfoldet av E-felt sonder (66).
6
Elektromagnetisk antenneanordning (64) som angitt i et hvilket som helst av de forutgå-ende kravene, karakterisert ved at den videre omfatter en H-felt ledningskabel (80) som er elektrisk forbundet med H-felt sonden (68).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/958,749 US5959548A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Electromagnetic signal pickup device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO985078D0 NO985078D0 (no) | 1998-10-30 |
| NO985078L NO985078L (no) | 1999-05-03 |
| NO320266B1 true NO320266B1 (no) | 2005-11-14 |
Family
ID=25501255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19985078A NO320266B1 (no) | 1997-10-31 | 1998-10-30 | Antenneanordning for a motta elektromagnetiske signaler fra undergrunnen |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5959548A (no) |
| EP (1) | EP0913555B1 (no) |
| NO (1) | NO320266B1 (no) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6150954A (en) * | 1998-02-27 | 2000-11-21 | Halliburton Energy Services, Inc. | Subsea template electromagnetic telemetry |
| US6801136B1 (en) * | 1999-10-01 | 2004-10-05 | Gas Research Institute | Method of reducing noise in a borehole electromagnetic telemetry system |
| US7385523B2 (en) * | 2000-03-28 | 2008-06-10 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for downhole well equipment and process management, identification, and operation |
| US6989764B2 (en) * | 2000-03-28 | 2006-01-24 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for downhole well equipment and process management, identification, and actuation |
| WO2003027683A2 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-03 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc | Aircraft electrostatic discharge test system |
| EP1461789A4 (en) * | 2001-12-10 | 2010-10-06 | Bae Systems Information | SENSOR FOR ELECTRIC FIELDS |
| US6724188B2 (en) * | 2002-03-29 | 2004-04-20 | Wavbank, Inc. | Apparatus and method for measuring molecular electromagnetic signals with a squid device and stochastic resonance to measure low-threshold signals |
| US6995558B2 (en) * | 2002-03-29 | 2006-02-07 | Wavbank, Inc. | System and method for characterizing a sample by low-frequency spectra |
| AU2003230950B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-11-09 | Nativis, Inc. | System and method for sample detection based on low-frequency spectral components |
| US6842006B2 (en) * | 2002-06-27 | 2005-01-11 | Schlumberger Technology Corporation | Marine electromagnetic measurement system |
| US6915848B2 (en) | 2002-07-30 | 2005-07-12 | Schlumberger Technology Corporation | Universal downhole tool control apparatus and methods |
| US6776240B2 (en) | 2002-07-30 | 2004-08-17 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole valve |
| US7080699B2 (en) * | 2004-01-29 | 2006-07-25 | Schlumberger Technology Corporation | Wellbore communication system |
| BRPI0512678B1 (pt) * | 2004-07-27 | 2018-02-14 | Nativis, Inc. | Aparelho para a provisão de sinais moleculares a partir de uma amostra, método para a produção de um efeito de um agente químico ou bioquímico sobre um sistema em resposta, método para a geração de sinais eletromagnéticos, aparelho para a geração de um sinal e método de produção de uma assinatura de sinal eletromagnético |
| US9234981B2 (en) | 2009-07-31 | 2016-01-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Exploitation of sea floor rig structures to enhance measurement while drilling telemetry data |
| CA2905150C (en) | 2013-03-15 | 2019-12-17 | Nativis, Inc. | Controller and flexible coils for administering therapy, such as for cancer therapy |
| US10190408B2 (en) | 2013-11-22 | 2019-01-29 | Aps Technology, Inc. | System, apparatus, and method for drilling |
| US9765613B2 (en) | 2014-03-03 | 2017-09-19 | Aps Technology, Inc. | Drilling system and electromagnetic telemetry tool with an electrical connector assembly and associated methods |
| US10113417B2 (en) | 2014-05-14 | 2018-10-30 | Evolution Engineering Inc. | Apparatuses and methods for evaluating systems used in electromagnetic telemetry transmissions |
| US9790784B2 (en) | 2014-05-20 | 2017-10-17 | Aps Technology, Inc. | Telemetry system, current sensor, and related methods for a drilling system |
| US9976413B2 (en) | 2015-02-20 | 2018-05-22 | Aps Technology, Inc. | Pressure locking device for downhole tools |
| CN106089187B (zh) * | 2016-06-20 | 2019-04-05 | 电子科技大学 | 海上随钻测井信号传输系统 |
| US10947840B2 (en) * | 2017-11-08 | 2021-03-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Offshore downhole telemetry using sea floor cable |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1569563A (no) * | 1966-06-23 | 1969-06-06 | ||
| GB1318064A (en) * | 1969-11-18 | 1973-05-23 | Licentia Gmbh | Short wave radio direction finders |
| US3967201A (en) * | 1974-01-25 | 1976-06-29 | Develco, Inc. | Wireless subterranean signaling method |
| US3947770A (en) * | 1974-07-12 | 1976-03-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Broadband omnidirectional RF field intensity indicating device |
| US4023093A (en) * | 1975-10-20 | 1977-05-10 | The Narda Microwave Corporation | Magnetic field radiation detector |
| US4160970A (en) * | 1977-11-25 | 1979-07-10 | Sperry Rand Corporation | Electromagnetic wave telemetry system for transmitting downhole parameters to locations thereabove |
| US4588993A (en) * | 1980-11-26 | 1986-05-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Broadband isotropic probe system for simultaneous measurement of complex E- and H-fields |
| FR2498337A1 (fr) * | 1981-01-20 | 1982-07-23 | Aerospatiale | Procede d'illumination du sol et de calcul de la constante dielectrique et de la conductivite de celui-ci au moyen d'une impulsion electromagnetique, et simulateur pour la mise en oeuvre de ce procede |
| US4616184A (en) * | 1984-06-27 | 1986-10-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | CSAMT method for determining depth and shape of a sub-surface conductive object |
| US4651100A (en) * | 1984-08-20 | 1987-03-17 | Dresser Industries, Inc. | Antenna construction for well logging of subsurface earth formations |
| GB2166599B (en) * | 1984-11-02 | 1988-06-08 | Coal Ind | Borehole located directional antennae means for electromagnetic sensing systems |
| US4980682A (en) * | 1989-07-31 | 1990-12-25 | Atlantic Richfield Company | Method of reducing noise in a borehole electromagnetic telemetry system |
| US5080773A (en) * | 1990-05-11 | 1992-01-14 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Ground electrode backfill |
| US4994629A (en) * | 1990-05-11 | 1991-02-19 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Electrical grounding system |
| US5026508A (en) * | 1990-05-11 | 1991-06-25 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Ground electrode backfill composition, anode bed |
| US5189415A (en) * | 1990-11-09 | 1993-02-23 | Japan National Oil Corporation | Receiving apparatus |
| DE59203328D1 (de) * | 1991-02-25 | 1995-09-28 | Asea Brown Boveri | Feldstärkenmessgerät. |
| US5130706A (en) * | 1991-04-22 | 1992-07-14 | Scientific Drilling International | Direct switching modulation for electromagnetic borehole telemetry |
| WO1994029749A1 (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Gas Research Institute, Inc. | Method and apparatus for communicating signals from encased borehole |
| US5530358A (en) * | 1994-01-25 | 1996-06-25 | Baker Hughes, Incorporated | Method and apparatus for measurement-while-drilling utilizing improved antennas |
| US5512824A (en) * | 1994-06-15 | 1996-04-30 | Gen Microwave Corp | Magnetic field probe including symmetrical planar loops for eliminating the current induced by the E-field |
| WO1997041457A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-06 | Anthony Charles Leonid Fox | Satellite synchronized 3-d magnetotelluric system |
| US5770945A (en) * | 1996-06-26 | 1998-06-23 | The Regents Of The University Of California | Seafloor magnetotelluric system and method for oil exploration |
-
1997
- 1997-10-31 US US08/958,749 patent/US5959548A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-29 EP EP98308864A patent/EP0913555B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-30 NO NO19985078A patent/NO320266B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO985078L (no) | 1999-05-03 |
| EP0913555A3 (en) | 2001-07-04 |
| EP0913555A2 (en) | 1999-05-06 |
| EP0913555B1 (en) | 2006-03-01 |
| NO985078D0 (no) | 1998-10-30 |
| US5959548A (en) | 1999-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO320266B1 (no) | Antenneanordning for a motta elektromagnetiske signaler fra undergrunnen | |
| US6177882B1 (en) | Electromagnetic-to-acoustic and acoustic-to-electromagnetic repeaters and methods for use of same | |
| EP0911484B1 (en) | Electromagnetic signal repeater and method for use of same | |
| EP0919696B1 (en) | Electromagnetic and acoustic repeater and method for use of same | |
| US6098727A (en) | Electrically insulating gap subassembly for downhole electromagnetic transmission | |
| US6018501A (en) | Subsea repeater and method for use of the same | |
| CA2078090C (en) | Method and apparatus for transmitting information between equipment at the bottom of a drilling or production operation and the surface | |
| US9234981B2 (en) | Exploitation of sea floor rig structures to enhance measurement while drilling telemetry data | |
| EP0070319B1 (en) | Toroidal coupled telemetry apparatus | |
| NO341280B1 (no) | Telemetrisystem og fremgangsmåte for å sende et elektromagnetisk signal inne i et borehull | |
| US6218959B1 (en) | Fail safe downhole signal repeater | |
| EP2329300B1 (en) | Method and system of an electromagnetic telemetry repeater | |
| US20100182161A1 (en) | Wireless telemetry repeater systems and methods | |
| NO316573B1 (no) | Anordning og fremgangsmåte for elektromagnetisk telemetri ved bruk av en undersjøisk brønnramme | |
| NO338862B1 (no) | Apparat for selektivt å motta elektromagnetisk stråling fra en kilde med elektromagnetisk stråling i et borehullstelemetrisystem | |
| NO842180L (no) | Apparat og fremgangsmaate for logging av broenner under boring | |
| NO319695B1 (no) | Elektromagnetisk signalforsterkeranordning og fremgangsmate for a kommunisere informasjon mellom utstyr nedsenket i et bronnhull og utstyr pa overflaten | |
| WO2012001355A2 (en) | Riser wireless communications system | |
| US6208265B1 (en) | Electromagnetic signal pickup apparatus and method for use of same | |
| NO331362B1 (no) | Fremgangsmate og system for elektromagnetisk undervannskommunikasjon | |
| CN106089187A (zh) | 海上随钻测井信号传输系统 | |
| AU2014200665A1 (en) | Method and system of an electromagnetic telemetry repeater | |
| NO158153B (no) | Isolert punktgap-anordning for et toroidalt koplet telemetrisystem. | |
| NO157591B (no) | Toroidalt koblet telemetrisk apparat. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |