NO320815B1 - Fremgangsmate og anordning for maling av fysiske parametere i en produksjonsbronn i et sedimentlag eller i et undergrunns fluidlagringsreservoar - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for måling av fysiske parametere i en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller i et undergrunns fluidlagringsreservoar.

I tilfellet med undergrunnslagring av et fluid slik som naturgass, medfører regulering av lagringsytelsen tilgang til data om reservoarene og tilknyttede brønner, som er pålitelige og oppdaterte. Dette er spesielt tilfelle med trykkverdier i sedimentlag som må kontrolleres jevnlig for lagring i vannførende sedimentlag.

Nå blir disse størrelsene vanligvis evaluert på grunnlag av målinger tatt ved brønnhodet. Slike målinger gjør det mulig å skaffe bare tilnærmet informasjon om situasjonen ved bunnen av en brønn, noe som kan forårsake betydelige feil i prognoser om lagringsytelse.

Som eksempel på kjent teknikk på området kan nevnes US 5455573 som omhandler en induktiv kopler for bruk i en produksjonsbrønn ved måling av nedihullsfluidtrykk.

Enten det er for steder i vannførende sedimentlag eller saltvannshulrom, er det avgjørende å kunne få informasjon om fysiske parametere, spesielt om trykket, i tilstandene ved bunnen av en produksjonsbrønn, og ikke bare ved brønnhodet.

Det er allerede blitt foreslått å innføre fysiske målesensorer i et ringrom avgrenset mellom et sentralt produksjonsrør og den ytre sylindriske veggen i brønnen. I dette tilfellet blir sensorene koplet til overflaten ved hjelp av en ledningsforbindelse som også befinner seg i ringrommet hvor det produserte fluid ikke sirkulerer. Denne løsningen muliggjør måling i sann tid av tilstandene på bunnen av brønnen.

Sensorene og de elektroniske kretser som er tilknyttet disse og som er integrert i brønnstrukturen, kan imidlertid ikke fjernes for vedlikehold eller utskifting uten en operasjon som medfører reparasjon av selve brønnstrukturen, noe som er spesielt kostbart siden det krever fjerning av hele eller deler av brønnstrukturen. Siden sensoren og de tilhørende elektroniske kretser ikke er plassert i en lett tilgjengelig sone som muliggjør reparasjon eller utskifting hurtig, siden en operasjon med posisjonering eller flytting av en sensor bare kan gjøres mens en brønn repareres, er det nødvendig, for å oppnå den nødvendige pålitelighet og sikre kontinuiteten til målingene, å velge kostbare sensorer og elektroniske kretser for å møte de vanskelige omgivelser, og å installere et overflødig antall sensorer og elektroniske kretser.

Det er videre blitt foreslått å installere, i det indre av et produksjonsrør i en brønn, ved hjelp av en kabel, en målemodul som på denne måten kan anordnes ved bunnen av brønnen. Dataene blir overført fra målemodulen som er plassert ved bunnen av brønnen, til en kombinert sender/mottaker anbrakt ved overflaten i nærheten av brønnen. Overføringen bevirkes trådløst mellom den nedsenkede modulen og senderen/mottakeren på overflaten ved hjelp av elektromagnetisk stråling gjennom de geologiske lag. Trådløs overføring er imidlertid meget energikrevende og medfører restriksjoner på energikilden (akkumulatorbatterier) som inngår i målemodulen.

Et slikt system kan derfor tenkes bare til anvendelse for begrenset varighet og har dessuten en forholdsvis stor total størrelse som utgjør en hindring i produk-sjonsrørledningen. Det trådløse overføringssystemet kan videre representeres av en gigantisk koaksialledning. I en slik koaksialledning består den ledende kjerne av strengen av sammensatte produksjonsrør med dens elektriske egenskaper, den indre isolator består av undergrunnen nær brønnen og den ytre ledende kappe består av undergrunnen som befinner seg i større avstand fra brønnen. Det viser at overføringskvaliteten av signalet i et slikt trådløst system er ganske tilfeldig, fordi den er avhengig både av strukturtypen til produksjonsrøret i brønnen og resistiviteten til den geologiske formasjon som skal gjennomtrenges. Ytelsen kan således variere betydelig fra et sted til det neste, og innenfor det samme sted fra en brønn til den neste. Valget av posisjonen til sensoren inne i brønnen er videre ikke særlig lett siden resistiviteten p for den geologiske formasjon, for at utsendelsen av elektromagnetiske bølger skal skje under gode forhold, må være høy nok i nærheten av brønnen (p > 10 Q m i gjennomsnitt) og lav ved et visst punkt ved nivået til sensoren (p < 10 Ci m over flere meter).

Endelig må det være mekanisk kontakt ved nivået til målemodulen som inneholder sensoren, mellom produksjonsrørledningen og brønnstrukturen (foringsrøret) for å hindre målemodulen fra å bli elektrisk isolert fra den geologiske formasjon. En slik målemodul risikerer derfor ikke å funksjonere korrekt, spesielt i brønner i lag med saltvannshulrom som har et opphengt sentralt rør.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å avhjelpe ulempene ved de tidligere kjente systemer og gjøre det mulig å utføre pålitelige målinger av fysiske parametere i produksjonslønner over en lang periode til lav pris.

Oppfinnelsen tar videre sikte på å lette operasjonene med å posisjonere og utplassere de skjøreste delene i måleinnretningene uten at det er nødvendig å utføre reparasjon av brønnstrukturen.

Disse formålene blir i henhold til oppfinnelsen oppnådd med en anordning for måling av fysiske parametere i en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller et undergrunns fluidlagringsreservoar, hvor produksjonslønnen omfatter en ytre vegg som sammen med et sentralt driftsrør i brønnen avgrenser et ringrom i hvilket det er anbrakt en beskyttende kappe for en elektrisk forbindelseskabel mellom en overflateinstallasjon og elementer anordnet i brønnen, og hvor anordningen videre omfatter minst én kompakt, fjernbar, forseglet måledelenhet anordnet i et hus i kommunikasjon med det indre av det sentrale rør, og minst én kompakt, forseglet koplingsdelenhet integrert med det sentrale rør i brønnen, karakterisert ved at den forseglete koplingsdelenheten er anordnet i det minste delvis i ringrommet i nærheten av den beskyttende kappe for å bli forbundet med den elektriske forbindelseskabel, og ved at den forseglede måledelenhet og den forseglede koplingsdelenhet har plane kontaktflater som hver er tilknyttet en halvtransformator for å danne en induktiv kopling mellom måledelenheten og koplingsdelenheten.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen gjør det således mulig å sikre i et fuktig miljø, en robust og pålitelig forbindelse som er kompakt og muliggjør posisjonering og omflytting av måledelenheten som inneholder en sensor og de tilhørende elektroniske kretser, med en kabel inne i produksjonsrøret, fra overflaten, uten å måtte reparere brønnstrukturen.

Muligheten til å skifte ut den flyttbare måledelenheten gjør det mulig å lette vedlikehold og å modifisere utformingen av måledelenheten i henhold til aktuelle behov, noe som gjør systemet fleksibelt og åpent.

I den benyttede induktive kopling innenfor rammen av anordningen i henhold til oppfinnelsen, omfatter hver halvtransformator som er tilknyttet en plan kontaktflate, en magnetkrets og en spole innbakt i et fast materiale som gjør det mulig å motstå kreftene til trykket, slik som en harpiks eller en type glass.

Halvtransformatorene innbefatter fortrinnsvis tynne, sveisede, ikke-magnetiske metallplater som utgjør de plane kontaktflater og utgjør en del av de forseglede omhyllinger av måle- og koplings-delenhetene.

Måledelenheten innbefatter minst én sensor, et energilagringselement og elektroniske kretser som utgjør grenseflaten mellom halvtransformatoren, energilagringselementet og sensoren.

De elektroniske kretser innbefatter kodings/dekodings-kretser og kretser for styring av kraftforsyningen og for styring av den informasjon som avgis av sensoren.

Ifølge en spesiell utførelsesform samvirker måledelenheten med posisjoneringsanslag dannet av huset i den sentrale rørledning.

Måledelanordningen kan innbefatte et profilert parti for posisjonering i huset i den sentrale rørledning, mens koplingsdelenheten omfatter et profilert parti komplementært med det profilerte parti for posisjonering av måledelenheten, for å muliggjøre posisjonering av koplingsdelenheten i nærheten av huset i den sentrale rørledning.

Koplingsdelenheten kan gjennomtrenge veggen i huset i den sentrale rørledning for å bli plassert delvis i ringrommet og delvis i huset i kombinasjon med det indre av den sentrale rørledning.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform danner den elektriske forbindelseskabel som samvirker med koplingsdelenheten og måledelenheten, en entråds, halvdupleks-forbindelse for overføring av elektriske signaler vekselvis nedover i form av styresignaler og oppover i form av datasignaler.

Mer spesielt er den elektriske forbindelseskabel innrettet for å overføre signaler for elektrisk forsyning av koplingsdelenheten og måledelenheten under de perioder hvor datasignaler ikke overføres.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen kan innbefatte flere måledelenheter tilknyttet koplingsdelenheter koplet i parallell på den samme elektriske kabel som utgjør en forbindelse i form av en samleledning eller buss.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for måling av fysiske parametere i en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller et undergrunns fluidlagringsreservoar, hvor produksjonsbrønnen innbefatter en ytre vegg som sammen med et sentralt driftsrør i brønnen avgrenser et ringrom i hvilket det er anbrakt en beskyttende kappe for en elektrisk forbindelseskabel mellom en overflateinstallasjon og elementer anordnet i brønnen, karakterisert ved at minst én forseglet koplingsdelenhet anordnet i det minste delvis i ringrommet og omfattende en halvtransformator, blir installert stasjonært og i et stykke med det sentrale driftsrør i brønnen, i nærheten av den beskyttende kappe og elektronisk forbundet med den elektriske forbindelseskabel, ved at minst én kompakt, forseglet måledelenhet forsynt med en halvtransformator blir innført fjernbart gjennom det sentrale rør ved hjelp av et verktøy som er fjernstyrt fra overflaten ved hjelp av en strømførende kabel, og ved at denne måledelenheten blir posisjonert i en sidelomme utformet i det sentrale rør som koplingsdelenheten er festet til, på en slik måte at måledelenheten blir koplet induktivt til koplingsdelenheten som er forbundet med den elektriske forbindelseskabel.

Fortrinnsvis blir lavfrekvente elektriske vekselstrømsignaler for kraftforsyning til måledelenheten og dataoverføring og styresignaler sendt vekselvis via den elektriske forbindelseskabel.

Videre kjennetegn og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etter-følgende beskrivelse av spesielle utførelsesformer, gitt som eksempler, med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: fig. 1 er en skjematisk skisse i aksialsnitt gjennom en produksjonsbrønn- seksjon hvor det er installert et eksempel på en måleanordning i henhold til

oppfinnelsen;

fig. 2 er en skisse i aksialsnitt som viser en del av brønnen på fig. 1, utstyrt med en måleanordning i henhold til oppfinnelsen, med en måledelenhet og en koplingsdelenhet som begge er utstyrt med en induktiv koplings-anordning;

fig. 3 og 4 er skjematiske skisser i aksialsnitt som viser varianter av måleanordningen i henhold til oppfinnelsen;

fig. 5 er et blokkskjema som viser et eksempel på kretser som er innbefattet

i anordningen i henhold til oppfinnelsen;

fig. 6 er et tidsskjema som viser et eksempel på signaler utvekslet mellom måleanordningen i henhold til oppfinnelsen, og en overflateinstallasjon; og

fig. 7 og 8 er skisser i aksialsnitt av to utførelsesformer av induktive koplingsanordninger som kan anvendes i måleanordningen i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist en del av en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller et undergrunns fluidlagringsreservoar. Brønnen omfatteren ytre vegg (foringsrør) som avgrenser et ringrom 4 med et sentralt produksjonsrør 2 inne i hvilket det fluid som utvinnes eller injiseres i undergrunnsreservoaret, sirkulerer.

De elementer som er anordnet i ringrommet 4, er stasjonært installert, og fjerning eller utskifting av disse medfører arbeid på selve brønnstrukturen. Derimot er det mulig å ha tilgang til de elementer som er anordnet inne i rørledningen 2 ved hjelp av fjernstyrte verktøy forbundet med en strømførende kabel (loggekabel) til overflaten, slik at fjerning eller utskifting av elementer anordnet inne i rørled-ningen 2 kan utføres med rimelige kostnader.

Den sentrale produksjonsrør 2 er utstyrt med tverrgående eller laterale hus 3 i form av lommer som er i kommunikasjon med det indre av rørledningen 2 og som rager inn i en del av ringrommet 4.

Kompakte, fjernbare, forseglede måledelenheter 8 er anordnet i minst noen av de laterale hus 3. Kompakte, forseglede delenheter 7 er anordnet i ringrommet 4 i et stykke med de laterale hus 3 som inneholder måledelenhetene 8. Delenhetene 7 sikrer forbindelse til en elektrisk forbindelseskabel 5 omgitt av en beskyttelseskappe 6. Den elektriske kabel 5 og dens beskyttelseskappe 6 er anordnet stasjonært i ringrommet 4 i brønnen, og er koplet til en overflateinstallasjon som trenger gjennom brønnhodet 10.

Koplingsdelenhetene 7 som er forbundet med den elektriske forbindelseskabel 5, er anordnet i nærheten av måledelenhetene 8 og gjør det mulig både å forsyne sistnevnte med kraft og å overføre data eller styresignaler mellom overflateinstallasjonen og måledelenhetene.

Forekomsten av måledelenhetene 8 forstyrrer ikke tilgangen i den sentrale rørledning 2 på grunn av at disse delenhetene 8 er meget kompakte og fordi de er anbrakt i de laterale hus 3. Det sentrale rør 2 forblir således tilgjengelig på alle punkter for tradisjonelle måleverktøy, og dets virkemåte (injeksjon eller ekstrak-sjon) blir ikke forstyrret.

Strukturelle eksempler på koplings- og måle-delenhetene, henholdsvis 7 og 8, vil bli beskrevet mer detaljert under henvisning til figurene 2 til 5 og 7, 8.

Måledelenheten 8 som erfjernbart anordnet i et lateralt hus 3 i det sentrale produksjonsrør 2, omfatter hovedsakelig en sensor 140 som for eksempel kan være en temperatursensor eller en trykksensor, men som også kan være en sensor for en fysisk størrelse av en annen type som varierer forholdsvis langsomt (for eksempel strømningshastighet).

I tilfelle av en trykksensor, av for eksempel den piezoelektriske type som er illustrert på tegningene, kan en trykkmålemembran 83 av metall være anordnet i et rør 82 som passerer gjennom den forseglede omhyllingen 80 til modulen 8 med et system av pakninger og som kommuniserer med det indre av det sentrale rør 2, eller om tilfellet oppstår, med ringrommet 4.

Måledelenheten 8 omfatter videre en energilagringsanordning 120. Denne energilagringsanordningen 120 kan omfatte et oppladbart batteri eller en kondensator.

På fig. 5 kan det ses et eksempel på en energilagringsanordning 120 som omfatter en diodelikeretterbro 121 tilknyttet en kondensator 122 for å forsyne sensoren 140 og de elektoniske kretser 130 via ledninger 123.

De elektroniske kretsene 130 i måledelenheten 8 utgjør grensesnittet mellom sensoren 140, energilagringsanordningen 120 og halvtransformatoren 9B utformet for å tilveiebringe induktiv kopling med forbindelsesdelenheten 7.

Som vist på fig. 5 kan de elektroniske kretsene 130 hovedsakelig omfatte kodings/dekodings-kretser 131,132 (kombinerte sender/mottaker-kretser) og kretser 133 for regulering av kraftforsyningen og for styring av informasjonen som avgis av sensoren 140 (målegrensesnitt med sensoren).

Oppfinnelsen gjør det mulig, hvis tilfellet skulle oppstå, å modifisere, skifte ut eller tilføye komponenter til de elektroniske kretser 130, sensoren 140 og energilagringsanordningen 120 ved enkel fjerning av måledelenheten 8 ved hjelp av en fjernstyrt kabel innført i det indre av det sentrale rør 2, uten på noen måte å modifisere koplingsdelenheten 7 som er installert stasjonært i ringrommet 4. Hvis elementer i måledelenheten 8 er blitt skadet, for eksempel som et resultat av ekstreme temperaturer, høyt trykk eller kontakt med aggressive fluider, kan disse elementene på denne måten lett skiftes ut slik at systemet så kan fortsette å funksjonere med koplingsdelenheten 7 fremdeles på plass.

Det vises igjen til fig. 2 hvor det kan ses at den forseglede koplingsdelenhet 7 er anordnet i ringrommet 4 i nærheten av beskyttelseskappen 6 for å være forbundet med den elektriske forbindelseskabel 5, og omfatter en halvtransformator 9A som samvirker med halvtransformatoren 9B i måledelenheten 8 for å danne en induktiv kopling.

Mer spesielt er halvtransformatoren 9A i koplingsdelenheten 7 anordnet bak en plan overflate 95A som utgjør en del av den forseglede omhylling for denne delenheten, og halvtransformatoren 9B i måledelenehten 8 er anordnet bak en plan flate 95B som utgjør en del av den forseglede omhylling for denne delenheten. De plane flatene 95A, 95B er utformet for å samvirke med hverandre og sikre relativ posisjonering av de to halvtransformatorene 9A, 9B.

Hver halvtransformator 9A, 9B omfatter en magnetkrets 91 A, 91B, og en spole 92A, 92B innbakt i et fast materiale 94A, 94B, slik som harpiks eller glass, for å gjøre det mulig å motstå trykkrefter.

Spolen 92A i halvtransformatoren 9A er ved hjelp av forbindelsesledninger 93A koplet til kabelen 5 som er anordnet i ringrommet 4, og forbundet gjennom en brønnhodebøssing 10 med en overflateinstallasjon for kraftforsyning og behand-ling av signaler.

Spolen 92B i halvtransformatoren 9B er ved hjelp av forbindelsesledninger 93 B koplet til energilagringsanordningen 120, til de elektroniske kretser 130 og til sensoren 140.

Fortrinnsvis omfatter halvtransformatorene 9A, 9B tynne, sveisede, ikke-magnetiske metallplater som utgjør de plane kontaktflater 95A, 95B med liten tykkelse, og utgjør en del av de forseglede omhyllinger av koplings- og måle-delenhetene, henholdsvis 7 og 8.

Som vist på fig. 3 kan hver av koplings- og måle-delenhetene, henholdsvis 7 og 8, samvirke med mekaniske posisjoneringsanslag 31 utformet ved for eksempel maskinering i huset 3 i det sentrale rør 2.

Mer spesielt sikrer et profilert parti 81 av omhyllingen 80 til måledelenheten 8 posisjonering av måledelenheten 8 i huset 3. Omhyllingen til koplingsdelenheten

7 har et profilert parti 71 komplementært med det profilerte posisjoneringsparti 81 på måledelenheten for å muliggjøre posisjonering av koblingsdeleenheten 7 integrert med huset 3 i det sentrale rør 2.

Koplingsdelenheten 7 som er robust, er stasjonært installert i veggen i huset 3 i ringrommet 4. Måledelenheten 8 kan på grunn av sine plane posi-sjoneringsflater anbringes i en nøyaktig posisjon i forhold til koplingsdelenheten 7, slik at en optimal induktiv kopling kan oppnås.

De plane overflater 95A, 95B som spolene 92A, 92B i halvtransformatorene 9A, 9B er tilknyttet, og som sikrer signaloverføring ved induktiv kopling, kan være orientert på forskjellige måter. Disse flatene 95A, 95B kan således være horison-tale (fig. 7) eller vertikale (fig. 8) eller hellende.

I de to siste konfigurasjoner blir risikoen for at smuss skal komme mellom disse flatene 95A, 95B og forringe koplingen, begrenset ved å øke avstanden mellom disse overflatene. De plane flatene 95A, 95B kan være kompakte med dimensjoner mindre enn omkring 40 mm.

Målesystemet ifølge oppfinnelsen gjør det mulig, på grunn av dens induktive koplingssystem mellom koplingsdelenheten 7 og måledelenheten 8 og på grunn av at koplingsdelenheten 7 er produsert i en kompakt, forseglet form som muliggjør kommunikasjon bare med det indre av den beskyttende kappe 6 for forbindelseskabelen 5, å tilveiebringe en robust, høykvalitets forbindelse i et fuktig miljø uten risiko for forringelse over tid. Dette koplingssystemet er derfor godt egnet til brønnbunnsensorer, selv om det også kan anvendes i forbindelse med sensorer anbrakt ved brønnhodet. På grunn av at det blir produsert i form av en kompakt, forseglet modul, er dessuten måledelenheten 8 i stand til å motstå de alvorlige miljøtilstander som finnes i det sentrale driftsrør eller produksjonsrør 2.

I alle fall lettes vedlikehold av systemet på grunn av at måledelenheten 8 kan fjernes og at den lett kan skiftes ut ved hjelp av en strømførende kabel.

Forskjellige utførelsesformer er mulige. På fig. 3 er det således vist et eksempel på en måleanordning i henhold til oppfinnelsen, hvor koplingsdelenheten 7 passerer gjennom veggen i huset 3 i det sentrale rør 2 for å bli anbrakt delvis i ringrommet 4 og delvis i huset 3, som er i kommunikasjon med det indre av det sentrale rør 2.1 dette tilfellet kan det nedre profilerte posisjoneringsparti 81 av måledelenheten 8 samvirke direkte med det komplementært profilerte parti 71 på koplingsdelenheten 7. Måledelenheten 8 kan videre samvirke med en føring eller festeanslag 32 utformet på veggen til huset 3.1 tilfellet på fig. 3 er det også vist en utførelsesform hvor husene 3 kommer til å ligge direkte an på den ytre veggen 1.

Fig. 4 viser en utførelsesform i likhet med den på fig. 2, hvor koplingsdelenheten 7 er fullstendig anbrakt i ringrommet 4 og er festet til veggen av huset 3 uten å trenge inn i sistnevnte. Utførelsesformen på fig. 4 viser et hus 3 som har en enklere form enn det på fig. 2 ettersom målemodulen 8 samvirker med førings- og feste-anslag 32 utformet på sideveggen av huset 3 hvis nedre parti således er lettere å produsere enn i tilfellet på fig. 2 hvor det nedre parti av huset 3 utgjør et anslag 31 i vuggeform.

Det skal bemerkes at hele målesystemet i henhold til oppfinnelsen forbruker lite energi, noe som muliggjør forsyning fra overflaten via forbindelseskabelen 5 fra et vanlig akkumulatorbatteri eller en anordning av solpanel-typen. Et slikt system kan derfor brukes på isolerte steder uten å tilføre særlige ekstrakostnader, og unngå bruken av et genereringssett som krever jevnlig vedlikehold.

Ifølge et spesielt kjennetegn ved oppfinnelsen utgjør den elektriske forbindelseskabel 5 som samvirker med koplingsdelenheten 7 og måledelenheten 8 en entråds, semidupleks-forbindelse for overføring av elektriske signaler vekselvis i retning nedover i form av styresignaler og i retning oppover i form av datasignaler.

Mer spesielt kan den elektriske ledningskabel 5 brukes til å overføre kraft-forsyningssignaler til koplingsdelenheten 7 og måledelenheten 8 i perioder hvor datasignaler ikke overføres.

Det er således mulig å sende via den elektriske forbindelseskabel 5, vekselvis lavfrekvente, elektriske vekselstrømsignaler som vil bli overført ved hjelp av induktiv kopling til måledelenheten 8 og som vil tjene til å forsyne energilagringsanordningen 120 med kraft, og dataoverføring og styresignaler tilført de elektroniske kretser 130 eller avgitt av sistnevnte.

Når systemet på overflaten således ønsker å ta en rekke målinger med en sensor, sender den via kabelen 5 et styresignal ved hjelp av et lavfrekvent veksel-strømsignal som blir overført induktivt til måledelenheten 8 fra halvtransformatoren 9A. Som reaksjon sender de elektroniske kretser 130 som er tilknyttet sensoren 140, datasignaler som stammer fra sensoren 140, ved induktiv kopling via halvtransformatorene 9A, 9B. Mellom to rekker med datasignaler tjener nedadgående overføring til å forsyne reservoaret med energi som varer lenge nok til å gjenopplade energilagringsanordningen 120.

På fig. 6 er det som et eksempel vist tidsskjemaer for styre- og kraftforsynings-signaler 101 overført fra overflateinstallasjonen til måleanordningen via den elektriske forbindelseskabel 5, og for datasignaler 102 overført fra måleanordningen til overflateinstallasjonen via den elektriske forbindelseskabel 5. De nedadgående signaler 101 gjør det mulig for modulen å bli forsynt med signaler som har en amplitude Vc og en varighet tc større enn amplituden Vd og varigheten td av de energiforbrukende datasignaler 102 som kommer fra modulen 8. Typiske verdier av tc og td er som et eksempel anslått til henholdsvis 20 og 2 sekunder. Varigheten tc må være lang nok til å forsyne energilagringsinnretningen 120 som er anordnet i den fjembare modulen 8, og for å tillate sistnevnte å avgi et oppadgående datasignal 102. Det nedadgående signal 101 tjener samtidig til å forsyne modulen 8 elektrisk og til å sende styresignaler. Overføring av innforma-sjonen, som krever lite energi, kan i virkeligheten tas fra forsyningssignalet. Ettersom den fullstendige syklus (tc + td) varer omkring 20 sekunder, gjør anordningen det mulig å samle inn data med en frekvens på mindre enn 1 minutt i det eksem-pelet som er betraktet ovenfor.

Forsyning av de elektroniske kretser 130 blir permanent sikret ved hjelp av energilagringsanordningen 120 som omfatter for eksempel kondensatoren 122.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør en variabel målesyklus overvåket fra overflaten. Den muliggjør også forbindelse (ved induktiv kopling) av flere sensorer til den samme elektriske kabel 5.1 dette tilfelle er det tilveiebrakt flere måledelenheter 8 tilknyttet koplingsdelenheter 7 som er koplet i parallell på den samme elektriske kabel 5 som utgjør en forbindelse i form av en samleledning eller buss.

I dette tilfelle, etter mottagelse av et styresignal, endres alle sensorene til en høyimpedans-tilstand. Den sensor som er adressert, sender et mønster som inneholder de etterspurte målinger. Disse signalene passerer gjennom de to halvtransformatorene 9A, 9B i den induktive kopling, forplanter seg så over kabelen 5 til overflaten. Overføring av signalene som tilveiebringer kraftforsyningen til måle-delenhetene 8, blir gjenopprettet etter mottagelse av det oppadgående mønster fra den sist avspurte sensor.

I alle tilfeller beskytter den induktive kopling de elektroniske kretsene i måledelenhetene 8 mot for store ødeleggende spenninger som kan skyldes industrielle eller naturlige fenomener.

Koplingssystemet i henhold til oppfinnelsen muliggjør permanent funksjonering i et fuktig miljø, for eksempel i en brønn for drift av et undergrunns naturgassreservoar, ved trykk og temperaturer opp til henholdsvis 200 bar og 80°C, eller i en hydrokarbonproduserende brønn ved ekstreme trykk P og temperaturer T (for eksempel P > 1000 bar og T > 175°C). Koplingsdelenheten 7 har ingen bevegelige deler. Måledelenheten 8 kan tilkoples og frakoples overflaten i relasjon til koplingsdelenheten 7.1 alle fall muliggjør den elektriske kabel-forbindelse 5 som er anordnet i ringrommet 4, både toveis overføring av elektriske signaler og numeriske data, og forsyning av måledelenheten 8 med elektrisitet.

Claims (21)

1. Anordning for måling av fysiske parametere i en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller et undergrunns fluidlagringsreservoar, hvor produksjonslønnen omfatter en ytre vegg (1) som sammen med et sentralt driftsrør (2) i brønnen avgrenser et ringrom (4) i hvilket det er anbrakt en beskyttende kappe (6) for en elektrisk forbindelseskabel (5) mellom en overflateinstallasjon og elementer anordnet i brønnen, og hvor anordningen videre omfatter minst én kompakt, fjernbar, forseglet måledelenhet (8) anordnet i et hus (3) i kommunikasjon med det indre av det sentrale rør (2), og minst én kompakt, forseglet koplingsdelenhet (7) integrert med det sentrale rør i brønnen, karakterisert ved at den forseglete koplingsdelenheten (7) er anordnet i det minste delvis i ringrommet (4) i nærheten av den beskyttende kappe (6) for å bli forbundet med den elektriske forbindelseskabel (5), og ved at den forseglede måledelenhet (8) og den forseglede koplingsdelenhet (7) har plane kontaktflater (95B, 95A) som hver er tilknyttet en halvtransformator (9B, 9A) for å danne en induktiv kopling mellom måledelenheten (8) og koplingsdelenheten (7).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver halvtransformator (9A, 9B) tilknyttet en plan kontaktflate (95A, 95B) omfatter en magnetkrets (91 A, 91B) og en spole (92A, 92B) innbakt i et fast materiale (94A, 94B) som gjør det mulig å motstå trykk-krefter.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det faste materialet (94A, 94B) er harpiks eller glass.

4. Anordning ifølge noen av kravene 1-3, karakterisert ved at halvtransformatorene (9A, 9B) innbefatter tynne, sveisede, ikke-magnetiske metallplater som utgjør de plane kontaktoverflater (95A, 95B) og utgjør en del av den forseglede omhylling av koplingsdelenheten (7) og måledelenheten (8).

5. Anordning ifølge noen av kravene 1-4, karakterisert ved at måledelenheten (8) omfatter minst én sensor (140), et energilagringselement (120) og elektroniske kretser (130) som utgjør grensesnittet mellom halvtransformatoren (9B), energilagringselementet (120) og sensoren (140).

6. Anordning ifølge krev 5, karakterisert ved at de elektroniske kretser (130) innbefatter kodings/ dekodings-kretser (131, 132) og kretser (133) for regulering av kraftforsyningen og styring av den informasjon som avgis av sensoren (140).

7. Anordning ifølge noen av kravene 1-6, karakterisert ved at måledelenheten (8) samvirker med posisjoneringsanslag (31; 32) dannet av huset (3) i det sentrale rør (2).

8. Anordning ifølge noen av kravene 1-7, karakterisert ved at måledelenheten (8) innbefatter et profilert parti (81) for posisjonering i huset (3) i det sentrale rør (2).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at koplingsdelenheten (7) omfatter et profilert parti (71) som er komplementært til det profilerte parti (81) for posisjonering av måledelenheten (8), for å muliggjøre posisjonering av koplingsdelenheten (7) integrert med huset (3) i det sentrale rør (2).

10. Anordning ifølge noen av kravene 1-9, karakterisert ved at måledelenheten (8) er forsynt med anordninger for å bli installert eller fjernet gjennom det indre av det sentrale rør (2) ved hjelp av et verktøy som er fjernstyrt ved hjelp av kabel.

11. Anordning ifølge noen av kravene 1-10, karakterisert ved at koplingsdelenheten (7) gjennomtrenger veggen i huset (3) i det sentrale rør (2) for å være anordnet delvis i ringrommet (4) og delvis i huset (3) i kommunikasjon med det indre av det sentrale rør (2).

12. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at energilagringselementet (120) omfatter en kondensator (122).

13. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at energilagringselementet (120) omfatter et oppladbart batteri.

14. Anordning ifølge noen av kravene 1-13, karakterisert ved at den elektriske forbindelseskabel (5) som samvirker med koplingsdelenheten (7) og måledelenheten (8), utgjør en entråds, semidupleks-forbindelse for overføring av elektriske signaler vekselvis i nedadgående retning i form av styresignaler og i oppadgående retning i form av datasignaler.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at den elektriske forbindelseskabel (5) er innrettet for å overføre signaler for elektrisk forsyning av koplingsdelenheten (7) og måledelenheten (8) i de perioder hvor datasignaler ikke overføres.

16. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at sensoren (140) omfatter minst én sensor valgt fra den gruppe som består av: trykksensorer, temperatursensorer, strømningshastig-hetsensorer.

17. Anordning ifølge noen av kravene 1-16, karakterisert ved at koplingsdelenheten (7) og den beskyttende kappe (6) avgrenser en forseglet omhylling.

18. Anordning ifølge noen av kravene 1-17, karakterisert ved at den omfatter flere måledelenheter (8) tilknyttet koplingsdelenheter (7) koplet i parallell på den samme elektriske kabel (5) som utgjør en forbindelse i form av en samleledning.

19. Anordning ifølge noen av kravene 1-18, karakterisert ved at den er tilknyttet en produksjonsbrønn for et undergrunns naturgasslager.

20. Fremgangsmåte for måling av fysiske parametere i en produksjonsbrønn i et sedimentlag eller et undergrunns fluidlagringsreservoar, hvor produksjonsbrønnen innbefatter en ytre vegg (1) som sammen med et sentralt driftsrør i brønnen avgrenser et ringrom (4) i hvilket det er anbrakt en beskyttende kappe (6) for en elektrisk forbindelseskabel (5) mellom en overflateinstallasjon og elementer anordnet i brønnen, karakterisert ved at minst én forseglet koplingsdelenhet (7) anordnet i det minste delvis i ringrommet (4) og omfattende en halvtransformator (9A), blir installert stasjonært og i et stykke med det sentrale driftsrør i brønnen, i nærheten av den beskyttende kappe (6) og elektronisk forbundet med den elektriske forbindelseskabel (5), ved at minst én kompakt, forseglet måledelenhet (8) forsynt med en halvtransformator (9B) blir innført fjembart gjennom det sentrale rør (2) ved hjelp av et verktøy som er fjernstyrt fra overflaten ved hjelp av en strøm-førende kabel, og ved at denne måledelenheten (8) blir posisjonert i en sidelomme (3) utformet i det sentrale rør (2) som koplingsdelenheten (7) er festet til, på en slik måte at måledelenheten (8) blir koplet induktivt til koplingsdelenheten (7) som er forbundet med den elektriske forbindelseskabel (5).

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at lavfrekvente elektriske signaler for kraftforsyning av måledelenheten (8) og dataoverførings- og styre-signaler vekselvis blir sendt via den elektriske forbindelseskabel (5).