NO320860B1 - Anordning og fremgangsmate for dataoverforing ved bruk av rorledning som elektrisk signalleder og jord som retur. - Google Patents

Anordning og fremgangsmate for dataoverforing ved bruk av rorledning som elektrisk signalleder og jord som retur. Download PDF

Info

Publication number
NO320860B1
NO320860B1 NO20020041A NO20020041A NO320860B1 NO 320860 B1 NO320860 B1 NO 320860B1 NO 20020041 A NO20020041 A NO 20020041A NO 20020041 A NO20020041 A NO 20020041A NO 320860 B1 NO320860 B1 NO 320860B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
string
liner
signal
relay station
well
Prior art date
Application number
NO20020041A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20020041L (no
NO20020041D0 (no
Inventor
Steven Martin Hudson
Daniel Joinson
Original Assignee
Expro North Sea Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GBGB9915968.3A external-priority patent/GB9915968D0/en
Priority claimed from GBGB9924027.7A external-priority patent/GB9924027D0/en
Application filed by Expro North Sea Ltd filed Critical Expro North Sea Ltd
Publication of NO20020041D0 publication Critical patent/NO20020041D0/no
Publication of NO20020041L publication Critical patent/NO20020041L/no
Publication of NO320860B1 publication Critical patent/NO320860B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00Protection or supervision of installations
    • F17D5/02Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/06Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means 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
    • E21B47/13Means 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)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

Et første sett anordninger er anordnet for å overføre data fra et sted i en foret seksjon av en brønn (1, 3) til et fjernt sted En anordning kan utnyttes som en reléstasjon (6) for å øke den operasjonelle dybde. Signaler tilføres og mottas fra strengen (1) ved reléstasjonen (6) og en valgt lengde av strengen er utstyrt med isolerende avstandsutstyr (9) på begge sider av reléstasjonen for å sikre at strekningen og f6ringen (3) blir effektivt isolert over en valgt minste distanse. Dette gjør det mulig for spenningsforskjeller å både bli påført og påvist fra strengen, for derved å muliggjøre sending og mottagning av data. Et andre sett anordninger (fig 8) er anordnet for å sende fra en intern enhet (408) innenfor en foret seksjon av brønnen (401, 403) til det umiddelbart omgivende område utenfor foringen (403) Den interne enhet. (408) fører strøm inn i strengen (401) En toroid (415) som omgir foringen (403) er anordnet for å fange opp signaler. Forbindelser som befinner seg i avstand fra hverandre mellom strengen (401) og foringen (403) er utstyrt med ledende pakninger (41 1) Et manglende samsvar mellom strømmen som flyter i strengen (401) og foringen (403) genereres slik at en fluks forskjellig fra null sees av ringen, og et signal således kan mottas.

Description

Denne oppfinnelse gjelder et system og en fremgangsmåte ved overføring av data, hvor et rørledningssystems metallstruktur brukes som en signalkanal og jord brukes som retur, og som særlig finner anvendelse i olje- og gassbrønner.
Det er nyttig å være i stand til å utføre målinger når det bores etter olje og gass, og under driften av produserende brønner. Det er imidlertid vanskelig å overføre data fra steder nede i et hull til overflaten, og denne vanskelighet øker med dybden. I dag er det behov for overføring av data fra 3000 m eller mer under overflaten.
Av de signaleringsteknikker som for tiden er tilgjengelig, foretrekkes særlig sådanne som utnytter selve brønnens metallstruktur ettersom de fjerner behovet for å installere separate ledningstråder. De fleste systemer uten ledningstråder utnytter produksjonsrør-strengen og foringsrøret som en enkelt ledende kanal og bruker jord som returbane. Noen forsøk er blitt gjort for å bruke foring og rørstreng som separate ledende baner, men dette er fullt av problemer på grunn av vanskelighetene med å isolere strengen fra foringen over hele dens lengde og særlig ved brønnhodet, på grunn av de involverte belastninger. Andre metoder innebærer "slam-pulsing", hvilket ikke bare er vanskelig å realisere og kostbart, men også gir lav datahastighet.
Uansett hvilket system som brukes, er rekkevidden begrenset på grunn av de iboende tap som er tilstede og behovet for å holde strømmene på et rimelig nivå. Så vidt man kjenner til er det dessuten for tiden ikke tilgjengelig noe praktisk system uten ledningstråder for signalering fra steder på strengen innenfor foringen. Kommunikasjonssystemet beskrevet i den tidligere EP-søknad nr. 0 646 304 arbeider, som et eksempel, under åpne hullbetingelser og kan overføre et signal langs en foret seksjon. Det er imidlertid generelt godtatt at sådanne systemer ikke kan utnyttes i praksis for overføring fra en posisjon innenfor en foret seksjon.
I rørledningssystemer er det også ønskelig å være i stand til å overføre signaler fra en anordning innenfor en strømningsledning og/eller den tilhørende foring til en anordning i det samme område av systemet, men utenfor strømningsledning og/eller foringen. Det er imidlertid generelt godtatt at dette er vanskelig å oppnå.
US-patent nr. 3 129 394 beskriver et kommunikasjonssystem for bruk på et nedgravd, isolert rør. Det oppnås overføring av koaksial type hvor den omgivende jord virker som den ytre leder. Som sådan tjener da det isolerte rør som en signalkanal samtidig som jord brukes som retur.
På denne bakrunn er det et formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et kommunikasjonssystem som løser i det minste noen av problemene knyttet til tidligere kjent teknikk.
I henhold til et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et dataover-føringssystem hvor et rørledningssystems metallstruktur brukes som en signalkanal og jord brukes som retur, idet systemet omfatter: - utstyr for å danne en strømsløyfe for bruk under påføring av signaler til signalkanal-og jordreturkretsen, og som har første og andre ledende partier som er elektrisk forbundet med hverandre på to steder som befinner seg i avstand fra hverandre, idet i
det minste et av de ledende partier omfatter en del av nevnte metallstruktur, og
- en lokal enhet som har sendende utstyr for påføring av et signal til et av de ledende partier, og som omfatter induktivt koblende utstyr anordnet omkring vedkommende ledende parti for å generere en spenningsforskjell mellom jord og metallstrukturen i området av sløyfen og derved få et signal til å bre seg ut langs signalkanalen frembragt av metallstrukturen bort fra sløyfen,
og hvor utstyret for å danne sløyfen er anordnet for å sikre at stedene som befinner seg i avstand fra hverandre er adskilt med i det minste en minste distanse valgt for å gi ønskede overføringsegenskaper.
I henhold til et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse er det likeledes fremskaffet en fremgangsmåte ved overføring av data, hvor et rørledningssystems metallstruktur brukes som en signalkanal og jord brukes som retur, idet fremgangsmåten omfatter trinn hvor: - det anordnes en strømsløyfe som brukes under påføring av signaler til signalkanal- og jordreturkretsen og som har første og andre ledende partier som er elektrisk forbundet med hverandre på to steder som befinner seg i avstand fra hverandre, idet i det
minste et av de ledende partier omfatter en del av nevnte metallstruktur, og
- et signal tilføres et av de ledende partier ved hjelp av induktivt koblende utstyr anordnet omkring vedkommende ledende parti, slik at det under bruk genereres en spenningsforskjell mellom jord og metallstrukturen i området av sløyfen, som får et signal til å bre seg ut langs signalkanalen frembragt av metallstrukturen bort fra sløyfen, mens - det sikres at stedene som befinner seg i avstand fra hverandre er adskilt med i det minste en minste distanse valgt for å gi ønskede overføringsegenskaper.
Rørlednigssystemet kan omfatte en indre strømningsledning og en omgivende foring. Typisk omfatter rørledningssystemet en brønn som har en produksonsrørstreng med omgivende foringsrør.
Strømmen som under drift flyter i strømsløyfens bane kan betraktes som å få systemet til å virke som en dipolsender.
Mottagende utstyr kan anordnes på et sted fjernt fra strømsløyfen for å motta signalene som brer seg ut langs metallstrukturen.
Arrangementet ovenfor har den fordel at ledningstråder kan unngås og et signal som vil kunne påvises, kan føres inn i metallstrukturen i praktiske situasjoner ved bruk av realist-iske strømnivåer, selv når det signaleres langs en produksjonsrørstreng fra en posisjon hvor strengen finner seg inne i et foringsrør. I avstand fra området av strømsløyfen kan metallstrukturen som et hele, sees på som en eneste ledende kanal.
Den minste distanse kan velges til å passe til omstendighetene, slik at et akseptabelt signalnivå kan bli påvist på et ønsket sted fjernt fra den lokale enhet, slik som ved brønnhodet. En typisk valgt minste distanse kan være 100 m. Det foretrekkes at den valgte minste distanse er liten i forhold til den samlede lengde av strukturen/brønnen.
Fortrinnsvis omfatter et av de ledende partier en del av en produksjonsrørstreng og det sendende utstyr kan være innrettet for å tilføre signaler til produksjonsrørstrengen.
I noen utførelser omfatter det ene ledende parti en del av en strømningsledning, f.eks. en produksjonsrørstreng, mens det annet ledende parti omfatter et omgivende foringsrør-parti. I sådanne utførelser kan utstyret for å danne en strømsløyfe omfatte isolerende avstandstykker for å holde strømningsledningen i avstand fra det omgivende foringsør over den valgte minste distanse. Et isolerende belegg kan være anordnet på strøm-ningsledningen og/eller foringen over det parti som tilsvarer den valgte minste distanse. Forbindelsene som befinner seg i innbyrdes avstand mellom det første og andre ledende parti for å fullføre strømsløyfen, kan omfatte streifkontakter mellom strømningsledningen og foringen forbi det valgte område. Det vil forstås at omkostningene som følger av å forbedre isolasjonen mellom strømningsledningen og foringen over den valgte minste distanse vil være vesentlig lavere enn dem som følger av å forsøke å isolere strengen og foringen fra hverandre over hele deres lengde.
I andre utførelser kan det ene ledende parti omfatte en del av en rørledning eller strøm-ningsledning, mens det annet ledende parti omfatter i det minste et elektrisk ledende, langstrakt element som skaper forbindelse mellom i det minste to plugger anordnet i strømnings- eller rørledningen. I sådanne utførelser kan forbindelsene som befinner seg i innbyrdes avstand for å fullføre strømsløyfen være anordnet ved pluggene. Den lokale enhet kan være anordnet ved en av pluggene. Fortrinnsvis er det sendende utstyr anordnet for å tilføre signaler til det langstrakte element.
Den lokale enhet kan omfatte følerutstyr for å måle forholdene i området av enheten. Den lokale enhet kan omfatte mottagende utstyr for å motta innkommende signaler over-ført langs metallstrukturen eller på annen måte. Den lokale enhet kan være innrettet for å virke som en reléstasjon. Det vil forstås at reléstasjonen kan være anordnet på en foret seksjon av produksjonsstrenger og derved bli utnyttet for å utvide dataoverførings-systemets rekkevidde.
Fortrinnsvis tilfører det sendende utstyr signaler hovedsakelig på vedkommende ledende partis midtpunkt. Dette er tilbøyelig til å utjevne signalutbredelsesegenskapene bort fra den lokale enhet i begge retninger langs metallstrukturen og er særlig egnet dersom den lokale enhet skal virke som en toveis reléstasjon.
Dersom det på den annen side er ønskelig å øke signaloverføringen i den ene retning, kan det sendende utstyr tilføre signaler på et sted nærmere den ene ende, fortrinnsvis den motsatte ende av vedkommende ledende parti.
Strømsløyfens bane kan virke som en eneste vikling i en transformator, mens det induktivt koblende utstyr kan omfatte en spole viklet omkring en hovedsakelig ringformet kjerne som omslutter det aktuelle ledende parti.
Når et signal sendes langs et rørledningssystems metallstruktur avtar generelt signalets styrke ettersom avstanden fra signalkilden øker. Dette skyldes hovedsakelig den grad-vise lekkasje fra signalet til jord. Når et signal vandrer langs metallstrukturen er det således en spenningsforskjell mellom hvilke som helst to punkter i innbyrdes avstand i lengderetningen og det er blitt innsett at det å anordne en forbindelse til to sådanne punkter gjør det mulig å trekke ut et signal fra metallstrukturen. Den minste distanse som fordres avhenger av signalnivået i forhold til jord på de berørte steder og det mottagende utstyrs ytelse med hensyn til følsomhet/støy.
Foringen kan omfatte flere separate rørseksjoner som er skrudd sammen. Berøringsflat-ene ved en eller flere skjøter mellom naboseksjoner kan være belagt med et isolerende medium. Dette kan endre metallstrukturens elektriske karakteristikk og således dens ytelse.
Fortrinnsvis er det sendende utstyr anordnet for å levere signaler til den indre strøm-ningsledning.
Rørledningssystemet omfatter typisk en foret seksjon av en brønn, mens brønnens produksjonsrørstreng i dette tilfelle utgjør strømningsledningen.
Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives bare som eksempel med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke:
Fig. 1 skjematisk viser en undersjøisk brønn med et dataoverføringssystem,
fig. 2 skjematisk viser et parti av brønnen vist i fig. 1 hvor en reléstasjon er anordnet, fig. 3 viser en forenklet ekvivalentkrets for en typisk lengde av en produksjonsstreng
med foring i brønnen vist i fig. 1,
fig. 4 viser en forenklet ekvivalentkrets for et parti av brønnen vist i fig. 2 under mottagning av et signal,
fig. 5 viser en forenklet ekvivalentkrets for et parti av brønnen vist i fig. 2 under sending av et signal,
fig. 6 viser en koblingsmetode som brukes for utøvelse av oppfinnelsen.
Fig. 1 og 2 viser skjematisk en undersjøisk brønn som har et "trådløst" dataoverførings-system, eller et sådant system uten ledningstråder, om man vil. Oppfinnelsen er inne-bygget i dette system for bruk av en annen koblingsteknikk som skal forklares nedenfor med henvisning til fig. 6. Brønnen omfatter en produksjonsrørstreng 1 for produktutvin-ning fra en formasjon F. Produksjonsrørstrengen 1 er sammenføyd med et ventiltre 2
ved slamledningen og er omgitt av et foringsrør 3 mellom ventiltreet 2 og formasjonen F. Strengen 1 og foringen 3 utgjør en del av brønnens metallstruktur. Skjønt det i fig. 1 er vist at strengen 1 er anordnet midt i foringsrøret 3, vil strengen 1 og foringen 3 komme i
streifende kontakt med hverandre på tallrike steder langs deres lengde. Generelt finnes det intet som kan forhindre en slik streifende kontakt og strengen 1 vil følge en sinus-formet, f.eks. skruelinjeformet, bane innenfor foringen 3.
Rommet mellom strengen 1 og foringen 3 er fylt med saltlake (eller alternativt et annet fluid som har større tetthet enn vann) for å bidra til å minske trykket som virker på en pakningsring 4 anordnet mellom foringen 3 og strengen 1 der de kommer inn i formasjonen F. Nærværet av saltlaken innfører en ytterlige ledende bane mellom strengen 1 og foringen 3.
Virkningen av de streifende kontakter og ledningen gjennom saltlaken betyr at generelt vil tilsvarende punkter på strengen 1 og foringen 3 nå det samme potensial og strengen 1 og foringen 3 må derfor behandles som en eneste leder.
Brønnen omfatter også et antall datainnsamlende stasjoner 5 anordnet på strengen 1 på åpne brønnsteder, dvs. innenfor formasjonen. Dataoverføringssystemet er innrettet for å la data bli overført mellom de datainnsamlende stasjoner 5 og slamledningen eller forbi denne, ved å bruke metallstrukturen i brønnen 1,3 som signalkanal. Avstanden mellom de datainnsamlende stasjoner og slamledningen kan være mer enn 3000 meter. Data mottas av og sendes fra de datainnsamlende stasjoner 5 ved å utnytte åpne brønn-teknikker uten ledninger, f.eks. dem beskrevet i tidligere EP-søknad nr. 0 646 304. Skjønt disse teknikker virker i en åpen brønn og kan sende et signal langs den forede seksjon, kan de i praksis ikke brukes for sending fra en posisjon innenfor den forede seksjon. Bare dersom lengden av den forede seksjonen ikke er for stor, kan signaler mottas direkte av og sendes direkte fra slamledningen ved å bruke de trådløse teknikker beskrevet i nevnte patentsøknad, idet rekkevidden og datahastigheten i hovedsak bestemmes av signal/støy-forholdet.
Med foreliggende system forbedres imidlertid styrken av signalet og/eller systemets rekkevidde ved at en reléstasjon 6 anordnes et stykke opp langs det forede parti av produksjonsstrengen 1. Med henvisning særlig til fig. 2 omfatter reléstasjonen 6 sender/mottager-utstyr som har en isolasjonsskjøt 7 anordnet i produksjonsstrengen, og med signalgenererende utstyr 8a som brukes under sending og signalmålende utstyr 8b som brukes under mottagning. Både det signalgenererende utstyr og det signalmålende utstyr er koblet opp over isolasjonsskjøten 7. En mengde isolerende, ringformede avstandsstykker 9 er anordnet omkring produksjonsstrengen 1 over en distanse på i størrelsesorden 100 m i området av isolasjonsskjøten 7. Den distanse som avstandsstykkene 9 er anordnet over, velges slik at signalet kan mottas og sendes på en effektiv måte. Den faktiske distanse vil avhenge av et antall faktorer som gjelder komponentene i overføringssystemet og selve brønnen.
Avstandsstykkene 9 er av todelt type og er boltet sammen omkring strengen 1. Et isolerende lag 9a er anordnet mellom hvert avstandsstykke og strengen 1. I fig. 2 er det vist en sideskisse av et av avstandsstykkene 9 mens de øvrige avstandsstykker 9 er vist i snitt. Avstandsstykkene 9 er anordnet og posisjonert slik at ved hvert avstandsstykke 9 holdes strengen 1 mot midten av foringen 3 og slik at strengen 1 ikke vil komme i kontakt med foringen 3 på noe sted mellom naboavstandsstykker 9. Forbi det siste avstandsstykke ved hver ende av mengden av avstandsstykker 9 gjør strengen 1 streifkontakt 10 med foringen 3, slik som vist i fig. 2. Avstanden mellom hvert siste avstandsstykke 9 og den respektive streifende kontakt 10 vil være vilkårlig, men den nedre grense vil være bestemt av egenskapene ved brønnen og avstandsstykkene 9. Således sikrer avstandsstykkene 9 at det ikke er noen kontakt mellom strengen 1 og foringen 3 over i det minste en valgt minste distanse.
Generelt uttrykt forbedres systemets sende- og mottagningsegenskaper ettersom avstanden mellom de streifende kontakter 10 øker. Dette er imidlertid en avveining i forhold til de omkostninger som en forlengelse av den minste distanse innebærer. Generelt vil den faktiske avstand mellom de streifende kontakter 10 ikke være større enn den minste distanse, men dette tjener ganske enkelt til å forbedre systemet.
De partier av strengen 1 og foringen 3 som befinner seg mellom de streifende kontakter 10 blir heretter betegnet som isolerte partier 1a av strengen og tilhørende partier 3a av foringen.
Fig. 3 viser en ekvivalentkrets (med konsentrerte parametre) for en typisk lengde av produksjonsstrengen 1 og foringen 3. Strengen 1 og foringen 3 er representert ved hver sin rekke av motstander Rs og Rc. Lekkasjebanene mellom strengen 1 og foringen 3 er representert ved en rekke motstander RG+B , mens lekkasjebanene mellom foringen 3 og fjern jord E er representert ved motstander RE og kondensatorer CE. Dersom et signal påføres strengen 1 eller foringen 3 vil styrken av signalet avta med avstanden bort fra kilden på grunn av tapene gjennom lekkasjebanene til den fjerne jord E. Som nevnt ovenfor vil dessuten potensialet for strengen 1 og foringen 3 være tilbøyelig til å bli utjevnet.
Fig. 4 viser en forenklet ekvivalentkrets for partiene av produksjonsstrengen 1a og foringen 3a i området av reléstasjonen 6 under signalmottagning. Bortsett fra lekkasjebanene 10 ved hver ende av partiene 1a og 3a, er lekkasjebanene som skyldes streifende kontakt fjernet. Således er motstandene Rq+b erstattet med motstander RB med mye større verdi og som representerer lekkasjen gjennom saltlaken alene. Motstanden gjennom saltlaken i området av reléstasjonen 6 er så stor sammenlignet med den som frembringes ved de streifende kontakter 10 ved endene av et isolert parti av strengen 1a, at virkningen av saltsyren i hovedsak kan overses.
Fordi det ikke finnes noen strømbane gjennom strengpartiet 1a på grunn av isolasjons-skjøten 7 og fordi strengpartiet 1a er effektivt isolert fra det tilhørende foringsparti 3a, vil under mottagning av et signal, alle signaltap for vedkommende seksjon av metallstrukturen skje fra foringen 3a. I dette tilfelle vil det være lite spenningsfall langs de to halvdeler av det isolerte strengparti 1 a som i hovedsak gir en direkte kontakt med de streifende kontakter 10 ved enden av partiene 1a og 3a. Dette betyr at spenningsforskjellen mellom to steder i innbyrdes avstand i lengderetningen på foringen kan påvises og et signal derved trekkes ut fra metallstrukturen. Det forhold at hele signalet tvinges langs foringen 3 i området av reléstasjonen 6, kan tjene til å øke spenningsforskjellen mellom to steder i innbyrdes avstand på foringen 3.
Fig. 5 viser en forenklet ekvivalentkrets for partiene av produksjonsstrengen 1a og foringen 3a i området av reléstasjonen 6 under sending. Som ovenfor er de lekkasje-baner som skyldes streifene kontakter, fjernet, bortsett fra dem 10 ved enden av partiene 1 a og 3a. Således er motstandene Rq+b erstattet med motstander RB med mye høyere verdi og som representerer lekkasjen gjennom saltlaken alene. Motstanden gjennom saltlaken i området av reléstasjonen 6 er så stor sammenlignet med den som frembringes av de streifende kontakter 10 ved endene av det isolerte parti av strengen 1a, at virkningen av saltlaken kan overses. Under sending kan således en strømsløyfebane anses å eksistere, som består av det isolerte parti av strengen 1 a, det tilhørende parti av foringen 3a og de streifende kontaktpunkter 10. De to ender av denne sløyfe er selvsagt forbundet med resten av strengen 1 og foringen 3. Det signalgenererende utstyr 8a får en strøm I til å flyte omkring strømsløyfens bane. Denne flyt av strømmen I gjør at det oppstår en spenningsforskjell mellom de streifende kontakter 10 ved de motsatte ender av det isolerte parti av strengen 1a. Denne spenningsforskjell vil være I * sumRc, hvor sumRc er lik foringens totale motstand mellom de streifende kontakter 10. ;Antas det at isoiasjonsskjøten 7 er anordnet ved midten av det isolerte parti av strengen 1a og systemet innstiller seg i balanse i forhold til jord, vil størrelsen av spenningsforskjellen mellom metallstrukturen og jord ved hver ende av det isolerte parti 1a være (I x sumRc)/2. Fordi det er en spenningsforskjell mellom posisjonene for de streifende kontakter 10 og jord, vil et signal være tilbøyelig til å vandre langs strengen 1 og foringen 3 i hver retning bort fra reléstasjonen 6. ;Ønskede data, slik som dem mottatt fra en datainnsamlende stasjon, kan overføres langs strengen 1 og foringen 3 bort fra reléstasjonen ved å kode et egnet signal på strengen 1 ved hjelp av mekanismen beskrevet ovenfor. Det resulterende signal brer seg ut bort fra strømsløyfen langs strengen og foringen som en eneste leder. Signal-kretsen fullføres av en jordretur og ingen ledningstråder er nødvendig. Således kan alle problemer knyttet til å anordne ledninger særlig nede i et hull, unngås. ;Passende mottagende utstyr ved slamledningen eller ved en annen reléstasjon (ikke vist) brukes for å påvise signalet påtrykket strengen 1 og foringen 3, for å trekke ut de ønskede data. Det mottagende utstyr kan gjøre bruk av en induktiv kobling eller være anordnet for å måle signaler i forhold til en egen jordreferanse. ;Således kan signaloverføringssystemets rekkevidde økes drastisk ved å anordne et passende antall reléstasjoner innenfor foringen 3. Reléstasjonene er toveis, slik at senderekkevidden øker når det sendes signaler ned i brønnen såvel som ut av brønnen. ;Med isoiasjonsskjøten plassert sentralt innenfor det isolerte parti 1 a, vil signaler i hver retning bort fra reléstasjonen 6 ha hovedsakelig lik styrke. Dersom imidlertid isoiasjons-skjøten 7 befinner seg nærmere den ene ende av det isolerte parti 1 a, vil spenningsforskjellen generert ved den annen ende av det isolerte parti 1a være tilbøyelig til å være større enn (I * sumRc)/2. Dersom det er ønskelig å øke signalets styrke i den ene retning kan isoiasjonsskjøten 7 anordnes tilsvarende.
Som et alternativ er det isolerte parti av produksjonsstrengen 1 a forsynt med et isolerende belegg for ytterligere å senke ledningen mellom det isolerte parti 1a og det tilhør-ende parti av foringen 3a.
Fig. 6 viser en spole 201 anordnet på en ringformet kjerne 202 anbragt omkring et pro-duksjonsrørparti 1 a for bruk i en fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse, for å tilføre et signal til og/eller tappe et signal fra produksjonsstrengen 1. I dette tilfelle baserer man seg på en induktiv kobling og ingen isolasjonsskjøt utnyttes. Under sending brukes spolen 201 for å indusere en strøm i strengen 1, mens strømsløyfen beskrevet ovenfor virker som en transformatorvikling med en eneste vinding. Under mottagning induserer et signal på produksjonsstrengen 1 en tilsvarende strøm i spolen 201, som kan påvises. Denne fremgangsmåte ved mottagning er ikke avhengig av at det finnes et isolert parti 1 a av produksjonsstrengen. Denne koblingsmetode gir den fordel at det blir mulig å optimalisere impedanstilpasningen ved riktig valg av viklingsforhold.
Skjønt det ikke er vist på tegningene, består foringen 3 for en brønn typisk av rørsek-sjoner som er skrudd sammen. I en alternativ realisering av oppfinnelsen kan noen av eller alle skjøtene mellom foringsseksjonene behandles for å gi et diskontinuitetsnivå i foringens ledningsevne. Dette kan typisk oppnås ved å belegge de berørende overflater i hver skjøt med et isolerende medium som ikke er til skade for foringens avtettende egenskaper.
Innføring av sådanne diskontinuiteter kan i vesentlig grad endre brønnens elektriske egenskaper sett under ett. I det minste i noen tilfeller kan dette føre til forbedret ytelse for de relevante utførelsesformer beskrevet ovenfor. Som et eksempel kan rekkevidden for sendesystemet vist i fig. 1 og 2 forbedres. Forbedringene kan oppnås enten diskon-tinuitetene er anordnet i området av strømsløyfen, dvs. mellom forbindelser i innbyrdes avstand, eller i avstand fra vedkommende område. Hensikten er å tvinge mer av signalet inn i strengen heller enn i foringen og øke andelen av signalet som vandrer bort fra området av sløyfen.
Det skal bemerkes at skjønt de angitte utførelsesformer og foreliggende oppfinnelse generelt kan virke bedre dersom det eksisterer diskontinuiteter mellom berørende
seksjoner av foringen, slik som nevnt ovenfor, er dette ikke en nødvendig forutsetning for virkemåten. Systemet kan derfor være slik at foringen i hovedsak er elektrisk kontinuer-lig langs hele sin lengde eller i det minste i sløyfens område. Dette gjelder for foringen i en brønn og foringen for en hvilken som helst annen rørledning såvel som for et hvilket som helst tilsvarende, omgivende ytre element.
PATENTKRAV
1. Dataoverføringssystem hvor et rørledningssystems metallstruktur (1, 2, 3) brukes som en signalkanal og jord brukes som retur,
karakterisert ved at det omfatter:
- utstyr for å danne en strømsløyfe (9, 1, 3) for bruk under påføring av signaler til signalkanal- og jordreturkretsen, og som har første og andre ledende partier (1, 3) som er elektrisk forbundet med hverandre på to steder (10) som befinner seg i avstand fra hverandre, idet i det minste et av de ledende partier omfatter en del av
nevnte metallstruktur, og
- en lokal enhet (6) som har sendende utstyr (8a) for påføring av et signal til et av de ledende partier, og som omfatter induktivt koblende utstyr (201, 202) anordnet omkring vedkommende ledende parti for å generere en spenningsforskjell mellom jord og metallstrukturen i området av sløyfen og derved få et signal til å bre seg ut langs
signalkanalen frembragt av metallstrukturen bort fra sløyfen,
og hvor utstyret for å danne sløyfen (9, 1, 3) er anordnet for å sikre at stedene (10) som befinner seg i avstand fra hverandre er adskilt med i det minste en minste distanse valgt for å gi ønskede overføringsegenskaper.
2. Dataoverføringssystem som angitt i krav 1, og hvor rørledningssystemet omfatter en indre strømningsledning (1) og en omgivende foring (3), idet det ene ledende parti omfatter en del av strømningsledningen mens det annet ledende parti omfatter en omgivende del av foringen. 3. Dataoverføringssystem som angitt i krav 2, og hvor utstyret for å danne sløyfen omfatter isolerende avstandsstykker (9) for å holde strømningsledningen (1) i avstand fra den omgivende foring (3) over en valgt minste distanse. 4. Dataoverføringssystem som angitt i krav 2 eller 3, og hvor forbindelsene mellom de første og andre ledende partier, som befinner seg i avstand fra hverandre, utgjøres av streifende kontakter mellom strømningsledningen (1) og fåringen (2) forbi det valgte område. 5. Dataoverføringssystem som angitt i et av de foregående krav, og hvor den lokale enhet (6) omfatter mottagende utstyr (8b) for å motta innkommende signaler overført langs metallstrukturen. 6. Dataoverføringssystem som angitt i krav 5, og hvor den lokale enhet (6) er innrettet for å virke som en reléstasjon. 7. Dataoverføringssystem som angitt i krav 5 eller 6, og hvor det mottagende utstyr (8b) omfatter induktivt koblende utstyr. 8. Dataoverføringssystem som angitt i et av de foregående krav, og hvor det sendende utstyr (8a) er anordnet for å tilføre signaler hovedsakelig ved midtpunktet av vedkommende ledende parti. 9. Dataoverføringssystem som angitt i et av kravene 2 - 4, og hvor foringen (3) omfatter flere separate seksjoner mens berørende overflater ved en eller flere skjøter mellom inntilliggende seksjoner er belagt med et isolerende medium. 10. Fremgangsmåte ved overføring av data, hvor et rørledningssystems metallstruktur brukes som en signalkanal og jord brukes som retur,
karakterisert ved at den omfatter trinn hvor:
- det anordnes en strømsløyfe som brukes under påføring av signaler til signalkanal- og jordreturkretsen og som har første og andre ledende partier som er elektrisk forbundet med hverandre på to steder som befinner seg i avstand fra hverandre, idet i det
minste et av de ledende partier omfatter en del av nevnte metallstruktur, og
- et signal tilføres et av de ledende partier ved hjelp av induktivt koblende utstyr anordnet omkring vedkommende ledende parti, slik at det under bruk genereres en spenningsforskjell mellom jord og metallstrukturen i området av sløyfen, som får et signal til å bre seg ut langs signalkanalen frembragt av metallstrukturen bort fra
sløyfen, mens
- det sikres at stedene som befinner seg i avstand fra hverandre er adskilt med i det minste en minste distanse valgt for å gi ønskede overføringsegenskaper.
NO20020041A 1999-07-07 2002-01-04 Anordning og fremgangsmate for dataoverforing ved bruk av rorledning som elektrisk signalleder og jord som retur. NO320860B1 (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9915968.3A GB9915968D0 (en) 1999-07-07 1999-07-07 Data transmission systems, method of data transmission, signal recieving apparatus and methods of recieving signals all for use in pipeline systems
GBGB9924027.7A GB9924027D0 (en) 1999-10-11 1999-10-11 Data transmission systems,methods of data transmission,signal receiving apparatus and methods of receiving signals all for use in pipeline systems
PCT/GB2000/002538 WO2001004461A1 (en) 1999-07-07 2000-06-30 Data transmission in pipeline systems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20020041D0 NO20020041D0 (no) 2002-01-04
NO20020041L NO20020041L (no) 2002-03-07
NO320860B1 true NO320860B1 (no) 2006-02-06

Family

ID=26315741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20020041A NO320860B1 (no) 1999-07-07 2002-01-04 Anordning og fremgangsmate for dataoverforing ved bruk av rorledning som elektrisk signalleder og jord som retur.

Country Status (15)

Country Link
EP (1) EP1194678B1 (no)
JP (1) JP2003504543A (no)
KR (1) KR20020030075A (no)
CN (1) CN1372615A (no)
AP (1) AP2001002381A0 (no)
AT (1) ATE292743T1 (no)
AU (1) AU5694500A (no)
BR (1) BR0012635A (no)
CA (1) CA2378329C (no)
DE (1) DE60019290D1 (no)
EA (1) EA200101247A1 (no)
MX (1) MXPA02000007A (no)
NO (1) NO320860B1 (no)
OA (1) OA11986A (no)
WO (1) WO2001004461A1 (no)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2364724B (en) * 1999-08-30 2002-07-10 Schlumberger Holdings Measurement while drilling electromagnetic telemetry system using a fixed downhole receiver
US7170423B2 (en) 2003-08-27 2007-01-30 Weatherford Canada Partnership Electromagnetic MWD telemetry system incorporating a current sensing transformer
CA2476787C (en) * 2004-08-06 2008-09-30 Halliburton Energy Services, Inc. Integrated magnetic ranging tool
GB0505855D0 (en) * 2005-03-22 2005-04-27 Expro North Sea Ltd Signalling downhole
US7554458B2 (en) 2005-11-17 2009-06-30 Expro North Sea Limited Downhole communication
EP1969882B1 (en) 2005-12-13 2014-08-13 LG Electronics Inc. Communication method using relay station in mobile communication system
GB2486685A (en) 2010-12-20 2012-06-27 Expro North Sea Ltd Electrical power and/or signal transmission through a metallic wall
GB2573848A (en) * 2016-09-19 2019-11-20 Halliburton Energy Services Inc Powering downhole components in subsurface formations behind casing
MX2019002871A (es) * 2016-09-30 2019-07-18 Welltec Oilfield Solutions Ag Sistema de terminacion de fondo de perforacion.
CN109653735B (zh) * 2019-03-01 2022-11-15 西南石油大学 一种基于电流回路的钻井信号下传装置及信号下传方法
CN114635672B (zh) * 2021-12-30 2024-05-28 中国石油天然气集团有限公司 一种页岩气井下生产动态监测方法和系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2364957A (en) * 1939-08-08 1944-12-12 Stanolind Oil & Gas Co Electrical surveying
US3129394A (en) * 1958-03-17 1964-04-14 Texas Eastern Trans Corp Coaxial mode transmission of carrier currents using insulated buried pipe and surrounding earth
JPS5678240A (en) * 1979-11-30 1981-06-27 Tsurumi Seiki:Kk Method and device for underwater signal transmission
GB9212685D0 (en) 1992-06-15 1992-07-29 Flight Refueling Ltd Data transfer
GB9801010D0 (en) * 1998-01-16 1998-03-18 Flight Refueling Ltd Data transmission systems

Also Published As

Publication number Publication date
CA2378329C (en) 2007-09-18
CN1372615A (zh) 2002-10-02
EP1194678B1 (en) 2005-04-06
KR20020030075A (ko) 2002-04-22
EA200101247A1 (ru) 2002-08-29
AU5694500A (en) 2001-01-30
EP1194678A1 (en) 2002-04-10
WO2001004461A1 (en) 2001-01-18
JP2003504543A (ja) 2003-02-04
BR0012635A (pt) 2002-04-02
AP2001002381A0 (en) 2001-12-31
MXPA02000007A (es) 2003-07-21
DE60019290D1 (de) 2005-05-12
ATE292743T1 (de) 2005-04-15
OA11986A (en) 2006-04-18
CA2378329A1 (en) 2001-01-18
NO20020041L (no) 2002-03-07
NO20020041D0 (no) 2002-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1252416B1 (en) Choke inductor for wireless communication and control in a well
US5745047A (en) Downhole electricity transmission system
CN1975095B (zh) 一种带有电流回路感应耦合器的带线管接头
US7055592B2 (en) Toroidal choke inductor for wireless communication and control
US7948395B2 (en) Downhole transmission system comprising a coaxial capacitor
CA2078090C (en) Method and apparatus for transmitting information between equipment at the bottom of a drilling or production operation and the surface
NO316812B1 (no) Fremgangsmate og anordning for overforing av elektrisk effekt og signaler i en bronn ved bruk av elektrisk isolerte, permanent installerte fôringsror
US7554458B2 (en) Downhole communication
US20220356767A1 (en) Multi-stage wireless completions
US20110308796A1 (en) Pipeline instrumentation and control system
US7071837B2 (en) Data transmission in pipeline systems
NO315068B1 (no) En innretning for elektrisk kobling
NO320860B1 (no) Anordning og fremgangsmate for dataoverforing ved bruk av rorledning som elektrisk signalleder og jord som retur.
NO324854B1 (no) System og fremgangsmate for a overfore elektrisk kraft og kommunikasjonssignaler fra overflaten til nedihulls utstyr naer et foringsror
NO345851B1 (no) Signal og kraftoverføring i hydrokarbonbrønner
CA2431707C (en) Data transmission in pipeline systems
RU2206699C2 (ru) Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин
RU2162521C1 (ru) Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин
CA2527364C (en) Downhole communication
EP3485142A1 (en) System for cableless bidirectional data transmission in a well for the extraction of formation fluids

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired