NO321286B1 - Anordning og fremgangsmate for pulstelemetri under boring ved bruk av trykkpulsgenerator med hoy signalstyrke og hoy fastkilings-motstand - Google Patents

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERT SØKNAD

Denne søknaden krever prioritet fra US Provisional Application 60/066.643 innlevert 18. november 1997, innholdet av hvilken er innlemmet heri med referanse.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Område for oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen angår kommunikasjonssystemer, og spesielt systemer og fremgangsmåte for generering og overføring av datasignaler til overflaten av jorden samtidig med boring av et borehull, hvori det overførte signal er maksimalisert og sannsynligheten for at systemet fastkiles av borefluidpartikler er minimalisert.

Beskrivelse av den relaterte teknikk

Det er ønskelig å måle eller "logge", som en funksjon av dybde, forskjellige egenskaper av jordformasjoner penetrert av et borehull, idet borehullet er boret, i steden for etter ferdigstillelse av boreoperasjonen. Det er også ønskelig å måle forskjellige bore- og borehullsparametere, mens borehullet bores. Disse teknologier er kjent som logging-samtidig med-boring og måling-samtidig med-boring henholdsvis, og deretter kollektivt bli referert til som "MWD". Målinger er generelt tatt med en varitét av sensorer montert innen et vektrør over, men fortrinnsvis nær, til en borkrone som avslutter en borstreng. Sensorreaksjoner, som indikerer de interessante formasjons-egenskapene eller borehullsforholdene eller borparameterne, er så overført til overflaten av jorden for registrering og analysering.

Forskjellige systemer har blitt benyttet i den tidligere kjente teknikk for å over-føre sensorresponsdata fra brønnhullsborestreng-instrumenteringen til overflaten samtidig med boring av et borehull. Disse systemer innbefatter bruken av elektriske ledere som strekker seg gjennom borstrengen, og akustiske signaler som er overført gjennom borstrengen. Den tidligere teknikk krever kostbare og ofte usikre elektriske forbindelser som må utføres ved hver rørskjøtforbindelse i borestrengen. Denne sistnevnte teknikk er gjort ineffektiv under de fleste forhold på grunn av "støy" generert av den aktuelle boreoperasjonen.

Den mest vanlige teknikk benyttet for overføring av MWD-data benytter borefluid som et overføringsmedium for akustiske bølger modulert ned i hullet for å repre-sentere sensorsresponsdata. De modulerte akustiske bølger er påfølgende følt og dekodet ved overflaten av jorden. Borefluid eller "slammet" er typisk pumpet nedover gjennom borestrengen, går ut ved borkronen, og returnerer til overflaten gjennom borstrengborhuliringrommet. Borefluidet kjøler og smører borkronen, sørger for et medium for å fjerne borkroneavskjæringer til overflaten, og tilveiebringer en hydrosta-tisk trykkhøyde for å balansere fluidtrykk innen formasjoner penetrert av borkronen.

Borfluiddataoverføringssystemer er typisk klassifisert som en av to slag avhengig av typen av trykkpulsgenerator som benyttes, selv om "hybrid-" systemer har blitt omtalt. Det første slaget benytter et ventilsystem for å generere en rekke av enten positive eller negative, og vesentlig adskilte, trykkimpulser som er digitale representasjoner av overført data. Det andre slaget, et eksempel av hvilket er omtalt i US patent 3.309.656, omfatter en roterende ventil eller "slamsirene" trykkimpulsgenerator som gjentagende forstyrrer strømmen av borefluidet, og således skaper varierende trykkbølger som genereres i borefluidet ved en bærefrekvens som er proporsjonal med hyppigheten av innblanding. Brønnhullssensorresponsdata er overført til overflaten av jorden ved modulering av den akustiske bærefrekvensen.

US patent 5.182.730 omtaler et første slag av dataoverføringssystem som benytter bitene av et digitalt signal fra en brønnhullssensor for å styre åpningen og luk-kingen av en begrensningsventil i banen av slamstrømmen. En slik overføring kan redusere interference fra borfluidsirkulasjonspumpe eller pumper, og interference fra annen borrelatert støy. Dataoverføringshastigheten til et slikt system er imidlertid relativt langsom som er velkjent innen fagområdet.

US patent 4.847.815 omtaler et ytterligere eksempel på det andre slaget av dataoverføringssystem omfattende en roterende ventil eller slamsirene nede i brønn-hullet. Dataoverføringshastigheten til dette systemet er relativt høy, men det er føl-somt for fremmedstøy, slik støy fra borefluidsirkulasjonspumpen. I Tillegg, for lave strømninger, dype brønner, borstrenger med liten diameter, og/eller høyviskositetes-boreslam, krever dette systemet små åpningsinnstillinger for maksimalisering av sig-naltrykk ved modulatoren. Under disse forhold er systemet følsomt for plugging eller "fastkiling" av fast partikkelmateriale i borslammet, slik som tapt sirkulasjonsmateriale "LCM", som i det etterfølgende vil defineres.

US patent 5.375.098 omtaler et forbedret roterende ventilsystem som innbefatter apparat og fremgangsmåte for å undertrykke støy. Selv om dataoverføringshas-tigheter er relativt høye og relativt fri for støyforringelse, er dette roterende ventilsys-temet fremdeles følsomt for fastkiling av faste partikkelmaterialer ved små åpningsinnstillinger.

Effektene av parameterne ovenfor er vist ved signalstyrkeforholdet fra Lamb, H., Hvdrodvnamics. Dover, New York, New York (1945), sider 652-653, som er:

hvor S = signalstyrke ved en overflatetransduser (signalomformer);

S0 = signalstyrke ved brønnhullsmodulatoren;

F = bærefrekvens av MWD-signalet uttrykt i Hertz;

D = målt dybde mellom oveflatetransduser og brønnhulls-modulatoren;

d = innvendig diameter av borerøret (samme enheter som

målt dybde);

= plastisk viskositet av borfluid; og

K = bulkmoduler av volumet av boreslammet over modulatoren,

og ved modulatorsignaltrykkforholdet

hvor S0 = signalstyrke ved brønnhullsmodulatoren;

pslam = tetthet av borfluid;

Q = volumstrømningshastighet av borfluid; og

A = strømningsarealet med modulatoren i den "lukkede"

posisjon, en funksjon av åpningsinnstillingen.

US patent 5.583.827 omtaler et roterende ventiltelemetri-system som genere-rer et bæresignal med konstant frekvens, og sensordata er overført til overflaten ved modulering av amplituden i steden for frekvensen av bæresignalet. Amplitudemodu-lasjon er utført ved å variere avstanden eller "åpningen" mellom en rotor og stator-komponent til ventilen. Åpningsvariasjonen er utført ved et system som induserer re-lativ aksial bevegelse mellom rotor og stator avhengig av den digitaliserte utgangen av en brønnhullssensor. '827 patentet omtaler også bruken av et flertall av slike ven-tilsystemer operert etter hverandre. Systemet er imidlertid mekanisk og operasjons-messig komplekst, og er også utsatt for de samme fastkilingsbegrensninger som tidligere omtalt under drift ved små åpningskonstruksjoner nødvendig for å generere maksimal signalamplitude.

Alle borestrengkomponenter, innbefattende MWD-verktøy, bør være konstruert for å tillate den kontinuerlige strømmen av fastmateriale og tilsetningsmateriale oppslemmet i borefluidet. Som omtalt tidligere, er et viktig eksempel på et tilsetnings-stoff tapt sirkulasjonsmateriale eller "LCM". En vanlig type av LCM er "mediumnøtt-plugg", som er et materiale for å styre tapt sirkulasjon av borefluider inn i visse typer av formasjoner penetrert av borkronen under boreoperasjonen. Dette materialet kan være av vital viktighet ved boring av en brønn når den er benyttet for å plugge fraktu-rer i formasjoner for å isolere inkompetente formasjoner til hvilke borefluid kan tapes, eller når boreparametere resulterer i for mye overbalansetrykk i brønnborings-ringrommet med hensyn til formasjonstrykket. Hvis tap av borfluidet skjer, kan den hydrostatiske balansen av brønnen benyttes sammen og oppdemningen av under-overflateformasjonstrykket kan tapes. Dette har ekstreme negative sikkerhetsimplika-sjoner for en rigg og mannskap siden tap av brønnstyring kan føre til et "kick" og mulig en "utblåsning" av brønnen. I lys av disse boremekanismer og sikkerhetsaspekter, er LCM, slik som "mediumnøttplugg" påkrevet i noen boreoperasjoner. Boreutstyr som innbefatter MWD-utstyr, må være i stand til å passere LCM. Som et resultat er passasjen av "mediumnøttplugg" også en vanlig akseptert standard ved hvilken spe-siell ytelse av MWD-verktøy er målt.

Hvis fastkiling og plugging av borestrengen oppstår under strømning av LCM i styring av tapt sirkulasjon, må borestrengen fjernes fra brønnen. Dette er en kostbar og kompleks operasjon, spesielt hvis brønnen og brønnhullstrykkene ikke er stabile. Det er derfor svært viktig å opprettholde evnen til å transportere LCM nede i hullet via borestrengen for å eliminere problemer med tapt sirkulasjon i brønnen. LCM må derfor gå gjennom alle elementer av borestrengen, innbefattende trykkpulsgeneratoren til et MWD-verktøy.

Tidligere kjente roterende ventiltypetrykk-impulsmodulatorer har benyttet en lateral åpning mellom statoren og rotoren av modulatoren som tilveiebringer et strømningsområde for borefluidet, selv når modulatoren er i den "lukkede" posisjonen. Som et resultat er modulatoren aldri fullstendig lukket etter som borfluidet må opprettholde en kontinuerlig strømning for at tilfredsstillende boreoperasjoner kan utføres. Borefluidet og partikkelmaterialtilsetninger eller nedbrutt materiale må således gå gjennom den laterale åpningen av modulatoren når den er i den lukkede posisjonen. I de tidligere kjente konstruksjoner, har det laterale gapet vært begrenset til visse minimumsverdier. Ved laterale åpningsinnstillinger under minimumsverdien er ytelsen av datatelemetrisystemet forringet med hensyn til LCM-toleranse, slik at fastkiling eller plugging av borestrengen kan oppstå. Omvendt er det påkrevet at den laterale åpningen og tilhørende lukket strømningsareal er så lite som praktisk mulig for å maksimalisere telemetrisignalstyrke, som er proporsjonal til forskjellen i differensialtrykk over modulatoren når modulatoren er i de helt "åpne" og helt "lukkede" posisjo-ner. Signalstyrke må maksimaliseres ved MWD-verktøyet for å opprettholde signalstyrke ved overflaten når lave borefluidstrømningsmengder, økte brønndybder, mindre borestrengtverrsnitt, og/eller høy slamviskositet er bestemt av det geologiske mål og spesielle boremiljø som påtreffes. Hvis åpningen er redusert til mindre enn stør-relsen av ethvert partikkeltilsetningsmateriale, er det økt vanskelighet med å transportere disse tilsetningsmaterialer eller nedbrutt materiale gjennom modulatoren. Ved et visst punkt, avhengig av innstillingen av den laterale åpningen mellom rotoren og statoren, partikkelstørrelsen og konsentrasjonen, partikkelakkumuleringen, kan pakking og plugging av borestrengen oppstå. I tillegg, ved lavere modulatorfrekvenser, vil mengden av akkumulering være større siden modulatoren er i den "lukkede" posisjonen for en lengere tidsperiode. Differensialtrykk vil tvinge partiklene inn i åpningen hvor de kan kile og stoppe modulatoren. Når dette skjer kan modulatoren svikte, kile seg i den lukkede posisjonen, og borestrengen kan pakkes av (engelsk packed off) og plugges oppstrøms fra modulatoren.

US 3.739.331 omhandler et måling-under-boring-verktøy hvor måldata overfø-res til overflaten ved hjelp av fluidpulstelemetri. Verktøyet omfatter en trykkpulsgenerator.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

I lys av den foregående omtale av tidligere kjente teknikk, er et mål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en trykkimpulsgenerator, eller kjent som en modulator, med en høy signalstyrke, idet den frie passasjen av borefluidpartikkelmateriale tilla-tes, slik som LCM eller nedbrutt materiale, og derved motstår fastkiling eller plugging.

Et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en trykkimpulsmodulator som fremviser fastkiling eller pluggemotstand under et bredt område av borfluidforhold, rørformede geometrier, brønndybder og borefluidteknologiske egenskaper.

Enda et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en trykkimpulsmodulator som tilveiebringer høy signalstyrke med fastkilingsfri drift under et bredt område av borfluidstrømningsforhold, rørformede geometrier, brønndybder og borefluidteolo-giske egenskaper.

Et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en trykkimpulsmodulator som oppnår den ovenfor angitte signalstyrke og operasjonsegenskaper, og som fremdeles tilveiebringer en passende dataoverføringshastighet.

Enda et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en trykkimpulsmodulator som oppnår den ovenfor angitte signalstyrke, dataoverføringshastighet og operasjonsegenskaper som en effektiv bruk av tilgjengelig brønnhullskraft for å operere modulatoren.

Ytterligere mål, fordeler og anvendelser av oppfinnelsen vil komme frem for de som er faglært på området ved den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen og de vedføyde figurene.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en trykkpulsgenerator ifølge det selvstendige krav 1 og videre ved en fremgangsmåte for generering av trykkimpulser ifølge det selvstendige krav 9.

Det er omtalt en MWD-modulator som generelt omfatter en stator, en rotor som roterer med hensyn til statoren, og et "lukket" strømningsåpningsareal som er utformet for å redusere fastkiling, og som er redusert i areal for å opprettholde en ønsket signalstyrke. Det har blitt funnet at det lukkede strømningsareal "A" bestemmer, for gitte bore- og borehullsforhold, signalstyrken, men aspektforholdet av det lukkede strømningsareal A bestemmer åpningens tendens til å fastkiles med partik-kelmaterialet transportert innen borefluidet. Aspektforholdet til det lukkede strøm-ningsarealet A er definert som forholdet av maksimal størrelse av åpningen dividert på den minimale størrelsen av åpningen. Som et eksempel, kan man anta at en lukket strømningspassasje med areal A har et høyere aspektforhold på grunn av en relativt stor maksimal størrelse (slik som et langt rotorblad) og en relativt liten mini-mumsstørrelse (slik som en smal rotor-stator-åpning). Ved å anta en andre lukket strømningspassasje med det samme arealet A har et lavere aspektforhold, som vil være en passasje i formen av en sirkel, et kvadrat eller en annen form. Signaltrykk-amplituden vil være den samme for begge, siden arealene A er like. Den lukkede strømningsåpningen med det mindre aspektforholdet vil fremvise en mindre tendens til å fange partikkelmateriale, forutsatt at den minimale hovedstørrelsen er større enn partikkelstørrelsen. For åpningen med det lange og smale arealet, er den smale eller minimale hovedstørrelsen (d.v.s. åpningsinnstillingen) noen ganger påkrevet å være mindre enn størrelsen av partikkeltilsetninger, slik som mediummutterplugg LCM, for å oppnå nyttbar telemetrisignalstyrke under visse forhold av strømningsmengde, brønndybde, telemetrifrekvens, borefluidvekt, borefluidviskositet og borestrengstør-relse. Dette kan resultere i fastkiling av modulatoren og etterfølgende plugging av borestrengen.

Rotoren og statoren til modulatoren er utformet slik at arealet A av fluidstrøm-ningsbanen med modulatoren i den "lukkede" posisjonen er tilstrekkelig liten for å oppnå den ønskede signalstyrken, men også utformet med et lavt aspektforhold og tilstrekkelig minimumshovedstørrelse for å forhindre partikkelmaterialakkumulering, fastgjøring og plugging. Forskjellige former innbefattende sirkulære, triangulære, rek-tangulære og ringformede sektoråpninger er omtalt. På grunn av den forbedrede lukkede strømningsbanegeometrien, kan åpningen mellom modulatorrotoren og statoren være redusert til tilstrekkelig liten klaring for ytterligere signalstyrken og også eksklu-dere partikkelmateriale, slik at fastkiling mellom rotorblader og statorfremspring ikke skjer. Partiklene er i steden sveipet eller skrapet ved interaksjon av rotorbladene med statorfremspringene under rotasjon inn i den "åpne" posisjonen av modulatordysene og er ført bort av borefluidet. Når rotorbladenes laterale flater bringer partikler mot statorens laterale flater, kan avskjæring av partikler ved rotoren oppstå. Denne av-skjæringen er assistert ved et magnetisk posisjoneringsmoment som er del av systemet beskrevet i patent 5.237.540. Kraften påkrevet for å drive modulatoren i denne utformingen under høye konsentrasjoner av partikkeltilsetninger er betydelig redusert sammenlignet med tidligere kjente modulatorer. Rotor/statorarrangementet til den foreliggende oppfinnelse er noe analogt til et sett av skarpe, tette tilpassede sakser, idet tidligere kjente modulatorer med store rotorer/statoråpninger er likeledes analoge til sløve, dårlig tilpassede sakser. Den førstnevnte kutter og skjærer med minimal an-strengelse, i den sistnevnte kutter dårlig og kiler seg fast.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Slik at måten som det ovenfor angitte trekk, fordeler og mål med den foreliggende oppfinnelse er oppnådd kan forstås i detalj, vil mer nøyaktig beskrivelse av oppfinnelsen, kort summert ovenfor, gjøres med referanse til utførelsene derav som er illustrert i de vedføyde tegningene.

Det skal imidlertid bemerkes at de vedføyde tegningene illustrerer kun typiske utførelser av oppfinnelsen og skai derfor ikke anses å begrense dens område, idet oppfinnelsen kan tillate andre i like høy grad effektive utførelser. Fig. 1 illustrerer den foreliggende oppfinnelse legemliggjort et typisk boreappa-rat; Fig. 2a er et aksielt seksjonsriss via en trykkmoduleringsanordning omfattende en stator og en rotor; Fig. 2b er et riss av en tidligere kjent stator- og rotorsammenstilling i en fullstendig åpen posisjon; Fig. 2c er et riss av den tidligere kjente stator- og rotorsammenstilling i en fullstendig lukket posisjon; Fig. 3 er et lateralt seksjonsriss av det tidligere kjente rotorblad og statorlegeme og strømningsdyse; Fig. 4a er et riss av en første alternativ utførelse av en stator- og rotorsammenstilling til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig åpen posisjon; Fig. 4b er et riss av den første alternative utførelse av stator- og rotorsammenstillingen til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig lukket posisjon; Fig. 4c er et lateralt seksjonsriss av rotorbladet og statorlegemet og strøm-ningsdysen til den foreliggende oppfinnelse i den første alternative utførelsen; Fig. 4d er et seksjonsriss av en labyrinttetning mellom statoren og rotorbladet; Fig. 5a er et riss av en andre alternativ utførelse av en stator- og rotorsammenstilling til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig åpen posisjon, hvori hvert rotorblad omfatter en strømningsåpning; Fig. 5b er et riss av den andre alternative utførelsen av stator- og rotorsammenstillingen til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig lukket posisjon; Fig. 5c er et lateralt seksjonsriss av et rotorblad og statorlegeme og strøm-ningsdyse til den foreliggende oppfinnelse i den andre alternative utførelsen; Fig. 6a er et riss av en tredje alternativ utførelse av en stator- og rotorsammenstilling til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig åpen posisjon, hvori hver statorstrømningsdyse omfatter strømningsinnsnitt; Fig. 6b er riss av den tredje alternative utførelsen av stator- og rotorsammenstillingen til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig lukket posisjon; Fig. 6c er et lateralt seksjonsriss av et rotorblad og statorlegeme og strøm-ningsdyse til den foreliggende oppfinnelse i den tredje alternative utførelsen; Fig. 7 viser forholdene mellom rotorposisjon, differensialtrykk over modulator-anordningen, og fluidstrømningsareal for utførelsen til oppfinnelsen illustrert i de førs-te, andre og tredje alternative utførelsene til oppfinnelsen; Fig. 8a illustrerer en foretrukket utførelse av stator- og rotorsammenstillingen til den foreliggende oppfinnelse i en fullstendig åpen posisjon; Fig. 8b illustrerer den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen med stator- og rotorsammenstillingen i en fullstendig lukket posisjon; Fig. 8c er et lateralt seksjonsriss av rotor- og statorsammenstillingen til den foretrukne utførelse av oppfinnelsen i den fullstendige lukkede posisjonen; Fig. 9a er et riss av stator- og rotorsammenstillingen til den foretrukne utførel-sen av oppfinnelsen ved begynnelsen av en tidsperiode hvor sammenstillingen er i den fullstendig lukkede posisjonen; Fig. 9b er et riss av stator- og rotorsammenstillingen til den foretrukne utførel-sen av oppfinnelsen ved enden av tidsperioden hvor sammenstillingen er i den fullstendig lukkede posisjonen; Fig. 9c er et riss av stator- og rotorsammenstillingen til den foretrukne utførel-sen av oppfinnelsen i overgang mellom den fullstendige åpne posisjonen og den fullstendig lukkede posisjonen; og Fig. 10 viser forholdene mellom rotorposisjon, differensialtrykk over modula-toranordningen, og fluidstrømningsareal for den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen.

BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSENE

Fig. 1 illustrerer den foreliggende oppfinnelse innlemmet i en typisk boreope-rasjon. En borestreng 18 er opphengt ved en øvre ende ved et drivrør 39 og konven-sjonell trekkverk (ikke vist), og avsluttet ved en nedre ende ved en borkrone 12. Borstrengen 18 og borkronen 12 er rotert ved en passende motorinnretning (ikke vist) og derved bore et borehull 30 inn i jordformasjonen 32. Borefluid eller bore "slam" 10 er trukket fra en lagerbeholder eller "slamtank" 24 gjennom en ledning 11 ved virkningen av en eller flere slampumper 14. Borefluid 10 er pumpet inn i den øvre enden av den hule borestrengen 18 gjennom en forbindelsesslamledning 16. Borefluid strømmer under trykk fra pumpen 14 nedover gjennom borestrengen 18, går ut av borestrengen 18 gjennom åpninger i borkronen 12, og returnerer til overflaten av jorden ved hjelp av ringrom 22 formet ved veggen av borehullet 30 og den ytre diameteren av borestrengen 18. Ved overflaten returnerer borefluidet 10 til slamtanken 24 gjennom en returstrømningsledning 17. Borkroneavskjæringer er typisk fjernet fra det returnerte borefluid ved hjelp av en "vibrasjonssikf (ikke vist) i returstrømningsledning 17. Strømningsbanen av borefluid 10 er illustrert ved piler 20.

Fremdeles med referanse til fig. 1, er MWD-underseksjon 34 bestående av målesensorer og tilhørende styreinstrumentering montert fortrinnsvis i en boreman-sjett nær borkronen 12. Sensorne reagerer på egenskapene til jordformasjonen 32 penetrert ved borkronen 12, slik som formasjonstetthet, porøsitet og motstand. I tillegg kan sensorene reagere på boring og borehullsparametere, slik som borehulls-temperatur og trykk, borkroneretning o.l. Det skal forstås at underseksjonen 34 tilveiebringer en ledning gjennom hvilken borfluidet 10 lett kan strømme. En impulssignalanordning eller modulator 36 er plassert fortrinnsvis i umiddelbar nærhet av MWD-sensorunderseksjonen 34. Impulssignalanordning 36 konverterer responsen av sensorene i underseksjonen 34 inn i tilsvarende trykkimpulser innen borefluidsøylen på innsiden av borestrengen 18. Disse trykkimpulsene er følt av en trykktransduser (sig-nalomvandler) 38 ved overflaten 19 av jorden. Responsen til trykktransduseren 38 er overført ved en prosessor 40 til den ønskede respons av en eller flere brønnhullssen-sorer innen MWD-sensorunderseksjonen 34. Retningen av utbredelsen av trykkimpulser er illustrert begrepsmessig ved piler 23. Brønnhullssensorresponser er derfor telemetrert til overflaten av jorden for dekoding, registrering og tolkning ved hjelp av trykkimpulser indusert innen borefluidsøylen på innsiden av borestrengen 18.

Som beskrevet ovenfor er impulssignalanordninger typisk klassifisert som en av to arter avhengig av typen av trykkimpulsgenerator som benyttes. Den første arten benytter et ventilsystem for å generere en rekke av enten positive eller negative, og vesentlige adskilte, trykkimpulser som er digitale representasjoner av det overførte data. Den andre arten omfatter en roterende ventil eller "slamsirene" trykkimpulsgenerator, som repeterende begrenser strømningen av borefluidet, og forårsaker at varierende trykkbølger genereres i borefluidet ved en frekvens som er proporsjonal til forstyrrelseshastigheten. Brønnhullssensorresponsdata er overført til overflaten av jorden ved modulering av den akustiske bærerfrekvensen. Impulssignalanordningen 36 til den foreliggende oppfinnelse er av den andre arten.

Fig. 2a er et aksialt seksjonsriss av hovedkomponentene til en roterende ventil eller slamsirenetypeimpuls-signalanordning. Impulssignalanordningen 36 omfatter en bladet rotor 44 som vender på en aksel 42 og lagersammenstilling 46. Borfluid, igjen indikert ved strømningspiler 22 entrer en stator omfattende et statorlegeme 52 og fortrinnsvis et flertall av statordyser 54. Borefluidstrømningen gjennom stator-rotorsammenstillingen til impulssignalanordningen 36 er begrenset ved rotasjonen av rotoren som bedre ses i fig. 2b og 2c.

Fig. 2b er et riss av rotoren 44 og statordysene 54 og statorlegemet 52 som sett i et plan perpendikulært til akslen 42. Fig. 2b viser en tidligere kjent stator-rotorsammenstilling hvor de relative posisjonene av rotorbladene og statordysene er slik at begrensningen av borfluidstrømningen gjennom sammenstillingen er ved et minimum. Dette er referert til som den "åpne" posisjonen. Fig. 2c viser det samme perspektivrisset av den tidligere kjente stator-rotorsammenstillingen som fig. 2b, men med de relative posisjonene av rotorbladene og statordysene, slik at begrensningen av borfluidstrømningen gjennom sammenstillingen er ved et minimum. Dette er referert til som den "lukkede" posisjonen.

Borfluidstrømning gjennom stator-rotorsammenstillingen er ikke avsluttet når sammenstillingen er i den lukkede posisjonen. Dette er på grunn av en endelig sepa-rasjon eller "åpning" 50 mellom rotoren og statoren, som best sett i fig. 2a. Som et resultat er impulssignalanordningen 36 aldri fullstendig lukket siden borefluid 10 må opprettholde en kontinuerlig strømning for å tilfredsstille boreoperasjoner som skal utføres. Således må borefluid 10 og enhver partikkeltilsetning eller nedbrutt materiale suspendert innen borefluidet gå igjennom åpningen 50 når impulssignalanordningen 36 er i den lukkede posisjonen. I dent tidligere kjente teknikk har åpningen 50 blitt begrenset til visse minimumsverdier. Ved åpningsinnstillinger under disse minimums-verdiene, har impulssignalanordningen 36 en tendens til å kile seg fast eller plugges med partikler 56 i borefluidet som illustrert i fig. 3. Mer nøyaktig, når rotorbladet 44 innretter seg med statordysen 54 som vist i fig. 3, har partiklene 56 en tendens til å fastkiles i åpningen 50. Pil 45 illustrerer retningen av rotorbladbevegelse med hensyn til statoren. Fastkiling ved stator-rotorsammenstillingen til impulssignalanordningen 36 kan bevirke plugging av hele borstrengen 18. Fra et fastkiling- og pluggingsperspek-tiv, er det derfor ønskelig å gjøre åpningen 50 så stor som mulig. Fra et telemetrisig-nalstyrkeaspekt, er det ønskelig å innstille åpningen 50 så liten som mulig, slik at det tilhørende strømningsareal er minimalisert når impulssignalanordningen 36 er i den lukkede posisjonen. Minimum "lukket" strømningsareal maksimaliserer telemetrisig-nalstyrken, som er proporsjonal med trykkdifferensialet mellom modulatoren i den fullstendige "åpne" og den fullstendige "lukkede" posisjonen. Signalstyrken må være maksimalisert ved MWD-underseksjonen 34 for å opprettholde signalstyrke ved trykktransduser 38 ved overflaten når lave borfluidstrømningshastigheter, økede brønn-dybder, små borestrengtverrsnitt, og/eller høy slamviskositet er bestemt av det geologiske mål og det spesielle boremiljøet som påtreffes. Angitt matematisk,

hvor S0 = signalstyrke ved brønnhullsmodulatoren;

pslam = tetthet av borfluidet;

Q = volumstrømningsmengde av borfluidet; og

A = strømningsareal med modulatoren i den "lukkede"

posisjonen, en funksjon av åpningsinnstillingen.

Signalstyrken ved overflaten, S, ved å benytte det tidligere refererte arbeidet til Lamb, er uttrykt som

hvor S = signalstyrke ved en overflatetransduser;

S0 = signalstyrke ved brønnhullsmodulatoren;

F = bærefrekvens av MWD-signalet uttrykt i Hertz;

D = målt dybde mellom oveflatetransduseren og brønnhulls

modulatoren;

d = innvendig diameter av borerøret (samme enheter som

målt dybde);

li = plastisk viskositet av borfluid; og

K = bulkmodul av volumet til slammet over modu-

latoren,

Hvis åpningen 50 er redusert til mindre enn størrelsen av partikkelmaterialtil-setningspartiklene 56, er det en økt vanskelighet ved å transportere disse tilsetninger eller nedbrutt materiale gjennom modulatoren. Ved et visst punkt, avhengig av innstillingen av åpningen 50 mellom rotorbladene 44 og statorlegeme 52, partikkelstørrel-sen, og partikkelkonsentrasjonen, kan pakking og plugging av borestrengen 18 oppstå. I tillegg, ved lavere modulatorfrekvenser, vil mengden av akkumulering være større siden modulatoren er i den "lukkede" posisjonen for en lengere periode. Differensialtrykk vil tvinge partiklene 56 inn i åpningen 50 hvor de kan kile og stoppe modulatoren, spesielt i tilfelle med LCM som, ved konstruksjon, er beregnet til å tette og skape en trykkbarriere. Når dette skjer, kan modulatorrotor 44 svikte og kile seg fast i den lukkede posisjonen, og borestrengen 18 kan være pakket av og plugget opp-strøms fra impulssignalanordningen 36.

Det har blitt funnet at det lukkede strømningsarealet A bestemmer, for gitte forhold, signalstyrken, men aspektforholdet og minimumshovedstørrelsen av det lukkede strømningsareal A bestemmer åpningens tendens til å fastkiles med partikler transportert innen borefluidet. Aspektforholdet til det lukkede strømningsarealet A er definert som forholdet av den maksimale størrelsen av åpningen dividert på mini-mumsstørrelsen av åpningen. Som et eksempel, ved å anta at en lukket strømnings-passasje med areal A har et høyt aspektforhold på grunn av en relativt stor maksimal størrelse, slik som bladene til rotoren 44 med en relativt lang radiell utstrekning 51'

(se fig. 2b), og en relativt liten minimumsstørrelse slik som en smal åpning 50. Dette er typisk for de tidligere kjente anordninger illustrert i fig. 2b, 2c og 3. Disse tidligere kjente anordninger har en tendens til å fastkiles som illustrert i fig. 3.

Den foreliggende oppfinnelse anvender en labyrint "tetning" mellom rotoren og statoren som danner en mye mindre lateral åpning mellom disse to komponenter. I tillegg, anvender også den foreliggende oppfinnelse en lukket strømningspassasje med typisk det samme lukkede strømningsareal A som tidligere kjente anordninger, men med et lukket strømningsareal som har et mindre aspektforhold og en mini-mumshovedstørrelse større enn den forventede maksimale partikkelstørrelse. Oppfinnelsen beholder signalstyrke, og enda forhindrer fastkiling med partikkelmateriale.

En foretrukket og tre alternative utførelser av oppfinnelsen er omtalt, hvor de alternative utførelsene er presentert først. Det skal vektlegges at de alternative utfø-relsene av oppfinnelsen, såvel som den foretrukne utførelsen, anvender apparat og fremgangsmåter for å oppnå lukkede strømningsåpninger med lave aspektforhold og minimale hovedstørrelser for å forhindre fastkiling av signalanordning, og med lukkede strømningsareal tilstrekkelig små til å oppnå den ønskede signaltelemetristyrken.

Alternative utførelser

Fig. 4a er et riss av en rotor 64 og statorsammenstilling i en første alternative utførelse av oppfinnelsen, som sett perpendikulært til akslen 42, i den åpne posisjonen. Fig. 4b viser det samme perspektivriss av rotor-statorsammenstillingen til den første alternative utførelsen i den lukkede posisjonen. Rotorblad 64 og statordysene 74 er utformet slik at de lukkede strømningsarealene, identifisert ved nummer 60, former omtrent likesidede triangler med små aspektforhold. Som vist i fig. 4d, over-lapper rotorblader 64 statorlegemet 52 for å forme en labyrinttetning identifisert ved

nummer 51 og danner en aksial åpning 50'. Det lave aspektforholdet til det kumulative lukkede strømningsarealet med en minimumshovedstørrelse større enn den forut-sette maksimale partikkelstørrelse forhindrer fastkiling. Dette er sett i det aksielle ris-set i fig. 4c, hvori den aksielle åpningen 50' definert ved labyrinttetningen 51 er vesentlig redusert, idet rotorbladet og statordysekonstruksjonen tillater borfluid og suspenderte partikler 56 å strømme gjennom det lukkede strømningsarealet som illustrert ved pilene 20. Selv med denne forøkte fastkilingsytelsen, forblir den kumulative størrelsen A av den lukkede strømningsbanen relativt liten, og derved opprettholder den ønskede signalstyrken. Igjen illustrerer pilen 45 retningen av rotorbladbevegelsen med hensyn til statoren i den første alternative utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 5a er et riss av en rotor 75 og statorsammenstilling til en andre alternativ utførelse av oppfinnelsen, som sett perpendikulært til akslen 42, i den åpne posisjonen. Statordysene 54 og legemet 52 er, for omtaleformål, de samme som de som illustrert i fig. 2b, 2c og 3. Rotorbladene 75 inneholder fortrinnsvis sirkulære strøm-ningspassasjer 70 som har et aspektforhold på 1,0 og hovedstørrelse (diameter) stør-re enn den maksimale antallet partikkelstørrelse. Fig. 5b illustrerer den andre alternative stator-rotorsammenstillingen i den lukkede posisjonen. Rotorbladene 75 og statordysene 54 er innrettet slik at borefluid og suspendert partikler 56 kan gå igjennom de sirkulære strømningspassasjene 70 med redusert sannsynlighet for fastkiling siden aspektforholdet til hver åpning er lavt med tilstrekkelig minimumshovedstørrelse

(diameter) for å tillate passasje av partikkelmateriale. Igjen, for omtaleformål, antas det at summen av arealene til strømningspassasjene 70 er lik med A. Også labyrinttetning 51 som beskrevet ovenfor er igjen tilstede. Den andre alternative utførelse vist i det aksielle riss i fig. 5c, hvori åpningen 50' igjen er vesentlig redusert for kun å tillate bevegelse mellom rotoren og statoren, idet rotorbladet og statordysekonstruksjonen tillater at borefluid 10 som inneholder suspenderte partikler 56 strømmer gjennom den lukkede strømningsbanen som illustrert ved pilene 20. Selv med den forøkte fastkilingsytelsen på grunn av det lukkede strømningsarealet med et lite aspektforhold og tilstrekkelig minimumshovedstørrelse for å tillate passasje av partikkelmateriale, forblir størrelsen av strømningsarealet relativt lite, og derved opprettholder den ønskede signalstyrken. Igjen illustrerer pilen 45 retningen av rotorbladbevegelse med hensyn til statoren.

Fig. 6a-6c illustrerer enda en tredje alternativ utførelse av oppfinnelsen. Fig. 6a er et riss av en rotor- og statorsammenstilling, som sett perpendikulært til akslen 42, i den åpne posisjonen. Rotoren 44 er, for omtaleformål identisk til rotorkonstruk-sjonen vist i fig. 2b og 2c. Statorlegeme 82 inneholder imidlertid fordypninger 80 på hver side av statordysen 84, som vist i fig. 6b, som også illustrerer stator-rotorsammenstillingen i den lukkede posisjonen. Igjen er den tidligere beskrevne labyrinttetningen 51 tilstede. Rotorbladene 44 og statordysene 84 er innrettet i den lukkede posisjonen, slik at borefluid og suspenderte partikler 56 kan gå igjennom fordypningene 80 som vist i fig. 6c. Strømningsarealet i denne lukkede posisjonen er utformet omtrent som et kvadrat og derved minimaliserer aspektforholdet. Åpninger 50' er igjen innstilt til en minimumsverdi som tillater fri bevegelse mellom rotoren og statoren. Igjen illustrerer pilen 45 retningen av rotorbladbevegelse med hensyn til statoren. Partikkelfastkiling er igjen forhindret med denne tredje alternative utførelsen til oppfinnelsen siden aspektforholdet til den lukkede strømningsbanen gjennom fordypningene 80 er liten med tilstrekkelig minimumshovedstørrelse for å tillate passasje av partikkelmateriale. Det er igjen antatt for omtaleformål at summen av arealene av strømningspassasjene gjennom fordypningene 80 er lik med A. Denne tredje alternative utførelsen av oppfinnelsen tillater også borefluid 10 som inneholder suspenderte partikler 56 å strømme gjennom det lukkede strømningsarealet A som illustrert ved pilene 20 med redusert sannsynlighet for fastkiling. Størrelsen A av arealet forblir en-da en gang relativt lite og derved opprettholde den ønskede signalstyrken.

Foretrukket utførelse

Fig. 8a-8c illustrerer den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. Lignende ope-rasjonsprinsipper som tidligere detaljert anvendes også for denne foretrukne utførel-sen. Fig. 8a er et riss av en rotor 144 og statorsammenstilling, som sett perpendikulært til akslen 42. Radiusen til ethvert blad av rotoren 144 er definert som ri og er målt fra senterlinjeaksen av akslen 42 til den ytre perimeteren av rotoren. Posisjonen av rotoren 144 med hensyn til statordyse 154 innen legeme 152 er slik at dysene er fullstendig åpne. Radiusen til hver statordyse 154 er definert som r2 og er målt fra senterlinjeaksen av akslen 42 til den ytre perimeteren av dysen. Fig. 8b illustrerer rotor-statorsammenstillingen i den fullstendige lukkede posisjonen, som etterlater lukkede strømningsdyser 170 gjennom hvilke borfluid og suspenderte partikler kan strømme. Labyrinttetninger 51 er igjen anvendt mellom rotoren 144 og statorlegeme 152. Den lukkede strømningsdysen, eller minimumshovedstørrelse, er derfor definert ved differansen i radier Ti og r2. Fig 8c er et lateralt seksjonsriss A-A' i fig. 8b, og viser klarere bevegelsen av suspenderte partikler 156 gjennom de lukkede strømningsdy-sene 170.1 denne foretrukne utførelsen, forblir arealet av de lukkede strømningsdy-sene 170 konstant for en viss tidsperiode for å forlenge varigheten av trykkimpulsen for å gi mer energi til trykksignalet. Denne ekstra energi hjelper videre til ved overfø-ringen av trykksignalet til overflaten. I tillegg tilnærmer impulsformen seg nærmere en sinuskurve, fordelen av dette har blitt nærmere beskrevet i US patent 4.847.815.1 '815 patentet, starter modulatorsignalet å avvike fra sinuskurven etter som den laterale åpningen mellom rotoren og statoren er redusert for høyere signalamplituder.

Egenskaper til den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen er videre illustrert i fig. 9a, 9b og 9c. fig. 9a viser posisjonen av rotoren 144 ved starten av den lukkede posisjonen, og fig. 9b viser posisjonen av rotoren 144 ved et senere tidspunkt ved enden av den lukkede posisjonen. Det er åpenbart at arealene til de lukkede strøm-ningsdysene 170 forblir konstant under tidsperioden som forløper fra starten av den lukkede posisjonen (fig. 9a) til slutten av den lukkede posisjonen (fig. 9b). Fig. 9c er et riss av rotor- og statorsammenstillingen til den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen i overgang mellom den helt åpne posisjonen (fig. 8a) og den helt lukkede posisjonen (fig. 9a og 9b). I den foretrukne utførelsen er impulsformen og varigheten styrt av mengden av vinkelrotasjon av rotoren 144 hvor arealet av de lukkede strømnings-dysene 170 forblir konstant eller, alternativt angitt, "dveler" i den lukkede posisjonen. Dette resulterer i en impulsform, som vil omtales i et etterfølgende avsnitt, som er vesentlig forskjellig fra impulsformene produsert ved andre utførelser av oppfinnelsen. Ellers tillater aspektforholdet til det lukkede strømningsarealet sammen med mi-nimumshovedstørrelsen passasje av normale slampartikler 156 og tilsetninger slik som mediumskrueplugg LCM som beskrevet i andre utførelser av oppfinnelsen. Andre trekk beskrevet i andre utførelser er også anvendbar for den foretrukne utførelsen.

Ytelse

Som beskrevet ovenfor, begrenser den foreliggende impulssignalanordning repeterende fluidstrømmen som bevirker at en varierende trykkbølge genereres i borefluidet med en frekvens proporsjonal til begrensningsstørrelsen. Brønnhullssensor-data er så overført gjennom borefluidet innen borstrengen ved modulering av disse akustiske tegn.

Fig. 7 viser forholdet 90 mellom modulatorrotorposisjon og differensialtrykk over modulatoren og forholdet 92 mellom rotorposisjon og strømningsareal for alle utførelser av oppfinnelsen unntatt den foretrukne utførelsen. Rotorstatorsammenst.il-lingen omfatter tre rotorblader adskilt med 120° senteravstand og tre statordyser også adskilt på 120° senter. Gradantallet til rotoren fra helt "åpen" posisjon er plottet på abscissen. Kurven 90 representer differensialtrykk over modulatoren på den venstre ordinate skalaen 94. Kurven 92 representerer fluidstrømningsareal gjennom modulatoren på den høyre ordinatskala 96. Siden det er tre rotorblader, vil trykkmo-dulatorsammenstillingen være helt "lukket" ved en verdi på 60° fra den helt "åpne" posisjonen. Dette er gjenspeilet i toppen 104 i differensialtrykkurve 90 og minimumet 98 i strømningsarealkurve 92 ved 60° fra den åpne posisjonen. Omvendt, ved 0° og 120° fra den åpne posisjonen, fremviser differensialtrykket 90 minimum 102 og strømningsarelkurve 92 fremviser maksimum 100. Kurven 90 som representerer differensialtrykket varierer omvendt med strømningsarealkvadratet som vil forventes far modulatorsignaltrykkforholdet tidligere omtalt.

Fig. 10 viser forholdet 190 mellom modulatorrotorposisjon og differensialtrykk over modulatoren for den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen vist i fig. 8a-8c og fig. 9a-9c. Fig. 10 viser også forholdet 192 mellom rotorposisjon og strømningsareal for den foretrukne utførelsen. Rotor-statorsammenstilling omfatter igjen tre rotorblader adskilt på 120° og tre statordyser også adskilt på 120° senter. Gradantallet til rotoren fra den helt "åpne" posisjonen er igjen plottet på abscissen. Kurve 190 representerer differensialtrykk over modulatoren på den venstre ordinaten 194. Kurven 192 representerer fluidstrømningsareal gjennom modulatoren på den høyre ordinaten 196. Den forlengede tidsperioden for trykkimpulsen ved et maksimalt differensialtrykk 204 er klart vist, og som tidligere omtalt fra rotoren 144 som "dveler" med et lukket strøm-ningsareal 198 for en tilhørende tidsperiode. Differensialtrykket faller til en verdi identifisert ved nummer 202 når rotoren beveger slik at strømningsarealet er maksimalisert ved en verdi identifisert ved nummeret 200.

I alle utførelsene av oppfinnelsen som er fremlagt i denne omtale, har en rotor omfattende tre blader og statorer omfattende tre strømningsdyser blitt illustrert. Det skal imidlertid forstås at lærene i denne omtale er også anvendbar for stator-rotorsammenstillinger omfattende færre elter flere rotorblader og komplementære statorstrømningsdyser. Som et eksempel kan rotoren ha "n" blader, hvor n er helt tall. Hvert blad vil således fortrinnsvis sentreres rundt rotoren ved avstander på 360/n grader.

Alle illustrerte utførelser illustrerer enten stator eller rotorkonstruksjoner som gir det ønskede lave lukkede strømningsaspektforholdet og tave lukkede strømnings-areal. Det skal imidlertid forstås at både statoren og rotoren kan være konstruert for å oppnå disse konstruksjonsmål. Som et eksempel kan statorlegemet være fremstilt med innhugg i strømningsdysene som vist i fig. 6b og 6c, og rotorbladene kan være formet med hakk som stemmer overens med disse innhuggene når sammenstillingen er i en helt lukket posisjon.

Claims (28)

1. Trykkpulsgenerator (36) for å skape trykkimpulser i et strømmende borefluid som inneholder partikkelmateriale slik som tapt sirkulasjonsmateriale (LCM), idet ge-neratoren omfatter: et hus (40) gjennom hvilket strømmer, under bruk, i det minste en del av borefluidet; en stator (52, 82,152) er anbrakt inne i huset, statoren har minst én strøm-ningspassasje derigjennom; en rotor (64, 75,144) er montert for rotasjon i huset, rotoren er aksielt adskilt fra statoren med en åpning (50') og er roterbar med hensyn til statoren for periodisk å delvis stenge strømningspassasjen og derved generere nevnte trykkimpulser, og til-passet for å danne med statoren et strømningsareal som varierer mellom et maksimum og et minimum ettersom nevnte rotor roterer; karakterisert ved at minimums-strømningsarealet har en minimumshoveddimensjon valgt til å være tilstrekkelig stor nok for på den måten å redusere dens tendens til å blokkeres av nevnte partikkelmateriale, og nevnte åpning er laget tilstrekkelig liten slik at partikkelmate-rialet er forhindret fra å entre den og har en tendens tii å feies fra åpningen og/eller forskyves av rotoren.

2. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at (a) nevnte rotor (44, 64, 75,144) omfatter et flertall av rotorblader (44, 64, 75,144) med en første radius; (b) nevnte stator (52, 82,152) omfatter et flertall av strømningsledninger (54, 74, 84,154) med en andre radius større enn nevnte første radius; og (c) differansen mellom nevnte andre radius og nevnte første radius danner nevnte dyses minimumshovedstørrelse når hvert nevnte rotorblad (44, 64, 75,144) innretter seg med en tilhørende strømningsledning (54, 74, 84,154) innen nevnte stator (52, 82,152).

3. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at: (a) nevnte rotor (44, 64, 75,144) omfatter et flertall av rotorblader (44, 64, 74,144); (b) hvert rotorblad (44, 64, 74,144) har en port (70) deri; (c) en dimensjon av nevnte port (70) danner nevnte dyses minimums-hoveddimensjon når hvert nevnte rotorblad (44, 64, 74,144) innretter seg med en tilhørende strømningsledning innen nevnte stator (52, 82,152); og (d) nevnte dyses minimums-strømningsareal er definert ved et flertall av sirkler.

4. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at: (a) nevnte rotor (44, 64, 75,144) omfatter et flertall av rotorblader (44, 64, 74,144); (b) nevnte stator (52, 82,152) omfatter et flertall av strømningsledninger (54, 74, 84,154), hvori hver nevnte strømningsledning (54, 74, 84,154) omfatter en statorfordypning (80); (c) størrelsen av nevnte statorfordypning (80) danner nevnte dyses minimums-strømningsareal når hver nevnte rotorblad (44, 64, 74,144) innretter seg med en tilhørende strømningsledning (54, 74, 84,154) innen nevnte stator (52, 82, 152).

5. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at: (a) nevnte åpning (50, 50') forblir konstant uavhengig av den rotasjons-messige posisjonen til nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152); og (b) nevnte dyses minimums-strømningsareal er utformet som et tilnærmet likesidet triangel.

6. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at perioden mellom nevnte periodiske trykkimpulser som omfatter trykkmaksimum og trykkminimum er bestemt av vinkelhastigheten til nevnte rotor (44, 64, 75,144).

7. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 2, karakterisert ved at: (a) nevnte periodiske trykkimpulser omfatter trykkmaksimum og trykkminimum; (b) perioden mellom nevnte impulser er bestemt av vinkelhastigheten til nevnte rotor (44, 64, 75,144); og (c) nevnte trykkimpulser dveler ved nevnte trykkmaksimum for en tid bestemt av vinkelhastigheten til nevnte rotor (44, 64, 75,144).

8. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at: (a) nevnte trykkimpulsgenerator er forbundet til en borestreng (18); (b) boreslam strømmer nedover innen nevnte borestreng (18) i et borehull, og oppover innen et ringrom dannet av nevnte borestreng (18) og nevnte borehull; og (c) nevnte fluid (10) omfatter nevnte boreslam med partikkelmateriale suspendert deri.

9. Fremgangsmåte for generering av trykkimpulser innen et strømmende fluid (10), omfattende: (a) tilveiebringing av trykkimpulsgenerator (36) omfattende en rotor (44, 64, 75,144) og en stator (52, 82,152) som samarbeider for å forme en strømningsdyse (54, 74, 84,154) for nevnte fluidstrømning; (b) rotering av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152) for derved å periodisk variere nevnte strømningsdyse (54, 74, 84,154) mellom en maksimums-strømningsdyse og en minimums-strømningsdyse; karakterisert ved at den videre omfatter: (c) overføring av en skjærkraft til nevnte fluid (10) med rotasjon av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152); (d) forming av nevnte stator (52, 82,152) og nevnte rotor (44, 64, 75,144) (i) for å definere et minimums-strømningsareal; (ii) for å maksimalisere en minimums-hoveddimensjon for nevnte maksimums-strømningsareal, hvor nevnte minimums-hoveddimensjon er definert som arealets minimumsdimensjon, (iii) for å minimalisere en åpning definert ved avstanden til en flate av nevnte rotor fra en flate av nevnte stator til en minimumsverdi som tillater fri bevegelse mellom rotoren og statoren, og (e) forhindring av fastkiling av nevnte strømningsdyse (54, 74, 84,154) ved hjelp av nevnte skjærkraft, nevnte maksimaliserte minimums-hoveddimensjon, og nevnte minimaliserte åpning.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende: (a) tilveiebringing av nevnte rotor (44,64,75,144) med et flertall av rotorblader (44, 64, 74,144) med en første radius; (b) tilveiebringing av nevnte stator (52, 82,152) med et flertall av strøm-ningsledninger (54,74, 84,154) med en andre radius større enn nevnte første radius; og (c) danning av nevnte minimums-strømningsareal med differansen mellom nevnte andre radius og nevnte første radius og med hver nevnte rotorblad (44, 64, 74,144) innrettet med en tilhørende strømningsledning (54,74,84,154) innen nevnte stator (52,82,152).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende: (a) tilveiebringing av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med et flertall av rotorblader (44, 64, 74,144) med en port (70) i hvert blad; og (b) danning av nevnte minimums-strømningsareal med størrelser av nevnte port (70) og med hvert nevnte rotorblad (44,64,74,144) innrettet med en tilhørende strømningsledning (54, 74, 84,154) innen nevnte stator (52, 82,152).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at nevnte port (70) er sirkulær, og nevnte minimums-strømningsareal er sirkulær.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende: (a) tilveiebringing av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med et flertall av rotorblader (44, 64, 74, 144); (b) tilveiebringing av nevnte stator (52, 82,152) med et flertall av strøm-ningsledninger (54, 74, 84,154), hvori hver nevnte strømningsledning (54, 74, 84, 154) omfatter en fordypning (80); (c) danning av nevnte minimums-strømningsareal med størrelser til nevnte fordypning (80) og med hvert nevnte rotorblad (44, 64, 74,144) innrettet med en til-hørende strømningsledning (54, 74, 84,154) innen nevnte stator (52, 82,152); og (d) utforming av nevnte stator (52, 82,152) og nevnte rotor (44, 64, 75, 144) slik at nevnte minimums-strømningsareal er omtrent firkantet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 9, ytterligere omfattende: (a) utforming av nevnte rotor (44, 64, 75,144) og nevnte stator (52, 82, 152) slik at nevnte minimumsdyse er omtrent trekantet; og (b) danning av nevnte minimums-strømningsareal med en spesifisert åp-ningsbredde (50, 50').

15. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte stator (52, 82,152) har et flertall av fluidstrøm-ningsledninger (54, 74, 84,154) med en første radius, og hvori nevnte rotor (44, 64, 755,144) omfatter et flertall av blader med en andre radius, hvori (i) nevnte dyser varierer periodisk mellom et kumulativt minimumsareal og et kumulativt maksimumsareal med rotasjon av nevnte rotor (44, 64, 75,144); (ii) nevnte åpning (50, 50') er uavhengig av rotasjonsposisjonen til nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152); og (iii) forskjellen mellom nevnte første radius og nevnte andre radius danner nevnte kumulative minimumsareal når hvert nevnte rotorblad (44, 64, 74,144) innretter seg med en tilhørende strømningsledning (54, 74, 84,154) innen nevnte stator (52, 82, 152).

16. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 15, karakterisert ved at nevnte rotor omfatter tre blader adskilt ved 120° rundt en rotasjonsakse tii nevnte rotor (44, 64, 75,144) og nevnte stator (52, 82,152) omfatter tre strømningsledninger (54, 74, 84,154) adskilt ved 120° rundt en hovedakse til nevnte stator (52, 82,152), og nevnte rotasjonsakse og nevnte hovedakse er innrettet.

17. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 15, karakterisert ved at nevnte rotor (44, 64, 75,144) omfatter: (a) n-blader, hvor n er et heltall; og (b) hvert nevnte blad er adskilt ved 360° dividert ved n rundt en hovedakse til nevnte stator (52, 82, 152); og (c) rotasjonsaksen til nevnte rotor (44, 64, 75,144) og nevnte hovedakse til nevnte stator (52, 82,152) er innrettet.

18. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 15, karakterisert ved at nevnte rotor (44, 64, 75,144) er posisjonert i forhold til nevnte stator (52, 82,152) for å forme en labyrinttetning (51), hvori nevnte tetning (51) minimaliserer strømningen av fluid derigjennom og danner nevnte åpning (50, 50").

19. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 15, karakterisert ved at for nevnte kumulative minimumsareal, nevnte rotor (44, 64, 75,144) og nevnte stator (52, 82,152) er konstruert og anordnet slik at minimums-hoveddimensjonen til nevnte areal er maksimalisert og forholdet av maksimums-dimensjonen av åpningen til minimums-dimensjonen av åpningen er minimalisert.

20. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 15, karakterisert ved: (a) periodisk trykkimpulser omfattende trykkmaksimum og trykkminimum er generert ved rotasjon av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152); (b) perioden mellom nevnte trykkimpulser er bestemt av vinkelhastigheten til nevnte rotor (44, 64, 75, 144); og (c) nevnte trykkimpulser dveler ved nevnte trykkmaksimum for en tid bestemt av vinkelhastigheten til nevnte rotor (44, 64, 75,144).

21. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter: (a) nevnte rotor (44, 64, 75,144) innbefatter minst et par av rotorskovler (44, 64, 75,144) og hver nevnte skovl (44, 64, 75,144) beveger seg rotasjonsmessig for å danne nevnte slamstrømningspassasje gjennom nevnte stator (52, 82,152) med; (i) et spesifisert minimumsareal for nevnte strømningspassasje; (ii) en spesifisert minimumsverdi for åpningen (50, 50') mellom nevnte stator (52, 82,152) og rotor (44, 64, 75,144); (b) hvori nevnte rotorskovler hver modulerer slamstrøm som beveger seg med en skjærbevegelse, slik at tapte sirkulasjonsmaterialer i slammet ikke plugger nevnte åpning (50, 50') og er repeterende fjernet fra nevnte åpning (50, 50') med rotorrotasjon; og (c) nevnte rotor (44, 64, 75,144) og stator (52, 82,152), former over tid med fortsatt rotasjon, slamoverførte signaler med maksimum og minimum avhengig av det spesifiserte minimumsareal og spesifiserte minimumsverdi.

22. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 21, karakterisert ved at nevnte rotor (44, 64, 75,144) og stator (52, 82,152) danner minst et par av slamstrømningspassasjer med en første radius gjennom nevnte stator (52, 82,152); nevnte rotorrotasjon modulerer nevnte passasje ved nevnte bevegende rotor som øker nevnte passasjestørrelse; og hvori nevnte passasjer er: (a) rettet gjennom nevnte åpning (50, 50'); og (b) variert over tid slik at nevnte åpning (50, 50') forblir uforandret med rotorrotasjon.

23. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 21, karakterisert ved at nevnte rotor (44, 64, 75,144) innbefatter nevnte skovler montert for forlengelser radielt utover fra en rotoraksel sentralt dertil og nevnte skovler er: (a) bevegbare for åpne nevnte strømningspassasje til et større areal; (b) bevegbare for å lukke nevnte strømningspassasje til et mindre areal; og (c) montert på nevnte rotoraksel.

24. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 23, karakterisert ved at nevnte skovler har en første radius, og nevnte stator (52, 82,152) har en åpning derigjennom konstruert ved en andre radius større enn nevnte første radius for å danne nevnte slamstrømningspassasje.

25. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 23, karakterisert ved at nevnte skovler har en plate perforert med et rundt hull som danner nevnte slamstrømningspassasje.

26. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 23, karakterisert ved at nevnte stator (52, 82,152) og nevnte rotor (44, 64, 75,

144) har parallelle og motstående flater posisjonert ved en fast åpning (50, 50') derimellom, og en av nevnte flater er fordypet for å danne en slamstrømningspassasje.

27. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 23, karakterisert ved at nevnte stator (52, 82,152) og nevnte rotor (44, 64,75,

144) har parallelle og motstående flater posisjonert ved en fast åpning (50, 50') derimellom, og en slamstrømningspassasje er definert ved en trekant formet ved posisjonen av nevnte rotor (44, 64, 75,144) med hensyn til nevnte stator (52, 82,152).

28. Trykkpulsgenerator (36) ifølge krav 1, karakterisert ved at: (a) nevnte rotor (44, 64, 75,144) og nevnte stator (52, 82,152) former en labyrinttetning (51) derimellom; og (b) nevnte labyrinttetning (51) minimaliserer fluidstrømning derigjennom.