NO325956B1 - Anordning, system og fremgangsmate for igangsetting av en verktoyfunksjon ved en forprogrammert verktoyposisjon i en bronn - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører verktøy for initialisering av nedhullsfunksjoner i en foret brønn ved en forutbestemt posisjon langs brønnen, og fremgangsmåter for å benytte slike verktøy.

Under utførelse av operasjoner i en foret brønn, slik som perforering av foringen ved en ønsket dybde som en del av en brønnavslutning, er det viktig å vite den nøyaktige posisjon av verktøyet som senkes ned i brønnen for å utføre den. spesielle funksjon.

Ved kabel- eller glattlednings-operasjoner blir dybden av verktøystrengen vanligvis bestemt ved å føre kabelen over et kalibrert målehjul ved brønnover-flaten. Etter hvert som verktøyet blir utplassert, blir den lengde av kabelen som spoles ned i brønnen overvåket som et estimat for verktøydybden. Dybdekom-pensasjon for kabelstrekk kan forsøkes utført ved å beregne et teoretisk strekkfor-hold basert på kabellengde, elastisitet og verktøyvekt. Selv med meget innviklede kompenseringsalgoritmer kan imidlertid den virkelige størrelsen av kabelstrekket variere over tid og på grunn av uforutsette og umålte vekselvirkninger mellom kabelen og verktøystrengen og borehullet (slik som kabelfriksjon og at verktøyet set-ter seg fast), og uregelmessigheter slik som "kabelsprett". Retningsbrønner hvor verktøyet blir trukket langs den indre overflate av brønnfdringen, kan oppvise spesielle problemer med variabel og uregelmessig kabelbelastning, idet verktøyet "fastkiles" og spretter langs borehullet. Slike problemer vil man også støte på, selv om det er i mindre grad, i rørtransporterte operasjoner hvor en rørlengde blir målt ved hjelp av et hjul innrettet for å rulle langs rørledningen etter hvert som den spoles av. Selv meget små feilmarginer ved måling av utplassert lengde og andre av-vik, kan med enhver type utplassering resultere i absolutte verktøyposisjonerings-feil på flere fot eller mer i en brønn som f.eks. har en dybde på over 1500 meter.

For å posisjonere et verktøy mer nøyaktig med hensyn til en spesiell geolo-gisk formasjon, blir en kombinasjonslogg noen ganger preparert for en foret brønn forut for nedsenkning av verktøyet. Kombinasjonsloggen er en korrelasjon av to samtidig preparerte logger for et gitt borehull. En kombinasjonslogg kan f.eks. set-tes sammen av en geofysisk parameter, slik som naturlig gammastråling, sammen med en logg over foringsskjøter (avfølt med en sensor for magnetiske forings-egenskaper). En slik logg blir noen ganger kalt en kombinert kragelogg (eller CCL, Combined Coilar Log).

Kombinasjonsloggen blir tilveiebrakt ved å forskyve dybden av en logg med den faste avstand mellom sensorene på loggeverktøyet for å korrelere loggene til en felles dybdereferanse. Nytten av en slik kombinasjonslogg blir forsterket ved uregelmessigheten av krageavstander langs brønnen, bestemt av ujevne lengder av foringsrørseksjoner. Etter at kombinasjonsloggen er gjort ferdig, blir en avslut-ningsverktøystreng utstyrt med en kragesensor senket ned i brønnen. "Kragetreff" blir sendt tilbake til en operatør ved brønnoverflaten etter hvert som kabelen trek-kes opp, og markert for hver tredje fot eller noe slikt, og verktøyoperatøren forsø-ker å tilpasse mønsteret av treff med mønsteret av krager i CCL. Tilpasning av det ujevne mønsteret for å tilordne et gitt "kragetreff" med en spesiell krage i CCL ved visuelt å legge loggene over hverandre, og assistert av en tilnærmet dybdeindika-sjon fra kabelhjulet, gjør det mulig for operatøren å bestemme den nøyaktige posisjonen av verktøystrengen i forhold til CCL og så initialisere verktøyets tilsiktede funksjon. Det er ikke nødvendig at den nøyaktige dybden av verktøyet blir bestemt som sådan, som korrelasjon med CCL-posisjonene til verktøyet i forhold til de geologiske formasjoner som er nødvendige for optimal verktøyfunksjon (f.eks. perforering). Selv om denne prosedyren gir en mer nøyaktig posisjonering av verktøy-strengen i forhold til formasjonen, krever den direkte medvirkning av en kunn-skapsrik operatør og må muliggjøre både datatelemetri til brønnoverflaten og fjernaktivering av verktøystrengen.

Det er fra patentskriftet US 5,675,147 kjent en løsning for formasjonsevalu-ering, der brønnlogg-målinger sammenlignes med beregnede brønnlogger basert på utvalgte formasjonsbeskrivelser og verktøyrespons-modeller.

Etter hvert som det blir knapphet på oljeforekomster, blir det i større grad viktig med mer nøyaktige anordninger for å posisjonere verktøy for perforering av brønner med hensyn til optimal utvinning.

Sammendrag for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe forbedret posisjonering av ned-hullsverktøy i forhold til geologiske formasjoner som er av interesse, uten at det er nødvendig med korrelerende datatelemetri. I tillegg kan oppfinnelsen muliggjøre automatisk drift av nedhullsverktøy for perforering av fjerntliggende formasjoner i en foret brønn ved forutbestemte, nøyaktige posisjoner langs brønnen, uten at det er nødvendig med kommunikasjon mellom verktøyet og brønnoverflaten for slike ting som datakorrelasjon og funksjonsaktivering.

Oppfinnelsen beskriver et verktøy for initialisering av en nedhullsfunksjon i en undergrunnsbrønn.

Ifølge ett aspekt ved oppfinnelsen innbefatter verktøyet et minne innrettet for å lagre et brønnspesifikt referansemønster for en nedhullsbrønn, karakterisert som en funksjon av posisjon langs brønnen, en sensor som reagerer på karakteristikkene nede i brønnen, og en flankestyrt prosessor. Den flankestyrte prosessoren er innrettet for å motta et karakteristisk brønnsignal fra sensoren, å bestemme, fra signalet og referansemønsteret i minnet, posisjonen til verktøyet langs brønnen, og for automatisk å initialisere en nedhullsfunksjon ved en forprogrammert posisjon langs brønnen mens verktøyet blir beveget med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen.

Med "automatisk" mener vi at det ikke er nødvendig med utløsningssignaler som sendes fra overflaten, for å initialisere funksjonen nede i borehullet. Prosessen begynner å behandle data, i visse utførelsesformer som reaksjon på mottakelse av et signal fra brønnoverflaten, men fullfører så behandlingen og initialiserer automatisk funksjonen nede i borehullet uten at det er nødvendig med noen ytterligere innmatning fra verktøyoperatøren.

Ved visse anvendelser hvor referansemønsteret omfatter en sekvens med ujevne avstander mellom distinkte nedhullstrekk, (slik som foringskjøter eller variasjoner i foringsrørets magnetiske egenskaper, f.eks.), reagerer sensoren på nærheten til hver av hvert av trekkene til sensoren.

For visse anvendelser er prosessoren videre innrettet for å bestemme bevegelseshastigheten til verktøyet langs brønnen, og for fortrinnsvis å initialisere nedhullsfunksjonen ved en forprogrammert posisjon mellom tilstøtende kjenne-tegn.

Noen verktøy i henhold til oppfinnelsen har første og andre sensorer som er atskilt fra hverandre langs verktøyet med en fast langsgående avstand. Den flankestyrte prosessoren er innrettet for å motta signaler fra begge sensorer og for å bestemme fra signalene og referansemønsteret i minne, posisjonen og hastigheten til verktøyet langs brønnen.

I noen utførelsesformer for anvendelse i en foret brønn med et karakteristisk mønster for nedhullsegenskaper som har en gjennomsnittlig avstand, er den langsgående avstand mellom de første og andre sensorer i verktøyet betydelig mindre enn den gjennomsnittlige avstand mellom egenskapene nede i borehullet og verktøyet har også en tredje sensor. Den tredje sensor reagerer på nærheten til nedhullsegenskapene, og er atskilt fra de første og andre sensorer med en fast, langsgående avstand tilnærmet lik den gjennomsnittlige avstand mellom egenskapene nede i hullet.

Verktøyet som de første og andre sensorer er montert i, er fortrinnsvis laget av et materiale som har en termisk utvidelseskoeffisient som er mindre enn om-trent fire mikrometer pr. meter/Kelvin ved omkring 465 Kelvin (mindre enn omkring 15 mikrometer pr. meter/Kelvin ved omkring 465 Kelvin for hovedsakelig ikke-magnetiske materialer), og som strekker seg langs hovedsakelig hele den langsgående avstand mellom sensorene. Dette kan bidra til å redusere uønskede feil fra termisk induserte endringer i sensoravstanden.

I visse utførelsesformer har verktøyet alternativt en temperatursensor montert som reagerer på temperaturen i husmaterialet. Prosessoren er innrettet for automatisk å kompensere for endringer i den langsgående avstand mellom de to sensorer, forårsaket av temperaturvariasjoner i husmaterialet, noe som gjør det mulig å bruke husmaterialer med høyere termiske ekspansjonskoeffisienter, slik som karbonstål.

I noen tilfeller omfatter referansemønsteret geofysiske loggmålingsdata.

I noen utførelsesformer er prosessoren innrettet for å lagre en logg over de signaler som er mottatt fra sensoren, og for å sammenligne signalloggen med re-feransemønsteret for å bestemme posisjonen til verktøyet langs brønnen. Et slikt verktøy kan også ha en foringsskjøt-sensor.

Visse utførelsesformer har også en trykksensor som reagerer på hydrostatisk brønntrykk, og som er innrettet for å innlede initialiseringen som reaksjon på brønntrykket. For forskjellige anvendelser kan verktøyet være innrettet til enten å forby initialiseringen under en forutbestemt trykkterskel, eller for å tillate initialisering ved avføling av en forutbestemt sekvens med brønntrykk-tilstander.

I noen utførelsesformer er verktøyet innrettet for å bli senket ned i brønnen på en rørledning. I slike tilfeller innbefatter verktøyet en første trykksensor som reagerer på hydrostatisk brønntrykk (dvs. trykk i brønnen utenfor verktøyet); og en andre trykksensor som reagerer på hydrostatisk rørledningstrykk (dvs. trykk i rør-ledningen). Verktøyet er innrettet for å muliggjøre initialiseringen som reaksjon på en kombinert funksjon av brønn- og rørledningstrykk.

For forskjellige anvendelser kan verktøyet være innrettet for enten å forby initialiseringen under en forutbestemt terskelforskjell mellom brønn- og rør-ledningstrykkene, eller for å tillate initialiseringen ved avføling av en forutbestemt sekvens av relative variasjoner i brønn- og rørledningstrykkene.

I visse utførelsesformer er verktøyet innrettet for å bli beveget langs brøn-nen på en glattledning.

Noen utførelsesformer av verktøyet omfatter en avfyringsdetektor som reagerer på en ballistisk detonasjon i brønnen, idet verktøyet er innrettet for ikke å tillate initialiseringen før det detekteres en ballistisk detonasjon fra skudddetektoren eller avfyringsdetektoren.

I visse tilfeller er den flankestyrte prosessoren innrettet til å begynne å sammenligne signalet og referansemønsteret som reaksjon på en avfølt hendelse nede i borehullet, slik som mottakelse av et signal utsendt fra brønnoverflaten. Signaltypen som sendes fra brønnoverflaten kan f.eks. være hydraulisk trykk, elektriske signaler og akustiske signaler.

I visse anvendelser omfatter den avfølte hendelse nede i hullet opprett-holdelse av verktøyet i en stasjonær nedhullsposisjon over et forutbestemt tidsrom, eller å kontakte en overflate nede i brønnen, eller et forutbestemt mønster av verktøybevegelser.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en verktøystreng for å utføre en rekke nedhullsfunksjoner i en undergrunnsbrønn. Strengen omfatter et første verktøy utformet for å utføre en nedhullsfunksjon, og et andre verk-tøy som har en funksjonsdetektor som reagerer på utførelsen av funksjonen til det første verktøy. Hvert av de første og andre verktøy omfatter et minne innrettet for å lagre et brønnspesifikt referansemønster for en nedhulls brønnkarakteristikk som en funksjon av posisjon langs brønnen, en sensor som reagerer på brønn-karakteristikken nede i hullet, og en flankestyrt prosessor. Prosessoren er innrettet for å motta et karakteristisk brønnsignal fra sensoren, å bestemme, fra signalet og referansemønsteret i minnet, posisjonen til verktøyet langs brønnen, og for automatisk å initialisere en nedhullsfunksjon ved en forprogrammert posisjon langs brønnen mens verktøyet blir beveget med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen. Det andre verktøy er fortrinnsvis innrettet for ikke å muliggjøre initialiseringen av det andre verktøy før resultatet fra det første verktøy er detektert av funksjonsdetektoren i det andre verktøy.

I noen utførelsesformer er det første verktøy innrettet for å detonere en første ballistisk anordning, og funksjonsdetektoren i det andre verktøy omfatter en skudddetektor som reagerer på detonasjonen av den første ballistiske innretning.

Forskjellige utførelsesformer av verktøyene i verktøystrengen har én eller flere egenskaper som diskutert ovenfor, med hensyn til det første angitte aspekt ved oppfinnelsen.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å initialisere en nedhullsfunksjon i en undergrunnsbrønn. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn:

(1) å senke overnevnte verktøy ned i brønnen; og

(2) å bevege verktøyet med en hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen til den flankestyrte prosessoren har bestemt verktøyets posisjon langs brønnen og automatisk har initialisert nedhullsfunksjonen.

I visse tilfeller omfatter fremgangsmåten, før nedsenkning av verktøyet i brønnen, nedlasting av de brønnspesifikke referansemønster til verktøyets minne.

I visse situasjoner hvor undergrunnsbrønnen er foret og karakteristikkene nede i hullet omfatter foringskrager, innbefatter fremgangsmåten også å korrelere sekvensen av ujevne avstander mellom foringskrager med en brønnspesifikk logg over geofysiske måledata, og så å laste ned sekvensen av avstander mellom foringskrager i verktøyets minne.

I visse utførelsesformer omfatter referansemønsteret geofysiske måledata-logger, og prosessoren er innrettet for å lagre en logg over det signal som mottas fra sensoren og for å sammenligne signalloggen med referansemønsteret for å bestemme posisjonen til verktøyet langs brønnen.

I noen utførelsesformer omfatter fremgangsmåten, etter nedsenking av verktøyet i brønnen, å tilveiebringe en hendelse nede i hullet som oppfordrer den flankestyrte prosessoren til å begynne å sammenligne signalet og referanse-mønsteret.

I noen utførelsesformer, etter at funksjonen nede i borehullet er blitt initialisert, blir verktøyet hentet opp fra brønnen og konfigurert for en etterfølgende operasjon.

I noen utførelsesformer har verktøyet første og andre sensorer som er atskilt fra hverandre langs verktøyet med en fast, langsgående avstand. Den flankestyrte prosessoren er innrettet for å motta signaler fra begge sensorer og for å bestemme, ut fra signalene og referansemønsteret i minne, posisjonen og hastigheten til verktøyet langs brønnen. I noen tilfeller omfatter verktøyet også en temperatursensor montert for å reagere på temperaturen i det husmateriale som strekker seg mellom sensorene. Temperatursignaler mottatt fra temperatur-sensoren gjør det mulig for den flankestyrte prosessor automatisk å kompensere for endringer i den langsgående avstand mellom de to sensorer som er forårsaket av temperaturvariasjoner i husmaterialet.

Foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe flere fordeler ved brønn-operasjoner hvor nøyaktig lokalisering av verktøy langs en undergrunnsbrønn (f.eks. en foret brønn) er ønsket. Ved å korrelere brønnreferanselogger i verk-tøyets minne med sensorsignaler, kan verktøyet f.eks. "finne" en forprogrammert dybde (eller posisjon langs brønnen) og påbegynne en forutbestemt sekvens med operasjoner uten ytterligere innmating fra verktøyoperatøren på overflaten. Videre kan verktøyet være innrettet for å kreve avføling av en spesiell nedhullshendelse

(f.eks. en hendelse som ventes å inntreffe under en brønnavslutning eller en test)

før det enten begynner beregninger for å bestemme sin dybde eller initialisere sine forutbestemte funksjoner.

Disse egenskapene kan resultere i spesielt fordelaktige forbedringer ved virkemåten til verktøy nede i borehullet. Ved brønnavslutninger kan f.eks. per-foreringskanoner være anbrakt for optimalt å trenge gjennom meget smale utvin-ningssoner, eller for å perforere foringsrøret ved den riktige posisjon for enten maksimal strømning eller maksimal utvinning. "Riggløse" avslutninger kan derfor hovedsakelig muliggjøres ved hjelp av oppfinnelsen, for å muliggjøre forprogrammert glattkabel-operasjon av verktøystrengen ved hjelp av mindre kyndige mann-skaper. Underbalansert perforering, hvor avslutningsverktøyene blir hentet opp med brønnhodet under forhøyede trykkforhold, blir spesielt lettet ved automatisk verktøyoperasjon og glattkabel-utplassering, som påskynder opphenting av verk-tøyet via forseglede smøreanordninger. Verktøy som beskrevet her, kan også senkes ned i en produksjonsbrønn for å reperforere brønnen uten først å "drepe" brønnen.

Oppfinnelsen kan også anvendes for andre nedhullsoperasjoner, slik som nøyaktig lokalisering av verktøy under opphentings- eller reparasjons-operasjoner, hvor havarerte verktøy eller skadede foringsseksjoner må lokaliseres nøyaktig for å berge brønnen.

Andre trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse og de etter-følgende krav, med henvisning til de vedføyde tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 illustrerer et mønster av foringskrager langs et borehull, og den omgivende geologi;

fig. 2A og 2B viser korrelerte naturlige gamma- og krageposisjons-logger i brønnen over et intervall mellom A og B;

fig. 3 viser en streng med verktøysom blir beveget langs brønnen nær en foringsrørkrage;

fig. 4 illustrerer grafisk den funksjonelle arkitekturen til det automatiske avfyringshode i verktøystrengen på fig. 3;

fig. 5A illustrerer et annet eksempel på et referansemønster for krageavstander;

fig. 5B viser utgangen fra kragesensoren som en funksjon av tid mens verk-tøyet blir beveget oppover med konstant hastighet fra punkt B på fig. 1;

fig. 6 og 7 er flytskjemaer for den automatiske funksjonen til avfyringshode-prosessoren i et verktøy som benytter henholdsvis én og to kragesensorer;

fig. 8 viser tidstrasene til signaler mottatt fra tre egenskapssensorer montert i et enkelt verktøy;

fig. 9 illustrerer korrelasjonen mellom et referansemønster for en geofysisk parameter og parameteren avfølt ved hjelp av en sensor i verktøystrengen;

fig. 10 er et flytskjema for den automatiske funksjonen til avfyringshode-prosessoren i et verktøy som anvender en geofysisk parametersensor;

fig. 11 illustrerer en verktøystreng med et første avfyringshode som har en detoneringssensor for å detektere detoneringen av et ballistisk verktøy tilknyttet et annet avfyringshode for å initialisere korrelasjonsalgoritmen for det første avfyringshode;

fig. 12 er en tidsplotting av verktøyhastighet som illustrerer anvendelse av et forutbestemt verktøybevegelsesmønster for å initialisere dybdekorrelasjon; og

fig. 13 viser en verktøystreng med en utløsningstapp for å initialisere dybde-korrelasjonsalgoritmen for avfyringshodet når tappen kommer i kontakt med en broplugg.

Beskrivelse av utførelsesformer

Det vises til fig. 1, hvor det er illustrert en foret brønn 10 som en linje som strekker seg gjennom geologiske formasjonslag, innbefattende et smalt lag med oljeførende skifer 12 som er bestemt ved hjelp av velkjente logge- og undersøkel-sesteknikker. Foringsrøret i brønnen er en rekke foringsrørseksjoner 14 sammen-føyd ved gjengede krager 16 slik det er vanlig i forede brønner. Foringsrør-seksjonene 14 har hver en lengde på omkring 30 fot, pluss eller minus omkring to fot. Avstanden mellom tilstøtende krager 16 varierer derfor langs brønnens lengde. Denne lengdevariasjonen resulter i et brønnspesifikt mønster av krageavstander langs brønnen.

La punkt C for formålet med illustrasjonen, være den posisjon ved hvilken det er blitt bestemt at brønnen bør perforeres for optimal produktutvinning fra ski-ferlaget 12. Etter at brønnen er blitt foret, blir et kombinasjonsloggeverktøy senket ned i brønnen, som kjent på området, og beveget oppover langs brønnen fra punkt B til punkt A for å frembringe en CCL for en geofysisk parameter (slik som en naturlig gammastrålingslogg som vist på fig. 2A, f.eks.) og krageposisjon (som på fig. 2B). Den geofysiske egenskapsloggen kan sammenlignes med en logg tatt i den på forhånd forede brønnen for å korrelere CCL med den geologiske formasjon og CCL-pulsene 18a til 18f som representerer "kragetreff" (fig. 2B), lett kan korreleres med den geofysiske egenskapslogg ved å kjenne den faste avstand mellom de effektive målepunkter for de to sensortyper langs logge verktøyet, som kjent på området. Posisjonene til punktene A, B og C kan således fastlegges på loggene i fig. 2A og 2B, og de to loggene legges over hverandre for å frembringe en CCL.

Det vises til fig. 3 hvor en verktøystreng 20 innbefatter et automatisk avfyringshode 22 og en perforeringskanon 24 som er atskilt med et ballistisk av-standsstykke 26. Ved den nedre ende av verktøystrengen blir en eksentervekt 28 brukt i retningsbrønner. Verktøystrengen 20 blir senket ned i brønnen 10 i en vanlig glattkabel 30 som ikke har elektriske ledere eller hydrauliske rørledninger for kommunikasjon mellom verktøystrengen og operatøren ved brønnoverflaten. En foringsrørkrage 16 er også vist, som ved hjelp av gjenger forbinder to tilstøtende foringsrørseksjoner 14 med et gap 34 definert mellom de mot hverandre ven-dende ender av foringsrørseksjonene.

Avfyringshodet 22 er konstruert og programmert for automatisk å detonere en kanon 24 ved en forut bestemt posisjon langs brønnen, uten noen detone-ringskommando eller noe signal mottatt fra avslutningsoperatøren, som forklart nedenfor. I én utførelsesform har avfyringshodet 22 en enkelt kragesensor 36 og en brønntrykkssensor 38. Avfyringshodet er frakoplet inntil et forutbestemt hydrostatisk trykknivå er blitt avfølt av trykksensoren, hvilket punkt den begynner å søke etter et gjenkjennbart mønster for krageavstander når verktøystrengen 20 beveges langs brønnen med så konstant hastighet som det er praktisk mulig å oppnå ved å holde en konstant kabelopptrekkingshastighet på brønnoverflaten. Hver gang kragesensoren 36 passerer en krage 18, registrerer avfyringshodet et "kragetreff".

Det vises til fig. 4 hvor avfyringshodet 22 inneholder en programmerbar prosessor 40 innrettet for å motta signaler fra kragesensoren 36 og trykksensoren 38, og for å mate ut et signal for aktivere en tenner 42 til å tenne en luntelengde 44 for å detonere dens tilhørende kanon (24, fig. 3). Andre utførelsesformer av avfyringshodet, som diskutert nedenfor, inneholder ytterligere kragesensorer (f.eks. 36a og 36b, med stiplet omriss). Før innføring av avfyringshodet i brønnen, blir den brønnspesifikke kragelogg for det intervall som er av interesse (f.eks. intervallet A-B som på fig. 2B), lagret i minnet 46 som er tilgjengelig fra prosessoren 40. Selv om minnet er illustrert atskilt fra prosessoren, kan fig. 4 forstås å være en funksjonell illustrasjon og ikke en som medfører at minnet fysisk må ek-sistere separat fra prosessoren. Prosessorer som har tilstrekkelige interne minner for lagring av det nødvendige referansemønsteret til krageavstandene (eller andre egenskapsmønstere eller geofysiske parametermønstere) kan anvendes. Med "klokket" mener vi at prosessoren 40 omfatter en anordning for å måle tiden mellom hendelser, eller at slike tidsmålingsanordninger på annen måte er tilgjengelige for prosessoren, slik at prosessoren er innrettet for å bestemme tiden mellom hendelser. Etter hvert som avfyringshodet blir ført inn i brønnen, inneholder minnet 46 et referansemønster for krageavstander som er spesifikke for dybde-intervallet hvor perforeringskanonen skal detoneres. Dette referansemønsteret kan være i form av en nedlastet krageloggtrase som vist på fig. 2B, eller i form av en sekvens med krageavstandsforhold n til r5, som vist på fig. 5A. Det første avstandsforhold n i sammenstillingen på fig. 5A, er lik én (dvs. 1,0000), svarende til den normaliserte lengde av avstanden di mellom den første og andre krage (fig. 2B) i brønnintervallet, og hvert etterfølgende forhold r2 til rn er forholdet mellom den neste krageavstand og den foregående. De data som er vist på fig. 5A, indikerer således at avstanden d2 er 98,7% av avstanden d-i, avstanden d3 er 101,35% av avstanden d2, osv. Lagret i minnet 46 er også den faste avstand Lr mellom kragesensoren og midten av perforeringskanonen (fig. 3), som bestemmer posisjonen D til kragesensoren ved det punkt hvor kanonen skal detoneres (fig. 2B).

Verktøystrengen som inneholder det forprogrammerte avfyringshode, blir fortrinnsvis trukket oppover mot det ønskede kanondetoneringspunkt, spesielt i en retningsbrønn, ettersom trekking oppover har en tendens til å resultere i færre be-tydelige verktøyhastighetsvariasjoner enn ved senkning av verktøyene nedover ved hjelp av tyngden. Over ganske vertikale intervaller eller når detonering umiddelbart over en broplugg eller en annen hindring, kan imidlertid en kort verktøy-streng senkes ned mot aktiveringspunktet. Mønstergjenkjennelses-algoritmen som diskuteres nedenfor, blir forenklet hvis retningen av verktøybevegelsen er kjent på forhånd. Hvis verktøystrengen skal senkes ned for avfyring, bør det nedlastede mønster inneholde data for et betydelig intervall av den del av brønnen som befinner seg umiddelbart over det ønskede aktiveringspunkt. Hvis verktøystrengen skal heves, bør referansemønsteret for intervallet under aktiveringspunktet lagres. I alle fall bør de lagrede data innbefatte mønsteret for vedkommende intervall i brønnen som sensoren beveger seg forbi (f.eks. kragesensoren 36) like før verk-støystrengen når sin posisjon for optimal funksjonering (dvs. med en detonerings-kanon innrettet med en ønsket perforeringssone). En forutbestemt trykkterskel, svarende til brønntrykket nær der hvor avfyringshodet er for å begynne å forsøke å tilpasse referansemønsteret, er også lagret i minnet (46, fig. 4).

For illustrasjonsformål kan det antas at verktøystrengen skal heves langs brønnintervallet hvorfra referanseposisjonsmønsteret til kragene på fig. 2B ble tatt, og at det referansemønster som er lagret i minnet, er i den form som er illustrert på fig. 5A. Etter hvert som avfyringshodet (22, fig. 3) blir beveget oppover fra punkt B, produserer signalet Si fra kragesensoren (36, fig. 4) til prosessoren (40, fig. 4) en puls når sensoren passerer hver krage, som vist i den tidsbaserte signal-trase på fig. 5B. Pulsen ved tiden ti svarer således til kragetreff 18a i referanse-mønsteret (fig. 2B), pulsen ved tiden t2 til kragetreffet 18b, osv., selv om denne overensstemmelsen ikke blir bestemt umiddelbart av prosessoren ettersom de første kragene i intervallet blir passert.

Fig. 6 illustrerer funksjonelt den algoritme som prosessoren er innrettet for å implementere for å bestemme posisjonen av verktøystrengen i forhold til den ønskede aktive ri ngsposisjon, for å aktivere luntetennsatsen (44, fig. 4) i riktig øyeblikk mens avfyringshodet beveges langs brønnen. Algoritmen på fig. 6 forutsetter en hovedsakelig konstant verktøyhastighet. Prosessoren (40, fig. 4) begynner, etter å ha bestemt fra signalet fra trykksensoren (38, fig. 4) at brønntrykket ved avfyringshodet har nådd den forhåndsprogrammerte trykkterskel, å behandle signal Si fra kragesensoren (36, fig. 4). Når den klokkestyrte prosessoren gjenkjen-ner en f o rf lanke for en puls i signal Si som indikerer ankomsten av kragesensoren ved et kragemellomrom (34, fig. 3), registrerer den tidsavlesningen til sin interne klokke. Den tid som registreres for den første krage som passeres i denne illustrasjonen, vil således være ti (fig. 5B). Etter hvert som kragesensoren passerer den andre krage, registrerer prosessoren ankomsttiden t2, og beregner og registrerer tidsintervallet Ati som tiden mellom de to første "kragetreff". Etter å ha gjentatt denne sekvensen for å beregne og registrere At2 som tiden mellom det andre og tredje "kragetreff", beregner prosessoren forholdet At-i/At2 og registrerer dette forholdet som den andre innføring i en gruppe som representerer det avfølte mønster for krageavstander. Dette forholdet Ati/At2 blir sammenlignet med hver innføring i referansegruppen (i denne illustrasjonen dataene på fig. 5A) for å bestemme den mest sannsynlige verktøyposisjon langs intervallet.

Hvis f.eks. forholdet Ati/At2 var 1,0410 ville prosessoren konkludere (basert på vanlige datasammenligningsmetoder) at krageintervallet som nettopp ble passert, svarer til referanseinnføring r3 (fig. 5A), og dermed at de første og andre krager som ble passert, henholdsvis svarer til pulsene 18c og 18d på fig. 2B. Prosessoren registrerer denne konklusjonen og beregner en feilfunksjon e som representerer usikkerheten i den estimerte verktøystreng-posisjon. Denne usikkerheten kan bestemmes ved hjelp av passende konvensjonelle matematiske formler, men feilfunksjonen bør ta i betraktning det antall krageavstander som er beregnet (dvs. lengden av gruppen med avfølte avstander) og den totale "tilpasning" av sekvensen med mellomrom til referansemønsteret. Hvis den beregnede feilfunksjon e er mindre enn en forutbestemt verdi eo, avgrenes algoritmen som en indikasjon på at verktøystrengens posisjon er blitt korrekt bestemt. Hvis feilfunksjonen er for høy, blir ytterligere krageavstander registrert inntil feilfunksjonen avtar. Det skal bemer-kes at jo større variasjon mellom individuelle seksjoner av foringsrøret over det intervall som er av interesse, jo lettere vil det automatiske avfyringshode bestemme sin posisjon. Det blir derfor anbefalt at foringsrørseksjoner med ujevn lengde (f.eks. mindre enn 80 % av den gjennomsnittlige seksjonslengde, eller større enn 120 % av den gjennomsnittlige seksjonslengde) blir innsatt langs intervallet, spesielt hvis verktøyposisjonen må bestemmes over en kort rekke med krager (dvs. mindre enn 5 eller 6).

Når posisjonen er blitt bestemt (dvs. når feilfunksjonen e er mindre enn e0) og avfyringshodet identifiserer den siste krage som passeres, som den siste som skal passeres før detonering, blir dens tilhørende kanon (f.eks. den krage som svarer til 18e på fig. 2B), beregner prosessoren en nominell verktøyhastighet fra det siste avstandforhold (f.eks. r4 på fig. 5A) og det siste tidsintervall (f.eks. At4 på fig. 5B). Fra denne nominelle hastighet, det neste referanseavstandsforhold (f.eks. r5 på fig. 5A) og posisjonen til den ønskede detoneringsposisjon innenfor vedkommende avstandsforhold (f.eks. df/ d5, fig. 2B), bestemmer prosessoren den størrelse av tiden Atf som det vil ta (fig. 5B), hvis det antas at den beregnede verk-tøyhastighet blir opprettholdt, å plassere perforeringskanonen ved punkt C (fig. 1). Ved dette punkt i algoritmen blir avfyringshodet armert og vil detonere kanonen ved tidspunktet tf (fig. 5B) uten ytterligere beregninger.

I en annen utførelsesform inneholder avfyringshodet 22 en ekstra kragesensor (36a, fig. 4) med prosessoren 40 innrettet for å motta å behandle signaler fra begge kragesensorer. Sensorene 36 og 36a er fortrinnsvis atskilt av en forholdsvis kort avstand langs avfyringshodets lengde (f.eks. atskilt med en kort avstand ds2, fig. 4), slik at tidsinkrementet mellom ankomsten av en krage ved de to sensorer vil være forholdsvis kort. Det materialet som atskiller de to sensorene

(f.eks. den seksjon av verktøyhuset som de begge er montert i) bør være laget av et materiale med meget lav varmeutvidelseskoeffisient, slik som MONEL (for ikke-magnetiske materialer, slik som for å montere magnetiske reluktanssensorer) eller INVAR (for magnetiske materialer), for å minimalisere eventuell endring i avstanden mellom sensorene som en funksjon av temperatur. Foretrukne materialer har varmeutvidelseskoeffisienter under omkring 4 mikrometer pr. meter Kelvin ved omkring 465 Kelvin, eller omkring 15 mikrometer pr. meter Kelvin ved omkring 465 Kelvin i tilfellet med ikke-magnetiske materialer.

Det vises til fig. 7 hvor prosessoren fra dobbeltsignalene Si og S2 beregner øyeblikkelig verktøyhastighet, v, som forholdet til avstanden DS2 mellom sensorene og lengden av tiden (tsi - ts2) mellom tilstøtende treff når paret med kragesensorer passerer en gitt krage. I visse tilfeller (ikke illustrert på fig. 7) kan prosessoren også benytte det andre sensorsignal S2 til å beregne et redundant av-standsmønster for verifisering av det mønster som er fastslått ved hjelp av signalet Si. Hastigheten v som er beregnet fra de dobbelte sensorsignaler når sensorene passerer hver krage, bli sammenlignet med tidligere hastighetsberegninger for å bestemme beskaffenheten av verktøystrengens bevegelse. Feilfunksjonen e bør i dette tilfelle også være en funksjon av en eventuelt avfølt hastighetsvaria-sjon. Bruk av minst to kragesensorer muliggjør bestemmelse, ved hjelp av prosessoren (40, fig. 4) av fortegnet samt størrelsen av verktøyhastigheten, noe som gjør det mulig for avfyringshodet automatisk å tilpasse seg en endring av verktøy-bevegelsesretningen. I minnet til et avfyringshode som har flere, atskilte sensorer, blir referansemønsteret lagret som en gruppe med krageavstandsmålinger fra CCL, istedenfor som en rekke avstandsforhold, for å forenkle mønstersammen-ligningsalgoritmen. I tillegg kan hastighet beregnes direkte fra avfølte målinger og behøver derfor ikke å bli utledet fra referansemønsteret.

Jo nærmere de flere kragesensorene er anordnet hverandre langs avfyringshodet, jo mer nøyaktig blir hastighetsbestemmelsen, og dermed blir posisjoneringen av kanonen som skal detoneres, helt nøyaktig. Verktøyhastighets-svingninger med flere sensorer kan i tillegg tas mer fullstendig hensyn til ved opp-rettelsen av det avfølte kragemønster. For den mest nøyaktige verktøyposisjons-bestemmelse vil verktøystrengen innbefatte en rekke nærliggende kragesensorer (eller geofysiske parametersensorer) som strekker seg over en lengde større enn lengden av den lengste foringsrørseksjon i brønnintervallet. Når sensorgruppen beveges langs brønnen, vil en prosessor innrettet for å motta og samtidig behandle signaler fra alle sensorene i gruppen, være i stand til å beregne verktøyets øye-blikkshastighet med en oppløsning som kan sammenlignes med oppløsningen til sensoravstanden i gruppen.

En annen utførelsesform av avfyringshodet 22 har tre kragesensorer anordnet som vist på fig. 4, hvor den tredje kragesensor 36b er atskilt med en avstand dS3 fra den første sensor 36, med dS3 hovedsakelig lik den midlere lengde av foringsrørseksjonene i brønnintervallet. Når de nærliggende første og andre sensorer derfor passerer en krage, er den tredje sensor nær en tilstøtende krage. Den relative tidsbaserte utmatningen av signalene Si, S2 og S3, svarende til henholdsvis sensorene 36, 36a og 36b, er vist på fig. 8. Verktøyhastigheten blir bestemt fra tidsforsinkelsen Atv mellom treff på Si og S2 (fig. 8) og avstanden Ds2 mellom sensorene 36 og 36a (fig. 4). Denne øyeblikkshastigheten blir så benyttet til å bestemme, fra tidsforsinkelsen Atd mellom treff på Si og S3 (fig. 8) og avstanden ds3 mellom sensorene 36 og 36b (fig. 4), den nøyaktige lengde av den foringsrør-seksjon som overspennes ved vedkommende øyeblikk, av sensorgruppen. Fordi målingene av hastighet og avstand blir gjort meget nær samme tidspunkt (noe som delvis skyldes valget av sensoravstand ds3), blir virkningen av hastighets-variasjonene (f.eks. verktøyfastkiling og spretting) sterkt redusert.

Som et alternativ til å anvende materialer med meget lave varmeutvidelseskarakteristikker for å minimalisere feil som skyldes termiske svingninger, kan sensorene 36 og 36a (og, om den anvendes, sensoren 36b) være atskilt av et materiale med høyere varmeutvidelseskarakteristikker (f.eks. karbonstål) og én eller flere temperatursensorer 37 montert for å avføle temperaturen i materialet mellom de atskilte sensorer. I dette tilfellet blir prosessoren 40 programmert for å regulere sine beregninger for å ta i betraktning endringer i avstandene mellom sensorene, bestemt fra kjente termiske utvidelsesegenskaper ved materialet mellom sensorene og avfølt temperatur. Slik temperaturavføling og -regulering er ikke nød-vendig hvis endringene i sensoravstanden som skyldes endringer i temperaturer nede i borehullet, er små nok til å bli ignorert uten ugunstig påvirkning av prosessorens evne til å gjenkjenne karakteristiske mønstre fra sensorsignalene og bestemme dens posisjon langs brønnen.

Selv om de ovenfor beskrevne utførelsesformer inneholder kragesensorer, skal det nevnes at avfyringshodet i stedet kan være utformet for å avføle et andre fast, gjentagende trekk nede i brønnen. For eksempel kan brønnforingen være forsynt med en innbygd rekke med markører som kan identifiseres av verktøy-strengen når den beveges langs brønnen. Disse markørene kan f.eks. være magnetiske, radioaktive eller kjemiske. Kjemisk og radioaktiv markering kan etter valg utføres etter at brønnforingen er på plass. Én av fordelene ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for avføling av krager, er at den ikke krever noen spesiell eller ny foringsrørkonstruksjon og derfor kan anvendes til på nytt å perforere allerede eksisterende brønner.

I en annen utførelsesform er avfyringshodet konstruert som vist på fig. 4, bortsett fra at sensorene 36 (om de er innbefattet, sensorene 36a og 36b) er innrettet for å avføle en geofysisk brønnparameter, slik som naturlig gammastråling, istedenfor en rekke med distinkte trekk slik som foringskrager. Ved denne løs-ningen blir de opprinnelige geofysiske loggedata (f.eks. den naturlige gammalog-gen på fig. 2A) lagret i minnet 46 og brukt som referansemønster for å sammenligne en naturlig gammalogg avfølt av sensor 36 mens verktøystrengen beveges langs brønnen. Referansemønsteret, vist til venstre på fig. 9, kan være lagret enten som funksjon av posisjon langs brønnen, eller hvis det opprinnelige loggeverk-tøy ble beveget med konstant hastighet, som en funksjon av tid. Fordi strengen med avslutningsverkøy og det opprinnelige loggeverktøy kan beveges med forskjellige hastigheter, selv om referansemønsteret var en funksjon av tid, må prosessoren (40, fig. 4) være innrettet for å korrelere det avfølte mønster (til høyre på fig. 9) med referansemønsteret. Datamanipuleringsalgoritmer for å utføre slike korrelasjoner er kjent på området, selv om de vanligvis utføres på overflaten etter at dataene er innsamlet. Ved å programmere avfyringshodet til å utføre slike algo-ritmer nede i hullet mens ytterligere data samtidig blir samlet inn, blir avfyringshodet i stand til å identifisere, fra mønsteret med dataspesifikke trekk (f.eks. lokale maksima/minima 48, 50 og 52) med tilsvarende trekk (f.eks. lokale maksima/mini-ma 48a, 50a og 52a) i referansemønsteret. Fra den relative avstand mellom slike trekk, bestemmer prosessoren den hastighet som verktøyet fremføres med langs referansemønsteret og det tidspunkt hvor det vil ankomme ved den forutbestemte dybde hvor det skal utføre sin funksjon.

Ved å anvende en slik kontinuerlig trase som et referansemønster, blir nøyaktigheten av den automatiske posisjonskorrelasjon for nedhullsverktøyet, teoretisk bare begrenset av oppløsningen mellom datapunkter i referansemønsteret som er lagret i digital form, av reaksjonstiden til sensoren og prosessorens hastighet. Når prosessoren har bestemt (innenfor akseptable feilgrenser) posisjonen til verktøystrengen i forhold til referansemønsteret, kan også dens hastighets-beregning oppdateres kontinuerlig, og om ønsket, registreres og behandles for å holde rede på hastighetsvariasjoner og forbedre å forutsi ankomsttiden til detone-ringsdybden. Ved å overvåke hastighetshistorien til verktøystrengen, kan prosessoren også være innrettet for å gjenkjenne et repeterende mønster av hastighets-svingninger og derved forutsi og ta hensyn til fremtidige svingninger når det nær-mer seg detoneringspunktet. Om ønsket kan avfyringshodet være utstyrt med ytterligere geofysiske parametersensorer (f.eks. 36a og 36b, fig. 4) for redundant behandling.

Fig. 10 viser et eksempel på et flytskjema over en algoritme for å bestemme posisjon og aktivering av en tenner, som benytter en kontinuerlig logg for en geofysisk parameter som referansemønster. Innledningsvis, når verktøystrengen beveges med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen, kan prosessoren etter valg motta og lagre sensordata og begynne å utvikle en logg over signalet fra sensoren (som vist, f.eks. til høyre på fig. 9). Eller prosessoren kan være konfigurert for å vente med å begynne datalagring eller databehandling inntil den trigges til å gjøre dette. Når den trigges til å begynne korrelasjonen, enten ved hjelp av et signal fra en trykksensor (38, fig. 4) som beskrevet ovenfor, eller ved hjelp av en gjenkjent verktøybevegelse som beskrevet nedenfor, begynner prosessoren å se etter en akseptabel "overensstemmelse" mellom sensorloggen og referansemøns-teret. Når den har bestemt en slik overensstemmelse basert på at den beregnede feilfunksjon e for overensstemmelsen er mindre enn en terskelverdi eo, bestemmer den verktøyets "hastighet" langs referansemønsteret og tiden for å nå bestemmel-sesstedet D. Ved å verifisere sine konklusjoner etter hvert som den beveger seg, bestemmer prosessoren til slutt at den er innenfor en akseptabelt liten avstand do til sitt bestemmelsespunkt, og aktiverer tenneren (42, fig. 4).

Enhver av utførelsesformene av avfyringshodene som er beskrevet ovenfor, kan være anordnet i en verktøystreng sammen med andre slike avfyringshoder for å utføre en rekke nedhullsfunksjoner ved forskjellige posisjoner langs brønnen. Det vises til fig. 11 hvor f.eks. et avfyringshode 22' har en sensor 36 (av én av de typer som er beskrevet ovenfor), og en prosessor 40 med et minne 46. Avfyringshodet 22' er innrettet for å detonere en tilknyttet kanon 24'. I én utførel-sesform har avfyringshodet 22' en trykksensor 38 for avføling av brønntrykk for innledningsvis å aktivere avfyringshodet til å påbegynne databehandling, som beskrevet ovenfor. I en annen utførelsesform har det i stedet en rørledningstrykk-sensor 54 for å avføle trykk i ledningen 55 (i et rørledningstransportert arrangement) for så å aktivere avfyringshodet. I nok et annet rørledningstransportert tilfelle har avfyringshodet både en brønntrykksensor 38 og en rørledningstrykksensor 54, og initialiserer databehandling ved en forutbestemt differanse mellom avfølt rørlednings- og brønntrykk.

Avfyringshodet 22' er også vist med en detoneringssensor 56 (f.eks. et akselerometer) for avføling av detoneringen av en annen kanon 24" i strengen. Kanonen 24" er innrettet for å bli detonert av det nedre avfyringshodet 22', og verk-tøystrengen er blitt utformet for å detonere kanonen 24" først, for så å detonere kanonen 24' ved et etterfølgende tidspunkt. Et slikt arrangement kan anvendes til å perforere flere soner i en enkelt brønn, eller til å perforere en enkelt posisjon to ganger. For perforering med flere kanoner ved én enkelt posisjon langs brønnen, kan en verktøystreng f.eks. være utformet med flere avfyringshoder som hvert er programmert for å avfyre sin tilhørende kanon ved samme punkt langs et felles referansemønster. Når en slik verktøystreng blir beveget langs brønnen med konstant hastighet, vil hver kanon automatisk avfyres ved den samme dybde etter tur. I den viste verktøystreng er prosessoren 40 til avfyringshodet 22' innrettet for ikke å detonere verktøyet 24' før den mottar et signal fra detoneringssensoren 56 som indikerer at kanon 24" virkelig er blitt detonert. Detoneringssensoren utfører således en nedhulls kontroll på kanonrekkefølgen for å avholde senere kanoner fra avfyring hvis tidligere ikke har virket som planlagt. Dermed kan det unngås uønskede perforeringssekvenser som kan redusere nettoutvinningen fra brønnen.

I en annen utførelsesform blir det øvre avfyringshode 22' utløst ved detonering av den nedre kanon 24" til å begynne databehandling for dybdekor-relering når strengen heves kontinuerlig langs brønnen, eller i en forutbestemt sekvens med retningsreverseringer. På denne måten kan flere kanonseksjoner være koplet sammen for automatisk perforering ved flere nivåer i en brønn under en enkelt gjennomkjøring uten at det er nødvendig med styring fra overflaten. Prosessoren 40 i hvert avfyringshode er fortrinnsvis innrettet for også å lagre i et les-bart lager, trykk- og temperaturforhold før, etter og under avfyringen av den til-hørende kanon, for senere analyse. Dermed kan verdifulle data fra perforeringer, trykktester, fracbehandling (fraccing) og andre nedhullsoperasjoner automatisk registreres for senere analyse etter at strengen er blitt hentet opp fra brønnen.

Andre innretninger for å aktivere avfyringshodet til å begynne databehandling, kan også anvendes. For eksempel kan avfyringshodet være utstyrt med et

akselerometer eller en annen bevegelsesdetektor (ikke vist), og prosessoren kan være innrettet for å begynne å behandle når et forutbestemt mønster for verktøy-bevegelsen blir gjenkjent. Fig. 12 illustrerer f.eks. en tidstrase for verktøyhastighet som svarer til nedsenkning av verktøystrengen i brønnen, og så opphold av verk-tøyet ved en konstant dybde (dvs. null hastighet) for å initialisere dybdekorrelasjon. Prosessoren er innrettet for å initialisere sin mønstergjenkjenningsalgo-ritme først når verktøyhastigheten, som bestemt av verktøybevegelsessensoren, har vært null over en forprogrammert tid Atj minutter. Andre bevegelsesmønstre kan også benyttes.

Utløsning kan også igangsettes ved kontakt mellom verktøystrengen og et annet nedhullsobjekt. Fig. 13 viser f.eks. en verktøystreng 58 med flere avfyringshoder og med en utløsningstapp 60 som strekker seg fra dens nedre ende. Verk-tøystrengen blir senket ned i brønnen inntil utløsningstappen 60 blir trykket inn av en forutbestemt broplugg 62, og heves så med konstant hastighet inntil den automatisk har utført sin rekke med funksjoner. Bunnen av brønnen kan også tjene som nedhuilsobjekt for utløsning av verktøystrengen.

Utløsning av verktøyet ved å manipulere verktøyhastighet eller rørlednings-trykk kan sies å medføre overføring av et "signal" fra overflaten av brønnen ettersom de medfører aktiv deltakelse av en operatør på overflaten. Andre eksempler på signaler som kan sendes fra brønnoverflaten for å sette i gang prosessen, innbefatter enkle elektriske signaler (slik som mottakelse av en forhøyet spenning på en enkelt leder, som kan, eller ikke kan, levere kraft til prosessoren), hydrauliske signaler (slik som en rekke rørlednings- eller brønn-trykksvingninger), og akustiske signaler overført gjennom brønnfluidene. I hvert illustrert tilfelle, når nedhullspro-sessoren blir igangsatt, blir imidlertid taktstyringen og posisjoneringen av alle verk-tøyfunksjoner fjernutført uten at det er nødvendig med etterfølgende innmatning fra operatøren.

Ethvert av de avfyringshoder som er beskrevet ovenfor, kan være innrettet for å aktivere kanoner eller andre verktøytyper, innbefattende, men ikke begrenset til, fastsettingsverktøy, pakninger, broplugger og ventiler. En flerfunksjonsstreng kan f.eks. være sammensatt med et første avfyringshode forbundet med et feste-verktøy, og et andre avfyringshode forbundet med en perforeringskanon. Det førs-te avfyringshode er som beskrevet ovenfor, og aktiverer automatisk festeverktøyet ved en forutbestemt posisjon langs brønnen for derved midlertidig å fastsette posisjonen til verktøystrengen langs brønnen. Det andre avfyringshodet som ikke innbefatter noen prosessor som beskrevet ovenfor, behøver bare å være innrettet for å avfyre sin kanon et forutbestemt tidsrom etter at festeverktøyet er blitt aktivert. Alternativt kan det andre avfyringshode innbefatte en prosessor og en trykksensor for å armere avfyringshodet bare ved vellykket fullføring av en pakningstrykktest. Det første avfyringshode kan videre være innrettet for å avføle detonering av kanonen (f.eks. med en detoneringssensor som beskrevet ovenfor) og frigjøre feste-verktøyet. Minnet 46 og prosessoren 40 i det første avfyringshode er innrettet for å registrere sensorsignaler (f.eks. trykk og temperatur) før, under og etter kanonde-tonering, for senere opphenting og analyse. Operatøren behøver bare å legge inn en pause ved opphenting av verktøystrengen når kabel- eller rørlednings-strekket indikerer at festeverktøyet er aktivert, og for å gjenoppta opphentingen når strek-ket opphører.

Selv om de ovennevnte utførelsesformer beskriver avfyringshoder utformet for å initialisere en ballistisk detonasjon for aktivering av et tilhørende verktøy, vil man forstå at verktøyet ifølge oppfinnelsen ikke behøver å være et avfyringshode i tradisjonell forstand. Den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for automatisk styring og anordningen kan anvendes til å initialisere enhver passende nedhullsfunksjon, innbefattende, men ikke begrenset til, å åpne ventiler, å bevege verktøysek-sjoner i forhold til hverandre, å skape en virkning på brønnfdringsrøret (slik som perforering), eller å påvirke den omgivende geologi eller brønnstrømningen på en hvilken som helst ønsket måte.

Andre verktøystreng- og verktøy-utforminger og -arrangementer vil være opplagte for fagkyndige på området etter å ha fått kjennskap til de ovenfor beskrevne utførelsesformer, og er også ment å være dekket av de følgende patent-krav.

Claims (38)

1. Anordning (22) for initialisering av en nedhullsfunksjon i en undergrunns-bann (10), karakterisert vedåomfatte et minne (46) innrettet for å lagre et brønnspesifikt referansemønster for en nedhulls brønnkarakteristikk som en funksjon av posisjon langs brønnen (10); en sensor (36) som reagerer på nedhulls brønnkarakteristikken; og en flankestyrt prosessor (40) innrettet for å motta et karakteristisk brønnsignal fra sensoren (36); å bestemme, fra signalet og referansemønsteret som befinner seg i minnet (46), posisjonen til anordningen (22) langs brønnen (10), og å automatisk initialisere en nedhullsfunksjon ved en forprogrammert posisjon langs brønnen (10) mens anordningen (22) beveges med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen (10).

2. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved at referansemønsteret omfatter en sekvens av ujevne avstander mellom distinkte nedhullstrekk, idet sensoren reagerer på hvert av trek-kenes nærhet til sensoren (36).

3. Anordning (22) ifølge krav 2, karakterisert ved at trekkene omfatter foringsrørskjøter.

4. Anordning (22) ifølge krav 2, karakterisert ved at trekkene omfatter magnetiske egenskaps-variasjoner i foringsrøret.

5. Anordning (22) ifølge krav 2, karakterisert ved at prosessoren videre er innrettet for å bestemme bevegelseshastigheten til verktøyet (22) langs brønnen (10), og å initialisere nedhullsfunksjonen ved en forprogrammert posisjon mellom tilstøtende trekk.

6. Anordning (22) ifølge krav 2, karakterisert ved første (36) og andre sensorer (36a) som er atskilt fra hverandre langs anordningen (22) med en fast, langsgående avstand, idet den flankestyrte prosessoren (46) er innrettet for å motta signaler fra både den første (36) og den andre sensor (36a) og for å bestemme, ut fra signalene og referanse-mønsteret i minnet (46), posisjonen og hastigheten til anordningen (22) langs brønnen (10).

7. Anordning (22) ifølge krav 6, innrettet for bruk i en foret brønn med et karakteristisk mønster med nedhullstrekk som har en gjennomsnittlig avstand, karakterisert ved at den langsgående avstand mellom den første (36) og andre sensor (36a) i verktøyet er betydelig mindre enn den gjennomsnittlige avstand mellom trekkene nede i hullet, idet anordningen (22) videre omfatter en tredje sensor (36b) som reagerer på nærheten til nedhullstrekkene, og som er atskilt fra den første (36) og andre sensor (36a) med en fast langsgående avstand som er tilnærmet lik den gjennomsnittlige avstand mellom nedhullstrekkene.

8. Anordning (22) ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningen (22) omfatter et hus i hvilket de første (36) og andre sensorer (36a) er montert, idet huset omfatter et materiale med en første varmeutvidelseskoeffisient som er mindre enn omkring 4 mikrometer pr. meter Kelvin ved å omkring 465 Kelvin, og som strekker seg langs hovedsakelig hele lengdeavstanden mellom sensorene.

9. Anordning (22) ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningen (22) omfatter et hus i hvilket de første (36) og andre sensorer (36a) er montert, idet huset omfatter et materiale som er hovedsakelig ikke-magnetisk, har en varmeutvidelseskoeffisient som er mindre enn omkring 15 mikrometer pr. meter Kelvin ved omkring 465 Kelvin, og som strekker seg langs hovedsakelig hele den langsgående avstand mellom sensorene.

10. Anordning (22) ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningen (22) videre omfatter: et hus i hvilket de første (36) og andre sensorer (36a) er montert, idet huset omfatter et materiale som strekker seg langs hovedsakelig hele den langsgående lengde mellom sensorene; og en temperatursensor (37) er montert for å reagere på temperaturen i husmaterialet; idet prosessoren (40) er innrettet for automatisk å kompensere for endringer i den langsgående avstand mellom de to sensorer (36,36a) forårsaket av temperturvariasjoner i husmaterialet.

11. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved at referansemønsteret omfatter geofysiske loggmålingsdata.

12. Anordning (22) ifølge krav 11, karakterisert ved at prosessoren (40) er innrettet for å lagre en logg over det signal som er mottatt fra sensoren (36), og å sammenligne signalloggen med referansemønsteret for å bestemme anordningens (22) posisjon langs brønnen (10).

13. Anordning (22) ifølge krav 11, karakterisert ved en foringsrørskjøt-sensor.

14. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved en trykksensor (38) som reagerer på hydrostatisk brønntrykk, idet anordningen (22) er innrettet for å igangsette initialiseringen som reaksjon på brønntrykket.

15. Anordning (22) ifølge krav 14, karakterisert ved å umuliggjøre initialiseringen under et forutbestemt terskeltrykk.

16. Anordning (22) ifølge krav 14, karakterisert ved å muliggjøre initialiseringen ved avføling av en forutbestemt sekvens med brønntrykk-tilstander.

17. Anordning (22) ifølge krav 1, innrettet for å bli senket ned i brønnen (10) i en rørledning, karakterisert ved en første trykksensor (38) som reagerer på det hydrostatiske brønntrykk; og en andre trykksensor (54) som reagerer på hydrostatisk rørledningstrykk; idet anordningen (22) er innrettet for å muliggjøre initialiseringen som reaksjon på en kombinert funksjon av brønn- og rørlednings-trykk.

18. Anordning (22) ifølge krav 17, karakterisert ved å umuliggjøre initialiseringen under en forutbestemt terskeldifferanse mellom brønn- og rørlednings-trykkene.

19. Anordning (22) ifølge krav 17, karakterisert ved å muliggjøre initialiseringen ved avføling av en forutbestemt sekvens av relative variasjoner av brønn- og rørledningstrykk.

20. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved at det er innrettet for å bli beveget langs brønnen (10) i en glattkabel (30).

21. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved en skudddetektor som reagerer på en ballistisk detonasjon i brønnen, idet anordningen (22) er innrettet for å umuliggjøre initialiseringen før en ballistisk detonasjon er detektert av skudddetektoren.

22. Anordning (22) ifølge krav 1, karakterisert ved at den flankestyrte prosessoren (40) er innrettet for å begynne å sammenligne signalet og referansemønsteret som reaksjon på en avfølt hendelse nede i hullet.

23. Anordning (22) ifølge krav 22, karakterisert ved at den avfølte hendelse nede i hullet omfatter mottakelse av et signal sendt fra brønnoverflaten.

24. Anordning (22) ifølge krav 23, karakterisert ved signalet som er sendt fra overflaten, er av en type valgt blant den gruppe som består av hydraulisk trykk, elektrisk og akustisk.

25. Anordning (22) ifølge krav 22, karakterisert ved at den avfølte hendelse nede i hullet omfatter å holde anordningen (22) i en stasjonær posisjon nede i hullet over et forutbestemt tidsrom.

26. Anordning (22) ifølge krav 22, karakterisert ved at den avfølte hendelse nede i hullet omfatter at anordningen (22) kommer i kontakt med en overflate nede i brønnen.

27. Anordning (22) ifølge krav 22, karakterisert ved at den avfølte hendelse nede i hullet omfatter et forutbestemt mønster med verktøybevegelse.

28. System (20) for å utføre en rekke nedhullsfunksjoner i en undergrunns-bann (10), karakterisert vedåomfatte et første verktøy (22) utformet for å utføre en funksjon nede i hullet; og en andre anordning som har en funksjonsdetektor som reagerer på ut-førelsen av funksjonen til det første verktøy, idet hvert av de første og andre verk-tøy omfatter: et minne (46) innrettet for å lagre et brønnspesifikt referansemønster for en nedhulls brønnkarakteristikk som en funksjon av posisjon langs brønnen (10); en sensor som reagerer på nedhulls brønnkarakteristikken; og en flankestyrt prosessor (40) innrettet for å motta et brønnkarakteristikksignal fra sensoren; å bestemme, fra signalet og referansemønsteret i minnet (46), posisjonen av verktøyet (22) langs brønnen (10), og automatisk å initialisere en funksjon nede i hullet ved en forprogrammert posisjon langs brønnen (10) mens verktøyet (22) blir beveget med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen (10), og hvor den andre anordning er innrettet for å umuliggjøre initialiseringen av den andre anordning før ytelsen til det første verktøy (22) er detektert av funksjonsdetektoren i den andre anordning.

29. System ifølge krav 28, karakterisert ved at det første verktøy (22) er innrettet for å detonere en første ballistisk anordning, idet funksjonsdetektoren i den andre anordning omfatter en skudddetektor som reagerer på detoneringen av den første ballistiske anordning.

30. Fremgangsmåte for initialisering av en nedhullsfunksjon i en undergrunns-bann (10), karakterisert ved(1) å senke et verktøy (22) ned i brønnen, idet verktøyet (22) har et minne (46) som inneholder et brønnspesifikt referansemønster for en nedhulls brønnkarakteristikk som en funksjon av posisjon langs brønnen; en sensor (36) som reagerer på nedhulls brønnkarakteristikken; og en flankestyrt prosessor (40) innrettet for å motta et brønnkarakteristisk signal fra sensoren (36), å bestemme, fra signalet og referansemønsteret i minnet (46), posisjonen av verktøyet (22) langs brønnen (10), og automatisk å initialisere en nedhullsfunksjon ved en forprogrammert posisjon langs brønnen mens verktøyet (22) blir beveget med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen (10); og (2) å bevege verktøyet (22) med hovedsakelig konstant hastighet langs brønnen (10) inntil den flankestyrte prosessor (40) har bestemt posisjonen av verktøyet (22) langs brønnen (10) og automatisk igangsatt nedhullsfunksjonen.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved, forut for senkning av verktøyet (22) ned i brønnen (10), å laste ned det brønnspesifikke referansemønster i verktøyminnet.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at referansemønsteret omfatter en sekvens av ujevne avstander mellom distinkte nedhullstrekk, idet sensoren (36) reagerer på nærheten til hvert av trekkene.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32, hvor undergrunnsbrønnen (10) er foret og hvor nedhullstrekkene omfatter foringsrørkrager (16), karakterisert ved å korrelere sekvensen av uregelmessige avstander mellom foringsrørkrager (16) med en brønnspesifikk logg over geofysiske måledata; og å laste ned sekvensen av avstander mellom foringsrørkrager (16) i verk-tøyets (22) minne (46).

34. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at referansemønsteret omfatter geofysiske loggmålingsdata, og ved at prosessoren (40) er innrettet for å lagre en logg over det signal som er mottatt fra sensoren (36) og for å sammenligne signalloggen med referansemønsteret for å bestemme verktøyets posisjon langs brønnen (10).

35. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at den flankestyrte prosessor (40) er innrettet for å begynne å sammenligne signalet og referansemønsteret som reaksjon på en av-følt hendelse nede i borehullet, idet fremgangsmåten videre innbefatter, etter nedsenkning av verktøyet (22) i brønnen (10), å forårsake hendelsen nede i borehullet.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved, etter at funksjonen nede i borehullet er blitt initialisert, å hente opp verktøyet (22) fra brønnen og konfigurere verktøyet (22) for en etterfølgende operasjon.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at verktøyet omfatter første (36) og andre sensorer (36a) som er atskilt fra hverandre langs verktøyet (22) med en fast, langsgående avstand, idet den flankestyrte prosessor (40) er innrettet for å motta signaler fra både den første (36) og andre sensor (36a) og for å bestemme, fra signalene og referansemønsteret i minnet (46), posisjonen og hastigheten til verktøyet (22) langs brønnen (10).

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37, karakterisert ved at verktøyet omfatter et hus i hvilket de første (36) og andre sensorer (36a) er montert, idet huset omfatter et materiale som strekker seg langs hovedsakelig hele den langsgående avstand mellom sensorene (36,36a); og en temperatursensor (37) montert for å reagere på temperaturen i husmaterialet; idet fremgangsmåten omfatter automatisk kompensering for endringer i den langsgående avstand mellom de to sensorer (36,36a) forårsaket av temperaturvariasjoner i husmaterialet.