NO333864B1 - Apparat og fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone - Google Patents

Apparat og fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone Download PDF

Info

Publication number
NO333864B1
NO333864B1 NO20084428A NO20084428A NO333864B1 NO 333864 B1 NO333864 B1 NO 333864B1 NO 20084428 A NO20084428 A NO 20084428A NO 20084428 A NO20084428 A NO 20084428A NO 333864 B1 NO333864 B1 NO 333864B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
drill string
drill bit
movement
speed
control
Prior art date
Application number
NO20084428A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20084428L (no
Inventor
Kent Erin Hulick
Original Assignee
Nat Oilwell Varco Lp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nat Oilwell Varco Lp filed Critical Nat Oilwell Varco Lp
Publication of NO20084428L publication Critical patent/NO20084428L/no
Publication of NO333864B1 publication Critical patent/NO333864B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/20Drives for drilling, used in the borehole combined with surface drive
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/10Correction of deflected boreholes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Control Of Cutting Processes (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Et apparat for selektiv orientering av en borekrone (156) på enden av en borestreng (135) i et brønnhull (133), hvor nevnte apparat er tilkoblbart et bevegelsesapparat (127) for rotasjon av nevnte borestreng (135) og nevnte borekrone (156), hvor nevnte apparat omfatter: et styreelementapparat som omfatter et styreelement (31) som er bevegelig for utvirking av en endring i borekronens (156) orientering i brønnhullet, og et signalapparat (30) for frembringelse av et bevegelsessignal som er indikativt for nevnte styreelements (31) bevegelse, og en styreenhet (60) for kommunikasjon med nevnte bevegelsesapparat (127) og nevnte styreelement (31), hvor styreenheten er der for oversettelse av nevnte bevegelsessignal fra styreelementet til et kommandosignal for bevegelsesapparatet (127), hvor anordningen er slik at kommandosignalet i bruk beordrer bevegelsesapparatet (127) til å rotere borestrengen (135) og borekronen (156) hovedsakelig i samsvar med nevnte styreelements (31) bevegelse.

Description

APPARAT OG FREMGANGSMÅTE FOR SELEKTIV ORIENTERING AV EN BOREKRONE
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng i et brønnhull, en borerhytte som omfatter apparatet og en fremgangsmåte for å bruke apparatet.
Én av utfordringene ved retningsboring er å sikre at retningsmotoren er riktig orientert for den ønskede endring i boreretning. Dette krever at den tårnmonterte boremaskin, såkalt top drive, beveger strengen til spesifikke posisjoner snarere enn bare å rotere akselen blindt.
Visse nåværende styregrensesnitt og programvarer for tårnmonterte boremaskiner tillater at en borer utfører borekroneretningsorienteringsbevegelser med en tårnmontert boremaskin, men disse systemer er ofte unøyaktige. I én fremgangsmåte roteres den tårnmonterte boremaskin ved å anvende en hastighetskommando (pådrag, såkalt throttle) og en dreiemomentbegrensning etter at retning er valgt. Med tårnmonterte boremaskiner med frekvensstyring, kan operatøren holde øye med den toppdrevne aksel mens pådraget langsomt åpnes og kan bruke pådragsstyring for å stoppe akselen når den er i den ønskede posisjon. Dette er å bruke boreren som en lukket krets-løpstyringsdel av operasjonen, hvilket kan være uønsket. For tårnmonterte boremaskiner med menneske-maskin-grensesnitt (MMG) kan situasjonen være verre siden boreren må taste inn et pådrag på en berøringsskjerm, holde øye med drivenhetens bevegelse, deretter se raskt tilbake på skjermen og treffe "null pådrag" for å stoppe akselen. Dette kan føre til feil.
Innen retningsboring hvor målformasjoner kan være sideveis atskilt med tusenvis av fot fra en brønns overflateposisjon og kreve penetrering til dybden og også sideveis gjennom jord, stein og formasjoner, bestemmes borekroneretning av borekronens asimut- og/eller verktøyeggvinkel(såkalt tool-face angle). Verktøyeggvinkel refererer til hvilken retning en avvi ksi nn retning virkelig "vender mot" nedi hullet. Verktøyegg refererer til avviksinnretningens posisjon (for eksempel retningen til en slammotors bend) i verktøystrengens akse i forhold til to ting avhengig av brønnhullets geometri: hvis brønnhullet er vertikalt eller nesten vertikalt ved borekronen, refererer verktøy-eggorientering til sann magnetisk nord; hvis brønnhullets inklinasjon ved borekronen er fem grader eller mer, refererer verktøyeggorientering til hullets "høye side".
I begge tilfeller, boring med en motor eller en eller annen avviksinnretning, vil dreiemomentet som genereres av motorens kraftseksjon danne et høyrehånds reaktivt dreiemoment. Alvorligheten av dette reaktive dreiemoment avhenger av faktorer som brønndybde, motstand samt hastigheten og dreiemomentet som genereres av motoren nedihulls. Noen ganger kan reaktivt dreiemoment under boring forårsake flere rotasjonsomdreininger mellom borekronen og borestrengen ved rotasjonsbordet. Nå måler retningsboreren dette reaktive dreiemoment ved bruk av avlesninger ved måling under boring (measurement-while-drilling; MWD), og merker borestrengen ved rotasjonsbordet i den orientering han forventer vil korrespondere med borekronens rette retningsorientering nedihulls.
I visse tidligere systemer måles verktøyeggvinkelinformasjon nedihulls ved hjelp av et styreverktøy og befordres typisk til overflaten fra styreverktøyet ved bruk av slam-pulssignalering med forholdsvis lav båndbredde. En borer bibeholder en ønsket eggvinkel ved å påføre dreiemoment eller borestrengvinkelkorreksjoner til en borestreng, men på grunn av latensen eller forsinkelsen i mottak av eggvinkelinformasjon, over-eller underkorrigerer boreren ofte. Over- eller underkorreksjonen kan resultere i bety-delig frem- og tilbakevandring av borekronen, hvilket øker lengden som må bores for å nå målformasjonen. Frem- og tilbakevandring kan også øke risikoen for fastkjørt streng og gjøre kjøring og setting av foringsrør mer vanskelig.
I retningsboring, særskilt ved boring av lange, høyt vinklede eller horisontale hull, er lange borekronekjøringer, glatte og meget kontrollerte brønnveier og minimale kurs-korreksjoner ønskelig. I virkelig boring brukes mange nedihulls banestyringsinnret-ninger for å avvike borebanen når som helst det er nødvendig. Disse innbefatter nedihulls bøyde hus på nedihullsmotoren, bøyde overganger eller borekiler, og andre aktive eller justerbare innretninger som for eksempel justerbare stabilisatorer. For å utføre baneavviket riktig er det veldig viktig å sette verktøyeggen nøyaktig.
Én tidligere fremgangsmåte for å sette verktøyeggvinkelen er avhengig av måling av verktøyeggvinkelen på stedet hvor nedihulls kartleggingsfølere befinner seg i en BHA (bunnhullsammenstilling; bottom hole assembly). Imidlertid genereres betydelige kon-taktkrefter av slike innretninger ved kontaktpunktene på grunn av presspasningen som forårsakes av slike nedihulls avviksinnretninger (det vil si det bøyde kne og mellomliggende stabilisatorer). Disse gjenholdende dreiemomenter hindrer det bøyde kne
fra å dreie når overflatedreiemomentet påføres. Derfor kan den "tilsynelatende verk-tøyegg" ved følerstedet meget ofte avvike vesentlig fra den sanne verktøyeggvinkel ved det bøyde kne.
Én tidligere fremgangsmåte for å sette nedihulls verktøyegg er å slutte seg til en verk-tøyeggorientering ved det aksielle sted hvor kartleggingsfølerne befinner seg, gjennom kartleggingsmålinger. Virkningen av det "tilbakeholdende" dreiemoment ved det bøy-de kne og ethvert annet mellomliggende kontaktsted (som for eksempel den øvre sta-bilisator eller nedihullsmotoren) kan ikke gjøres rede for. Som et resultat påvirkes ikke bare nøyaktighet, men retningskartleggingens asimutnøyaktighet, siden kartleggings-dataene påvirkes av bunnhullsammenstillingens deformasjon. Ofte kan asimutnøyak-tigheten i en MWD-kartlegging, særskilt nær den horisontale seksjon, være meget dårlig. Feil på over to grader i asimut fra slike kartlegginger er nokså vanlig. Usikker-heten om brønnbanen på grunn av slike asimutfeil vil enten føre til boring på avveier eller en krokete horisontal brønnvei. Dette kan begrense den maksimale borbare horisontale utstrekning av brønnen.
US 7096979 B2 beskriver et apparat og en fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng i et brønnhull, hvor nevnte apparat kan kop-les til et bevegelsesapparat for rotasjon av nevnte borestreng og nevnte borekrone. Nevnte apparat og fremgangsmåte vedrører veksling mellom rotasjonsboring og glide-boring (eng. sliding drilling) idet borekronen forblir i kontinuerlig kontakt med bunnen av borehullet.
Ved rotasjon av en borestreng for å rotere en borekrone til en ønsket orientering, er det ønskelig å oppnå en ny borekroneeggorientering så raskt og nøyaktig som mulig, men uten hurtige, rykkvise bevegelser som kan resultere i overskyting (såkalt overshooting) eller underskyting (såkalt undershooting) av et ønsket borekronested.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et apparat for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng i et brønnhull, hvor nevnte apparat kan forbindes med et bevegelsesapparat for rotasjon av nevnte borestreng og nevnte borekrone, hvor nevnte apparat omfatter: et styreelementapparat som omfatter et styreelement som kan beveges for å utvirke en endring i orientering av borekronen i brønnhullet, og et signalapparat for frembringelse av et bevegelsessignal som er indikativt for bevegelse av nevnte styreelement, og
en styreenhet for kommunikasjon med nevnte bevegelsesapparat og nevnte styreelement, hvor styreenheten er der for å oversette nevnte bevegelsessignal fra
styreelementapparatet til et kommandosignal for bevegelsesapparatet, hvor anordningen er slik at kommandosignalet, i bruk, beordrer bevegelsesapparatet til å rotere borestrengen og borekronen hovedsakelig i samsvar med nevnte styreelements bevegelse, hvor nevnte styreenhet omfatter et beregningsapparat som er programmert for (a) mottak av hastighetsgrense inndata og dreiemomentgrense inndata, hvor hastighetsgrense inndata omfatter et signal som er indikativt for en grense for nevnte borestrengs rotasjonshastighet og hvor dreiemomentgrense inndata omfatter et signal som er indikativt for en grense for dreiemoment som påføres nevnte borestreng, og (b) for styring av bevegelsesapparatets bevegelse slik at nevnte hastig hetsg rense ikke overskrides og slik at nevnte dreiemomentgrense ikke overskrides. I ett aspekt kan for eksempel styreelementet opereres av en operatør i en borerhytte. Styreelementet kan omfatte en roterbar knott, en styrespak eller bevegelig glider for å utvirke endring i borekronens orientering.
Ytterligere særtrekk ved apparatet anvises i krav 2 til 17 og det henvises til disse.
Videre kan den foreliggende oppfinnelse omfatte en borerhytte som omfatter et apparat som nevnt foran. Borerhytten kan være bygget borte fra riggstedet, bringes til riggstedet og installeres på riggen. Apparatet kan deretter konfigureres for å styre eksisterende riggutstyr.
I henhold til et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng i et brønnhull, hvilken borestreng er forbundet med et bevegelsesapparat for rotasjon derved, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene å styre nevnte bevegelsesapparat for å rotere nevnte borestreng ved å bruke et apparat som nevnt foran.
I én utførelse omfatter fremgangsmåten videre trinnet å rotere nevnte borestreng under boring, hvorved en borekroneeggvinkel for nevnte borekrone justeres for å underlette retningsboring.
I ett aspekt har systemer i henhold til den foreliggende oppfinnelse ett eller noen (to eller flere) posisjonsstyremodi i lukkede kretsløp for en tårnmontert boremaskin og istandsetter programvare i en styreenhet for å utføre hastighetskalkulasjonsansvar vedrørende den tårnmonterte boremaskins akselposisjonsgrenser. I visse særskilte aspekter anvender den foreliggende oppfinnelse enten en "Dunkemodus" (såkalt "Bump" mode) eller en "Omkoderfølgemodus" (såkalt "Encoder follow" mode). Før inngang i en av disse modi, slås den tårnmonterte boremaskin av.
I "Dunkemodus" legger en operatør inn til en tårnmonterte boremaskins styresystem en inkrementell vinkelmessig rotasjonsdistanse (i grader eller omdreininger), en hastighet (i omdreininger per minutt) for den tårnmonterte boremaskins aksel (og derfor for borestrengen som er festet dertil), og en dreiemomentgrense (grense for dreiemoment som påføres borestrengen av den tårnmonterte boremaskin via den tårnmonterte boremaskins aksel). Så snart disse parameterne er lagt inn velger operatøren hvilken retning borestrengen skal roteres ved å velge enten "Dunke medurs" (rotere medurs) eller "Dunke moturs" (rotere moturs) og da roterer den tårnmonterte boremaskin borestrengen den spesifiserte distanse i den retningen og stopper deretter. I ett aspekt er bevegelsen "trapesformet" ved at den følger hastighetsramperatene som er definert i den tårnmonterte boremaskins parametere; det vil si, for å nå et sluttlig borekronebestemmelsespunkt, (sluttpunkt for omkoderen, drivakselen og borekronen) drives den tårnmonterte boremaskin med en konstant akselerasjon (se fig. 4A) inntil den når en konstant maksimumhastighet, og deretter begynner den en konstant retardasjon til det endelige bestemmelsespunkt. I ett aspekt nås ikke en konstant maksimum hastighet (se fig. 4B) siden en konstant retardasjon skal oppnås følgende en konstant akselerasjon for å nå et sluttbestemmelsessted, fortrinnsvis uten overskyting.
På grunn av behovet for å legge inn rotasjonsdistanser, istandsettes "Dunkemodus" enten fra MMCer (for eksempel grafiske skjermbilder, berøringsskjermer og/eller ved bruk av datamaskinmus) eller fra elektrisk koblede (såkalt hard wired) styringer for et apparat som for eksempel en frekvensstyring. I "Dunkemodus" legger en operatør inn en distanse (rotasjonsdistanse i radianer eller omdreininger) i grader og velger en retning (forover - medurs eller bakover - moturs).
I "Omkoderfølgemodus" tilveiebringer en inkrementell omkoder (for eksempel roterbar knott, styrespak eller bevegelig glider) plassert på en operatørs konsoll eller styrepult bevegelige eller rotasjonsmessige inndata til den tårnmonterte boremaskin. Operatø-ren tilveiebringer hastighets- og dreiemomentgrenser og den tårnmonterte boremaskins programvare genererer hastighetskommandoer til en frekvensstyringsenhet for en frekvensstyring for den tårnmonterte boremaskin for å følge omkoderens (knotts eller gliders) posisjon så nært som mulig når rampehastighet og dreiemomentgrenser er gitt. Således, hvis operatøren, for eksempel med et roterende knottsystem, ønsker at akselen, og således borekronen skal rotere 15 grader til høyre, så roterer han ganske enkelt knotten 15 grader til høyre og så følger den tårnmonterte boremaskin slik at borestrengen roteres den samme størrelse i den samme retning.
For å kalkulere hastighetsgrenser, det vil si hastigheten ved hvilken borestrengen roteres gitt et posisjonsbestemmelsessted, d, og en nåværende posisjon, x (kalkulert fra en posisjon tilveiebrakt av en omkoder på motorakselen), gis en hastighetskommando til frekvensstyringen for å flytte den tårnmonterte boremaskins aksel passende mot et ønsket bestemmelsessted. Fortegnet (retning) kan ganske enkelt kalkuleres ved x - d. I ett aspekt brukes styreprogramvarens eksisterende rampefunksjoner. Rampefunk-sjonenes passende oppkjøringshastighet øker slik at kalkulasjonen kan fokusere på å begrense hastigheten slik at akselen vil stoppe, fortrinnsvis eksakt ved bestemmelsesstedet. Ved et hvilket som helst gitt punkt, gitt en maksimum akselerasjonsverdi aO og en distanse x, er hastigheten som kreves for å stoppe perfekt på det punktet lik kvadratroten av produktet av aO og x. I visse aspekter foretrekkes det å ikke måtte kalkulere kvadratrøtter gjentatte ganger i utførelsen av koder da det er en meget lang kalkulasjon; slik at rampefunksjonene brukes for å generere en riktig hastighetsprofil (siden den bruker den passende akselerasjonsverdi), slik at distansen som kreves for å stoppe gitt den nåværende hastighet kalkuleres og, hvis bestemmelsesstedet er innen et eller annet dødbånd (såkalt deadband) av stoppedistansen, settes hastighetsinngangen til rampen til null. Distansen som kreves for å stoppe fra en gitt hastighet med konstant akselerasjon er: d = v<2>/a0. Således vil hastighetsinngangen til rampen være vmaks(spesifisert av operatøren) hvis bestemmelsesstedet er utenfor stoppedød-båndet, eller 0 hvis det er innenfor stoppedødbåndet.
I visse utførelser brukes en åpen sløyfemodus for å tillate at borekroneeggoperasjoner virker uten en omkoder eller i tilfelle av et omkoderhavari. Åpne sløyfeoperasjoner istandsettes av en operatør på en skjerm (for eksempel en berøringsskjerm på en operatørkonsoll); eller for å tilveiebringe funksjonalitet hvor den tårnmonterte bore-maskinstyring ikke har omkoderdata er styresystemet permanent konfigurert aktivt. I åpen sløyfemodus (ingen data fra en omkoder angående akselposisjon) kalkuleres en akselposisjon basert på hastighetstilbakemeldingen fra den tårnmonterte boremaskin og styringens syklustid, som så brukes i hastighetsgrensekalkulasjonen ovenfor. Dette simulerte hastighetssignal holdes til null hvis anordningen ikke er klar, det vil si ingen bevegelse initieres før anordningen indikerer at den er klar.
Bruk av et dødbånd for hastighetskalkulasjonen kan forhindre anordningen fra å skifte retning gjentatte ganger (referert til som "jageforhindring" - hvor "jage" refererer til frem-og-tilbake-overskyting av et ønsket bestemmelsessted) i forsøket på å oppnå mer presis posisjonskontroll enn fysisk mulig. I henhold til den foreliggende oppfinnelse avgrenses et diskret dødbånd omkring et ønsket bestemmelsessted og, så snart en eller annen posisjon deri oppnås, stopper borekronen (det vil si ikke mer "jaging"). I visse utførelser er et typisk dødbåndsområde for eksempel pluss eller minus tre grader rotasjon av den tårnmonterte boremaskin.
For en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse vil det nå gjøres henvisning, i eksempelform, til de vedlagte tegninger i hvilke: Fig. 1 viser et skjematisk sideriss, delvis i snitt, av en borerigg i bruk med et styreapparat i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 viser et skjematisk blokkdiagram av styreapparat i henhold til den foreliggende oppfinnelse og relevante deler av boreriggen i fig. 1; Fig. 3 viser et flytskjema for operasjon av styreapparatet i fig. 2; Fig. 4A viser en kurve som viser hastighet mot tid og anskueliggjør en første utfø-relse av en fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4B viser en kurve som viser hastighet mot tid og anskueliggjør en andre ut-førelse av en fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse;
og
Fig. 5 viser et skjematisk riss sett forfra av en operatørs berøringsskjerm som
anvendes for å operere styreapparatet ifølge fig. 1 og fig. 2.
Det vises nå til fig. 1 hvor en borerigg 111 er avbildet skjematisk som en landrigg, men andre rigger (for eksempel offshorerigger, oppjekkbare rigger, halvt nedsenkbare rigger, boreskip og liknende) er innenfor den foreliggende oppfinnelses omfang. I forbindelse med et operatørgrensesnitt, for eksempel et grensesnitt 20, styrer et styresystem 60 som beskrives nedenfor visse av riggens operasjoner. Riggen 111 innbefatter et tårn 113 som understøttes av bakken over et boredekk 115. Riggen 111 innbefatter løfteutstyr som innbefatter en toppblokk 117 montert på tårnet 113 og en løpeblokk 119. En toppblokk 117 og en løpeblokk 119 er forbundet med hverandre ved en kabel 121 som drives av heisespill 123 for å styre opp- og nedadrettet bevegelse av løpeblokken 119. Løpeblokk 119 bærer en krok 125 fra hvilken henger et toppdrevet system 127 som innbefatter en frekvensstyring 126, en motor (eller motorer) 124 og en drivaksel 129. Det toppdrevne system 127 roterer en borestreng 131 til hvilken drivakselen 129 er festet i et brønnhull 133. Det toppdrevne system 127 kan opereres for å rotere borestrengen 131 i begge retninger. I henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse er borestrengen 131 koplet til det toppdrevne system 127 gjen nom en instrumentert overgang 139 som innbefatter følere som tilveiebringer informasjon, for eksempel borestrengdreiemomentinformasjon.
Borestrengen 131 kan være hvilken som helst typisk borestreng og innbefatter i ett aspekt en flerhet sammenkoplede seksjoner av borerør 135 og en bunnhullsammenstilling (bottom hole assembly; BHA) 137 som innbefatter stabilisatorer, vektrør og/eller apparat eller innretning, i ett aspekt, en rekke instrumenter for måling under boring (measurement while drilling; MWB) inkludert et styreverktøy 151 for å tilveiebringe borekroneeggvinkelinformasjon. Opsjonsmessig brukes en bøyd overgang 141 med en nedihulls- eller slammotor 142 og en borekrone 156, som er forbundet med BHA'en 137. Borekronens 156 eggvinkel styres i asimut og stigning under boring, noe som er vel kjent.
Borefluid leveres til borestrengen 131 av slampumper 143 gjennom en slamslange 145. Under rotasjonsboring roteres borestrengen 131 inne i borehullet 133 ved hjelp av det toppdrevne system 127 som, i ett aspekt, er glidende montert i parallelle vertikalt utstrekkende skinner (ikke vist) for å motvirke rotasjon når dreiemoment påføres borestrengen 131. Under glidende boring holdes borestrengen 131 på plass ved hjelp av det toppdrevne system 127 mens borekronen 156 roteres ved hjelp av slammoto-ren 142 som tilføres borefluid ved hjelp av slampumpene 143. Boreren kan operere det toppdrevne system 127 for å endre borekronens 156 eggvinkel.
Selv om en rigg med toppdrevet anordning er anskueliggjort, er det innen den foreliggende oppfinnelses omfang at den foreliggende oppfinnelse kan brukes i forbindelse med systemer i hvilke et rotasjonsbord og drivrør, (såkalt kelly), brukes for å påføre borestrengen et dreiemoment.
Kakset som frembringes når borekronen borer inn i jorden fraktes ut av borehullet 133 ved hjelp av boreslam som leveres av slampumpene 143.
Som vist i fig. 2, har et system 10 i henhold til den foreliggende oppfinnelse et opera-tørgrensesnitt 20 (for eksempel, men ikke begrenset til, en borers pult og/eller én, to, tre eller flere berøringsskjermer og/eller styrespak(er), glider(e) eller knott(er) med en opsjonsmessig justerbar omkoder 30 for å rotere en hovedaksel 41 i et toppdrevet system 40 (lik systemet 127 i fig. 1). Den justerbare omkoder 30 har justerbart apparat 31 (for eksempel en roterbar knott eller en bevegelig glider) som, når den beveges eller roteres av boreren eller annet personell resulterer i en tilsvarende bevegelse av hovedakselen 41 (lik akselen 129 i fig. 1) i det toppdrevne system 40 og derfor av borestrengen og tilfestet borekrone (som i fig. 1).
Styreprogramvare 50 i et programmerbart medium i styresystemet 60, for eksempel, men ikke begrenset til én, to, tre eller flere lokale eller fjerntliggende datamaskiner, PLS'er, ettkorts datamaskin(er) (såkalt single board computer(s)), CPU'(er), ti I— standsmaskin(er) (såkalt finite state machine(s)), mikrostyreenhet(er), som styrer bevegelsen av hovedakselen 41 som svar på bevegelse av det justerbare apparat 31 (for eksempel på en borers styrepult) slik at hovedakselen 41 ikke beveges for raskt og slik at den og borestrengen 62 (lik borestrengen 131, fig. 1) og en borekrone 70 som er forbundet med borestrengen (lik borekronen 156, fig. 1) beveges jevnt med en jevnt synkende retardasjon idet endepunktet nærmer seg. "Lokalt" kan innbefatte, men er ikke begrenset til, i en borerhytte og/eller kontrollrom eller bygning nær en rigg.
En motor 42 i det toppdrevne system 40 roterer hovedakselen 41 (som er forbundet med borestrengen 62) med borekronen 70 på sin ende. En styrefrekvensomformer (VFD) 80 (lik styreenheten 126, fig. 1) styrer motoren 42. En posisjonsomkoder 43 (anbrakt tilstøtende motoren i det toppdrevne system) sender et signal som angir hovedakselens 41 virkelige posisjon til styrefrekvensomformeren (VFD'en) 80 og til styresystemet 60 hvor det er en inngangsverdi for styreprogramvaren 50.
Fra operatørgrensesnittet 20 legges forvalgte grenseverdier for hovedakselhastighet ("Fartsgrense"); dreiemoment i hovedakselen ("Momentgrense"); og en ønsket bore-kroneposisjon eller "Posisjonssettpunkt" inn i styresystemets programvare 50. Styresystemet 60 tilveiebringer statusdata til operatørgrensesnittet 20 som innbefatter hastighet, dreiemoment, akselorientering og posisjon for apparatet 31.
Styreprogramvaren 50 sender kommandoer til styrefrekvensomformeren (VFD'en) 80 som innbefatter hastighetskommandoer og dreiemomentkommandoer (momentgrense). Styrefrekvensomformeren (VFD'en) 80 gir tilbakemelding til styreprogramvaren 50 som innbefatter verdier for hovedakselens 41 virkelige hastighet og det virkelige dreiemoment (dreiemomentet som påføres borestrengen av den toppdrevne motor).
Fig. 3 anskueliggjør funksjoneringen av systemet 10.
Som vist i fig. 3, justerer styresystemet 60 deretter den toppdrevne motors hastighet og styrer dreiemomentet som påføres borestrengen slik at det toppdrevne systems hovedaksel stopper på et ønsket punkt. Styresystemet overbringer til styreprogramvaren dataverdier (for eksempel femti per sekund) for størrelsen av dreiemomentet som virkelig påføres strengen; og når det gjelder virkelig hastighet, størrelsen på virkelig rotasjon av strengen (i grader eller radianer). Posisjonsomkoderen 43 har gitt posi- sjonsinformasjon og hastighetsinformasjon til VFD-styringen 80. Styreprogramvaren 50 mottar informasjon vedrørende posisjon fra omkoderen 43 og/eller fra VFD-styringen 80 eller, opsjonsmessig, gjennom et direkte inngangs-/utgangsapparat (for eksempel en inn-ut-enhet som er i forbindelse med omkoderen) som styres av pro-gramvaren 50. VFD-styringen 80 bruker hele tiden posisjonen fra omkoderen 43 for å styre den toppdrevne motors utganger for å oppnå ønsket beordret hastighet og for å holde dreiemomentet innen dreiemomentgrensen som pålegges fra styreprogramvaren 50.
Operatøren som bruker operasjonsstyringene på styringsgrensesnittet 20 legger inn til VFD-styringen 80 en begrensning i dreiemomentet som skal påføres strengen ("Momentgrense") og en begrensning i hastigheten ved hvilken det toppdrevne systems 40 hovedaksel 41 skal roteres ("Fartsgrense").
Ved bruk av Fartsgrensen, hovedakselens virkelige posisjon, den siste hastighet med hvilken hoveddrivakselen roterte ("Siste hastighet"), hastigheten som styresystemet 60 beordret fra VFD-styringen 80 fra den forrige styreiterasjon), den maksimalt tillate akselerasjon ("Maks. aksel."), og syklustiden for å sende hastighetskommandoer til VFD-styringen 80 (syklustid tilveiebringes av et maskinvareur, et ur i en CPU, eller et ur i styresystemet 60), kalkulerer styreprogramvaren 50 en hastighetskommando ("Hastighetskommando") som sendes til VFD-styringen 80 som i sin tur styrer hovedakselens 41 rotasjon slik at borestrengen roteres med den ønskede hastighet. For å reorientere en borekrone, er det ønskelig å rotere strengen med en slik hastighet at borekronen hverken overskyter eller underskyter en ønsket posisjon (orientering) og dette oppnås ved å rotere så raskt som mulig; men idet borekronen nærmer seg den
ønskede posisjon er det viktig å retardere slik at overskyting ikke skjer. Derfor kalkulerer styreprogramvaren 50 den ønskede hastighet for hele borekronebevegelsesperi-oden og ønskede hastighetsendringer idet borekronen nærmer seg en ønsket posisjon. En slutthastighet er således en kalkulert hastighet for rotasjon av strengen idet borekronen nærmer seg den ønskede posisjon.
VFD-styringen 80 mottar kommandoer fra operatørgrensesnittet 20 slik at VFD-styringen adlyder (utfører samsvarende med) den justerbare omkoder 30. Omkoderens 30 posisjonsendring overvåkes av styreprogramvaren 50 og forskjellen mellom de to posisjoner kalkuleres og dette resulterer i en størrelse som omkoderen 30 skal flyttes ("Posisjonsfeil"). Forskjellen mellom de to posisjoner gis av posisjonen som angis av omkoder 30 minus posisjonen som angis av omkoder 43. Før den brukes i denne kalkulasjon kan omkoderens 43 posisjon trenges å justeres i henhold til den tårnmonterte boremaskins girutveksling, det vil si forholdet mellom boremotorens rotasjon og akselens rotasjon, for eksempel, men ikke begrenset til 10:1. For eksempel beveger omkoderen 43 seg, med en utveksling på 10:1, ti ganger så mye som omkoderen 30. Kvadratroten av posisjonsfeilen ganget med en forsterkningsfaktor ("For-sterkning") gir en "Målhastighet" som prosesseres videre for å bestemme den minste av fartsgrensen og målhastigheten for å gi en øyeblikkshastighet ("Grensehastighet") for borestrengens rotasjon for raskt og jevnt å komme frem til en ønsket borekrone-orientering/-plassering.
Den Siste hastighet trekkes fra den minste av Målhastigheten og den operatørinnlagte fartsgrense, og den resulterende forskjell divideres med syklustiden for å få den til-trengte akselakselerasjon. Den minste av denne kalkulerte akselerasjon og akselera-sjonsgrensen (parameter) multipliseres med syklustiden for å få en differensialhastig-het som så legges til den Siste hastighet og sendes til VFD-styringen 80 som den nye hastighetskommando.
Fig. 4A anskueliggjør en tårnmontert boremaskin som først drives ved en konstant akselerasjon for å bevege en borekrone fra "Borekrone Startposisjon" til en "Borekrone Målposisjon". I et parti av bevegelsen holdes en konstant hastighet, og deretter, ved et kalkulert punkt, oppnås en konstant retardasjon slik at borestrengen, og derfor den tilfestede borekrone ankommer målet med ingen eller minimal overskyting. Bevegelse som vist i fig. 4A kalles "trapesformet" på grunn av akselerasjons- og hastig-hetsvektorenes form (med tidsaksen som grunnlinje).
Hvis målet er slik at en konstant hastighet ikke oppnås og bibeholdes, som vist i fig. 4B, er ikke bevegelsen "trapesformet" som i fig. 4A. Snarere etterfølges, som i fig. 4B, en konstant akselerasjon av borestrengen og borekronen av en konstant retardasjon til målet.
Fig. 5 viser en operatørs grensesnitt 20, for eksempel en konsoll, for eksempel med en berøringsskjerm i henhold til den foreliggende oppfinnelse som egner seg med et styresystem som beskrevet ovenfor, for eksempel for operasjon i en dunkemodus, en følgemodus eller en "logre-hunden"-modus (såkalt "wag-the-dog" mode)for oscillering ("vugging") av en borestreng i henhold til fremgangsmåter i den foreliggende oppfinnelse (se verserende sameiet US patentsøknad 11/418.843 PCT som krever prioritet derfra, med tittel "Styring av retningsboring" som angår dunkemodus og vuggemo-dus). Unntatt for "knappene" eller områdene som skal aktiveres av en operatør på berøringsskjermen innenfor de prikkede linjer, inkludert knappen som er merket "Retningsboring", ville skjermen være som en skjerm som brukes i en kjent teknikks kon soll som brukes for eksempel i kjent teknikks AMPHION (varemerke) system som er handelsmessig tilgjengelig fra National Oilwell Varco. Etter å ha trykket "Retning"-knappen, når "Retningsboring"-knappen er trykket, kommer resten av knappene innenfor de prikkede linjer frem, og en operatør kan deretter velge å stoppe - "Stopp" - rotasjon av borestrengen; å bevege borestrengen (og derfor borekronen) i dunke - "Dunk"-modus; å bevege borestrengen i samsvar med operatørens bevegelse av et styreelement (for eksempel en knott eller glider) - "Følge"-modus; eller å oscillere del av borestrengen for å hindre at borestrengen setter seg fast - i "Vugge"-modus. Opsjonsmessig kan, i stedet for en enkelt "Dunk"-knapp, to knapper benyttes - én for "Dunk" medurs og én for "Dunk" moturs.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor i noen, men ikke nødvendigvis i alle utførelser, et system for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng, hvor systemet innbefatter: bevegelsesapparat for rotasjon av en borestreng og en borekrone, hvor borekronen er forbundet med en ende av en borestreng, hvor borestrengen er i et brønnhull, hvor brønnhullet strekker seg fra en jordoverflate inn i jorden, hvor borekronen er på et sted under jordens overflate; et styreelementapparat som innbefatter et styreelement som kan beveges manuelt av en person for å bevirke en endring i orienteringen av borekronen i brønnhullet, hvor styreelementapparatet innbefatter et signalapparat for frembringelse av et bevegelsessignal som er indikativt for manuell bevegelse av styreelementet; et styresystem som kommuniserer med bevegelsesapparatet og styreelementet, hvor styresystemet er der for oversetting av et bevegelsessignal fra styreelementet til en kommando til bevegelsesapparatet, hvor kommandoen beordrer bevegelsesapparatet til å rotere borestrengen og borekronen i samsvar med bevegelsen av styresystemet. Et slikt system kan ha én eller noen, i hvilken som helst kombinasjon, av de følgende: hvori styresystemet er en manuelt roterbar knott som er operativt forbundet med styresystemet; hvori styresystemet innbefatter beregningsapparat som er programmert for mottak av hastighetsgrensedata og dreiemomentgrensedata som legges inn av en operatørperson, hvor hastighetsgrensedata som legges inn har et signal som er indikativt for en grense for borestrengens bevegelseshastighet, hvor dreiemomentgrensedata omfatter et signal som er indikativt for en grense for dreiemomentet som påføres borestrengen; hvor styresystemet styrer bevegelse av bevegelsesapparatet slik at hastighetsgrensen ikke overskrides og slik at dreiemomentgrensen ikke overskrides; hvori bevegelsesapparatet er et toppdrevet system; hvori det toppdrevne system innbefatter en tårnmontert boremaskin og drift av den tårnmonterte boremaskin gjøres ved hjelp av en frekvensstyring, hvor en frekvensstyringsstyring styrer frekvensstyringen, og hvor styresystemet styrer frekvensstyringsstyringen; hvori frekvensstyringsstyringen tilveiebringer tilbakemelding til styresystemet som er indikativ for den tårnmonterte boremaskinens drivaksels virkelige hastighet, hvor drivakselen er forbundet med borestrengen for å rotere borestrengen og borekronen, og hvor tilbakemelding er indikativ for det virkelige dreiemoment som den tårnmonterte boremaskinens aksel påfører borestrengen; hvori borekronen skal beveges til en målposisjon fra en startposisjon, og hvori styresystemet styrer bevegelsesapparatet slik at borekronens overskyting av målposisjonen elimineres eller minimeres; hvori styresystemet kalkulerer en konstant akselerasjon for begynnerbevegelsen til bevegelsesapparatet for borestrengen og borekronen, en konstant hastighet for bevegelsesapparatets bevegelse av borestrengen og borekronen som følger etter bevegelsen med konstant akselerasjon, og en konstant retardasjon for bevegelsesapparatets bevegelse av borestrengen og borekronen til målposisjonen med ingen eller minimal overskyting av målposisjonen; hvori styresystemet stopper bevegelsesapparatet når borestrengens og borekronens rotasjonshastighet er innenfor et forvalgt dødbåndsområde og derved stopper borestrengens og borekronens rotasjon; hvori bevegelsesapparatet er et rotasjonsbordsystem; hvori styresystemet innbefatter programmerbare media og sty rep rog ra mva re for utførelse av styre-funksjoner, styreprogramvaren inn i programmerbare media; hvori styresystemet innbefatter styreapparat som inneholder programmerbare media, hvor styreapparatet er fra gruppen som består av datamaskin, programmerbar logisk styring, ettkorts datamaskin, sentral prosesseringsenhet, mikrostyreenhet og tilstandsmaskin; et opera-tørgrensesnitt for en operatør til å legge inn i styresystemet grenseverdier for bevegelsesapparathastighet, dreiemoment som skal påføres borestrengen av bevegelsesapparatet og en ønsket borekronemålposisjon; hvori styresystemet tilveiebringer til operatørgrensesnittet indikasjoner om virkelig bevegelsesapparathastighet, virkelig dreiemoment som påføres borestrengen og posisjon av styreelementet; hvor bevegelsesapparatet har en roterende del for rotasjon av borestrengen, omkoderapparat i kommunikasjon med styresystemet, hvor omkoderapparat er der for tilveiebring-else av et posisjonssignal som er indikativt for bevegelsesapparatets roterende dels posisjon; hvor styresystemet kontinuerlig bruker posisjonssignalet fra omkoderappa-ratet for å styre bevegelsesapparatet; hvori bevegelsesapparatet er et toppdrevet system og den roterende del er en toppdrevet aksel i det toppdrevne system; hvori borekronen skal beveges i en tidsperiode for å ankomme et borekronemålsted, hvor styresystemet skal kalkulere hastighet for tidsperioden og hastighetsendringer for borekronen ved ankomst borekronemålstedet, hvor styresystemet skal styre borekronens bevegelseshastighet i henhold til styreprogramvarens kalkulasjoner; hvori systemet kan opereres i åpen sløyfemodus og hvori bevegelsesapparatet er et toppdrevet system og den roterende del er et toppdrevet systems toppdrevne aksel; hvor fre kvensstyringen tilveiebringer tilbakemelding til styresystemet vedrørende hastighet av den toppdrevne aksel og hvor styresystemet er der for å kalkulere en posisjon for den toppdrevne aksel basert på hastighetstilbakemelding fra frekvensstyringsstyringen og basert på en indikasjon av syklustid som tilveiebringes av styresystemet; og/eller hvori styresystemet innbefatter datamaskinapparat som er programmert for mottak av hastighetsgrensedata og dreiemomentgrensedata som legges inn av en operatør-person, hvor hastig hetsg rensedataene omfatter et signal som er indikativt for borestrengens bevegelseshastig hetsg rense, hvor dreiemomentgrensedataene omfatter et signal som er indikativt for en grense for dreiemoment som påføres borestrengen, hvor styresystemet styrer bevegelsesapparatets bevegelse slik at hastighetsgrensen ikke overskrides og slik at dreiemomentgrensen ikke overskrides, og hvor styresystemet innbefatter beregningsapparat for mottak av data for en inkrementell vinkelrotasjonsdistanse som legges inn av operatørpersonen og en borestrengs rotasjonsretning som legges inn av operatørpersonen, hvor styresystemet er der for styring av det toppdrevne system slik at borestrengen roteres den inkrementene vinkelrotasjonsdis-tansen i den innlagte borestrengsrotasjonsretningen.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor i noen, men ikke nødvendigvis i alle utførelser, et system for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng, hvor systemet innbefatter: bevegelsesapparat for rotasjon av en borestreng og en borekrone, hvor borekronen er forbundet med en ende av en borestreng, hvor borestrengen er i et brønnhull, hvor brønnhullet strekker seg fra en jordoverflate inn i jorden, hvor borekronen er på et sted under jordens overflate; et styreelementapparat som innbefatter et styreelement som kan beveges manuelt av en person for å bevirke en endring i orienteringen av borekronen i brønnhullet, hvor styreelementapparatet innbefatter et signalapparat for frembringelse av et bevegelsessignal som er indikativt for den manuelle bevegelse av styreelementet; et styresystem som kommuniserer med bevegelsesapparatet og styreelementet, hvor styresystemet er der for oversetting av et bevegelsessignal fra styreelementet til en kommando til bevegelsesapparatet, hvor kommandoen beordrer bevegelsesapparatet til å rotere borestrengen og borekronen i samsvar med bevegelsen av styresystemet, hvor styresystemet innbefatter beregningsapparat som er programmert for mottak av hastighetsgrensedata og dreiemomentgrensedata som legges inn av en opera tø r person, hvor hastighetsgrensedata som legges inn har et signal som er indikativt for en grense for borestrengens bevegelseshastighet, hvor dreiemomentgrensedata omfatter et signal som er indikativt for en grense for dreiemomentet som påføres borestrengen; hvor styresystemet styrer bevegelse av bevegelsesapparatet slik at hastighetsgrensen ikke overskrides og slik at dreiemomentgrensen ikke overskrides; hvori bevegelsesapparatet omfatter et toppdrevet system; hvori det toppdrevne system innbefatter en tårnmontert boremaskin og drift av den tårnmonterte boremaskin gjøres ved hjelp av en frekvensstyring, hvor en frekvensstyringsstyring styrer frekvensstyringen, og hvor styresystemet styrer frekvensstyringsstyringen; hvori frekvensstyringsstyringen tilveiebringer tilbakemelding til styresystemet som er indikativ for den tårnmonterte boremaskinens drivaksels virkelige hastighet, hvor drivakselen er forbundet med borestrengen for å rotere borestrengen og borekronen, og hvor tilbakemelding er indikativ for det virkelige dreiemoment som den toppdrevne aksel påfører borestrengen; hvor borekronen skal beveges til en målposisjon fra en startposisjon, hvori styresystemet styrer bevegelsesapparatet slik at borekronens overskyting av målposisjonen elimineres eller minimeres; og hvori styresystemet kalkulerer en konstant akselerasjon for begynnerbevegelsen til bevegelsesapparatet for borestrengen og borekronen, en konstant hastighet for bevegelsesapparatets bevegelse av borestrengen og borekronen som følger etter bevegelsen med konstant akselerasjon, og en konstant retardasjon for bevegelsesapparatets bevegelse av borestrengen og borekronen til målposisjonen med ingen eller minimal overskyting av målposisjonen.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor i noen, men ikke nødvendigvis i alle utførelser en fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone på enden av en borestreng, hvor fremgangsmåten innbefatter å bevege et systems styreelement for å orientere borekronen, hvor bevegelsen utføres manuelt av en person, hvor systemet er som et hvilket som helst heri i henhold til den foreliggende oppfinnelse, å styre bevegelsesapparatet med et styresystem som et hvilket som helst heri i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og å rotere borestrengen og borekronen i samsvar med sty-reelementets bevegelse. En slik fremgangsmåte kan innbefatte å bevege borestrengen og borekronen til en målposisjon med ingen eller minimal overskyting av målposisjonen.

Claims (20)

1. Apparat for selektiv orientering av en borekrone (70; 156) på enden av en borestreng (62; 135) i et brønnhull (133), hvor nevnte apparat kan tilkobles et bevegelsesapparat (40; 127) for rotasjon av nevnte borestreng og nevnte borekrone, hvor nevnte apparat omfatter: et styreelementapparat som omfatter et bevegelig styreelement (31) for å bevirke en endring av orienteringen av borekronen i brønnhullet, og et signalapparat (30) for frembringelse av et bevegelsessignal som er indikativt for nevnte styreelements (31) bevegelse, og en styreenhet (60) for kommunikasjon med nevnte bevegelsesapparat (40; 127) og nevnte styreelement (31), hvor styreenheten (60) er der for oversettelse av nevnte bevegelsessignal fra styreelementapparatet til et kommandosignal for bevegelsesapparatet (40; 127), hvor anordningen er slik at kommandosignalet i bruk beordrer bevegelsesapparatet (40; 127) til å bevege borestrengen (62; 135) og borekronen (70; 156) hovedsakelig i samsvar med nevnte styreelements (31) bevegelse,karakterisert vedat nevnte styreenhet (60) omfatter beregningsapparat som er programmert for (a) mottak av hastighetsgrense inndata og dreiemomentgrense inndata, hvor hastighetsgrense inndata omfatter et signal som er indikativt for en grense for nevnte borestrengs (62; 135) rotasjonshastighet og hvor dreiemomentgrense inndata omfatter et signal som er indikativt for en grense for dreiemoment som påføres nevnte borestreng (62; 135), og (b) for styring av bevegelsesapparatets (40; 127) bevegelse slik at nevnte hastighetsgrense ikke overskrides og slik at nevnte dreiemomentgrense ikke overskrides.
2. Apparat i henhold til krav 1, hvor nevnte styreelement (31) omfatter en manuelt roterbar knott som er operativt forbundet med nevnte styreenhet (60).
3. Apparat i henhold til krav 1 eller 2, hvor nevnte bevegelsesapparat (40; 127) omfatter en tårnmontert boremaskin, og hvori nevnte apparat er tilpasset for styring av en frekvensstyringsstyring (80) for nevnte tårnmonterte boremaskin.
4. Apparat i henhold til krav 3, hvor nevnte styreelement (60) er tilpasset for mottak og behandling av et tilbakemeldingssignal fra nevnte frekvensstyringsstyring (80), hvilket tilbakemeldingssignal er indikativt for (a) nevnte tårnmonterte boremaskins drivaksels (129) virkelige hastighet, hvor drivakse len er forbundet med borestrengen (62; 135) for å rotere borestrengen og borekronen (70; 156), og (b) det virkelige dreiemoment som påføres borestrengen av den toppdrevne aksel.
5. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor borekronen (70; 156) i drift skal beveges til en målposisjon fra et startpunkt innen en tidsperiode, og hvor nevnte styreenhet (60) styrer nevnte bevegelsesapparat (40; 127) slik at en størrelse overskyting av nevnte målposisjon av nevnte borekrone reduseres, minimeres eller blir hovedsakelig null.
6. Apparat i henhold til krav 5, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for å: (a) bestemme hastighet for nevnte tidsperiode, og hastighetsendringer for nevnte borekrones (70; 156) ankomst til nevnte målposisjon; og (b) styre borekronens (70; 156) hastighet i henhold til trinn (a).
7. Apparat i henhold til krav 6, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for i bruk å styre bevegelse av nevnte bevegelsesapparat (40; 127) slik at nevnte borestreng (62; 135) og borekrone (70; 156) beveges med (i) en hovedsakelig konstant akselerasjon, og (ii) direkte eller indirekte etterfølgende en hovedsakelig konstant retardasjon (i) hvorved nevnte borekrone hindres fra å overskyte nevnte målposisjon.
8. Apparat i henhold til krav 7, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for i bruk å styre bevegelse av nevnte bevegelsesapparat (40; 127) slik at nevnte borestreng (62; 135) og borekrone (70; 156) beveges med en hovedsakelig konstant hastighet mellom (i) og (ii).
9. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for å overvåke nevnte borestrengs (62; 135) løpende rotasjonshastighet under reorientering ved hjelp av nevnte bevegelsesapparat (40; 127), å bestemme stoppedistanse basert på nevnte løpende hastighet og å sette inngangshastigheten til nevnte bevegelsesapparat (40; 127) til null når nevnte stoppedistanse er innen et forutbestemt område for en ønsket målposisjon for nevnte borekrone, hvorved jaging av nevnte målposisjon hindres.
10. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor det videre omfatter et operatørgrensesnitt (20) for en operatør å legge inn i styreenheten grenseverdier for bevegelsesapparatets hastighet og dreiemoment som skal påføres borestrengen (62; 135), og en ønsket målposisjon for borekronen (70; 156).
11. Apparat i henhold til krav 10, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert til å gi ut til nevnte operatørgrensesnitt (20) indikasjoner for virkelig bevegelsesapparathastighet og virkelig dreiemoment som påføres nevnte borestreng (62; 135), og en posisjon for nevnte styreenhet (31).
12. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor nevnte styreenhet (60) er tilpasset for mottak av et signal fra et omkoderapparat (30), hvilket omkoderapparat tilveiebringer et posisjonssignal som er indikativt for posisjon til en roterende del av nevnte bevegelsesapparat (40; 127), hvilken roterende del kan forbindes med nevnte borestreng (62; 135).
13. Apparat i henhold til krav 12, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for hovedsakelig kontinuerlig å bruke nevnte posisjonssignal fra nevnte omkoderapparat (30) for å styre bevegelsesapparatet (40; 127).
14. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor nevnte styreenhet (60) er konfigurert for mottak og lagring av en inkrementell vinkelrotasjonsdistanse og en borestrengs rotasjonsretning og for styring av nevnte bevegelsesapparat (40; 127) slik at nevnte borestreng (62; 135) roteres i enheter av nevnte inkrementene vinkelrotasjonsdistanse i nevnte borestrengs rotasjonsretning.
15. Apparat i henhold til krav 1, hvor det er tilpasset for styring av et rotasjonsbordsystem.
16. Apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav, hvor nevnte styreenhet (60) omfatter programmerbare medialagrings datamaskinutførbare in-struksjoner for utførelse av hvilke som helst av foregående kravs styrings-trinn.
17. Apparat i henhold til krav 16, hvor nevnte styreenhet (60) omfatter en datamaskin, en programmerbar logisk styring, ettkorts datamaskin, sentral prosesseringsenhet, mikrostyreenhet eller tilstandsmaskin.
18. Borerhytte,karakterisert vedat den omfatter et apparat i henhold til hvilket som helst foregående krav.
19. Fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone (70; 156) på enden av en borestreng (62; 135) i et brønnhull (133), hvilken borestreng er forbundet med et bevegelsesapparat (40; 127) for rotasjon av den,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnene å styre nevnte bevegelsesapparat (40; 127) for å rotere nevnte borestreng (62; 135) ved å bruke et apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 17.
20. Fremgangsmåte i henhold til krav 19, hvor den videre omfatter trinnet å rotere nevnte borestreng (62; 135) under boring, hvorved en borekroneeggvinkel for nevnte borekrone (70; 156) justeres for å underlette retningsboring.
NO20084428A 2006-05-05 2008-10-21 Apparat og fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone NO333864B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/418,842 US7404454B2 (en) 2006-05-05 2006-05-05 Bit face orientation control in drilling operations
PCT/GB2007/050235 WO2007129115A1 (en) 2006-05-05 2007-05-03 Apparatus and method for selectively orienting a bit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20084428L NO20084428L (no) 2009-01-14
NO333864B1 true NO333864B1 (no) 2013-10-07

Family

ID=38292757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20084428A NO333864B1 (no) 2006-05-05 2008-10-21 Apparat og fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7404454B2 (no)
CN (1) CN101438025B (no)
CA (1) CA2650975C (no)
GB (1) GB2451771B (no)
NO (1) NO333864B1 (no)
WO (1) WO2007129115A1 (no)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11725494B2 (en) 2006-12-07 2023-08-15 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Method and apparatus for automatically modifying a drilling path in response to a reversal of a predicted trend
US7823655B2 (en) 2007-09-21 2010-11-02 Canrig Drilling Technology Ltd. Directional drilling control
US7938197B2 (en) * 2006-12-07 2011-05-10 Canrig Drilling Technology Ltd. Automated MSE-based drilling apparatus and methods
US8672055B2 (en) * 2006-12-07 2014-03-18 Canrig Drilling Technology Ltd. Automated directional drilling apparatus and methods
MX337489B (es) * 2007-09-21 2016-03-08 Nabors Global Holdings Ltd Control de perforacion direccional.
RU2439315C1 (ru) * 2007-12-21 2012-01-10 Кэнриг Дриллинг Текнолоджи Лтд. Интегрированное отображение положения ведущего переводника и ориентации торца долота
US8528663B2 (en) * 2008-12-19 2013-09-10 Canrig Drilling Technology Ltd. Apparatus and methods for guiding toolface orientation
US8510081B2 (en) * 2009-02-20 2013-08-13 Canrig Drilling Technology Ltd. Drilling scorecard
US8662163B2 (en) * 2009-09-28 2014-03-04 Kmc Oil Tools B.V. Rig with clog free high volume drill cutting and waste processing system
US8656991B2 (en) * 2009-09-28 2014-02-25 Kmc Oil Tools B.V. Clog free high volume drill cutting and waste processing offloading system
DK177946B9 (da) * 2009-10-30 2015-04-20 Maersk Oil Qatar As Brøndindretning
DK179473B1 (en) 2009-10-30 2018-11-27 Total E&P Danmark A/S A device and a system and a method of moving in a tubular channel
DK178339B1 (en) 2009-12-04 2015-12-21 Maersk Oil Qatar As An apparatus for sealing off a part of a wall in a section drilled into an earth formation, and a method for applying the apparatus
DE102010041880B4 (de) * 2010-10-01 2022-02-03 Vitesco Technologies GmbH Ermitteln der ballistischen Flugbahn eines elektromagnetisch angetriebenen Ankers eines Spulenaktuators
DK177547B1 (da) 2011-03-04 2013-10-07 Maersk Olie & Gas Fremgangsmåde og system til brønd- og reservoir-management i udbygninger med åben zone såvel som fremgangsmåde og system til produktion af råolie
CA2838278C (en) 2011-06-20 2016-02-02 David L. Abney, Inc. Adjustable bent drilling tool having in situ drilling direction change capability
US9593567B2 (en) 2011-12-01 2017-03-14 National Oilwell Varco, L.P. Automated drilling system
US8210283B1 (en) 2011-12-22 2012-07-03 Hunt Energy Enterprises, L.L.C. System and method for surface steerable drilling
US9297205B2 (en) 2011-12-22 2016-03-29 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for controlling a drilling path based on drift estimates
US9540879B2 (en) 2012-01-05 2017-01-10 Merlin Technology, Inc. Directional drilling target steering apparatus and method
US9290995B2 (en) 2012-12-07 2016-03-22 Canrig Drilling Technology Ltd. Drill string oscillation methods
WO2014147575A1 (en) 2013-03-20 2014-09-25 Schlumberger Technology Corporation Drilling system control
EP2976491B1 (en) * 2013-03-21 2018-04-25 KMC Oil Tools BV Clog free high volume drill cutting and waste processing offloading system
BR112015024797A2 (pt) * 2013-03-21 2018-05-08 Kmc Oil Tools B V sonda de perfuração ou produção de petróleo e gás natural com um sistema de remoção de resíduos livre de obstrução para remover resíduos ou fragmentos e cascalhos de perfuração de um furo de poco à taxa equivalente à taxa de penetração, e método para perfuração ou produção de petróleo e gás natural com uma sonda de perfuração ou produção usando um sistema de transporte de circuito fechado.
WO2014207695A1 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Schlumberger Technology Corporation Changing set points in a resonant system
CN104420861B (zh) * 2013-08-23 2018-11-16 中国石油天然气集团公司 一种控制石油天然气钻井减小钻柱粘滞阻力的方法
US10883356B2 (en) 2014-04-17 2021-01-05 Schlumberger Technology Corporation Automated sliding drilling
CA2953161C (en) 2014-06-24 2019-05-14 Iggillis Holdings Inc. Method and system for drilling a borehole
CN104133414A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 北京机械设备研究所 一种基于can总线的单兵转台伺服控制系统
US10094209B2 (en) 2014-11-26 2018-10-09 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Drill pipe oscillation regime for slide drilling
US10190278B2 (en) * 2014-12-02 2019-01-29 Electronic Power Design, Inc. System and method for controlling a jack up vessel
US9784035B2 (en) 2015-02-17 2017-10-10 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Drill pipe oscillation regime and torque controller for slide drilling
US9759012B2 (en) * 2015-09-24 2017-09-12 Merlin Technology, Inc. Multimode steering and homing system, method and apparatus
US20170122092A1 (en) 2015-11-04 2017-05-04 Schlumberger Technology Corporation Characterizing responses in a drilling system
US10339831B2 (en) * 2015-11-20 2019-07-02 United Arab Emirates University Smart drill guide device for muscle training of hand drilling operations
US11933158B2 (en) 2016-09-02 2024-03-19 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for mag ranging drilling control
US10233740B2 (en) * 2016-09-13 2019-03-19 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Stick-slip mitigation on direct drive top drive systems
US10378282B2 (en) 2017-03-10 2019-08-13 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Dynamic friction drill string oscillation systems and methods
US11422999B2 (en) 2017-07-17 2022-08-23 Schlumberger Technology Corporation System and method for using data with operation context
CN111328363A (zh) 2017-09-05 2020-06-23 斯伦贝谢技术有限公司 控制钻柱旋转
US10782197B2 (en) 2017-12-19 2020-09-22 Schlumberger Technology Corporation Method for measuring surface torque oscillation performance index
US10760417B2 (en) 2018-01-30 2020-09-01 Schlumberger Technology Corporation System and method for surface management of drill-string rotation for whirl reduction
WO2019165334A1 (en) * 2018-02-23 2019-08-29 Schlumberger Technology Corporation Top drive system dynamics health check tool
CN112673148A (zh) 2018-06-01 2021-04-16 斯伦贝谢技术有限公司 估计井下rpm振荡
US10890060B2 (en) 2018-12-07 2021-01-12 Schlumberger Technology Corporation Zone management system and equipment interlocks
US10907466B2 (en) 2018-12-07 2021-02-02 Schlumberger Technology Corporation Zone management system and equipment interlocks
CN109470515A (zh) * 2018-12-21 2019-03-15 四川大学 一种水利工程的地基岩土取样检测装置及取样方法
US11808133B2 (en) * 2019-05-28 2023-11-07 Schlumberger Technology Corporation Slide drilling
US11916507B2 (en) 2020-03-03 2024-02-27 Schlumberger Technology Corporation Motor angular position control
US11933156B2 (en) 2020-04-28 2024-03-19 Schlumberger Technology Corporation Controller augmenting existing control system
US11352871B2 (en) 2020-05-11 2022-06-07 Schlumberger Technology Corporation Slide drilling overshot control
US11814943B2 (en) 2020-12-04 2023-11-14 Schlumberger Technoloyg Corporation Slide drilling control based on top drive torque and rotational distance

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US465799A (en) * 1891-12-22 jeffery
FR2037007B1 (no) * 1969-04-30 1973-03-16 Inst Francais Du Petrole
US3613805A (en) 1969-09-03 1971-10-19 Bucyrus Erie Co Automatic control for rotary drill
US4354233A (en) * 1972-05-03 1982-10-12 Zhukovsky Alexei A Rotary drill automatic control system
US3872932A (en) * 1973-10-23 1975-03-25 Inst Francais Du Petrole Process and apparatus for automatic drilling
SU1055863A1 (ru) * 1978-09-06 1983-11-23 Предприятие П/Я М-5973 Способ управлени буровым агрегатом и устройство дл его осуществлени
GB2057694B (en) 1979-08-29 1983-10-26 Yun Tak Chan Drilling rig monitoring system
US4591006A (en) * 1981-03-26 1986-05-27 Chevron Research Company Well servicing rig
US4596294A (en) * 1982-04-16 1986-06-24 Russell Larry R Surface control bent sub for directional drilling of petroleum wells
US4604724A (en) * 1983-02-22 1986-08-05 Gomelskoe Spetsialnoe Konstruktorsko-Tekhnologicheskoe Bjuro Seismicheskoi Tekhniki S Opytnym Proizvodstvom Automated apparatus for handling elongated well elements such as pipes
FR2559540B1 (fr) * 1984-02-10 1986-07-04 Gazel Anthoine G Procede et dispositif pour le pilotage de la course de levage sur un mat ou une tour de forage
US4612987A (en) * 1985-08-20 1986-09-23 Cheek Alton E Directional drilling azimuth control system
US4793421A (en) * 1986-04-08 1988-12-27 Becor Western Inc. Programmed automatic drill control
US4854397A (en) * 1988-09-15 1989-08-08 Amoco Corporation System for directional drilling and related method of use
US4995465A (en) * 1989-11-27 1991-02-26 Conoco Inc. Rotary drillstring guidance by feedrate oscillation
US5465799A (en) 1994-04-25 1995-11-14 Ho; Hwa-Shan System and method for precision downhole tool-face setting and survey measurement correction
US5421420A (en) * 1994-06-07 1995-06-06 Schlumberger Technology Corporation Downhole weight-on-bit control for directional drilling
US5503235A (en) * 1994-11-28 1996-04-02 Falgout, Sr.; Thomas E. Directional drilling control method
US6047784A (en) * 1996-02-07 2000-04-11 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for directional drilling using coiled tubing
US6050348A (en) * 1997-06-17 2000-04-18 Canrig Drilling Technology Ltd. Drilling method and apparatus
US6176323B1 (en) * 1997-06-27 2001-01-23 Baker Hughes Incorporated Drilling systems with sensors for determining properties of drilling fluid downhole
US6092610A (en) * 1998-02-05 2000-07-25 Schlumberger Technology Corporation Actively controlled rotary steerable system and method for drilling wells
US6378628B1 (en) * 1998-05-26 2002-04-30 Mcguire Louis L. Monitoring system for drilling operations
US6105690A (en) * 1998-05-29 2000-08-22 Aps Technology, Inc. Method and apparatus for communicating with devices downhole in a well especially adapted for use as a bottom hole mud flow sensor
US6629572B2 (en) * 1998-08-17 2003-10-07 Varco I/P, Inc. Operator workstation for use on a drilling rig including integrated control and information
US6315062B1 (en) * 1999-09-24 2001-11-13 Vermeer Manufacturing Company Horizontal directional drilling machine employing inertial navigation control system and method
US20020104685A1 (en) * 2000-11-21 2002-08-08 Pinckard Mitchell D. Method of and system for controlling directional drilling
US6980929B2 (en) * 2001-04-18 2005-12-27 Baker Hughes Incorporated Well data collection system and method
US6968909B2 (en) * 2002-03-06 2005-11-29 Schlumberger Technology Corporation Realtime control of a drilling system using the output from combination of an earth model and a drilling process model
WO2004001944A1 (en) * 2002-06-21 2003-12-31 Illinois Institute Of Technology Electrode design for electrohydrodynamic conduction pumping
US6918453B2 (en) * 2002-12-19 2005-07-19 Noble Engineering And Development Ltd. Method of and apparatus for directional drilling
US6802378B2 (en) * 2002-12-19 2004-10-12 Noble Engineering And Development, Ltd. Method of and apparatus for directional drilling
US7044239B2 (en) * 2003-04-25 2006-05-16 Noble Corporation System and method for automatic drilling to maintain equivalent circulating density at a preferred value
US7096979B2 (en) * 2003-05-10 2006-08-29 Noble Drilling Services Inc. Continuous on-bottom directional drilling method and system
US7287604B2 (en) * 2003-09-15 2007-10-30 Baker Hughes Incorporated Steerable bit assembly and methods
CA2582365C (en) * 2004-10-20 2009-08-11 Comprehensive Power Inc. Method and control system for directional drilling

Also Published As

Publication number Publication date
US20070256861A1 (en) 2007-11-08
CN101438025A (zh) 2009-05-20
CA2650975C (en) 2011-11-29
WO2007129115A1 (en) 2007-11-15
GB2451771B (en) 2011-01-12
US7404454B2 (en) 2008-07-29
GB0818871D0 (en) 2008-11-19
CN101438025B (zh) 2012-05-30
NO20084428L (no) 2009-01-14
CA2650975A1 (en) 2007-11-15
GB2451771A (en) 2009-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO333864B1 (no) Apparat og fremgangsmåte for selektiv orientering av en borekrone
US11105157B2 (en) Method and system for directional drilling
CA2651154C (en) Method and apparatus for oscillating a drill string
USRE47105E1 (en) Method and apparatus for directional drilling
AU2014264353B2 (en) Waveform anti-stick slip system and method
AU2004242094B2 (en) Continuous on-bottom directional drilling method and system
US6918453B2 (en) Method of and apparatus for directional drilling
US7810584B2 (en) Method of directional drilling with steerable drilling motor
US4854397A (en) System for directional drilling and related method of use
US10989037B2 (en) Apparatus, systems, and methods for slide drilling optimization based on stand-by-stand performance measurements
US20190032466A1 (en) Method, system and computer-readable medium for automatically controlling a drilling operation
AU2013363641A1 (en) Automated directional drilling system and method using steerable motors
AU2014375329B2 (en) Steerable drilling method and system

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees