NO336836B1 - Strømdirigerende skjermanordning til bruk med antenner av type transversal magnetisk dipol - Google Patents

Abstract

Strømdirigerende skjermanordning til bruk med antenner av type transversal magnetisk dipol for elektromagnetisk brønnlogging. Et skjermet apparat er anordnet for bruk sammen med loggeinstrumenter for å håndtere uønskede strømmer som flyter langs et borehull i undergrunnen og for bruk sammen med en bærer (10) innrettet for plassering i borehullet, og er utstyrt med tverrstilte magnetiske dipolantenner. Bøyelige dielektriske strimler og dielektriske sylinderformede legemer er utstyrt med ledende elementer i forskjellige mønstre for å danne Faraday-skjermstrukturer. Disse skjermer frembringer en forlenget ledende overflate på instrumentbæreren og omdirigerer aksiale strømmer langs borehullet for å beskytte de underliggende antenner mot de uønskede virkninger av disse strømmer.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Denne oppfinnelse gjelder generelt det område som går ut på elektromagnetisk (EM) brønnlogging. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen innretninger for å redusere og/eller korrigere virkningene av borehullet på en total underjordisk formasjonsmåling.

Bakgrunnsteknikk

Induksjons- og forplantningsloggingsteknikker er blitt brukt ved hydrokarbon- og vannleting samt produksjonsprosesser under mange år for å måle den elektriske ledningsevne (eller dens inverse verdi, nemlig resistivitet) av underjordiske formasjoner. Disse teknikker går ut på utplassering av antenner i et borehull for å sende ut elektra magnetisk (EM) energi gjennom borehulls fluidet (også her betegnet som slam) og inn i de underjordiske formasjoner. Vanlige loggeteknikker omfatter" ledningskabel" logging, logging-under-utboring (LWD) samt logging under tripping (LWT). Ledningskabellogging innebærer senking av antennene inn i borehullet på en" sonde" eller bærer ved ytterenden av en elektrisk kabel for å utføre de underjordiske målinger etter hvert som instrumentet beveges langs borehullet. LWD går ut på montering av antenner på en bærer koplet til en boresammenstilling for å foreta målinger mens borehullet utbores gjennom formasjonene. LWD innebærer plassering av en bærer ustyrt med antenner nær bunn enden av borestrengen og utførelse av målinger mens strengen trekkes ut fra borehullet.

Vanlige antenner er utført som spoler av sylindrisk solenoidtype og som omfatter en eller flere vindinger av isolert ledningstråd viklet omkring en bærer. Disse antenner anvendes typisk som kilder og/eller sensorer. I drift blir en senderantenne gitt energi ved vekselstrøm til å avgi EM-energi. Den utsendte energi vekselvirker med slammet og formasjonen og produserer derved signaler som detekteres og måles av én eller flere av antennene. De detekterte signaler uttrykkes vanligvis som en kompleks verdi (fasebestemt spenning) og reflekterer da vekselvirkningen med slam og formasjon. Ved å behandle de detektere signaldata kan det bestemmes en profil av formasjonen og/eller borehullsegenskapene.

En strømførende spole kan utgjøre en magnetisk dipol med et magnetisk moment proporsjonalt med strømmen og det område som omsluttes av spolen. Det magnetiske dipolmoments retning og styrke kan angis ved hjelp av en vektor perpendikulært på det område som omsluttes av spolen. Ved vanlig induksjons-og forplantningsloggeutstyr er antennene typisk montert på en metallisk" sonde" eller bærer med sine akser langs bærerens lengdeakse. Disse instrumenter er således implementert med antenner som har magnetiske dipoler i lengderetningen (LMD). US-patent nr. 4,651,101 beskriver en loggesonde opprettet med LMD-antenner. Når en slik antenne plasseres i et borehull og blir gitt energi for å sende ut EM-energi, vil strømmer flyte rundt antennen i borehullet samt i den omgivende formasjon. Det foreligger da ikke noen samlet strøm oppover eller nedover borehullet.

En gjeldende teknikk innenfor området som gjelder brønnlogging er bruk av instrumenter hvor det inngår antenner som har skråstilte eller tverrstilte spoler, hvilket vil si antenner hvor spoleaksen ikke er parallell med bæreraksen. En antenne med sin akse perpendikulært på bæreraksen betegnes da vanligvis som en transversalantenne. Disse instrumenter er således opprettet med antenner som har en tverrstilt eller skråstilt magnetisk dipol (TMD). Ved en bestemt utførelse benyttes et sett av tre spoler med ikke parallelle akser (her betegnet som triaksiale spoler). Hensikten med disse TMD-konfigurasjoner er å kunne utføre EM-målinger med retningsfølsomhet med hensyn til formasjonsegenskapene. Transversale magnetiske felt kan også utnyttes for iverksetting av metoder basert på kjernemag-netisk resonans. US-patentskrift nr. 5,602,557, beskriver f.eks. et arrangement som har et par" sadelspole" strømsløyfer som ligger rett overfor hverandre og er rotasjonsforskjøvet 90° i forhold til hverandre. Andre instrumenter utstyrt med TMD-enheter er beskrevet i US-patentskrifter med nr. 6.163.155, 6.147.496, 5.757.191, 5.115.198, 4.319.191, 5.508.616, 5.757.191, 5.781.436, 6.044.325, 4.264.862 og 6.147.496.

Hvis en sender plasseres i et homogent medium, vil strømmer flyte i baner som går rundt senderen. Når et borehull kommer i tillegg, vil disse strømbaner bli forvrengt. Disse strømmer induserer en spenning i en mottaker som er forskjøvet i forhold til senderen. Denne spenningen gir da en anvisning om formasjonens resistivitet. I stedet for et homogent medium er det imidlertid inkludert et borehull, og strømbanene vil da bli forandret og den mottatte spenning vil da være forskjellig fra den som ville blitt målt i fravær av et borehull. Denne forskjellen kalles da " borehulls virkningen". Forskjellen i borehullsvirkning mellom et LMD-basert verktøy og et TDM-basert verktøy skriver seg da fra forskjellen mellom den forvrengning av strømmen som forårsakes av det foreliggende borehull.

En særlig forstyrrende egenskap ved TMD er den ytterst store borehullsvirkning som opptrer i situasjoner med høy kontrast, hvilket vil si når slammet i borehullet er mer ledende enn formasjonen. Når en TMD-enhet er plassert i midten av et borehull, så vil det ikke foreligge noen resultantstrøm langs borehullets akse. Når den er plassert eksentrisk i en retning parallelt med retningen av det magnetiske moment, så vil situasjonens symmetri sikre at det fremdeles ikke foreligger noen resultantstrøm langs borehullets akse. Når imidlertid en TMD-enhet er eksentrisk plassert i en retning vinkelrett på retningen av det magnetiske moment, så vil aksiale strømmer bli indusert i borehullet. I høykontrastsituasjoner kan disse strømmer flyte en meget lang avstand langs borehullet. Når disse strømmer passerer forbi TMD-mottakere, kan de frembringe signaler som er mange ganger større enn de som ville kunne opptre i en homogen formasjon uten borehull, hvilket fører til feilaktige målinger.

US-patentskrift nr. 4,319,191 (overdratt til foreliggende innehaver) beskriver en følersammenstilling som har som formål å beskytte en solenoid mot borehullsomgivelser. US-patentskrift nr. 5,041,975 (overdratt til foreliggende innehaver) beskriver en teknikk for behandling av signaldata fra brønnloggingsmålinger med det formål å korrigere for virkningene fra borehullet. US-patentskrift nr. 5,058,077 beskriver en teknikk for behandling av nedhulls sensordata som et forsøk på å kompensere for virkningen av eksentrisk rotasjon på føleren under utboring. US-patentskrift nr. 5,781,436 beskriver en teknikk som måler jordformasjoners ledningsevne ved å utføre underjordisk EM-målinger med flere frekvenser og ved forut valgte amplituder. Ingen av disse patenter angår imidlertid egenskaper eller virkninger av TMD-enheter under underjordiske målinger.

US 6351127 beskriver et skjermet apparat for bruk i forbindelse med et brønnverktøy for selektivt å dempe en eller flere elektromagnetiske energifeltkomponenter når komponentene samhandler med skjermen. Skjermen består av en fleksibel strimmel eller ledende legeme og omfatter minst en skrå spalte eller skråstilt ledende element. Skjermen er innrettet for å omkranse en antenne montert på en brønnsonde.

Det foreligger da fremdeles et behov for forbedrede fremgangsmåter og apparatur for håndtering av uønskede aksialstrømmer langs borehullet.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Et aspekt ved oppfinnelsen er et apparat for bruk med en bærer innrettet for plassering inne i et borehull. Dette apparat omfatter et legeme innrettet for plassering på en bærer, hvor dette legeme har en lengdeakse, en første og en andre ende, samt er utført i et dielektrisk materiale. Minst ett elektrisk ledende element er anordnet på legemet i retning av legemets lengdeakse, hvor dette element strekker seg fra den første ende og ender mellom den første og den andre ende. En leder er koplet til det elektrisk ledende element for å opprette en strømbane mellom et element og bæreren.

Et annet aspekt av oppfinnelsen gjelder et apparat for bruk sammen med en bærer innrettet for plassering inne i et borehull. Dette apparat omfatter et legeme innrettet for plassering på bæreren, idet legemet har en lengdeakse, en første og en andre side, samt er utformet i et dielektrisk materiale. Minst én leder er anordnet på legemet og rettet inn i retning av legemets lengdeakse. Minst ett elektrisk ledende element er anordnet på legemet i kontakt med og skjærende gjennom lederen. Dette ledende element strekker seg da i innbyrdes motsatte retninger utover fra skjæringspunktet med lederen og ender i ikke-tilkoplede ytterender i hver retning, mens lederen er anordnet for å opprette en strømbane mellom det ledende element og bæreren.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen gjelder et apparat for bruk sammen med en bærer innrettet for plassering inne i et borehull. Dette apparat omfatter et legeme innrettet for å plasseres på bæreren, hvor dette legeme er utformet i et dielektrisk materiale i form av en hul omdreiningsflate med en første og en andre åpen ende, mens en elektrisk leder er anordnet på legemet. Et elektrisk ledende element er anordnet på legemet i retning av legemets lengdeakse, idet dette element er elektrisk koplet til lederen og strekker seg i retning mot den første ende for å avsluttes ikke-tilkoplet, mens lederen er anordnet for å opprette en strømbane mellom elementet og bæreren.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe et apparat for håndtering av flyten av uønskede strømmer langs et borehull i en underjordisk formasjon og for bruk sammen med en bærer innrettet for plassering i borehullet, omfattende: et legeme innrettet for anordning på bæreren, idet legemet har en lengdeakse, en første og en andre ende, og legemet er utformet i et dielektrisk materiale,

minst ett elektrisk ledende element anordnet på legemet og rettet inn i retning av legemets lengdeakse, hvor dette element strekker seg fra den første ende og ender mellom den første og andre ende, og

en leder koplet til det minst ene elektrisk ledende element for å opprette en strømbane mellom elementet og bæreren.

Kort beskrivelse av tegningene

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og ut i fra henvisninger til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser en avbildning sett i retning nedhulls og viser parallell og perpendikulær eksentrisk anordning av en skråstilt eller tverrstilt magnetisk dipol inne i et borehull. Fig. 2a viser en skjematisk fremstilling av et vanlig loggeinstrument utstyrt med en skråstilt eller tverrstilt magnetisk dipolantenne. Fig. 2b viser loggeinstrumentet i fig. 2a utført med skjerm legemer i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 3 er en skjematisk skisse av et mønster av ledende elementer på et skjermlegeme i samsvar med oppfinnelsen og projisert inn på en todimensjonal flate. Fig. 4 er en skjematisk skisse av et mønster av ledende elementer på et skjermlegeme i samsvar med oppfinnelsen og projisert inn på en todimensjonal flate. Fig. 5 er en skjematisk skisse av et mønster av ledende elementer på et skjermlegeme i samsvar med oppfinnelsen og projisert inn på en todimensjonal flate. Fig. 6 er en skjematisk skisse av et loggeinstrument utstyrt med et skjermlegeme i henhold til oppfinnelsen. Fig. 7a er en skjematisk skisse av et skjermlegeme i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 7b viser et tverrsnitt gjennom det angitte skjermlegeme i fig. 7a.

Fig. 8 er en skjematisk skisse av en skjermlegemekonfigurasjon i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 9 er en skjematisk skisse av et loggeinstrument utstyrt med et skjermlegeme i henhold til oppfinnelsen. Fig. 10 er en skjematisk skisse av et skjermlegeme i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 11 er en skjematisk skisse av skjermlegemet i fig. 10.

Fig. 12 viser et tverrsnitt gjennom skjermlegemet i fig. 10 og 11.

Fig. 13 er en skjematisk skisse av et ledningskabel-loggeinstrument utført med et skjermlegeme i henhold til oppfinnelsen. Fig. 14 er en skjematisk skisse av et instrument for logging-under-utboring og utført med et skjermlegeme i henhold til oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

En TMD-enhet kan være anordnet eksentrisk i et borehull i to mulige orienteringer, som da kan kalles henholdsvis parallell og perpendikulær eksentrisk plassering, slik som vist i fig. 1. Parallell eksentrisk forskyvning gjør strømmer sym-metrisk oppover og nedover i borehullet og ingen resultantstrøm blir da generert. Denne borehullsvirkning er ikke verre enn det som forekommer ved et typisk instrument utstyrt med ikke-skråstilte (aksiale) antenner. Perpendikulær eksentrisk anordning frembringer en høy aksial borehu I Isstrøm, som da sterkt kan koples til en transversal mottaker i en viss aksial avstand (som vist i fig. 2a). Disse to forskjellige forskyvninger utgjør de ekstreme av de som er mulig. I det generelle tilfelle kan den eksentriske forskyvning finne i sted i en retning som befinner seg i en viss vinkel med sensorenes dipolmoment. I dette tilfelle ligger borehullsvirkningen mellom de to ekstreme ytterligheter.

Analyse har vist at i et ledende borehull er virkningen av perpendikulær eksentrisitet i det minste to størrelsesordener kraftigere enn den som frembringes ved parallell eksentrisitet. Årsaken til dette fenomen er at det opptrer TM-modi av null-te orden, hvilket da tilsvarer at det flyter longitudinal strøm (z-rettet) i borehullet.

Et forsøk på å nedsette borehullsvirkningen til et minimum på sendere og mottakere nær en eksentrisk TMD-enhet er å kortslutte den induserte aksiale

strøm i nærheten av TMD-senderen (TM0i-modus), ved bruk av en skjerm av EM-gjennomsiktig type eller Faraday-type i kontakt med det ledende slam som dekker senderen. En lignende Faraday skjerm kan anvendes for å dirigere strømmer nær en TMD-mottaker, hvor uønskede strømmer som koples til mottakeren via et

magnetisk felt minimaliseres ved å rute de kortsluttede strømmer perpendikulært til TMD-antennevindingene, f.eks. sadelspole-vindinger.

Fig. 2a viser en ledende bærer 10 anordnet i et borehull og i kontakt med det ledende slam 12. Denne bærer 10 kan være et ledningskabelverktøy, LWD, LWT, kveilet rørledning eller et annet loggeverktøy kjent innenfor fagområdet. Bæreren omfatter en TMD-sender Tx, en kompensasjonsantenne Bxog en mottaker Rx. De magnetiske dipoler er utpekt i figuren. Som beskrevet ovenfor, vil en magnetisk dipol som er orientert perpendikulært på bærerens akse og er eksentrisk forskjøvet på tvers eksitere en høy aksial strøm i borehullet eller en strøm i TM0i-modus, som da kan koples sterkt til en lignende orientert mottaker. Denne aksiale strøm, som er angitt ved strømdensiteten, kan kortsluttes lokalt omkring senderen inn i den ledende bærer, slik som vist i fig. 2a. Det er imidlertid blitt vist empirisk at lengden av den frilagte ledende bærer (eller elektrode) på oversiden og undersiden av senderen Txbør være proporsjonal med diameteren av borehullet opphøyd i en potens på 3/2.

I fig. 2 er størstedelen av strømdensiteten J angitt å returnere før Bx, men noe av strømmen vil fortsette forbi Bxhvis lengden av den ledende bærer er mindre enn diameteren av borehullet opphøyd i en potens på 3/2. Denne aksiale strøm vil da eksitere et magnetisk felt i asimutretningen og som vil koples til kompensasjonsantennen Bxut i fra Amperes lov og bli lagt til formasjonsrespons for TMD-gruppen. Denne eksentriske virkning er ikke ønsket.

Det er ønskelig å ha antennegrupper med så liten avstand mellom sender og mottaker som mulig, hvor da kompensasjonsantennen ligger mellom sender og mottaker. Den nødvendige lengde for det frilagte metall (elektrode) mellom sender og den nærmeste kompensasjonsantenne for å kortslutte den induserte aksiale strøm står i diametral motsetning til ønsket om en liten antennegruppeavstand. Det foreligger typisk meget isolerende materiale mellom senderen og de inntilligg-ende metallseksjoner av vanlige loggeverktøy på grunn av verktøyets mekaniske struktur og den fordring at seksjonene som isolerer antenne fra slammet skal være elektromagnetisk transparente. Det er imidlertid mulig å gjenvinne denne tapte isolerte lengde som dekker TMD-enheten for å oppnå kortslutning av de uønskede aksiale strømmer. Dette kan oppnås ved å orientere isolerte strimler av elektrisk ledende materiale på den slik måte at de uønskede aksiale strømmer kortsluttes langs banen perpendikulært på de elektriske feltlinjer for en TMD-antenne, som da ikke kan koples til de magnetiske dipoler. Fig. 2b viser bæreren 10 i fig. 2a utstyrt med en utførelse i henhold til oppfinnelsen. Senderen Txer da dekket ved et isolerende legeme 14 med innleirede elektrisk ledende elementer 16. I samsvar med denne utførelse er disse elementer 16 aksialt orientert. Elementene 16 befinner seg i kontakt med slammet 12 samt er jordet til den ledende bærer 10, slik det vil bli beskrevet nedenfor. I det vesentlige vil legemet 14 skjerme og effektivt forandre lengden av den passive elektrode (nemlig den ledende bærelengde) mellom Txog Bx. Et legeme 14 av lignende type er anordnet over kompensasjonsantennen Bx, hvor de ledende elementer er ført over TMD-antennen i asimut vinkler og er så kortsluttet inn på den ledende bærer 10, slik det vil bli beskrevet nedenfor. Fig. 3 viser en utførelse av oppfinnelsen. Det sylinderformede legeme 14 som omgir Txi fig. 2b er vist som et utfoldet sjikt, hvilket vil si at det er projisert inn på en todimensjonal flate. I tillegg til Txkan legemet 14 også være påført omkring en Bx- eller Rx-antenne. Legemet 14 kan utgjøres av et hvilket som helst elektrisk ikke-ledende eller dielektrisk filmsubstrat, slik som en polyamid-film eller en polyester-film med en tykkelse valgt slik at bøyning eller folding blir mulig. De metoder som brukes for å produsere det isolerende sjikt er beskrevet i US-patent nr. 6,208,031, som tas inn her som referanse. US-patent nr. 6,351,127 (overdratt til foreliggende innehaver) beskriver også skjermstrukturer hvori det inngår ikke-ledende strimler.

Ledende elementer 16 er festet til legemet 14. Disse elementer 16 kan utgjøres av hvilke som helst egnede elektriske ledere, innbefattet ledningstråder eller metalliske strimler/folier. Alternativt kan disse elementer være utformet ved påføring av ledende filmer på legemet 14, slik det vil være kjent innenfor fagområdet. Klebemidler (f.eks. polyamider, epoksyer og akryl) kan anvendes for å feste elementene 16 til legemet. Virkningene av varmeutvidelse kan reduseres ved å velge ledende elementer 16 ved en utvidelseskoeffisient som ligger nær den som gjelder for legemet 14.

En rekke elementer 16 strekker seg fra en første (øvre) ende mens en annen rekke strekker seg fra en andre (nedre) ende. Elementene 16 er anordnet parallelt med hverandre og i samme retning som lengdeaksen for legemet 14. Uavhengige elementer brukes til å danne ledere 18 som sammenkopler hver elementrekke til henholdsvis første og andre ende. En avstand eller et gap 20 skiller de elementer 16 som løper ut fra sine respektive ender. Fig. 4 viser et annet mønster av ledende elementer 16 i samsvar med en viss utførelse av oppfinnelsen. I denne utførelse er elementene 16 også koplet til uavhengige ledere 18 ved den første og den andre ende. Elementene er imidlertid nå ført fra sine respektive ender forbi hverandre langs legemet 14. Elementene 16 danner da ikke kontakt med den motsatte ende. Dette legeme 14 kan også være anordnet omkring Tx, Bxeller Rx. Fig. 5 viser en annen utførelse av oppfinnelsen. I denne utførelse er legemet 14 atter vist i en utfoldet fremstilling. Legemet 14 er imidlertid angitt utfoldet over en x- og y-mottaker, som da representerer de underliggende sadelspole-antenner 19. De respektive magnetiske momenter Mx, My er da rettet utover fra figuren. Denne utførelse kan også benyttes over en sender Tx, en mottaker Rx eller en kompensasjonsantenne Bxfor å kortslutte den strøm som tapes av legemet 14 som skjermer senderen og den ledende bærerseksjon som dannes av den passiv elektrode. Aksiale reststrømmer som er vist i fig. 1a kortsluttes inn på de asimut anordnede ledende elementer 16 som leder tilbake til midtpunktet av den underliggende sadelspole 19 som er vist i fig. 1b. Så snart legemet 14 er påført strøm blir strømmen omdirigert bort fra den underliggende sadelspole 19 og tillates å strømme aksialt mot senderen Tx. Strømmen fortsetter sin kretsbane aksialt på undersiden av senderen og ut fra den fjerntliggende passive elektrode omkring Txsamt ut i boreslammet. Legemet 14 omfatter også i denne utførelse ledere 18 som er koplet til elementene 16. Fig. 6 viser en utførelse av oppfinnelsen. Legemet 14 er her vist pakket rundt bæreren 10 for å dekke senderen Tx. I henhold til denne utførelse er legemet 14 utført med økt lengde slik at det danner en hylse for å erstatte den elektrode som dannes av den ledende bærer 10. En slik hylse kan benyttes ved ikke-led ende bærere for å kortslutte den uønskede TMD borehulls virkning. Det vil erkjennes av fagkyndige på området at flere mønstre med elementer 16 kan anvendes for å avskjerme flere antenner på bæreren 10 ved bruk av denne utførelse med forlenget legeme 14.

I drift blir de uønskede aksiale strømmer kortsluttet til de ledende elementer 16, som da er koplet til lederne 18 langs hele omkretsen av legemet 14. Strømba-nen dannes via en kopling langs bæreren 10 (beskrevet nedenfor) tilbake til legemet 14 og ut til boreslammet for å fullføre kretsen. Legemet 14 har i seg selv ingen fullstendige strømbaner som virvelstrømmer kan genereres innenfor.

Fig. 7a viser en annen utførelse av oppfinnelsen. En sylinderformet ikke-ledende omdreiningsflate eller legeme 14 er frembrakt med ledende elementer 16 for dannelse av en hylse. Legemet 14 kan være dannet av et hvilket som helst egnet dielektrisk materiale eller komposittmateriale, slik som kjent innenfor fagområdet. Anvendbare materialer eller kompositter omfatter f.eks. et kommersielt tilgjengelig materiale som er kjent under handelsnavnet Randolit, eller polyaryleterketon-basert termoplastmaterialer, slik som beskrevet i US-patentskrifter nr. 6,084,052 og 6,300,762 (begge overdratt til den nåværende innehaver). Elementene 16 som utgjøres av hvilken som helst ledende elektrisk leder, slik som beskrevet ovenfor. De ledende elementer 16 kan være festet til overflaten av legemet, slik som beskrevet ovenfor.

I en viss utførelse er elementene 16 innleiret eller sammenstilt inn på legemet 14 på en slik måte at de blir mekanisk forbundet med legemet. Fig. 7b viser elementene 16 innleiret inne i legemet 14. Elementene 16 (f.eks. ledningstråder) er da innleiret litt under sin midtlinje for å sikre en mekanisk binding. Dimensjonen eller tykkelsen av tverrsnittet for de ledende elementer 16, hvilket vil si deres størrelsesdimensjon, er da fortrinnsvis mindre enn eller lik en viss skinndybde.

Som vist i fig. 7a, strekker en rekke elementer 16 seg fra en første ende av legemet 14 samt en annen elementrekke fra den motsatte andre ende. Elementene 16 befinner seg i parallell med hverandre og rettet langs lengdeaksen for legemet 14. Elementene 16 strekker seg fra sine respektive utgangsender mot midten av legemet 14. Et gap 20 er etterlatt mellom elementene 16, på lignende måte som den viste utførelse i fig. 3. Ikke-ledende strimler eller bånd 22 kan være anbrakt over elementene 16 for å beskytte disse elementer fra de ugunstige omgiv- eiser i borehullet. Disse bånd 22 kan være utformet av samme materiale som legemet 14 eller av et hvilket som helst annet egnet materiale.

Legemet 14 er forbundet med en metallhylse eller et bånd 14 ved sine ender. Disse metallbånd 24 er da elektrisk koplet til elementene 16 for å frembringe en strømbane og forlenge elektrodeflaten langs aksen av bæreren 10 når legemet er anordnet på bæreren.

Fig. 8 viser en utførelse av oppfinnelsen. En ledende bærer 10 er samordnet med legemet 14 for å skjerme senderen Txog mottakeren Rx. En elektrisk leder 26 er anordnet inne i båndet 24 for å danne kontakt med den innesluttede bærer 10, slik at det derved dannes en strømbane fra elementene 16 til bæreren. En hvilken som helst egnet elektrisk leder 26 kan brukes. En ledningstråd eller en fjær kan f.eks. være festet til legemet 14 for å danne kontakt med bæreren 10 (ikke vist). I henhold til denne utførelse består lederen 26 av en metall-dekket o-ring anordnet inne i en asimutal forsenkning 27 langs innsiden av båndet 24. Ved å kople flere legemer 14 sammen, kan denne hylsestruktur bringes til å strekke seg over en hvilken som helst ønsket lengde langs bæreren.

Metallbåndet 24 kan være forbundet med legemet 14 og holdt på plass ved bruk av et egnet klebemiddel eller festemiddel (f.eks. skruer, klemmer, etc). Båndet 24 eller legemet 14 kan også være konfigurert slik at den ene del vil passe inn inne i den annen for å danne en forbindelse (ikke vist). Alternativt kan båndet 24 bestå av metallseksjoner festet til utsiden av et dielektrisk legeme 14 i ett stykke for å danne en segmentert asimutal leder (ikke vist). Fagkyndige på området vil erkjenne at det ledende bånd 24 kan være festet til legemet 14 på forskjellige måter og det som er viktig er at den ønskede strømbane opprettes mellom elementene 16 og bæreren 10. Konfigurasjonene av legemet 14 i henhold til oppfinnelsen kan hindres fra aksial bevegelse langs bæreren 10 på hvilken som helst måte som er kjent innenfor fagområdet. Legemene 14 kan også omordnes innbyrdes og kombineres etter ønske for å avskjerme antennerekkene, slik som angitt i fig. 9. En viss kopling til den underliggende TMD-antenne kan imidlertid finne sted ved visse konfigurasjoner.

Fig. 10 viser en annen utførelse av oppfinnelsen. Et legeme 14 i ett stykke er utformet i dielektrisk materiale for å danne en langstrakt hylse. De ledende elementer 16 er lagt inn inne i komposittlegemet 14 slik som beskrevet her og på en slik måte at de blir frilagt for kontakt med borehullsslammet. I henhold til denne oppfinnelse er én eller flere ledende" knapper" 25 eller plugger innleiret inne i legemet 14 for å nå frem til innsiden av legemet (vist i fig. 11). Knappene 25 kan være utført i et hvilket som helst ledende materiale, fortrinnsvis metall. Elementene 16 er festet til legemet 14 på en slik måte at de blir elektrisk koplet til en knapp 25, og strekker seg utover fra denne i motsatte retninger.

Som vist i fig. 10 og 11, kan komposittlegemet 14 være konfigurert med et beskyttende slitasjebånd 29 for å avtette og romme forbindelsen av elementene 16 med vedkommende knapper. Ytterligere slitasjebånd 29 kan være konfigurert inn på legemet 14 ved overtrekk over komposittmaterialet, slik det vil være kjent innenfor fagområdet. På denne måte kan elementene 16 være tette inne i" lom-mer" med sine ytterender for å oppnå større stabilitet. Den elektriske kopling mellom en knapp 25 og det tilsvarende element 16 kan også forsterkes ved bruk av flettet leder 30 for kopling av elementet 16 til knappen 25. Denne flettede koplingsleder 30 gir da tilleggsfleksibilitet for å sikre en pålitelig elektrisk forbindelse under varmeutvidelse.

Fig. 12 viser et tverrsnitt av legemet 14 på plass over en bærer 10. Knappene 25 kan være konfigurert på en slik måte at de strekker seg inn på innsiden for derved å danne direkte kontakt med utsiden av bæreren. I en viss utførelse kan fjærene 25 være fjærbelastet med avrundede ytterender, f.eks. kulelagre (ikke vist). Alternativt kan knappene 25 ha en ledertråd eller annen egnet leder tilsluttet for å rage inn på innsiden for å danne kontakt med bæreren 10 (ikke vist). Komposittlegemet 14 i ett stykke kan være utført for å strekke seg over den ønskede aksiale lengde, og da med flere knapp/element-stasjoner.

Fagkyndige på området vil erkjenne at strukturene av skjermlegemet 14 i henhold til oppfinnelsen ikke er begrenset til bruk av noen bestemt type måling eller undersøkelse, og at de kan være anordnet inne i et borehull eller på et bærestykke av hvilken som helst type, f.eks. på kveilet rørledning, vekt rør eller ledningskabelverktøy.

Fig. 13 viser et loggeinstrument 100 i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Dette instrument 100 består av en langstrakt bærer 10 innrettet føring gjennom borehullet og koplet til en overflate-datamaskin 105 ved hjelp av en ledningskabel 110. En antennerekke 115 (Tx, Bxeller Rx) er montert på bæreren. Et legeme 14 i henhold til oppfinnelsen er anordnet over antennene for å omdirigere uønskede aksiale strømmer, slik som omtalt her. Som det vil være kjent innenfor fagområdet, kan en profil av formasjonsegenskaper bestemmes i sanntid ved å sende signaler som angir måledata til overflaten etter hvert som de tas opp, eller profilen kan bestemmes ut i fra en registreringsmodus ved å registrere vedkommende data på et egnet registreringsmedium (ikke vist) som rommes inne i instrumentet 100. Som det vil være kjent innenfor fagområdet, blir vedkommende datasignaler typisk sendt fra instrumentet 100 til overflatedatamaskinen 105 ved hjelp av elektronikk (ikke vist) som befinner seg inne i instrumentet 100. Disse datasignaler kan sendes til datamaskinen på overflaten langs ledningskabelen eller ved hjelp av alternativt telemetriutstyr. Så snart de mottas av overflatedatamaskinen, kan vedkommende data registreres, behandles eller gjøres til gjenstand for beregninger etter ønske av brukeren for å generere en formasjonsprofil. Denne profil kan registreres på et egnet utgangsregistreringsmedium. Alternativt kan en del av eller hele databehandlingen utføres nedhulls og vedkommende data kan registreres opphulls, nedhulls eller begge steder.

Fig. 14 viser et loggeinstrument 92 i samsvar med en annen utførelse av oppfinnelsen. Dette instrument 92 består av en langstrakt bærer 10 innrettet for føring gjennom borehullet på en borestreng 93. Instrumentet er utstyrt med en senderantenne Tx, en kompensasjonsantenne Bxog en mottakerantenne Rx. Et legeme 14 i henhold til oppfinnelsen er anordnet over antennene for å omdirigere uønsket aksial strøm på den måte som er omtalt her. Elektroniske kretser 99 for senderen er koplet til senderantennen Txfor å frembringe tidsvarierende elektriske strømmer for derved å indusere tidsvarierende magnetfelt. En effektforsyning 103 er tilsluttet kretsene 99. Mottakerkretser 101 er koplet til mottakerantennen Rx for å detektere og måle resulterende datasignaler.

Claims (11)

1. Apparat for håndtering av flyten av uønskede strømmer langs et borehull i en underjordisk formasjon og for bruk sammen med en bærer (10) innrettet for plassering i borehullet, karakterisert vedat det omfatter: et legeme (14) innrettet for anordning på bæreren, idet legemet har en lengdeakse, en første og en andre ende, og legemet er utformet i et dielektrisk materiale, minst ett elektrisk ledende element (16) anordnet på legemet og rettet inn i retning av legemets lengdeakse, hvor dette element strekker seg fra den første ende og ender mellom den første og andre ende, og en leder (18, 26) koplet til det minst ene elektrisk ledende element for å opprette en strømbane mellom elementet og bæreren.

2. Apparat som angitt i krav 1, hvori det minst ene elektrisk ledende element omfatter enten en metallstrimmel, en ledende tråd, eller påført ledende film.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, som videre omfatter: minst ett elektrisk ledende element anordnet på legemet i retning av dets lengdeakse, og slik at elementet strekker seg fra den andre ende og ender mellom den første og den andre ende, og en leder koplet til det minst ene ledende element som strekker seg fra den andre ende, for derved å opprette en strømbane mellom dette element og bæreren.

4. Apparat som angitt i krav 3, hvori det minste ene elektrisk ledende element som strekker seg fra den andre ende omfatter enten en metallstrimmel, en ledende tråd eller en påført ledende film.

5. Apparat som angitt krav 3 eller 4, hvori det minst ene elektrisk ledende element som strekker seg fra den første ende og det minst ene elektrisk ledende element som strekker seg fra den andre ende ikke strekker seg bortenfor hverandre.

6. Apparat som angitt i krav 3, 4 eller 5, hvori det minst ene elektrisk ledende element som strekker seg fra den første ende og det minst ene elektrisk ledende element som strekker seg fra den andre ende forløper forbi hverandre uten å danne kontakt med den motsatte ende av legemet.

7. Apparat som angitt i et av kravene 1 til 6, hvori legemet er generelt bøyelig og tilrettelagt for å pakkes rundt bæreren.

8. Apparat som angitt i et av kravene 1 til 7, hvori legemet omfatter flere elektrisk ledende elementer anordnet på en slik måte på legemet at hvert element strekker seg fra den første ende og ender mellom den første og den andre ende, idet disse elementer forløper parallelt med hverandre og er koplet til den angitte leder for å opprette en strømbane mellom elementene og bæreren.

9. Apparat som angitt i et av kravene 1 til 8, hvori legemet generelt er utført i form av en hul omdreiningsflate med åpne ender.

10. Apparat som angitt i krav 9, hvori det minst ene elektrisk ledende element er forbundet med et metallband ved den første ende av legemet, hvor metallbandet er innrettet for påføring på bæreren.

11. Apparat som angitt i krav 10, hvori den leder som er koplet til det minst ene elektrisk ledende element er forbundet med metallbandet for å opprette en strømbane mellom elementet og bæreren.