NO339229B1 - Brønnboringskommunikasjonssystem for et brønnsted - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt kommunikasjonssystemer for brønnstedoperasjoner. Mer spesifikt vedrører den foreliggende oppfinnelse brønnboringskommunikasjonssystemer for føring av signaler mellom en overflateenhet og en rigg med et nedihullsverktøy opphengt i en brønnboring via en borestreng.

Utvinning av hydrokarboner fra underjordiske formasjoner involverer boring av brønnboringer inn i jorden. For å danne brønnboringen henges et nedihulls boreverktøy fra en borerigg, og det føres fremover i jorden via en borestreng. Ettersom boreverktøyet føres fremover, pumpes et boreslam fra en overflate-slamgrop, gjennom boreverktøyet og ut borkronen for å avkjøle boreverktøyet og føre bort borekaks. Fluidet forlater borkronen og strømmer tilbake opp til overflaten for resirkulasjon gjennom verktøyet. Boreslammet brukes også til å danne en slamkake for å fore brønnboringen.

Under boreoperasjonen er det ønskelig å tilveiebringe kommunikasjon mellom overflateutstyret og nedihullsverktøyet. Telemetriinnretninger er typisk inkorporert i nedihullsverktøyene for f.eks. å tillate at effekt, kommandosignaler og/eller kommunikasjonssignaler passerer mellom en overflateenhet og nedi-hullsverktøyet. Disse signalene brukes til å styre og/eller tilføre effekt for operasjonen av nedihullsverktøyet, og til å sende nedihullsinformasjon til overflaten.

Fig. 1 illustrerer et brønnstedsystem som brukes under boreoperasjoner. Brønnstedsystemet inkluderer et overflatesystem 2, et nedihullssystem 3 og en overflatekontrollenhet 4. I den illustrerte utførelse dannes et borehull 11 ved rotasjonsboring på en måte som er velkjent. De som har ordinær kunnskap innen teknikken og som gis fordel av å ha denne offentliggjøring vil imidlertid forstå at den foreliggende oppfinnelse også finner anvendelse i andre boreapplikasjoner enn konvensjonell rotasjonsboring (eksempelvis slammotorbasert retningsboring), og at den ikke er begrenset til landbaserte rigger.

Nedihullssystemet 3 inkluderer en borestreng 12 som er opphengt inne i borehullet 11 med en borkrone 15 ved sin nedre ende. Overflatesystem et 2 inkluderer den landbasert plattform og boretårnsammenstilling 10 posisjonert over borehullet 11 som penetrerer en undergrunnsformasjon F. Sammenstillingen 10 inkluderer et rotasjonsbord 16, kelly 17, krok 18 og roterende svivel 19. Borestrengen 12 roteres ved hjelp av rotasjonsbordet 16, tilføres energi ved hjelp av midler som ikke er vist, hvilke griper kellyen 17 ved den øvre ende av borestrengen. Borestrengen 12 er opphengt fra en krok 18, som er innfestet til en løpeblokk (heller ikke vist), gjennom kellyen 17 og en roterende svivel 19, som tillater rota-sjon av borestrengen i forhold til kroken.

Overflatesystem et inkluderer videre borefluid eller slam 26 som er lagret i en grop 27 som er dannet ved brønnstedet. En pumpe 29 leverer borefluidet 26 til det indre av borestrengen 12 via en port i svivelen 19, hvilket forårsaker at borefluidet strømmer nedover gjennom borestrengen 12, som angitt med retningspilen 9. Borefluidet forlater borestrengen 12 via porter i borkronen 15, og sirkulerer deretter oppover gjennom området mellom utsiden av borestrengen og veggen i borehullet, hvilket kalles ringrommet, som angitt med retningspilene 32. På denne måte smører borefluidet borkronen 15 og fører formasjons-borekaks opp til overflaten når det returneres til gropen 27 for resirkulasjon.

Borestrengen 12 inkluderer videre en bunnhullssammenstilling (bottom hole assembly, BHA), generelt referert til som 40, nær borkronen 15 (med andre ord, innenfor flere vektrørlengder fra borkronen). Bunnhullssammenstillingen inkluderer evne til måling, behandling og lagring av informasjon, så vel som kommunisering med overflaten. BHA'en 40 inkluderer således, blant annet, en anordning 41 for bestemmelse av og kommunisering av én eller flere egenskaper ved formasjonen F som omgir borehullet 11, så som formasjonens resistivitet (eller konduktivitet), naturlig stråling, tetthet (gammastråle eller nøytron) og poretrykk.

BHA'en 40 inkluderer videre vektrør 42, 43 for utførelse av forskjellige andre målefunksjoner. Vektrøret 43 rommer et verktøy for måling-under-boring (measurement-while-drilling, MWD). MWD-verktøyet inkluderer videre en anordning 45 for generering av elektrisk effekt til nedihullssystemet. Selv om et slam-pulssystem er vist, med en generator som drives av strømmen av borefluid 26, som strømmer gjennom borestrengen 12 og MWD-vektrøret 43, kan andre effekt-og/eller batterisystemer anvendes.

Sensorer er lokalisert omkring på brønnstedet for å samle inn data, fortrinnsvis i sanntid, som vedrører operasjonen av brønnstedet, så vel som beting-elser ved brønnstedet. Overflatesensorer eller målere 5, 6, 7 er anordnet i nærheten av overflatesystem ene for å tilveiebringe informasjon om overflateenheten, så som standrørtrykk, kraklast, dybde, overflatedreiemoment og roterende RPM, blant andre. Sensoren 5 er fortrinnsvis tilpasset til å motta data fra nedihulls-sensoren 8. Nedihullssensorer eller målere 8 er anordnet i nærheten av bore-verktøyet og/eller brønnboringen for å tilveiebringe informasjon om nedihullsbe-tingelser, så som brønnboringstrykk, vekt på borkronen, dreiemoment på borkronen, retning, inklinasjon, vektrørets RPM, verktøyets temperatur, ringroms-temperatur og verktøyfront, blant andre. Informasjonen som samles inn av sensorene og kameraene føres til overflatesystem et, nedihullssystemet og/eller overflatekontrollenheten.

Overflatesensorene er forbundet til overflateenheten 4 hvor signaldata som mottas fra nedihullssensorer behandles og gjøres til et format som klienten kan granske. Overflatesensoren 5, 6 og 7 er forbundet til overflateenheten via en koplingsboks 70. Koplingsboksen er et middel til å kombinere de flere ledninger eller kabler 64, 68, 69 fra overflatesensorene, henholdsvis 5, 6 og 7, til en større kabel 74. I denne koplingsboksen kan inngangsledningene forbindes slik at koplingsboksen reduserer antallet ledninger som strekker seg fra boksen og som er forbundet til overflateenheten 72. Kabelen 74 tilveiebringer den fast kablede kommunikasjon mellom koplingsboksen 70 og overflateenheten 72.

Overflateenheten 72 inneholder forskjellige behandlingsutstyr for behandling av signalene som overføres fra overflatesensorene. Analoge signaler fra overflatesensorene konverteres til digitale verdier, og behandles deretter i overflateenheten. Denne behandlingsfunksjonen resulterer i generering av skjermbilder som reflekterer den informasjon som initialt ble samlet inn fra nedihullssensorene.

MWD-verktøyet 43 inkluderer en kommunikasjons-delsammenstilling 44 som kommuniserer med overflatesystemet. Kommunikasjons-delsammenstillingen 44 er tilpasset til å sende signaler til og motta signaler fra overflaten ved bruk av slampulstelemetri. Kommunikasjons-delsammenstillingen kan f.eks. inkludere en sender som genererer et signal, så som et akustisk eller et elektromagnetisk signal, som er representativt for de målte boreparametere. Det genererte signal mottas ved overflaten av transdusere, representert med henvisningstall 31, som konverterer de mottatte akustiske signaler til elektroniske signaler for videre behandling, lagring, kryptering og bruk i henhold til konvensjonelle metoder og systemer. Kommunikasjon mellom nedihullssystemer og overflatesystem er er vist som slampulstelemetri, så som det som er beskrevet i US-patent nr. 5,517,464, overdratt til rettsetterfølgeren for den foreliggende oppfinnelse. Det vil av en som har fagkunnskap innen teknikken forstås at et mangfold av telemetrisystemer kan anvendes, så som ledningsforsynt borerør, elektromagnetiske, akustiske, seis-miske eller andre kjente telemetrisystemer.

Overflateenheten er typisk driftsmessig forbundet til overflatesystemet 2 og nedihullssystemet 3 på brønnstedet for kommunikasjon med disse. En monitor (ikke vist) er typisk anordnet ved overflateenheten og bemannet av en operatør. Operatøren kan sende kommandoer fra overflateenheten til nedihullsverktøyet. Operatøren kan også overvåke nedihullsoperasjoner ved betrakting av data som vises på monitoren av overflateenheten.

Som vist på fig. 1, data som genereres av overflatesystem ene og nedihulls-systemene overføres til overflateenheten individuelt via et sett av fast oppkoplede kabler. Det første sett av ledningsførte forbindelser 64, 68, 49 er "rigget opp" til å overføre målinger fra sensorer omkring på brønnstedet til en koplingsboks. En annen fast oppkoplet forbindelse 74 er nødvendig for å overføre målingene fra koplingsboksen til overflateenheten.

De fast oppkoplede forbindelser krever typisk bruk av tallrike fysiske ledninger som forbinder overflatesensorene til overflateenheten via en koplingsboks. Inneværende riggsystemer med skjermbilde og sensorinnsamling er ofte voluminøse, tunge og vanskelige å rigge opp og ned. Disse sensorene er posisjonert i forskjellige lokaliseringer ved brønnstedet. Det kan være et betydelig behov for tid og innsats for å forbinde ledningene mellom overflateenheten og overflatesensorene. Denne tiden kommer typisk i tillegg til kostnaden ved boreoperasjon-ene. I tillegg kan buntene av ledninger på brønnstedet komme i veien for brønn-stedsoperasjoner.

US 2005194182 beskriver en fremgangsmåte og et apparat for styring av oljebrønn-boreutstyr. En eller flere sensorer er fordelt i boreutstyret. Hver sensor frembringer et signal. En overflateprosessor er koblet til den ene eller de flere sensorene via en høyhastighets kommunikasjonsforbindelse og mottar signalene fra den ene eller de flere sensorene via høyhastighets kommunikasjonsforbindel-sen. Overflateprosessoren er plassert på eller nær jordens overflate. Overflateprosessoren inkluderer et program for å prosessere de mottatte signaler og frembringer ett eller flere styringssignaler. Systemet inkluderer ett eller flere kontroller bare elementer fordelt i boreutstyret. Det ene eller de flere kontrollerbare elementene reagerer på det ene eller de flere styringssignalene.

Til tross for tidligere fremgang innen dataoverføringssystemer, gjenstår det et behov for å tilveiebringe teknikker for effektiv og virksom overføring av data fra nedihullsverktøyet til en overflatedatamaskin. Det er ønskelig at et slikt system tilveiebringer et fleksibelt og effektivt middel for overføring av data fra overflatesystemet og/eller nedihullssystemet til en overflatedatamaskin. Det er videre ønskelig å utvikle en trådløs nettverksarkitektur som kan tilpasset til strenge brønnstedbetingelser. Et slikt system vil fortrinnsvis, blant annet, tilveiebringe ett eller flere av det følgende: sanntidskommunikasjoner, integrerte kommunikasjons-linker og/eller maskinvare, forenklede maskinvarekonfigurasjoner, redusert "oppriggings"-tid, effektiv oppsetting, ledningsførte og/eller trådløse kommunika-sjoner og operasjon, fleksible oppsettinger, portabilitet til ønskede lokaliseringer omkring på brønnstedet, reduksjon av ledningslengder, redusert støy og effektiv oppsetting av maskinvare.

I et aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse et brønnborings-kommunikasjonssystem for et brønnsted med et nedihullsverktøy som er utplassert fra en rigg i en brønnboring som penetrerer en undergrunnsformasjon. Systemet inkluderer minst én brønnstedsensor som er tilpasset til å samle inn brønnsteddata, minst én mobil kommunikasjonsmodul som kan lokaliseres i forskjellige posisjoner omkring på brønnstedet og en overflateenhet som driftsmessig er forbundet til den minst ene kommunikasjonsmodul. Kommunikasjonsmodulen er driftsmessig forbundet til den minste ene brønnstedsensor for mot-taking av signaler derfra og konvertering av de mottatte signaler til en form for behandling av en overflateenhet.

I et annet aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en kommunikasjonsmodul forføring av signaler fra minst én sensor som er posisjonert omkring et brønnsted til minst én overflateenhet. Brønnstedet har et nedihullsverktøy som er posisjonert i en brønnboring som penetrerer en undergrunnsformasjon. Modulen inkluderer et hus som kan posisjoneres omkring på brønnstedet, minst ett kommunikasjonsgrensesnitt som kan posisjoneres i huset; minst én signalkondisjoneringsmodul posisjonert i huset, en kraftforsyning og en konnektor som er tilpasset til å motta en kommunikasjonslink til overflateenheten. Kommunika- sjonsgrensesnittet er tilpasset til å motta signaler fra den minst ene brønnsted-sensor. Signalkondisjoneringsmodulen er tilpasset til å konvertere et signal som mottas fra en overflatesensor til et format som kan mottas av overflateenheten.

Til slutt, i et annet aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for kommunisering mellom et brønnsted og til minst én overflateenhet. Fremgangsmåten involverer selektiv posisjonering av minst én kommunikasjonsmodul ved en ønsket lokalisering ved brønnstedet, driftsmessig forbinding av den minst ene kommunikasjonsmodul til minst én sensor ved et brønnsted, driftsmessig forbinding av den minst ene kommunikasjonsmodul til en overflateenhet og føring av et signal fra den minst ene brønnstedsensor til overflateenheten via kommunikasjonsmodulen.

For at hvordan de ovenfor anførte trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse oppnås kan forstås i detalj, kan en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, kort sammenfattet ovenfor, fås ved henvisning til de foretrukne utførel-ser av denne, som er vist på de vedføyde tegninger.

Det skal imidlertid påpekes at de vedføyde tegninger kun illustrerer typiske utførelser av oppfinnelsen, og derfor ikke skal anses som begrensende for dens omfang, idet oppfinnelsen kan gi adgang til andre like effektive utførelser.

På tegningene:

Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt og delvis i blokkdiagram, av et brønnsted som har en overflateenhet i kommunikasjon med en konvensjonell borerigg og et nedihullsverktøy; Fig. 2 er et riss av et alternativt brønnsteds-kommunikasjonssystem som inkorporerer et tredjeparts-delsystem; Fig. 3 er et riss av brønnsteds-kommunikasjonssystemet på fig. 2 med en kommunikasjonsmodul; Fig. 4 er et riss av en kommunikasjonsmodul som kan anvendes sammen med kommunikasjonssystemene på fig. 2 og/eller 3. Fig. 5 er et skjematisk diagram som viser operasjonen av kommunikasjonsmodulen på fig. 4. Fig. 2 er et riss av kommunikasjonssystem 200 for et brønnsted som har et overflatesystem 2, et nedihullssystem 3 og en overflateenhet 272. Overflatesystemet inkluderer en rigg 250 over en brønnboring 210. Et nedihullsverktøy 211 er

ført i frem i brønnboringen 21 Ofra riggen 250. Én eller flere sensorer 202, 204, 206, 208 er posisjonert omkring på brønnstedet.

Kommunikasjonssystemet 200 tilveiebringer én eller flere kommunikasjonsmoduler 276 som kan posisjoneres omkring forskjellige lokaliseringer omkring på brønnstedet. Disse individuelle kommunikasjonsmoduler kan være tilpasset til de bestemte behov på brønnstedet. Trekkene ved modulene tilveiebringer også evnen til å fordele kommunikasjonsmodulene omkring brønnstedet, etter behov. I enkelte tilfeller er kommunikasjonsmodulen 276 operasjonelt forbundet med riggen, slamgropen, overflateenheten, et tredjeparts riggnettverk og/eller andre lokaliseringer. I tillegg kan én eller flere kommunikasjonsmoduler være operasjonelt tilkoplet ved bruk av et mangfold av linker.

Nedihullssensorer 202 kommuniserer med og sender måleinformasjon til overflatesensorer 204, 206 og/eller 208. Som vist er overflatesensorene 204, 206, 208 driftsmessig forbundet til kommunikasjonsmodulen 276 gjennom overflatekommunikasjonslinker, henholdsvis 214, 216, 218.

Én eller flere sensorer er posisjonert rundt omkring på brønnstedet for å foreta forskjellige målinger derpå. Et mangfold av sensorer kan brukes på brønn-stedet. Som vist er opphulls sensorer 204, 206 og 208 posisjonert ved riggen og slamgropen. Nedihullssensorer 202 er posisjonert langs nedihullsverktøyet, f.eks. i BHA'en. Et eksempel på en nedihullssensor kan være et verktøy for måling under boring. Sensorene kan være sammenkoplet via en kommunikasjonslink. For eksempel kan nedihullssensorene ved hjelp av slampulstelemetri være linket til de opphulls riggsensorer ved hjelp av en nedihullslink. Andre brønnboringstelemetri-systemer, så som ledningsforsynt borerør, elektromagnetiske, akustiske og andre telemetrisystemer kan brukes som den nedhulls telemetrilink for overføring av data fra nedihullssensorer til overflateenheten.

Hver overflatekommunikasjonslink er forbundet til en elektronikkmodul (ikke vist) i kommunikasjonsmodulen 276 via én eller flere overflatekommunikasjonslinker. Elektronikkmodulen utfører en analog-til-digital konvertering av inngangs-signalet. Kommunikasjonslinkene kan være kombinert eller forbli atskilt når de er linket til kommunikasjonsmodulen 276.

Kommunikasjonsmodulen 276 er operasjonelt forbundet til overflateenheten 272 og overfører data til overflateenheten for videre behandling. En sambands- kommunikasjonslink 278 er tilveiebrakt for driftsmessig å forbinde kommunikasjonsmodulen 276 til overflateenheten 272.

Kommunikasjonsmodulen 276 kan være tilpasset til å utføre signal-kondisjoneringsaktiviteter på signaler som mottas fra sensorene. Denne signal-kondisjoneringsaktivitet brukes fortrinnsvis til å konvertere rådataene til en form som er nyttig for behandling. Kondisjonering av signalet (avhengig av signalet fra den bestemte sensor) kan involvere multiplisering av spenningen med en verdi (så som 1, 2), eller forandring av spenningen (med 1 til 2 volt) for tilpasning til A/D-konverteren. Signalet kan deretter sendes gjennom en A/D-konverter for å konvertere signalet til digitale verdier. Signalet kan brukes til å samle inn digitale verdier fra A/D-konverterne inne i kommunikasjonsmodulen.

Tilstandene til forskjellige brytere kan deretter avleses og/eller registreres for å kompilere dataene til en pakke (så som en pakke av ethernet-typen) for overføring til overflateenheten. Videre signalbehandling og overføring, så som for forskjellige klientgrensesnitt, kan også tilveiebringes. Overflateenheten kan være en hvilken som helst typisk overflatedatamaskin eller -prosessor, så som et brønnborings-datamaskinloggesystem som brukes til å motta brønnsteddata, behandle dataene, sende kommandoer, vise informasjon og utføre andre brønnstedbehandlinger.

Den behandlede informasjon kan sendes til visningslokaliseringer og/eller innretninger på og/eller borte fra stedet. Overflateenheten kan sende informasjonen til et mangfold av utgangsdestinasjoner. Slike utgangsdestinasjoner kan f.eks. inkludere personlige digitale assistent (PDA) -innretninger 280 eller en sekundær overflateenhet 282 (dvs. et bedriftskontor som vanligvis er flere hundre fot borte fra overflateenheten). Andre utgangsdestinasjoner, så som et digitaliseringsbord eller bærbare personlige datamaskiner, riggdekkskjermvisninger eller annet utstyr på eller borte fra stedet, sammen med korresponderende utgangskommunikasjonslinker, kan brukes. Disse utgangsdestinasjonene kan valgfritt være tran-sporterbare og/eller mobile. Disse utgangsdestinasjonene kan brukes til å vise informasjon om riggstedet og respondere på denne. Disse utgangsdestinasjonene er fortrinnsvis sertifisert sikre for brønnstedet.

Utgangskommunikasjonslinker 286, 288 er tilveiebrakt for å linke overflateenheten 272 henholdsvis med utgangsinnretninger PDA 280 og den sekundære overflateenhet 282. Én eller flere ytterligere overflatekommunikasjonslinker 290 kan være forbundet til en overflatesensor 284 for direkte kommunikasjon med overflateenheten. I tillegg kan en nedihulls kommunikasjonslink være anordnet fra overflateenheten 272 til nedihullssensorene 202, f.eks. ved bruk av elektromagnetisk telemetri, som beskrevet i US-patentsøknad nr. 20050167098.

Kommunikasjonslinkene som her tilveiebringes kan være trådløse, optiske, fast kablede eller en kombinasjon av dette. Trådløse linker kan brukes til å tilveiebringe fleksibilitet ved posisjonering av koplingsboksen og/eller kommunikasjonsmoduler ved ønskede lokaliseringer omkring på brønnstedet. For eksempel kan fast oppkoplet kabel, f.eks. ethernet-kabler eller andre kabler, brukes til å føre signaler derigjennom. Den trådløse link kan f.eks. være en RF-link som strekker seg mellom en RF-sender, -mottaker eller -transceiver på respektive enheter.

Som et eksempel, en RF-transceiver kan være posisjonert i én eller flere relébokser for kommunikasjon med en RF-transceiver som er posisjonert i overflateenheten. Én eller flere slike fast kablede eller trådløse kommunikasjonslinker kan være anordnet mellom én eller flere av komponentene, som vist. I enkelte tilfeller kan det være ønskelig å bruke en kombinasjon av ledningsførte og trådløse forbindelser, avhengig av kommunikasjonsbehov. I enkelte tilfeller kan det også være ønskelig å posisjonere visse moduler nær visse sensorer, eller i en avstand fra visse støygenererende innretninger.

Fig. 3 er et riss av et alternativt kommunikasjonssystem 200a som kan anvendes sammen med brønnstedet på fig. 2. Dette kommunikasjonssystemet kan være det samme som kommunikasjonssystemet på fig. 2, med unntak av at det brukes flere kommunikasjonsmoduler 276a, 276b og 292.

Kommunikasjonsmodulene 276a og 276b er fortrinnsvis posisjonert i umiddelbar nærhet av overflatesensorene 268b, henholdsvis 266. I denne konfigurasjon har hver modul 276a, 276b en separat overflatekommunikasjonslink 278a, 278b til overflateenheten 272.

På et brønnsted kan tredjeparter ønske å ha utstyr på brønnstedet og samle inn formasjonsdata og brønndata under boreaktivitetene. En tredjeparts-sensor 291 kan derfor være posisjonert på brønnstedet for å motta informasjon fra sensorene 202, 266, 268a og/eller 268b og sende denne informasjonen til tredje partsutstyret. Som vist er tredjeparts-overflatesensoren 291 lokalisert på riggen 250 og forbundet til tredjeparts-kommunikasjonsmodulen 292.

Denne kommunikasjonsmodulen 292 er driftsmessig forbundet til overflateenheten 272 via en tredjeparts-kommunikasjonslink 295a for kommunikasjon med denne. Tredjeparts-kommunikasjonsmodulen kan også være driftsmessig forbundet til tredjepartsutstyret 294 via en tredjeparts-kommunikasjonslink 295b. Modulen 292 kan utføre de samme behandlingsfunksjoner som kommunikasjonsmodulene 276a og 276b.

I tillegg til tredjeparter som har utstyr på brønnstedet, kan tredjepartsutstyret i enkelte tilfeller danne grensesnitt med modulene 276b. Tredjepartsmodulen 292 kan da kommunisere med overflateenheten 272 eller andre moduler ved linking til én eller flere av kommunikasjonsmodulene 276. I enkelte tilfeller kan ytterligere mellomliggende innretninger brukes. For eksempel er en tredjepartsmodul vist operasjonelt koplet til en overflatesensor på brønnstedet, og til kommunikasjonsmodulen. Andre mellomliggende innretninger kan være posisjonert i forskjellige lokaliseringer langs én eller flere av kommunikasjonslinkene.

Kommunikasjonsmodulen 276 som her brukes tilveiebringer fortrinnsvis fleksibilitet i konfigurering av systemet på brønnstedet og posisjoneringen av utstyret på brønnstedet. Kommunikasjonsmodulen 276 er fortrinnsvis et sertifisert sikkert (eksempelvis flammesikkert) hus som inneholder en kraftforsyning, en flerhet av signalkondisjoneringsenheter, en reléboksradio, en flerhet av sikkerhetsbarrierer (passive og/eller aktive) og en antenne. Én eller flere slike moduler kan brukes og posisjoneres ved forskjellige lokaliseringer omkring brønnstedet. Ved å fordele kommunikasjonsmodulene omkring på brønnstedet, istedenfor integrert med overflateenheten, kan kommunikasjonsmodulen reduseres i størrelse og posisjoneres som ønskelig. Det kommunikasjonssystem som her er tilveiebrakt er fortrinnsvis skalerbart, slik at et antall av moduler enkelt kan tilføyes eller fjernes ettersom behovet ved jobben dikterer. Modulene kan være operasjonelt koplet i et mangfold av konfigurasjoner ved bruk av et mangfold av kommunikasjonslinker.

Fig. 4 er et detaljert riss av en kommunikasjonsmodul 276. Kommunikasjonsmodulen inkluderer forskjellig elektronikk som er posisjonert i et hus 300. Huset 300 er fortrinnsvis sertifisert sikkert (eksempelvis flammesikkert) for å tillate operasjon av modulen i farlige omgivelser. Konnektorer 302 er tilveiebrakt for driftsmessig å forbinde kommunikasjonsmodulen til én eller flere sensorer og/eller en kommunikasjonslink som er tilknyttet dertil.

Elektronikken inkluderer fortrinnsvis en kraftforsyningsmodul 312, kondisjo-neringsmodulen 308, sikkerhetsbarrierer 310, en antenne 304 og en kommunika-sjonsmodulradio 306. Et mangfold av elektronikk kan brukes til å behandle signaler som mottas fra brønnstedet for bruk av en overflateenhet og omvendt.

Kraftforsyningsmodulen 312 kan være en hvilken som helst vanlig kraftforsyning som er i stand til å omforme effekt, f.eks. fra AC til DC. En kondisjonerings-signalmodul 308 er tilveiebrakt for å utføre funksjoner så som konvertering av signaler, fra analoge til digitale, eller fra kodet form til digital form eller andre kon-verteringer. I tillegg kan signalkondisjoneringsfunksjoner inkludere signal-spenningmultiplisering eller forandring av spenningen. Kommunikasjons-modulradioen 106 er fortrinnsvis en transceiver som brukes til å kommunisere med andre radioer som er posisjonert rundt omkring på brønnstedet. Sikkerhetsbarrierene 310 kan være passive eller aktive barrierer som brukes til å begrense energi som passerer fra den sertifiserte sikkerhetsinnelukning til det eksplosjonsfarlige område for å hindre antennelse av den eksplosjonsfarlige omgivelse. En antenne 304 er også tilveiebrakt for å kommunisere signaler mellom kommunikasjonsmodulen og overflateenheten. Antennen er fortrinnsvis posisjonert inne i huset for beskyttelse av denne.

Fig. 5 er et skjematisk diagram 400 over et eksemplifiserende diagram som viser operasjonen av kommunikasjonsmodulen 276 som er vist på fig. 4. Som vist, har kommunikasjonsmodulen tre overflatesensorer 421, 422 og 423 som kan posisjoneres rundt omkring på brønnstedet for å foreta målinger, og som er forbundet til modulen via linker 402a, b, c. Sensorene og linkene kan være de samme sensorer som brukes på fig. 2 og 3. Disse sensorene sender data som mottas på brønnstedet. Effekt kan også tilveiebringes fra én kraftforsyning 412, og fordeles til den forskjellige elektronikk i modulen 400 via effektregulatorer 414, som vist.

Kommunikasjonsmodulen mottar denne overførte informasjon via disse linker 402. Denne informasjonen kan ha forskjellige former. Som nevnt utfører kommunikasjonsmodulen 276 signalkondisjoneringsprosedyrer på de signaler som er mottatt fra overflatesensorene. Signalene går gjennom sikkerhetsbarrierene 410a, b, c og signalkondisjoneringsenhetene 408a, b, c. Signalene kan føres gjennom en analog-til-digital konverter 424. Avhengig av typen signal, kan signalene deretter føres gjennom ytterligere innretninger for behandling. Som vist, signalene 422 og 423 passerer gjennom en analog-til-digital konverter 424 henholdsvis en akkumulator 425, men signalet 421 passerer ikke gjennom en ytterligere innretning.

Signalene kan deretter konverteres av konvertere 426a, b, c til et serielt format for overføring via en høyhastighets kommunikasjonsbuss 427. Signalene føres deretter til overflateenheten via en kommunikasjonslink. Kommunikasjonsmodulen kan ha en ledningsforsynt kommunikasjonskomponent 428b eller en trådløs kommunikasjonskomponent 428a til overflateenheten. Disse komponenter kan f.eks. være, som vist, seriell til ethernet og/eller ethernet til radio. Som vist er en ledningsført dataoverføring implementert gjennom kommunikasjonslinken 430, og den trådløse dataoverføring er implementert gjennom antennen 404. Disse linkene kan være de samme som de linker som tidligere her er beskrevet med henvisning til fig. 2 og 3. Én eller flere kommunikasjonskomponenter kan brukes. En bryter 432 kan være tilveiebrakt for å tillate selektiv aktivering av én eller flere ledningsforsynte, trådløse komponenter for overføring. Bryteren kan være maskinvare eller programvare.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet ved bruk av et begrenset antall utførelser, vil de som har fagkunnskap innen teknikken, og som har fordel av å ha en offentliggjøring, forstå at andre variasjoner er mulige uten å avvike fra det omfang av oppfinnelsen som her er beskrevet eller fra dens sanne idé. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig kun begrenses av de vedføyde krav.

Denne beskrivelsen er kun ment med henblikk på illustrasjon, og skal ikke tolkes i en begrensende forstand. Kun språket i de kravene som følger skal be-stemme omfanget av denne oppfinnelse. Uttrykket "omfattende" i kravene er ment å bety "inkluderende i det minste", slik at den anførte opplisting av elementer i et krav er en åpen gruppe. "En", "et" og andre entallsuttrykk er ment å inkludere flertallsformene av disse med mindre dette spesifikt er utelukket.

Claims (1)

1. Brønnboringskommunikasjonssystem (200) for et brønnsted som har et nedihulls-verktøy (211) om er utplassert fra en rigg (250) i en brønnboring (210) som penetrerer en undergrunns-formasjon,

karakterisert vedat systemet omfatter: en overflate-kontrollenhet (2); en flerhet av brønnstedssensor (202, 204, 206, 208) som er tilpasset for innsamling av brønnstedsdata, hvor flerheten av brønnstedssensorene inkluderer: en nedihulls-sensor (202); og en overflatesensor (204, 206, 208) tilpasset for deteksjon av signaler kommunisert fra nedihulls-sensoren; en flerhet av mobile kommunikasjonsmoduler (276) som hver operativt er koblet til én av flerheten av brønnstedene for mottak av signaler fra disse og for konvertering av de mottatte signaler til en form for behandling i overflate-kontroll-enheten; hvor: overflatekontrollenheten er trådløst operativt koblet til minst to av de flere mobile kommunikasjonsmodulene;

flerheten av mobile kommunikasjonsmoduler omfatter en første mobil kommunikasjonsmodul plassert ved en posisjon om brønnstedet som er distinkt forskjellig fra en andre en av de flere mobile kommunikasjonsmodulene;

hver av de flere mobile kommunikasjonsmodulene omfatter en strømforsynings-modul (312) og en signalkondisjoneringsmodul (308) inneholdt i et enkelt hus (300);

hver signalkondisjoneringsmodul er i stand til å omforme signaler fra en første form til en andre form; og

i det minste en av de flere mobile kommunikasjonsmodulene omfatter: et kommunikasjonsgrensesnitt anordnet i huset og innrettet for mottak av signaler fra flerheten av brønnstedssensorer; og et antall kommunikasjons-linker, hvor:

hver av de flere kommunikasjons linker kobler kollektivt operativt hver av flerheten av mobile kommunikasjonsmoduler til overflateenheten;

hver av de flere kommunikasjons-linker kobler kollektivt operativt hver av flerheten av mobile kommunikasjonsmoduler til hver av de flere brønnstedssensorene; og flerheten av kommunikasjons-linkene består av kablede kommunikasjons-linker, trådløse kommunikasjons-linker, optiske kommunikasjons-linker og kombinasjoner av disse;

en tredjeparts modul (292) operativt forbundet for kommunikasjon med en av: overflatesensoren; én av de flere mobile kommunikasjonsmodulene; overflatekontrollenheten; og kombinasjoner derav; en tredjeparts sensor (291) som kan posisjoneres ved brønnstedet og innrettet for å samle inn brønndata, den tredje parts sensor er operativt forbundet til én av:

én av flerheten av brønnstedssensorene;

tredjeparts modulen;

én av de flere mobile kommunikasjonsmodulene;

overflateenheten; og

kombinasjoner derav; og

en overf late-f rem visn ingsenhet operativt forbundet for kommunikasjon med overflatekontrollenheten, hvor overflate-fremvisningsenheten omfatter én av: en personlig digital assistent (280); en stasjonær datamaskin; en sekundær flateenhet (282); og kombinasjoner av disse.