NO339508B1 - System and method for self-propelled communication and sensor network in a borehole - Google Patents

System and method for self-propelled communication and sensor network in a borehole Download PDF

Info

Publication number
NO339508B1
NO339508B1 NO20056008A NO20056008A NO339508B1 NO 339508 B1 NO339508 B1 NO 339508B1 NO 20056008 A NO20056008 A NO 20056008A NO 20056008 A NO20056008 A NO 20056008A NO 339508 B1 NO339508 B1 NO 339508B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
ats
drill string
energy
signal
transmission
Prior art date
Application number
NO20056008A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20056008L (en
Inventor
Peter S Aronstam
Randy Gold
Roger W Fincher
Larry A Watkins
Original Assignee
Baker Hughes Inc
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 Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of NO20056008L publication Critical patent/NO20056008L/en
Publication of NO339508B1 publication Critical patent/NO339508B1/en

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
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0085Adaptations of electric power generating means for use in 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
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • 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
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/16Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the drill string or casing, e.g. by torsional acoustic waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

Oppfinnelsesom rådet Invention Council

Oppfinnelsen vedrører overføring av informasjon langs en rørstreng og vedrø-rer mer spesielt et system med autonome telemetristasjoner posisjonert langs rørstrengen for lavenergi, adaptive kommunikasjon og måling. The invention relates to the transmission of information along a pipe string and relates more particularly to a system with autonomous telemetry stations positioned along the pipe string for low energy, adaptive communication and measurement.

Beskrivelse av beslektet teknikk Description of Related Art

Oljefeltindustrien anvender nå to kommunikasjonsekstremer i borehull, klassifi-kasjonen av disse to ekstremer vedrører tidsperioden for borehullkonstruksjonen, typisk henholdsvis under borehullkonstruksjonen og etter konstruksjon under operasjo-nen av borehullet for produksjon av hydrokarboner. The oilfield industry now uses two communication extremes in boreholes, the classification of these two extremes relates to the time period for the borehole construction, typically respectively during the borehole construction and after construction during the operation of the borehole for the production of hydrocarbons.

Underfasene med boring og komplettering gjennomføres kommunikasjon ved bruk av en form av slampulstelemetri vanligvis anvendt innenfor systemer med måling under boring «MWD». Alternative telemetrimetoder, som lavfrekvens elektromagnet-isme og akustikk, er blitt undersøkt og funnet å være av begrenset eller spesialisert anvendes. Generelt er MWD-telemetri bundet av lydhastigheten og de viskøse egenskaper av borefluidet, slik at datakapasitet for slampulstelemetri sjeldent overstiger 10 bits pr sekund. In the sub-phases of drilling and completion, communication is carried out using a form of mud pulse telemetry usually used within systems with measurement while drilling "MWD". Alternative telemetry methods, such as low frequency electromagnetism and acoustics, have been investigated and found to be of limited or specialized use. In general, MWD telemetry is bound by the speed of sound and the viscous properties of the drilling fluid, so that data capacity for mud pulse telemetry rarely exceeds 10 bits per second.

En økning i antallet og kompleksiteten av brønnfølere i MWD-systemer har økt behovet for høyere datakapasiteter for telemetri leddet. Innføring av roterende lukket sløyfe-reguleringssystemer har økt behovet for toveis telemetri fra toppen til bunnen av brønnen. An increase in the number and complexity of well sensors in MWD systems has increased the need for higher data capacities for the telemetry link. The introduction of rotary closed-loop control systems has increased the need for two-way telemetry from the top to the bottom of the well.

Industriens anstrengelser for å utvikle høy datakapasitetstelemetri har inkludert metoder for å innlemme fiberoptisk eller ledningstrådteknologi i borestrengen, overfø-ring av akustiske signaler gjennom borestrengen, og overføring av elektromagnetiske signaler gjennom jorden som omgir borestrengen. US patent nr. 4.095.865 (Denison et al) beskriver seksjoner av borerør, forhåndskablet med en elektrisk leder, men hver seksjon av rør fremstilles spesielt og er vanskelig og dyr å opprettholde. Akustiske systemer lider av dempnings- og filtereffekter bevirket ved refleksjoner ved hver bore-rørskjøtforbindelse. Forsøk har vært foretatt for å forutsi filtreringseffekter, se for eks empel US patent nr 5.477.505 (Drumheller). I de fleste slike metoder er det nødven-dig med signalbustere eller signalforsterkere for omtrent hver 300 meter. Hittil er den eneste praktiske og kommersielle metode for MWD-telemetri modulasjon av slam-strømning og slamtrykk med sin forholdsvis sakte datakapasitet. Industry efforts to develop high throughput telemetry have included methods of incorporating fiber optic or wireline technology into the drill string, transmission of acoustic signals through the drill string, and transmission of electromagnetic signals through the earth surrounding the drill string. US Patent No. 4,095,865 (Denison et al) describes sections of drill pipe, pre-wired with an electrical conductor, but each section of pipe is manufactured separately and is difficult and expensive to maintain. Acoustic systems suffer from damping and filtering effects caused by reflections at each drill pipe joint. Attempts have been made to predict filtering effects, see for example US patent no. 5,477,505 (Drumheller). In most such methods, signal busters or signal amplifiers are necessary approximately every 300 metres. So far, the only practical and commercial method for MWD telemetry is modulation of mud flow and mud pressure with its relatively slow data capacity.

Når en brønn først er boret og komplettert blir spesielle følere og regulerings-anordninger vanligvis installert for å hjelpe til med å operere brønnen. Disse anordninger har historisk vært individuelt kontrollert eller overvåket ved hjelp av tilordnede ledninger. Disse kontroller var initialt hydraulisk opererte ventiler (for eksempel hav-bunnssikkerhetsventiler) eller var glidehylser operert ved forskyvningsverktøy fysisk innført på en spesiell kabel for å forskyve hylsen etter behov. Once a well is drilled and completed, special sensors and control devices are usually installed to help operate the well. These devices have historically been individually controlled or monitored using assigned wiring. These controls were initially hydraulically operated valves (such as seabed safety valves) or were sliding sleeves operated by displacement tools physically inserted on a special cable to displace the sleeve as required.

Den neste utvikling i brønnavføling og brønnkontroll var å bevege seg fra hydraulisk- til elektrisk kabling permanent montert i borehullet og som kommuniserer tilbake til kontroll- og rapportenngsenheter på overflaten. Initialt tilveiebrakte disse kontrolledninger både energi og data/kommando mellom brønnen og overflaten. Med fremskritt innen følerteknologien tillater nå evnen til multipleksing langs kabler at det anvendes flere følere langs en enkelt kabelbane. Industrien har begynt å anvende fiberoptiske overføringsledninger i stedet for tradisjonell elektriske ledninger for data-kommunikasjon. The next development in well sensing and well control was to move from hydraulic to electrical cabling permanently mounted in the borehole and communicating back to control and reporting units on the surface. Initially, these control lines provided both energy and data/command between the well and the surface. With advances in sensor technology, the ability to multiplex along cables now allows multiple sensors to be used along a single cable run. The industry has started to use fiber optic transmission lines instead of traditional electrical wires for data communication.

Et felles element for disse brønnoperasjonsfølere og anordninger er og sending av energi og informasjon langs den installerte telemetri bane. Telemetribanen blir typisk installert i lange lengder over flere seksjoner av sammenføyd rør. Installasjo-nen av telemetribanen er således nødvendig etter at hovedrør er blitt installert i brøn-nen. Anordningene langs telemetribanen må oppfylle et felles grensesnitt og energi-spesifikasjon. Enhver funksjonssvikt i banen setter energioverføring og kommunikasjon i fare. A common element for these well operation sensors and devices is the transmission of energy and information along the installed telemetry path. The telemetry path is typically installed in long lengths over several sections of joined pipe. The installation of the telemetry path is thus necessary after the main pipe has been installed in the well. The devices along the telemetry path must meet a common interface and energy specification. Any malfunction in the path puts energy transfer and communication at risk.

Det er således påvist et behov for telemetrisystemer med høyere datakapasitet med toveis overføringsevne som er mindre utsatt for kommunikasjons- og energiav-brudd for anvendelse med sammenføyde rør. A need has thus been demonstrated for telemetry systems with higher data capacity with two-way transmission capability that are less susceptible to communication and energy interruptions for use with joined pipes.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et kommunikasjonssystem for anvendelse med en sammenføyd borestreng i et borehull, omfattende: en rørformet borestreng, hvor den rørformete borestrengen har et flertall seksjoner forbundet ved hjelp av et flertall forbindelsesskjøter; og videre kjennetegnet ved at The objectives of the present invention are achieved by a communication system for use with a joined drill string in a borehole, comprising: a tubular drill string, where the tubular drill string has a plurality of sections connected by means of a plurality of connecting joints; and further characterized by that

en autonom telemetristasjon er anordnet hver av nevnte flertall av forbindelsesskjøter, idet den autonome telemetristasjon er innrettet til å motta et første signal og sende et andre signal relatert til det nevnte første signal. an autonomous telemetry station is arranged in each of said plurality of connecting joints, the autonomous telemetry station being arranged to receive a first signal and send a second signal related to said first signal.

Foretrukne utførelsesformer av systemet er videre utdypet i kravene 2 til og med 9. Preferred embodiments of the system are further elaborated in claims 2 to 9 inclusive.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fremgangsmåte for å kommunisere langs en sammenføyd borestreng i et borehull, omfattende: - en rørformet borestreng strekkes ut i borehullet, idet den rørformete streng har et flertall seksjoner forbundet ved hjelp av et flertall forbindelsesskjøter; og videre kjennetegnet ved at - en autonom telemetristasjon anbringes nær av hver nevnte flertall av for-bindelsesskjøter, idet den autonome telemetristasjon er innrettet til å motta et første signal og overføre et andre signal relatert til det nevnte første signal. The objectives of the present invention are further achieved by a method for communicating along a jointed drill string in a borehole, comprising: - a tubular drill string is extended into the borehole, the tubular string having a plurality of sections connected by means of a plurality of connecting joints; and further characterized in that - an autonomous telemetry station is placed close to each said plurality of connection joints, the autonomous telemetry station being arranged to receive a first signal and transmit a second signal related to the said first signal.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 11 til og med 19. Preferred embodiments of the method are further elaborated in claims 11 to 19 inclusive.

Det er omtalt et måle- og kommunikasjonssystem for anvendelse med en rørstreng som omfatter, et flertall av adskilte, autonome telemetristasjoner anordnet ved forut bestemte lokaliteter langs rørstrengen. Energi trekkes fra potensielle energikilder nær hver autonom telemetristasjon. Hver av flertallet av autonome telemetristasjoner er innrettet til å motta i det minste et første signal og overføre i det minste et andre signal relatert til det nevnte minst et første signal. A measurement and communication system for use with a pipe string is described which comprises a plurality of separate, autonomous telemetry stations arranged at predetermined locations along the pipe string. Energy is drawn from potential energy sources near each autonomous telemetry station. Each of the plurality of autonomous telemetry stations is adapted to receive at least a first signal and transmit at least a second signal related to said at least one first signal.

Det er videre omtalt en fremgangsmåte med å kommunisere informasjon langs en rørstreng som omfatter anordning av et flertall adskilte, autonome telemetristasjoner ved forut bestemte lokaliteter langs rørstrengen. En foretrukket overføringsbane bestemmes autonomt ved hver av de autonome telemetristasjoner. Informasjon over-føres langs rørstrengen ifølge den autonomt bestemte foretrukne bane. A method of communicating information along a pipe string is also described, which includes the arrangement of a plurality of separate, autonomous telemetry stations at predetermined locations along the pipe string. A preferred transmission path is determined autonomously at each of the autonomous telemetry stations. Information is transmitted along the pipeline according to the autonomously determined preferred path.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

For detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse vises det til den følg-ende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelsesform, sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvori tilsvarende elementer er blitt gitt like henvisningstall, hvori: Fig. 1 er en skjematisk tegning av et boresystem med en sammenføyd rørs-treng i et borehull ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er en skjematisk tegning av en sammenføyd forbindelse med en autonom telemetristasjon anbrakt deri, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 er en elektrisk skjemategning av en krets for å tilveiebringe energi fra en piezoelektrisk anordning, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 er en skjematisk tetning av en galvanisk energikilde, ifølge en utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 er en skjematisk tegning av en autonom telemetristasjon med en forlengelseshylse som strekker seg inn i en tilstøtende seksjon av borestrengen, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 6 er en skjematisk tegning av en autonom telemetristasjon med en forlengelseshylse som strekker seg hovedsakelig over lengden av en seksjon av borestreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 7 er en skjematisk tegning av en fremgangsmåte for å ekspandere en hylse inn i en seksjon av borestreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 8A, B er skjematiske tegninger av en fremgangsmåte for å installere en elastisk hylse inn i en seksjon av borestreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 9 er en skjematisk tegning av flere overføringsbaner langs en sammen-føyd rørstreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 10A, B er skjematiske tegninger av en autonom telemetristasjon med et flertall telemetrimoduler deri, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 11 A, B er skjematiske tegninger av en piezoelektrisk energi generator ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 12A-D er skjematiske tegninger av bølgelederanordninger for anvendelse med den foreliggende oppfinnelse; Fig. 13 er en skjematisk tegning som avbilder en magneto-hydrodynamisk energigenerator for anvendelse som en energikilde ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 14 er en skjematisk tegning av en eksentrisk massegenerator for anvendelse i en autonom telemetristasjon ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 15A, B er skjematiske tegninger av en rullende kulegenerator for anvendelse i en autonom telemetristasjon ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 16A, B er skjematiske tegninger av en seksjon av borestrengen ved en bølgeleder festet dertil, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 17A, B er skjematiske tegninger av en mikroturbingenerator i en borestreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 18 er en skjematisk tegning av en mikroturbingenerator som leverer energi til flere autonome telemetristasjoner, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 19 er en skjematisk tegning av en galvanisk energikilde som anvender en borestrengseksjon som en katode, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 20 er en skjematisk tegning av en galvanisk celle med anode og katode som er elektrisk isolert fra borestrengseksjonen, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 21 er en skjematisk tegning av en instrumentert overgang innsatt i en borestreng, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 22A-C er skjematiske tegninger av et optisk kommunikasjonssystem, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 23 en skjematisk tegning som viser et system for deteksjon av flerfase-strøm i et borehull, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 24 er en skjematisk tegning av et system for å skape strømningsvirvler og generere energi derfra, ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; For a detailed understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of the preferred embodiment, seen in connection with the attached drawings, in which corresponding elements have been given the same reference numbers, in which: Fig. 1 is a schematic drawing of a drilling system with a jointed pipe string in a borehole according to an embodiment of the present invention; Fig. 2 is a schematic drawing of a joined connection with an autonomous telemetry station placed therein, according to an embodiment of the present invention; Fig. 3 is an electrical schematic drawing of a circuit for providing energy from a piezoelectric device, according to an embodiment of the present invention; Fig. 4 is a schematic seal of a galvanic energy source, according to an embodiment of the present invention; Fig. 5 is a schematic drawing of an autonomous telemetry station with an extension sleeve extending into an adjacent section of the drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 6 is a schematic drawing of an autonomous telemetry station with an extension sleeve extending substantially the length of a section of drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 7 is a schematic drawing of a method for expanding a casing into a section of drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 8A, B are schematic drawings of a method for installing an elastic sleeve into a section of drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 9 is a schematic drawing of several transmission paths along a jointed pipe string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 10A, B are schematic drawings of an autonomous telemetry station with a plurality of telemetry modules therein, according to an embodiment of the present invention; Fig. 11 A, B are schematic drawings of a piezoelectric energy generator according to an embodiment of the present invention; Figs. 12A-D are schematic drawings of waveguide devices for use with the present invention; Fig. 13 is a schematic drawing depicting a magneto-hydrodynamic energy generator for use as an energy source according to an embodiment of the present invention; Fig. 14 is a schematic drawing of an eccentric mass generator for use in an autonomous telemetry station according to an embodiment of the present invention; Fig. 15A, B are schematic drawings of a rolling ball generator for use in an autonomous telemetry station according to an embodiment of the present invention; Fig. 16A, B are schematic drawings of a section of the drill string with a waveguide attached thereto, according to an embodiment of the present invention; Fig. 17A, B are schematic drawings of a microturbine generator in a drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 18 is a schematic drawing of a microturbine generator that supplies energy to several autonomous telemetry stations, according to an embodiment of the present invention; Fig. 19 is a schematic drawing of a galvanic energy source using a drill string section as a cathode, according to an embodiment of the present invention; Fig. 20 is a schematic drawing of a galvanic cell with anode and cathode that is electrically isolated from the drill string section, according to an embodiment of the present invention; Fig. 21 is a schematic drawing of an instrumented transition inserted in a drill string, according to an embodiment of the present invention; Fig. 22A-C are schematic drawings of an optical communication system, according to an embodiment of the present invention; Fig. 23 is a schematic drawing showing a system for detecting multiphase current in a borehole, according to an embodiment of the present invention; and Fig. 24 is a schematic drawing of a system for creating flow vortices and generating energy therefrom, according to an embodiment of the present invention;

BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

I en foretrukket utførelsesform, se fig. 1 og som beskrevet heri som et eksempel og ikke som en begrensning, inkluderer en boreoperasjon et konvensjonelt bore-tårn 10 for å bære en borestreng 3 i et borehull 2, også benevnt etter brønnhull. Borestrengen 3 omfatter flere seksjoner av borerør 1 forbundet sammen ved hjelp av gjengeforbindelser4. En bunnhullssammenstilling NHA 9 er festet til bunnenden av borestrengen 3 og har en borekrone 8 festet til en bunnende derav. Borekronen 8 roteres for å bore gjennom jordformasjoner. Bunnhullssammenstillingen BHA 9 omfatter flere seksjoner av borekrager6 og kan ha en måling under boring MWD-system 7 festet deri, over borekronen 8. Borekrageseksjoner 6 og MWD-systemet 7 er forbundet gjennom gjengeforbindelser 5. Måling under boring MWD og/eller logging under boring LWD-systemer er vel kjent innen dette område. Slike systemer måler vanligvis et antall parametere av interesse vedrørende boreoperasjonen, formasjonene som omgir borehullet 2 og posisjon og retning av borekronen 8 i borehullet 2. Disse systemer kan inkludere brønnprosessorer (ikke vist) for å tilveiebringe åpen eller lukket sløyferegulering, i forbindelse med et styrbart system (ikke vist) av banen for borehullet 2 mot et forut bestemt mål i de underjordiske formasjoner. In a preferred embodiment, see fig. 1 and as described herein by way of example and not by way of limitation, a drilling operation includes a conventional drilling derrick 10 for carrying a drill string 3 in a borehole 2, also referred to as a wellbore. The drill string 3 comprises several sections of drill pipe 1 connected together by means of threaded connections 4. A downhole assembly NHA 9 is attached to the bottom end of the drill string 3 and has a drill bit 8 attached to a bottom end thereof. The drill bit 8 is rotated to drill through soil formations. The downhole assembly BHA 9 comprises several sections of drill collars 6 and may have a measurement while drilling MWD system 7 attached therein, above the drill bit 8. Collar sections 6 and the MWD system 7 are connected through threaded connections 5. Measurement while drilling MWD and/or logging while drilling LWD systems are well known in this area. Such systems typically measure a number of parameters of interest regarding the drilling operation, the formations surrounding the wellbore 2 and the position and direction of the drill bit 8 in the wellbore 2. These systems may include well processors (not shown) to provide open or closed loop control, in conjunction with a controllable system (not shown) of the trajectory of the borehole 2 towards a predetermined target in the underground formations.

Borefluid 11, vanligvis benevnt boreslam, pumpes ved hjelp av pumpen16 gjennom borestrengen 3, kommer ut gjennom borekronen 8, og returnerer tilbake til overflaten i ringrommet 12 mellom borestrengen 3 og borehullet 2. Borefluidstrøm-ningstakter kan vanligvis være i området fra 400 liter pr minutt til mer enn 4000 liter pr minutt, avhengig i det minste i noen grad av borehullstørrelsen og evnen av fluidet til å fjerne borekakset fra borehullet. Den potensielle energi i borefluidet som strømmer gjennom borestrengen er typisk på mer enn 100 kilowatt. Drilling fluid 11, usually referred to as drilling mud, is pumped using the pump 16 through the drill string 3, exits through the drill bit 8, and returns back to the surface in the annulus 12 between the drill string 3 and the drill hole 2. Drilling fluid flow rates can usually be in the range of 400 liters per minute to more than 4000 liters per minute, depending at least to some extent on the borehole size and the ability of the fluid to remove the cuttings from the borehole. The potential energy in the drilling fluid that flows through the drill string is typically more than 100 kilowatts.

Lokalisert ved hver av gjengeforbindelsene 4 og 5 er en autonom telemetristasjon (ATS) 20, se fig. 2, lokalisert mellom indre skuldre av tappseksjonen 21 og sokkelseksjonen 22 som utgjør gjengeforbindelsen 4 for to seksjoner av borerør 1. ATS 20 er en torusformet eller smultringformet ring som holdes av tappskulderen, også benevnt tappnesen 46, og tilbakeborings-sokkelskulderen 47.1 en foretrukket utførel-sesform omfatter ATS 20 en signalmottaker 25, en signalsender 23, en kontroller 24, og en energikilde (ikke vist). ATS 20 kan også inneholde følere (ikke vist) for å måle parametere av interesse relatert til boreprosessen og formasjonene som omgir borehullet 2. Komponentene av ATS 20 kan være innkapslet i et egnet ettergivende materiale, for eksempel elastomer, slik at ATS 20 komprimeres i en forut bestemt grad mellom tappnesen 46 og til bakeboringsskulderen 47 og kan installeres på feltet under etablering av hver forbindelse. Egnede elastomerer er kjent på området og anvendes vanligvis for neddykkede akustiske omformere. Ved å lokalisere en ATS 20 ved hver gjengeskjøt 4, 5 behøver signaler som kommuniseres langs borestrengen 3 bare å ha tilstrekkelig styrke til å sendes mellom hver ATS 20, eller mellom antenner forbundet til hver ATS som beskrevet senere. Dempningen og intereference assosiert med overføring av signaler over flere forbindelser er ikke lenger en begrensende fak-tor. Derfor er lavenergioverføringer egnet for kommunisering av signaler inneholdende hovedsakelig økte datakapasiteter over lengden av borestrengen 3. ATS 20 opererer på energinivåer av størrelsesorden noen titalls milliwatt til noen få watt i motsetning til konvensjonelle brønntelemetrisystemer som opererer med titalls til hundre-talls watt. Som vist i fig. 2 beveges et akustisk signal 26 gjennom en seksjon av en borestreng 1a mot forbindelsen 4. Signalet overføres fra seksjonen av borestreng 1a til mottakeren 25 i ATS 20. ATS 20 bearbeider signalet og sender signalet videre ved bruk av senderen 23 inn i den neste seksjon av borestrengen 1 b. Prosessen gjentas ved hver forbindelse i borestrengen 3 og detekteres av en overflatelokalisert mottaker 30 festet til overflatekontrolleren 15, se fig. 1. På tilsvarende måte kan signaler over-føres fra overflatesystemet til et brønn ATS 20 og/eller til MWD-systemet 7 i fig. 1, og/eller mellom flere ATS-anordninger. Mottakeren 25 og senderen 23 kan være piezoelektriske anordninger som vel kjent på dette område. Slike anordninger kan til passes til å vike ombyttbart som mottaker eller sender for å muliggjøre toveis kommunikasjon. Located at each of the threaded connections 4 and 5 is an autonomous telemetry station (ATS) 20, see fig. 2, located between inner shoulders of the pin section 21 and the base section 22 which form the threaded connection 4 for two sections of drill pipe 1. ATS 20 is a torus-shaped or donut-shaped ring that is held by the pin shoulder, also referred to as the pin nose 46, and the return drilling socket shoulder 47.1 a preferred design ATS 20 comprises a signal receiver 25, a signal transmitter 23, a controller 24, and an energy source (not shown). The ATS 20 may also contain sensors (not shown) to measure parameters of interest related to the drilling process and the formations surrounding the borehole 2. The components of the ATS 20 may be encapsulated in a suitable compliant material, for example elastomer, so that the ATS 20 is compressed in a predetermined degree between the pin nose 46 and to the backbore shoulder 47 and can be installed in the field during the establishment of each connection. Suitable elastomers are known in the field and are usually used for submerged acoustic transducers. By locating an ATS 20 at each threaded joint 4, 5, signals communicated along the drill string 3 only need to have sufficient strength to be transmitted between each ATS 20, or between antennas connected to each ATS as described later. The attenuation and interference associated with transmitting signals over multiple links is no longer a limiting factor. Therefore, low-energy transmissions are suitable for communicating signals containing mainly increased data capacities over the length of the drill string 3. ATS 20 operates at energy levels of the order of a few tens of milliwatts to a few watts in contrast to conventional well telemetry systems that operate with tens to hundreds of watts. As shown in fig. 2, an acoustic signal 26 is moved through a section of a drill string 1a towards connection 4. The signal is transmitted from the section of drill string 1a to the receiver 25 in the ATS 20. The ATS 20 processes the signal and forwards the signal using the transmitter 23 into the next section of the drill string 1 b. The process is repeated at each connection in the drill string 3 and is detected by a surface located receiver 30 attached to the surface controller 15, see fig. 1. In a similar way, signals can be transferred from the surface system to a well ATS 20 and/or to the MWD system 7 in fig. 1, and/or between several ATS devices. The receiver 25 and the transmitter 23 can be piezoelectric devices as are well known in this area. Such devices can be adapted to function interchangeably as a receiver or transmitter to enable two-way communication.

I en foretrukket utførelsesform, som et vesentlig nyhetstrekk, trekker eller «høster» energikilden for hver ATS 20 elektrisk energi fra kilder for potensiell energi ved lokaliteten av hver ATS 20. For eksempel kan mekanisk vibrasjon fra rørelemen-tene av borestrengen og/eller ineffektiv fluidbevegelse (som for eksempel parasittisk hastighetstrykktap) relatert energi trekkes fra borestrengen og fluidene som beveger seg inne i borestrengen. Lignende energikilder er for eksempel tilstede i produksjons-strenger og rørledninger og er ment å være dekket ved oppfinnelsen omhandlet heri. Den uttatte energi kan komme fra naturlig forekommende «tapt» energi, som for eksempel eksisterende rørvibrasjonsenergi eller eksisterende fluiddifferensialtrykk (bevirket ved eksisterende geometri). Alternativt kan anordninger eller geometrier nær hver ATS tilpasses slik at de bevirker en vibrasjon for mekanisk energi- eller fluidavledet energi (turbulens eller differensialtrykk) for utnytting av ATS. I tillegg til å høste eksisterende tapt energi fra den eksisterende prosess kan ytterligere anordninger innsettes i fluidstrømningen eller i borestrengen, i avstand fra ATS, for å indusere tilleggsenergi inne i rørsystemet og/eller fluidstrømmen for utnyttelse av ATS. In a preferred embodiment, as a significant novelty feature, the energy source for each ATS 20 draws or "harvestes" electrical energy from sources of potential energy at the location of each ATS 20. For example, mechanical vibration from the stirring elements of the drill string and/or inefficient fluid movement can (such as parasitic velocity pressure loss) related energy is drawn from the drill string and the fluids moving within the drill string. Similar energy sources are, for example, present in production strings and pipelines and are intended to be covered by the invention referred to herein. The extracted energy can come from naturally occurring "lost" energy, such as existing pipe vibration energy or existing fluid differential pressure (caused by existing geometry). Alternatively, devices or geometries near each ATS can be adapted to cause a vibration for mechanical energy or fluid derived energy (turbulence or differential pressure) for utilization of the ATS. In addition to harvesting existing lost energy from the existing process, additional devices can be inserted in the fluid flow or in the drill string, at a distance from the ATS, to induce additional energy within the piping system and/or fluid flow for utilization by the ATS.

Det er velkjent på området at borestrengen 3 vibrerer både aksielt, rotasjonsmessig, og lateralt, under boreprosessen. I tillegg er borefluidet 11 typisk i turbulent strømning inne i borestrengen ved normale operasjonsstrømningstakter. Både vibra-sjonsenergien av borestrengen 3 og den turbulente strømningsenergi av borefluidet 11 tilveiebringer kilder for potensiell energi som ved hjelp av egnede metoder kan om-vandles til å tilveiebringe tilstrekkelig energi for ATS 20.1 en utførelsesform anvendes piezoelektriske materialer for å høste elektrisk energi fra minst én av disse potensielle energikilder. Som det er vel kjent, når en kraft utøves på et piezoelektrisk materiale, induseres positiv og negative ladninger på motsatte krystalloverf later. Slike materialer som kvarts og bariumtitanat er eksempler på piezoelektriske materialer. Forskjellige mekaniske monteringsarrangementer eksponerer de piezoelektriske materialer til vib-rasjonsbevegelsen av borestrengen for å generere en energi. For eksempel kan piezoelektriske materialer monteres i ATS 20 i fig. 2, slik at de reagerer til den gene- reile vibrasjonsbevegelse av borestrengen 3. Materialene kan monteres som separate krystaller. Foreksempel, med henvisning til fig. 11 A, B vises der en utførelses-form av en ATS 20 med en integrert energikilde 100. ATS 20 har en kontroller 24 og energikilde 100 i et hus 110 med mottaker 25 og sender 25 innleiret mellom tappnesen 46 og tilbakeboringsskulderen 47. Kontrolleren 24 har egnet kretskopling for omvandling av energisignalene fra energikilden 100 til passende spenninger for forskjellige anordninger, etter behov. Energikilden 100 omfatteren ringformet ringmasse 101 festet til flere piezoelektriske staver orientert omkring den smultringformede ring-formede konfigurasjon av ATS 20. Når borestrengen beveges ifølge pilene 111 bevirker treghetsmassen i ringen 101 at de piezoelektriske staver 102 bøyes og skaper bøyningsbelastninger og generer elektrisk energi. Komponentene inneholdes i huset 110 som er fylt med det dielektrisk fluid 103. Dielektriske fluid 103 er skilt fra borefluidet 11 ved hjelp av det fleksible diafragma 104. Borefluid slippes ut gjennom kompen-sasjonshull 105, slik at brønntrykket og brønntemperaturen legaliseres inne i huset 110. Alternativt kan hver piezoelektrisk stav 102 ha en masse bestående av et seg-ment av en ring (ikke vist), slik at stav/massesystemet er fritt til å respondere til både lateral og virvlende bevegelse av borestrengen. It is well known in the field that the drill string 3 vibrates both axially, rotationally and laterally during the drilling process. In addition, the drilling fluid 11 is typically in turbulent flow inside the drill string at normal operating flow rates. Both the vibrational energy of the drill string 3 and the turbulent flow energy of the drilling fluid 11 provide sources of potential energy which can be converted using suitable methods to provide sufficient energy for the ATS 20.1 In one embodiment, piezoelectric materials are used to harvest electrical energy from at least one of these potential energy sources. As is well known, when a force is applied to a piezoelectric material, positive and negative charges are induced on opposite crystal surfaces. Such materials as quartz and barium titanate are examples of piezoelectric materials. Various mechanical mounting arrangements expose the piezoelectric materials to the vibrational motion of the drill string to generate an energy. For example, piezoelectric materials can be mounted in the ATS 20 in fig. 2, so that they react to the general vibrational movement of the drill string 3. The materials can be assembled as separate crystals. Example, with reference to fig. 11 A, B shows an embodiment of an ATS 20 with an integrated energy source 100. The ATS 20 has a controller 24 and energy source 100 in a housing 110 with receiver 25 and transmitter 25 embedded between the pin nose 46 and the return drilling shoulder 47. The controller 24 has suitable circuitry for converting the energy signals from the energy source 100 into suitable voltages for various devices, as required. The energy source 100 comprises an annular ring mass 101 attached to several piezoelectric rods oriented around the donut-shaped ring-shaped configuration of the ATS 20. When the drill string is moved according to the arrows 111, the inertial mass in the ring 101 causes the piezoelectric rods 102 to bend and creates bending loads and generates electrical energy. The components are contained in the housing 110 which is filled with the dielectric fluid 103. Dielectric fluid 103 is separated from the drilling fluid 11 by means of the flexible diaphragm 104. Drilling fluid is released through compensation hole 105, so that the well pressure and well temperature are legalized inside the housing 110. Alternatively, each piezoelectric rod 102 can have a mass consisting of a segment of a ring (not shown), so that the rod/mass system is free to respond to both lateral and swirling movement of the drill string.

Alternativt kan de piezoelektriske materialer være tildannet som et hvilket som helst antall av anordninger av mikroeletromekaniske system (MEMS) typen. For eksempel kan piezoelektriske MEMS akselerometere fåes i handelen og som genereres elektriske signaler i respons til vibrasjonsenergi. Slike anordninger kan være konfigurert til å generere elektrisk energi. Fig. 3 viser en eksempelvis krets for å omvandle utgangen fra en piezoelektrisk anordning 35. Utgangen fra den piezoelektriske anordning 35 likerettes ved hjelp av diodebroen 36 til å lade en energilagringsanordning 37 som leverer energi til belastningen 38 som kan være en hvilken som helst kombinasjon av elektrisk drevne anordninger i ATS 20. Flere spenninger fra flere slike piezoelektriske anordninger kan likerettes over en felles diodebro. Energilagringsan-ordningen er foretrukket en kondensator, men kan være alternativt være et batteri som kan gjenopplades. Flere kondensatorer og/eller batterier kan anvendes. Alternatively, the piezoelectric materials may be formed as any number of microelectromechanical system (MEMS) type devices. For example, commercially available piezoelectric MEMS accelerometers generate electrical signals in response to vibrational energy. Such devices may be configured to generate electrical energy. Fig. 3 shows an exemplary circuit for converting the output from a piezoelectric device 35. The output from the piezoelectric device 35 is rectified by means of the diode bridge 36 to charge an energy storage device 37 which supplies energy to the load 38 which can be any combination of electrically driven devices in the ATS 20. Several voltages from several such piezoelectric devices can be rectified across a common diode bridge. The energy storage device is preferably a capacitor, but can alternatively be a rechargeable battery. Several capacitors and/or batteries can be used.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 4, har ATS 20 et forlengelses-rør 41 festet dertil. Forlengelsesrøret 41 strekker seg oppover en forut bestemt avstand inn i boringen 42 av sokkelforbindelsen 22. Forlengelsen 41 kan strekke seg (i) nedstrøms fra ATS 20; (ii) oppstrøms fra ATS 20 inn i tappforbindelsen 21, se fig. 5; eller (iii) i både oppstrøms- og nedstrømsretningen (ikke vist). Forlengelsen 41 kan ha piezoelektriske anordninger innleiret deri, slik at disse anordninger reagerer til trykkvariasjoner i fluidstrømmen 11. Slike trykkvariasjoner kan skyldes turbulente svingninger i fluidet og/eller kan skyldes trykksvinginger som bevirkes ved den positive fortrengningspumpe 16 som pumper borefluidet 11 gjennom borestrengen 3. Forlengelsen 41 kan ha et piezo-elektrisk polymermateriale, som for eksempel polyvinyli-den difluorid (PVDF) festet til den indre overflate, slik at PVDF-filmen (ikke vist) eksponeres til strømningsenergien for å generere elektrisk energi. Lengden av forlengel-sesrøret 41 kan velges, slik at tilstrekkelig areal eksponeres til strømningen for å generere tilstrekkelig energi, inklusive at røret strekker seg over hovedsakelig lengden av en seksjon 1 av borestreng 3. Den energi som høstes fra slike systemer i fluid-strømningen kan anvendes for å drive ATS 20. In a further preferred embodiment, see fig. 4, the ATS 20 has an extension tube 41 attached thereto. The extension pipe 41 extends upward a predetermined distance into the bore 42 of the socket connection 22. The extension 41 may extend (i) downstream from the ATS 20; (ii) upstream from ATS 20 into the tap connection 21, see fig. 5; or (iii) in both the upstream and downstream directions (not shown). The extension 41 can have piezoelectric devices embedded in it, so that these devices react to pressure variations in the fluid flow 11. Such pressure variations can be due to turbulent fluctuations in the fluid and/or can be due to pressure fluctuations caused by the positive displacement pump 16 which pumps the drilling fluid 11 through the drill string 3. The extension 41 may have a piezoelectric polymer material, such as polyvinylidene difluoride (PVDF) attached to the inner surface, so that the PVDF film (not shown) is exposed to the flow energy to generate electrical energy. The length of the extension pipe 41 can be chosen so that sufficient area is exposed to the flow to generate sufficient energy, including that the pipe extends over substantially the length of a section 1 of drill string 3. The energy harvested from such systems in the fluid flow can is used to operate ATS 20.

I en ytterligere utførelsesform kan turbulensinduserende protuberanser (ikke vist) posisjoneres på ATS og/eller langs en forlengelseshylse og strekke seg inn i fluidstrømningen for å indusere turbulente virvler i fluidstrømmen inneholdende tilstrekkelig energi. Slike protuberanser kan anvendes sammen med hvilke som helst av de piezoelektriske fluidutnyttelsesegenskaper. Slike protuberanser inkluderer, men er ikke begrenset til knappform eller ringform. Alternativt kan fordypninger være anordnet i avstand fra hverandre omkring den smultringformede ATS og/eller langs en forlengelseshylse for å indusere turbulens. I en utførelsesform, se fig. 24, er ATS 260 fremstilt av et passende elastomert materiale og er innleiret mellom seksjoner 265 og 266 ved koplingen 264. ATS 260 har en hylse 263 festet dertil hvori det er innleiret piezoelektriske materialer (ikke vist), som tidligere beskrevet heri. ATS 260 er dimen-sjonert slik at en forut bestemt protuberanse 261 genereres når forbindelsen etableres. Protuberansen 261 bevirker at det skapes turbulente virvler (ikke vist) som slår an mot hylsen 263 og bevirkes at det genererer spenninger fra de innlemmede piezoelektriske materialer. Spenningene likerettes ved hjelp av kretser i ATS 260. In a further embodiment, turbulence inducing protuberances (not shown) may be positioned on the ATS and/or along an extension sleeve and extend into the fluid flow to induce turbulent eddies in the fluid flow containing sufficient energy. Such protuberances can be used in conjunction with any of the piezoelectric fluid utilization features. Such protuberances include but are not limited to button-shaped or ring-shaped. Alternatively, recesses may be spaced around the donut-shaped ATS and/or along an extension sleeve to induce turbulence. In one embodiment, see fig. 24, the ATS 260 is made of a suitable elastomeric material and is embedded between sections 265 and 266 at the coupling 264. The ATS 260 has a sleeve 263 attached thereto in which piezoelectric materials (not shown) are embedded, as previously described herein. ATS 260 is dimensioned so that a predetermined protuberance 261 is generated when the connection is established. The protuberance 261 causes turbulent eddies (not shown) to be created which strike against the sleeve 263 and cause it to generate voltages from the incorporated piezoelectric materials. The voltages are rectified using circuits in the ATS 260.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform er forlengelsen 41 fremstilt av et elektrisk isolerende materiale og har en offeranodehylse 43 festet til en indre diameter derav. En galvanisk strøm etableres mellom offeranoden og stål borestrengen 3 i nær-vær av et elektrisk ledende borefluid 11. Ved bruk av metoder kjent på området basert på de anvendte materialer og ledningsevnen av borefluidet 11 kan det genereres en forut bestemt energimengde for bruk til å drive ATS 20. In a further preferred embodiment, the extension 41 is made of an electrically insulating material and has a sacrificial anode sleeve 43 attached to an inner diameter thereof. A galvanic current is established between the sacrificial anode and the steel drill string 3 in the presence of an electrically conductive drilling fluid 11. Using methods known in the field based on the materials used and the conductivity of the drilling fluid 11, a predetermined amount of energy can be generated for use in driving ATS 20.

Alternativt kan forlengelsen 41 inneholde et egnet antall av batterier egnet for brønnanvendelse. Batteriene kan være av engangstypen og kan være av utskiftbar eller gjenoppladbar type. En hvilken som helst egnet formkonfigurasjon av batteri kan anvendes i samsvar med rombegrensningene kjent på området. Det anordnes rikelig med batterier. Alternatively, the extension 41 can contain a suitable number of batteries suitable for well use. The batteries can be of the disposable type and can be of the replaceable or rechargeable type. Any suitable shape configuration of battery can be used in accordance with the space limitations known in the art. Plenty of batteries are provided.

Andre metoder kan anvendes, alene eller i kombinasjon med hvilke som helst andre av de metoder som er beskrevet i det foregående for å tilveiebringe tilstrekkelig energi til ATS 20. Disse metoder inkluderer men er ikke begrenset til (i) termoelek-triske generatorer basert på temperaturdifferensialer mellom innsiden og utsiden av borestrengen 3; (ii) mikrobrenselcelleanordninger; (iii) fotonabsorpsjon fra naturlig gammaemisjon fra den omgivende formasjon; (iv) fotonabsorpsjon fra naturlig gam-meemisjon fra en kilde som er ført ned i brønnen; (v) lange piezoelektriske filmstrim-ler, eller «sokker» innrettet til å blafre i det strømmende borefluid, slik at den angjeldende bevegelse forsterkes og energi genereres; (vi) magneto-hydrodynamiske generatorer; og (vii) eksentriske massegeneratorer. En slik mikrobrenselcelleanordning kan være inneholdt i ATS 20 og være selvforsynt med tilstrekkelig drivstoff og oksida-sjonsmiddel for å operere i en forut bestemt periode. Other methods may be used, alone or in combination with any other of the methods described above to provide sufficient energy to the ATS 20. These methods include but are not limited to (i) thermoelectric generators based on temperature differentials between the inside and outside of the drill string 3; (ii) micro fuel cell devices; (iii) photon absorption from natural gamma emission from the surrounding formation; (iv) photon absorption from natural gamma emission from a downwell source; (v) long piezoelectric film strips, or "socks" adapted to flutter in the flowing drilling fluid, so that the relevant movement is amplified and energy is generated; (vi) magneto-hydrodynamic generators; and (vii) eccentric mass generators. Such a micro fuel cell device can be contained in the ATS 20 and be self-sufficient with sufficient fuel and oxidizer to operate for a predetermined period.

I en foretrukket utførelsesform, se fig. 13, er permanentmagneter 130 anordnet i ATS 135 slik at de induserer et magnetisk felt overfluidstrømningsarealet 133. Som det er kjent på dette område når et ledende fluid 11 strømmer gjennom det magnetiske felt, enten inn i eller ut av planet som indikert i fig. 13, induseres spenninger ved elektroder 131 i et plan ortogonalt til både planet fro det magnetiske felt og strøm-ningsretningen. Slike spenninger kan anvendes for å generere energi som lagres i kilden 132. In a preferred embodiment, see fig. 13, permanent magnets 130 are arranged in the ATS 135 to induce a magnetic field over the fluid flow area 133. As is known in the art when a conductive fluid 11 flows through the magnetic field, either in or out of the plane as indicated in FIG. 13, voltages are induced at electrodes 131 in a plane orthogonal to both the plane of the magnetic field and the direction of flow. Such voltages can be used to generate energy which is stored in the source 132.

Ved enda en ytterligere utførelsesform er en ringspole (ikke vist) anbrakt i en ATS 20, slik at borefluid 11 passerer gjennom spolens senter. Borefluidet har fer-romagnetiske partikler, som foreksempel hemtitt, dispergert deri. Strømningen av magnetiske partikler gjennom spolen induserer elektriske strømmer i spolen og som kan lagres i en energikilde for bruk i ATS. In yet another embodiment, a ring coil (not shown) is placed in an ATS 20, so that drilling fluid 11 passes through the center of the coil. The drilling fluid has ferromagnetic particles, such as hemtite, dispersed therein. The flow of magnetic particles through the coil induces electrical currents in the coil and which can be stored in an energy source for use in the ATS.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 1, svinger en eksentrisk masse 141 omkring en aksel 142 i nærheten av spoler 143 montert i en ATS i en borestreng. Permanentmagneten 140 er anordnet i massen 141 næren ytre ende. Når massen 141 eksponeres til lateral vibrasjon og torsjonsvirvling av borestrengen vil massen bli indusert til å rotere magneten 140 forbi spolene 143 og indusere en elektrisk strøm til å flyte i spolene og som kan lagres i energikilden 145. Mange slike eksentriske masser kan være brokoplet og likerettes sammen, som for eksempel i en MEMS-anordning, for å generere energi fra bevegelsen av borestrengen. In a further preferred embodiment, see fig. 1, an eccentric mass 141 swings about a shaft 142 in the vicinity of spools 143 mounted in an ATS in a drill string. The permanent magnet 140 is arranged in the mass 141 near the outer end. When the mass 141 is exposed to lateral vibration and torsional swirl of the drill string, the mass will be induced to rotate the magnet 140 past the coils 143 and induce an electric current to flow in the coils and which can be stored in the energy source 145. Many such eccentric masses can be bridged and rectified together, such as in a MEMS device, to generate energy from the movement of the drill string.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 15, er et flertall kuler 150 innesluttet til å rulle mellom spolesammenstillinger 152 i respons til lateral vibrasjon og virvling av borestrengen. Hver kule har en permanentmagnet 151, slik at når kulen med magneten ruller passerer den de magnetiske fluxlinjer gjennom spolene 154 i spolesammenstillingene 152. De induserte elektriske strømmer og relaterte spenninger likerettes av broen 155 og lagres i energikilden 156. In a further preferred embodiment, see fig. 15, a plurality of balls 150 are enclosed to roll between coil assemblies 152 in response to lateral vibration and swirl of the drill string. Each ball has a permanent magnet 151, so that when the ball with the magnet rolls, it passes the magnetic flux lines through the coils 154 in the coil assemblies 152. The induced electric currents and related voltages are rectified by the bridge 155 and stored in the energy source 156.

Som et alternativ, eller anvendt i kombinasjon med den i det foregående drøft-ede ettergivende smultring, kan de fullstendige energi-, føler-, og kommunikasjons-elementer være pakket i en hylse som rager inn i rørstrengen over eller under verk-tøyrørlengden av interesse. I en foretrukket utførelsesform er hylsen, se fig. 6, et stivt tynnvegget rør 61 som senkes eller skyves inn i en forbindelsesskjøt, bundet til røret 61, eller innkapslet deri, er en ATS 60 med en mottaker, en kontroller en sender, og andre elementer som inkluderer følere og en hvilken som helst energianordning, som tidligere beskrevet, og/eller elektriske eller optiske ledere (ikke vist) nødvendige for å muliggjøre alternative kommunikasjonsmetoder som beskrives senere. For eksempel kan antennetråder (ikke vist) være festet til eller alternativt innleiret i hylsen langs lengden av hylsen for å muliggjøre RF- og EM-kommunikasjon, som beskrevet senere, og hylsen kan strekke seg over lengden av seksjonen av borestreng 1. Røret kan være hovedsakelig trykknøytralt (neddykket) i borefluidet 11 inne i borestrengen 1 og alle komponenter er elektrisk og mekanisk isolert og isolert fra seksjonen av borestrengen 1 og fluidet 11. Den stive hylse 61 kan være konstruert av et hvilket som helst antall av materialer inklusive, men ikke begrenset til plast, fiberforsterkede kom-positter, og metall. Materialene kan være vurdert som ekspanderbare. Materialselek-sjonene avhengig av funksjonen av hylsen 61 relatert til energigenerering og/eller ra-diobølgetransmisjon og kan velges av en fagkyndig uten særlig eksperimentering. As an alternative, or used in combination with the above-discussed yielding donut, the complete energy, sensing, and communication elements can be packaged in a sleeve that protrudes into the tubing string above or below the tool tubing length of interest. . In a preferred embodiment, the sleeve, see fig. 6, a rigid thin-walled tube 61 that is lowered or pushed into a joint, bonded to the tube 61, or encapsulated therein, is an ATS 60 with a receiver, a controller, a transmitter, and other elements including sensors and any energy device , as previously described, and/or electrical or optical conductors (not shown) necessary to enable alternative communication methods described later. For example, antenna wires (not shown) may be attached to or alternatively embedded in the sleeve along the length of the sleeve to enable RF and EM communications, as described later, and the sleeve may extend the length of the section of drillstring 1. The tubing may be substantially pressure neutral (submerged) in the drilling fluid 11 within the drill string 1 and all components are electrically and mechanically isolated and isolated from the section of the drill string 1 and the fluid 11. The rigid casing 61 may be constructed of any number of materials including, but not limited to plastics, fibre-reinforced composites and metal. The materials may be considered expandable. The material selections depend on the function of the sleeve 61 related to energy generation and/or radio wave transmission and can be selected by a person skilled in the art without much experimentation.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform (se fig. 7) er hylsen 71 en plastisk de-formerbar hylse som har mindre diameter enn ID av seksjonen 1 av borestrengen 3 hvori den skal innsettes. OD av den innsatte hylse 71 kan være belagt med et materiale 75, som for eksempel en elastomer eller et plastmateriale, som har elektriske og/eller optiske ledere og andre nødvendige komponenter forhåndsanbrakt inne i materialet 75. Den underdimensjonerte hylse 71 innsettes og deretter ekspanderes ved hjelp av en spindel 73 som trekkes med en stav 74, slik at den ekspanderte hylse 72 deformeres plastisk og anbringes i kompresjon mot den indre overflate av borestrengseksjonen 1 og forankrer den ekspanderte hylse 72 inne i borestrengen 1. En metode for å fjerne den ekspanderte hylse 72 er en innvendig spiralkutter (ikke vist), kjent på området, som tillater at den oppkuttede hylse kan trekkes ut i form av et lang-strakt bånd. In a further preferred embodiment (see Fig. 7), the sleeve 71 is a plastically deformable sleeve which has a smaller diameter than the ID of the section 1 of the drill string 3 in which it is to be inserted. The OD of the inserted sleeve 71 may be coated with a material 75, such as an elastomer or a plastic material, which has electrical and/or optical conductors and other necessary components pre-positioned inside the material 75. The undersized sleeve 71 is inserted and then expanded by by means of a spindle 73 which is pulled by a rod 74, so that the expanded sleeve 72 is plastically deformed and placed in compression against the inner surface of the drill string section 1 and anchors the expanded sleeve 72 inside the drill string 1. A method of removing the expanded sleeve 72 is an internal spiral cutter (not shown), known in the art, which allows the cut sleeve to be drawn out in the form of an elongated strip.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 8A, B, har en elastisk hylse 81, for eksempel av et gummimateriale egnet for brønnanvendelse, ATS 80 og anten-nen 82 innkapslet deri. Hylsen 81 har en relaksert diameter 81' større enn den indre diameter av borestrengseksjonen 1. Ved å strekke hylsen 81' i lengderetningen ved bruk av kjente metoder, reduseres den OD av hylsen 81' til diameteren av 81". Hvis den strekkes i den riktige utstrekning kan da hylsen 81" plasseres inne i seksjonen 1 uten inteference. Så fort den er anbrakt på plass avlastes den forlengende kraft og røret ekspanderer elastisk til kontakt med den indre diameter av seksjonen 1 og tilveiebringer en lokaliserende og fastholdende kraft mellom OD av hylsen 81 og ID av seksjon 1. Ytterligere forankring kan tilveiebringes ved hjelp av et eksternt bindemid-del (ikke vist). En øvre ende holder eller forankring 83 kan anvendes for å tilføye tet-ting og hindre at strømmende fluider stripper hylsen 81 fra seksjon 1. Forankringen 83 kan stukes eller ekspanderes under den endelige installasjonsprosess. Fjernelse av den innsatte hylse 81 kan være ved hjelp av en fornyet strekk- og fjernelsesme-tode eller alternativt ved hjelp av en spiralkutte-metode, som drøftet i det foregående. In a further preferred embodiment, see fig. 8A, B, has an elastic sleeve 81, for example of a rubber material suitable for well use, ATS 80 and the antenna 82 encapsulated therein. The sleeve 81 has a relaxed diameter 81' greater than the inner diameter of the drill string section 1. By stretching the sleeve 81' longitudinally using known methods, the OD of the sleeve 81' is reduced to the diameter of 81". If stretched in the correct direction extent, the sleeve 81" can then be placed inside section 1 without interference. Once in place, the elongating force is relieved and the tube elastically expands to contact the inner diameter of section 1 and provides a locating and holding force between the OD of sleeve 81 and the ID of section 1. Additional anchoring can be provided by means of a external binder part (not shown). An upper end retainer or anchor 83 can be used to add sealing and prevent flowing fluids from stripping the sleeve 81 from section 1. The anchor 83 can be bent or expanded during the final installation process. Removal of the inserted sleeve 81 can be by means of a renewed stretching and removal method or alternatively by means of a spiral cutting method, as discussed above.

De tidligere beskrevne kommunikasjons-system viser et signal som overføres akustisk gjennom materialet i hver seksjon 1, 6 av borestrengen 3. Andre lokaliserte kommunikasjonsmetoder inkluderer men er ikke begrenset til (i) radiofrekvensoverfø-ring, (ii) lavfrekvens-elektromagnetisk overføring (iii) optisk overføring, og (iv) tilbake reflekesjonsmetode. Som anvendt heri refererer radiofrekvens (RF) overføring til overføringer i området omtrent 10 kHz til 10 GHz, mens lavfrekvens elektromagnetisk (EM) overføring refererer til overføringer i området omtrent 20 Hz til 10 kHz. The previously described communication system shows a signal transmitted acoustically through the material in each section 1, 6 of the drill string 3. Other localized communication methods include but are not limited to (i) radio frequency transmission, (ii) low frequency electromagnetic transmission (iii) optical transmission, and (iv) back reflection method. As used herein, radio frequency (RF) transmission refers to transmissions in the range of approximately 10 kHz to 10 GHz, while low frequency electromagnetic (EM) transmission refers to transmissions in the range of approximately 20 Hz to 10 kHz.

Det i det foregående beskrevne akustiske system anvender hovedsakelig nevnte ATS for å overføre et signal over forbindelsesskjøten og anvender borestrengseksjonen som en forholdsvis lav tapsbølgeleder mellom koplingene. RF- og EM-signaloverføringsmedia er den omgivende jordformasjon og fluidene i borehullet og formasjonen. Det er innen dette området kjent at dempningen i slike media er sterkt avhengig av de lokaliserte egenskaper inklusive, men ikke begrenset til formasjon, fluidresistivitet og signalfrekvens. I noen situasjoner kan dempning være uakseptabel for lavenergioverføringer over avstanden mellom koplingene, typisk av størrelsesor-den 10 meter. Ved bruk av de forlengede hylsekonfigurasjoner og metoder som er beskrevet i det foregående kan imidlertid den effektive overføringsavstand vesentlig reduseres og derved tillate lavenergikommunikasjon mellom forbindelsene, se fig. 6. For eksempel kan miniatyrisert lavenergi RF-transceiver (kombinert sender/mottaker) fås i handelen og er beskrevet for brønnanvendelse hvori en spørretransceiver er ført til tett nærhet til en RF-identifikasjonsanordning for lokalisering av spesifikke forbindelser i et borehull, se US patenter nr 6.333.699 og 6.333.700. Ved anvendelse av hylsen 61, som beskrevet i fig. 6, kan antennetråder innføres langs lengden av hylsen 61 og tilveiebringe en transmisjonslengde av størrelsesorden noen titalls centimeter til mange titalls centimeter, etter behov. Lignende kan de andre beskrevne hylsekonfigurasjoner innføres langs hele lengden av borestrengseksjonen for i sterk grad å redusere overføringslengdene, og muliggjør lavenergi RF og/eller EM-kommunikasjon over forbindelsene. Alternativt kan hylsen ha en slik lengde at den koaksialt overlap-per ATS av en tilstøtende forbindelse for å etablere kommunikasjon. The previously described acoustic system mainly uses the aforementioned ATS to transmit a signal over the connection joint and uses the drill string section as a relatively low loss waveguide between the connections. The RF and EM signal transmission media are the surrounding earth formation and the fluids in the borehole and formation. It is known within this area that the attenuation in such media is strongly dependent on the localized properties including, but not limited to, formation, fluid resistivity and signal frequency. In some situations, attenuation may be unacceptable for low-energy transmissions over the distance between the connections, typically of the order of 10 meters. By using the extended sleeve configurations and methods described above, however, the effective transmission distance can be significantly reduced and thereby allow low energy communication between the connections, see fig. 6. For example, miniaturized low energy RF transceivers (combined transmitter/receiver) are commercially available and are described for well applications in which an interrogator transceiver is brought into close proximity to an RF identification device for locating specific compounds in a borehole, see US Patent Nos. 6,333,699 and 6,333,700. When using the sleeve 61, as described in fig. 6, antenna wires can be introduced along the length of the sleeve 61 and provide a transmission length of the order of a few tens of centimeters to many tens of centimeters, as needed. Similarly, the other sleeve configurations described can be introduced along the entire length of the drill string section to greatly reduce transmission lengths, enabling low energy RF and/or EM communication over the links. Alternatively, the sleeve can have such a length that it coaxially overlaps the ATS of an adjacent connection to establish communication.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 12A-D, er en bølgeleder 115 innsatt langs lengden av borestrengseksjonen 1b. Bølgelederen 115 har en ytre, bøl-geoverførende seksjon 111 og en reflekterende indre skjerm 112 som sammen kana-liserer signalenergi fra ATS 110c til ATS 110b mellom den indre diameter av borestrengseksjonen 1b og den reflekterende skjerm 112. Overføringsmediet kan være et fast, flytende eller gassformet materiale avhengig av den type energi som overføres og den tilgjengelige energi. Fig. 12c viser et eksempel på bølgeleder 115 med en energi reflekterende indre skjerm 112 separert av aksielle ribber, eller avstandshold-ere, 120 anordnet omkring periferien av skjermen 112. For et akustisk overføringssys-tem omfatter den bølgeledende seksjon 111 flere væskefylte kanaler 122 som er tet-tet ved hjelp av en tetning 125 som skaper en væskefylt bølgeleder som overfører den akustiske energi fra ATS 110c til ATS 110b. Den reflekterende skjerm 112 kan bestå av et komposittmateriale med mikroperler (ikke vist) innleiret innvendig. Mikro-perlene har innesluttet luft og tjener til å tilveiebringe et akustisk impedansegrense-sjikt som internt reflekterer det overførte akustiske signal til å holde signalet inne i bøl-gelederkanalen. Ved effektivt å innfange all den overførte akustiske energi inne i kanalen blir signalet ikke utsatt for vesentlig dempning som ville forekomme hvis bølgen ble overført som en normal sfærisk bølge fra kilde til mottaker. Slike normale overfø-ringer er underkastet eksponentialt signalenergitap med avstanden fra kildelokalise-ringen. Alternativt kan kanalen 122 være fylt med en gass, for eksempel luft, og signalet overføres som et RF-signal. Den reflektive skjerm 112 kan være en metall-skjerm for å reflektere RF-energien tilbake inn i bølgelederkanalene 122. De gassfylte kanaler vil tilveiebringe sterkt redusert svekking i motsetning til RF-signaler som over-føres gjennom den omgivende formasjon. I en alternativ bølgelederutførelsesform, se fig. 12D, er bølgelederseksjonen 120 anordnet som sandwich mellom den reflektive skjerm 121 og borestrengseksjonen 1b. For en akustisk overføring kan overførings-seksjonen 120 være et elastomermateriale som for eksempel gummi. Det er innen dette område kjent at den akustiske impedanse av gummi er omtrent like så stor som den tilsvarende av vann og olje. Med henvisning til fig. 12A, hvis derfor en akustisk sender i ATS 110c, sender inn i borefluidet 11 som omgir senderen, vil signalet lett gå inn i en gummioverføringsseksjon 120 og forplante seg langs bølgelederen, forutsatt at den reflekterende skjerm 121 har en akustisk impedans, slik at den akustiske energi innfanges i overføringsseksjonen 120. Som tidligere beskrevet tilveiebringer inklusjonen av gass-fylte mikroperler i den reflekterende skjerm 121 en akustisk impe-dansemistilpasning, slik at de akustiske signaler reflekteres tilbake inn i overførings-seksjonen. In a further preferred embodiment, see fig. 12A-D, a waveguide 115 is inserted along the length of the drill string section 1b. The waveguide 115 has an outer, wave-transmitting section 111 and a reflective inner shield 112 which together channel signal energy from ATS 110c to ATS 110b between the inner diameter of the drill string section 1b and the reflective shield 112. The transmission medium can be a solid, liquid or gaseous material depending on the type of energy transferred and the available energy. Fig. 12c shows an example of a waveguide 115 with an energy-reflecting inner shield 112 separated by axial ribs, or spacers, 120 arranged around the periphery of the shield 112. For an acoustic transmission system, the waveguide section 111 comprises several liquid-filled channels 122 which is sealed by means of a seal 125 which creates a liquid-filled waveguide which transfers the acoustic energy from ATS 110c to ATS 110b. The reflective screen 112 may consist of a composite material with microbeads (not shown) embedded inside. The micro-beads have entrapped air and serve to provide an acoustic impedance boundary layer that internally reflects the transmitted acoustic signal to retain the signal within the waveguide channel. By effectively capturing all the transmitted acoustic energy within the channel, the signal is not subject to significant attenuation that would occur if the wave was transmitted as a normal spherical wave from source to receiver. Such normal transmissions are subject to exponential signal energy loss with distance from the source location. Alternatively, the channel 122 can be filled with a gas, for example air, and the signal is transmitted as an RF signal. The reflective shield 112 may be a metal shield to reflect the RF energy back into the waveguide channels 122. The gas-filled channels will provide greatly reduced attenuation as opposed to RF signals being transmitted through the surrounding formation. In an alternative waveguide embodiment, see fig. 12D, the waveguide section 120 is sandwiched between the reflective screen 121 and the drill string section 1b. For an acoustic transmission, the transmission section 120 can be an elastomeric material such as rubber. It is known in this area that the acoustic impedance of rubber is approximately as great as the corresponding impedance of water and oil. With reference to fig. 12A, therefore, if an acoustic transmitter in the ATS 110c transmits into the drilling fluid 11 surrounding the transmitter, the signal will readily enter a rubber transfer section 120 and propagate along the waveguide, provided that the reflective shield 121 has an acoustic impedance, so that the acoustic energy is captured in the transmission section 120. As previously described, the inclusion of gas-filled microbeads in the reflective screen 121 provides an acoustic impedance match, so that the acoustic signals are reflected back into the transmission section.

I et ytterligere eksempel kan RF-energi kanaliseres gjennom et fast isolatorlag 120, se fig. 12D, hvori en passende reflekterende skjerm hindrer RF-signalet fra å unnslippe fra bølgelederen 115. Som det vil innses av en fagkyndig er der ingen dempning assosiert med overføringen gjennom det isolerende materiale, men signal-energien er konsentrert i bølgelederen 115 og utsettes ikke for den geometriske dis-persjon assosiert med fri overføring gjennom de omgivende media. In a further example, RF energy can be channeled through a solid insulator layer 120, see fig. 12D, in which a suitable reflective shield prevents the RF signal from escaping from the waveguide 115. As will be appreciated by one skilled in the art, there is no attenuation associated with the transmission through the insulating material, but the signal energy is concentrated in the waveguide 115 and is not subjected to the geometric dispersion associated with free transmission through the surrounding media.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform kan optiske fibere innføres i en hylse og bringes i tett nærhet til lysemitterende anordninger i ATS av den tilstøtende forbindelse. På grunn av at overføringsavstanden er kort kan selv en lavenergioptisk kilde tilveiebringe tilstrekkelig mottatt lysenergi til å bli mottatt overfluidmediagrensesjiktet. Fluidgrensesjiktet kan inneholde borefluid. Alternativt kan gapet være et kontrollert miljø inneholdende fluid med egnede optiske egenskaper for overføring. In a further preferred embodiment, optical fibers can be introduced into a sleeve and brought into close proximity to light-emitting devices in the ATS of the adjacent connection. Because the transmission distance is short, even a low energy optical source can provide sufficient received light energy to be received by the superfluid media boundary layer. The fluid boundary layer may contain drilling fluid. Alternatively, the gap can be a controlled environment containing fluid with suitable optical properties for transmission.

I en foretrukket utførelsesform kan tilbakerefleksjonsmetoder anvendes for å overføre signaler over skjøtforbindelser. I et eksempel blir et oscillerende kretssignal ført gjennom lederne i en forlenget hylse, hylsen 61 i fig. 6, for eksempel, i en første seksjon av borestrengen påvirket av en induktiv belastning i ATS i den tilstøtende forbindelse til en andre borestrengseksjon. Ved å skifte den induktive belastning i ATS mellom to tilstander kan en endring detekteres i det oscillerende kretssignal i den første seksjon og derved overføre informasjon over forbindelsen. In a preferred embodiment, back-reflection methods can be used to transmit signals over splices. In one example, an oscillating circuit signal is passed through the conductors in an elongated sleeve, sleeve 61 in FIG. 6, for example, in a first section of the drill string affected by an inductive load in the ATS in the adjacent connection to a second drill string section. By switching the inductive load in the ATS between two states, a change can be detected in the oscillating circuit signal in the first section and thereby transmit information over the connection.

I en ytterligere fortrukket utførelsesform er det kjent at endringer kan legges på polarisasjonskarakteristikker av lys som beveger seg i en optisk fiber ved endringer i et magnetfelt nær den optiske fiber. En ATS er tilpasset for å modulere et lokalt magnetfelt for å modulere lys som beveger seg i en optisk fiber i en hylse festet til en til-støtende seksjon av borestreng. In a further preferred embodiment, it is known that changes can be imposed on the polarization characteristics of light traveling in an optical fiber by changes in a magnetic field near the optical fiber. An ATS is adapted to modulate a local magnetic field to modulate light traveling in an optical fiber in a sleeve attached to an adjacent section of drill string.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et feiltolerant, moderat feil-kommunikasjonssystem for anvendelse i et boresystem og/eller komplet-teringssystem i et borehull. Karakteren av det spesielle kommunikasjonssystem er i en stor utstrekning avhengig av overføringskarakteristikkene av de omgivende formasjoner og borefluidet i borehullet. De konsepter som er beskrevet i det følgende muliggjør slike kommunikasjoner mellom borerørlengder ved bruk av lave energinivåer. Avhengig av den type av kommunikasjonsledd som anvendes blir én av flere nettverkstrukturer og operasjonskonfigurasjoner brukbar. Karakteren av de valgte kommunikasjonsanordninger vil bestemme praktiserbarheten av en gitt nettverktype. It is an object of the present invention to provide a fault-tolerant, moderate fault communication system for use in a drilling system and/or completion system in a borehole. The character of the particular communication system is to a large extent dependent on the transmission characteristics of the surrounding formations and the drilling fluid in the borehole. The concepts described below enable such communications between drill pipe lengths using low energy levels. Depending on the type of communication link used, one of several network structures and operational configurations can be used. The nature of the communication devices chosen will determine the practicability of a given network type.

I en foretrukket utførelsesform er kommunikasjonsleddet et seriesystem og In a preferred embodiment, the communication link is a series system and

overfører minst én av, se fig. 9, (i) en kort tapp-til-sokkel overføringsstrekning over en skjøt 4a (omtrent 3 mm til 10 cm) 86; (ii) fra skjøten 4a til skjøten 4b (størrelsesorden 10 til 15 m) 87; og (iii) over mer enn én skjøt, for eksempel fra 4a til 4c (omtrent 18 til transmits at least one of, see fig. 9, (i) a short pin-to-socket transfer stretch across a joint 4a (about 3 mm to 10 cm) 86; (ii) from joint 4a to joint 4b (order of magnitude 10 to 15 m) 87; and (iii) over more than one splice, for example from 4a to 4c (about 18 to

27 m) 89. Programvareinstruksjoner lagret i brønnkontrolleren for hver ATS kontrolle-rer kommunikasjoner fra hver ATS til den neste og tillater bare at de skjøter som 27 m) 89. Software instructions stored in the well controller of each ATS control communications from each ATS to the next and only allow those splices that

trengs blir aktive, for å muliggjøre øyensynlig kontinuerlig kommunikasjon langs borehullet eller rørstrengen. For eksempel kan hver ATS ha en særegen adresse for kommunikasjon og installasjonsrekkefølgen kan kontrolleres, slik at hver ATS i systemet are needed become active, to enable apparently continuous communication along the borehole or pipe string. For example, each ATS can have a unique address for communication and the installation order can be controlled, so that each ATS in the system

kjenner adressene av den tilstøtende ATS. Systemet vil forsøke å besørge overføring over den lengste avstand som tillater akseptabel overføringsintegritet. Initialt kan systemet gjennomgå en initial adaptiv læremodus med å overføre kjente forut bestemte signaler sekvensmessig fra hver ATS til den neste i rekkefølge. Ved for eksempel å knows the addresses of the adjacent ATS. The system will attempt to provide transmission over the longest distance that allows acceptable transmission integrity. Initially, the system may undergo an initial adaptive learning mode of transmitting known predetermined signals sequentially from each ATS to the next in sequence. By, for example,

bestemme at ATS 20c mottar det samme signal fra ATS 20a og ATS 20b kan ATS in-struere ATS 20b til å gå inn i en passiv modus og overføre bare når ATS 20b har nye data, som for eksempel lokale følerdata, for overføring. Hvis signalintegriteten mellom ATS 20a og 20c synker under et akseptabelt, forut bestemt nivå kan ATS 20c instru-ere ATS 20b til å begynne å overføre informasjon fra ATS 20c. I tillegg, idet tilfelle at ikke noen kommunikasjon etableres, kan ATS ifølge programmerte instruksjoner endre sine transmisjonsparametere, som for eksempel å senke transmisjonsfrekven-sen. ATS kan syklisk gjennomløpe flere sekvenser for å ettersøke passende kommunikasjon. Avbrytelser i signaloverføring kan resultere i datastakking, mens data eller determine that ATS 20c receives the same signal from ATS 20a and ATS 20b, the ATS can instruct ATS 20b to enter a passive mode and transmit only when ATS 20b has new data, such as local sensor data, to transmit. If the signal integrity between ATS 20a and 20c drops below an acceptable, predetermined level, ATS 20c can instruct ATS 20b to start transmitting information from ATS 20c. In addition, in the event that no communication is established, the ATS can, according to programmed instructions, change its transmission parameters, such as lowering the transmission frequency, for example. ATS can cycle through several sequences to search for appropriate communication. Interruptions in signal transmission can result in data stacking, while data or

signaler som skal på ny overføres lagres i en bufferhukommelse. Slike data kan over-føres ved en senere dato eller opprettholdes i bufferhukommelsen for gjenopphenting ved overflaten for både data- og diagnostiserformål. Signal integritet kan bestemmes signals to be retransmitted are stored in a buffer memory. Such data can be transferred at a later date or maintained in buffer memory for retrieval at the surface for both data and diagnostic purposes. Signal integrity can be determined

fra forskjellige transmisjonsparametere inklusive men ikke begrenset til mottatt signal-nivå og data gitbortfall. I tillegg kan hver ATS inkludere i sin datastrøm statussignaler vedrørende den relative «sunnhet» av ATS. For eksempel kan hver ATS overføre informasjon vedrørende sin energilagringsstatus og/eller sin energigenererende status. Hvis for eksempel ATS 20b, er i en passiv modus og mottar statusinformasjon som indikerer at ATS 20 har en lav energi, kan ATS 20b ifølge programmerte instruksjoner i sin kontroller, begynne å overføre signaler mottatt fra ATS 20a inklusive den lav-energistatus av ATS 20a for å varsle resten av nettverket, inklusive overflatesystemet til statusen av ATS 20a. Overflatesystemet varsler operatøren som kan ønske å foreta korreksjonstiltak, som for eksempel å erstatte ATS 20, den neste gang borestrengen fjernes fra borehullet. from different transmission parameters including but not limited to received signal level and data loss. In addition, each ATS can include in its data stream status signals regarding the relative "health" of the ATS. For example, each ATS can transmit information regarding its energy storage status and/or its energy generating status. If, for example, ATS 20b is in a passive mode and receives status information indicating that ATS 20 has a low energy, ATS 20b may, according to programmed instructions in its controller, begin transmitting signals received from ATS 20a including the low energy status of ATS 20a to notify the rest of the network, including the surface system, of the status of the ATS 20a. The surface system alerts the operator who may wish to take corrective action, such as replacing the ATS 20, the next time the drill string is removed from the borehole.

Det i det foregående beskrevne system tilveiebringer et hovedsakelig serie-messig kommunikasjonsnettverk. For å forbedre feiltoleransen og de moderate feil-kontroller, er i en ytterligere foretrukket utførelsesform flere parallelle kommunika-sjonsbaner inkludert langs hver av seksjonene av seriebanen. Som vist som eksempel i fig. 10A, B har en ATS 95 flere telemetrimoduler 90a-h innkapslet i ringen 91 egnet for innsetting i en gjengeforbindelse som tidligere beskrevet. Hver modul 90a-h har en mottaker, en sender, og en kontroller med en prosessor og hukommelse. Hver modul 90-h kan også inneholde eller være forbundet til én eller flere følere for deteksjon av en parameter av interesse. Modulen 90a-h kan være forbundet til en energikilde som tidligere beskrevet. Hver modul 90a-h kan være forbundet til en separat energikilde, eller de kan alternativt være forbundet til en sentral energikilde. Hvilke som helst av de i det foregående beskrevne energikilder kan anvendes. Hver av modulene virker til å etablere et separat kommunikasjons-ledd med lignende moduler ved hvert forbindelsespunkt. Eksempler på slike moduler er beskrevet i US patent-søknad med løpenummer 10/421475, inngitt 23. april 2003 (Baker Hughes Incorporated) og innlemmet heri som referanse. Multippel telemetrimodulene 90a-h kan være konfigurert til å bære minst én av (i) uavhengige datastrømmer, (ii) over-skuddsdatastrømmer, og (iii) multippelbaner for en enkelt datastrøm, slik at det tilveiebringes høyere båndbredde for datastrømmen. Multippel-telemetrimodulene kan under lokal programkontroll styres til å tillate moderat feilkontroll av båndbredde under perioder med høy etterspørsel, energibegrensninger og partiell systemsvikt. For eksempel kan en hierarkiprotokoll etableres som styrer en spesiell telemetrimodul til å være en hovedmodul som styrer overføringene av slavemodulene ved hver ATS-lokalitet. Protokollen tilveiebringer en forutbestemt rekkefølge for dataoverføring hvis hovedmodulen eller hvilken som helst annen av slavemodulene svikter. Protokollen tilveiebringer også en hierarkiliste av datastrømmer, slik at båndleddkapasiteten reduseres for eksempel ved svikt av en modul. En eksempelvis datastrøm kan inneholde målinger relatert til brønntrykk, brønntemperatur og vibrasjon. Det er kjent at i de fleste tilfeller er vibrasjonsdata signifikant mer variable over tid enn tilsvarende for temperaturen. Hvis derfor overføringsbåndbredden reduseres kan for eksempel den forut bestemte protokoll redusere overføringen av temperaturdata for å opprettholde egnet overføring av vibrasjonsdata. Bemerk at et hvilket som helst antall telemetrimoduler som på passende måte kan pakkes inn i det tilgjengelige rom, kan anvendes sammen med det foreliggende system. The system described above provides a mainly serial communication network. To improve fault tolerance and moderate fault checks, in a further preferred embodiment, multiple parallel communication paths are included along each of the sections of the serial path. As shown as an example in fig. 10A, B, an ATS 95 has several telemetry modules 90a-h enclosed in the ring 91 suitable for insertion into a threaded connection as previously described. Each module 90a-h has a receiver, a transmitter, and a controller with a processor and memory. Each module 90-h may also contain or be connected to one or more sensors for detection of a parameter of interest. The module 90a-h can be connected to an energy source as previously described. Each module 90a-h can be connected to a separate energy source, or they can alternatively be connected to a central energy source. Any of the previously described energy sources can be used. Each of the modules works to establish a separate communication link with similar modules at each connection point. Examples of such modules are described in US patent application serial number 10/421475, filed April 23, 2003 (Baker Hughes Incorporated) and incorporated herein by reference. The multiple telemetry modules 90a-h may be configured to carry at least one of (i) independent data streams, (ii) redundant data streams, and (iii) multiple paths for a single data stream, thereby providing higher bandwidth for the data stream. The multiple telemetry modules can be controlled under local program control to allow moderate error control of bandwidth during periods of high demand, energy constraints and partial system failure. For example, a hierarchy protocol can be established that directs a particular telemetry module to be a master module that controls the transmissions of the slave modules at each ATS location. The protocol provides a predetermined order of data transmission if the master module or any other of the slave modules fails. The protocol also provides a hierarchical list of data streams, so that the link capacity is reduced, for example, in the event of a module failure. An example data stream can contain measurements related to well pressure, well temperature and vibration. It is known that in most cases vibration data is significantly more variable over time than the equivalent for temperature. If therefore the transmission bandwidth is reduced, for example the predetermined protocol can reduce the transmission of temperature data in order to maintain suitable transmission of vibration data. Note that any number of telemetry modules that can be conveniently packed into the available space can be used with the present system.

Hvilke som helst av de i det foregående drøftede overføringsmetoder kan anvendes sammen med de parallelle overføringsmetoder. For eksempel kan flere over-føringsfrekvenser anvendes med akustiske, RF- og EM-overføringer, og bølgelengde-delt multipleksing er vanlig for å sende multippelsignaler over optiske systemer. Any of the transfer methods discussed above can be used together with the parallel transfer methods. For example, multiple transmission frequencies can be used with acoustic, RF and EM transmissions, and wavelength division multiplexing is common for sending multiple signals over optical systems.

Den seriemessige evne til overføring over én eller flere seksjoner, som beskrevet i det foregående, koplet med de parallelle kommunikasjonsmetoder, adherer vesentlig pålitelighet til kommunikasjonen av informasjon langs den sammenkoplede rør-streng. The serial capability of transmission over one or more sections, as described above, coupled with the parallel communication methods, adds substantial reliability to the communication of information along the interconnected string of pipes.

Hvilke som helst av de autonome telemetristasjoner som beskrevet i det foregående kan inneholde én eller flere følere for deteksjon av parametere av interesse relatert til ATS eller det lokale miljø. Slike målinger kan tilføyes til signaler som passe rer gjennom ATS eller som alternativt skal overføres av selve ATS. Slike følere inkluderer men er ikke begrenset til (i) trykkfølere for å måle trykk av borefluid inne i og/eller utenfor borestrengen (ii) temperaturfølere for å måle temperaturen av borestreng og/eller borefluid; (iii) vibrasjonsfølere for å måle lokal borestrengvibrasjon; (iv) følere for å måle parametere relatert til den riktige operasjon av ATS som for eksempel elektrisk spenning og/eller strømstyrkenivåer. I tillegg kan den digitale diagnostiske status av prosessoren overføres. Any of the autonomous telemetry stations described above may contain one or more sensors for detecting parameters of interest related to the ATS or the local environment. Such measurements can be added to signals that pass through the ATS or that are alternatively to be transmitted by the ATS itself. Such sensors include but are not limited to (i) pressure sensors to measure pressure of drilling fluid inside and/or outside the drill string (ii) temperature sensors to measure the temperature of drill string and/or drilling fluid; (iii) vibration sensors to measure local drillstring vibration; (iv) sensors to measure parameters related to the proper operation of the ATS such as electrical voltage and/or amperage levels. In addition, the digital diagnostic status of the processor can be transferred.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform kan en ATS kommunisere med permanent installerte anordninger, for eksempel i en produksjonsstreng. Slike anordninger kan være passive anordninger som henter sin energi fra det signal som overføres av ATS, eller anordningene kan ha batterier eller energiuttaksanordninger som beskrevet heri. In a further preferred embodiment, an ATS can communicate with permanently installed devices, for example in a production line. Such devices can be passive devices that derive their energy from the signal transmitted by the ATS, or the devices can have batteries or energy extraction devices as described herein.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform kan en uavhengig følermodul med flere følere installeres i borestrengen 3, som for eksempel en formasjonsevaluerings-anordning (ikke vist) og/eller en anordning for å måle belastningen av borestrengseksjonen ved en forut bestemt lokalitet. Eksempler på slike anordninger er beskrevet i US patentsøknad med løpenummer 10/421475, inngitt 23. april 2003 (Hovard Hughes Incorporated), og tidligere innlemmet heri som referanse. Slike anordninger kan tilpasses til å kommunisere med og/eller gjennom ATS-nettverket som tidligere beskrevet. Alternativt kan et slikt system ha sin egen primære telemetrikapasitet, som for eksempel et slampulssystem, og det beskrevne ATS-system anvendes som et re-servesystem når slike primære systemer svikter. In a further preferred embodiment, an independent sensor module with several sensors can be installed in the drill string 3, such as a formation evaluation device (not shown) and/or a device for measuring the load of the drill string section at a predetermined location. Examples of such devices are described in US patent application serial number 10/421475, filed April 23, 2003 (Howard Hughes Incorporated), and previously incorporated herein by reference. Such devices can be adapted to communicate with and/or through the ATS network as previously described. Alternatively, such a system can have its own primary telemetry capacity, such as a sludge pulse system, and the described ATS system is used as a reserve system when such primary systems fail.

Den foregående beskrivelse er beskrevet med henvisning til et boresystem. Det er imidlertid meningen at metoden og systemene som beskrevet kan anvendes for hovedsakelig et hvilket som helst rørstrengsystem, inklusive men ikke begrenset til (i) produksjonssystemer, inklusive multilaterale systemer, og inkluderende offshore-og havbunnssystemer; (ii) vannbrønner; og (iii) rørledninger som inkluderer overflate-, brønn- og havbrønnsrørledninger. The preceding description is described with reference to a drilling system. However, it is intended that the method and systems described may be applied to substantially any pipeline system, including but not limited to (i) production systems, including multilateral systems, and including offshore and subsea systems; (ii) water wells; and (iii) pipelines which include surface, well and subsea pipelines.

Alle de i de foregående beskrevne systemer er ment å muliggjøre toveis-kommunikasjon mellom i det minste (i) multiple ATS-anordninger, (ii) en overflatekontrol ler og ATS-anordninger, og (iii) ATS-anordninger og eksternt lokaliserte brønnanord-ninger. Slike overflategenererte signaler kan anvendes for å nedlaste instruksjoner, inklusive kommandoer, til hvilke som helst og/eller alle ATS-anordningene. Slike over-føringer inkluderer, men er ikke begrenset til instruksjoner som kan (i) bevirke endringer i operasjonsformatet av en ATS, (ii) bevirke at ATS utsteder en kommando til en eksternt lokalisert anordning, for eksempel en brønnventil i en produksjonsstreng, og (iii) bevirke at systemet reetablerer den foretrukne kommunikasjonsbane. I tillegg kan en eksternt lokalisert anordning, som for eksempel en brønnkontroller i en produksjonsstreng, rette et signal til en ytterligere eksternt lokalisert anordning, som for eksempel en ventil, gjennom nettverket av ATS-anordningene. All of the systems described above are intended to enable two-way communication between at least (i) multiple ATS devices, (ii) a surface controller and ATS devices, and (iii) ATS devices and remotely located well devices . Such surface generated signals can be used to download instructions, including commands, to any and/or all ATS devices. Such transmissions include, but are not limited to, instructions that may (i) cause changes in the operating format of an ATS, (ii) cause the ATS to issue a command to a remotely located device, such as a well valve in a production string, and ( iii) cause the system to re-establish the preferred communication path. In addition, an externally located device, such as a well controller in a production string, can direct a signal to a further externally located device, such as a valve, through the network of ATS devices.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 16A, B har rørstrengelementet 161 et tverrsnittsareal hovedsakelig mindre enn den indre diameter av boringsrørsek-sjonen 160 og er anbrakt inne i hver seksjon av borerøret 160. Lengden av rørstreng-elementet 161 er forut bestemt, slik at det strekker seg hovedsakelig over lengden av seksjonen 160, men intefererer ikke når borerørseksjoner forbindes. Når seksjonene av borerøret er knyttet sammen danner rørstrengelementene 161 en bølgeleder for toveis-overflate-til-brønnkommunisjon via elektromagnetisk, optisk og/eller akustisk energi. Rørstrengelementet 161 tilveiebringer og/eller inneholder det hele eller en del av overføringsmediet for kommunikasjon langs lengden av seksjonen 160. For eksempel kan rørstrengelementet 161 inneholde én eller flere elektriske ledere 162 og/eller optiske fibere 165. I en utførelsesform er minst én optisk fiber 165 fast festet inne i rørstrengelementet 161, som er fast festet til seksjonen 160. Optisk fiber 165 anvendes for å bestemme belastningen av den optiske fiber 165 bevirket av den aksielle belastning på seksjonen 160. Den optiske fiberbelastning kan så relateres til belastningen på seksjonen 160 ved hjelp av analytiske og/eller eksperimentelle metoder kjent på området. Slike optiske belastningsmålinger kan foretas ved hjelp av kjente metoder. For eksempel kan minst et fiber Bragg-gitter være anbrakt i den optiske fiber 165. Bragg-gitteret avspeiler en forut bestemt bølgelengde av lys, relatert til Bragg-gitterets avstand. Etter som belastningen på seksjonen 160 endrer seg endrer av-standene i Bragg-gitteret seg og resulterer i endringer i bølgelengden av lys reflektert derfra, som er relatert til belastningen på seksjonen 160. De optiske komponenter for en slik måling kan være lokalisert i elektronikken 164 i hvert rørstrengelement 161 og resultatene kan telemeteres langs kommunikasjonssystemet. En hvilken som helst annen optisk belastningsmetode er egnet for oppfinnelsens formål. Alternativt kan rørstrengelementet 161 tilveiebringe en bølgeledebane for akustisk og/eller RF-overføring. En slik bølgeleder, når den er fast festet til seksjonen 160, kan anvendes for å tilveiebringe en belastningsindikasjon på seksjonen 160. In a further preferred embodiment, see fig. 16A, B, the pipe string member 161 has a cross-sectional area substantially smaller than the inner diameter of the drill pipe section 160 and is placed inside each section of the drill pipe 160. The length of the pipe string member 161 is predetermined so that it extends substantially over the length of the section 160, but does not interfere when drill pipe sections are connected. When the sections of drill pipe are connected together, the pipe string elements 161 form a waveguide for two-way surface-to-well communication via electromagnetic, optical and/or acoustic energy. The conduit element 161 provides and/or contains all or part of the transmission medium for communication along the length of the section 160. For example, the conduit element 161 may contain one or more electrical conductors 162 and/or optical fibers 165. In one embodiment, at least one optical fiber 165 fixed inside the tube string element 161, which is fixed to the section 160. Optical fiber 165 is used to determine the load on the optical fiber 165 caused by the axial load on the section 160. The optical fiber load can then be related to the load on the section 160 using of analytical and/or experimental methods known in the field. Such optical load measurements can be carried out using known methods. For example, at least one fiber Bragg grating may be located in the optical fiber 165. The Bragg grating reflects a predetermined wavelength of light, related to the spacing of the Bragg grating. As the load on section 160 changes, the spacing of the Bragg grating changes and results in changes in the wavelength of light reflected therefrom, which is related to the load on section 160. The optical components for such a measurement may be located in the electronics 164 in each pipe string element 161 and the results can be telemetered along the communication system. Any other optical loading method is suitable for the purposes of the invention. Alternatively, the tube string element 161 may provide a waveguide path for acoustic and/or RF transmission. Such a waveguide, when firmly attached to section 160, can be used to provide a load indication on section 160.

For eksempel kan en akustisk eller RF-puls overføres langs bølgelederen fra en ende og reflekteres tilbake fra den andre ende. Endringer i flytid for signalet kan være relatert til endringer i lengden av seksjonen 160 ved bruk av analytiske og/eller eksperimentelle metoder kjent på området. Elektronikk 164 og transceiver 163 er lokalisert ved hver ende av hvert rørstrengelement 161 for kommunisering til og mot-tak av signaler fra ATS 162.1 en foretrukket utførelsesform kan for eksempel ATS 162 motta et signal fra transceiveren 163c, tilføre data til signalet etter behov, og på ny overføre signalet til transceiveren 163b for overføring langs rørstrengelementet 161a ved bruk av hvilke som helst av de ovennevnte overføringsmedia. For å energi-sere elektronikken 164 og transceiveren 163, assosiert med hvilke kommunikasjoner, tilveiebringer systemet også anordninger, som tidligere beskrevet, for å hente ut energi fra tilgjengelige energikilder som tidligere beskrevet. Energikilden kan være integrert til rørene anvendt for kommunikasjon eller tilveiebringes av andre rør eller systemer nær det kommunikasjonsrør som energiseres. Et eksempel ville anvende et piezoelektrisk materiale langs lengden av rørstrengelementet 161 for å frembringe en spenning fra de dynamiske trykkvariasjoner og/eller turbulente virvler som opptrer i borefluidstrømningen som et resultat av overflatepumpepulseringer og/eller strøm-ningsforstyrrelser i borefluidstrømmen. Rørstrengelementet 161 kan være posisjonert hovedsakelig mot omkretsen av den indre diameter av borerøret 160. Kraften for å holde røret i posisjon kan tilveiebringes av mekaniske anordninger, som for eksempel ved hjelp av buefjærer kjent på området, eller ved hjelp av en magnetisk kraft tilveie-brakt av magneter fordelt langs lengden av røret, eller ved hjelp av andre midler som foreksempel klebestoffer, etc. Rørstrengelementet 161 kan også anbringes hovedsakelig sentralisert i borerøret ved bruk av buefjærsentralisatorer (ikke vist) eller andre kjente anordninger. Røret kan være fremstilt av et metall eller være fremstilt fra et plastmateriale eller komposittmateriale, som for eksempel polyetereterketon. Kommunikasjon mellom rørene kan oppnås ved hjelp av elektromagnetiske-, akustiske, optiske og/eller andre metoder beskrevet i det foregående og som er videreført gjennom ATS 162. Alternativt kan signalene overføres fra en transceiver 163 direkte til en ytterligere transceiver i et tilstøtende rør 163. For example, an acoustic or RF pulse can be transmitted along the waveguide from one end and reflected back from the other end. Changes in the time of flight of the signal can be related to changes in the length of the section 160 using analytical and/or experimental methods known in the art. Electronics 164 and transceiver 163 are located at each end of each pipe string element 161 for communicating to and receiving signals from ATS 162.1 a preferred embodiment, for example, ATS 162 can receive a signal from transceiver 163c, add data to the signal as needed, and on retransmit the signal to the transceiver 163b for transmission along the pipe string member 161a using any of the above transmission media. In order to energize the electronics 164 and the transceiver 163, associated with which communications, the system also provides devices, as previously described, for extracting energy from available energy sources as previously described. The energy source can be integrated into the pipes used for communication or provided by other pipes or systems close to the communication pipe being energized. An example would use a piezoelectric material along the length of the tubing string member 161 to generate a voltage from the dynamic pressure variations and/or turbulent eddies that occur in the drilling fluid flow as a result of surface pump pulsations and/or flow disturbances in the drilling fluid flow. The pipe string member 161 may be positioned substantially against the circumference of the inner diameter of the drill pipe 160. The force to hold the pipe in position may be provided by mechanical devices, such as by means of arc springs known in the field, or by means of a magnetic force provided of magnets distributed along the length of the pipe, or by means of other means such as adhesives, etc. The pipe string element 161 can also be placed mainly centrally in the drill pipe using arc spring centralizers (not shown) or other known devices. The tube can be made from a metal or be made from a plastic material or composite material, such as polyetheretherketone. Communication between the tubes can be achieved using electromagnetic, acoustic, optical and/or other methods described in the preceding and which are passed through the ATS 162. Alternatively, the signals can be transmitted from a transceiver 163 directly to a further transceiver in an adjacent tube 163.

I en foretrukket utførelsesform, se fig. 17A-B, er en mikroturbingenerator (MTG) integrert inn i ATS 172 for å tilføre energi til ATS 172. MTG omfatter en hovedsakelig sylindrisk formet rotor 179 med et antall turbinblad 175 tildannet på en indre diameter av rotoren 179. Turbinbladene 175 avbryter en del av strømningen av borefluid 177 og bevirker at rotoren roterer som angitt ved pilen 176 omkring senter av borestrengseksjonen. Rotoren 179 understøttes av lågere 174 og har et antall permanentmagneter 178 arrangert omkring omkretsen av rotoren 179. Magnetene er foretrukket polarisert som vist i fig. 17B og har magnetfelt fluxlinjer 169 som strekker seg ut fra hver overflate. Magnetene 178 kan ha en hvilken som helst passende form, inklusive men ikke begrenset til stavmagneter og skivemagneter, også benevnt knapp-magneter. Magnetene er anordnet omkring periferien av rotoren 179, slik at veksel-vise positive og negative flater og deres magnetfelt passeres av minst én stasjonær elektrisk ledende spole 173 i ATS 172 og genererer vekselspenninger deri. Mer enn én spole kan være lokalisert i ATS 172. Passende kretssystemer, kjent på området, er lokalisert i ATS 172 for å omdanne vekselspenningene til brukbar energi for følerne og transceiverne lokalisert i ATS 172 og som tidligere er beskrevet. Mengden av energi generert av en slik MTG kan bestemmes fra metoder kjent på området uten unødig eksperimentering. Rotoren 179 kan også være fremstilt av minst én av kera-misk, metallisk og elastomert materiale. Lagerne 174 kan være fremstilt av minst ett av keramiske materialer, inklusive diamantbelagte og elastomere materialer. Slike lågere er kjent på området og skal ikke beskrives i ytterligere detalj. I et system som anvender flere parallelle transceivere ved hver ATS, som for eksempel den som for eksempel er beskrevet i fig. 10A, 10B, kan hver individuell telemetrimodul ha sin egen spole for å generere energi fra de roterende magneter. In a preferred embodiment, see fig. 17A-B, a micro turbine generator (MTG) is integrated into the ATS 172 to provide energy to the ATS 172. The MTG comprises a substantially cylindrically shaped rotor 179 with a number of turbine blades 175 formed on an inner diameter of the rotor 179. The turbine blades 175 interrupt a portion of the flow of drilling fluid 177 and causes the rotor to rotate as indicated by arrow 176 about the center of the drill string section. The rotor 179 is supported by bearings 174 and has a number of permanent magnets 178 arranged around the circumference of the rotor 179. The magnets are preferably polarized as shown in fig. 17B and has magnetic field flux lines 169 extending from each surface. The magnets 178 may be of any suitable shape, including but not limited to bar magnets and disk magnets, also referred to as button magnets. The magnets are arranged around the periphery of the rotor 179, so that alternating positive and negative surfaces and their magnetic fields are passed by at least one stationary electrically conductive coil 173 in the ATS 172 and generate alternating voltages therein. More than one coil may be located in the ATS 172. Appropriate circuitry, known in the art, is located in the ATS 172 to convert the alternating voltages into usable energy for the sensors and transceivers located in the ATS 172 and previously described. The amount of energy generated by such an MTG can be determined from methods known in the art without undue experimentation. The rotor 179 can also be made of at least one of ceramic, metallic and elastomeric material. The bearings 174 may be made of at least one of ceramic materials, including diamond-coated and elastomeric materials. Such bearings are known in the field and shall not be described in further detail. In a system that uses several parallel transceivers at each ATS, such as the one described, for example, in fig. 10A, 10B, each individual telemetry module may have its own coil to generate energy from the rotating magnets.

Alternativt, i en ytterligere foretrukket utførelsesform, se fig. 18, tilveiebringer MTG 184 energi til flere telemetristasjoner, foreksempel ATS 181, 182,183. MTG som beskrevet i det foregående genererer en vekselstrøm (AC) spenning som kan være induktivt, koplet til ledere (ikke vist) i hylsene 186 a-d. Som kjent på dette området vil vekselstrøm som passerer gjennom en spole produsere et relatert tidsvarierende magnetfelt. Motsatt vil et tidsvarierende magnetfelt som virker på en spole eller trådleder frembringe en tidsvarierende strøm i spolen. To slike spoler kan være posisjonert i passende nærhet for å overføre energi fra en spole til den andre. Energiover-føring kan påvirkes av forskjellige faktorer, inklusive men ikke begrenset til overfø-ringsdeknings størrelse, dielektriske egenskaper av inngående materialer, spolevik-lingsantall og spolediameter. Magnetfeltet kan være formet og/eller forsterket ved bruk av forskjellige magnetiske kjernematerialer som for eksempel ferritt. Slike metoder er kjent på området og drøftes ikke her detaljert. Hver hylse 186 a-d har en induktiv kopling ved hver ende 185a, b og overfører energi to til og/eller gjennom hver ATS 181-183. Hver ATS kan ta ut AC-spenningen for intern omvandling og anvende den for å drive hver ATS og følerne, som tidligere beskrevet, festet til hver ATS- Den rå spenning, som generert, kan være induktivt koplet langs lederne i hylsene 186a-d. Hylsene 186a-d kan være hvilke som helst av de tidligere beskrevne hylser, for eksempel i fig. 6-8B og 16A, B, eller kan være en hvilken som helst annen egnet hylse-og lederkombinasjon. Alternativt kan spenningen kondisjoneres ved hjelp av kretssystem (ikke vist) i ATS 181 for å endre spenningen og/eller frekvensen for å forbedre den induktive kopl i ngseffekti vitet. Den angjeldende avstand mellom tilstøtende MTG 184 enheter er anvendelsesspesifikk og avhenger av faktorer som inkluderer mens som ikke er begrenset til typene og energikravene for følerne, effektiviteten av den induktive kopling, og tapene i lederne. Alternatively, in a further preferred embodiment, see fig. 18, provides MTG 184 energy to several telemetry stations, for example ATS 181, 182,183. The MTG as described above generates an alternating current (AC) voltage which may be inductive, coupled to conductors (not shown) in the sleeves 186 a-d. As is known in the art, alternating current passing through a coil will produce a related time-varying magnetic field. Conversely, a time-varying magnetic field acting on a coil or wire conductor will produce a time-varying current in the coil. Two such coils may be positioned in suitable proximity to transfer energy from one coil to the other. Energy transfer can be affected by various factors, including but not limited to the size of the transfer coverage, dielectric properties of the constituent materials, number of coil turns and coil diameter. The magnetic field can be shaped and/or reinforced by using different magnetic core materials such as ferrite. Such methods are known in the field and are not discussed here in detail. Each sleeve 186 a-d has an inductive coupling at each end 185a, b and transfers energy to and/or through each ATS 181-183. Each ATS may extract the AC voltage for internal conversion and use it to power each ATS and the sensors, as previously described, attached to each ATS. The raw voltage, as generated, may be inductively coupled along the conductors in the sleeves 186a-d. The sleeves 186a-d can be any of the previously described sleeves, for example in fig. 6-8B and 16A, B, or may be any other suitable sleeve and conductor combination. Alternatively, the voltage can be conditioned using circuitry (not shown) in the ATS 181 to change the voltage and/or frequency to improve the inductive coupling efficiency. The applicable distance between adjacent MTG 184 units is application specific and depends on factors including but not limited to the types and energy requirements of the sensors, the efficiency of the inductive coupling, and the losses in the conductors.

I en foretrukket utførelsesform omfatter en ytterligere energikilde, se fig. 19, en hylse 191 som strekker seg over hovedsakelig lengden av en seksjon av borestrengen 190. Hylsen 191 er en offeranode separert fra seksjonen 190 ved hjelp av et egnet elektrolysemateriale 192, slik at det etableres en galvanisk celle som løper langs lengden av hylsen 191. En slik celle kan være konstruert til å tilveiebringe forut-bestemte energimengder ved bruk av kjente metoder innen dette område. Den genererte spenning avhenger av materialene i hylsen og borerørseksjonen og den totale strømkapasitet er relatert til ledningsevnene av hylsen 191 og den elektrolytiske gel 192 og kontaktarealet mellom hylsen og gelen, som er relatert til lengden av hylsen. Hylsen kan installeres ved bruk av hvilke som helst av de tidligere beskrevne metoder, for eksempel ekspansjon av en slik hylse 191 til kontakt med seksjonen 190 mens gelen 192 fastholdes derimellom. Passende kretssystem (ikke vist) kan være innleiret i endene av en slik hylse 191 for å omdanne den genererte spenning til hvilken som helst egnet spenning som trengs. I tillegg kan slikt kretssystem anvendes for å omvandle DC-energi til AC-energi for anvendelse i induktiv kopling av slik energi til tilstøtende seksjoner av borestreng. In a preferred embodiment comprises a further energy source, see fig. 19, a sleeve 191 which extends over substantially the length of a section of the drill string 190. The sleeve 191 is a sacrificial anode separated from the section 190 by means of a suitable electrolytic material 192, so that a galvanic cell is established which runs along the length of the sleeve 191. Such a cell can be designed to provide predetermined amounts of energy using known methods in this area. The generated voltage depends on the materials of the sleeve and the drill pipe section and the total current capacity is related to the conductivities of the sleeve 191 and the electrolytic gel 192 and the contact area between the sleeve and the gel, which is related to the length of the sleeve. The sleeve may be installed using any of the previously described methods, for example, expansion of such a sleeve 191 into contact with the section 190 while retaining the gel 192 therebetween. Suitable circuitry (not shown) may be embedded in the ends of such sleeve 191 to convert the generated voltage to any suitable voltage needed. In addition, such a circuit system can be used to convert DC energy to AC energy for use in inductive coupling of such energy to adjacent sections of drill string.

I en foretrukket utførelsesform, se fig. 20 er en isolerende hylse 204 satt inn mellom borestrengseksjonen 200 og katoden 203. Den elektrolytiske gel 202 er sand-wichanordnet mellom katoden 203 og anoden 201 og danner en galvanisk celle. Anvendelsen av en separat katode 203 isolert fra borestrengseksjonen 200 tilveiebringer mer frihet ved seleksjon av cellematerialene og cellespenningen. Den elektrolytisk gel i fig. 19 og 20 kan være innleiret eller fastholdt i et egnet åpen-cellegitter og/eller haneycomb-materiale (ikke vist) for å hindre at gelen ekstruderes ut fra rommet mellom anode- og katodemateialene under installasjon og operasjon. In a preferred embodiment, see fig. 20, an insulating sleeve 204 is inserted between the drill string section 200 and the cathode 203. The electrolytic gel 202 is sandwiched between the cathode 203 and the anode 201 forming a galvanic cell. The use of a separate cathode 203 isolated from the drill string section 200 provides more freedom in the selection of the cell materials and cell voltage. The electrolytic gel in fig. 19 and 20 may be embedded or retained in a suitable open-cell grid and/or honeycomb material (not shown) to prevent the gel from being extruded from the space between the anode and cathode materials during installation and operation.

Hvilke som helst av de tidligere beskrevne batterikonfigurasjoner kan konfigu-reres, ved bruk av metoder kjent på området, til å være gjenoppladbare ved bruk av passende materiale. Hvilke som helst av de energitiiførende anordninger eller MTG kan anvendes for gjenoppladning av et slikt batterisystem. Et slikt batteri ville være i stand til i det minste å tilveiebringe energi under ikke-borende og/eller ikke-produk-sjonsperioder og kan opplades på nytt med en gang slik aktivitet gjenopptas. Any of the previously described battery configurations can be configured, using methods known in the art, to be rechargeable using suitable materials. Any of the energizing devices or MTG can be used for recharging such a battery system. Such a battery would at least be capable of providing energy during non-drilling and/or non-production periods and could be recharged once such activity resumes.

I en foretrukket utførelsesform, se fig. 21, installeres en instrumentert submontasje210, eller tilpasningsrør, i borestrengen mellom seksjoner 215 og 216. Submontasjen 210 har for eksempel følere 212 og 217 montert på en ytre henholdsvis en indre diameter. Selv om de i fig. 21 er vist som enkeltfølere 213 og 217 kan flere sen-sorer monteres på innside- og/eller utsidediameterne av submontasjen 210. Disse følere inkluderer men er ikke begrenset til (i) trykkfølere, (ii) temperaturfølere, (iii) be-lastningsfølere, (iv) kjemiske spesisfølere, (v) fluidresitivitetsfølere, og (vi) fluidstrøm-ningsfølere. Følere 212 og 217 kan drives av ATS 211 og ha grensesnitt gjennom elektronikkmodulen 213 festet til submontasjen 210. Elektronikkmodulen 213 kan kommunisere til tilstøtende ATs 211, i den ene eller den andre retning, ved bruk av hvilke som helst av de i det foregående drøftede kommunikasjonsmetoder. Flere sub-montasjer210 kan innsettes i borestrengen ved forut bestemte lokaliteter. Lokalitet-ene er anvendelsesspesifikke og kan avhenge av fraktorer som for eksempel den ønskede måle- og romoppdeling langs lengden av borestrengen. I tillegg kan submontasjen 210 ha en transceiver (ikke vist) lokalisert på en ytre diameter for kommunikasjon med og/eller utspørring av følere eller andre anordninger montert på produk-sjonsrør, og/eller produksjonsmaskinvare. I tillegg kan en slik ekstern transceiver anvendes for å kommunisere med og/eller utspørre anordninger i laterale grener av multilaterale brønner i både bore- og produksjonsmiljøer. I et eksempel, se fig. 23, er submontasjen 253 anordnet i en borestreng (ikke vist) i et hovedsakelig horisontalt borehull 250 har flere følere 254 festet til en ytre diameter av submontasjen 253. Borefluid 251 og innstrømningsfluid 252 strømmer forbi submontasjen 253 og danner et kombinert flerfasefluid, hvor flerfase refererer til minst en av (i) en olje-borefluid-blanding, (ii) enn borefluid-gassblanding, og (iii) en borefluid-olje-gassblanding. Effek-tene av tyngdekraften vil prøve å forårsake separasjon av fluidene til fluider 251 og 252. Fluidet 252 kan være en gass, vann, olje eller en eller annen kombinasjon av disse. Følerne 254 for eksempel kan måle resistiviteten av fluid som passerer i tett nærhet til hver føler 254, slik at det tilveiebringes en tverrsnittsprofil relatert til fluid-sammensetningen nær hver føler. Disse målinger kommuniseres til overflaten ved bruk av metodene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Endringer i profilen kan anvendes for å detektere endringer i mengden av og sammensetningen av fluidinn-strømningen som passerer en målestasjon langs borehullet. Slike målinger kan for eksempel anvendes for å overvåke anbringelsen av spesialitetsborefluider og/eller kjemikalier, vanligvis benevnt slamplugger, ved en ønsket lokalitet i borehullet. I tillegg kan flere tverrsnittsprofiler måles og sammenlignes for å bestemme endringene i profilene langs borehullet. In a preferred embodiment, see fig. 21, an instrumented subassembly 210, or adapter pipe, is installed in the drill string between sections 215 and 216. The subassembly 210 has, for example, sensors 212 and 217 mounted on an outer and an inner diameter, respectively. Although they in fig. 21 are shown as single sensors 213 and 217, several sensors can be mounted on the inside and/or outside diameters of the subassembly 210. These sensors include but are not limited to (i) pressure sensors, (ii) temperature sensors, (iii) load sensors, (iv) chemical species sensors, (v) fluid resistivity sensors, and (vi) fluid flow sensors. Sensors 212 and 217 may be powered by the ATS 211 and interfaced through the electronics module 213 attached to the subassembly 210. The electronics module 213 may communicate to adjacent ATs 211, in one direction or the other, using any of the previously discussed communication methods . Several sub-assemblies210 can be inserted into the drill string at predetermined locations. The locations are application-specific and may depend on factors such as the desired measurement and spatial division along the length of the drill string. In addition, the subassembly 210 can have a transceiver (not shown) located on an outer diameter for communication with and/or interrogation of sensors or other devices mounted on production pipes, and/or production hardware. In addition, such an external transceiver can be used to communicate with and/or interrogate devices in lateral branches of multilateral wells in both drilling and production environments. In an example, see fig. 23, the subassembly 253 is arranged in a drill string (not shown) in a substantially horizontal borehole 250 has several sensors 254 attached to an outer diameter of the subassembly 253. Drilling fluid 251 and inflow fluid 252 flow past the subassembly 253 and form a combined multiphase fluid, where multiphase refers to to at least one of (i) an oil-drilling fluid mixture, (ii) than a drilling fluid-gas mixture, and (iii) a drilling fluid-oil-gas mixture. The effects of gravity will try to cause separation of the fluids into fluids 251 and 252. The fluid 252 may be a gas, water, oil or some combination thereof. The sensors 254, for example, can measure the resistivity of fluid passing in close proximity to each sensor 254, so that a cross-sectional profile related to the fluid composition near each sensor is provided. These measurements are communicated to the surface using the methods according to the present invention. Changes in the profile can be used to detect changes in the quantity and composition of the fluid inflow that passes a measuring station along the borehole. Such measurements can, for example, be used to monitor the placement of specialist drilling fluids and/or chemicals, usually referred to as mud plugs, at a desired location in the borehole. In addition, several cross-sectional profiles can be measured and compared to determine the changes in the profiles along the borehole.

Som tidligere beskrevet kan optiske fibere være innlemmet i hylsene beskrevet i fig. 6-8 og rørene beskrevet i 16A, B for kommunikasjon mellom automatiserte telemetristasjoner. Anvendelsen av optiske fibere kan tilveiebringe høy båndbredde ved relativt lavt signaltap langs fiberen. Hovedhindringene for bruken av optiske fibere i en slik anvendelse inkluderer å danne optiske forbindelser ved hver ATS og tapene forbundet med optiske konnektorer. Som en fagkyndig vil innse er det ikke operasjons-messig mulig å sikre innretting av fiberne på linje når de separate rørelementer gjenges sammen som vist i fig. 22C. Fig. 22A og B er vist en foretrukket utførelses-form av et system for å tilveiebringe optisk kopling til optiske fibere som ikke er innrettet på linje og/eller ikke er i tett nok nærhet for å anvende direkte kopling. Rørseksjo-ner 225a-b er forbundet med gjengeforbindelse 224. Optiske fibere 223 og 222 er festet til en indre diameter av seksjonene 225a henholdsvis 225b og danner del av en optisk kommunikasjonskanal. En ATS 220 er anbrakt i tilbakeboringsarealet 230. ATS 220 inneholder følere som tidligere beskrevet og en optisk transceiver 233 for boos-ting av det optiske signal som overføres langs den optiske kommunikasjonskanal. Den optiske transceiver 233 omfatter en optisk kopler 231 for å overføre det mottatte optiske signal til en optisk mottaker 226. Det mottatte optiske signal bearbeides ved bruk av kretssystemet 230 og en prosessor (ikke vist). I tillegg kan lokalt genererte signaler tilføyes til det mottatte signal og det kombinerte signal videresendes av den optiske sender 228 ved å sendes gjennom den optiske kopler 232. Det optiske signal 234 sendes fra enden av den optiske fiber 222 til den optiske kopler 232 gjennom et optisk koplingsmateriale (OCM) 221. OCM 221 kan være et optiske gjennomskinnelig materiale, slik at det overfører tilstrekkelig energi til å bli detektert og samtidig sprer energien, slik at den optiske fiber 222 og den optiske kopler 231 rotasjonsmessig kan være mistilpasset lignende det som er vist for optiske fibere i fig. 22C. OCM 221 kan gjøres gjennomskinnelig ved å dope materialet med reflekterende materialer. I en ut-førelsesform er OCM 221 et gjennomskinnelig innstøpingsmateriale som har tilstrek-kelige naturlige diffusjonskarakteristikker til å tilveiebringe akseptabel lysmottak ved den optiske mottaker 226. For eksempel er klare til gjennomskinnelige silikoninnstøp-ingsmaterialer kommersielt tilgjengelige og anvendes vanligvis ved innstøping av elektroniske anordninger. ATS 220 kan være innkapslet i innstøpingsmaterialet i en form som tilsvarer tilbakeboringshulrommet 230, men være litt overdimensjonert, slik at når det holdes på plass i forbindelsen 224 bringes de optiske fibere 222 og 223 i intim kontakt med OCM 221 og tilveiebringer optisk kopling mellom de optiske fibere 22 og 223 og den optiske transceiver 233. Alternativt kan et hvilket som helst egnet transparent og/eller gjennomskinnelig materiale anvendes som OCM 221.1 en utfør-elsesform kan OCM 221 dopes med et fosforeserende materiale, slik at signallys som injiseres inn i OCM 221 bevirker at det fosforeserende materiale emitterer lys inne i OCM 221, som kan detekteres av den optiske mottaker i transceiveren 233. OCM 221 kan være et viskøs gellignende materiale som kostes inn i sokkelseksjonen av forbindelsen 224 og har ATS 220 plassert deri og fastholdt ved tilkopling av tappseksjonen av forbindelsen 224. Transceiveren 233 kan drives av sin egen energikilde 229. Alternativt kan transceiveren 233 drives av hvilke som helst av de i det foregående beskrevne energisystemer. For å tilveiebringe optiske kommunikasjoner hvis transceiveren 233 skulle svikte tilveiebringer den optiske fiber 236 en forholdsvis lav-tapsrikelig optiske bane for det optiske signal 234 til å passere fra den optiske fiber 222 til den optiske fiber 223. Dempningen i OCM 221 er typisk vesentlig større enn gjennom en optisk fiber, som for eksempel fiberen 236, og vil kanskje ikke tillate en slik overføring gjennom OCM 221 alene. Den kombinerte bane har lavere dempning og besørger at i det minste noe optisk signal når fiberen 223. As previously described, optical fibers can be incorporated into the sleeves described in fig. 6-8 and the pipes described in 16A, B for communication between automated telemetry stations. The use of optical fibers can provide high bandwidth with relatively low signal loss along the fiber. The main obstacles to the use of optical fibers in such an application include forming optical connections at each ATS and the losses associated with optical connectors. As a person skilled in the art will realize, it is not operationally possible to ensure alignment of the fibers in line when the separate tube elements are threaded together as shown in fig. 22C. Fig. 22A and B show a preferred embodiment of a system for providing optical coupling to optical fibers that are not aligned and/or not in close enough proximity to use direct coupling. Tube sections 225a-b are connected by threaded connection 224. Optical fibers 223 and 222 are attached to an inner diameter of sections 225a and 225b respectively and form part of an optical communication channel. An ATS 220 is placed in the back drilling area 230. The ATS 220 contains sensors as previously described and an optical transceiver 233 for boosting the optical signal that is transmitted along the optical communication channel. The optical transceiver 233 comprises an optical coupler 231 to transmit the received optical signal to an optical receiver 226. The received optical signal is processed using the circuit system 230 and a processor (not shown). In addition, locally generated signals can be added to the received signal and the combined signal forwarded by the optical transmitter 228 by being sent through the optical coupler 232. The optical signal 234 is sent from the end of the optical fiber 222 to the optical coupler 232 through an optical coupling material (OCM) 221. The OCM 221 may be an optically translucent material so that it transmits sufficient energy to be detected and at the same time dissipates the energy so that the optical fiber 222 and the optical coupler 231 may be rotationally misaligned as shown for optical fibers in fig. 22C. OCM 221 can be made translucent by doping the material with reflective materials. In one embodiment, OCM 221 is a translucent potting material that has sufficient natural diffusion characteristics to provide acceptable light reception at the optical receiver 226. For example, ready-to-translucent silicone potting materials are commercially available and are commonly used in potting electronic devices. The ATS 220 may be encapsulated in the embedding material in a shape corresponding to the backbore cavity 230, but be slightly oversized so that when held in place in the connector 224, the optical fibers 222 and 223 are brought into intimate contact with the OCM 221 and provide optical coupling between the optical fibers 22 and 223 and the optical transceiver 233. Alternatively, any suitable transparent and/or translucent material can be used as OCM 221. In one embodiment, OCM 221 can be doped with a phosphorescent material, so that signal light injected into OCM 221 causes that the phosphorescent material emits light within the OCM 221, which can be detected by the optical receiver in the transceiver 233. The OCM 221 may be a viscous gel-like material that is brushed into the socket section of the connector 224 and has the ATS 220 located therein and retained by the connection of the pin section of the connection 224. The transceiver 233 can be powered by its own energy source 229. Alternatively, the transceiver can a 233 is powered by any of the previously described energy systems. To provide optical communications should the transceiver 233 fail, the optical fiber 236 provides a relatively low-loss optical path for the optical signal 234 to pass from the optical fiber 222 to the optical fiber 223. The attenuation in the OCM 221 is typically substantially greater than through an optical fiber, such as fiber 236, and may not allow such transmission through OCM 221 alone. The combined path has lower attenuation and ensures that at least some optical signal reaches the fiber 223.

Mens bare en enkelt optisk transceiver er beskrevet her kan flere optiske transceivere posisjoneres ringformet i ATS 220, lignende de multiple akustiske transceivere beskrevet i fig. 10A, B. I en utførelsesform er hver transceiver innrettet til å motta og sende det samme lysfrekvenssignal. Også her kan det være anordnet et hierarki blant disse transceivere. Fordeling av det innkommende signal i OCM 221 tillater at transceivere tilstøtende til en primær transceiver detekterer det innkommende signal og bestemmer om den primære transceiver har sendt signalet videre. Hvis den primære transceiver ikke klarer å sende signalet, for eksempel innenfor en forut bestemt tidsperiode, tar én av de tilstøtende transceivere, ifølge det programmerte hierarki på seg oppdraget og overfører signalet. While only a single optical transceiver is described here, multiple optical transceivers can be positioned ring-shaped in the ATS 220, similar to the multiple acoustic transceivers described in FIG. 10A, B. In one embodiment, each transceiver is configured to receive and transmit the same light frequency signal. Here, too, a hierarchy can be arranged among these transceivers. Distribution of the incoming signal in the OCM 221 allows transceivers adjacent to a primary transceiver to detect the incoming signal and determine whether the primary transceiver has forwarded the signal. If the primary transceiver fails to transmit the signal, for example within a predetermined time period, one of the adjacent transceivers, according to the programmed hierarchy, takes over the task and transmits the signal.

Alternativt kan hver av de multiple optiske transceivere motta og sende et forskjellig frekvenslys. Et slikt system kan tilveiebringe flere rikelige kanaler som sender det samme signal. Alternativt kan hver av de multiple kanaler kommunisere et forskjellig signal, med en forskjellig lysbølgelengde, med utvalgte kanaler med rikelige transceivere. Alternatively, each of the multiple optical transceivers may receive and transmit a different frequency light. Such a system can provide multiple abundant channels transmitting the same signal. Alternatively, each of the multiple channels may communicate a different signal, with a different wavelength of light, to selected channels with abundant transceivers.

Beskrivelsen i fig. 22A, B referer til et enveissignal. Det vil være klart for en fagkyndig at toveis-signaler kan overføres langs den optiske kommunikasjonsbane ved å innlemme optiske transceivere for sending i begge retninger. Et slikt system kan inkludere flere optiske fibere som strekker seg langs hver seksjon med signaler som beveges i bare en enkelt retning i hver enkelt fiber. Alternativt kan toveis-signaler overføres over en enkelt fiber ved å anvende et antall metoder, inklusive men ikke begrenset til tidsoppdelt multipleksing og bølgeoppdelt multipleksing. Det er hensikten at for den foreliggende oppfinnelses formål kan et hvilket som helst egnet multipleksing-skjema kjent på området anvendes for toveis overføringer. The description in fig. 22A, B refer to a one-way signal. It will be clear to one skilled in the art that bidirectional signals can be transmitted along the optical communication path by incorporating optical transceivers for transmission in both directions. Such a system may include multiple optical fibers extending along each section with signals traveling in only a single direction in each individual fiber. Alternatively, bidirectional signals can be transmitted over a single fiber using a number of methods, including but not limited to time division multiplexing and wavelength division multiplexing. It is intended that for the purposes of the present invention any suitable multiplexing scheme known in the art may be used for two-way transmissions.

Mer enn en fysisk overføringsmetode kan anvendes for å kommunisere informasjon langs kommunikasjonsnettverket som beskrevet heri. For eksempel kan det anvendes et optisk system for å overføre signaler i en optisk fiber anordnet langs en seksjon av borestrengen. Signalet ved hver ende av borestrengseksjonen overføres til den neste seksjon ved bruk av for eksempel en RF transmisjsonsmetode, som tidligere beskrevet. En hvilken som helst kombinasjon av beskrevne metoder kan anvendes. Alternativt kan det anvendes multiple ikke-intefererende fysiske overføringsmeto-der. For eksempel kan akustiske og RF, eller RF og optiske metoder begge anvendes for å overføre informasjon over en forbindelsesskjøt. Anvendelsen av slike multiple metoder vil øke sannsynligheten for overføring overforbindelsesskjøten. Et hvilket som helst antall av slike ikke-interfererende metoder kan anvendes. Slike kombina-sjoner kan tilpasses de spesielle feltkrav av den fagkyndige uten utstrakt eksperimentering. More than one physical transmission method may be used to communicate information along the communication network as described herein. For example, an optical system can be used to transmit signals in an optical fiber arranged along a section of the drill string. The signal at each end of the drill string section is transmitted to the next section using, for example, an RF transmission method, as previously described. Any combination of described methods can be used. Alternatively, multiple non-interfering physical transmission methods can be used. For example, acoustic and RF, or RF and optical methods can both be used to transmit information over a connection joint. The use of such multiple methods will increase the probability of transmission over the connecting joint. Any number of such non-interfering methods may be employed. Such combinations can be adapted to the special field requirements by the specialist without extensive experimentation.

Det fordelte måle- og kommunikasjonsnettverk, som vist heri, tilveiebringer evnen til å bestemme vekslende betingelser langs lengden av brønnen i både bore-og produksjonsoperasjoner. Flere eksempelvise anvendelser er beskrevet i det følg-ende. I en vanlig boreoperasjon kan følerinformasjon være tilgjengelig ved overflaten og nær borekronen, foreksempel fra måling under boring MWD-anordninger. Lite, om overhodet noen, informasjon er tilgjengelig langs lengden av borestrengen. The distributed measurement and communication network, as shown herein, provides the ability to determine changing conditions along the length of the well in both drilling and production operations. Several exemplary applications are described below. In a normal drilling operation, sensor information may be available at the surface and close to the drill bit, for example from measurement during drilling MWD devices. Little, if any, information is available along the length of the drill string.

I en boreoperasjon, under innføring og/eller opphenting fra borehullet, blir belastningen på borestrengen typisk målt bare ved overflaten. I awiksbrønner, og spesielt horisontale brønner, kan indikasjoner om fordelt og/eller lokalisert belastning på borestrengen anvendes for å forbedre innførings-opphentingsprosessen og å identifisere lokaliteter med høy belastning som kan kreve foranstaltningstiltak, som for eksempel opprømming. I tillegg tillater bruken av slike sanntids måledata at innførings-opphentings-prosessen kan automatiseres i vesentlig grad for å sikre at belastningen på enhver skjøt i strengen ikke overstiger den maksimale tillatte belastning. I tillegg kan fordelte målinger av trykk langs strengen anvendes for å opprettholde trykkøk-ningene og trykksenkningene innenfor akseptable grenser. I tillegg kan profiler av parametere som for eksempel deformasjon, belastning og dreiemoment sammenlignes med forskjellige tidsintervaller for å detektere tidsavhengige endringer i borebe-tingelsene langs borehullet. In a drilling operation, during insertion and/or retrieval from the borehole, the load on the drill string is typically measured only at the surface. In awiks wells, and especially horizontal wells, indications of distributed and/or localized stress on the drill string can be used to improve the insertion-retrieval process and to identify locations with high stress that may require remedial measures, such as reclamation. In addition, the use of such real-time measurement data allows the insertion-retrieval process to be automated to a significant extent to ensure that the load on any joint in the string does not exceed the maximum allowable load. In addition, distributed measurements of pressure along the string can be used to maintain the pressure increases and pressure decreases within acceptable limits. In addition, profiles of parameters such as deformation, load and torque can be compared at different time intervals to detect time-dependent changes in the drilling conditions along the borehole.

I langtrekkende rotasjonsboreoperasjoner kan variasjoner i rotasjonsfriksjon In long-haul rotary drilling operations, variations in rotational friction can occur

langs lengden av borestrengen begrense dreiemomentet tilgjengelig ved borekronen. Det er imidlertid vanskelig å korrigere et slikt problem uten å kjenne til hvor den ønskede motstand forekommer. Det fordelte følersystem tilveiebringer profiler av lokalisert dreiemoment- og vibrasjonsmålinger (både aksielle og virvlende) langs borestrengen og som gjør operatøren i stand til å identifisere problemlokaliseringene og foreta korrigerende tiltak, som foreksempel å installere en rullesammenstilling i borestrengen ved et punkt med høy motstand. Slike profiler kan sammenlignes ved forskjellige tidsintervaller for å detektere tidsavhengige endringer, som for eksempel oppbygning av borekaks og andre operasjonsparametere. along the length of the drill string limit the torque available at the drill bit. However, it is difficult to correct such a problem without knowing where the desired resistance occurs. The distributed sensing system provides profiles of localized torque and vibration measurements (both axial and eddy) along the drill string that enable the operator to identify problem locations and take corrective action, such as installing a roller assembly in the drill string at a point of high resistance. Such profiles can be compared at different time intervals to detect time-dependent changes, such as the build-up of drilling cuttings and other operational parameters.

I rotasjonsboreanvendelser er borestrengen vist å fremvise aksielle, laterale og virvlingsdynamiske ustabilitetersom kan skade borestrengen og/eller brønnutstyr og/eller redusere penetrasjonstakten. De forskjellige vibrasjonsmoduser langs borestrengen er kompliserte og kan ikke lett skjelnes fra bare endepunktmålinger (overflate- og brønnmålinger). Fordelte vibrasjons- og virvlingsmålingerfra den foreliggende oppfinnelse telemeteres til overflaten og bearbeides av overflatekontrolleren for å tilveiebringe et forbedret bilde av den dynamiske bevegelse av borestrengen. Operatøren kan da ved hjelp av egnet boredynamisk programvare i overflatekontrolleren ledes til å modifisere boreparametere for å kontrollere borestrengens vibrasjon og virvling. In rotary drilling applications, the drill string has been shown to exhibit axial, lateral and vortex dynamic instabilities that can damage the drill string and/or well equipment and/or reduce the rate of penetration. The different vibration modes along the drill string are complicated and cannot be easily distinguished from just endpoint measurements (surface and well measurements). Distributed vibration and eddy measurements from the present invention are telemetered to the surface and processed by the surface controller to provide an enhanced picture of the dynamic movement of the drill string. The operator can then, with the help of suitable drilling dynamics software in the surface controller, be guided to modify drilling parameters to control the vibration and swirl of the drill string.

I en ytterligere anvendelse kan borestrengen bli sittende fast i borehullet under normale boreoperasjoner og spennings- og/eller belastningsmålinger langs borestrengen tillater da bestemmelse av den lokalitet hvor borestrengen sitter fast og tillater operatøren å foreta korrigerende foranstaltninger kjent innen dette område. In a further application, the drill string may become stuck in the drill hole during normal drilling operations and stress and/or strain measurements along the drill string then allow determination of the location where the drill string is stuck and allow the operator to take corrective measures known in this field.

I en ytterligere utførelsesform blir trykk og/eller temperaturmålinger foretatt ved følerne fordelt langs lengden av borestrengen. Profiler av slike målinger langs brønn-lengden kan overvåkes og anvendes for å detektere og kontrollere brønninnstrøm-ninger, også benevnt «brønnspark». Som en fagkyndig vil innse, etter som en gass-innstrømning stiger i borehullet ekspanderer den etter som det lokale trykk reduseres til en normal trykkgradient av borefluidet i borehullets ringrom. Hvis overflatebrønn-kontrol I ventilene er lukket skapes et lukket volumsystem. Etter som boblen stiger ekspanderer den og trykket ved bunnen av borehullet øker og bevirker en mulig uønsket frakturering langs det åpne hull for borehullet. Ved å detektere trykket i ringrommet ved å anvende de fordelte følere kan lokaliseringen av boblen og de assosierte trykk langs borehullet bestemmes og tillate operatøren å slippe ut overflatetrykket, slik at bunnhullstrykket hindres i å fraktkurere formasjonen. In a further embodiment, pressure and/or temperature measurements are made at the sensors distributed along the length of the drill string. Profiles of such measurements along the length of the well can be monitored and used to detect and control well inflows, also known as "well kick". As one skilled in the art will appreciate, as a gas inflow rises in the borehole it expands as the local pressure is reduced to a normal pressure gradient of the drilling fluid in the borehole annulus. If the surface well control I valves are closed, a closed volume system is created. As the bubble rises, it expands and the pressure at the bottom of the borehole increases, causing possible unwanted fracturing along the open hole for the borehole. By detecting the pressure in the annulus using the distributed sensors, the location of the bubble and the associated pressures along the borehole can be determined and allow the operator to release the surface pressure, so that the bottomhole pressure is prevented from shipping the formation.

Som det er kjent innen dette område et borehull traversere flere produserende formasjoner. Trykk- og temperaturprofilene av de fordelte målinger ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for å kontrollere den ekvivalente sirkulerende densitet (ECD) langs borehullet og hindre skade som skyldes overtrykk i ringrommet nær hver av formasjonene. I tillegg kan endringer i trykk- og temperaturprofilene anvendes for å detektere fluidinnstrømninger og utstrømninger ved de multiple formasjoner langs borehullet. I et ytterligere eksempel kan slike fordelte trykk- og temperaturmålinger anvendes for å kontrollere en kunstig løftpumpe plassert nede i brønnen for å opprettholde forut bestemt ekvivalent sirkulerende densitet ECD ved multiple formasjoner. Et eksempel på et slikt pumpesystem er vist i publisert US patentsøknad 2003 00 98181 A1, publisert 29. mai 2003, og som er innlemmet heri som referanse. As is known in this field a borehole traverses several producing formations. The pressure and temperature profiles of the distributed measurements according to the present invention can be used to control the equivalent circulating density (ECD) along the borehole and prevent damage due to overpressure in the annulus near each of the formations. In addition, changes in the pressure and temperature profiles can be used to detect fluid inflows and outflows at the multiple formations along the borehole. In a further example, such distributed pressure and temperature measurements can be used to control an artificial lift pump placed down the well to maintain predetermined equivalent circulating density ECD in multiple formations. An example of such a pump system is shown in published US patent application 2003 00 98181 A1, published May 29, 2003, which is incorporated herein by reference.

I en utførelsesform er følere som for eksempel den som er beskrevet i US pat-entsøknad med løpenummer 10/421475 inngitt 23. april 2003 (Howard Hughes Incorporated) og som tidligere er innlemmet heri som referanse, festet til utsiden av foringsrøret mens det innføres i borehullet for å overvåke parametere relatert til sem- enteringen av foringsrøret i borehullet. Slike følere kan være selvdrevne med begrenset batterilevetid for den typiske varighet av en slik operasjon, anslagsvis omtrent 100 timer. Følerne kan være tilpasset for akustisk overføring gjennom foringsrøret til autonome telemetristasjoner montert på en rørstreng innenfor foringsrøret. Fordelte trykk-og temperaturfølere gir informasjon relatert til anbringelsen og størkningen av semen-ten i ringrommet mellom foringsrøret og borehullet. In one embodiment, sensors such as that described in US Patent Application Serial No. 10/421475 filed April 23, 2003 (Howard Hughes Incorporated) and previously incorporated herein by reference, are attached to the outside of the casing as it is inserted into the borehole to monitor parameters related to the cementing of the casing in the borehole. Such sensors may be self-powered with limited battery life for the typical duration of such operation, estimated to be approximately 100 hours. The sensors can be adapted for acoustic transmission through the casing to autonomous telemetry stations mounted on a pipe string within the casing. Distributed pressure and temperature sensors provide information related to the placement and solidification of the cement in the annulus between the casing and the borehole.

Det er ment at metodene beskrevet heri, inklusive profilkartleggingen, kan anvendes for et hvilket som helst produksjonssystem, inklusive produksjonslønner, rørledninger, injeksjonsbrønner og overvåkningsbrønner. It is intended that the methods described herein, including the profile mapping, can be used for any production system, including production wells, pipelines, injection wells and monitoring wells.

Den foregående beskrivelse er rettet på spesielle utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse i illustrerende og forklarende hensikt. Det vil imidlertid for en fagkyndig være klart at mange modifikasjoner og endringer til utførelsesformene anført i det foregående er mulig og det er meningen at de etterfølgende patentkrav skal fortol-kes til å omfatte alle slike modifikasjoner og endringer. The preceding description is directed to particular embodiments of the present invention for illustrative and explanatory purposes. However, it will be clear to a person skilled in the art that many modifications and changes to the embodiments listed above are possible and it is intended that the subsequent patent claims should be interpreted to include all such modifications and changes.

Claims (19)

1. Kommunikasjonssystem for anvendelse med en sammenføyd borestreng (3) i et borehull (2), omfattende: en rørformet borestreng (3), hvor den rørformete borestrengen (3) har et flertall seksjoner forbundet ved hjelp av et flertall forbindelsesskjøter (4); og viderekarakterisert vedat en autonom telemetristasjon (20) er anordnet hver av nevnte flertall av forbindelsesskjøter (4), idet den autonome telemetristasjon (20) er innrettet til å motta et første signal og sende et andre signal relatert til det nevnte første signal.1. Communication system for use with a jointed drill string (3) in a borehole (2), comprising: a tubular drill string (3), wherein the tubular drill string (3) has a plurality of sections connected by means of a plurality of connecting joints (4); and further characterized in that an autonomous telemetry station (20) is arranged in each of said plurality of connecting joints (4), the autonomous telemetry station (20) being arranged to receive a first signal and send a second signal related to said first signal. 2. System ifølge krav 1, karakterisert vedat den autonome telemetristasjon (20) omfatter: en mottaker (25) for å motta det nevnte første signal; en sender (23) for å sende det nevnte andre signal; en kontroller (24) med en prosessor og en hukommelse, idet kontrolleren (24) virker ifølge programmerte instruksjoner til å kontrollere mottakeren (25) og senderen (23) ifølge en forut bestemt protokoll; og en energikilde for å tilføre energi til den nevnte autonome telemetristasjon (20).2. System according to claim 1, characterized in that the autonomous telemetry station (20) comprises: a receiver (25) for receiving said first signal; a transmitter (23) for transmitting said second signal; a controller (24) with a processor and a memory, the controller (24) operating according to programmed instructions to control the receiver (25) and the transmitter (23) according to a predetermined protocol; and an energy source for supplying energy to said autonomous telemetry station (20). 3. System ifølge krav 2, karakterisert vedat energikilden er innrettet til å trekke energi fra en potensiell brønnenergikilde nær den nevnte autonome telemetristasjon (20).3. System according to claim 2, characterized in that the energy source is arranged to draw energy from a potential well energy source near the aforementioned autonomous telemetry station (20). 4. System ifølge krav 2, karakterisert vedat det ytterligere omfatter et forlengelsesrør (41) forbundet til den nevnte autonome telemetristasjon (20), idet forlengelsesrøret (41) strekker seg over en forut bestemt strekning langs en seksjon av den rørformete borestreng (3).4. System according to claim 2, characterized in that it further comprises an extension pipe (41) connected to the aforementioned autonomous telemetry station (20), the extension pipe (41) extending over a predetermined stretch along a section of the tubular drill string (3). 5. System ifølge krav 4, karakterisert vedat det ytterligere omfatter en leder innleiret i det nevnte forlengelsesrør (41).5. System according to claim 4, characterized in that it further comprises a conductor embedded in said extension pipe (41). 6. System ifølge krav 2, karakterisert vedat mottakeren (25) og senderen (23) er innrettet til å kommunisere ved bruk av minst én av (ii) en akustisk overføring, (ii) en radiofrek-vensoverføring, (iii) en lavfrekvenselektromagnetisk overføring, (iv) en optisk over-føring, (v) en induktiv tilbakereflektansoverføring.6. System according to claim 2, characterized in that the receiver (25) and the transmitter (23) are arranged to communicate using at least one of (ii) an acoustic transmission, (ii) a radio frequency transmission, (iii) a low frequency electromagnetic transmission, (iv) an optical transmission -conduction, (v) an inductive back-reflectance transmission. 7. System ifølge krav 2, karakterisert vedat hver autonome telemetristasjon (20) har en særegen kommunikasjonsadresse.7. System according to claim 2, characterized in that each autonomous telemetry station (20) has a distinctive communication address. 8. System ifølge krav 2, karakterisert vedat det ytterligere omfatter et brønnverktøy og en overflatekontroller (15).8. System according to claim 2, characterized in that it further comprises a well tool and a surface controller (15). 9. System ifølge krav 2, karakterisert vedat det ytterligere omfatter en instrumentert submontasje (210) anordnet mellom i det minste to av nevnte flertall av seksjoner (215, 216), idet den instrumenterte submontasje (210) omfatter en andre føler (212) for å detektere i det minste en andre parameter av interesse.9. System according to claim 2, characterized in that it further comprises an instrumented subassembly (210) arranged between at least two of said plurality of sections (215, 216), the instrumented subassembly (210) comprising a second sensor (212) to detect at least a second parameter of interest. 10. Fremgangsmåte for å kommunisere langs en sammenføyd borestreng (3) i et borehull (2), omfattende: - en rørformet borestreng (3) strekkes ut i borehullet (2), idet den rørformete streng (3) har et flertall seksjoner forbundet ved hjelp av et flertall forbindelses-skjøter (4); og viderekarakterisert vedat - en autonom telemetristasjon (20) anbringes nær av hver nevnte flertall av forbindelsesskjøter (4), idet den autonome telemetristasjon (20) er innrettet til å motta et første signal og overføre et andre signal relatert til det nevnte første signal.10. Method for communicating along a joined drill string (3) in a drill hole (2), comprising: - a tubular drill string (3) is extended into the drill hole (2), the tubular string (3) having a plurality of sections connected by by means of a plural connecting conjunction (4); and further characterized in that - an autonomous telemetry station (20) is placed close to each said plurality of connecting joints (4), the autonomous telemetry station (20) being arranged to receive a first signal and transmit a second signal related to said first signal. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert vedat den autonome telemetristasjon (20) omfatter: - en mottaker (25) for å motta nevnte minst et første signal; - en sender (23) for å sende nevnte minst ett andre signal; - en kontroller (24) med en prosessor og en hukommelse, hvor kontrolleren (24) virker ifølge programmerte instruksjoner for å kontrollere den nevnte mottaker (25) og den nevnte sender (23) ifølge en forut bestemt protokoll; og en energikilde for å levere energi til den nevnte autonome telemetristasjon (20).11. Method according to claim 10, characterized in that the autonomous telemetry station (20) comprises: - a receiver (25) to receive said at least one first signal; - a transmitter (23) for transmitting said at least one second signal; - a controller (24) with a processor and a memory, the controller (24) operating according to programmed instructions to control said receiver (25) and said transmitter (23) according to a predetermined protocol; and an energy source for supplying energy to said autonomous telemetry station (20). 12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert vedat energikilden er innrettet til å trekke energi fra en potensiell brønnenergikilde nær den nevnte autonome telemetristasjon (20).12. Method according to claim 10, characterized in that the energy source is arranged to draw energy from a potential well energy source near the aforementioned autonomous telemetry station (20). 13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat den ytterligere omfatter et forlengelsesrør (41) forbundet til den nevnte autonome telemetristasjon (20), idet forlengelsesrøret strekker seg over en forutbestemt avstand langs en seksjon av den rørformete borestreng (3).13. Method according to claim 11, characterized in that it further comprises an extension pipe (41) connected to the aforementioned autonomous telemetry station (20), the extension pipe extending over a predetermined distance along a section of the tubular drill string (3). 14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat den ytterligere omfatter en leder innleiret i det nevnte forlengelsesrør (41).14. Method according to claim 13, characterized in that it further comprises a conductor embedded in said extension tube (41). 15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat mottakeren (25) og senderen (23) er innrettet til å kommunisere ved bruk av minst én av (i) en akustisk overføring, (ii) en radiofrekvens overføring, (iii) en lavfrekvens elektromagnetisk overføring, (iv) en optisk overføring, (v) en induktiv tilbakerefleksjonsoverføring.15. Method according to claim 11, characterized in that the receiver (25) and the transmitter (23) are arranged to communicate using at least one of (i) an acoustic transmission, (ii) a radio frequency transmission, (iii) a low frequency electromagnetic transmission, (iv) an optical transmission , (v) an inductive back-reflection transmission. 16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat hver autonome telemetristasjon (20) har en særegen kommunikasjonsadresse.16. Method according to claim 11, characterized in that each autonomous telemetry station (20) has a distinctive communication address. 17. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat den ytterligere omfatter et brønnverktøy og en overflatekontroller (15).17. Method according to claim 11, characterized in that it further comprises a well tool and a surface controller (15). 18. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat hver av de autonome telemetristasjoner (20) ved hver av antallet av forbindelser i rørstrengen virker ifølge programmerte instruksjoner for adaptivt å bestemme hvilke autonome stasjoner (20) som tilveiebringer en akseptabel databane.18. Method according to claim 11, characterized in that each of the autonomous telemetry stations (20) at each of the number of connections in the pipe string operates according to programmed instructions to adaptively determine which autonomous stations (20) provide an acceptable data path. 19. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat den autonome telemetristasjon (20) omfatter et flertall autonome telemetristasjoner, i hver av nevnte autonome telemetristasjoner (20) ved en forbindelse tilveiebringer en separat kommunikasjonskanal ifølge en forut bestemt protokoll.19. Method according to claim 11, characterized in that the autonomous telemetry station (20) comprises a plurality of autonomous telemetry stations, in each of said autonomous telemetry stations (20) a connection provides a separate communication channel according to a predetermined protocol.
NO20056008A 2003-06-13 2005-12-16 System and method for self-propelled communication and sensor network in a borehole NO339508B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US47823703P 2003-06-13 2003-06-13
PCT/US2004/019020 WO2004113677A1 (en) 2003-06-13 2004-06-14 Apparatus and method for self-powered communication and sensor network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20056008L NO20056008L (en) 2006-02-03
NO339508B1 true NO339508B1 (en) 2016-12-27

Family

ID=33539079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20056008A NO339508B1 (en) 2003-06-13 2005-12-16 System and method for self-propelled communication and sensor network in a borehole

Country Status (3)

Country Link
GB (1) GB2419365B (en)
NO (1) NO339508B1 (en)
WO (1) WO2004113677A1 (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0508448B1 (en) 2004-03-04 2017-12-26 Halliburton Energy Services, Inc. METHOD FOR ANALYSIS OF ONE OR MORE WELL PROPERTIES AND MEASUREMENT SYSTEM DURING DRILLING FOR COLLECTION AND ANALYSIS OF ONE OR MORE "
US7913773B2 (en) * 2005-08-04 2011-03-29 Schlumberger Technology Corporation Bidirectional drill string telemetry for measuring and drilling control
WO2007137326A1 (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Welldata Pty Ltd Method and system of data acquisition and transmission
US7954560B2 (en) 2006-09-15 2011-06-07 Baker Hughes Incorporated Fiber optic sensors in MWD Applications
US8242928B2 (en) 2008-05-23 2012-08-14 Martin Scientific Llc Reliable downhole data transmission system
BR122020020284B1 (en) 2015-05-19 2023-03-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc METHOD FOR COLLECTING PROFILE DATA DURING MANEUVERING A DOWNWELL COMMUNICATION SYSTEM
US10218074B2 (en) 2015-07-06 2019-02-26 Baker Hughes Incorporated Dipole antennas for wired-pipe systems
EP3294986A4 (en) 2015-07-31 2019-01-16 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic device for reducing cable wave induced seismic noises
CN107762491B (en) * 2016-08-17 2020-09-25 中国石油化工股份有限公司 While-drilling acoustic logging radiation device
US10072495B1 (en) 2017-03-13 2018-09-11 Saudi Arabian Oil Company Systems and methods for wirelessly monitoring well conditions
US10330526B1 (en) * 2017-12-06 2019-06-25 Saudi Arabian Oil Company Determining structural tomographic properties of a geologic formation
GB2583278B (en) * 2017-12-28 2022-09-14 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Serial hybrid downhole telemetry networks
WO2021026432A1 (en) 2019-08-07 2021-02-11 Saudi Arabian Oil Company Determination of geologic permeability correlative with magnetic permeability measured in-situ
BR112022009845A2 (en) 2019-11-27 2022-08-02 Baker Hughes Oilfield Operations Llc TELEMETRY SYSTEM THAT COMBINES TWO TELEMETRY METHODS
US11480018B2 (en) * 2020-07-31 2022-10-25 Saudi Arabian Oil Company Self-powered active vibration and rotational speed sensors
US11840919B2 (en) 2021-01-04 2023-12-12 Saudi Arabian Oil Company Photoacoustic nanotracers
US11879328B2 (en) 2021-08-05 2024-01-23 Saudi Arabian Oil Company Semi-permanent downhole sensor tool
US11860077B2 (en) 2021-12-14 2024-01-02 Saudi Arabian Oil Company Fluid flow sensor using driver and reference electromechanical resonators
US11867049B1 (en) 2022-07-19 2024-01-09 Saudi Arabian Oil Company Downhole logging tool
US11913329B1 (en) 2022-09-21 2024-02-27 Saudi Arabian Oil Company Untethered logging devices and related methods of logging a wellbore

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921269A1 (en) * 1997-12-03 1999-06-09 Halliburton Energy Services, Inc. Fail safe downhole signal repeater

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1462359A (en) * 1973-08-31 1977-01-26 Russell M K Power generation in underground drilling operations
US4518888A (en) * 1982-12-27 1985-05-21 Nl Industries, Inc. Downhole apparatus for absorbing vibratory energy to generate electrical power

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921269A1 (en) * 1997-12-03 1999-06-09 Halliburton Energy Services, Inc. Fail safe downhole signal repeater

Also Published As

Publication number Publication date
GB0526058D0 (en) 2006-02-01
WO2004113677A1 (en) 2004-12-29
NO20056008L (en) 2006-02-03
GB2419365B (en) 2007-09-19
GB2419365A (en) 2006-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO339508B1 (en) System and method for self-propelled communication and sensor network in a borehole
CA2570344C (en) Apparatus and methods for self-powered communication and sensor network
US8134476B2 (en) Apparatus and methods for self-powered communication and sensor network
US11828172B2 (en) Communication networks, relay nodes for communication networks, and methods of transmitting data among a plurality of relay nodes
US10598810B2 (en) Optical magnetic field sensor units for a downhole environment
US8330617B2 (en) Wireless power and telemetry transmission between connections of well completions
US11092000B2 (en) Apparatuses and methods for sensing temperature along a wellbore using temperature sensor modules comprising a crystal oscillator
US11286769B2 (en) Apparatuses and methods for sensing temperature along a wellbore using resistive elements
US6899178B2 (en) Method and system for wireless communications for downhole applications
EP2386011B1 (en) Pressure management system for well casing annuli
AU768198B2 (en) An acoustic transmission system
US20090080291A1 (en) Downhole gauge telemetry system and method for a multilateral well
US8421251B2 (en) Enhancing the effectiveness of energy harvesting from flowing fluid
EP2025863A1 (en) A subsurface formation monitoring system and method
US20190292902A1 (en) Apparatuses and methods for sensing temperature along a wellbore using semiconductor elements
CA2770979A1 (en) Method for transmission of data from a downhole sensor array
CA2969319C (en) Methods and systems employing fiber optic sensors for electromagnetic cross-well telemetry
EP3097258B1 (en) Wellbore energy collection
WO2018118028A1 (en) Methods and Systems for Downhole Inductive Coupling
Kyle et al. Acoustic telemetry for oilfield operations
CN109642459B (en) Communication network, relay node for communication network, and method of transmitting data between a plurality of relay nodes
EA041839B1 (en) ELECTRO-ACOUSTIC TRANSDUCER

Legal Events

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