NO339872B1

NO339872B1 - Apparat, system og fremgangsmåte for styring av trykk i et borehull

Info

Publication number: NO339872B1
Application number: NO20074624A
Authority: NO
Inventors: Volker Krueger; Sven Krueger
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2017-02-13
Also published as: GB2440452B; CA2600843C; NO20074624L; US7721822B2; US20070045006A1; WO2006099362A1; CA2600843A1; GB0717445D0; GB2440452A

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsesområdet

[0001] Denne oppfinnelse vedrører generelt oljefeltborehullssystemer og ved-rører mer spesielt datakjeder for systemer som anvender aktiv kontroll av bunnhullstrykk eller "ekvivalent sirkulerende densitet ECD ("equivalent circulating density").

Bakgrunnsteknikk

[0002] Oljefeltborehull bores ved å rotere en borekrone som er ført ned i borehullet ved hjelp av en borestreng. Borestrengen inkluderer et borerør (rørstreng) som ved sin bunnende har en boresammenstilling (også referert til som bunnhullssammenstilling ("bottomhole assembly" eller BHA) som bærer borekronen for boring av borehullet. Borerøret er tildannet av sammenskjøtede rør. Alternativt kan spolerør anvendes for å bære boresammenstillingen. Boresammenstillingen inkluderer vanlig en boremotor eller en "slammotor" som roterer borekronen. Boresammenstillingen inkluderer også en rekke forskjellige følere for å ta målinger av en rekke forskjellige bore-, formasjons- og BHA-parametere. Et egnet borefluid (vanlig referert til som "slammet") tilføres eller pumpes under trykk fra en kilde ved overflaten ned gjennom rørstrengen. Borefluidet driver slammotoren og tømmes så ut ved bunnen gjennom borekronen. Borefluidet returnerer opphulls via ringrommet mellom borestrengen og borehullets innside og medfører stykker av formasjon (vanlig referert til som "borekaks") som er kuttet eller produsert av borekronen under boring av borehullet.

[0003] For boring av borehull under vann (innenfor industrien referert til som "offshore" eller "undervanns" boring) er rørstreng anordnet ved en arbeidsstasjon (lokalisert på et borefartøy eller boreplattform). En eller flere rørstrenginjektorer eller rigger anvendes for å bevege rørstrengen inn i og ut av borehullet. I boring av typen med stigerør utplasseres et stigerør, som dannes av sammenskjøtede seksjoner av foringsrør eller rørstreng mellom borefartøyet og brønnhodeutstyret ved sjøbunnen og anvendes for å styre rørstrengen til brønnhodet. Stigerøret tjener også som en rørledning for fluid som returnerer fra brønnhodet til havoverflaten.

[0004] Under boring forsøker boreoperatøren omhyggelig å kontrollere fluid-densiteten ved overflaten slik at trykket i borehullet, inklusive bunnhullstrykket styres. Typisk opprettholder operatøren det hydrostatiske trykk av borefluidet i borehullet over formasjonstrykket eller poretrykket for å unngå brønnutblåsing. Densiteten av borefluidet og borefluidstrømningsmengden bestemmer stort sett effektiviteten av borefluidet til å bære borekakset til overflaten. En viktig nedhulls parameter som styres under boring er bunnhullstrykket som i sin tur styrer den ekvivalente sirkulerende densitet ECD av fluidet ved borehullsbunnen.

[0005] Denne betegnelse, ECD, beskriver den tilstand som eksisterer når boreslammet i brønnen sirkuleres. Friksjonstrykket bevirket av fluidet som sirkulerer gjennom det åpne borehull og et eller flere foringsrør på sin vei tilbake til overflaten bevirker en økning i trykkprofilen langs denne bane og som er forskjellig fra trykkprofilen når brønnen er i en statisk tilstand (det vil si ikke-sirkulerende). I tillegg til økningen i trykket under sirkulering er der en ytterligere økning i trykk under boring på grunn av innføringen av borefaststoffer i fluidet. Denne negative effekt av økning av trykket langs ringrommet av brønnen er en økning av trykket som kan frakturere formasjonen ved "skoen" på det siste foringsrør. Dette kan redusere lengden av borehull som kan bores før et ytterligere foringsrør må innsettes. I tillegg er den sirkulasjonstakt som kan oppnås også begrenset. På grunn av denne sirkulasjons-trykkøkning er også evnen til å rense borehullet kraftig begrenset. Denne tilstand for-verres under boring av en offshorebrønn. I offshorebrønner er forskjellen mellom frakturtrykket i de grunne seksjoner av brønnen og poretrykket i de dypere seksjoner betraktelig mindre sammenlignet med borehull boret på land. Dette skyldes sjøvanns-gradienten versus den gradient som ville eksistere hvis der var overliggende jordbunnslag for den samme dybde.

[0006] I noen boreanvendelser er det ønskelig å bore borehullet ved balansert betingelse eller ved underbalanser! betingelse. Betegnelsen balansert betyr at trykket i borehullet opprettholdes ved eller nær formasjonstrykket. Underbalanser! betingelse betyr at boretrykket er under formasjonstrykket. Disse to betingelser er ønskelig på grunn av at borefluidet under slike betingelser ikke penetrerer inn i formasjonen slik at formasjonen etterlates uberørt for å gjennomføre formasjonsevalueringstester og målinger. For å kunne være i stand til å bore en brønn til en total borehullsdybde ved bunnhullet må ekvivalent sirkulerende densitet ECD reduseres eller styres. I under-vannsbrønner er en metode å anvende et slamfylt stigerør for å danne et under-vannsfluidsirkulasjonssystem som anvender rørstrengen, bunnhullssammenstillingen BHA, ringrommet mellom rørstrengen og borehullet og det slamfylte stigerør, og der etter injisere gass (eller annet lavdensitet fluid) i det primære borefluid (typisk i ringrommet inntil bunnhullssammenstillingen BHA) for å redusere densiteten av fluidet nedstrøm (det vil si i resten av fluidsirkulasjonssystemet). Denne såkalte "dobbelte densitet" metode blir ofte referert til som boring med kompressible fluider.

[0007] En ytterligere metode for å endre densitetsgradienten i en dypvanns returfluidbane er blitt foreslått, men ikke anvendt i praksis. Denne metode foreslår å anvende en tank, som for eksempel en elastisk beholder ved havbunnen for å motta returfluid fra borehullsringrommet og holde fluidet ved det hydrostatiske trykk av vannet ved havbunnen. Uavhengig av strømningen i ringrommet avleverer en separat returledning forbundet til havbunnslagringsbeholderen og en undervanns løftepumpe returfluidet til overflaten. Selv om denne teknikk (som er referert til som "dobbelt gradient" boring) ville anvende et enkelt fluid, ville den også kreve en diskon-tinuitet i den hydrauliske gradientledning mellom havbunnslagringsbeholderen og undervanns løftepumpen. Dette krever nøyaktig overvåkning og kontroll av trykket ved undervanns lagringsbeholderen, det undervanns hydrostatiske vanntrykk, undervanns løftepumpeoperasjonen og overflatepumpen som avleverer borefluider under trykk inn i rørstrengen for strømning nedhulls. Nivået av kompleksitet av den nød-vendige undervannsinstrumentering og kontroller så vel som vanskeligheten ved utplassering av systemet har forsinket (om ikke helt forhindret) den praktiske anvendelse av "dobbelt gradient" systemet.

[0008] En ytterligere metode er beskrevet i U.S. Patent Application 09/353.275 inngitt 14. juli 1999 med samme assignatar som den foreliggende. U.S. Patent Application 09/353.275 er innlemmet heri i sin helhet som referanse. En utførelsesform av den nevnte metode beskriver et system uten stigerør hvori en sentrifugalpumpe i en separat returledning kontrollerer fluidstrømningen til overflaten og således den ekvivalente sirkulerende densitet ECD. US 2004/069504 A1 vedrører anordninger og fremgangsmåter for etablering av en effektiv ringformtetning mellom en aktiv trykk-differensialanordning og en omgivende sidevegg for et borehull.

Oppsummering av oppfinnelsen

[0009] Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et borehullssystem hvori bunnhullstrykket og følgelig den ekvivalente sirkulerende densitet ECD styres ved å skape et trykkdifferensial ved en selektert lokalitet i returfluidbanen med en aktiv trykkdifferensialinnretning for å redusere eller styre bunnhullstrykket. Det foreliggende system er forholdsvis lett å inkorporere i nye og eksisterende systemer.

[0010] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse borehulls-systemerfor utføring av nedhulls borehullsoperasjonerfor borehull både på land og offshore. Slike boresystemer inkluderer en rigg som beveger en navlestreng (for eksempel borestreng) inn i og ut av borehullet. En bunnhullssammenstilling BHA som bærer borekronen, er festet til bunnenden av borestrengen. En brønnkontrollsammen-stilling eller utstyr på brønnen mottar bunnhullssammenstillingen og borestrengen. Et borefluidsystem leverer et borefluid inn i borestrengen og dette tømmes ut ved borekronen og returnerer så til brønnkontrollutstyret mens det bærer borekakset via ringrommet mellom borestrengen og borehullet. Et stigerør anordnet mellom brønnhodeutstyret og overflaten styrer borestrengen og tilveiebringer en rørledning for å bevege det returnerende fluid til overflaten.

[0011] I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse beveges en aktiv trykkdifferensialinnretning i borehullet ettersom borestrengen beveges. I en alternativ utførelsesform er den aktive differensialtrykkinnretning festet til borehullets innside eller vegg og forblir stasjonær i forhold til borehullet under boring. Innretningen opereres under boring, det vil si når borefluid sirkulerer gjennom borehullet, til å skape et trykkdifferensial over innretningen. Dette trykkdifferensial endrer trykket på borehullet under eller nedhulls fra innretningen. Innretningen kan styres til å redusere bunnhullstrykket i en viss grad, ved å opprettholde bunnhullstrykket ved en bestemt verdi, eller innenfor et bestemt område. Ved å stenge eller begrense strømningen gjennom innretningen kan bunnhullstrykket økes.

[0012] Systemet inkluderer også nedhullsinnretninger for å gjennomføre en rekke forskjellige funksjoner. Eksempelvise nedhullsinnretninger inkluderer innretninger som styrer borefluidstrømningsmengden og borefluidstrømningsbaner. For eksempel kan systemet inkludere en eller flere strømningsstyrende innretninger som kan stoppe strømningen av fluidet i borestrengen og/eller ringrommet. Slike strømningsstyrende innretninger kan konfigureres til å sende fluidet i borestrengen inn i ringrommet og/eller forbiføre returfluid omkring APD-innretningen ("Activ Pressure Differensial device").

[0013] I en utførelsesform kommuniserer følere med en kontroller via et telemetrisystem for å opprettholde borehullstrykket i en sone av interesse ved et selektert trykk eller område av trykk. Følerne er strategisk posisjonert gjennom hele systemet for å tilveiebringe informasjon eller data vedrørende en eller flere selekterte parametere av interesse som for eksempel boreparametere, boresammenstilling eller BHA-parametere og formasjons- eller formasjonsevalueringsparametere. Kontrolleren egnet for boreoperasjoner inkluderer foretrukket programmer for å opprettholde borehullstrykket ved en sone ved underbalansebetingelse eller ved balanse-betingelse eller ved overbalansebetingelse. Kontrolleren kan programmeres til å aktivere nedhullsinnretninger ifølge programmerte instruksjoner eller etter forekomst av en spesiell tilstand.

[0014] Eksempelvise konfigurasjoner for APD-innretningen og assosiert drivinnretning inkluderer en pumpe av Moineau-typen koplet til en positiv fortrengningsmotor/drivinnretning via en akslingssammenstilling. En ytterligere eksempelvis konfigurasjon inkluderer en turbindrivinnretning koplet til en sentrifugaltypepumpe via en akslingssammenstilling. Foretrukket separerer en høytrykkstetning et tilførselsfluid som strømmer gjennom motoren fra et returfluid som strømmer gjennom pumpen. I en foretrukket utførelsesform er tetningen konfigurert til å bære den ene eller begge av radiale og aksiale (trykk) krefter.

[0015] I enda ytterligere konfigurasjoner kan en positiv fortrengningsmotor drive en mellomliggende innretning som for eksempel en hydraulisk motor, som driver APD-innretningen. Alternativt kan en ejektorpumpe anvendes og denne kan eliminere behovet for en drivinnretning/motor. Videre kan pumper som inkorporerer et eller flere stempler, som for eksempel hammerpumper, også være egnet for visse anvendelser. I enda ytterligere konfigurasjoner kan APD-innretningen drives av en elektrisk motor. Den elektriske motor kan være posisjonert på utsiden av en borestreng eller dannet integrert med borestrengen. I et foretrukket arrangement styrer variasjon av hastigheten av den elektriske motor direkte hastigheten av rotoren i APD-innretningen og således trykkdifferensialet over APD-innretningen.

[0016] Forbiføringsinnretninger er anordnet for å tillate fluidsirkulasjon i borehullet under innføring/utføring ("tripping") av systemet, for å kontrollere de innstilte operasjonspunkter av APD-innretningen og/eller den assosierte drivinnretning/motor, og tilveiebringe en tømmemekanisme for å avlaste fluidtrykk. For eksempel kan om-føringsinnretningene selektivt kanalisere fluid omkring motoren/- drivinnretningen og APD-innretningen og selektivt tømme borefluid ut fra borestrengen inn i ringrommet. I et arrangement kan forbiføringsinnretningen for pumpen også fungere som en partikkelforbiføringsledning for APD-innretningen. Alternativt kan en separat partikkelforbiføring anvendes i tillegg til pumpeforbiføringen for en slik funksjon. I tillegg kan en ringtetning (ikke vist) i visse utførelsesformer være anbrakt omkring APD-innretningen for å muliggjøre et trykkdifferensial over APD-innretningen.

[0017] I visse utførelsesformer tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse videre en fremgangsmåte for styring av trykket i et borehull ved å kontrollere APD-innretningen til å tilveiebringe et borehullstrykk i relasjon til en formasjonstrykk-parameter (for eksempel poretrykk, kollapstrykk, frakturtrykk, etc.) ved en selektert lokalitet i borehullet. Operasjonsparametere for APD-innretningen som for eksempel strømningsmengde, hastighet og trykk kan reguleres til å bringe APD-innretningen til å tilveiebringe et selektert trykkdifferensial i returfluidet. I en metode innstilles operasjonsparameteren ved overflaten. I andre metoder reguleres en eller flere av operasjonsparameterne under operasjon av APD-innretningen ved hjelp av en kontrollenhet. I en utførelsesform opererer kontrollenheten en regulerbar forbiføring som selektivt omstyrer borefluid omkring en motor for APD-innretningen eller selve APD-innretningen for derved å styre det trykkdifferensial som bevirkes av pumpen. I andre utførelsesformer kan den regulerbare omstyring tømme fluid ut fra tilførelses-ledningen til ringrommet. Kontrollenheten kan også styre APD-innretningen i respons til minst én bestemt parameter vedrørende et selektert fluid i borehullet som for eksempel strømningsmengde, densitet, temperatur og trykk.

[0018] I utførelsesformer styres APD-innretningen i respons til et målt trykkdifferensial mellom et innløp til APD-innretningen og et utløp fra APD-innretningen. For eksempel styrer en kontrollenhet APD-innretningen til å tilveiebringe et forut bestemt trykkdifferensial mellom APD-innretningsinnløpet og APD-innretningsutløpet. I andre arrangementer styres APD-innretningen i respons til en målt formasjonsparameter som for eksempel poretrykk, frakturtrykk, en geofysisk egenskap, petro-fysisk egenskap og kollapstrykk eller en boreparameter som for eksempel penetrasjonshastighet ROP, vibrasjon eller strømningsmengde.

[0019] APD-innretningen kan konfigureres til å kontrollere trykk (eller en annen parameter) ved borehullsbunnen eller en annen lokalitet som for eksempel nær en foringsrørsko, ved en åpen borehullsseksjon opphulls fra bunnhullssammenstillingen, eller i et foringsrør. For eksempel styre APD-innretningen ved bruk av borehullstrykk-målinger for å tilveiebringe et spesifisert trykkdifferensial i forhold til poretrykket ved et åpent hull inntil en foringsrørsko. Et slikt trykkstyringsarrangement kan være fordelaktig når APD-innretningen er i et foringsrør i borehullet. Borehullstrykket ved foringsrørskoen kan i et slikt arrangement styres til å tilveiebringe en overbalanse, en balanse eller en underbalanse. I visse metoder kan også to eller flere APD-innretningen anvendes for å tilveiebringe en selektert trykkprofil i borehullet.

[0020] I aspekter tilveiebringes således den foreliggende oppfinnelse et system for styring av trykket i et borehull boret i en formasjon ved bruk av en borestreng med en bunnhullssammenstilling BHA ved en ende derav og hvori borefluidet som tilføres under trykk til borestrengen returnerer til overflaten ("returfluidet"). I en illustrativ utførelsesform inkluderer systemet en aktiv trykkdifferensialinnretning ("APD-innretning") i returfluidet, en kontrollenhet innrettet til å styre APD-innretningen; og en datakjede som forbinder APD-innretningen til kontrollenheten. Det illustrative system kan også inkludere en eller flere følere i borehullet og som måler en eller flere selekterte parametere av interesse som for eksempel borehullstrykk, en formasjonsparameter, en boreparameter, en BHA-parameter eller annen parameter. Datakjeden kan også overføre data mellom føleren og kontrollenheten. Videre kan kontrollenheten programmeres til å styre APD-innretningen i respons til følermålinger. I en utførelsesform er kontrollenheten posisjonert ved overflaten. I andre utførelses-former er kontrollenheten posisjonert ved en nedhullslokalitet. Kontrollenhetene kan også være posisjonert ved begge lokaliteter. Kontrollenheten eller enhetene kan programmeres til å kontrollere under human overvåkning eller på en lukket sløyfe-måte.

[0021] I et arrangement inkluderer datakjeden en leder som for eksempel en elektrisk leder og/eller en fiberoptisk tråd. Lederne kan inkludere kabler eller tråder posisjonert i eller langs borestrengen. I andre arrangementer kan datakjeden anvende transmisjonsmedia som for eksempel akustiske signaler, radiofrekvens-signaler, elektromagnetiske signaler og/eller slampulssignaler. Videre kan datakjeden inkludere et flertall stasjoner, idet hver stasjon er innrettet til å videresende signaler opphulls og/eller nedhulls. I tillegg kan systemet i noen utførelsesformer anvende to separate datakjeder for å kople føleren eller følerne og APD-innretningen til kontrollenheten. De separate datakjeder kan anvende samme transmisjonsmedia eller anvende forskjellige media. For eksempel kan datakjeden mellom APD-innretningen og kontrollenheten anvende ledere som for eksempel kablet borerør eller kablete rør-ledninger og datakjeden mellom føleren eller følerne og kontrollenheten kan anvende slampulssignaler.

[0022] Læren ifølge den foreliggende oppfinnelse kan også utnyttes i ikke-boreanvendelser som for eksempel innføring av foringer. Det vil si læren ifølge den foreliggende oppfinnelse kan lett anvendes for en hvilken som helst fase av brønn-konstruksjonsprosessen for å styre borehullstrykket.

[0023] Eksempler på de mer viktige trekk ved oppfinnelsen er blitt oppsummert i det foregående (riktig nok ganske generelt) for at den detaljerte beskrivelse derav som følger kan bli bedre forstått og for at de bidrag som de representerer til dette område av teknikken kan bli verdsatt. Der er selvfølgelig ytterligere trekk ved oppfinnelsen som skal beskrives i det følgende og som vil danne formålet for de senere anførte patentkrav.

Kort beskrivelse av tegningene

[0024] For detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelse bør det vises til den følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelsesform, tatt i forbindelse med de vedføyde tegninger hvori:

[0025] Figur 1A er en skjematisk illustrasjon av en utførelsesform av et system som anvender en aktiv trykkdifferensial APD-innretning for å styre trykket i en forut bestemt borehullslokalitet;

[0026] Figur 1B illustrerer grafisk effekten av en virksom aktiv trykkdifferensial APD-innretning på trykket ved en forut bestemt borehullslokalitet;

[0027] Figur 2 er et skjematisk oppriss av figur 1A etter at borestrengen og den aktive trykkdifferensial APD-innretning har beveget seg en viss strekning i jordforma-sjonen fra lokaliteten vist i figur 1A;

[0028] Figur 3 er et skjematisk oppriss av en alternativ utførelsesform av borehullssystemet hvori den aktive trykkdifferensialinnretning er festet til borehullets innside;

[0029] Figurene 4A-D er skjematiske illustrasjoner av en utførelsesform av et arrangement ifølge den foreliggende oppfinnelse hvori en positiv fortrengningsmotor er koplet til en positiv fortrengningspumpe (APD-innretningen);

[0030] Figurene 5A og 5B er skjematiske illustrasjoner av en utførelsesform av et arrangement ifølge den foreliggende oppfinnelse hvori en turbindrivinnretning er koplet til en sentrifugalpumpe (APD-innretningen);

[0031] Figur 6A er en skjematisk illustrasjon av en utførelsesform av et arrangement ifølge den foreliggende oppfinnelse hvori en elektrisk motor anbrakt på utsiden av en borestreng er koplet til en APD-innretning;

[0032] Figur 6B er en skjematisk illustrasjon av en utførelsesform av et arrangement ifølge den foreliggende oppfinnelse hvori en elektrisk motor anbrakt inne i en borestreng er koplet til en APD-innretning;

[0033] Figur 7 illustrerer skjematisk en utførelsesform av et kontrollsystem for

å kontrollere en aktiv trykkdifferensialinnretning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse;

[0034] Figur 8 er et flytskjema som illustrerer et styresystem i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse;

[0035] Figur 9A & B illustrerer skjematisk en borehullstrykkprofil tilveiebrakt av et styresystem fremstilt i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse;

[0036] Figur 10 illustrerer skjematisk et signal, datakommunikasjonssystem for overflatestyring av trykkstyringssystemet fremstilt i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse;

[0037] Figur 11 illustrerer skjematisk et eksempelvis datakommunikasjonssystem for lukket sløyfe nedhullsstyring av trykkstyringssystemet fremstilt i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; og

[0038] Figur 12 illustrerer skjematisk en eksempelvis datakjede som anvender telemetristasjoner fremstilt i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

[0039] Med henvisning til figur 1A illustreres der skjematisk et system for gjennomføring av en eller flere operasjoner relatert til konstruksjonen, loggingen, komplettering eller overhaling av en hydrokarbonproduserende brønn. Spesielt viser figur 1A et skjematisk oppriss av en utførelsesform av et borehullboresystem 100 for boring av borehull 90 ved bruk av konvensjonell borefluidsirkulering. Boresystemet 100 er en rigg for landbrønner og inkluderer en boreplattform 101, som kan være et borefartøy eller en ytterligere egnet overflatearbeidsstasjon som for eksempel en flytende plattform eller en halvt neddykkbar plattform for offshorebrønner. For offshoreoperasjoner vil det typisk bli anvendt ytterligere kjent utstyr som for eksempel et stigerør og et undervanns brønnhode. For å bore et borehull 90 anbringes brønn-styringsutstyret 125 (også referert til som brønnhodeutstyret) over borehullet 90. Brønnhodeutstyret 125 inkluderer en utblåsingssikringsstakk 126 og en lubrikator (ikke vist) med sin assosierte strømningskontroll.

[0040] Dette system 100 inkluderer videre et brønnverktøy som for eksempel en boresammenstilling eller en bunnhullssammenstilling ("BHA") 135 ved bunnen av en egnet navlestreng som for eksempel borestrengen eller borerøret 121 (slike betegnelser vil bli anvendt om hverandre). I en foretrukket utførelsesform inkluderer BHA 135 en borekrone 130 innrettet til å desintegrere bergart og jordbunn. Borekronen kan roteres ved hjelp av en overflateroterende drivinnretning eller en motor som anvender trykksatt fluid (for eksempel slammotor) eller en elektrisk drevet motor. Røret 121 kan være helt eller delvis dannet av borerør, metall eller kompositt-materialspolerør, forlengingsrør eller andre kjente elementer. I tillegg kan røret 121 inkludere data- og energioverføringsbærere som for eksempel fluidledninger, fiber-optikkog metalledere. Konvensjonelt er røret 121 anbrakt ved boreplattformen 101. For å bore borehullet 90 føres bunnhullssammenstillingen BHA 135 fra boreplattformen 101 til brønnhodeutstyret 125 og innsettes deretter i borehullet 90. Røret 121 beveges inn i og ut av borehullet 90 ved hjelp av et egnet rørinjeksjonssystem.

[0041] Under boring pumpes et borefluid fra et overflate slamsystem 22 under trykk ned gjennom røret 121 (dette er tilførselsfluid"). Slamsystemet 22 inkluderer en slamtank eller slamtilførselskilde 26 og en eller flere pumper 28. I en utførelsesform opererer tilførselsfluidet en slammotor i bunnhullssammenstillingen BHA 135, som i sin tur roterer borekronen 130. Rotasjon av borestrengen 121 kan også anvendes for å rotere borekronen 130, enten i forbindelse med eller separat fra slammotoren. Borekronen 130 desintegrerer formasjonen (bergart) til borekaks 147. Borefluidet som forlater borekronen beveger seg opphulls gjennom ringrommet 194 mellom bore strengen 121 og borehullsveggen eller borehullsinnsiden 196 og medfører borekakset 147 (et "returfluid"). Returfluidet tømmes til en separator (ikke vist) som separerer borekakset 147 og andre faststoffer fra returfluidet og tømmer det rene fluid tilbake i slamtanken 26. Som vist i figur 1A pumpes det rene slam gjennom røret 121 mens slammet med borekakset 147 returnerer til overflaten via ringrommet 194 opp til brønnhodeutstyret 125.

[0042] Så snart brønnen 90 er blitt boret til en bestemt dybde installeres foringsrør 129 med en foringsrørsko 151 ved bunnen. Boringen fortsettes da for å bore brønnen til en ønsket dybde som vil inkludere en eller flere produksjonsseksjo-ner, som foreksempel seksjonen 155. Seksjonen underforingsrørskoen 151 behø-ver ikke å fores før det er ønskelig å komplettere brønnen, noe som etterlater bunn-seksjonen av brønnen som et åpent borehull, som vist ved henvisningstallet 156.

[0043] Som bemerket i det foregående tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et boresystem for kontroll av bunnhullstrykket i en sone av interesse betegnet ved henvisningstallet 155 og derved ECD-effekten på borehullet. I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, for å kontrollere eller styre trykket ved sonen 155 er en aktiv trykkdifferensialinnretning ("APD-innretning") 170 fluid-messig koplet til returfluidet nedstrøms fra sonen av interesse 155. Den aktive trykkdifferensialinnretning er en innretning som er i stand til å skape et trykkdifferensial "AP" over innretningen. Dette kontrollerte trykkfall reduserer trykket oppstrøms av APD-innretningen 170 og spesielt i sonen 155.

[0044] Systemet 100 inkluderer også nedhullsinnretninger som separat eller kooperativt utfører en eller flere funksjoner som for eksempel styring av strømnings-mengden av borefluidet og kontroll av strømningsbanene av borefluidet. For eksempel kan systemet 100 inkludere en eller flere strømningskontrollinnretninger som kan stoppe strømningen av fluidet i borestrengen og/eller ringrommet 194. Figur 1A viseren eksempelvis strømningsstyreinnretning 173 som inkluderer en innretning 174 som kan blokkere fluidstrømningen inne i borestrengen 121 og en innretning 175 som kan blokkere fluidstrømning gjennom ringrommet 194. Den strømningsstyrings-innretning 173 kan aktiveres når en spesiell tilstand opptrer for å isolere brønnen over og under strømningsstyringsinnretningen 173. Foreksempel kan strømnings-styringsinnretningen 173 aktiveres for å blokkere fluidstrømningskommunikasjon når borefluidsirkulasjonen stanses slik at seksjonene over og under innretningen 173 isoleres slik at borehullet opprettholdes under innretningen 173 ved eller hovedsakelig ved trykktilstanden førfluidsirkulasjonen stanses.

[0045] Strømningsstyringsinnretningene 174, 175 kan også konfigureres til selektivt å styre strømningsbanen av borefluidet. For eksempel kan strømnings-styringsinnretningen 174 i borerøret 121 konfigureres til å sende noe eller alt fluidet i borestrengen 121 inn i ringrommet 194. Videre kan den ene eller begge strømnings-styringsinnretningene 174, 175 konfigureres til å forbiføre noe eller alt returfluidet omkring APD-innretningen 170. Et slikt arrangement kan for eksempel være nyttig for å assistere i å løfte borekaks til overflaten. Strømningsstyreinnretningen 173 kan inkludere tilbakeslagsventiler, pakninger og en hvilken som helst annen egnet innretning. Slike innretninger kan automatisk aktiveres etter forekomsten av en spesiell prosess eller tilstand.

[0046] Systemet 100 inkluderer også nedhullsinnretninger for bearbeiding av borekakset (for eksempel reduksjon av kuttestørrelsen) og annet avfall som strømmer i ringrommet 194. For eksempel kan en finmalingsinnretning 176 være anbrakt i ringrommet 194 oppstrøms fra APD-innretningen 170 for å redusere størrelsen av medrevet borekaks og annet avfall. Finmalingsinnretningen 176 kan anvende kjente elementer som blad, tenner, eller ruller for å knuse, pulverisere eller på annen måte desintegrere borekaks og avfall medrevet i fluidet som strømmer i ringrommet 194. Finmalingsinnretningen 176 kan opereres av en elektrisk motor, en hydraulisk motor, ved rotasjon av borestrengen eller andre passende anordninger. Finmalingsinnretningen 176 kan også være integrert i APD-innretningen 170. For eksempel, hvis en flertrinns turbin anvendes som APD-innretningen 170 kan da de trinnene inntil innløpet til turbinen erstattes med blad innrettet til å kutte eller skjære partikler før de passerer gjennom bladene av de gjenværende turbintrinn.

[0047] Følere Si.ner strategisk plassert gjennom hele systemet 100 for å tilveiebringe informasjon eller data vedrørende en eller flere selekterte parametere av interesse (trykk, strømningsmengde, temperatur). I en foretrukket utførelsesform kommuniserer nedhullsinnretningene og følerne Si.nmed en kontroller 180 via et telemetrisystem (ikke vist). Ved bruk av data tilveiebrakt av følerne S^. n opprettholder kontrolleren 180 borehullstrykket ved sonen 155 ved et valgt trykk eller område av trykk. Kontrolleren 180 opprettholder det selekterte trykk ved å styre APD-innretningen 170 (for eksempel ved å regulere den mengde energi som tilføres til returfluidledningen) og/eller nedstrømsinnretningene (for eksempel å regulere strømningsmengden gjennom en innsnevring som for eksempel en ventil).

[0048] Når de er konfigurert for boreoperasjoner tilveiebringer følerne Si.nmålinger vedrørende en rekke forskjellige boreparametere som for eksempel fluidtrykk, fluidstrømningsmengde, rotasjonshastighet av pumper og lignende innretninger, temperatur, vekt på borekronen (WOB), penetrasjonshastighet (ROP), etc, boresammenstillings- eller BHA-parametere som for eksempel vibrasjon, friksjons-sluring ("stick slip"), omdreininger per minutt (RPM), inklinasjon, boreretning, BHA-lokalisering, etc. og formasjons- eller formasjonsevalueringsparametere vanlig referert til som måling-under-boring (MWD) parametere som resistivitet, akustikk, kjernestråling, NMR, etc. En foretrukket type av føler er en trykkføler for måling av trykk ved en eller flere lokaliteter. Med fortsatt henvisning til figur 1A tilveiebringer trykkfølere trykkdata i bunnhullssammenstillingen BHA, føleren P2tilveiebringer trykkdata i ringrommet, trykkføleren P3i tilførselsfluidet, og trykkføleren 4 tilveiebringer trykkdata ved overflaten. Andre trykkfølere kan anvendes for å tilveiebringe trykkdata ved et hvilket som helst annet ønsket sted i systemet 100. I tillegg inkluderer systemet 100 fluidstrømningsfølere som for eksempel føleren V som tilveiebringer måling av fluidstrømning på et eller flere steder i systemet.

[0049] Videre kan status og tilstand av utstyr så vel som parametere ved-rørende omgivelsenes betingelser (for eksempel trykk og andre parametere oppført i det foregående) i systemet 100 overvåkes av følere posisjonert i hele systemet 100; eksempelvise lokaliteter inkludert ved overflaten (S1), ved APD-innretningen 170 (S2), ved brønnhodeutstyret 125 (S3), i tilførselsfluidet (S4), langs borerøret 121 (S5), ved brønnverktøyet 135 (S6), i returfluidet oppstrøms fra APD-innretningen 170 (S7) og i returfluidet nedstrøms fra APD-innretningen 170 (S8). Det skal forstås at andre lokaliteter kan også anvendes for følerne Si.n.

[0050] Kontrolleren 180 egnet for boreoperasjoner inkluderer foretrukket programmer for opprettholdelse av borehullstrykket ved sonen 155 ved underbalansetilstand, ved balansetilstand eller ved overbalansetilstand. Kontrolleren 180 inkluderer en eller flere prosessorer som bearbeider signaler fra de forskjellige følere i boresammenstillingen og kontrollerer også deres operasjon. Dataene tilveiebrakt av disse følere Si.nog kontrollsignaler overført av kontrolleren 180 for å styre nedhullsinnretninger som for eksempel innretningene 173-176 kommuniseres ved hjelp av et egnet toveis telemetrisystem (ikke vist). En separat prosessor kan anvendes for hver føler eller innretning. Hver føler kan også ha tilleggskretssystemer for sine spesielle operasjoner. Kontrolleren 180, som kan være enten nedhulls eller ved overflaten, anvendes heri i den generiske betydning for enkelhet og lett forståelse og ikke som en begrensning på grunn av at bruken og operasjonen av slike kontrollere er kjent innenfor dette området. Kontrolleren 180 inneholder foretrukket en eller flere mikro-prosessorer eller mikrokontrollere for bearbeiding av signaler og data og for å utføre kontrollfunksjoner, faststoffhukommelsesenheter for lagring av programmerte instruksjoner, modeller (som kan være interaktive modeller) og data og andre nødvendige kontrollkretser. Mikroprosessorene kontrollerer operasjonen av de forskjellige følere, tilveiebringe kommunikasjon blant nedhullsfølerne og tilveiebringe toveis data- og signalkommunikasjon mellom boresammenstillingen 30, nedstrøms innretninger som for eksempel innretningene 173-175 og overflateutstyr via den toveis telemetri. I andre utførelsesformer kan kontrolleren 180 være en hydromekanisk innretning som inkorporerer kjente mekanismer (ventiler, forspenningselementer, forbindelser som samvirker til å aktivere verktøy under for eksempel forut innstilte betingelser).

[0051] Av hensyn til enkeltheten er bare en enkelt kontroller 180 vist. Det skal imidlertid forstås at et flertall kontrollere 180 også kan anvendes. For eksempel kan en nedhulls kontroller anvendes for å samle, bearbeide og overføre data til en overflatekontroller, som videre bearbeider dataene og overfører passende kontrollsignaler nedhulls. Andre variasjoner for å dele databearbeidingsoppgaver og generere kontrollsignaler kan også anvendes.

[0052] Generelt mottar imidlertid under operasjon kontrolleren 180 informa-sjonen vedrørende en parameter av interesse og regulerer en eller flere nedhullsinnretninger og/eller APD-innretningen 170 for å tilveiebringe det ønskede trykk eller område av trykk i nærheten av sonen 155 av interesse. For eksempel kan kontrolleren 180 motta trykkinformasjon fra en eller flere av følerne (Si-Sn) i systemet 100. Kontrolleren 180 kan styre APD-innretningen 170 i respons til en eller flere av: trykk, fluidstrømning, en formasjonskarakteristikk, en borehullskarakteristikk og en fluid-karakteristikk, en overflatemålt parameter eller en parameter målt i borestrengen. Kontrolleren 180 bestemmer ECD og regulerer energitilførselen til APD-innretningen 170 for å opprettholde ECD ved en ønsket eller forut bestemt verdi eller innenfor et ønsket eller forut bestemt område. Borehullssystemet 100 tilveiebringer således et lukket sløyfesystem for styring av ECD i respons til en eller flere parametere av interesse under boring av et borehull. Dette system er relativt enkelt og effektivt og kan inkorporeres i nye eller eksisterende boresystemer og lett tilpasses til å under-støtte andre brønnkonstruksjoner, kompletterings- og overhalingsaktiviteter.

[0053] I utførelsesformen vist i figur 1A er APD-innretningen 170 vist som en turbin festet til borestrengen 121 som opererer inne i ringrommet 194. Andre ut-førelsesformer, beskrevet mer detaljert i det følgende kan inkludere sentrifugalpumpe, positive fortrengningspumper, ejektorpumper og andre lignende innretninger. Under boring beveger APD-innretningen 170 seg i borehullet 90 sammen med borestrengen 121. Returfluidet kan strømme gjennom APD-innretningen 170 uansett om turbinen opererer. APD-innretningen 170 skaper imidlertid når den er i drift et differensialtrykk over denne innretning.

[0054] Som beskrevet i det foregående inkluderer systemet 100 i en utførel-sesform en kontroller 180 som inkluderer en hukommelse og periferiutstyr 184 for å styre operasjonen av APD-innretningen 170, innretningene 173-176 og/eller bunnhullssammenstillingen 135. I figur 1A er kontrolleren 180 vist anbrakt ved overflaten. Den kan imidlertid lokaliseres inntil APD-innretningen 170, i BHA 135 eller ved en hvilken som helst annen egnet lokalisering. Kontrolleren 180 kontrollerer APD-innretningen for å skape en ønsket mengde AP over innretningen, noe som endrer bunnhullstrykket tilsvarende. Alternativt kan kontrolleren 180 programmeres til å aktivere strømningsstyringsinnretningen 173 (eller andre nedhullsinnretninger) i samsvar med programmerte instruksjoner eller etter forekomst av en spesiell tilstand. Kontrolleren 180 kan således kontrollere APD-innretningen i respons til følerdata vedrørende en parameter av interesse, ifølge programmerte instruksjoner tilveiebrakt for nevnte APD-innretning, eller i respons til instruksjoner tilveiebrakt til APD-innretningen fra en fjern lokalitet. Kontrolleren 180 kan således operere autonomt eller interaktivt.

[0055] Under boring kontrollerer kontrolleren 180 operasjonen av APD-innretningen for å skape et bestemt trykkdifferensial over innretningen slik at trykket mot formasjonen eller bunnhullstrykket endres. Kontrolleren 180 kan programmeres til å opprettholde borehullstrykket ved en verdi eller område av verdier som tilveiebringer en underbalansetilstand, en balansetilstand eller en overbalansetilstand. I en utførel-sesform kan differensialtrykket endres ved å endre hastigheten av APD-innretningen. For eksempel kan bunnhullstrykket opprettholdes ved en forut selektert verdi eller innenfor et selektert område i forhold til en parameter av interesse som for eksempel formasjonstrykket. Kontrolleren 180 kan motta signaler fra en eller flere følere i systemet 100 og i respons dertil styre operasjonen av APD-innretningen for å skape det ønskede trykkdifferensial. Kontrolleren 180 kan inneholde forprogrammert instruksjon og autonomt kontrollere APD-innretningen eller respondere til signaler mottatt fra en ytterligere innretning som kan være lokalisert fjernt fra APD-innretningen.

[0056] Figur 1B illustrerer grafisk ECD-kontrollen tilveiebrakt ved den ovenfor beskrevne utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse og viser til figur 1A av hensyn til enkelheten. Figur 1A viser APD-innretningen 170 i en dybde D1 og en representativ lokalisering i borehullet i nærheten av brønnverktøyet 30 ved en lavere dybde D2. Figur 1B tilveiebringer en graf med dybde versus trykk med en første kurve C1 representativ for en trykkgradient før operasjon av systemet 100 og en andre kurve representativ for en trykkgradient under operasjon av systemet 100. Kurven C3 representerer en teoretisk kurve hvori ECD-betingelsen ikke er til stede; det vil si når brønnen er statisk og ikke sirkulerende og er fri for borekaks. Det ses at et måltrykk eller selektert trykk ved dybden D2 under kurven C3 ikke kan tilfredsstilles med kurven C1. Fordelaktig reduserer systemet 100 det hydrostatiske trykk ved dybden D1 og skifter således trykkgradienten som vist ved kurven C3, som kan tilveiebringe det ønskede forut bestemte trykk ved dybden D2. I de fleste tilfeller er denne skifting omtrentlig det trykkfall som tilveiebringes av APD-innretningen 170.

[0057] Figur 2 viser borestrengen etter at den har beveget seg over avstanden "d" vist ved t-i-t2- Ettersom APD-innretningen 170 er festet til borestrengen 121 er APD-innretningen 170 også vist beveget over avstanden d.

[0058] Som tidligere bemerket og vist i forbindelse med figur 2 kan en APD-innretning 170a være festet til borehullet på en måte som vil tillate at borestrengen 121 beveges mens APD-innretningen 170a forblir ved en fiksert lokalitet. Figur 3 viser en utførelsesform hvori APD-innretningen er festet til borehullets innside og opereres av en egnet innretning 172a. APD-innretningen kan således festes til en lokalitet som er stasjonær i forhold til den nevnte borestreng som for eksempel et foringsrør, et forlengningsrør, borehullsringrommet, et stigerør eller annet egnet borehullsutstyr. APD-innretningen 170a installeres foretrukket slik at den befinner seg i den forede øvre seksjon 129. Innretningen 170a styres på den måte som er beskrevet i forbindelse med innretningen 170 (figur 1A).

[0059] Med henvisning til figurene 4A-D vises der skjematisk et arrangement hvori en positiv fortrengningsmotor/drivinnretning 200 er koplet til en Moineau-type pumpe 220 via en akselsammenstilling 240. Motoren 200 er forbundet til en øvre strengseksjon 260 hvorigjennom borefluid pumpes fra en overflatelokalitet. Pumpen 220 er forbundet til en nedre borestrengseksjon 262 hvorpå bunnhullssammenstillingen (ikke vist) er festet ved en ende derav. Motoren 200 inkluderer en rotor 202 og en stator 204. Tilsvarende inkluderer pumpen 220 en rotor 222 og en stator 224. Konstruksjonen av Moineau-type pumper og motorer er kjent for en fagkyndig og skal ikke drøftes i detalj her.

[0060] Akselsammenstillingen 240 overfører energien generert av motoren 200 til pumpen 220. En foretrukket akselsammenstilling 240 inkluderer en bøyelig motor-aksel 242 forbundet til motorrotoren 202, en bøyelig pumpeaksling 244 forbundet til pumperotoren 224, og en koplingsaksling 246 for å forene første og andre akslinger 242 og 244. I et arrangement er en høytrykkstetning 248 anbrakt omkring koplingsakslingen 246. Som kjent er rotorer for Moineau-type motorer/pumpe gjenstand for eksentrisk bevegelse under rotasjon. Følgelig er koplingsakslingen 246 foretrukket leddelt eller formet tilstrekkelig fleksibelt til å absorbere denne eksentriske bevegelse. Alternativt eller i kombinasjon kan akslingene 242, 244 konfigureres til å flekse for å akkomodere eksentrisk bevegelse. Radiale og aksiale krefter kan opptas av lagre 250 posisjonert langs akselsammenstillingen 240. I en foretrukket utførelsesform er tetningen 248 konfigurert til å oppta enten den eller begge av radiale og aksiale (trykk) krefter. I visse arrangementer kan en hastighets- eller dreiemomentomformer 252 anvendes for å omdanne hastighet/dreiemoment av motoren 200 til en andre hastighet/dreiemoment for pumpen 220. Med hastighet/dreiemomentomformer menes kjente innretninger som for eksempel mekaniske girkasser med variabelt eller fast forhold, hydrostatiske dreiemomentomformere, og hydrodynamiske omformere. Det skal forstås at et hvilket som helst antall arrangementer og innretninger kan anvendes for å overføre energi, hastighet eller dreiemoment fra motoren 200 til pumpen 220. For eksempel kan akselsammenstillingen 240 anvende en enkel aksling i stedet for flere akslinger.

[0061] Som beskrevet tidligere kan en finmalingsinnretning anvendes for å bearbeide medrevet borekaks i returfluidet før det går inn i pumpen 200. En slik finmalingsinnretning (figur 1A) kan være koplet til drivinnretningen 200 eller pumpen 220 og opereres av disse. For eksempel kan en slik finmalingsinnretning eller kutte-mølle 270 inkludere en aksling 272 koplet til pumperotoren 224. Akslingen 27 kan inkludere et konisk hode eller hammerelement 274 montert derpå. Under rotasjon vil den eksentriske bevegelse av pumperotoren 224 bevirke en korresponderende radial bevegelse av akselhodet 274. Den radiale bevegelse kan anvendes for størrelses-endring av borekakset mellom rotoren og et finmalingsinnretningshus 276.

[0062] Figurene 4A-D arrangementet inkluderer også en tilførselsstrømnings-bane 290 for å føre tilførselsfluid fra innretningen 200 til den nedre borestrengseksjon 262 og en returstrømningsbane 292 for å kanalisere returfluid fra det indre av forings-røret eller ringrommet inn i og ut av pumpen 220. Høytrykkstetningen 248 er satt inn mellom strømningsbanene 290 og 292 for å hindre fluidlekkasjer, spesielt fra høy-trykksfluidet i tilførselsstrømningsbanen 290 inn i returstrømningsbanen 292. Tetningen 248 kan være en høytrykkstetning, en hydrodynamisk tetning eller annen passende tetning og være tildannet av gummi, en elastomer, metall eller kompositt-materiale.

[0063] I tillegg er forbiføringsinnretninger anordnet for å tillate fluidsirkulasjon under innføring/opphenting av nedhullsinnretningene i systemet 100 (figur 1A), for å styre operasjonsinnstillingspunktene av motoren 200 og pumpen 220, og å tilveiebringe sikringstrykkavlastning sammen med enten den ene eller begge av tilførsels-strømningsbanene 290 og returstrømningsbanene 292. Eksempelvise forbiførings-innretninger inkluderer en sirkulasjons forbiføring 300, en motor forbiføring 310 og en pumpe forbiføring 320.

[0064] Sirkulasjons forbiføringen 300 avleder selektivt et tilførselsfluid inn i ringrommet 194 (figur 1A) eller det indre av foringsrøret C. Sirkulasjons forbiføringen 300 er generelt satt inn mellom den øvre borestrengsseksjon 260 og motoren 200. En foretrukket sirkulasjons forbiføring 300 inkluderer et forspent ventilelement 302 som åpner seg når strømningsmengden faller under en forut bestemt verdi. Når ventilen 302 er åpen strømmer tilførselsfluidet langs en kanal 304 og går ut ved porter 306. Mer generelt kan sirkulasjons forbiføringen være konfigurert til å aktivere etter mottak av et aktiveringssignal og/eller detektering av en forut bestemt verdi eller om råde av verdier vedrørende en parameter av interesse (for eksempel strømnings-mengde eller trykk av tilførselsfluid eller operasjonsparameter av bunnhullssammenstillingen). Sirkulasjons forbiføringen 300 kan anvendes for å lette boreoperasjoner og selektivt øke trykk/strømningsmengden av returfluidet.

[0065] Motor forbiføringen 310 kanaliserer selektivt tilførselsfluid omkring motoren 200. Motor forbiføringen 310 inkluderer en ventil 312 og en passasje 314 dannet gjennom motorrotoren 202. En skjøt 316 som forbinder motorrotoren 202 til den første aksling 242 inkluderer egnede passasjer (ikke vist) som tillater at til-førselsfluidet kan gå ut av rotorpassasjen 314 og inn i tilførselsstrømningsbanen 290. Likeledes fører en pumpe forbiføring 320 selektivt fluid omkring pumpen 220. Pumpe forbiføringen inkluderer en ventil og en passasje dannet gjennom pumperotoren 222 eller huset. Pumpe forbiføringen 320 kan også konfigureres til å fungere som en partikkel forbiføringsledning for APD-innretningen. For eksempel kan pumpe forbi-føringen tilpasses med kjente elementer som for eksempel sikter eller filtre for selektivt å føre borekaks eller partikler medrevet i returfluidet og som er større enn en forut bestemt størrelse omkring APD-innretningen. Alternativt kan en separat partikkel forbiføring anvendes i tillegg til pumpe forbiføringen for en slik funksjon. Alternativt kan en ventil (ikke vist) i pumpehuset 225 avlede fluid til en ledning parallell til pumpen 220. En slik ventil kan konfigureres til å åpne når strømningsmengden faller under en forut bestemt verdi. Videre kan forbiføringsinnretningen være en tilsiktet indre lekkasje i pumpen. Det vil si at operasjonspunktet av pumpen 220 kan styres ved å tilveiebringe en forut innstilt eller variabel mengde fluidlekkasje i pumpen 220. I tillegg kan trykkventiler posisjoneres i pumpen 220 for å slippe ut fluid i det tilfelle at en overtrykkstilstand eller annen forut bestemt tilstand detekteres.

[0066] I tillegg kan en ringtetning 299 i visse utførelsesformer anbringes omkring APD-innretningen for å styre returfluidet til å strømme inn i pumpen 220 (eller mer generelt APD-innretningen) og tillate et trykkdifferensial over pumpen 220. Tetningen 299 kan være et fast eller bøyelig ringelement, et ekspanderbart element av pakningstypen som ekspanderer/trekker seg sammen etter mottak av et kommandosignal, eller annet element som hovedsakelig hindrer returfluidet i å strømme mellom pumpen 220 (eller mer generelt APD-innretningen) og foringsrør-eller borehullsveggen. I visse anvendelser kan klaringen mellom APD-innretningen og tilstøtende vegg (enten foringsrør eller borehull) være tilstrekkelig liten slik at det ikke kreves en ringtetning.

[0067] Under operasjon er motoren 200 og pumpen 220 posisjonert i en borehullslokalitet som for eksempel i et foringsrør C. Borefluid (tilførselsfluidet) som strømmer gjennom den øvre borestrengseksjon 260 entrer motoren 200 og bevirker at rotoren 202 roterer. Denne rotasjon overføres til pumperotoren 222 ved hjelp av akselsammenstillingen 240. Som kjent kan de respektive lobeprofiler, størrelse og konfigurasjon av motoren 200 og pumpen 220 varieres for å tilveiebringe en selektert hastighet eller dreiemomentkurve ved gitte strømningsmengder. Etter å ha kommet ut av motoren 200 strømmer tilførselsfluidet gjennom tilførselsstrømningsbanen 290 til den nedre borestrengseksjon 262 og til slutt til bunnhullssammenstillingen (ikke vist). Returfluidet strømmer opp gjennom borehullsringrommet (ikke vist) og forings-røret C og går inn i kuttemøllen 270 via et innløp 293 for returstrømningsbanen 292. Strømningen går gjennom kuttemøllen 270 og går inn i pumpen 220. I denne utførel-sesform kan kontrolleren 180 (figur 1A) programmeres til å kontrollere hastigheten av motoren 200 og således operasjonen av pumpen 220 (APD-innretningen i dette tilfelle).

[0068] Det skal forstås at det ovenfor beskrevne arrangement bare er en eksempelvis anvendelse av positive fortrengningsmotorer og pumper. For eksempel, mens den positive fortrengningsmotor og pumpe er vist strukturmessig i serier i figurene 4A-D kan et egnet arrangement også ha en positiv fortrengningsmotor og pumpe i parallell. For eksempel kan motoren være konsentrisk anbrakt i en pumpe.

[0069] Med henvisning til figurene 5A-B illustreres der skjematisk et arrangement hvori en turbindrivinnretning 350 er koplet til en sentrifugaltypepumpe 370 via en akselsammenstilling 390. Turbinen 350 inkluderer stasjonære og roterende blad 354 og radiale lagre 402. Sentrifugaltypepumpen 370 inkluderer et hus 372 og flere skovlhjultrinn 374. Konstruksjon av turbiner og sentrifugalpumper er kjent for en fagkyndig og skal ikke drøftes i videre detalj.

[0070] Akselsammenstillingen 390 overfører den energi som genereres av turbinen 350 til sentrifugalpumpen 370. En foretrukket akselsammenstilling 350 inkluderer en turbinaksling 392 forbundet til turbinbladsammenstillingen 354, en pumpeaksling 394 forbundet til pumpeskovlhjultrinnene 374, og en kopling 396 for å forene turbin- og pumpeakslingene 392 og 394.

[0071] Arrangementet i figurene 5A-B inkluderer også en tilførselsstrømnings-bane 410 for kanalisering av tilførselsfluid vist ved pilene betegnet 416 og en retur-strømningsbane 418 for å kanalisere returfluid vist ved pilene betegnet 424. Til-førselsstrømningsbanen 410 inkluderer et innløp 412 for å styre tilførselsfluid inn i turbinen 350 og en aksial passasje 413 som fører tilførselsfluidet som kommer ut av turbinen 350 til et utløp 414. Returstrømningsbanen 418 inkluderer et innløp 420 som sender returfluid inn i sentrifugalpumpen 370 og et utløp 422 som kanaliserer returfluidet inn i det indre av foringsrøret C eller borehullsringrommet. En høytrykkstetning 400 er satt inn mellom strømningsbanene 410 og 418 for å redusere fluidlekkasjer, spesielt fra høytrykksfluidet i tilførselsstrømningsbanen 410 inn i returstrømnings-banen 418. En liten lekkasjemengde er ønskelig for å avkjøle og smøre de aksiale og radiale lagre. I tillegg kan en forbiføring 426 anordnes for å avlede tilførselsfluid fra turbinen 350. Videre kan radiale og aksiale krefter opptas av lagersammenstillinger 402 posisjonert langs akselsammenstillingen 390. Foretrukket er en finmalingsinnretning 373 anordnet for å redusere størrelsen av partikler som går inn i sentrifugalpumpen 370. I en foretrukket utførelsesform er ett av skovlhjultrinnene modifisert med skjæreblader eller skjæreelementer som skjærer medrevne partikler for å redusere deres størrelse. I visse arrangementer kan en hastighets- eller dreiemomentomformer 406 anvendes for å omforme en første hastighet/dreiemoment av motoren 350 til en andre hastighet/dreiemoment for sentrifugalpumpen 370. Det skal forstås at et hvilket som helst antall av arrangementer og innretninger kan anvendes for å overføre energi, hastighet eller dreiemoment fra turbinen 350 til pumpen 370. For eksempel kan akselsammenstillingen 390 anvende en enkel aksling i stedet for flere akslinger.

[0072] Det skal innses at en positiv fortrengningspumpe ikke behøver å være

tilpasset med bare en positiv fortrengningsmotor, eller en sentrifugalpumpe med bare en turbin. I visse anvendelser kan operasjonshastighet eller plassbetraktninger settes i forbindelse med et arrangement hvori en positiv fortrengningsdrivinnretning effektivt kan energisere en sentrifugalpumpe eller en turbindrivinnretning energisere en

positiv fortrengningspumpe. Det skal også innses at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de ovenfor beskrevne arrangementer. For eksempel kan en positiv fortrengningsmotor drive en mellomliggende innretning som foreksempel en elektrisk motor eller hydraulisk motor forsynt med et innkapslet rent hydraulikk-

reservoar. I et slikt arrangement driver den hydrauliske motor (eller den produserte elektriske energi) pumpen. Disse arrangementer kan eliminere lekkasjebanene mellom det høytrykkstilførseIsfIuid og returfluidet og derfor eliminere behovet for høy-trykkstetninger. Alternativt kan en ejektorpumpe anvendes. I et eksempelvis arrangement deles tilførselsfluidet i to strømmer. Den første strøm rettes til bunnhullssammenstillingen BHA. Den andre strøm akselereres ved hjelp av en dyse og tømmes ut med høy hastighet i ringrommet slik at en reduksjon i ringromstrykket bevirkes. Pumper som inkorporerer et eller flere stempler, som for eksempel hammerpumper, kan også være egnet for visse anvendelser.

[0073] Med henvisning til figur 6A vises der skjematisk et arrangement hvori en elektrisk drevet pumpesammenstilling 500 inkluderer en motor 510 som er i det minste delvis posisjonert utenfor en borestreng 502. På konvensjonell måte er motoren 510 koplet til en pumpe 520 via en akselsammenstilling 530. En tilførsels-strømningsbane 504 fører tilførselsfluid betegnet med pilen 505 og en retur-strømningsbane 506 fører returfluid betegnet med pilen 507. Som det kan ses inkluderer figur 6A arrangementet ikke lekkasjebaner hvorigjennom høytrykks-tilførselsfluidet 505 kan invadere returstrømningsbanen 506. Det er således ikke noe behov for høytrykkstetninger.

[0074] I en utførelsesform inkluderer motoren 510 en rotor 512, en stator 514 og en roterende tetning 516 som beskytter spolene 512 og statoren 514 mot borefluid og borekaks. I en utførelsesform er statoren 514 festet på utsiden av borestrengen 502. Spolene i rotoren 512 og statoren 514 er innkapslet i et materiale eller hus som hindrer skade ved kontakt med borehullsfluider. Foretrukket er det indre av motoren 510 fylt med et rent hydraulisk fluid. I en ytterligere utførelsesform (ikke vist) er rotoren posisjonert inne i strømningen av returfluid slik at den roterende tetning elimineres. I et slikt arrangement kan statoren beskyttes med et rør fylt med rent hydraulisk fluid for trykkompensasjon.

[0075] Med henvisning til figur 6B vises der skjematisk et arrangement hvori en elektrisk drevet pumpe 550 inkluderer en motor 570 som er i det minste delvis tildannet i ett stykke med en borestreng 552. På en konvensjonell måte er motoren 570 koplet til en pumpe 590 via en akselsammenstilling 580. En tilførselsstrømningsbane 554 fører tilførselsfluid betegnet med pilen 556 og en returstrømningsbane 558 fører returfluid betegnet med pilen 560. Som det kan ses inkluderer figur 6B arrange mentet ikke lekkasjebaner hvorigjennom høytrykkstilførselsfluidet 556 kan invadere returstrømningsbanen 558. Det er således ikke noe behov for høytrykkstetninger.

[0076] Det vil innses at en elektrisk drivinnretning tilveiebringer en relativt enkel metode for styring av APD-innretningen. For eksempel vil variering av hastigheten av den elektriske motor direkte styre hastigheten av rotoren i APD-innretningen og således trykkdifferensialet over APD-innretningen. Videre kan i hvilke som helst av figur 6A og 6B arrangementene pumpen 520 og 590 være en hvilken som helst egnet pumpe og er foretrukket en flertrinns sentrifugaltype pumpe. Videre kan positive fortrengningstypepumper som for eksempel en skrue- eller tannhjulstype-pumpe også være tilstrekkelig for mange anvendelser. For eksempel kan pumpe-konfigurasjonen være enkelttrinns eller flertrinns og anvende radial strømning, aksial strømning eller blandet strømningstype. I tillegg, som tidligere beskrevet, kan en finmalingsinnretning posisjonert nedhulls fra pumpene 520 og 590 anvendes for å redusere størrelsen av partikler medrevet i returfluidet.

[0077] Det vil innses at mange variasjoner av de ovenfor beskrevne utførel-sesformer er mulig. For eksempel kan et clutchelement tilsettes til akselsammenstillingen som forbinder drivinnretningen til pumpen for selektivt å kople og frikople drivinnretningen og pumpen. Videre, i visse anvendelser, kan det være fordelaktig å anvende en ikke-mekanisk forbindelse mellom drivinnretningen og pumpen. For eksempel kan en magnetisk clutch anvendes for å koples til drivinnretningen og pumpen. I et slikt arrangement kan tilførselsfluidet og drivinnretningen og returfluidet og pumpen forbli separert. Hastigheten/dreiemomentet kan overføres ved hjelp av en magnetisk forbindelse som kopler drivinnretningen og pumpeelementene, som er separert ved hjelp av et rørelement (for eksempel borestrengen). I tillegg, mens visse elementer er blitt drøftet i forbindelse med en eller flere spesielle utførelsesformer skal det forstås at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til noen slike spesielle kombinasjoner. For eksempel kan elementer som akselsammenstillinger, forbiføringer, finmalingsinnretninger og ringtetninger drøftet i forbindelse med positive fortrengningsdrivinnretninger lett anvendes med elektriske drivarrangementer. Andre utførelsesformer innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse og som ikke er vist, inkluderer en sentrifugalpumpe som er festet til borestrengen. Pumpen kan inkludere et flertrinns skovlhjul og kan drives av en hydraulisk drivenhet, som for eksempel en motor. Denne motor kan opereres av borefluidet eller ved hjelp av en hvilken som helst annen passende måte. Enda en ytterligere utførelsesform som ikke er vist, inkluderer en APD-innretning som er festet til borestrengen og som opereres ved borestrengens rotasjon. I denne utførelsesform er et antall skovlhjul festet til borestrengen. Rotasjonen av borestrengen roterer skovlhjulet som skaper et differensialtrykk over innretningen.

[0078] Det skal innses at utførelsesformene ifølge den foreliggende oppfinnelse beskrevet i det foregående tilveiebringer forbedret styring av borehullstrykk. Metoder for å styre disse og andre utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan også forbedre boreaktiviteter.

[0079] En eksempelvis metode for styring involverer forinnstilling av en eller flere operasjonsparametere i en APD-innretning slik at APD-innretningen bevirker et selektert trykkdifferensial i returfluidet. Eksempelvise operasjonsparametere inkluderer strømningsmengden av borefluid gjennom APD-innretningen, rotasjons-hastigheten av APD-innretningen, og operasjonstrykket av APD-innretningen. Egnede innretninger for å utøve styring over disse operasjonsparametere inkluderer forbiføringsventiler, hastighetsstyringer, trykkregulatorer, sikkerhetsventiler, etc. Disse innretninger kan posisjoneres for å styre operasjonen av motoren og/eller pumpen. Selvfølgelig vil andre faktorer som for eksempel borefluidegenskaper og operasjonstrykk og strømningsmengder av borefluidet også måtte tas i betraktning ved innstilling av en eller flere av operasjonsparameterne.

[0080] Med fornyet henvisning til figurene 1A, 4A-D vil i et eksempelvis tidligere beskrevet arrangement motor forbiføringen 310 selektivt kanalisere fluid omkring motoren 200. Motor forbiføringen 310 inkluderer en ventil 312 og en passasje 314 dannet gjennom motorrotoren 202 og tillater at en selektert mengde borefluid føres forbi den positive fortrengningsmotor, som direkte styrer hastigheten av motoren og pumpen. På grunn av at hastigheten av motoren 200 og pumpen og utgangs trykkdifferensialet av pumpen 220 er direkte relatert kan passende seleksjon av strømningsmengden inn i ventilen 312 og ledningen 314 tilveiebringe styring over trykkdifferensialet forårsaket av pumpen 220. I et arrangement bestemmes en forma-sjonstrykkparameter som for eksempel poretrykket, kollapstrykket og/eller frakturtrykket ved bruk av kjente formasjonsevalueringsverktøy (for eksempel formasjons-fluid trykktestere, trykk submoduler, lekkasjetestere, etc). Disse formasjonstrykk-parametere kan bestemmes ved en foringsrørsko 151 (figur 1) ved en lokalitet nær borehullsbunnen og/eller en hvilken som helst mellomliggende lokalitet. Deretter selekteres operasjonsparameteren (for eksempel strømningsmengden) slik at pumpens utgangstrykkdifferensial påvirker en ønsket tilstand i brønnen (foreksempel en overbalanse, en balanse, en underbalanse) ved en selektert lokalitet i brønnen (for eksempel ved borehullsbunnen, ved foringsrørskoen eller en mellomliggende lokalitet). Deretter posisjoneres APD-innretningen 170 i borehullet og opereres. Under en innstilt operasjonstilstand (for eksempel overflatebestemt borefluidvekt, trykk og strømningsmengde) vil APD-innretningen 170 frembringe et hovedsakelig konstant trykkdifferensial i returfluidet.

[0081] Med henvisning til figur 7 vises der en eksempelvis metode for å tilveiebringe aktiv kontroll over APD-innretningen. Dette kan være fordelaktig når trykket i borehullsringrommet ikke er konstant. Vanlige aktiviteter og tilfeller som kan føre til forbigående trykkforhold i borehullet inkluderer oppstarting og stengning av pumpene, trykkfall- og plutselige trykkstøteffekter under nedføring/opphenting av borestrengen ("tripping"), variabel kuttebelastning, temperatur, verktøyytelses-endring, variabel strømningsmengdeendring og hiv. Videre kan den ønskede trykkreduksjon endres under boreoperasjon. Aktiv styring (for eksempel regulering, modulering, etc.) kan således være ønskelig for effektivt å styre borehullstrykket under slike dynamiske forhold og under normale boreoperasjoner.

[0082] I figur 7 vises skjematisk en motor 700 koplet til en APD-innretning som for eksempel en pumpe 702. Motoren 700 energiseres av trykksatt borefluid som strømmer i et rør 704 og pumpen 702 er posisjonert i returfluidet som strømmer gjennom ringrommet 706. En regulerbar forbiføring 708 løper parallelt til motoren 700 og inkluderer en strømningskontrollsammenstilling som for eksempel en dyse som manipuleres av en aktuator responsiv til styresignaler. Den regulerbare forbiføring 708 avleder en selektert mengde borefluid fra opphulls fra motoren 700 og fører det til en lokalitet nedhulls fra motoren 700. I andre arrangementer kan den regulerbare forbiføring 708 avlede fluidet til ringrommet 706. I andre arrangementer kan forbi-føringen være posisjonert på pumpesiden for selektivt å avlede fluid omkring pumpen 702. På retursiden er en første trykkføler 710 posisjonert opphulls (for eksempel ved et innløp) til pumpen 702, og en andre trykkføler 712 er posisjonert opphulls (for eksempel ved et utløp) av pumpen 702. Styreenheten 714 mottar trykkmålingsdata fra første og andre følere 710, 712 og er operativt koplet til den regulerbare forbi- føringsledning 708. Den kan også motta strømningsmengdedata fra en eller flere strømningsmengdefølere 716 i tilførselsledningen 704. Styreenheten 714 kan ha en hukommelsesmodul programmert med instruksjoner og algoritmer for å beregne et styringssignal for den regulerbare forbiføring.

[0083] I en operasjonsmodus er styreenheten 714 programmert med en operasjonsnorm for det trykkdifferensial som tilveiebringes av pumpen 702 under operasjon. Denne norm kan være en selektert verdi for trykkdifferensial, et minimum trykkdifferensial, et maksimum trykkdifferensial og/eller et område av trykkdifferensiale. Hvis således trykkmålingene fra første og andre trykkfølere 710, 712 indikerer en operasjonstilstand utenfor normen sender styreenheten 714 passende styresignaler til den regulerbare forbiføring 708 for å returnere operasjonstilstanden til etablerte normer. Signalene kan for eksempel bevirke en økning i strømnings-mengden gjennom den regulerbare forbiføring 708 for å redusere motorhastighet og derved reduserer trykkdifferensiale bevirket av pumpen 702. I utførelsesformer hvor forbiføringen 708 er posisjonert på retursiden kan strømningsmengden over pumpen 702 økes eller minskes etter behov for å styre trykkdifferensiale. Styreenheten 714 kan også programmeres med instruksjoner for håndtering av forbigående tilstander som for eksempel et "gass-spark" eller annen tilstand som kan destabilisere bore-hullsomgivelsen. I noen utførelsesformer kan styreenheten 714 ha en dynamisk opp-daterbar hukommelse som anvender brønnspesifikke data (for eksempel formasjonsevalueringsdata) for å optimere styring av motoren 700 og pumpen 702.

[0084] Med henvisning til figur 8 vises der skjematisk en utførelsesform av et trykkstyringssystem som kan anvendes med et eller flere av de i det foregående beskrevne borehull trykksystemer. Systemet inkluderer en nedhulls styreenhet 800 innrettet til i det minste å styre trykket i borehullet. Styreenheten 800 anvender for-programmerte data så vel som data målt under boring og som inkluderer: formasjons-trykkparametere 802 som for eksempel poretrykk, kollapstrykk og frakturtrykk som tidligere er blitt målt eller måles under boring; borehullstrykk 804 målt ved selekterte lokaliteter som for eksempel foringsrørskoen eller borehullsbunnen; bore-hullsfluidparametere 806 som for eksempel densitet, strømningsmengde, viskositet, etc; formasjonsevalueringsparametere 808 som resistivitet, porøsitet, gamma-stråling, kjernestråling, etc; og poreparametere 810 som for eksempel penetrasjonshastighet ROP og strømningsmengden Formasjonsevalueringsdata 812 enten fra en avviksbrønn eller måling under boring MWD-data fra den borede brønn kan også gjøres tilgjengelig for styreenheten 800. Styreenheten 800 kan også inkludere bearbeidingsmoduler med programmerte instruksjoner. Disse instruksjoner kan anvendes for å foreta bestemmelser med hensyn til passende reguleringer som må foretas for å opprettholde en løpende operasjonstilstand, skape en forskjellig operasjonstilstand, avhjelpe en sikkerhetsbekymring eller misfunksjon, og/eller optimere boring. Eksempelvise bearbeidingsmoduler inkluderer en trykkstyringsmodul 814 for å opprettholde boretrykk slik at formasjonen ikke skades eller ikke bevirker en usikker borehullstilstand, en boreoptimeringsmodul 816 for å opprettholde boring ved optimal penetrasjonshastighet ROP forlenget brukstid, og en modul 818 for å opprettholde tilstanden av borestrengen og bunnhullssammenstillingen BHA.

[0085] Styreenheten 800 kan konfigureres til å styre et eller flere nedhulls-verktøy inklusive en eller flere aktive trykkdifferensial APD-innretninger 818, 820, en eller flere strømningskontrollsinnretninger 822, og bunnhullssammenstillings BHA-innretninger som for eksempel boremotoren 824 og 826. Det skal forstås at disse beskrevne innretninger bare er illustrative for de innretninger som kan styres av styreenheten 800. I en operasjonsmodus opererer styreenheten 800 på en lukket sløyfemåte. For eksempel mottar styreenheten 800 periodisk borehullstrykkdata fra en eller flere trykkfølere. Disse trykkdata eller ekstrapoleringer/interpoleringer av trykkdataene kan anvendes for å bestemme trykket ved selekterte lokaliteter i borehullet. Styreenheten 800 kan anvende modulene 814, 816, 818 for å bestemme om trykkdataene krever regulering av nedhulls operasjonsbetingelser og hvis dette er tilfelle, å bestemme de verdier som skal anvendes for å foreta de nødvendige reguleringer. Verdiene omformes til kontrollsignaler 830 som overføres til en eller flere nedhullsinnretninger 820-828.1 en ytterligere operasjonsmodus overfører styreenheten 800 data til en overflatekontroller 832 som kan være et menneske og/eller en computer. Dataene kan være digitaliserte og forhåndsbearbeidede data så vel som anbefalte handlinger (anvisninger). Overflatekontrolleren 832 kan utføre passende foranstaltninger som for eksempel regulering av de innstilte operasjonspunkter av overflatepumper eller andre foranstaltninger (for eksempel endring av vekt på borekronen WOB, endring av rotasjonshastighet, etc). I en slik modus kan styreenheten 800 tilpasses for å motta og utføre kommandosignaler fra overflaten.

[0086] Med henvisning til figurene 9A og 9B vises der et arrangement for å styre et system for styring av borehullstrykket. Figur 9A illustrerer et oppriss av en aktiv trykkdifferensialinnretning APD-innretning 850 posisjonert i et foringsrør 852 nær en foringsrørsko 854. En borestreng 856 strekker seg nedover inn i et åpent hull 858 under foringsrøret 852 og avsluttes ved en borehullsbunn 860. I et trykkstyringsarrangement bestemmes et poretrykk for det åpne borehull inntil foringsrør-skoen 854. Som kjent representerer poretrykket trykket av fluidet i formasjonen. Et borehullstrykk høyere enn poretrykket er generelt ønskelig på grunn av at et slikt borehullstrykk vil hindre at formasjonsfluider strømmer inn i borehullet. Borefluid kan også sirkuleres (uten boring av formasjonen) slik at borehullstrykket ved forings-rørskoen 854 kan bestemmes ved bruk av et verktøy som for eksempel en trykk "submodul". Figur 9B illustrerer en eksempelvis trykkgradient for utførelsesformen i figur 9A. Linjen 861 representerer poretrykket av formasjonen, linjen 862 representerer frakturtrykket av formasjonen, linjen 864 representerer kollapstrykket av formasjonen, og linjen 866 representerer det totale trykk eller den ekvivalente sirkulasjonsdensitet ECD av borefluidet. Som vist ville ECD-trykket ved dybden L2 overstige frakturtrykket - som som tidligere drøftet representerer en barriere mot videre boring. Det er således fordelaktig å forskyve linjen 866 mot venstre (det vil si å redusere dens størrelse) for å fortsette boring, med den forskyvede linje vist som en stiplet strek 868. Det skal imidlertid bemerkes at å forskyve linjen 868 for langt mot venstre ville bevirke at den ekvivalente sirkulasjonsdensitet ECD ville falle under poretrykket ved foringsrørskoen ved dybden L1. Det vil si at å forsøke å tilveiebringe en maksimum trykkreduksjon ved borehullsbunnen, under teoretisk økning av boredybden, kan bevirke en uønsket underbalanse i opphullsregionene og spesielt nær foringsrør-skoen. I et arrangement bør således trykkdifferensiale bevirket av den aktive trykkdifferensial APD-innretning 850 velges med henvisning til poretrykket ved foringsrør-skoen. For eksempel kan trykkdifferensiale velges slik at en sikkerhetsmargin i en overbalansetilstand alltid opprettholdes. I andre arrangementer kan det være akseptabelt å selektere et trykkdifferensial som bevirker en balansetilstand eller underbalansetilstand ved foringsrørskoen. I mange situasjoner kan det være ønskelig å utnytte poretrykket ved foringsrørskoen som grense på det trykkdifferensial som kan tilveiebringes ved borehullsbunnen. I hvilke som helst av disse kontrollscenarier er trykket i borehullet ved foringsrørskoen enten direkte eller indirekte målt til å styre uansett den tilstand som er selektert ved foringsrørskoen 854.

[0087] Det skal forstås at betegnelsen "trykk" som relatert til borehullsfluider (for eksempel borefluider) anvendes om hverandre med betegnelsen ekvivalent sirkulerende densitet (ECD) eller ekvivalent statisk densitet (ESD). I det foregående anvendes betegnelsen "foringsrørsko" som en referanse til foringsrørskoen nær den åpne hullseksjon av et borehull.

[0088] Som drøftet tidligere inkluderer noen av fordelene og nytten av den foreliggende oppfinnelse den effektive styring av de forbigående trykktilstander. Generelt sagt er boreoperasjoner dynamiske og enkelte ganger uforutsigbare. Endringer i bunnhullstrykk eller poretrykk, uventede "spark" eller tap, og/eller endringer i slamegenskaper kan nødvendiggjøre regulering av bunnhullstrykk styringsskjemaet. Følgelig inkluderer aspekter av den foreliggende oppfinnelse datakommunikasjonssystemer og oppkjede/nedkjede innretninger som tilveiebringer styring over et borehull trykkstyringssystem. Styring kan foregå i "sanntid" med en hastighet saktere enn "sanntids" hastighet. Med "sanntid" menes at systemet kan reagere til en detektert tilstand som for eksempel forbigående trykkendring hurtig nok til å unngå denne tilstand. Sanntids styring kan også anvendes for å optimere boreoperasjon ved å reagere hurtig til hvilke som helst tilstander som kan nedsette boreeffektivitet, penetrasjonshastighet ROP, verktøy levetid, etc. I noen grad er det som representerer sanntids styring en funksjon av karakteren, funksjonen og opptreden av den innretning eller det system som styres. I den følgende drøftelse drøftes datakommunikasjonssystemer, inklusive systemer som anvender rør med signalledere, i forbindelse med noen selekterte innretninger (det vil si en APD-innretning og følere). Det skal imidlertid forstås at signal/datakommunikasjonsinnretningene, telemetrisystemene og relatert utstyr beskrevet heri kan utnyttes for å etablere data- og/eller energiover-føringsbaner med hvilke som helst av utstyret og innretningene vist i figurene 1-9A, B og/eller som er beskrevet i det foregående.

[0089] Med henvisning til figur 10 vises der skjematisk et eksempelvis system 1000 som tilveiebringer styring fra overflaten til et borehullstrykkstyringssystem. Systemet 1000 inkluderer en overflatestyringsenhet 1002, en APD-innretning 1010 og en eller flere følere 1030, 1032. APD-innretningen 1010 og følere 1030, 1032 er posisjonert langs en borestreng 1040 som kan inkludere spolerør, sammenskjøtet borerør eller annen egnet transportinnretning. Parametere som måles av følerne 1030, 1032 inkluderer trykk, temperatur, strømningsmengde, BHA-operasjonsparametere, formasjonsparametere, boreparametere og andre parametere som drøftet i det foregående. Følerne 1030, 1032 kan være anbrakt i moduler eller "submoduler" 1033 som er koplet til borestrengen 1040. Andre innretninger og utstyr vil selvfølgelig også være tilstede (se for eksempel figur 1). Slike innretninger er imidlertid allerede blitt drøftet i detalj og deres beskrivelse skal av hensyn til kortheten ikke gjentas.

[0090] Styreenheten 1002 utøver sanntids styring over APD-innretningen 1010 via et datakommunikasjonssystem 1050 og tillater derfor at overflatepersonell kan overvåke og styre APD-innretningen 1010. Datakommunikasjonssystemet 1050 anvender en eller flere dataoverførings/kommunikasjonskjeder (i det følgende "datakjeder") for å forbinde eller kople følerne 1030, 1032 til styreenheten 1002 ved å etablere en eller flere signaloverføringsbaner derimellom. Likeledes anvender datakommunikasjonssystemet 1050 en eller flere datakjeder for å forbinde eller kople APD-innretningen 1010 til styreenheten 1002 ved å etablere en eller flere signal-transmisjonsbaner derimellom. Signaltransmisjonskjedene eller banene anvendes for å kommunisere instruksjoner eller kommandosignaler fra styreenheten 1002 til APD-innretningen 1010 og å overføre følermålingerfra følerne 1030, 1032 til styreenheten 1002. I visse utførelsesformer er overføringskjedene eller banene toveis rettet og tillater toveis kommunikasjon mellom innretningene forbundet til datakommunikasjonssystemet 1050.

[0091] I en utførelsesform inkluderer datakjedene i datakommunikasjonssystemet innretninger som for eksempel signal/databærere eller ledere 1060 posisjonert i borehullet 1004 som kopler APD-innretningen 1010 og følerne 1030, 1032 til styreenheten 1002. Lederne kan inkludere en eller flere isolerte kabler for å føre elektriske signaler og/eller fiberoptiske kabler for føring av optiske signaler. Som vist kan lederne inkludere ledere 1062 helt eller delvis innleiret i borestrengen 1040, ledere 1064 posisjonert inne i borestrengen 1040 og ledere 1066 posisjonert på utsiden av borestrengen 1040. Som kjent kan borestrenger strekke seg over hundrevis eller tusenvis av meter. Følgelig kan lederne 1060 inkludere koplinger 1068 for å forbinde individuelle ledersegmenter sammen via induksjonsinnretninger, sammen-passende ledende ringer, transceivere, etc. Koplingene 1068 kan være integrert med rørskjøter eller være konstruert som separate "submoduler" eller moduler. I tillegg kan "submoduler" 1070 posisjonert langs overføringsbanen inkludere energipakker, prosessorer og annen elektronikk for å forsterke og/eller kondisjonere de signaler som overføres. Av hensyn til enkelheten vil kablene, koplingene, repeterinn-retningene, signalforsterkere og lignende innretninger bli kollektivt referert til som en overføringsbane eller en ledende krets. Et slikt rør forsynt med kabler inkluderer "INTELLIPIPE" rør, et høyhastighetsborerør datakommunikasjonssystem som tilbys av IntelliServe Inc. Kablet borerør er drøftet i "Very High-Speed Drill String Commu-nications Network" av Novatek, Rocky Mountain E&P Technology Transfer Work-shop, 4. august 2003; og "Real real-time drill pipe telemetry: A step-change in drilling", World Oil, oktober 2003, som for alle formål er innlemmet heri som referanse. I tillegg kan ledere også være anordnet i spolerør som beskrevet i "Develop-ment of a Power and Data Transmission Thermoplastic Composite Coiled Tubing for Electric Drilling", SPE Paper 60730, fremlagt i april 2000, som herved for alle formål er innlemmet som referanse.

[0092] Under operasjon blir parametermålinger, som for eksempel trykk-målinger foretatt av følerne 1030,1032 overført via lederne 1060 til overflatestyreenheten 1002. Overflatestyreenheten 1002 bearbeider målingene ifølge programmerte instruksjoner. Basert på de bearbeidede data overfører overflatepersonell eller overflatekontrollenheten 1002 passende styringssignaler via lederne 1060 til APD-innretningen 1010. Eksempelvise kontrollmetodikker og innretninger er vist i figurene 7-9A, B og den medfølgende tekst. På grunn av at ledere som for eksempel elektriske ledere kan overføre data i en takt på mer enn én million bits per sekund kan overflatestyreenheten 1002 regulere operasjon av APD-innretningen 1010 kort tid etter at overflatestyreenheten 1002 bestemmer at parametermålingene indikerer at en slik regulering er nødvendig. For eksempel kan styresignalet aktivere en aktuator 1012 som styrer strømningsmengde gjennom en pumpe forbiføring (for eksempel forbiføring 320 (figurene 4A-D)). I tillegg kan styreenheten 1002 i sanntid evaluere systemrespons til reguleringen basert på en eller flere parametere som deretter måles av følerne 1030, 1032 for å bestemme om ytterligere reguleringer er nød-vendig. Datakommunikasjonssystemet 1050 som anvender borerør med ledninger kan således tilveiebringe sanntids styring for systemet 1000.

[0093] I en utførelsesform kan to forskjellige datakommunikasjonskjeder anvendes i parallell. For eksempel kan et datakommunikasjonssystem inkludere en første datakjede som utnytter en eller flere ledere 1060 posisjonert i borehullet 1004 for å kople APD-innretningen 1010 til styreenheten 1002 og en sekundær datakjede 1080 som for eksempel en slampuls telemetriinnretning for å kople følerne 1030, 1032 til kontrollenheten 1002. Som kjent er slampulstelemetri en metode for å over-føre informasjon gjennom en strømmende søyle av boreslam ved bruk av trykkpulser. Typisk moduleres trykket i den strømmende slamsøyle ved hjelp av innretninger som for eksempel slamsirene eller strømningsbegrensningsinnretninger og de resulterende periodiske trykkpulser detekteres av en føler som for eksempel en trykktransduktor. Et slikt arrangement kan for eksempel være fordelaktig hvor APD-innretningen er posisjonert i en øvre seksjon av borehullet og separert i en betraktelig avstand fra borehullsbunnen. Ved å anvende slampulstelemetri for innretningene som for eksempel følere nedhulls fra APD-innretningen behøver bare borestrengen opphulls fra APD-innretningen å være utstyrt med ledere, noe som kan resultere i kostnadsbesparelser. Seleksjonen av et egnet datakommunikasjonssystem vil av-henge av det volum av data som skal overføres, den avstand hvorover telemetrien foregår, de nødvendige responstider og andre kjente faktorer. Hvis en spesiell føler overfører et lavt volum av data eller hvis en spesiell utstyrsgjenstand kan styres med begrenset signaloverføring kan da et relativt lavt båndbredde datakommunikasjonssystem anvendes, og vise versa. I en ikke vist variasjon kan to forskjellige data-kommunikasjonssystemeranordnes i serie. Foreksempel kan et slampuls-datakommunikasjonssystem anvendes for å overføre data fra føleren 1032 til en nedhulls mottaker (ikke vist) som så overfører dataene via den lederbaserte datakjede 1060 til overflaten.

[0094] Med henvisning til figur 11 vises der et eksempelvis system 1100 for anvendelse i en lukket sløyfestyring av en APD-innretning 1110. Systemet 1100 inkluderer en nedhullsstyreenhet 1120 og en eller flere følere 1130, 1132. APD-innretningene 1110 og følere 1130, 1132 er posisjonert langs en borestreng 1140 som kan inkludere spolerør eller sammenskjøtet borerør. Også her vil andre innretninger og utstyr også være tilstede (for eksempel figur 1), men er ikke beskrevet av hensyn til kortheten. Styreenheten 1120 kan være programmert på en måte som tidligere beskrevet og utøve sanntids styring over APD-innretningen 1110 via et data kommunikasjonssystem 1150. Datakommunikasjonssystemet 1150 anvender en eller flere datakjeder 1152, 1154 som etablerer signaloverføringsbaner mellom styreenheten 1120 og følerne 1130, 1132. Som vist er styreenheten 1120 posisjonert langs eller inntil APD-innretningen 1110 og kan derfor anvende en datakjede egnet for kortavstands dataoverføring. I arrangement hvor styreenheten 1120 er posisjonert opphulls eller nedhulls fra APD-innretningen 1110 kan hvilke som helst av de beskrevne datakjeder anvendes for å etablere en overføringsbane.

[0095] Mens datakjedene 1152 og 1154 kan være de samme, for illustrative formål, er den første datakjede 1152 vist med anvendelse av ledere 1156 som kopler føleren 1130 til styreenheten 1120 og en andre datakjede 1154 er vist som anvender dataoverføringsstasjoner 1158 for å kople føleren 1132 til styreenheten 1120. Med henvisning til figur 12 danner dataoverføringsstasjonene 1158 et nettverk av knute-punkter som videresender data opphulls og/eller nedhulls. Stasjonene 1158 kan være konfigurert til å videresende signaler til en tilstøtende stasjon 1158 eller å tilveiebringe et overrekkeviddesignal 1159 som sløyfer en eller flere tilstøtende stasjoner 1158. Overrekkeviddesignalet 1159 kan tilveiebringe rikelighet i nettverket; foreksempel å tillate dataoverføring endog hvis en stasjon svikter. Stasjonene 1158 fordelt langs borestrengen 1040 kan inkludere en eller flere følere 1160, et signal-behandlingsapparat ("conditioner") 1162, en energikilde 1164, en signalforsterker 1166 og en transceiver 1168. Følerne 1160 kan måle hvilke som helst av de tidligere beskrevne parametere. Signalbehandlingsapparatet 1162 kan være en prosessor programmert til å bearbeide signalet for eksempel ved å filtrere støy, decimere data, etc. Energikilden 1164 kan være en batterikilde eller annen innretning for å tilføre energi for elektronikken i dataoverføringsstasjonen 1158. Signalforsterkeren 1166 kan anvendes for å forsterke signaler som kan svekkes under overføring. Transceiveren 1168 kan være en enkel innretning eller et sett av innretninger som kan videresende datasignaler fra tilstøtende dataoverføringsstasjoner 1158. Transceiveren 1168 kan anvende et antall overføringsmedia inklusive akustiske signaler, radio-frekvensoverføring og/eller lavfrekvens elektromagnetiske overføringer for å overføre data mellom stasjoner 1158. De akustiske signaler kan være i form av akustiske spenningsbølger i borestrengen 1140 eller akustiske signaler i boreslammet (ikke vist) i borestrengen 1040 som produseres av en egnet kilde (for eksempel en piezo-elektrisk stabel). Egnede dataoverføringsstasjoner er beskrevet i den felles assignerte U.S. Patent Application 10/867.304, innlevert 14. juni 2002, herved innlemmet for alle formål som referanse. I tillegg beskriver U.S. Patent 5.160.925, som er innlemmet for alle formål som referanse, en modulær kommunikasjonskjede anbrakt i borestrengen for å motta data fra de forskjellige følere og innretninger og overføre slike data oppstrøms eller nedstrøms.

[0096] Med henvisning til figur 11 overføres under operasjon parametermålinger foretatt av følerne 1130, 1132 via lederne 1156 henholdsvis dataover-føringsstasjonene 1158 til styreenheten 1120. Styreenheten 1120 bearbeider målingene og om nødvendig overføres passende styresignaler til APD-innretningen 1110. På grunn av det forholdsvis store volum av data som kan overføres av datakjedene 1152 og 1154 kan den nedhulls styreenhet 1120 regulere operasjon av APD-innretningen 1110 nesten umiddelbart etter at den nedhulls styreenhet 1120 har bestemt at parametermålingene indikerer at en slik regulering er nødvendig. Den nedhulls kontrollenhet 1120 kan styre APD-innretningen 1110 på en selvstendig lukket sløyfemåte eller tilskynde overflatepersonell til en egnet respons.

[0097] Det skal forstås at figur 10 og figur 11 utførelsesformene er komplemen-tære og ikke er utfyllende. For eksempel kan et eksempelvis styresystem anvende en overflatestyreenhet som samvirker med en nedhulls styreenhet. Styresystemet, uansett om det befinner seg nedhulls eller ved overflaten, behøver heller ikke å styre APD-innretningen i respons til noen spesiell følermåling. For eksempel kan styresystemet enkelt operere APD-innretningen ifølge en eller flere forhåndsinnstilte operasjonsnormer. Følerne behøver ikke å være festet til borestrengen. For eksempel kan en føler være posisjonert ved den siste foringsrørsko. Videre er data-kommunikasjonssystemene (for eksempel akustiske, RF, EM, slampuls) drøftet med henvisning til figurene 10 og 11 ombyttbare og ikke begrenset til den utførelsesform hvori de er beskrevet. Det skal også forstås at innretningene beskrevet i forbindelse med figurene 10 og 11 (for eksempel APD-innretningen, styreenheter, følere, etc.) er blitt drøftet tidligere i detalj og trekk, operasjoner og funksjoner av disse innretninger forstås best med henvisning til figurene 1-9A, B og den dermed forbundne tekst. Det vektlegges også på nytt at de beskrevne datakommunikasjonssystemer kan settes til andre anvendelser enn å kontrollere APD-innretningen. For eksempel kan datakommunikasjonssystemet anvendes for å overføre formasjons evalueringsdata og dynamiske boredata fra de nedhulls følere til overflaten. I tillegg kan styresignaler sendes via datakommunikasjonssystemet til nedhullsinnretninger som for eksempel styreenheter, boremotoren, ringromstetningen, ventilaktuatorer, etc.

[0098] Mens lederne er blitt beskrevet som egnet for å lede datasignaler skal det forstås at lederne i visse arrangementer kan anvendes for å overføre elektrisk energi til en eller flere nedhullsinnretninger. Videre kan dataene avhengig av den spesielle anvendelse være ensidig eller tosidig rettet. Også betegnelsene "signal" og "data" er blitt anvendt om hverandre i det foregående.

[0099] I andre utførelsesformer kan APD-innretningen anvendes utenfor bore-kontekst for å tilveiebringe borehullstrykkstyring under aktiviteter som for eksempel komplettering og overhaling. For eksempel kan APD-innretningen i en anvendelse brukes for å styre trykk i et borehull når borehullsverktøy og utstyr utplasseres. Eksempelvise utplasseringer inkluderer innføring/opphenting, installering og/eller operering av borehullsutstyr i borehullet. Eksempelvise borehullsverktøy og utstyr inkluderer forlengningsrør, pakninger, sikter, forlengningsrørhengere, ankere, kompletteringsutstyr, "oppfiskings"-verktøy, perforeringsverktøy, ledekiler og andre verktøy og innretninger innrettet til å utføre en selektert oppgave i et borehull. I en eksempelvis anvendelse kan fluid sirkuleres i borehullet mens borehullsutstyret beveges i borehullet. APD-innretningen kan innstilles til å redusere et dynamisk trykktap assosiert med det sirkulerende fluid. For eksempel ved innføring av forlengningsrør kan APD-innretningen posisjoneres inntil en forlengningsrørhenger koplet til for-lengningsrøret. Trykkstyringen tilveiebrakt ved hjelp av APD-innretningen kan konfigureres til å opprettholde borehullstrykk under et frakturtrykk i en formasjon mens forlengningsrøret ("running") beveges. Videre kan APD-innretningen i noen utførel-sesformer konfigureres til å redusere plutselig trykkstøteffekt assosiert med innføring av det selekterte borehullsutstyr.

[0100] Videre, i tillegg til borefluider kan APD-innretningen anvendes for å styre trykket i et borehull under sirkulering av andre fluider som for eksempel slurryer anvendt for gruspakking av en formasjon, kompletteringsfluider, sement, syrer og overhalingsfluider ("ikke-borefluider"). I visse anvendelser kan det totale trykk som utøves ved sirkulasjon av de ikke-borefluidene overstige frakturtrykket i en gitt formasjon. Fordelaktig kan APD-innretningen redusere den dynamiske trykktapskompo-nent av dette trykk og derved assistere i å opprettholde det totale trykk under forma-sjonens frakturtrykk.

[0101] Mens den foregående fremstilling er rettet på de foretrukne utførelses-former av oppfinnelsen vil forskjellige modifikasjoner være nærliggende for de fag-kyndige. Det er meningen at alle variasjoner innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav skal omfattes av den foregående fremstilling.

Claims

1. Apparat for styring av trykk i et borehull (90; 1004) boret i en formasjon ved bruk av en borestreng (121; 502; 552; 856; 1040; 1140), og hvor et borefluid tilført under trykk til borestrengen returnerer til overflaten ("returfluidet"),karakterisert vedat apparatet omfatter: en aktiv trykkdifferensialinnretning ("APD-innretning") (170; 170a; 818, 820; 850; 1010; 1110) i returfluidet for å styre borehullstrykk (804); en kontroller (180; 714; 800; 1002; 1120) som er konfigurert til å kontrollere APD-innretningen ved bruk av minst én forprogrammertformasjonstrykk-parameter (802), hvor formasjonstrykkparameteren er et poretrykk ved et åpent hulls (858) seksjon av borehullet liggende nær en foringsrørsko (151; 854); og en datakjede ("data link") koplet til APD-innretningen.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden inkluderer en av: (i) en elektrisk leder; (ii) en fiberoptisk kabel, (iii) en fluidsøyle, og (iv) en akustisk bølgebane.

3. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden anvender et overføringsmedium valgt fra en av: (i) akustisk, (ii) elektrisk, (iii) elektromagnetisk, (iv) slampuls; (v) optisk, (vi) strømningsvariasjon, og (vii) trykkvariasjon.

4. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden omfatter en elektrisk leder posisjonert ved en av: (i) i det minste delvis langs borestrengen, (ii) integrert med borestrengen, (iii) inne i borestrengen, og (iv) én eller flere rørlengder/ skjøter ("joints") i borestrengen.

5. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden inkluderer et flertall stasjoner (1158), idet hver stasjon er innrettet til å videresende signaler fra en tilstøtende stasjon.

6. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden overfører data mellom minst én av: (i) APD-innretningen og kontrolleren som styrer APD-innretningen, (ii) i det minste én føler og kontrolleren som styrer APD-innretningen, og (iii) APD-innretningen og minst én føler.

7. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat datakjeden omfatter en første kjede i det minste delvis dannet av en leder og en andre kjede som anvender slampulssignaler.

8. Fremgangsmåte for styring av trykk i et borehull (90; 1004) boret i en formasjon ved bruk av en borestreng (121; 502; 552; 856; 1040; 1140) med en bunnhullssammenstilling (BHA) (135) ved en ende derav, og hvor et borefluid tilført under trykk til borestrengen returnerer til overflaten ("returfluidet"),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: styring av borehullstrykk (804) med en aktiv trykkdifferensialinnretning ("APD- innretning") (170; 170a; 818, 820; 850; 1010; 1110) posisjonert i returfluidet; kontrollering / styring av APD-innretningen ved hjelp av en kontroller (180; 714; 800; 1002; 1120) som bruker minst én forprogrammert formasjonstrykk-parameter (802), hvor formasjonstrykkparameteren er et poretrykk ved et åpent hulls (858) seksjon av borehullet liggende nær en foringsrørsko (151; 854); og kopling av en datakjede til APD-innretningen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat datakjeden inkluderer en av: (i) en elektrisk leder; (ii) en fiberoptisk kabel, (iii) en fluidsøyle, og (iv) en akustisk bølgebane.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat datakjeden anvender et overføringsmedium valgt fra en av: (i) akustisk, (ii) elektrisk, (iii) elektromagnetisk, (iv) slampuls; (v) optisk, (vi) strømningsvariasjon, og (vii) trykkvariasjon.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat den ytterligere omfatter dannelse av datakjeden med en elektrisk leder posisjonert ved en av: (i) i det minste delvis langs borestrengen, (ii) integrert med borestrengen, (iii) inne i borestrengen, og (iv) én eller flere rørlengder / skjøter ("joints") i borestrengen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat den ytterligere omfatter tildanning av datakjeden ved bruk av et flertall stasjoner (1158), idet hver stasjon er innrettet til å videresende signaler fra en tilstøtende stasjon.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat den ytterligere omfatter overføring av data ved bruk av datakjeden mellom minst én av: (i) APD-innretningen og kontrolleren som styrer APD-innretningen, (ii) minst én føler og kontrolleren som styrer APD-innretningen, og (iii) APD-innretningen og minst én føler.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat den ytterligere omfatter overføring av data over datakjeden ved bruk av minst én leder og slampulssignaler.

15. System for å styre trykk i et borehull (90; 1004) i en formasjon,karakterisert vedat systemet omfatter: en plattform (101) posisjonert ved en overflatelokalitet; en borestreng (121; 502; 552; 856; 1040; 1140) ført inn i borehullet fra plattformen; en borefluidkilde som tilfører borefluid til borestrengen, idet borefluidet returnerer til overflaten ("returfluidet"); en aktiv trykkdifferensialinnretning ("APD-innretning") (170; 170a; 818, 820; 850; 1010; 1110) i returfluidet for å styre borehullstrykk (804); en kontroller (180; 714; 800; 1002; 1120) som er konfigurert til å kontrollere APD-innretningen ved bruk av minst én forprogrammertformasjonstrykk-parameter (802), hvor formasjonstrykkparameteren er et poretrykk ved et åpent hulls (858) seksjon av borehullet liggende nær en foringsrørsko (151; 854); og en datakjede koplet til APD-innretningen.

16. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden inkluderer en av: (i) en elektrisk leder; (ii) en fiberoptisk kabel, (iii) en fluidsøyle, og (iv) en akustisk bølgebane.

17. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden anvender et overføringsmedium valgt fra en av: (i) akustisk, (ii) elektrisk, (iii) elektromagnetisk, (iv) slampuls, (v) optisk, (vi) strømningsvariasjon, og (vii) trykkvariasjon.

18. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden omfatter en elektrisk leder posisjonert ved en av: (i) i det minste delvis langs borestrengen, (ii) integrert med borestrengen, (iii) inne i borestrengen, og (iv) én eller flere rørlengder/ skjøter ("joints") i borestrengen.

19. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden inkluderer et flertall stasjoner (1158), idet hver stasjon er innrettet til å videreføre signaler fra en tilstøtende stasjon.

20. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden overfører data mellom minst én av: (i) APD-innretningen og kontrolleren som styrer APD-innretningen, (ii) minst én føler og kontrolleren som styrer APD-innretningen, og (iii) APD-innretningen og minst én føler.

21. System ifølge krav 15,karakterisert vedat datakjeden omfatter en første kjede som er i det minste delvis dannet av en leder og en andre kjede som anvender slampulssignaler.