NO341030B1 - Antenneutsparing i et nedhulls rørelement - Google Patents

Description

Teknisk område

Søknaden angår generelt nedhulls boring. I særdeleshet gjelder søknaden formasjonsevaluering for nedhullsboring.

Bakgrunn

Under boreprosedyrer for utvinning av hydrokarboner kan elektromagnetisk stråling benyttes for å gi en indikasjon på elektrisk resistivitet i den underjordiske formasjonen som omgir et borehull brukt for slik utvinning. Disse dataene som vedrører resistivitet, kan deretter brukes for å bestemme tilstedeværelsen av hydrokarboner.

GB 2361547 A beskriver systemer og fremgangsmåter for å overvåke en karakteristikk ved et undergrunns hydrokarbonreservoar og for å plassere et borehull i nærheten av en brønn i en grunnformasjon. Brønnavslutningssystemer med slissede stasjoner er benyttet til å frembringe utsendelse og mottakelse av signaler gjennom foringsrøret. Hydraulisk isolasjon mellom innsiden og utsiden av avslutningen er tilveiebrakt ved hjelp av trykksperreanordninger ved de slissede statsjoner.

US 2005/0218898 A beskriver et kombinert resistivitetsverktøy som omfatter både induksjonsantenner og laterale resistivitetsantenner anordnet i utsparinger av en nedihullsrør, hvor den laterale resistivitetsantennen innbefatter et isolerende grunnlag anordnet i utsparingen.

GB 2344127 A beskriver et borerør som har en rørformet metallstruktur med flere åpninger som er i form av utsparinger. Disse åpningene er dekket av komposittdeksler som er i stand til å lette målinger under boring (MWD) og motstå påførte spenninger under boreprosessen.

US 6788065 Bl omhandler fremgangsmåter og anordninger for overvåkning av egenskaper i et undergrunnsreservoar. Et rør er utstyrt med eksterne sender- og/eller mottakerantenner utformet for å tilveiebringe elektromagnetiske målinger med retningsbestemt følsomhet. Røret omfatter en forsenkning utformet på den ytre omkrets for å romme en antenne og elektroniske komponenter, for derved å redusere rørets radiale profil.

Foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en anordning og fremgangsmåter som angitt i de vedlagte kravene.

Kortfattet omtale av tegningene

Utførelser av oppfinnelsen kan best forstås med henvisning til den etterfølgende omtalen og de vedføyde tegningene som illustrerer slike utførelser. Henvisningstalloversikten for figurene inkludert her er slik at det fremste tallet for et gitt henvisningstall på en figur er knyttet til nummeret for figuren. For eksempel kan et verktøy 100 lokaliseres på figur 1. Henvisningstallene er imidlertid de samme for disse elementene som er de samme over ulike figurer. På tegningene: Figur 1 illustrerer en boring av en brønn med prosedyrer under måling mens boring (MWD - "Measurement While Drilling") / logging mens boring (LWD - "Logging While Drilling" ) og som innbefatter utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen. Figur 2 illustrerer et verktøy som er en del av et rørformet element for nedhulls prosedyrer, og som har antenner i utsparinger i verktøyet for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen. Figur 3 illustrerer et mer detaljert riss av mottakeantenner i utsparinger i et verktøy for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Figur 4 illustrerer et diagram av elektromagnetisk signalstyrke kontra en bredde av utsparingen i verktøyet som har en antenne, som utvikler signalet i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Figur 5 illustrerer et diagram for elektromagnetisk signalstyrke og innbyrdes kraft kontra en bredde av utsparingen i verktøyet som har en antenne, som utvikler signalet i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen. Figur 6 illustrerer et verktøy som er en del av et rørformet element for nedhulls prosedyrer, og som har antenner i utsparinger i verktøyet for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med noen andre utførelser av oppfinnelsen. Figur 7 illustrerer et tverrsnitt av en utsparing i et verktøy og som har veggoverflater med tilnærmet ensartet bredde i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Figur 8 illustrerer et tverrsnitt av en utsparing i et verktøy og som har avvikende veggoverflater i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Figur 9 illustrerer et tverrsnitt av en utsparing i et verktøy og som har konvergerende veggoverflater i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Figur 10 illustrerer et verktøy som er en del av et rørformet element for nedhulls prosedyrer og som har utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet, som er tildekket av en hylse med flere slisser i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen. Figur 11 illustrerer et tverrsnitt av en av slissene i de slissede områdene av hylsen som tildekker en utsparing i verktøyet i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Figur 12 illustrerer en boring av en brønn under prosedyrer med kabellogging og som innbefatter utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen.

Detaljert omtale

Fremgangsmåter, anordninger og systemer for en antenne i en utsparing i et rørformet element for nedhullsprosedyrer er omtalt. I den etterfølgende redegjørelsen er tallrike spesielle detaljer angitt. Det skal imidlertid forstås at utførelser av oppfinnelsen kan praktiseres uten disse spesielle detaljene. I andre tilfeller er velkjente kretser, strukturer og teknikker ikke blitt vist i detalj for ikke å forkludre forståelsen av denne omtalen. Noen utførelser kan brukes i måling mens boring (MVD), logging mens boring (LWD) og kabelprosedyrer.

Denne redegjørelsen for utførelsene er oppdelt i fem avsnitt. Det første avsnittet omtaler et MWD-driftsmiljø. Det andre avsnittet omtaler ulike konfigurasjoner for utsparinger i et verktøy, i hvilket antenner er anbrakt. Det tredje avsnittet omtaler ulike konfigurasjoner for hylser som tildekkes slike utsparinger. Det fjerde avsnittet omtaler et kabeldriftsmiljø. Det femte avsnittet gir visse generelle kommentarer.

MWD-driftsmiljø

Et systemdriftsmiljø i samsvar med visse utførelser er nå omtalt. Figur 1 illustrerer en boring av en brønn under prosedyrer med måling mens sporing (MWD) / logging mens sporing (LWD) og som innbefatter utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen.

Det kan sees hvorledes et system 164 likeså kan tilforme et parti av en borerigg 102 lokalisert ved en overflate 104 av en brønn 106. Boreriggen 102 kan gi støtte for en borestreng 108. Borestrengen 108 kan drives for å gjennomtrenge et rotasjonsbord 110 for boring av et borehull 112 gjennom underjordiske formasjoner 114. Borestrengen 108 kan innbefatte et drivrør 116, et borerør 118 og en bunnhullsstreng 120, muligens lokalisert ved det nedre partiet av borerøret 118.

Bunnhullsstrengen 120 kan innbefatte vektrør 122, et nedhullsverktøy 124 og en borkrone 126. Borkronen 126 kan betjenes for å opprette et borehull 112 ved gjennomtrenging av overflaten 104 og de underjordiske formasjonene 114. Nedhullsverktøyet 124 kan omfatte hvilket som helst av flere forskjellige typer av verktøyer som innbefatter verktøyer for MWD (måling mens sporing) verktøyer, LWD (logging mens sporing) og andre. I noen utførelser er borerøret 118 et kablet borerør for kommunikasjoner mellom overflaten av grunnen til nedhullsverktøyet 124.1 visse utførelser kan nedhullsverktøyet 124 innbefatte en eller flere utsparinger. En utsparing i nedhullsverktøyet 124 kan brukes for plasseringen av en transmitterantenne eller en mottaksantenne. En mer detaljert omtale av utsparingene og antenne i disse er angitt under.

Under boreprosedyrer kan borestrengen 108 (som muligens innbefatter drivrøret 116, borerøret 118 og bunnhullstrengen 120) roteres av rotasjonssporet 110.1 tillegg til eller alternativt kan bunnhullsstrengen 120 likeså roteres av en motor (f. eks. en slammotor) som er lokalisert nedhulls. Vektprøvene 122 kan brukes for å tilføre vekt til borkronen 126. Vektprøvene 122 kan likeså avstive bunnhullstrengen 120 for å tillate at bunnhullstrengen 120 overfører den tilføydde vekten til borkronen 126, og i sin tur bistå borkronen 126 ved gjennomtrenging av overflaten 104 og de underjordiske formasjonene 114.

Under boreprosedyrer kan en slampumpe 132 pumpe borefluid (noe ganger kjent av de med erfaring innen teknikken som "boreslam") fra en slamtank 134 gjennom en slange 136 inn i borerøret 118 og ned til borkronen 126. Borefluidet kan strømme ut av borkronen 126 og returneres til overflaten 104 gjennom et ringformet område 140 mellom borerøret 118 og sidene av borehullet 112. Borefluidet kan da returneres til slamtanken 134, der slikt fluid er filtrert. I noen utførelser kan borefluidet brukes for å avkjøle borkronen 126, likeledes for å bevirke smøring for borkronen 126 under boreprosedyre. I tillegg kan borefluidet brukes for å fjerne borekaks fra den underjordiske formasjonen 114 frembrakt ved drift av borkronen 126.

De ulike komponentene fra figur 1 kan alle betegnes som "moduler" her. Slike moduler kan innbefatte maskinvarekoplingskretser og/eller en prosessor og/eller lagerkretser, programvaremoduler og gjenstander og/eller firmware og kombinasjoner av dette, slik som ønsket av arkitektene til systemene vist på figur 1, og slik som hensiktsmessig for spesielle implementasjoner av ulike utførelser. I noen utførelser kan slike moduler inkluderes for eksempel i en anordning og/eller en systemdriftssimuleringspakke, så som en elektrisk programvaresignalsimuleringspakke, en kraftbruk- og distribusjonssimuleringspakke, en varme/kraftspredningssimuleringspakke og/eller en kombinasjon av programvare og maskinvare brukt for å simulere driften av forskjellige mulige utførelser.

Det bør likeså forstås at anordningen og systemene fra ulike utførelser kan brukes i anvendelser annet enn for prosedyrer med boring og logging, og således skal forskjellige utførelser ikke begrenses slik. Illustrasjonene av systemene fra figur 1 er tiltenkt å gi en generell forståelse av strukturen til ulike utførelser, og derfor er vi ikke ment for å virke som en fullstendig omtale av alle elementene og innslagene i anordningene og systemene som kunne ta i bruk strukturene omtalt her.

Anvendelser som kan innbefatte de nye anordningene og systemene til forskjellige utførelser innbefatter en elektronisk koplingskrets brukt i høyhastighetscomputere, i en kommunikasjons- og signalbehandlingskoplingskrets, modemer, prosessormoduler, integrerte prosessorer, datasvitsjer og anvendelsespesifikke moduler som innbefatter flerlags multibrikkemoduler. Slike anordninger og systemer kan videre inkluderes som underkomponenter innenfor et mangfold av elektroniske systemer, så som fjernsyn, personlige computere, arbeidsstasjoner, kjøretøyer og ledende kabler for et mangfold av elektriske innretninger blant annet. Noen utførelser innbefatter et antall fremgangsmåter.

At antall transmitterantenner og mottakerantenner kan anbringes på borestrengen 108. Transmitterantennene kan sende ut elektromagnetiske transmitterbølger som krysser den underjordiske formasjonen. Induserte elektromagnetiske bølger som er et resultat av de elektromagnetiske transmitterbølgene, er mottatt av mottakerantennene. Basert på en slik elektromagnetisk stråling kan resistivitet i den underjordiske formasjonen bestemmes. Antennene kan brukes for å gjøre resistivitetsbestemmelser ved mangfoldige dybder av undersøkelse. Transmitterantennene og/eller mottakerantennene kan posisjoneres innenfor periferiske utsparinger anbrakt i avstand ved forskjellige lokaliseringer langs sporestrengen. Eksempelvise konfigurasjoner er nå omtalt.

Utsparinger i et verktøy for opptak av antenner

Størrelsen til utsparingene er avhengig av de mekaniske, elektriske og fysikkbaserte aspektene til verktøyet og antennen i dette. Dersom utsparingene er for brede, kan særlig den strukturelle fastheten til verktøyet settes i fare. Dersom utsparingene er for smale, kan omvendt kraften påkrevet for utlevering av et signal fra antennene som er ved det tilstrekkelig nivå for formasjonsevaluering, være for stor. Figur 2, 3 og 6 illustrerer ulike utførelser av verktøyet som har utsparinger med antenner anbrakt i disse. Figur 4 og 5 illustrerer diagrammer for den elektromagnetiske signalstyrken, kraften og bredden til utsparingen for en gitt konfigurasjon. Figur 7-9 illustrerer ulike utførelser for vinklene til veggene av utsparingene.

Figur 2 illustrerer et verktøy som er en del av en rørformet element for nedhullsprosedyrer, og som har antenner i utsparinger i verktøyet for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen. Særlig illustrerer fig. 2 verktøy et vertøy 200 som kan være en del av borestrengen 108 (vist på figur 1). Verktøyet 200 innbefatter en transmitterantenne 201 som kan anbringes periferisk rundt verktøyet 200. Slik som vist, kan aksen til transmitterantennen 201 være tilnærmet loddrett med den langsgående aksen til verktøyet 200. Alternativt kan aksen til transmitterantennen 201 ha andre vinkler med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 200 (0 grader, 45 grader, 70 grader, 90 grader, etc). Selv om vist med en transmitterantenne 201, kan verktøyet 200 innbefatte en til hvilket som helst antall transmitterantenner.

Transmitterantennen 201 kan være en til et antall trådviklinger som kan være i serie eller parallelle. Trådviklingene kan ha en til ett antall dreininger. I noen utførelser omfatter transmitterantennen 201 fire dreininger av tråd anbrakt rundt omkretsen av borestrengen. I noen utførelser kan hver av transmitterantennene selektivt innstilles for å overføre elektromagnetiske signaler eller bølger som har en til tre eller flere valgte frekvenser. Selv om dybden av undersøkelse til verktøyet kan styres i noe omfang ved avstand mellom transmitter- og mottakerantennene, kan således dybdene for undersøkelse likeså styres ved utvelgelse av en passende frekvens. I noen utførelser kan hver transmitterantenne innstilles for å overføre elektromagnetiske bølger med en frekvens som er ett av to megaHertz, 500 kiloHertz eller 250 kiloHertz. Utførelser er ikke slik begrenset, ettersom ulike frekvenser og en større utvelgelse av frekvenser likeså kan benyttes.

Verktøyet 200 innbefatter også en utsparing 21 OA og en utsparing 21 ON. Utsparingen 21 OA og utsparingen 210N er skåret periferisk rundt verktøyet 200. En videre er aksen til utsparingen 210A og aksen til utsparingen 210N ute av akse med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 200.1 bestemte utførelser er aksen til utsparingen 21 OA og aksen til utsparingen 210N ved en vinkel på tilnærmet 45 grader med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 200.1 bestemte utførelser kan aksen til utsparingen 21 OA og aksen til utsparingen 210N være ved en hvilken som helst vinkel med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 200. Vinkelen kan for eksempel være tilnærmet 5 grader, 10 grader, 15 grader, 30 grader, 70 grader, 75 grader, 85 grader, etc. Vinkelen av aksen til utsparingen 20IA kan være uavhengig av vinkelen av aksen til utsparingen 21 ON. For eksempel er aksen til utsparingen 21 OA og aksen til utsparingen 21 ON ved en vinkel på henholdsvis tilnærmet 45 grad og 50 grad med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 200. Dessuten kan verktøyet 200 ha en til hvilke som helst antall utsparinger i dette. En mottakerantenne 202A er anbrakt eller posisjonert i utsparingen 204A. En mottakerantenne 202N er anbrakt eller posisjonert i utsparing 204N.

Mottakerantennen 202A og mottakerantennene 202N kan hver omfatte en eller flere sløyfer av tråd som forløper langs omkretsen av legemet til verktøyet 200.1 noen utførelser kan avstanden mellom mottakerantennene være 15 cm (seks tommer), 20 cm (åtte tommer), 25 cm (10 tommer), etc, selv om hvilken som helst egnet avstand kan benyttes. Hver mottakerantenne kan koples til en mottakingskrets (ikke spesielt vist) som i kombinasjon med mottakerantennene påviser elektromagnetiske bølger eller elektromagnetisk stråling. Basert på en eller begge av amplituden eller fasen til mottatte elektromagnetiske signaler kan nedhullsverktøyet 124 og/eller overflateelektronikk være i stand til bestemmelse av resistiviteten til de omgivende formasjonene.

I bestemte utførelser kan utsparingen 210A, utsparingen 21 ON og trasmitterantennen 201 være på avvikende deler av verktøyet 200. For eksempel kan utsparingen 210A, utsparingen 21 ON og transmitterantennen 201 være på vektrør, stabilisatorer, etc. Diameteren til vektrørene som innbefatter slike utsparinger, kan være i spekteret på 10 til 23 cm (fire til ni tommer). Diametereren til vektrøret kan være for eksempel 12 cm, 17 cm, 18 cm, 20 cm, 23 cm (4 % tommer, 6 % tommer, 7 tommer, 8 tommer, 9 tommer), etc.

Slik som vist, kan strekningen fra transmitterantennen 201 til et midtpunkt (B/2) av mottakerantennen 202N (mottakerantennen som er i lengst strekning vekk) er A. Fordi vinkelen til de periferiske mottakerantennene kan være ut av akse med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet, kan avstanden til mottakerantennene variere rundt omkretsen av verktøyet. Dersom spekteret av en periferisk mottakerantenne langs den langsgående aksen er stor B, er derfor midtpunktet B/2.1 noen utførelser kan avstanden A være i et spekter på 15 til 284cm (6 til 112 tommer). I visse utførelser er avstanden A 15cm, 15cm, 41 cm, 8lem, 122cm (6 tommer, 16 tommer, 32 tommer, 48 tommer), etc.

Figur 3 illustrerer et mer detaljert riss av mottakerantennene i utsparingene av et verktøy for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Særlig illustrerer figur 3 et mer detaljert riss av utsparingene i verktøyet 200 fra figur 2 i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Utsparingen 21 OA har et ytre punkt 305A og et ytre punkt 305B. Utsparingen 210A har likeså et indre punkt 306A og et indre punkt 306B. Utsparingen 21 ON har et ytre punkt 308A og et ytre punkt 308B. Utsparingen 21 ON har likeså et indre punkt 31 OA og et indre punkt 31 OB. Forskjellige vinkler av veggene for utsparingene 210 med hensyn til det indre og ytre punktet, er omtalt i større detalj under med omtalen av figur 7-9.

Utsparingen 21 OA og utsparingen 210N har henholdsvis en bredde 304A og en

bredde 304N. I noen utførelser er bredden 304A og/eller bredden 304N i et spekter på tilnærmet 2.5 til 10 cm (en til fire tommer), et spekter på tilnærmet 5 til 10 cm (to til fire tommer), et spekter på tilnærmet 2.5 til 10 cm (en til fire tommer), tilnærmet 2.5 til 15 cm (en til seks tommer), tilnærmet 5 til 15 cm (to til seks tommer), tilnærmet 2.5 til 20 cm (en til åtte tommer), tilnærmet 5 til 20 cm (to til åtte tommer), etc. I bestemte utførelser er bredden 304A og/eller bredden 304N tilnærmet 2.5 cm, 5 cm, 7.5 cm, 10 cm, 12.5 cm, 15 cm, 17.5 cm, 20 cm (1 tomme, 2 tommer,3 tommer, 4 tommer, 5

tommer, 6 tommer, 7 tommer, 8 tommer), etc. I bestemte utførelser er antennene posisjonert tilnærmet i midten av utsparingene. Figur 4 illustrerer et diagram for elektromagnetisk signalstyrke kontra en bredde av utsparingen i verktøyet som har en antenne, som mottar signalet i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Særlig illustrerer figur 4 et diagram 400 for et verktøy konfigurert, slik som følgende. Verktøyet innbefatter en utsparing og mottakerantennen i denne som er forskjøvet 45 grader med hensyn til lengdeaksen for verktøyet. Strømmen til transmitterantennen er tilnærmet 50 milliampere. Transmitterantennen er drevet for å overføre en elektromagnetisk bølge med en frekvens på tilnærmet to megaHertz. Avstanden mellom transmitterantennen og mottakerantennen er tilnærmet 41 cm (16 tommer). Mottakerantennen har et utbytte på tilnærmet 1100. Antallet dreininger for transmitterantennen og mottakerantennen har henholdsvis fire og tre. Diagrammet 400 innbefatter en kurve 402. Ved punkt 406 langs kurven 402 der bredden av utsparingen er 2,54 cm (1,00 tomme), er amplituden til signalet 0,10 volt kvadratisk middelverdi (RMS - "Root Mean Squared"). Ved punkt 404 langs kurven 402 der bredden av utsparingen er 5,08 cm (2,00 tommer), er amplituden til signalet 0,20 volt RMS. Ved punkt 408 langs kurven 402 der bredden av utsparingen er 8,9 cm (3,50 tommer), er amplituden til signalet tilnærmet 0,27 volt RMS. Slik som vist, begynner styrken til signalet å jevnes ut der bredden av utsparingen er rundt 5 cm (2 tommer). Figur 5 illustrerer et diagram av elektromagnetisk signalstyrke og innbyrdes kraft, kontra en bredde av utsparingen i verktøyet som har en antenne, som utvikler signalet i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Figur 5 illustrerer særlig et diagram 500 som innbefatter kurven 402 fra figur 4 og som representerer signalstyrken med hensyn til bredden av utsparingen. Figur 5 inkluderer likeså en kurve 502 av kraften til signalet i forhold til bredden av utsparingen. Slik som vist på figur 4 og 5, er for denne verktøy konfigurasjonen (omtalt over) en bredde på tilnærmet 5 cm (to tommer) for utsparingen et godt kompromiss for signalstyrken og det eksponerte antenneområdet. Redusering av bredden under 2.5 cm (en tomme) ville kreve en betydelig økning i kraft for å ta hensyn til tapet av signalstyrken (slik som vist). Figur 6 illustrerer et verktøy som er en del av et rørformet element for nedhulls prosedyrer, og som har antenner i utsparinger i verktøyet for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med noen andre utførelser av oppfinnelsen. Særlig illustrerer figur 6 et verktøy 600 som kan være en del av borestrengen 108 (vist på figur 1).

Verktøyet 600 innbefatter en transmitterantenne 602 som kan anbringes periferisk i en utsparing 606 rundt verktøyet 600. Aksen til transmitterantennen 602 og aksen til utsparingen 606 kan være ved en vinkel på tilnærmet 45 grader med hensyn til det langsgående aksen til verktøyet 600.1 bestemt utførelser kan aksen til utsparing 606 være ved en hvilken som helst vinkel i forhold til den langsgående aksen til verktøyet 600. Vinkelen kan være for eksempel tilnærmet 5 grader, 10 grader, 15 grader, 30 grader, 70 grader, 75 grader, 85 grader, etc. Vinkelen av aksen til utsparingen 606 kan være uavhengig av vinkelen av aksen til antennen 602. Aksen til utsparingen 606 og aksen til antennen 602 er ved for eksempel en vinkel på tilnærmet henholdsvis 45 grader og 48 grader med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 600. Selv om vist med en transmitterantenne 201, kan verktøyet 200 innbefatte en til hvilket som helst antall transmitterantenner posisjonert i utsparinger.

Transmitterantennen 602 kan være en til et annet antall trådvinninger som kan være i serie eller parallelle. Trådvinningene kan ha en til et antall dreininger. I bestemte utførelser omfatter transmitterantenne 602 fire dreininger av tråd anbrakt rundt omkretsen av borestrengen. I noen utførelser kan hver av transmitterantennene selektivt avstemmes for å overføre elektromagnetiske signaler eller bølger som har en til tre eller flere valgte frekvenser. Selv om dybden for undersøkelser til verktøyet kan styres i noe omfang ved avstand mellom transmitter- og mottakerantennen, kan således dybden for undersøkelse likeså styres ved utvelgelse av en passende frekvens. I visse utførelser kan hver transmitterantenne avstemmes for å overføre elektromagnetiske bølger med en frekvens som er en av 2 megaHertz , 500 kiloHertz eller 250 kiloHertz. Utførelser er ikke slik begrenset, ettersom ulike frekvenser og en større utvelgelse av frekvenser likeså kan benyttes.

Verktøyet 600 innbefatter likeså en utsparing 608 som innbefatter en mottakerantenne 604 posisjonert eller anbrakt i denne. Utsparingen 608 er skåret periferisk rundt verktøyet 600. Dessuten er aksen til utsparingen 608 ute av akse med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 600.1 noen utførelser er aksen til utsparing 608 ved en vinkel på tilnærmet 45 grader med hensyn til den langsgående aksen til verktøyet 600.1 bestemte utførelser kan aksen til utsparingen 608 være ved hvilken som helst vinkel i forhold til den langsgående aksen til verktøyet 600. For eksempel kan vinkelen være tilnærmet 5 grader, 10 grader, 15 grader, 30 grader, 70 grader, 75 grader, 85 grader, etc. Selv om vist med en mottakerantenne 604, kan verktøyet 600 innbefatte en til hvilket som helst antall mottakerantenner posisjonert i utsparinger.

Mottakerantenne 604 kan omfatte en eller flere sløyfer av tråd som forløper langs omkretsen av legemet til verktøyet 600. Mottakerantennen 604 kan kople til en mottakingskrets (ikke spesielt vist) som i kombinasjon med mottakerantennen påviser elektromagnetiske bølger eller elektromagnetisk stråling. Basert på en eller begge av amplituden eller fasen til mottatte elektromagnetiske signaler kan verktøyet 600 være i stand til bestemmelse av resistiviteten til de omgivende formasjonene. I noen utførelser kan utsparingen 606 og utsparingen 608 være på avvikende deler av verktøyet 600. Utsparingen 606 og utsparingen 608 kan være på for eksempel vektrør, stabilisatorer, etc. Diameteren til vektrørene som innbefatter slike utsparinger, kan være i et spekter på 10 til 23 cm (4 til 9 tommer). For eksempel kan diameteren til vektrøret være 12cm, 17cm, 18cm, 20cm, 23 cm (4 Va tommer, 6 Va tommer, 7 tommer, 8 tommer, 9 tommer), etc. Strekningen fra transmitterantennen 602 til mottakerantennen 604 kan være i et spekter på 15 til 284 cm (6 til 112 tommer). I noen utførelser er avstanden 15cm, 41cm, 8lem, 122 cm (6 tommer, 16 tommer, 32 tommer, 48 tommer), etc.

Overflaten av veggene i utsparingene kan skjæres ved forskjellige vinkler. Figur 7-9 illustrerer eksempler på disse avvikende vinklene. Figur 7 illustrerer et tverrsnitt av en utsparing i et verktøy som har veggoverflater med tilnærmet ensartet bredde i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Særlig innbefatter en utsparing 700 et ytre punkt 704 og et indre punkt 706. En antenne 702 er posisjonert i utsparingen 700. Slik som vist, er veggoverflatene tilnærmet ensartet i bredde fra det indre punktet 706 til det ytre punktet 704. Figur 8 illustrerer ett tverrsnitt av en utsparing i et verktøy som har konvergerende veggoverflater i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. En utsparing 800 innbefatter særlig et ytre punkt 804 og et indre punkt 806. En antenne 802 er posisjonert i utsparingen 800. Slik som vist, konvergerer veggoverflatene, etter hvert som utsparingen strekker seg utover fra verktøyet. Figur 9 illustrerer et tverrsnitt av en utsparing i et verktøy med avvikende veggoverflater i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. En utsparing 900 innbefatter særlig et ytre punkt 904 og et indre punkt 906. En antenne 902 er posisjonert i utsparingen 900. Slik som vist, divergerer veggoverflatene, etter hvert som utsparingen strekker seg utover fra verktøyet. Utsparingene innenfor et verktøy kan innbefatte hvilken som helst kombinasjon av konfigurasjonen som er vist på figur 7-9. Alle utsparingene kan for eksempel konfigureres, slik som vist på figur 7. Alternativt kan transmitterantennen være i en utsparing vist på figur 8, mens mottakerantennene kan være i en utsparing vist på figur 7.

Hylser for tildekning av utsparinger i et verktøy for opptak av antenner

Figur 10 illustrerer et verktøy som er en del av et rørformet element for nedhulls prosedyrer, og som har utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet, som er tildekket av en hylse med et antall slisser i samsvar med bestemte utførelser av oppfinnelsen. Figur 10 illustrerer særlig et verktøy 1000 som innbefatter en hylse 1002 og en hylse 1006. Hylsen 1002 og hylsen 1006 er begge for tildekning av utsparinger (slik som antatt over). I noen utførelser er hylsene utført av et umagnetisk material (så som umagnetisk rustfritt stål) i bestemte utførelser er den ytre diameteren til hylsen 1002 og den ytre diameteren til hylsen 1006 tilnærmet den samme som diameteren til verktøyet 1000.

Hylsen 1002 og hylsen 1006 innbefatter henholdsvis et antall slissede områder 1004 og et antall slissede områder 1008.1 noen utførelser er den langsgående aksen til det slissede område 1004 og det slissede område 1008 tilnærmet loddrett med den langsgående akse til antennen innenfor utsparingen (ikke vist på fig. 10). I noen utførelser er bredden, lengden, antallet og avstanden til det slissede området 1004 og det slissede området 2008 slik valgt at et tilstrekkelig omfang av det ønskede elektromagnetiske signalet kan bre seg fremover gjennom henholdsvis hylsen 1002 og hylsen 1006 og inn i eller ut i fra formasjonen uten ugunstig påvirkning av den mekaniske styrken til hylsene.

I visse utførelser er bredden til det slissede området 1004 og 1008 avhengig av bredden til utsparingsområdet som er tildekket. I noen utførelser er, dersom bredden til utsparingen er tilnærmet 2,5 cm (1,0 tomme), bredden i de slissede områdene tilnærmet 1.9 cm (0,75 tomme). I bestemte utførelser er, dersom bredden til utsparingen er tilnærmet 5.1 cm, (2,0 tomme), bredden til de slissede områdene tilnærmet 0.95 (0,375 tomme). Dersom bredden til utsparingen er tilnærmet 7.6 cm (3,0 tommer), kan bredden til de slissede områdene utgjøre tilnærmet 0,64 cm (0,25 tomme). Dersom bredden til utsparingen er tilnærmet 10.1 cm (4,0 tomme), kan bredden til de slissede områdene være tilnærmet 0.47 cm (0,187 tomme). I noen utførelser innbefatter hvert slissede område for en gitt hylse N antall slisser som er anbrakt i avstand omtrent M grader langs omkretsen av hylsen. I visse utførelser er N 12 og M tilnærmet 30 grader.

Figur 11 illustrerer et tverrsnitt av en av slissene i de slissede områder av en hylse som tildekker en utsparing i verktøyet i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. En sidevegg 1104A og en sidevegg 1104B av slissen 1102 er avfaset, idet slissen 1102 er bredest ved en ytre overflate 1106 og smalest ved en indre overflate 1108. Slik som vist, kan en innsats 1110 anbringes i slissen 1102. Innsatsen 1110 kan utføres av en stiv isolerende plast, så som polyetereterketon, eller et annet forholdsvis stivt isolerende material og konfigureres for således å passe tettsittende i bunnen av slissen 1102. Innsatsen 1110 innbefatter en overflate 1112 som vender utover, og en overflate 1114 som vender innover. Når anbrakt i slissen 1102 er overflaten 1114 som vender innover, hovedsakelig innrettet med den indre overflaten 1108.

Innsatsen 1110 innbefatter avfasede sideoverflater 1116 som kan være avpasset eller skrånet ved en mindre vinkel enn avfasingen av sideveggene 1104A-I 104B i slissen 1102.1 noen utførelser er anbrakt på toppen av innsatsen 1110 et lag av tettende sammensetning 1118. Den tettende sammensetningen 1118 kan være en ekstorner, så som nitrill. Epoksy eller visse andre umetalliske sammensetninger kan likeså brukes. I noen utførelser kan en utsparing 1120 etterlates mellom den tettende sammensetningen 1118 og den ytre overflaten 1106. Utsparingen 1120 kan være ved ulike dybder. I noen utførelser er utsparingen 1120 tilnærmet 0.3 cm (0,12 tomme), bidrar til å forhindre den tettende sammensetningen 1118 fra å bli revet eller punktert under boreprosedyrer og mens verktøyet skal settes inn i eller trekkes ut fra borehullet. I noen utførelser er i løpet av tilvirkning den tettende sammensetningen 1118 vulkanisert for derved å holdes tilbake i sliss 1102 og toppen av innsatsen 1110 og innenfor et område 1135 og 1136 rundt omkretsen av innsatsen 1110. Slissene tillates passasje av de ønskede elektromagnetiske bølgene til og fra antennene som forhindrer inntregningen av borefluid. De avpassede kantene og endene av slissene tillater at den tettende sammensetningen 1118 tettes enda strammere når hydraulisk trykk er påført loggingsverktøyet. Innsatsene besørger likeså en punkteringsbestandig barriere for den tettende sammensetningen 1110.1 noen utførelser kan slissene konstrueres uten innsatsene. I visse utførelser er sideveggene av slissene og/eller innsatsene ikke avfasede. Ytterligere omtale av slike slisser er angitt i US patentnr. 5,563,512 med oppfinner Edward S. Mumby som er utstedt 8. oktober 1996, og som er innlemmet her med henvisning.

Kabeldriftsmiljø

Noen utførelser kan brukes i sammenheng med kabelloggingsprosedyrer. Figur 12 illustrerer en boring av en brønn under kabelloggingsprosedyrer og som innbefatter utsparinger for antenner for elektromagnetisk bølgeresistivitet i samsvar med visse utførelser av oppfinnelsen. En boreplattform 286 er utstyrt med et boretårn 288 som understøtter en heis 290. Boring av olje- og gassbrønner er vanlig utført med en streng av borerør koplet sammen for derved å tilforme en borestreng som er senket gjennom et rotasjonsbord 210 inn i en brønn eller et borehull 212. Her er det antatt at borestrengen er blitt midlertidig fjernet fra borehullet 212 for å tillate at et kabelloggings-verktøylegeme 270, så som en føler eller en sonde, skal senkes med kabel eller loggingskabel 274 inn i borehullet 212. Typisk er verktøylegemet 270 senket til bunnen av det interessante området og senere trukket oppover ved en hovedsakelig konstant hastighet. Under reisen oppover kan instrumenter inkludert i verktøylegemet 270 benyttes for å utføre målinger og de underjordiske formasjonene 214 tilliggende borehullet 212, etter hvert som de passerer forbi. Måledataene kan formidles til en loggingsfasilitet for lagring, prosessering og analyse. Loggingsfasiliteten 292 kan utstyres med elektronisk utstyr for forskjellige typer av signalprosessering. Lignende loggdata kan samles og analyseres under boreprosedyrer (f. eks. under logging mens boring, eller LWD-prosedyrer).

Generelt

I redegjørelsen er tallrike spesielle detaljer, så som logiske implementeringer, operasjonskoder, midler for å spesifisere operander, resursfordelende/delende/ dubliserende implementeringer, typer og sammenhenger av systemkomponenter og logiske fordelende/intergrerende valg, angitt for å gi en mer grundig forståelse av den foreliggende oppfinnelse. Det vil imidlertid forstås av en med erfaring innen området at utførelser av oppfinnelsen kan praktiseres uten slike spesielle detaljer. I andre tilfeller er styrestrukturer, styreportnivåkretser og fullstendige programvareinstruksjonssekvenser ikke blitt vist i detalj for ikke å tilsløre utførelsene av oppfinnelsen. De med ordinær erfaring innen området vil med de inkluderte redegjørelsene være i stand til å implementere hensiktsmessig funksjonalitet uten urimelig eksperimentering. Henvisninger i redegjørelsen til "én utførelse", "en utførelse", "en eksempelvis utførelse", etc, angir at den omtalte utførelsen kan inkludere et spesielt innslag, en struktur, eller en egenskap, men hver utførelse kan ikke nødvendigvis innbefatte det spesielle innslaget, strukturen eller egenskapen. En videre er slike fraser ikke nødvendigvis med henvisning til den samme utførelsen. Videre når et særlig innslag, en struktur eller en egenskap er omtalt i forbindelse med en utførelse, er det underforstått at det er innenfor kunnskapen i en med erfaring innen området å påvirke et slikt innslag, struktur eller en egenskap i sammenheng med andre utførelser hvor vidt eller ikke eksplesitt omtalt.

Et antall figurer viser blokkdiagrammer av systemer og anordninger for kommunikasjoner mellom overflaten av bakken og mangfoldige nedhullsverktøyer i samsvar med noen utførelse av oppfinnelsen. En figur viser et flytdiagram som illustrerer drifter for kommunikasjoner mellom overflaten av grunnen og mangfoldige nedhullsverktøyer i samsvar med noen utførelser av oppfinnelsen. Driftene i henhold til flytdiagrammene er omtalt med henvisning til systemene/anordningene vist på blokkdiagrammene. Det bør imidlertid forstås at driftene i henhold til flytdiagrammene kunne gjennomføres med utførelser av systemer og anordninger annet en de drøftet med henvisning til blokkdiagrammene, og utførelser drøftet med henvisning til systemene/anordningene kunne utføre prosesdyrer avvikende fra de drøftet med henvisning til flytdiagrammet.

Noen eller alle av driftene omtalt her kan utføres med maskinvare, firmware, programvare eller en kombinasjon av dette. For eksempel kan styringen av overføringen fra transmitterantenne gjennomføres med maskinvare, firmware, programvare eller en kombinasjon av dette. For ytterligere å illustrere kan prosesseringen av de elektromagnetiske bølgene mottatt av mottakerantennene utføres med maskinvare, firmware, programvare eller en kombinasjon av dette. Ved lesing og forståelse av innholdet i denne redegjørelsen vil en med ordinær erfaring innen teknikken forstå måten på hvilken et programvareprogram kan startes fra et maskinlesbart medium i et computerbasert system for å utføre funksjonene definert i programvareprogrammet. En med ordinær erfaring innen teknikken vil videre forstå de forskjellige programmeringsspråkene som kan benyttes for å opprette et eller flere programvareprogrammer utformet for å implementere og utføre fremgangsmåtene avdekket her. Programmene kan struktureres i et gjenstandsorientert format ved hjelp av et gjenstandsorientert språk, så som Java eller C++. Alternativt kan programmene struktureres i et prosedyreorientert format ved hjelp av et prosedyrespråk, så som assembly eller C. Programvarekomponentene kan kommunisere ved bruk av hvilket som helst av et antall mekanismer velkjente for de med erfaring innen teknikken, så som applikasj onsprogramgrensesnitt eller interprosesskommunikasj onsteknikker, innbefattende fjernprosedyreopprigninger. Angivelsene av forskjellige utførelser er ikke begrenset til noe spesielt programmeringsspråk eller - miljø. I lys av det brede mangfoldet av permutasjoner for utførelsene omtalt her er denne detaljerte redegjørelsen ment kun å være illustrerende og bør ikke taes som begrensning av omfanget for oppfinnelsen.

Claims (15)

1. Anordning (200), omfatter: et rørformet element for å virke nedhulls, idet det rørformede elementet har en langsgående akse og har en første utsparing (21 OA) som strekker seg i en lukket sløyfe rundt omkretsen av det rørformede elementet, idet den første utsparingen har en akse som er ved en første vinkel annet enn 0 grader med hensyn til den langgsgående aksen til det rørformede elementet, hvor en bredde (304A) av den første utsparingen er i spekteret på 2.5 til 10 cm (en til fire tommer); en første antenne (202A) posisjonert i den første utsparingen i det rørformede elementet, idet antennen utfører minst et av en overføring eller et mottak av et elektromagnetisk signal som har en bane, som er for å krysse en underjordisk formasjon; en første ikke-magnetisk hylse (1002) konfigurert og posisjoneres innenfor utsparingen for derved å dekke den første utsparingen, idet en akse av den første hylsen er i det rørformede elementets første vinkelen med hensyn til den langgsgående aksen, og idet den første hylsen har en flerhet av åpninger (1004).

2. Anordning ifølge krav 1, hvori aksen til første antennen (202A) er ved en vinkel på tilnærmet 45 grader med hensyn til den langsgående aksen til det rørformede elementet.

3. Anordning ifølge krav 1, hvori bredden av hver åpning (1004) er avhengig av bredden (304A) av den første utsparingen (21 OA).

4. Anordning ifølge krav 1, hvori flerheten av åpningenene (1004) er er tilnærmet vertikal med aksen til den første antennen (21 OA).

5. Anordning ifølge krav 6, hvori flerheten av åpningene (1004) er fylt med det umetalliske materialet.

6. Anordning ifølge krav 1, hvori det rørformede rørelementet er en borestreng (108), idet utsparingen (210A) er innenfor et vektrør (122) til borestrengen (108).

7. Anordning ifølge krav 1, hvori det rørformede elementet er en borestreng (108), idet utsparingen (21 OA) er innenfor en stabilisator til borestrengen.

8. Anordning ifølge krav 1, hvori den første antennen (202A) er en mottakerantenne og en bredde av den første utsparingen er i et spekter og tilnærmet 2.5 til 15 cm (en til seks tommer); og anordningen videre omfatter en andre mottakerantenne (202N) posisjonert i en andre utsparing (2ION) som strekker seg i en lukket sløyfe rundt omkretsen av det rørformede elementet, idet den andre utsparingen har en akse som er ved en vinkel annet enn 0 grader med hensyn til den langgsgående aksen til det rørformede elementet, hvor en bredde (304N) av den andre utsparingen er i spekteret på 2.5 til 15 cm (en til seks tommer), den andre mottakerantennen er for å motta en indusert elektromagnetisk bølge frembrakt av den elektromagnetiske bølgen som er utsendt inn i den underjordiske formasjonen.

9. Anordning ifølge krav 8, hvori aksen til den første mottakerantennen (202A) og den andre mottakerantennen (202N) er ved en vinkel på tilnærmet 45 grader med hensyn til den langsgående aksen til det rørformede elementet.

10. Anordning ifølge krav 8, hvori anordningen videre omfatter: en andre ikke-magnetisk hylse (1006) anbrakt rundt det rørformede elementet og som tildekker bare den andre utsparingen (2ION), idet den andre hylsen har en flerhet av åpninger (1008), idet den andre hylsen har en akse som er ved en vinkel annet enn 0 grader med hensyn til den langgsgående aksen til det verktøyet, idet åpningene i den andre hylsen er tilnærmet vertikal med aksen til den andre antennen.

11. Fremgangsmåte, hvori fremgangsmåten omfatter: overføring av en elektromagnetisk transmitterbølge inn i en underjordisk formasjon ved hjelp av en transmitterantenne (201) anbrakt periferisk rundt et verktøy (200) for nedhullsprosedyrer; mottaket av en første indusert elektromagnetisk bølge som er et resultat av den overførte elektromagnetiske bølgen med en første mottakerantenne (202A) anbrakt periferisk rundt verktøyet i en første periferisk utsparing (21 OA) i verktøyet, slik at en akse til den første mottakerantenne og en akse til den første periferiske utsparingen er ved en vinkel annet enn 0 grader med hensyn til en langsgående akse til verktøyet, slik at en bredde (304A) av den første utsparingen er i et spekter på 2.5 til 10 cm (en til fire tommer); idet verktøyet videre inkluderer en første ikke-magnetisk hylse (1002) konfigurert og posisjoneres innenfor utsparingen for derved å dekke den første utsparingen, idet en akse av den første hylsen er i det verktøyets første vinkelen med hensyn til den langgsgående aksen, og idet den første hylsen har en flerhet av åpninger (1004).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvori fremgangsmåten videre omfatter mottak av en andre indusert elektromagnetisk bølge som er et resultat av den overførte elektromagnetiske bølge med en andre mottakerantenne (202N) anbrakt periferisk rundt verktøyet i en andre periferisk utsparing (2ION) i verktøyet (200), slik at en akse til den andre mottakerantennen og en akse til den andre periferisk utsparingen er ved en vinkel annet enn 0 grader med hensyn til en langsgående akse til verktøyet, slik at en bredde (304N) av den andre utsparingen er i et spekter på 2.5 til 15 cm (en til seks tommer).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvori fremgangsmåten videre omfatter bestemmelse av en resistivitet til et avsnitt av den underjordiske formasjonen basert på den første induserte elektromagnetiske bølgen og den andre induserte elektromagnetiske bølgen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisertv e d at den første mottakerantennen (202A) sentreres tilnærmet i den første periferiske utsparingen (21 OA), og at den andre mottakerantennen (202N) sentreres tilnærmet i den andre periferiske utsparingen (2ION).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvori en diameter ved en ytre kant av den første utsparingen (21 OA) er tilnærmet den samme som en diameter til en indre kant av den første utsparingen.