NO342551B1

NO342551B1 - Posisjonsføleanordning og fremgangsmåte

Info

Publication number: NO342551B1
Application number: NO20121164A
Authority: NO
Inventors: Ashraf S Soliman
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2018-06-11
Also published as: GB201217481D0; US8453527B2; WO2011119726A2; AU2011232482A1; WO2011119726A3; NO20121164A1; AU2011232482B2; GB2491325A; GB2491325B; US20110232115A1

Abstract

En anordning for posisjonsavføling av et bevegelig legeme omfatter en sensor og et forspenningselement i driftsklar kommunikasjon med både sensoren og det bevegelige legemet konfigurert til å kommunisere eller føre en parameter til sensoren, indikativ for en posisjon av det bevegelige legemet.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0001] Det er ofte ønskelig å bestemme relative posisjoner for bevegelige deler i et system, slik som for eksempel ventilkomponenter i nedihulls-kompletteringsindustrien. Selv om at det eksisterer forskjellige innretninger og metoder for å gjøre det mulig for en operatør å bestemme relative posisjoner av komponenter, har de fleste ulemper av en eller annen art som begrenser omfanget av deres bruk. Operatorer er derfor mottakelige for nye anordninger og metoder som sørger for alternative tilnærmingsmåter for bestemmelse av relative posisjoner av komponentene.

KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0002] Det beskrives her er en anordning for posisjonsavføling av et bevegelig legeme i henhold til det selvstendige krav 1. Anordningen omfatter en sensor og et forbelastingseller forspenningselement i driftsklar kommunikasjon med både sensoren og et bevegelig legeme konfigurert til å føre eller kommunisere en parameter til sensoren, som er indikativ for en posisjon eller stilling av det bevegelige legemet.

[0003] Ytterligere er det beskrevet her en fremgangsmåte for bestemmelse av posisjonen av et bevegelig legeme i henhold til det selvstendige krav 13. Fremgangsmåten omfatter forspenning eller forbelastning (biasing) av det bevegelige legemet i forhold til en sensor, kartlegging av utmatingen fra sensoren til posisjonen av det bevegelige legemet, og bestemmelse av posisjonen eller stillingen av det bevegelige legemet på stedet eller insitu, basert på sensorens utmating fra kartleggingen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0004] Følgende beskrivelse skal ikke betraktes som begrensende på noen måte. Med henvisning til de medfølgende tegninger, er like elementer nummerert likt:

[0005] Fig.1 viser et skjematisk riss av en posisjonsføleanordning beskrevet her;

[0006] Fig.2 viser et delsnitt av en alternativ posisjonsføleanordning beskrevet her, og [0007] Fig.3 viser et delsnitt av en annen alternativ posisjonsføleanordning beskrevet her.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0008] En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av den foreliggende anordning og fremgangsmåte er presentert her ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrensning med henvisning til figurene.

[0009] Med henvisning til fig.1 er en posisjonsføleanordning, beskrevet her, illustrert generelt med henvisningstall 10. Posisjonsføleanordningen 10 illustrert i denne utførelsen omfatter et bevegelig element / legeme / organ 14, vist som en glidehylse i en nedihullsventil, en sensor 18, vist som en krafttransduser, og et biasings- eller forspenningselement 22, vist som en fjær. Det bevegelige elementet eller legemet 14 er bevegelig i forhold til eller relativt til sensoren 18 i én av to retninger 24A og 24B som vist ved piler 28. Bevegelse av det bevegelige legemet eller elementet 14 i den første retningen 24A, mot sensoren 18, fører til eller forårsaker en økning i en forspenningskraft kommunisert eller ført til føleren eller sensoren 18 ved hjelp av forspenningselementet 22. Omvendt, vil bevegelse av det bevegelige legemet eller elementet 14 i den andre retning 24B, bort fra sensoren 18, føre til eller forårsake en reduksjon i en forspenningskraft kommunisert eller ført til føleren eller sensoren 18 ved hjelp av forspenningselementet 22. Man må legge merke til at i alternative utførelser vil disse kreftene versus bevegelsesrelasjonene kunne bli reversert. Kartlegging av en utmating fra sensoren 18 som korrelerer til alle potensielle posisjoner av det bevegelige legemet eller elementet 14, tillater en operatør å bestemme deretter en posisjon av det bevegelige legemet eller elementet 14 basert på en utmating eller output fra sensoren 18.

[0010] I utførelsesformen på fig.1 er posisjonsføleanordningen 10 brukt i en nedihullskomplettering innenfor et borehull 30. Det bevegelige legemet eller elementet 14 er en glidehylse som er glidbar i forhold til et rør 32, i hvilket denne er plassert. En port 36 gjennom en vegg 40 av røret 32 kan være delvis okkludert / lukket, helt okkludert / lukket, eller ikke-okkludert / -lukket i det hele tatt, av det bevegelige legemet eller organet 14, avhengig av den posisjonelle plasseringen av det bevegelige legemet eller elementet 14 i forhold til porten 36. Siden sensoren 18 er faststående i forhold til røret 32 og utdata og utmatinger fra sensoren 18 er blitt kartlagt for alle posisjoner av det bevegelige legemet eller elementet 14 før innkjøring av røret 32 i borehullet 30, kan en hvilken som helst posisjon av det bevegelige legemet / elementet 14 bestemmes på stedet eller in-situ ved å bestemme den kartlagte posisjon eller stilling som korrelerer til en spesielt avfølt utmatings- eller utgangsverdi. I denne utførelsen kan posisjonen eller stillingen av det bevegelige legemet / elementet 14 også være korrelert til en prosent(sats) av ventilen som er åpen.

[0011] I tillegg er det, i denne utførelsesform, en temperatursensor 44 innlemmet eller innbygget i posisjonsføleanordningen 10 og er konfigurert til å overvåke temperaturer av sensoren 18. Selv om at det er vist som en separat komponent bør det bemerkes at temperaturføleren eller -sensoren 44 kan innarbeides eller anordnes i den samme krets som brukes av sensoren 18 for å minimalisere eventuell / enhver differensial i temperatur mellom hvor trykket avføles og hvor temperaturen avføles. Siden utmatingene fra sensoren 18 kan variere avhengig av faktiske temperaturer for sensoren 18, vil temperaturkompensasjon av sensorutmatingen være mulig med temperaturkunnskapen fremskaffet av temperatursensoren eller -føleren 44. Lignende temperaturkompensering kan anvendes eller brukes for laster kommunisert av forspenningselementet 22 til sensoren 18, som blir endret på grunn av temperaturendringer / endringer i temperatur.

[0012] Med henvisning til fig.2 er en alternativ utførelsesform av en posisjonsføleanordning illustrert generelt med henvisningstall 110. I interesse av kortfattethet, vil lignende elementer som anvendes både i posisjonsføleanordningen110 og anordningen 10, ikke være vist i denne utførelsesform eller beskrevet igjen herunder. En sensor 118 i anordningen 110 er en trykksensor. Trykksensoren 118 avføler trykk av et fluid eller væske 120 plassert innenfor et kammer 121 definert primært av en belg 122 som tjener som forspenningselementet i denne utførelsesform. Kammeret 121 er væske- eller fluidtett og er bundet eller avgrenset av belgen 122, en vegg 123 og trykksensoren 118. Et volum av kammeret 121 endres ettersom posisjonen av det bevegelige legemet 114 endres. For eksempel, mens det bevegelige legemet beveger seg i en første retning 124A vil volumet av kammeret 121 minske for dermed å øke trykket i fluidet / væsken som blir avfølt av trykksensoren 118. Omvendt, mens det bevegelige legemet beveges i en andre retning 124B vil volumet til kammeret 121 øke for dermed å redusere trykket i fluidet eller væsken som blir avfølt av trykksensoren 118. Det kan være ønskelig å ha fluidet eller væsken 120 til å være kompressibelt for å tillate større omposisjoneringer av det bevegelige legemet 114 med mindre endringer i trykket som avføles.

[0013] Belgen 122 tillater at kammerets 121 volum blir endret mens det fortsetter å være hermetisk forseglet. I tillegg, ved å lage belgen 122, veggen 123 og et hus 126 for trykksensoren 118 av metall og koble dem sammen ved flamming, lodding eller sveising, kan kammeret 122 bli laget for å forbli hermetisk forseglet mens det blir utsatt for ekstreme miljøforhold, slik som forholdene som ofte oppstår i en nedhulls-kompletteringsapplikasjon eller -operasjon.

[0014] Med henvisning til fig.3 er en annen alternativ utførelse av en posisjonsføleanordning illustrert generelt med henvisningstall 210. Som forevist med henvisning til fig.2 kan lignende elementer anvendt eller brukt i denne utførelsesform likesom i de tidligere utførelser ikke bli vist eller beskrevet på nytt herunder. Trykksensoren 118 anvendes her kombinert eller koplet med et alternativ forspenningselement 222. Forspenningselementet 222, likesom forspenningselement 122, innbefatter et kammer 221 med fluid eller væske 120 inneholdt deri. Kammeret 122 er definert av et rør 234 glidbart forseglet til det bevegelige legemet 214 ved hjelp av en tetning eller forsegling 238, illustrert her som en o-ring, og en vegg 242 i det bevegelige legemet 214. Et volum av kammeret 222 endres som reaksjon eller respons på bevegelser av det bevegelige legemet 214 mot og bort fra trykksensoren 118. Volumendringen eller endringen i volum forårsaker en trykkendring eller -forandring som avføles av trykksensoren 118. Siden endringen i trykket / trykkendringen er proporsjonal med posisjonen av det bevegelige legemet 214, vil en utmating fra trykksensoren 118 svare til en unik og proporsjonal posisjon av det bevegelige legemet 214.

[0015] Selv om at oppfinnelsen er blitt beskrevet med henvisning til en eksempelvis utførelse eller utførelser, vil det forstås av fagfolk på området at forskjellige endringer kunne gjøres, og ekvivalenter vil kunne settes i stedet for elementer derav uten å avvike fra rammen for eller omfanget av oppfinnelsen. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse en bestemt situasjon eller materiale til oppfinnelsens lære uten å avvike fra det essensielle omfang. Derfor er det ment at oppfinnelsen ikke vil være begrenset til den spesielle utførelsesform beskrevet som den beste utforming betraktet for utførelse av denne oppfinnelsen, men at oppfinnelsen vil omfatte alle utførelser som faller innenfor rammen av patentkravene. Også, i tegningene og beskrivelsen, er det blitt beskrevet eksempelvise utførelser av oppfinnelsen, og selv om at spesifikke betegnelser kan ha blitt brukt, vil de, med mindre noe annet er angitt, benyttes eller brukes i en generisk og beskrivende forstand og ikke i den hensikt å begrense, slik at omfanget av oppfinnelsen vil derfor ikke være så begrenset. Dessuten vil bruken av begrepene eller betegnelsene ”første”, ”andre”, osv. ikke indikere noen rekkefølge eller viktighet, men betegnelsene ”første”, ”andre”, osv. er helst brukt til å skille et element fra et annet. Videre vil bruken av uttrykkene eller betegnelsene ”en”, ”et”, osv. ikke indikere en begrensning av mengde, men vil helst indikere eksistens eller tilstedeværelse av minst ett av det refererte

elementet.

Claims

P A T E N T K R A V

1. Anordning (10, 110, 210) for posisjonsavføling av et bevegelig legeme (14, 114, 214), omfattende:

en lastsensor (18, 118), og

et forspenningselement (22, 122, 222) i kommunikasjon med både lastsensoren (18, 118) og et bevegelig legeme (14, 114, 214) og konfigurert til å forspenne det bevegelige legemet (14, 114, 214) og lastsensoren (18, 118) i en lineær bevegelsesretning (24A, 24B, 124A, 124B) for det bevegelige legemet (14, 114, 214) og til å kommunisere en kraft til lastsensoren (18, 118), indikativ for en posisjon av det bevegelige legemet (14, 114, 214), hvor anordningen (10, 110, 210) for posisjonsavføling av det bevegelige legemet (14, 114, 214) er konfigurert til å bestemme posisjonen av det bevegelige legemet (14, 114, 214) fra en utmating fra lastsensoren (18, 118).

2. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, der forspenningselementet (22) er en fjær.

3. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, der forspenningselementet (22, 122, 222) innbefatter et kammer (121, 221) som inneholder fluid eller væske (120).

4. Posisjonsføleanordning ifølge krav 3, der fluidet eller væsken (120) er kompressibelt.

5. Posisjonsføleanordning ifølge krav 3, der kammeret (121) innbefatter en belg (122).

6. Posisjonsføleanordning ifølge krav 5, der belgen (122) er væske- eller fluidtett.

7. Posisjonsføleanordning ifølge krav 5, der belgen (122) er laget av metall.

8. Posisjonsføleanordning ifølge krav 3, der kammeret (221) innbefatter en glidbar forsegling (238).

9. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, der en verdi for kraften er proporsjonal med posisjonen av det bevegelige legemet (14, 114, 214).

10. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, videre omfattende en temperatursensor (44), og hvor posisjonsføleanordningen (10, 110, 210) er konfigurert for å kompensere lastsensor-utmatingen for temperaturendringer.

11. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, der det bevegelige legemet (14, 114, 214) er en del av en ventil, og hvor posisjonsføleanordningen (10, 110, 210) tillater in-situ bestemmelse av en prosentandel eller -sats for åpning av ventilen.

12. Posisjonsføleanordning ifølge krav 1, der posisjonsføleanordningen (10, 110, 210) er konfigurert for å fungere i et nedihulls-miljø.

13. Fremgangsmåte for å bestemme posisjon til et bevegelig legeme (14, 114, 214), omfattende følgende trinn:

å forspenne det bevegelige legemet (14, 114, 214) i en lineær bevegelsesretning (24A, 24B, 124A, 124B) for det bevegelige legemet (14, 114, 214) i forhold til en lastsensor (18, 118);

å kartlegge utmating fra lastsensoren (18, 118) til posisjon av det bevegelige legemet (14, 114, 214); og

å bestemme posisjonen av det bevegelige legemet (14, 114, 214), in-situ eller på stedet, basert på utmatingen fra lastsensoren (18, 118) fra kartleggingstrinnet.

14. Fremgangsmåte for å bestemme posisjon til et bevegelig legeme, ifølge krav 13, videre omfattende biasing eller forspenning av lastsensoren (18, 118) ved hjelp av trykk.

15. Fremgangsmåte for å bestemme posisjon til et bevegelig legeme, ifølge krav 13, videre omfattende biasing eller forspenning av lastsensoren (18, 118) ved hjelp av kraft.

16. Fremgangsmåte for å bestemme posisjon til et bevegelig legeme, ifølge krav 13, videre omfattende avføling av lastsensorens (18, 118) temperatur in-situ eller på stedet.

17. Fremgangsmåte for å bestemme posisjon til et bevegelig legeme, ifølge krav 16, videre omfattende kompensering av utmatingen fra lastsensoren (18, 118) basert på temperatur-avfølingen.