NO342929B1

NO342929B1 - Inspeksjonsverktøy

Info

Publication number: NO342929B1
Application number: NO20140514A
Authority: NO
Inventors: Øyvind Hovland; André Hognestad
Original assignee: Vision Io As
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2018-09-03
Also published as: GB2545089A; US9909995B2; WO2015158837A1; NO20140514A1; US20170038310A1

Abstract

Et inspeksjonsverktøy for å inspisere olje- og/eller gassproduksjon- og/eller injeksjonsbrønner, og rør er tilveiebragt. Verktøyet omfatter minst en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger. Verktøyet omfatter 5 videre minst et første og et andre kammer isolert fra hverandre. Det første kammeret omfatter bildesensoren og er tilveiebrakt med en eller flere passive kjølemidler, og det andre kammer omfatter en eller flere prosessorer og er forsynt med ett eller flere aktive kjølemidler. Videre er en metode for kjøle et slikt inspeksjonsverktøyet tilveiebragt.

Description

Inspeksjonsverktøy

Teknikkens område

Utførelsesformer heri vedrører et inspeksjonsverktøy for inspeksjon av olje- og/eller gassbrønner og rørledninger.

Bakgrunn

Under boring og produksjon av olje- og gassbrønner, er det ofte nødvendig å tilveiebringe informasjon om den indre overflaten som vedrører forholdene tilstede innenfor brønnen. For eksempel kan verktøy og andre gjenstander sette seg fast i borehullet under boring av en brønn. Slike gjenstander må hentes før boringen kan fortsette.

I drift og/eller ved periodisk vedlikehold av produksjon- eller injeksjonsbrønner, er det ofte nødvendig å tilveiebringe informasjon om konstruksjonen og/eller driftstilstanden til produksjonsutstyr plassert nede i brønnen. For eksempel muliggjør deteksjon av begynnende korrosjonsskader på brønnrør eller brønnforingen innenfor brønnen anvendelse av anti-korrosive behandlinger av brønnen. Tidlig behandling av korrosive brønnforhold hindrer en svært dyr og farlig utskifting av korrosjonsskadede brønnproduksjonskomponenter.

For å utføre andre vedlikeholdsoperasjoner i et produksjonsbrønnmiljøet, slik som utskiftning av forskjellige strømningskontrollventiler eller inspeksjon av tilstanden og plasseringen av brønnforingsperforeringer, er det meget ønskelig for en operatør lokalisert ved overflaten å oppnå nøyaktig sanntidsinformasjon om forholdene nedihulls.

Faktisk krever nye forskrifter operatører av oljefelt å utføre en visuell inspeksjon av deres sikkerhets/barriereventiler etter visse operasjoner for å verifisere renhet for å sikre en videre sikker drift. Disse blir ofte referert til som sikringsventiler (BOP – blow out preventers), som er store, spesialiserte ventiler eller lignende mekaniske innretninger, vanligvis installert i overflødige stabler, som brukes til å forsegle, styre og overvåke oljeog gassbrønner, og som er ment å forhindre borestrengen (for eksempel brønnrør og brønnforingen), verktøy og borevæske fra å bli blåst ut av borehullet (også kjent som brønnen, hullet som fører til reservoaret) når en utblåsning truer.

Andre rørformer kan trenge ettersyn. Dette er tilfellet for stigerør (risers), store rør som forbinder olje og gass lete- eller produksjonsplattformer eller skip til undervannsinstallasjoner.

Visuell inspeksjon omfatter innføring av et apparat med sensorer inn i røret og å senke det ned mot olje- og/eller gassreservoaret. Apparatet er et kameraverktøy tilpasset til visuell inspeksjon. Sensorene bygd inn i verktøyapparatet kan også måle temperatur, trykk eller andre variabler av interesse. I kombinasjon med dybden, kan disse verdiene bli plottet grafisk og bli sammenlignet med andre grafer som viser en ideell eller ønsket tilstand for å vurdere tilstanden til røret.

Dokumentet WO 2013144557 A2 omhandler en kamerasammenstilling for inspeksjon av passasjer. Spesifikt, omhandler dokumentet WO 2013144557 A2 en kamerasammenstilling for inspeksjon av brønnboringer og er utformet til å operere i høye temperaturer. En kamerasammenstilling for inspeksjon av borehull omfatter et avlangt hus med en første ende og en andre ende og, som strekker seg mellom endene, en sidevegg bestående av en indre vegg og en ytre vegg, med et vakuum som er dannet mellom den indre og ytre vegg; en avlang overføringslinse som har en første ende og en andre ende, overføringslinsen er plassert inne i huset; et optisk transparent vindu plassert ved den første enden av overføringslinsen; en bildesensor lokalisert ved den andre enden av overføringslinsen for å fange et bilde av et objekt synlig gjennom overføringslinsen og vinduet; og en lyskilde anordnet til å sende ut lys fra huset, for belysning av det synlige objektet.

GB2293513A viser en nedihulls kameraanordning tilpasset til å bli senket ned i en brønnboring ved hjelp av overflatemontert kabel og vinsj, for å tilveiebringe visuelt opptak av sideveggene i en brønnboring. Montert i et trykkbestandig stålvegget, rørformet hus omfatter enheten; et videokamera, en strøm-/transmisjonsenhet, en videoopptaker og båndmekanisme. En belysningsenhet, samt en optisk transparent og trykkbestandig glassvisningsport tillater opptak. Termisk overføring fra brønnboringsfluid til kameramekanismen minkes ved at huset tilveiebringes i vakuum samt å dekke komponenter i reflekterende folie.

Introduksjon av inspeksjonsverktøy med utvidede sensorkapasiteter innebærer imidlertid også å innføre maskinvare som genererer varme i rørene, for eksempel kamerabrikker, prosessorer, batterier og belysningsmidler. På grunn av trykket i brønnen og andre faktorer, kan høye temperaturer være til stede i omgivelsene hvor apparatet er introdusert. Disse temperaturene er vanligvis opp til 150 grader Celsius, men kan nå over 300 grader Celsius. Maskinvaren i enheten som genererer varme er følsom for høye temperaturer. Som en konsekvens av dette, kan introduksjon av apparatet i brønnrøret varme opp apparatet både eksternt og internt til en kritisk temperatur, noe som gir en terskel for hvor lenge apparatet kan være i brønnrøret uten å forårsake skade på maskinvaren. Dette betyr at maskinvaren som er nødvendig for å kunne utføre inspeksjon av brønnen må kjøles for å være i stand til å utvide terskelverdien, og dermed arbeidstiden, til å være så lang som mulig, og derved muliggjøre utførelse av en fullstendig inspeksjon.

Derimot har ikke all maskinvare installert i et inspeksjonsverktøy den samme følsomhet for høye temperaturer. For eksempel er strømforsyning, kameraoptikk og sensorer langt mer temperaturtolerant enn prosessorer, brikker og kameraelektronikk, selv om de sistnevnte enhetene er de som produserer mest varme under drift.

Ettersom flere og flere aktive komponenter og elektronikk introduseres i inspeksjonsverktøyet, er behovet for kjøling økende. Dette er i tidligere kjent teknikk utført av passiv kjøling, ved bruk av kombinasjoner av varmeisolerende og reflekterende materialer i kombinasjon med lagringsmaterialer, oppdeling i separate kamre og vakuum for å forlenge denne tidsrammen. Dette tilveiebringer derimot ikke tilstrekkelig kjøling for et fullt utstyrt inspeksjonsverktøy.

Det er derfor et behov for en ny kjølesammenstilling for inspeksjonsverktøy med varmegenererende komponenter installert som opererer i omgivelser med høyt trykk.

Oppsummering

Et formål ved den foreliggende oppfinnelse er å redusere eller forbedre i det minste en av ulempene ved de tidligere kjente systemer og/eller fremgangsmåter, eller å tilveiebringe et nyttig alternativ. Dette formål oppnås ved et inspeksjonsverktøy for inspeksjon av oljeog/eller gass-produksjon og/eller -injeksjonsbrønner og rør som i det minste omfatter en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger. Verktøyet omfatter minst ett første og ett andre kammer som er isolert fra hverandre. Det første kammeret omfatter bildesensoren og er tilveiebragt med én eller flere passive kjølemidler, og det andre kammeret omfatter én eller flere prosessorer og er tilveiebragt med ett eller flere aktive kjølemidler.

Alternativt, kan inspeksjonsverktøyet omfatte et tredje kammer isolert fra det første kammeret og fra det andre kammeret. Det tredje kammeret kan omfatte en eller flere strømforsyninger, og kan være forsynt med én eller flere passive kjølemidler.

Alternativt, kan det første kammer tilveiebringe en fremre seksjon, det andre kammer tilveiebringe en midtre seksjon og det tredje kammer kan tilveiebringe en bakre seksjon av inspeksjonsverktøyet.

Alternativt, kan den fremre, midtre og bakre seksjonen, respektivt være innrettet til uavhengig å bli fjernet fra resten av inspeksjonsverktøyet.

Alternativt, kan den ene eller de flere aktive kjølemidlene være én eller flere Peltier termoelektriske kjøleinnretninger.

Alternativt, kan den ene eller de flere passive kjølemidlene omfatte varmeisolerende, reflekterende og/eller lagrende materialer.

I henhold til et andre aspekt av utførelsesformene heri, oppnås formålet ved en fremgangsmåte for kjøling av et inspeksjonsverktøy for inspeksjon av olje- og/eller gassproduksjon og/eller -injeksjonsbrønn og rør. Verktøyet omfatter i det minste en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger, og i det minste ett første og ett andre kammer som er isolert fra hverandre. Det første kammeret omfatter bildesensoren, og det andre kammeret omfatter en eller flere prosessorer. Inspeksjonsverktøyet er tilpasset til å kjøle det første kammer ved en eller flere passive kjølemidler, og å kjøle det andre kammer ved en eller flere aktive

kjølemidler.

Figurer

Figur 1 illustrerer et eksempel på et inspeksjonsverktøy for væskefylte rør i henhold til teknikkens stand.

Figur 2 illustrerer et eksempel på en utførelsesform som omfatter tre kamre over hvilke komponentene i inspeksjonsverktøyet er fordelt.

Detaljert beskrivelse

I det følgende vil utførelsesformer heri bli diskutert og eksempelutførelsesformer bli beskrevet med henvisning til de vedlagte tegninger.

Utførelsesformer heri relaterer til et inspeksjonsverktøy og fremgangsmåter for kjøling av et inspeksjonsverktøy for brønnrør til bruk i olje- og gassindustrien. Et inspeksjonsverktøy for å inspisere olje- og/eller gassproduksjon og/eller injeksjonsbrønner og rør vil nå bli beskrevet.

Inspeksjonsverktøyet kan omfatte i det minste et første og et andre kammer som er isolert fra hverandre. Det første kammeret omfatter bildesensoren og er forsynt med en eller flere passive kjølemidler, og det andre kammer består av en eller flere prosessorer og er forsynt med ett eller flere aktive kjølemidler. Inspeksjonsverktøyet kan omfatte et tredje kammer, som er isolert fra det første kammeret og fra det andre kammeret. Det tredje kammeret kan omfatte en eller flere strømforsyninger, og kan være forsynt med en eller flere passive kjølemidler. Det første kammeret kan tilveiebringe en frontseksjon, det andre kammer kan tilveiebringe en midtseksjon og det tredje kammeret kan tilveiebringe en bakre del av inspeksjonsapparatet.

I det følgende vil et inspeksjonsverktøy som omfatter tre separate kamre forbundet med hverandre eksemplifiseres. Kamrene er adskilt fra hverandre ved lufttette tetningsmidler og varmeisolerende midler. Kamrene er ytterligere beskyttet mot det ytre miljø ved varmeisolerende- eller varmelagringsmaterialer som er plassert i hulrommet i sammenstillingen. De tre kamrene er videre adskilt fra omgivelsene ved en kapsel.

Inspeksjonsverktøyet omfatter minst en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger. Den interne maskinvaren kan kjøles med både passive og aktive kjølemidler. Som et eksempel kan de passive kjølemidlene være varmeisolerende, reflekterende og/eller lagrende materialer. Som et ytterligere eksempel, kan de aktive kjølemidlene omfatter minst en termoelektrisk Peltier kjøleenhet, plassert i kontakt med de varmegenererende komponentene. De aktive kjølemidlene kan videre være i kontakt med materialet som tilveiebringer varmeoverføring og -lagring fra de indre komponentene, som for eksempel materialer som tilveiebringes i innretningen og/eller kapselen.

Figur 2 er en illustrasjon av et eksempel. Det viser et inspeksjonsverktøy som omfatter tre separate kamre atskilt fra hverandre via tetningsmidler som genererer en lufttett forsegling mellom kamrene når kapselen er på plass. Tetningsmidlet skjermer også kamrene termisk. Den kan videre omfatte flere passive kjølemidler. Som et eksempel kan dette være varmeisolerende, -reflekterende og/eller -lagrende materialer.

Inspeksjonsverktøyet kan videre omfatte et eller flere aktive kjølemidler. Som et eksempel kan et slikt aktivt kjølemiddel være en termoelektrisk Peltier kjøleenhet.

I eksempelutførelsen, kan det fremre kammeret av sammenstillingen omfatte kamerasensoren, optiske midler og belysningsmiddelet. Kameramiddelet kan være en CMOS kamerabrikke. Belysningsmiddelet kan være en LED-belysningskilde. Kameraets sensor kan avkjøles ved både aktive og passive kjølemidler. I eksempelutførelsen vist på figur 2, er det fremre kammer bare avkjølt av passive kjølemidler. De passive kjølemidlene kan være varmeisolerende, -reflekterende og/eller -lagrende materialer.

I eksempelutførelsen i figur 2, omslutter det midtre kammeret kameraelektronikken, som kan inkludere prosessorer og brikker, som allerede nevnt er de mest temperatursensitive komponentene i inspeksjonsverktøyet, som også genererer varme under drift.

Prosessoren kan være en FPGA prosessor.

Inspeksjonsverktøyet kan være innrettet til å kjøle det første kammeret med et eller flere passive kjølemidler, og til å kjøle det andre kammeret med et eller flere aktive kjølemidler.

I henhold til eksempelutførelsen vist i figur 2, kan alternativt det midtre kammeret i et inspeksjonsverktøy som omfatter tre kamre omfatte både passive og aktive kjølemidler. De passive kjølemidlene kan være varmeisolerende, -reflekterende og/eller lagrende materialer. De aktive kjølemidlene bidrar imidlertid mest til kjøling, og er i dette eksempelet plassert slik at varme fjernes fra prosesseringsmidlene og lagres i et varmelagringsmateriale. Som et eksempel kan de aktive kjølemidlene bli plassert i kontakt med prosesseringsmidlene og i kontakt med varmelagringsmiddelet, for eksempel varmelagringsmaterialet. I en eksempelutførelse vist på figur 2, kan de aktive kjølemidlene være termoelektriske Peltier kjøleenheter.

Termoelektriske Peltier kjøleenheter (thermoelectric cooling - TEC) benyttes i et bredt spekter av husholdningsprodukter, som for eksempel bærbare kjølere. En termoelektrisk Peltier kjøleenhet er en aktiv faststoffsvarmeveksler. Kjøleenheten er bygd opp av minst to halvledere, en n-type og en p-type, som er plassert parallelt med hverandre og koblet sammen med en termisk ledende plate på topp og bunn. Påføring av en likestrøm til halvledere skaper en temperaturforskjell, og tilveiebringes slik at siden med kjøleplaten absorberer varme, og beveger den mot (gjennom til) siden med kjøleribben. Kjøleevnen av hele enheten er i forhold til antallet halvledere i den, og på grunn av de senere fremskritt innen halvlederindustrien, er det nå mulig å inkludere et tilstrekkelig antall elementer i en enhet som skal inkluderes i et inspeksjonsverktøy. En termoelektrisk Peltier kjøleenhet vil typisk ha en maksimal temperaturforskjell på 60-70 ° C mellom den varme og kalde siden.

De aktive kjølemidlene kan også være et væskekjølt element eller et viftekjølt element.

I eksempelutførelsen i figur 2, omfatter det bakre kammer strømforsyningsmiddelet og kommunikasjonsmidler. Strømforsyningsmiddelet kan for eksempel være en strømforsyningsanordning, og et batteri. Kommunikasjonsmidlene kan endres etter behov, og kan for eksempel være fiberoptikk, kommunikasjonskabel og/eller lagringsmidler.

De tre kamrene i inspeksjonsverktøyet beskrevet ovenfor, kan fortrinnsvis være termisk og mekanisk isolert fra hverandre. Dette betyr at det er tre forskjellige varmemiljøer å håndtere som ikke i betydelig grad påvirker hverandre, og som kan kjøles på en annen måte i henhold til temperaturkrav og varmeproduksjonen koblet til komponentene i hvert respektive kammer. Den fremre, midtre og bakre seksjonen, respektivt, kan være innrettet til å bli uavhengig fjernet fra resten av inspeksjonsverktøyet. Således kan hvert kammer individuelt byttes ut eller fjernes for vedlikehold.

Beskrivelsen ovenfor beskriver forskjellige utførelseseksempler for illustrasjonsformål. En fagmann på området vil innse en rekke kamre, kammerkomponenter og kjøleinnretninger innenfor rammen av de påfølgende krav.

Claims

Krav

1. Et inspeksjonsverktøy for å inspisere olje- og/eller gassproduksjon og/eller injeksjonsbrønner og rør i det minste omfatter en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger, karakterisert ved

i det minste et første og et andre kammer isolert fra hverandre, hvori det første kammeret omfatter en bildesensor og er tilveiebrakt med en eller flere passive kjølemidler, og hvori det andre kammeret omfatter én eller flere prosessorer og er forsynt med én eller flere aktive kjølemidler.

2. Et inspeksjonsverktøy i henhold til krav 1, som omfatter

et tredje kammer isolert fra det første kammer og fra det andre kammer, hvori det tredje kammer omfatter én eller flere strømforsyninger og er tilveiebrakt med én eller flere passive kjøleinnretninger.

3. Et inspeksjonsverktøy i henhold til krav 2, hvori det første kammer tilveiebringer en fremre seksjon, det andre kammer tilveiebringer en midtre seksjon og det tredje kammer tilveiebringer en bakre seksjon av inspeksjonsverktøyet.

4. Et inspeksjonsverktøy i henhold til krav 3, hvori den fremre, midtre og bakre seksjonen, respektivt er innrettet til uavhengig å bli fjernet fra resten av inspeksjonsverktøyet.

5. Et inspeksjonsverktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1 - 4, hvori de ett eller flere aktive kjølemidlene er én eller flere Peltier termoelektriske kjøleenheter.

6. Et inspeksjonsverktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1 - 5, hvori det ett eller flere passive kjølemidlene omfatter varmeisolerende, -reflekterende og/eller – lagrende materialer.

7. Fremgangsmåte for å kjøle et inspeksjonsverktøy for inspeksjon av olje- og/eller gassproduksjon og/eller injeksjonsbrønner og rør, verktøyet omfatter i det minste en bildesensor, en eller flere prosessorer eller brikker og en eller flere strømforsyninger, i det minste et første og et andre kammer isolert fra hverandre, hvori det første kammer omfatter bildesensoren, og hvori det andre kammer omfatter en eller flere prosessorer,

fremgangsmåten omfatter

- å kjøle det første kammer med én eller flere passive kjøleinnretninger, og - Å kjøle det andre kammer med én eller flere aktive kjølemidler.