NO344500B1

NO344500B1 - Strømningsmåler for ringrom i stigerør, og slamlinjestigerør

Info

Publication number: NO344500B1
Application number: NO20111207A
Authority: NO
Inventors: David Albert Dietz
Original assignee: Hydril Usa Mfg Llc
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2020-01-20
Also published as: NO20111207A1; US8408074B2; BRPI1104583B1; BRPI1104583A2; GB201115659D0; AU2011224037B2; CN102435235B; AU2011224037A1; BRPI1104583B8; MY154274A; US20120060625A1; SG179355A1; GB2483776A; CN102435235A

Description

BAKGRUNN

TEKNISK OMRÅDE

[0001] Utførelsesformer av oppfinnelsen vist her vedrører generelt fremgangsmåter og systemer, og mer spesifikt mekanismer og teknikker for å måle fluidstrømning i et rør.

REDEGJØRELSE FOR BAKGRUNNEN

[0002] I de senere år, med økningen i prisen på fossilt brennstoff, har interessen for å utvikle nye produksjonsfelter økt dramatisk. Imidlertid er tilgjengeligheten av landbaserte produksjonsfelter begrenset. Følgelig har bransjen nå utvidet boringen til områder som ligger under vann, som ser ut til å inneholde store mengder fossilt brennstoff. Ett trekk ved områdene under vann er det høye trykket som boreutstyret utsettes for. For eksempel er det vanlig at deler av boreutstyret er konstruert for å tåle trykk mellom 345 og 2070 bar (5000 og 30000 psi). I tillegg er det ønskelig at materialene som anvendes i de ulike komponentene i boreutstyret er korrosjonsbestandige og tåler høye temperaturer.

[0003] Eksisterende teknologier for å utvinne olje fra undervannsfelter anvender et system 10 som vist i figur 1. Mer spesifikt omfatter systemet 10 et fartøy (eller en rigg) 12 med en trommel 14 som forsyner kraft-/kommunikasjonskabler 16 til en styringsenhet 18. Styringsenheten 18 er anordnet under vann, nær ved eller på havbunnen 20. I denne forbindelse skal det bemerkes at elementene vist i figur 1 ikke er tegnet målrette, og at ingen dimensjoner kan sluttes fra figur 1.

[0004] Figur 1 viser også at en borestreng 24 er tilveiebragt inne i et stigerør 40, som går fra fartøyet 12 til en BOP 28. Et brønnhode 22 på undervannsbrønnen er koblet til et fôringsrør 44, som er innrettet for å romme borestrengen 24 som settes inn i undervannsbrønnen. Ved enden av borestrengen 24 er det en borkrone (ikke vist). Forskjellige mekanismer, heller ikke vist, blir anvendt for å rotere borestrengen 24, og med den borkronen, for å forlenge undervannsbrønnen. Jord og annet produksjonsavfall produsert av borestrengen 24 blir fjernet ved å sirkulere et spesialfluid, kalt “slam”, gjennom innsiden av borestrengen 24 og videre gjennom et ringrom dannet mellom utsiden av borestrengen 24 og innsiden av stigerøret 40. Følgelig blir slammet pumpet fra fartøyet 12, gjennom borestrengen 24 ned til borkronen, og tilbake gjennom ringrommet rundt stigerøret 40 opp til fartøyet 12.

[0005] Under en normal boreoperasjon kan det imidlertid oppstå uventede hendelser som vil kunne forårsake skade på brønnen og/eller utstyret som anvendes for boring. Én slik hendelse er ukontrollert strømning av gass, olje eller andre brønnfluider fra en undergrunnsformasjon og inn i brønnen. Slike hendelser omtales noen ganger som et ”spark” eller en ”utblåsning”, og kan inntreffe når formasjonstrykk inne i brønnen er høyere enn trykket som påføres den av søylen av borefluid (slam). Denne hendelsen er uforutsigbar, og dersom det ikke tas forholdsregler for å hindre den vil brønnen og/eller det tilhørende utstyret kunne bli påført skade. Selv om redegjørelsen over fokuserte på oljeleting under vann, gjelder det samme for oljeleting på land.

[0006] Følgelig kan en utblåsningssikring (BOP – BlowOut Preventer) være installert oppå brønnen for å forsegle brønnen dersom én av de ovennevnte hendelser truer brønnens integritet. Utblåsningssikringen er tradisjonelt utformet som en ventil for å hindre frigjøring av trykk enten i ringrommet, dvs. mellom fôringsrøret og borerøret, eller i det åpne hullet (dvs. et hull uten borerør) under bore- eller kompletteringsoperasjoner. I den senere tid har flere utblåsningssikringer blitt installert oppå brønnen av forskjellige grunner. Figur 1 viser to utblåsningssikringer 26 og 28 som styres av styringsenheten 18.

[0007] Leting på dypt vann fører imidlertid med seg en lang rekke andre borerelaterte problemer, så som soner med betydelig tap av sirkulasjon, brønnkontrollrelaterte hendelser, gruntvannsstrømninger, etc. Følgelig må mange av disse brønnene oppgis som følge av store mekaniske problemer i forbindelse med boringen. Et fellestrekk ved disse problemene er uregelmessig strømning av slammet. For eksempel kan strømningsmengden ved overflatepumpen bli større enn strømningsmengden av returslam ved skipet. Dette indikerer at brønnens integritet er kompromittert og at slam lekker inn i omgivelsene. En annen mulighet, som er mer alvorlig for sikkerheten til personalet som jobber på riggen, er når strømningsmengden av returslam er større enn strømningsmengden ved overflatepumpen. Denne hendelsen indikerer at brønnens integritet kan være kompromittert, og/eller at høyt trykk har trengt inn i brønnen. Høytrykksgassen eller -fluidet kan da komme seg opp stigerøret og skape en utblåsning ved riggen.

Dersom disse hendelsene inntreffer, skal det bemerkes at operatøren av utblåsningssikringen ikke har tid til å reagere og lukke utblåsningssikringen. Disse hendelsene kan ikke bare føre til tap av menneskeliv, men også øke borekostnadene og redusere sannsynligheten for at olje vil bli utvinnet fra disse brønnene, som er en uønsket konsekvens. US 6325159 B1 nevner problemer i henhold til utblåsning i undersjøiske boreoperasjoner og beskriver en pumpeenhet for slam i et stigerør ifølge kjent teknikk.

[0008] Følgelig ville det være ønskelig å tilveiebringe systemer og fremgangsmåter som unngår de ovenfor angitte problemer og ulemper.

OPPSUMMERING

[0009] Ifølge et utførelseseksempel tilveiebringes en strømningsmåler for ringrom i stigerør. Strømningsmåleren omfatter en fôring innrettet for å festes til et stigerør for å dekke et hull i stigerøret; et deksel innrettet for å festes til stigerøret for å dekke fôringen slik at et hulrom dannes av fôringen og dekselet; en følerstav der følerstaven har en boring og følerstaven er innrettet for å stå inne i hulrommet og for å festes til a) en base inne i hulrommet, og basen er innrettet for å festes til en innsats og der innsatsen er innrettet for å anordnes inne i fôringen, eller b) fôringen inne i hulrommet; en magnetenhet innrettet for fast innfesting på følerstaven; en posisjonsføler festet til dekselet; og et bølgelederrør festet til posisjonsføleren. Boringen i følerstaven er innrettet for å motta bølgelederrøret, og der innsatsen, basen, følerstaven og magnetenheten er innrettet for å bevege seg i forhold til bølgelederrøret når et trykk på fôringen endrer seg, og der bølgelederrøret videre er innrettet for å generere et elektrisk signal når magnetenheten beveger seg i forhold til bølgelederrøret.

[0010] Ifølge et annet utførelseseksempel tilveiebringes et slamlinjestigerør som omfatter en første strømningsmåler. Den første strømningsmåleren er innrettet for å omfatte en fôring innrettet for å festes til stigerøret for å dekke et hull i stigerøret; et deksel innrettet for å festes til stigerøret og dekke fôringen slik at et hulrom dannes av fôringen og dekselet; en følerstav, der følerstaven har en boring og følerstaven er innrettet for å stå inne i hulrommet og for å festes til a) en base inne i hulrommet, og basen er innrettet for å festes til en innsats og der innsatsen er innrettet for å anordnes inne i fôringen, eller b) fôringen inne i hulrommet; en magnetenhet innrettet for fast innfesting på følerstaven; en posisjonsføler festet til dekselet; og et bølgelederrør festet til posisjonsføleren. Boringen i følerstaven er innrettet for å motta bølgelederrøret, og der innsatsen, basen, følerstaven og magnetenheten er innrettet for å bevege seg i forhold til bølgelederrøret når et trykk på fôringen endrer seg, og der bølgelederrøret videre er innrettet for å generere et elektrisk signal når magnetenheten beveger seg i forhold til bølgelederrøret.

[0011] Ifølge nok et eksempel, ikke ifølge foreliggende oppfinnelsen, tilveiebringes en strømningsmåler for ringrom i stigerør som omfatter en fôring innrettet for å festes til et stigerør for å dekke et hull; et deksel innrettet for å festes til stigerøret for å dekke fôringen slik at et hulrom dannes av fôringen og dekselet; en følerstav innrettet for å festes til fôringen og for å stå inne i hulrommet, der følerstaven har en boring; en magnetenhet innrettet for fast innfesting på følerstaven; og et bølgelederrør festet til dekselet. Boringen i følerstaven er innrettet for å motta bølgelederrøret.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] De vedlagte tegningene, som er inntatt i og utgjør en del av beskrivelsen, illustrerer én eller flere utførelsesformer og, sammen med beskrivelsen, forklarer disse utførelsesformene. I tegningene:

[0013] Figur 1 er et skjematisk diagram av en tradisjonell offshorerigg;

[0014] Figur 2 er et skjematisk diagram av et stigerør ifølge et utførelseseksempel;

[0015] Figur 3 er et skjematisk diagram av et stigerør med en strømningsmåler ifølge et utførelseseksempel;

[0016] Figur 4 er et skjematisk diagram av en strømningsmåler ifølge et utførelseseksempel;

[0017] Figur 5 er et skjematisk diagram av en strømningsmåler ifølge et utførelseseksempel;

[0018] Figur 6 er et skjematisk diagram av et stigerør med flere strømningsmålere ifølge et utførelseseksempel; og

[0019] Figur 7 er et flytdiagram som illustrerer trinn i en fremgangsmåte for å feste en strømningsmåler til et stigerør i samsvar med et utførelseseksempel.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0020] Den følgende beskrivelsen av eksempler på utførelser henviser til de vedlagte tegningene. Like referansenummer i forskjellige tegninger angir like eller tilsvarende elementer. Den følgende detaljerte beskrivelsen begrenser ikke oppfinnelsen. Tvert imot defineres oppfinnelsens ramme av de vedføyde kravene. De følgende utførelsesformene er beskrevet, for enkelhets skyld, med hensyn til oppbygningen til et stigerør koblet til en undervanns BOP. Utførelsesformene som beskrives i det følgende er imidlertid ikke begrenset til disse systemene, men kan bli anvendt med andre systemer som krever deteksjon av en fluidstrømning under vann.

[0021] Med henvisninger i beskrivelsen til ”én utførelsesform/ett utførelseseksempel” eller ”en utførelsesform/et utførelseseksempel” menes at bestemte detaljer, elementer eller trekk beskrevet i forbindelse med en utførelsesform er innlemmet i minst én utførelsesform av oppfinnelsen som vises. Forekomst av frasene ”i én utførelsesform/ett utførelseseksempel” og ”i en utførelsesform/et utførelseseksempel” på forskjellige steder i beskrivelsen henviser således ikke nødvendigvis til den samme utførelsesformen. Videre kan de spesifikke detaljer, elementer eller trekk kombineres på en hvilken som helst passende måte i én eller flere utførelsesformer.

[0022] Ifølge et utførelseseksempel er en strømningsmåler tilveiebragt ikke bare ved en overflatepumpe som pumper slam gjennom et stigerør, men også på et sted nærmere en BOP eller nærmere havbunnen. På denne måten kan en forskjell i strømningsmengde mellom strømningsmengden til pumpen og strømningsmengden av returslam ved havbunnen bli oppdaget på et tidligere tidspunkt enn dersom strømningsmengden av returslam blir bestemt ved havoverflaten. På denne måten kan enkelte unormale oppførseler i stigerøret bli oppdaget før disse unormale oppførslene viser seg gjennom eventuelt katastrofale virkninger. Ettersom en gitt mengde slam som begynner ferden fra havbunnen eller bunnen av brønnen til riggen kan bruke omtrent 20 minutter på å komme til riggen, kan tidlig oppdagelse av unormal strømning av slammet i brønnen gi personalet som jobber på riggen et tidsvindu som er tilstrekkelig til å stenge brønnen eller forlate brønnen, avhengig av situasjonen.

[0023] Som angitt over i forbindelse med figur 1 blir flere stigerør 40 anvendt for å koble en undervanns BOP 26 til en rigg 12 ved havoverflaten. Stigerørene er tradisjonelt laget av stål eller annet bestandig materiale som tåler høye trykk, korrosive miljøer og en viss bøyning som følge av den kontinuerlige bevegelsen av riggen. Hvert stigerør har således en kontinuerlig utvendig overflate for hindre lekkasje av slammet som strømmer inne i stigerøret.

[0024] Ifølge et utførelseseksempel illustrert i figur 2 tilveiebringes et stigerør 50 med første 52 og andre 54 flenser som er innrettet for å kobles til et annet stigerør eller annet utstyr, f.eks. BOP 56. Figur 2 viser et stigerør 50 koblet via en flens 54 til en BOP 56. For eksempel kan stigerøret 50 bli utplassert vekk fra utblåsningssikringen. Stigerøret 50 trenger imidlertid ikke være direkte koblet til utblåsningssikringen 56. Bolter 58 er anvendt for å koble flensen 54 til BOP 56. En utvendig overflate 60 av stigerøret 50 er innrettet for å hindre lekkasje av et fluid som strømmer gjennom innsiden 62 av stigerøret 50. En strømningsmåler kan være festet til stigerøret som beskrevet i det følgende.

[0025] Som vist i figur 2 er et hull 64 dannet på siden av stigerøret 50, og dette hullet kan være dekket med en fôring 66 som vist i figur 3. Formen og størrelsen til hullet 64 og således fôringen 66 kan variere avhengig av hvor stigerøret 50 befinner seg i forhold til havbunnen, stigerørets innvendige diameter etc. Imidlertid kan forskjellige fasonger og størrelser anvendes. Fôringen 66 kan være laget av et elastomermateriale eller et metallisk materiale som har egenskaper som tåler trykket i slammet og også kan deformeres uten å utsettes for brudd eller sprekke når trykket i slammet er forskjellig fra omgivelsestrykket. I en anvendelse kan således et hvilket som helst materiale som er fleksibelt nok og trykkbestandig bli anvendt i fôringen 66.

[0026] Fôringen 66 er innrettet slik at den dekker hele hullet 64 slik at ikke noe fluid fra innsiden av stigerøret 50 tillates å komme ut av stigerøret, eller omvendt. Fôringen 66 er festet til stigerøret f.eks. ved at den er boltet mellom en festebrakett 68 og et deksel 70. Festebraketten 68 kan være festet til stigerøret 50. Dekselet 70 kan være laget av stål eller et annet materiale som tåler høye trykk og/eller korrosive miljøer. Dekselet 70 kan være del av en strømningsmåler

[0027] Ifølge et utførelseseksempel kan fôringen 66 omfatte en innsats 104, for eksempel laget av et metall. Andre materialer er også mulig. Innsatsen 104 kan være anordnet mot midten av fôringen 66. Innsatsen 104 kan også omfatte et gjenget hull 106 der en base 108 med en matchende gjenget forlengelse kan bli skrudd inn. Figur 4 viser elementene omtalt over mer i detalj. Basen 108 har den gjengede forlengelsen 108a innsatt i innsatsen 104 og den er innrettet for å kobles til en følerstav 110. Følerstaven 110 kan ha en sylindrisk form med en boring 111 dannet rundt midten av sylinderen. Følerstaven 110 kan laget i ett med basen 108, eller som to forskjellige stykker som festes til hverandre, f.eks. med skruer, sveising etc. En magnetenhet 112 kan være festet til følerstaven 110, f.eks. av en bolt 114. Magnetenheten 112 kan omfatte én eller flere magneter som har en skiveform med en senterboring tilpasset senterboringen 111 i følerstaven 110. I én anvendelse kan magnetenheten 112 omfatte flere magneter som kan, men ikke trenger å være koblet til hverandre.

[0028] En posisjonsføler 116 (f.eks. en signalomformer) kan være festet til en utvendig overflate 60 av stigerøret 50. Figur 4 viser posisjonsføleren festet til dekselet 70, utenfor hulrommet 124. Posisjonsføleren 116 kan ha mange mulige utførelser. For enkelhets skyld er kun en magnetostriktiv føler omtalt i det følgende. Posisjonsføleren 116 omfatter et bølgelederrør 118 som er innrettet for å stå inn i boringen 111 i følerstaven 110 slik at følerstaven 110 fritt kan bevege seg langs en akse X som vist i figur 4 når innsatsen 104 beveger seg sammen med fôringen 66 som følge av trykkendringer inne i stigerøret 50. Virkemåten til posisjonsføleren 116 vil bli beskrevet i det følgende. Denne beskrivelsen er imidlertid kun et eksempel, og ikke ment å begrense typen følere som kan bli anvendt med stigerøret 50 for å bestemme strømningen av slammet.

[0029] Et avstandsstykke 120, så som en o-ring, kan være plassert mellom magnetenheten 112 og følerstaven 110. Magnetenheten 112 kan omfatte to eller flere permanentmagneter. I noen utførelsesformer kan magnetenheten 112 omfatte tre magneter; fire magneter i andre utførelsesformer; og flere enn fire magneter i atter andre utførelsesformer.

[0030] Det stasjonære bølgelederrøret 118 kan sitte inne i følerstaven 110. I én anvendelse er følerstaven 110 radielt atskilt fra bølgelederrøret 118 slik at den ikke forstyrrer bevegelsen av fôringen 66 eller forårsaker slitasje på bølgelederrøret 118. Tilsvarende kan magnetenheten 112 være radielt atskilt fra bølgelederrøret 118. I utvalgte utførelsesformer kan magneter i magnetenheten 112 ligge i et plan på tvers av bølgelederrøret 118.

[0031] Videre kan et strømledende element eller en strømledende ledning (ikke vist) være anordnet gjennom senteret av bølgelederrøret 118. Både ledningen og bølgelederrøret 118 kan være koblet til posisjonsføleren 116, anordnet utenfor dekselet 70, gjennom en kommunikasjonsport 122. Posisjonsføleren 116 (f.eks. en signalomformer) kan også omfatte en passende anordning for å påtrykke en elektrisk svarstrømpuls på den strømførende ledningen. Passende O-ringer eller andre tetninger (ikke vist) er anordnet mellom bølgelederrøret 118, dekselet 70 og posisjonsføleren 116 for å tette mot lekkasje.

[0032] Etter hvert som en trykkforskjell mellom innsiden 62 av stigerøret 60 og et hulrom 124 dannet mellom dekselet 70 og fôringen 60 endrer seg, vil innsatsen 104 med følerstaven 110 og magnetenheten 112 bevege seg langs aksen X. Ved hjelp av den magnetostriktive føleren anordnet der er det således mulig å kontinuerlig bestemme posisjonen til fôringen 66 eller innsatsen 104 i forhold til en uforstyrret posisjon. Basert på denne forskyvningen av en andel av fôringen 66 og/eller innsatsen 104 kan strømningsmengden av slam gjennom innsiden 62 av stigerøret 60 bestemmes.

[0033] Med hensyn til virkemåten til den magnetostriktive føleren, er magnetostriksjon evnen til noen metaller, så som jern eller nikkel eller legeringer av jern og nikkel, til å ekspandere eller trekke seg sammen når de blir plassert i et magnetfelt. Et magnetostriktivt bølgelederrør 118 kan ha et område innenfor en ekstern magnetenhet 112 som blir magnetisert i lengderetningen etter hvert som magnetenheten 112 forflyttes i lengderetningen rundt bølgelederrøret 118.

Magnetenheten 112, som beskrevet over, omfatter permanentmagneter som kan være anordnet i posisjoner med lik innbyrdes avstand fra hverandre, i et plan på tvers av bølgelederrøret 118, og ha samme radielle avstand til overflaten av bølgelederrøret 118. Et eksternt magnetfelt dannes av magnetenheten 112, som kan magnetisere et område av bølgelederrøret 118 i lengderetningen.

[0034] Bølgelederrøret 118 omgir en strømledende ledning (ikke vist) anordnet langs dens akse. Den strømledende ledningen kan bli pulsert eller spurt periodisk med en elektrisk strøm på en måte som er velkjent for fagmannen, for eksempel av posisjonsføleren 116 anordnet på utsiden av dekselet 70. En slik strøm genererer et toroidalt magnetfelt rundt den strømledende ledningen og bølgelederrøret 118. Når det toroidale magnetfeltet krysser magnetfeltet generert av magnetenheten 112, blir et helisk magnetfelt indusert i bølgelederrøret 118 som genererer en sonisk puls som forplanter seg mot begge ender av bølgelederrøret 118. Passende dempeanordninger (ikke vist) ved endene av bølgelederrøret 118 kan hindre at det oppstår resonansekkoer fra pulsen. Ved enden eller hodet av signalomformeren blir imidlertid den heliske bølgen omdannet til en vridning i bølgelederen, som setter opp en sideveis spenning i veldig tynne magnetostriktive bånd (tapes) koblet til posisjonsføleren 116. Et fenomen kjent som Villari-effekten gjør at flukskoblinger fra magneter som går gjennom følerspoler forstyrres av de forplantende spenningsbølgene i båndene og utvikler en spenning over spolene. Posisjonsføleren 116 kan også forsterke denne spenningen for måle- eller styringsformål.

[0035] Fordi strømpulsen forplanter seg med en hastighet som er nær lyshastigheten og den akustiske bølgepulsen grovt sett kun forplanter seg med lyshastigheten, er det et tidsintervall mellom det øyeblikket signalomformeren i frontenden mottar hver puls i forhold til med timingen av den elektriske pulsen generert av elektronikk i frontenden. Dette tidsintervallet avhenger av hvor langt den eksterne magnetenheten 112 befinner seg fra signalomformerenden av røret. Ved å måle tidsintervallet og dividere det med lydforplantningshastigheten inne i røret kan en bestemme den absolutte avstanden til magnetenheten fra frontenden av røret. Gjennom passende kalibrering kan denne avstanden bli avbildet til en strømning inne i stigerøret 50. For eksempel, tatt hensyn til den indre diameteren til stigerøret og den utvendige diameteren til borerøret, kan ulike trykkforskjeller og med det forskyvninger i bølgelederrøret 116 bli korrelert med de tilhørende strømningene gjennom stigerøret og lagret i en forbestemt tabell. Deretter, basert på den forbestemte tabellen, kan en prosessor identifisere strømningen som svarer til en gitt trykkforskjell eller forskyvning.

[0036] Posisjonsføleren 116 kan ha et grensesnitt 126 som gjør det mulig å sende elektriske signaler til bølgelederen 118 og også å sende ut en måling av bølgelederen 118 til utenfor posisjonsføleren. I én anvendelse blir de elektriske signalene kommunisert mellom posisjonsføleren 116 og en prosessor på MUXboksen (ikke vist) eller en prosessor på fartøyet 12. I en annen anvendelse kan posisjonsføleren 116 omfatte en prosessor 117 for å bestemme strømningsmengden inne i stigerøret 50.

[0037] Fôringen 66 vil nå bli beskrevet med støtte i figur 5. Fôringen 66 kan ha variabel tykkelse med en senterandel 66a med større tykkelse for å ta imot innsatsen 104. I ett utførelseseksempel illustrert i figur 5 er innsatsen 104 fullt innlemmet i senterandelen 66a av fôringen 66. Videre er kun det gjengede hullet 106 i innsatsen 104 innrettet for å bli eksponert for hulrommet 124 når basen 108 ikke sitter på plass. Ellers blir ikke innsatsen 104 eksponert for innsiden 62 og hulrommet 124.

[0038] Med henvisning tilbake til figur 3 er et kompenseringssystem 130 innrettet for å kommunisere med hulrommet 124 for å regulere trykket inne i hulrommet. I denne henseende tillates trykket inne i hulrommet 124 å være lik et omgivelsestrykk, f.eks. sjøvannstrykket på det dypet stigerøret 50 er utplassert. Når stigerøret 50 befinner seg på overflaten, er trykket inne i hulrommet 124 atmosfærisk trykk. Etter utplassering under vann blir imidlertid trykket inne i hulrommet 124 holdt ved omgivelsestrykket ved for eksempel å anvende en membran eller et stempel 132 for å skille mediet inne i hulrommet 124, f.eks. luft, fra sjøvannet. Trykket inne i hulrommet 124 kan økes for å ta hensyn til det hydrostatiske trykket som påføres av slamsøylen. For eksempel, på 3050 meters (10000 fot) dyp med en slamtetthet på 2157 kg/m<3>(18 ppg) kan det hydrostatiske trykket være rundt 310 bar (4500 psi). Dette trykket påfører en kraft på fôringen som det kan være nødvendig å balansere. Dersom dette er tilfelle, kan et stempel 132 heller enn en membran være foretrukket. Kompenseringssystemet 130 kan stå i fluidkommunikasjon med en trykkilde, f.eks. akkumulatorer på MUX-boksen, for å tilveiebringe et ekstra trykk inne i hulrommet 124 for å kompensere for sjøvekten til slamsøylen. I én anvendelse der trykket i slamsøylen er høyere enn omgivelsestrykket i sjøvannet der strømningsmåleren befinner seg, kan et tilleggstrykk bli påført i hulrommet 124 slik at summen av (i) tilleggstrykket og (ii) omgivelsestrykket i sjøvannet er lik trykket i slamsøylen. Tilleggstrykket kan beregnes basert på slamsøylens tetthet, sjøvannets tetthet og dypet til strømningsmåleren i forhold til havoverflaten. Disse verdiene kan bli lagret i en lagringsanordning som er tilgjengelig enten for operatøren av strømningsmåleren eller for prosessoren som bestemmer strømningen i stigerøret. I én anvendelse kan således prosessoren automatisk bestemme tilleggstrykket som skal påføres i hulrommet 124.

[0039] I bruk detekterer således strømningsmåleren en strømningsmengde av et fluid, f.eks. slam inne i stigerøret, basert på trykkforskjellen mellom slamtrykket ved dette dypet og sjøvannstrykket ved samme dyp. Dersom strømningen gjennom stigerøret er konstant, er deformasjonen av fôringen 66 konstant og posisjonsføleren 116 bestemmer én enkelt posisjon. Når strømningen er irregulær derimot, kan deformasjonen av fôringen 66 endre seg, hvilket gjør at posisjonen til følerstaven 110 endrer seg. Posisjonsføleren 116 kan derfor bestemme en endrende posisjon og følgelig kan prosessoren som analyserer disse dataene bestemme endringen av fluidstrømningen inne i stigerøret 50.

[0040] I et utførelseseksempel illustrert i figur 6 kan flere strømningsmålere 71a til 71c være plassert i stigerøret 50. Antallet strømningsmålere kan variere mellom én og ti. For å få en nøyaktig avlesning kan størrelsen til fôringen 66 være korrelert med strømningen gjennom stigerøret. Følgelig kan for eksempel en første strømningsmåler bli anvendt for strømninger mellom 0 og 1000 l/min (300 gpm (gallon per minutt)) og en annen for strømninger mellom 1000 og 2000 l/min (300 og 600 gpm). Jo større areal for fôringen 66, jo bedre nøyaktighet i avlesningen.

[0041] Differensialtrykk-strømningsmåleren 71 omtalt over er egnet til å måle en fluidstrømning i et stigerør anordnet under vann av følgende grunner. Siden fluidet som strømmer gjennom stigerøret er urent, f.eks. kan omfatte bergarter, stein, jordpartikler etc., vil ikke eksisterende turbinstrømningsmålere fungere ettersom turbinene og/eller skovlhjulet kan låse seg. Ultrasoniske og termisk masse-baserte strømningsmålere er ikke egnet ettersom fluidtettheten og også konsentrasjonen av faste stoffer i strømningen kan endre seg. Coriolis-baserte og "oval gear"-målere er heller ikke egnet på grunn av den minimale strømningsbegrensningen som tillates. Heller ikke doplermålere er egnet ettersom strømningen kan inneholde sirkulerende luftbobler eller faste stoffer. En undervanns magnetisk strømningsmåler er ikke egnet som følge av dens minimale omhyllingsdimensjoner.

[0042] Ifølge et utførelseseksempel illustrert i figur 7 tilveiebringes en fremgangsmåte for å feste en strømningsmåler som omtalt i de foregående figurene til et stigerør. Fremgangsmåten omfatter et trinn 700 med å feste en fôring til et stigerør for å dekke et hull i stigerøret, et trinn 702 med å feste en følerstav til fôringen, et trinn 704 med å anordne et deksel over fôringen og følerstaven, et trinn 706 med å feste en posisjonsføler til dekselet, og et trinn 708 med å feste et bølgelederrør til posisjonsføleren slik at bølgelederrøret står inne i dekselet og delvis kommer inn i en boring i følerstaven. Eventuelt kan fremgangsmåten omfatte et trinn med å feste en innsats til fôringen, et trinn med å skru fast en base til innsatsen, et trinn med å skru følerstaven inn i basen etc.

[0043] De viste utførelseseksemplene tilveiebringer en strømningsmåler, et stigerør og en fremgangsmåte for måle en strømning gjennom innsiden av stigerøret. Det må forstås at denne beskrivelsen ikke er ment å begrense oppfinnelsen. Tvert imot er eksemplene på utførelser ment å dekke alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som omfattes av oppfinnelsens ramme og idé som definert av de vedføyde kravene. Videre er i den detaljerte beskrivelsen av utførelseseksemplene en rekke spesifikke detaljer angitt for å gi en gjennomgående forståelse av oppfinnelsen det kreves beskyttelse for. Fagmannen vil imidlertid forstå at forskjellige utførelsesformer kan praktiseres uten slike spesifikke detaljer.

[0044] Selv om trekkene og elementene i utførelseseksemplene her er beskrevet i bestemte kombinasjoner i utførelsesformene, kan hvert trekk eller element bli anvendt alene uten de andre trekkene eller elementene i utførelsesformene, eller i en rekke forskjellige kombinasjoner med eller uten andre trekk og elementer omtalt her.

[0045] Denne skriftlige beskrivelsen anvender eksempler på oppfinnelsen som vises for å sette fagmannen på området i stand til å praktisere denne, omfattende å tilvirke og anvende enhver anordning og ethvert system og utføre enhver innlemmet fremgangsmåte. Patenterbarhetsrammen til oppfinnelsen defineres av kravene, og kan omfatte andre eksempler som vil sees av fagmannen. Slike andre eksempler er ment å falle innenfor kravenes ramme.

Claims

PATENTKRAV

1. Strømningsmåler for ringrom i stigerør, der strømningsmåleren (71) omfatter:

en fôring (66) innrettet for å festes til et stigerør (50) for å dekke et hull (64) i stigerøret (50),

et deksel (70) innrettet for å festes til stigerøret (50) for å dekke fôringen (66) slik at et hulrom (124) dannes av fôringen (66) og dekselet (70),

en følerstav (110) der følerstaven (110) har en boring (111) og følerstaven er innrettet for å stå inne i hulrommet (124) og for å festes til:

a) en base (108) inne i hulrommet (124), og basen (108) er innrettet for å festes til en innsats (104) og der innsatsen (104) er innrettet for å anordnes inne i fôringen (66), eller

b) fôringen (66) inne i hulrommet (124),

en magnetenhet (112) innrettet for fast innfesting på følerstaven (110), en posisjonsføler (116) festet til dekselet (70),

et bølgelederrør (118) festet til posisjonsføleren (116),

der boringen (111) i følerstaven (110) er innrettet for å motta bølgelederrøret (118), og

der innsatsen (104), basen, følerstaven (110) og magnetenheten (112) er innrettet for å bevege seg i forhold til bølgelederrøret (118) når et trykk på fôringen (66) endrer seg, og der bølgelederrøret videre er innrettet for å generere et elektrisk signal når magnetenheten beveger seg i forhold til bølgelederrøret.

2. Strømningsmåler ifølge krav 1, videre omfattende:

en kompenseringsmekanisme koblet til dekselet og innrettet for å sørge for omgivelsestrykk inne i hulrommet.

3. Strømningsmåler ifølge krav 2, der kompenseringsmekanismen omfatter et stempel innrettet for å påføre et tilleggstrykk i hulrommet slik at summen av

(i) omgivelsestrykket og (ii) tilleggstrykket er likt et trykk bestemt av vekten til et fluid inne i stigerøret.

4. Strømningsmåler ifølge krav 1, der følerstaven er anordnet inne i hulrommet (124) slik at følerstaven er helt omsluttet av hulrommets deksel (70) og fôringen (66).

5. Strømningsmåler ifølge krav 1, der fôringen (66) kan ha variabel tykkelse med en senterandel (66a) med større tykkelse for å ta i mot innsatsen (104).

6. Strømningsmåler ifølge krav 1, der basen er skrudd inn i innsatsen og følerstaven er skrudd inn i basen.

7. Strømningsmåler ifølge krav 1, videre omfattende:

et grensesnitt festet til posisjonsføleren og innrettet for å utveksle elektriske signaler med en prosessor og bølgelederrøret.

8. Slamlinjestigerør (50), omfattende:

en første strømningsmåler (71a), der den første strømningsmåleren (71a) er innrettet for å omfatte:

a) en base (108) inne i hulrommet (124), og basen (108) er innrettet for å festes til en innsats (104) og der innsatsen (104) er innrettet for å anordnes inne i fôringen (66) , eller

b) fôringen (66) inne i hulrommet (124),

et bølgelederrør (118) festet til posisjonsføleren (116),

9. Stigerør ifølge krav 8, videre omfattende:

en andre strømningsmåler med tilsvarende oppbygning som den første strømningsmåleren,

der arealet i fôringen til den første strømningsmåleren er forskjellig fra arealet til en fôring til den andre strømningsmåleren.

10. Stigerør ifølge krav 9, der den første strømningsmåleren er innrettet for å måle en strømning på fra 0 til 1000 l/min (300 gpm) inne i stigerøret og den andre strømningsmåleren er innrettet for å måle en strømning på fra 1000 l/min til 2000 l/min (300 til 600 gpm).

11. Stigerør ifølge krav 8, der den første strømningsmåleren er innrettet for å måle strømningsmengden av et slam som strømmer gjennom stigerøret basert på trykkforskjell mellom et trykk inne i stigerøret og et trykk inne i hulrommet.