NO344686B1 - System og fremgangsmåte for å bestemme rotasjonsinnretningen for borestrengelementer - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OFFENTLIGGJØRINGEN

Offentliggjøringens område

[0001] Denne offentliggjøring vedrører generelt systemer, fremgangsmåter og innretninger for fremskaffelse av boreanordninger som benytter et orienteringsavfølingssystem.

Beskrivelse av den beslektede teknikk

[0002] US 2004/016571 A1 omtaler et boresystem med lukket sløyfe som benytter en bunnhullssammenstilling ("BHA") med en styresammenstilling som har et roterende element og en ikke-roterende hylse anbrakt derpå. Hylsen har et flertall av ekspanderbare kraftpåføringselementer som opptar en borehullsvegg. En kraftkilde og tilhørende elektronikk for aktivering av kraftpåføringselementene er lokalisert på utsiden av den ikke-roterende hylse. Et foretrukket boresystem innbefatter en overflatekontrollenhet og en BHA-prosessor som samarbeider for å styre borkronen langs en valgt brønnbane i samsvar med parametere detektert av én eller flere sensorer. I en foretrukket modus for lukket sløyfe, justerer BHA-prosessoren automatisk kraftpåføringselementene i samsvar med data fremskaffet av én eller flere sensorer. In en foretrukket utførelse innbefatter den ikke-roterende hylse og roterende element en sensor som bestemmer orientering av hylsen i forhold til det roterende element.

[0003] Verdifulle hydrokarbonforekomster, så som de inneholder olje og gass, blir ofte funnet i underjordiske formasjoner som er lokalisert tusener av fot under jordens overflate. For å utvinne disse hydrokarbonforekomster, blir borehull eller brønnboringer boret ved rotering av en borkrone som er festet til en boreanordning (her også referert til som en ”bunnhullsanordning” eller ”BHA” (”bottom hole assembly”)). En slik boreanordning er festet til den nedhulls ende av et rør eller en borestreng som er satt sammen av skjøtt, stivt rør eller et fleksibelt rør som er kveilet på en spole (”kveilrør”). For retningsboring kan boreanordningen bruke en styreenhet for å lede borkronen langs en ønsket brønnboringstrajektorie.

[0004] Brønnborings boresystemer kan også bruke innretninger for måling-under-boring (measurement-while-drilling, MWD) og logging-under-boring (loggingwhile-drilling, LWD) for å bestemme brønnboringsparametere og driftsbetingelser under boring av en brønn. Disse parametere og betingelser kan inkludere formasjonens tetthet, gammastråling, resistivitet, akustiske egenskaper, porøsitet osv. Mange av disse verktøy er retningssensitive ved at, for å gi meningen, boringene som er foretatt av disse verktøy bør korreleres eller indekseres med en referanseramme for formasjonen. I en konvensjon blir vinkeldifferansen mellom en referansevektor på et verktøy og en referansevektor referert til som en toolface-vinkel. Referansevektoren kan være borehullets overside eller magnetisk nord. Som det konvensjonelt forstås, uttrykket ”borehullets overside” er en øverst side av et ikkevertikalt borehull. Det er i alminnelighet ønskelig å presentere utgangen fra avbildningssensorer som er orientert med referanse til borehullets overside.

[0005] Målingen av borehullets overside kan gjøres ved bruk av innretninger så som et tre-akset akselerometer som er posisjonert på det retningssensitive verktøy. En borestreng kan ofte inkludere to eller flere retningssensitive verktøy. Selv om hvert slikt verktøy kan inkludere en orienteringssensor, kan et slikt arrangement være kostbart og komplekst. En enkelt sensor kan brukes for en flerhet av retningssensitive verktøy hvis vinkelinnrettingen av disse verktøy er kjent. Fordi brønnboringsverktøy ofte sammenstilles ved bruk av gjengede forbindelser, kan det være at en flerhet av retningssensitive verktøy ikke er rotasjonsmessig innrettet innenfor akseptable toleranser. Det vil for eksempel si at, på grunn av maskineringsvariasjoner, to retningssensitive verktøy som er konfigurert til å peke i den samme retning kan ha en vinkelforskyvning. Således, konvensjonelt, vinkel- eller rotasjonsforskyvningen mellom retningssensitive verktøy blir manuelt målt og registrert etter at disse verktøy har blitt sammenstilt. Manuell måling av rotasjonsforskyvninger eller feiltilpasninger mellom to eller flere retningssensitive verktøy kan være tilbøyelig til å gi feil, og kan være vanskelig under visse borebetingelser. For eksempel, for offshore anvendelser, kan grov sjø gjøre manuell måling av rotasjonsforskyvninger vanskelig.

[0006] Den foreliggende offentliggjøring er rettet mot å løse en eller flere av de ovenfor angitte ulemper for bestemmelse av orienteringen av loggeverktøy og andre elementer i et boresystem.

SAMMENFATNING AV OFFENTLIGGJØRINGEN

[0007] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved apparat for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer med et fast vinkelmessig forhold, kjennetegnet ved at det omfatter:

(a) minst én sensor som avføler en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer og som genererer et responsivt signal; og (b) en prosessor konfigurert til å motta det responsive signal fra den minst ene sensor og bestemme den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer ved anvendelse av det responsive signal.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av apparatet er utdypet i kravene 2 til og med 9.

[0009] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fremgangsmåte for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer med et fast vinkelmessig forhold, kjennetegnet ved at den omfatter:

(a) avføling av en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer med minst én sensor;

(b) generering av et signal som respons på den avfølte seksjon av brønnboringsverktøyet; og

(c) bestemmelse av den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer ved anvendelse av det responsive signal ved anvendelse av en prosessor.

[0010] Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er utdypet i kravene 11 til og med 17.

[0011] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved et system for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer med et fast vinkelmessig forhold i et brønnboringsverktøy, de to eller flere brønnverktøyelementer er adskilt ved en forbindelse, kjennetegnet ved at systemet omfatter:

(a) en rigg ved en overflatelokalisering konfigurert til å transportere brønnboringsverktøyet inn i en brønnboring;

(b) minst én sensor posisjonert på riggen, idet den minst ene sensor er konfigurert til å avføle en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer og genererer et responsivt signal; og

(c) en prosessor konfigurert til å motta det responsive signal fra den minst ene sensor og bestemme den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer ved anvendelse av det responsive signal.

[0012] Foretrukne utførelsesformer av systemet er videre utdypet i kravene 19 og 20.

[0013] I aspekter er det omtalt et rotasjonsinnrettingssystem for bestemmelse av den relative rotasjonsposisjon eller vinkelrelasjon mellom to eller flere elementer i en seksjon av en arbeidsstreng som transporteres inn i en brønnboring. I en utførelse inkluderer rotasjonsinnrettingssystemet en eller flere sensorer som detekterer ett eller flere referanseobjekter som er posisjonert på elementene. Basert på de målinger som er foretatt av sensoren bestemmer en prosessor rotasjonseller vinkelforskyvningen mellom de to eller flere elementer på borestrengen. I en applikasjon blir rotasjonsforskyvningsverdier bestemt for retningssensitive sensorer i et loggeverktøy. De bestemte rotasjonsforskyvningsverdier blir deretter brukt av en overflateloggedatamaskin for korrekt å korrelere data som er tilveiebrakt av loggeverktøyet. I en illustrativ fremgangsmåte lokaliserer og karakteriserer sensoren(e) i rotasjonsinnrettingssystemet referanseobjektene ved anvendelse av optiske eller magnetiske avbildninger av to eller flere referanseobjekter som er posisjonert på loggeverktøyet. De avbildninger som er tatt blir behandlet av prosessoren for å bestemme vinkelforskyvningene mellom referanseobjektene. De bestemte forskyvninger blir deretter sendt og lagret ved overflateloggedatamaskinen.

[0014] Det skal forstås at eksempler på de mer illustrative trekk ved offentliggjøringen har blitt sammenfattet nokså bredt for at den detaljerte beskrivelse av disse som følger skal kunne forstås bedre, og for at bidragene til teknikken skal kunne verdsettes. Det er selvsagt ytterligere trekk ved offentliggjøringen som heretter vil bli beskrevet, og som vil danne gjenstand for de krav som er vedføyd hertil.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0015] For detaljert forståelse av den foreliggende offentliggjøring skal det vises til den følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelse, sett sammen med de ledsagende tegninger, hvor like elementer har blitt gitt like talltegn, og hvor:

Figur 1 viser et skjematisk diagram av et boresystem med en bunnhullsanordning i henhold til en utførelse av den foreliggende offentliggjøring;

Figur 2 viser et skjematisk riss i snitt av et loggeverktøy som brukes i samsvar med en utførelse av den foreliggende offentliggjøring;

Figur 3 illustrerer relasjonen mellom de målte vinkelforskyvninger i samsvar med en utførelse av den foreliggende offentliggjøring; og

Figur 4 er et skjematisk riss i snitt av et rotasjonsinnrettingssystem som er laget i samsvar med en utførelse av den foreliggende offentliggjøring.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

[0016] Den foreliggende offentliggjøring vedrører innretninger og fremgangsmåter som tilveiebringer informasjon om relativ rotasjonsposisjon for brønnboringsverktøy. Den foreliggende offentliggjøring kan ha utførelser av forskjellige former. Det vises på tegningene, og det vil her bli beskrevet i detalj, spesifikke utførelser av den foreliggende offentliggjøring med den forståelse at den foreliggende offentliggjøring skal anses som en eksemplifisering av prinsippene ved offentliggjøringen, og at det ikke er meningen å begrense offentliggjøringen til det som her er illustrert og beskrevet.

[0017] Det vises initialt til figur 1, hvor det vises et skjematisk diagram over et boresystem 10 som har en bunnhullsanordning (bottom hole assembly, BHA) eller boreanordning 100 som via et rør 101 er transportert inn i et borehull 12 som er tildannet i en formasjon 14. Uttrykkene ”brønnboring” og ”borehull” kan her brukes ombyttbart. Selv om det vises en landbrønn, er den foreliggende lære også anvendbar for offshore brønner. For landbasert boring inkluderer boresystemet 10 et konvensjonelt boretårn 11. Røret 101 kan inkludere skjøtte rør, så som borerør eller kveilrør. BHAen 100 inkluderer en boremotor 102 for rotering av en borkrone 104, en styreanordning 106 for styring av borkronen 104 i en valgt retning, en eller flere BHA-prosessorer 108, en eller flere stabilisatorer 110, og annet utstyr som er kjent for de som har fagkunnskap innen teknikken. Borkronen 104 kan roteres i en hvilken som helst av tre modi; rotasjon kun med røret 101, rotasjon kun med boremotoren 102 og rotasjon med en kombinert bruk av røret 101 og boremotoren 102. Boresystemet 10 inkluderer overflate- og/eller nedihullsprosessorer for å styre BHAen 100 sin operasjon. I en utførelse inkluderer boresystemet 10 en styringsenhet 40 og en eller flere BHA-prosessorer 44 som samvirker for å analysere sensordata og utføre programmerte instruksjoner for å oppnå mer effektiv boring av brønnboringen. Styringsenheten 40 og BHA-prosessoren 44 mottar signaler fra en eller flere sensorer og behandler slike signaler i henhold til programmerte instruksjoner som er tilveiebrakt til hver av de respektive prosessorer. Overflatestyringsenheten 40 viser ønskede boreparametere og annen informasjon på et display/monitor 41 som benyttes av en operatør til å styre boreoperasjonene. Overflatestyringsenheten 40 og nedihullsprosessoren 44 kan inneholde kretssystem for behandling av digitale data, minne for lagring av data, registrator for registrering av data og andre kjente periferienheter.

[0018] Boresystemet inkluderer også en toveis kommunikasjonslink 39 og overflatesensorer, i fellesskap referert til med S2. Kommunikasjonslinken 39 muliggjør toveis kommunikasjon mellom overflaten og boreanordningen 100. Kommunikasjonslinken 39 kan være slampulstelemetri, akustisk telemetri, elektromagnetisk telemetri eller et annet egnet kommunikasjonssystem. Overflatesensoren S2 inkluderer sensorer som tilveiebringer informasjon som vedrører overflatesystemparametere, så som fluidstrømningsmengde, dreiemoment og rotasjonshastigheten til borestrengen 20, rørinjeksjonshastighet og kroklast for borestrengen 20. Overflatesensorene S2 er passende posisjonert på overflateutstyr for å detektere slik informasjon. Disse sensorer genererer signaler som er representative for sin korresponderende parameter, hvilke signaler sendes til en prosessor ved hjelp av fast kabling, magnetisk eller akustisk kopling. De sensorer som generelt er beskrevet ovenfor er kjent innen teknikken og blir derfor ikke beskrevet i nærmere detalj.

[0019] Det skal forstås at figur 1 kun illustrerer et eksemplifiserende ikkebegrensende boresystem som den foreliggende lære kan anvendes på. Andre systemer kan for eksempel være roterende styrbare systemer som ikke krever nedihulls motorer. Enda andre systemer kan benytte nedihulls traktorer eller skyvekraftinnretninger. Eksemplifiserende passende boresystemer inkluderer, men er ikke begrenset til, AUTOTRAK og VERTITRAK systemene som er tilgjengelige fra Baker Hughes Incorporated.

[0020] Det vises nå til figurene 1 og 2, idet BHAen 100 også inkluderer et loggeverktøy 300, som kan inkludere en serie av verktøymoduler 302, 304, 306, som fremskaffer informasjon som vedrører de geologiske, geofysiske og/eller petrofysiske karakteristika til formasjonen 14 som blir boret. Det vises nå til figur 2, hvor det skjematisk illustreres et snitt gjennom et representativt loggeverktøy 300. Loggeverktøyet 300 er vist idet det inkluderer tre separate verktøymoduler 302, 304, 306. Verktøymodulene 302, 304, 306 kan være posisjonert på en roterende eller ikke-roterende seksjon av røret 101. Eksemplifiserende verktøymoduler 302, 304, 306 i loggeverktøyet 300 kan måle parametere av interesse, så som gammastråler, resistivitet, tetthet, akustiske egenskaper og porøsitet. Andre eksemplifiserende verktøyer langs borestrengen kan inkludere strålingsverktøy, verktøy for induksjonslogger, ultralyd kalibermålere og verktøy for nukleær magnetisk resonans (nuclear magnetic resonance, NMR). Som det er kjent, en eller flere av disse verktøymoduler kan være retningssensitive. Det vil si at den retning en verktøymodul peker når den foretar en måling må være kjent for å gjøre full bruk av målingene. I en konvensjon er vinkelposisjonen til verktøymodulen i forhold til en referanseramme, så som et borehulls overside, definert som en ”toolface” for en verktøymodul. For eksempel, ved bruk av sensorens sensitive akse som referansepunktet, kan målingene av en verktøymodul korreleres med et valgt referansepunkt for formasjonen, så som borehullets ”overside”, for eksempel kan en målings toolface rapporteres som nitti grader fra oversiden. Det vises nå til figur 3, hvor det vises et tverrsnitt av utførelsen på figur 2, hvor verktøymodulen 302 har en toolface 303, verktøymodulen 304 har en toolface 305, og verktøymodulen 306 har en toolface 307. Oversiden av brønnboringen 106 er merket med referansemerket H. I en utførelse er en orienteringssensor 310 posisjonert på en av verktøymodulene 302, 304 eller 306 for å bestemme toolface-vinkelen for den underliggende verktøymodul. For eksempel er orienteringssensoren 310 et tre-akset akselerometer posisjonert på verktøymodulen 302 for å bestemme en toolface-vinkel β. I en annen utførelse kan en orienteringssensor 312 være posisjonert på en annen innretning, så som en ikke-roterende seksjon 202 av en styreinnretning 200.

[0021] Som det ses på figur 3, toolfacene 303, 305 og 307 peker alle i forskjellige retninger. Vinkelforskyvningen 0’ og 0’’ for toolface 305 og 307 i forhold til toolface 303 må således være kjent for å bestemme toolface-vinklene for de nærliggende moduler 304 og 306. Som det vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor, utførelser av den foreliggende offentliggjøring muliggjør bestemmelse av toolfacevinkelen for en eller flere verktøymoduler nærliggende verktøymodul 302 ved først å bestemme den relative vinkelforskyvning mellom verktøymodul 302 og de nærliggende verktøymoduler. Under operasjon blir bestemte vinkelforskyvninger summert med den målte toolface-vinkel β for verktøymodul 302 for å bestemme den faktiske toolface-vinkel for de nærliggende verktøymoduler 304 og 306. Således, på grunn av den faste vinkelrelasjon mellom verktøymodulene, bestemmelse av en toolface-vinkel for en verktøymodul muliggjør bestemmelse av toolfacevinkelen for enhver verktøymodul som står fast i forhold til denne verktøymodulen.

[0022] Det vises nå til figurene 1 og 4, for å bestemme den relative vinkelforskyvning for verktøymodulene i loggeverktøyet 300, bruker boresystemet 10 et rotasjonsinnrettingsverktøy 320. Som tidligere beskrevet kan det være en vinkelfeiltilpasning mellom toolfacene 303, 305 og 307 som oppstår under sammensetting eller sammenstilling av verktøyet 300. Nedenfor beskrives utførelser av fremgangsmåter og innretninger for nøyaktig bestemmelse av vinkeldifferansene mellom toolface for modulene 302, 304 og 306, hvilket deretter muliggjør en korrelasjon av deres målinger med ”borehullets overside” eller en annen referanseramme.

[0023] Det vises nå til figur 4, hvor det vises en utførelse av et rotasjonsinnrettingssystem 320 for bestemmelse av vinkelrelasjonen mellom to eller flere elementer av et parti av en borestreng 101. For enkelhet ved drøftelsen er slike elementer vist som elementer 322, 324 og 326. Disse elementer kan være verktøymoduler eller en annen komponent av borestrengen eller BHAen. Disse elementer kan videre også være komponenter av et verktøy som er transportert inn i brønnboringen via en vaierledning eller glatt vaier. Rotasjonsinnrettingssystemet 320 inkluderer en eller flere sensorer 330 og en styringsenhet 332. Styringsenheten 332 og sensorene 330 kan kommunisere gjennom en ledning eller en trådløs overføringsinnretning (eksempelvis RF, IR). Dessuten kan sensorene 330 tilføres energi ved bruk av innebygde batterier eller en ekstern effektkilde. Sensoren 330 og styrings enheten 332 samvirker for å detektere ett eller flere referanseobjekter 334, 336, 338 som er lokalisert i en forhåndsbestemt vinkellokalisering på elementene henholdsvis 332, 324 og 326. Uttrykt i generelle vendinger, uttrykkene ”referanseobjekt”, ”referansemerke” eller ”innrettingsmerke” slik det her brukes referer til ethvert element eller innretning som kan detekteres av sensoren 330. Basert på de målinger som er foretatt av sensoren 330 bestemmer styringsenheten 332 en eller flere rotasjonsforskyvningsverdier og sender verdien(e) til en ekstern innretning. Den eksterne innretning kan for eksempel være en prosessor 336 som er konfigurert til å operere som en overflateloggedatamaskin. Prosessoren 336 bruker de bestemte rotasjonsforskyvningsverdier til å korrelere sensordata som til slutt er tilveiebrakt av loggeverktøyet 300 (figur 1) med en valgt referanseramme. I et annet arrangement kan styringsenheten 322 inkludere en prosessor som er programmert til å bestemme rotasjonsforskyvningsverdien og sender disse verdier til en overflateloggedatamaskin. I enda et annet arrangement kan styringsenheten 322 sende ubehandlede sensordata til overflateloggedatamaskinen, som er programmert til å bestemme rotasjonsforskyvningsverdiene fra de mottatte ubehandlede sensordata.

[0024] Et antall av metodologier kan anvendes til å bestemme de relative vinkelrelasjoner for toolfacene for elementene 322, 224 og 326. Noen få ikkebegrensende eksempler er beskrevet nedenfor.

[0025] I en utførelse inkluderer sensoren et optisk kamera som tar avbildninger av elementene 322, 324 og 326 når disse elementer blir transportert inn i brønnboringen 12. Avbildningene kan være i analog eller digital form. Styringsenheten 332 analyserer avbildningene for å bestemme de relative vinkelposisjoner til referanseobjektene 334, 336, 338. For eksempel, ved analysering av de avbildninger som er tatt, kan styringsenheten 332 bestemme at referanseobjektene 334 og 336 har en vinkeloperasjon på førti grader og at referanseobjektene 334 og 338 har en vinkelseparasjon på femti grader. Således, ved bestemmelse av toolface til referanseobjektet 334, kan toolface for referanseobjektene 336 og 338 med letthet beregnes. Kameraet kan benytte synlig lys eller infrarød stråling. Dessuten, i visse analyseutførelser, kan de avbildninger som tas av sensoren sammenlignes mot en referanseavbildning eller en basisavbildning som tidligere har blitt lagret i styringsenheten 332.

[0026] I en annen utførelse kan sensoren inkludere en magnetfeltsensor for å detektere referanseobjektene 334, 336, 338. For eksempel kan referanseobjektet 334 forårsake en forandring som kan sjeldnes i det lokale magnetfelt i borestrengen. Sensoren detekterer magnetfeltanomalien og styringsenheten 322 behandler sensormålingene for å bestemme vinkelposisjonen til referanseobjektet 334.

[0027] Selv om to sensorer er vist, skal det forstås at flere eller færre sensorer kan brukes til å detektere referanseobjektene 334, 336 og 338. For eksempel kan en flerhet av sensorer være oppstilt i omkretsretningen rundt borestrengen. Likeledes, selv om et enkelt referanseobjekt er vist ved hver lokalisering med aksial avstand fra hverandre, kan en flerhet av referanseobjekter 340a, b, c, være oppstilt i omkretsretningen rundt en seksjon av røret 101. Et eksemplifiserende arrangement kan inkludere en flerhet av unikt identifiserbare referanseobjekter, som hver har en forskjellig og kjent fast vinkelorientering med toolface for den underliggende verktøymodul.

[0028] Referanseobjektene kan være aktive eller passive. Et passivt objekt kan være en diskontinuitet på en ytre overflate av elementet 322. Diskontinuiteten kan være en fysisk diskontinuitet, så som et gap eller et hevet parti, en diskontinuitet i et magnetfelt eller en forandring i farge. Et aktivt objekt kan inkludere en innretning som sender ut et signal som kan detekteres av sensoren 330. Signalet kan være et optisk, akustisk, elektromagnetisk eller annen type av signal som kan sjeldnes. Referanseobjektet kan være integrert med eller tildannet på borestrengen eller festet til borestrengen. Dessuten kan referanseobjektet være et på forhånd eksisterende trekk på borestrengen og ikke nødvendigvis et trekk som er tilføyd til borestrengen for det eneste formål å bestemme vinkelrelasjoner. Referanseobjektene kan alle være like eller ha unikt identifiserende karakteristikk. For eksempel kan referanseobjektet 336 ha en form eller sende ut et signal som tillater unik identifikasjon av styringsenheten 322. Egnede konfigurerte RFID-transpondertagger er et ikke-begrensende eksempel på et aktivt referanseobjekt.

[0029] Det skal forstås at den behandling som gjennomføres av prosessoren 322 kan være omfattende eller minimal avhengig av karakteren av de data som mottas fra sensoren. I enkelte arrangementer kan prosessoren 322 inkludere forhåndsprogrammerte instruksjoner som analyserer de målte data for å bestemme en vinkelposisjon. I andre arrangementer kan sensoren sende et signal kun når det er en forhåndsbestemt relasjon mellom sensoren 322 og referanseobjektet; eksempelvis kan et signal sendes når sensoren 322 er innrettet med referanseobjektet. I et slikt arrangement er analyse av selve signalet ikke nødvendigvis påkrevd for å bestemme vinkelposisjonen til referanseobjektet.

[0030] Selv om figur 2 viser et rotasjonsinnrettingsapparat som opererer mens borestrengen blir transportert inn i brønnboringen, kan, i andre utførelser, rotasjonsinnrettingssystemet 320 være utplassert i en lokalisering på riggen hvor borestrengen blir satt sammen. Videre kan rotasjonsinnrettingssystemet 320 være konfigurert som en transportabel innretning. For eksempel kan en menneskelig operatør bære sensoren 330 og skanne en seksjon av en sammensatt borestreng (eksempelvis en rørseksjon) (stand). De målinger som er foretatt av sensoren 330 kan enten lagres for senere fremhenting eller overføres trådløst til styringsenheten 332, prosessoren 336 eller en annen ekstern innretning.

[0031] En eksemplifiserende operasjonsmodus for rotasjonsinnrettingssystemet 320 vil nå bli omtalt med henvisning til figurene 1-4. Når røret 101 transporteres inn i brønnboringen 12, blir sensoren(e) 330 i rotasjonsinnrettingssystemet 320 operert for å lokalisere og karakterisere referanseobjektene, eksempelvis referansemerkene 336 og 338. For eksempel kan en optisk sensor ta avbildninger av skjøtene mellom elementene 334 og 336 og elementene 336 og 338. De avbildninger som er tatt behandles av styringsenheten 332 for å bestemme vinkelforskyvningene mellom merkene 334, 336 og 338. De forskyvninger som er bestemt blir deretter overført til og lagret ved overflateloggedatamaskinen 336. I enkelte utførelser kan de forskyvninger som er bestemt også overføres til en annen innretning via en kommunikasjonsinnretning 370. For eksempel kan den vinkelforskyvningsverdi som er bestemt overføres til BHA-prosessoren 44.

[0032] Under boring eller når borestrengen kjøres inn i eller trekkes ut av brønnboringen 12, måler loggeverktøyet 300 forskjellige parametere av interesse relatert til formasjonen. Orienteringsmålesensoren 310 bestemmer periodisk og/eller kontinuerlig toolface for verktøymodulen 302 i forhold til oversiden eller en annen valgt referanseramme for verktøymodulen 302. Fordi modulene 304 og 306 har en fast relasjon til modulen 302, kan toolface for disse to moduler også bestemmes ved bruk av den overflatebestemte vinkelforskyvning mellom modulen 304 og modulene 306 og 308. I et arrangement bruker BHA-prosessoren 44 den vinkelforskyvningsverdi som er bestemt til å korrelere målingene til modulene 304 og 306 med borehullets overside. I et annet arrangement bruker overflateloggedatamaskinen 336 ved overflaten den vinkelforskyvningsverdi som er bestemt til å korrelere målingene til modulene 304 og 306 med borehullets overside.

[0033] Selv om loggeverktøyet er omtalt, kan ethvert element som utgjør en streng, uansett om det er en borestreng eller kveilrør, analyseres (eksempelvis rørdeler, krager, styreenheter, osv). Videre, som tidligere påpekt, utførelser av den foreliggende offentliggjøring kan også brukes i forbindelse med innretninger som transporteres med vaierledning eller glatt vaier.

Claims (20)

PATENTKRAV

1. Apparat for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer (322, 324, 326) med et fast vinkelmessig forhold, k a r a k t e r i s e r t v e d at det omfatter:

(a) minst én sensor (330) som avføler en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer og som genererer et responsivt signal; og (b) en prosessor (44) konfigurert til å motta det responsive signal fra den minst ene sensor (330) og bestemme den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer (322, 324, 326) ved anvendelse av det responsive signal.

2. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den minst ene sensor (330) er det ene av: (i) en optisk sensor, (ii) en infrarød sensor og (iii) en magnetfeltsensor.

3. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den minst ene sensor (330) er posisjonert ved et overflatested og prosessoren (44) er en datamaskin for generelt formål.

4. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det responsive signal inkluderer en avbildning av i det minste seksjonen av brønnboringsverktøyet.

5. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter en overflateloggedatamaskin (336) konfigurert til å motta den relative rotasjonsmessige posisjon som er bestemt fra prosessoren (44).

6. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter en sender som sender det responsive signal fra den minst ene sensor (330) til prosessoren (44) ved anvendelse av det ene av (i) en ledning, og (ii) en trådløs overføringsinnretning.

7. Apparat som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter minst ett referanseobjekt (334, 336, 338) posisjonert på brønnboringsverktøyet.

8. Apparat som angitt i krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det minst ene referanseobjekt (334, 336, 338) er en diskontinuitet på en overflate av brønnboringsverktøyet.

9. Apparat som angitt i krav 8,

k a r a k t e r i s e r t v e d at diskontinuiteten er det ene av: (i) en fordypning, (ii) et hevet parti, og (iii) et magnetisk signal.

10. Fremgangsmåte for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer med et fast vinkelmessig forhold,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter:

(a) avføling av en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer (322, 324, 326) med minst én sensor (330);

(b) generering av et signal som respons på den avfølte seksjon av brønnboringsverktøyet; og

(c) bestemmelse av den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer (322, 324, 326) ved anvendelse av det responsive signal ved anvendelse av en prosessor (44).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den minst ene sensor (330) er det ene av: (i) optisk sensor, (ii) en infrarød sensor og (iii) en magnetfeltsensor.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at avfølingen utføres ved overflaten og prosessoren (44) er en datamaskin for generelt formål.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at generering av signalet inkluderer avbildning av i det minste seksjonen av brønnboringsverktøyet.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre omfatter sending av den relative rotasjonsposisjon som er bestemt fra prosessoren (44) til en overflateloggedatamaskin (336).

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre omfatter:

måling av en parameter av interesse i brønnboringen (12); bestemmelse av en brønnborings (12) overside i brønnboringen; og korrelering av den målte parameter av interesse med brønnboringens (12) overside ved anvendelse av overflateloggedatamaskinen (336).

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre omfatter posisjonering av minst ett referanseobjekt (334, 336, 338) på brønnboringsverktøyet.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den videre omfatter detektering av det minst ene referanseobjekt (334, 336, 338) ved anvendelse av den minst ene sensor.

18. System for bestemmelse av en relativ rotasjonsposisjon for to eller flere brønnverktøyelementer med et fast vinkelmessig forhold i et brønnboringsverktøy, de to eller flere brønnverktøyelementer er adskilt ved en forbindelse,

k a r a k t e r i s e r t v e d at systemet omfatter:

(a) en rigg ved en overflatelokalisering konfigurert til å transportere brønnboringsverktøyet inn i en brønnboring (12);

(b) minst én sensor (330) posisjonert på riggen, idet den minst ene sensor (330) er konfigurert til å avføle en seksjon av brønnboringsverktøyet som har de to eller flere elementer (322, 324, 326) og genererer et responsivt signal; og (c) en prosessor (44) konfigurert til å motta det responsive signal fra den minst ene sensor (330) og bestemme den vinkelmessige forskyvning mellom de to eller flere elementer (322, 324, 326) ved anvendelse av det responsive signal.

19. System som angitt i krav 18,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter en overflateloggedatamaskin konfigurert til å motta den relative rotasjonsposisjon som er bestemt fra prosessoren (44).

20. System som angitt i krav 19,

k a r a k t e r i s e r t v e d at det videre omfatter:

minst ett loggeverktøy i brønnboringsverktøyet, idet det minst ene loggeverktøy er konfigurert til å måle minst én parameter av interesse; og

en orienteringsmålesensor i brønnboringsverktøyet, idet orienteringsmålesensoren er konfigurert til å bestemme en brønnborings (12) overside;

hvor overflateloggedatamaskinen (336) videre er konfigurert til å korrelere den målte parameter av interesse med brønnboringens (12) overside.